Plasmodiophora brassicae na ozimé řepce

Mgr. Veronika Řičařová

Disertační práce

Plasmodiophora brassicae on winter rape

Anotace:

Ozimá řepka (Brassice napus) je v České republice důležitou plodinou. Nádorovitost kořenů brukvovitých, jejíž původcem je Plasmodiophora brassicae Wor., je závažným a rostoucí problém při pěstování řepky. Výzkum P. brassicae v ČR je tedy důležitý pro vývoj efektivních strategií managementu nádorovitosti v českých podmínkách. Jeden z hlavních cílů studie byl monitoring patogena. Choroba se dříve šířila především díky zelinářské produkci a zahrádkářům. Od roku 2010 se začala choroba objevovat i na řepce, především v severovýchodní části republiky. Přítomnost nádorovitosti byla sledována po dobu pěti let na základě symptomů agronomickou službou Svazu pěstitelů a zpracovatelů olejnin. Výskyt patogena a symptomy nádorovitosti byly nahlášeny ze všech krajů ČR kromě Ústeckého, celkem ve 31 ze 76 okresů. V současnosti (podzim 2015) je známo 130 lokalit, toto číslo bude ovšem jistě stoupat. Některé vzorky půdy byly testovány pomocí konvenční PCR (polymerázová řetězová reakce), aby se posoudila možnost použití této metody pro diagnostiku patogena. Všech 14 podezřelých vzorků bylo pozitivních. Dalším cílem studie bylo zjistit patotypové složení izolátů P. brassicae z České republiky pomocí tří klasifikačních systémů, a také jejich analýza pomocí klasické PCR a kvantitativní PCR. Byly zjištěny značné rozdíly mezi populacemi P. brassicae, a počet patotypům se měnil v závislosti na systému hodnocení a prahu použitém pro rozlišení citlivé vs. rezistentních reakce rostlin. Při užití prahové hodnoty 25 % ID k odlišení citlivé vs. rezistentní reakce, bylo určeno celkem pět patotypům na základě Williamsova systému, pět patotypů pomocí systému Somé et al. a 10 patotypů pomocí s ECD systému. Na základě prahové hodnoty 50 % ID, bylo zjištěno pět patotypů podle systému Williames, čtyři na základě systému Somé et al. a 8 pomocí souboru ECD. Změna prahových hodnot vedla k přeřazení některých patotypům. Patotyp 7 podle Williamse byl nejčastější u obou prahových hodnot. Vysoké množství DNA patogena bylo nalezeno ve většině vzorcích půd analyzovaných pomocí kvantitativní PCR (qPCR). Experimenty s odrůdami řepky rezistentními k P. brassicae byly provedeny na zamořeném pozemku a ve skleníku. Ve skleníku bylo pěstováno šest rezistentní odrůd v zamořené půdě odebrané z různých lokalit v České republice a byly hodnoceny indexem napadení (ID %). Nejlepší výsledky (nejnižší ID) přinesla odrůda Mentor (2 +- 0,7 %), těsně následovala odrůda SY Alister (5 +- 1,1 %), nejvyšší index napadení měla odrůda CHW 241 (30 +- 3,8%). V první sezóně polního pokusu bylo testováno sedm rezistentních odrůd, vývoj napadení byl sledován každý měsíc. Nejnižší index napadení měla odrůda Andromeda (3 +- 0,8%) a PT 235 (4 +- 1,5%), naopak nejvyšší ID měla opět odrůda CWH 241 (46 +- 6,5%). Ve druhé sezóně žádná z odrůd nedosáhla 25 % ID (odrůda CWH 241 byla z pokusů stažena na základě žádosti dodavatele osiva). Nejvyšší výnos byl dosažen odrůdou SY Alister (6,1 t / ha) v první sezóně a odrůdou PT 242 (5,03 t / ha) ve druhé sezóně pokusů. Koncentrace inokula na poli byla měřena pomocí metody qPCR a byla vytvořena mapa zamoření pole. Nejvyšší koncentrace spor byly nalezena na vjezdu na pole. Všechny získané informace o účinnosti rezistence a diverzitě populací P. brassicae z České republiky lze využít ke zefektivnění ochrany proti nádorovitost na našem území.

Abstract:

Winter oilseed rape (Brassica napus) is an important crop in the Czech Republic. Clubroot disease caused by the pathogen Plasmodiophora brassicae Wor. is a serious and still-growing problem for oilseed rape growers. Research on P. brassicae in the Czech Republic is therefore important for the development of effective strategies to manage clubroot under Czech environmental conditions. One of the aims of this study was monitoring of this pathogen. The disease was previously widespread in commercial vegetable production and in hobby gardens. Since 2010, oilseed rape clubroot started to spread across the whole country, whereas it had previously only been observed in the northeast. Clubroot occurrence was monitored for five years by the Union of Oilseed Growers and Processors on the basis of disease symptoms present on oilseed rape fields. The presence of P. brassicae and clubroot symptoms were reported in all regions of the Czech Republic, except the Ústecký Region, and in 31 out of 76 districts. At present, at least 130 fields are known to be infested by the pathogen, but this number is very likely underestimated. Some soil samples were also tested by conventional PCR (polymerase chain reaction) to evaluate the possibility of their usage. All 14 suspected samples tested positive by PCR. The next aim was to evaluate the pathotype composition of P. brassicae populations from the Czech Republic, according to the three evaluation systems, and to determine soil inoculum loads for representative fields via traditional end-point PCR as well as quantitative PCR analysis. There were considerable differences between the populations of P. brassicae, and the number of pathotypes varied depending on the evaluation system and the threshold used to distinguish susceptible vs. resistant plant reactions. This is the first study comparing the effect of different thresholds. Using an index of disease (ID) of 25 % to distinguish susceptible vs. resistants reactions, there was a total of five pathotypes identified based on the differentials of Williams, five with the system of Somé et al., and 10 with the European Clubroot Differential (ECD) set. However, based on a threshold of 50%, there were five pathotypes according to the evaluation system by Williams, four based on the differentials of Somé et al. and 8 with the ECD set. Changing of the thresholds led to the reclassification of some pathotypes. Pathotypes 7 by Williams was the most frequent in both thresholds. High amounts of pathogen DNA were found in many of the field soils analysed by quantitative PCR. Experiments with P. brassicae-resistant cultivars of winter oilseed rape were conducted in an infested field and greenhouse. In the greenhouse, six resistant cultivars were grown in infested soil collected from various fields in the Czech Republic and assessed for index of disease (ID %). The best results bring cultivar Mentor (2+- 0.7 %) closely followed by cultivar SY Alister (5+-1.1 %), the highest ID had cultivar CHW 241 (30+-3.8%). In the field experiment, seven resistant cultivars were grown, and disease development was monitored monthly. The lowest index of disease brought cultivar Andromeda (3+- 0.8 %) and PT 235 (4+-1.5 %), the highest ID has cultivar CWH 241(46 +- 6.5 %) in the first season and in the second season any cultivar achieved 25 % ID. Yields were measured at the end of the cropping season. The highest yield was achieved by cultivar SY Alister (6.1 t/ha) in the first season and cultivar PT 242 (5.03 t/ha) in the second season. The inoculum level was measured across the field by (qPCR), and a map of the infestation was created. The highest spore concentration was found on the field entrance. Collectively, the information obtained on the effectiveness of host resistance and pathogenic diversity of P. brassicae populations from the Czech Republic may help to more effectively manage clubroot in this country.

Klíčová slova

řepka olejka, Brassice napus, nádorovitost kořenů brukvovitých, Plasmodiophora brassicae, rezistentní odrůdy, patotypy, PCR

Keywords

winter oilseed rape, Brassice napus, clubroot of crucifers, Plasmodiophora brassicae, patotypes, PCR, rezistent cultivars

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 9. 8. 2016

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: prof. Ing. Pavel Ryšánek, CSc.
• Oponent: Petr Baranyk, doc. Ing., CSc., Jaroslav Salava, externi, Radovan Pokorný, Ing., externi

Česká zemědělská univerzita v Praze

Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů

Doktorský studijní program / obor:
Zemědělská specializace / Zemědělská a lesnická fytopatologie a ochrana rostlin