Progress in Plant Protection

Wpływ Rhizophagus irregularis na mechanizm zwiększania odporności życicy trwałej (Lolium perenne L.) na porażenie przez Drechslera teres
Influence of Rhizophagus irregularis on the mechanism of increasing the resistance of perennial ryegrass (Lolium perenne L.) to infection by Drechslera teres

Małgorzata Jeske, e-mail: malgorzata.jeske@pbs.edu.pl

Politechnika Bydgoska im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich, Al. Prof. S. Kaliskiego 7, 85-796 Bydgoszcz, Polska

Anna Baturo-Cieśniewska, e-mail: Anna.Baturo-Ciesniewska@pbs.edu.pl

Politechnika Bydgoska im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich, Al. Prof. S. Kaliskiego 7, 85-796 Bydgoszcz, Polska

Karol Lisiecki, e-mail: Karol.Lisiecki@pbs.edu.pl

Politechnika Bydgoska im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich, Al. Prof. S. Kaliskiego 7, 85-796 Bydgoszcz, Polska

Dariusz Pańka, e-mail: dariusz.panka@pbs.edu.pl

Politechnika Bydgoska im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich, Al. Prof. S. Kaliskiego 7, 85-796 Bydgoszcz, Polska

Rafał Jabłoński, e-mail: rafjab001@utp.edu.pl

Politechnika Bydgoska im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich, Al. Prof. S. Kaliskiego 7, 85-796 Bydgoszcz, Polska
Abstract

Życica trwała pomimo swoich zalet, takich jak wysoka odporność na udeptywanie czy też silne krzewienie, jest rośliną podatną na stresy abiotyczne i biotyczne. Celem przeprowadzonych prac było sprawdzenie wpływu Rhizophagus irregularis na indukowanie mechanizmów zwiększających odporność życicy trwałej porażonej przez Drechslera teres. Trawę zasiedloną R. irregularis oraz niezasiedloną poddano inokulacji badanym patogenem. Przeprowadzono ocenę stopnia porażenia roślin. Dodatkowo materiał roślinny został poddany analizie na obecność związków fenolowych oraz na zawartość i aktywność białek enzymatycznych. Objawy porażenia na roślinach zasiedlonych grzybem endomykoryzowym były mniejsze aniżeli u tych bez badanego symbionta. Zawartość związków fenolowych i białka ogólnego w roślinach nie różniła się znacząco. Wystąpiły natomiast różnice w zawartości chitynaz oraz β-1,3-glukanaz. Rezultaty uzyskane z prze­prowadzonego eksperymentu potwierdzają korzystny wpływ R. irregularis na rozwój życicy trwałej i jej wzrost odporności na porażenie przez D. teres.

 

Perennial ryegrass, despite its advantages such as high resistance to trampling or strong tillering, is a plant susceptible to abiotic and biotic stresses. The aim of the conducted work was to check the effect of Rhizophagus irregularis on increasing the perennial ryegrass resistance to infection by Drechslera teres. Grass infested with R. irregularis and uninfested were inoculated with the tested pathogen. Measurement of plant infection assessment was carried out. Additionally, the plant material was analyzed for the presence of phenolic compounds and the content and activity of enzymatic proteins. Symptoms of infection on plants infested with the endomycorrhizal fun­gus were smaller than those without the tested symbiont. The content of phenolic compounds and total protein in plants did not differ significantly. However, there were differences in the content of chitinases and β-1,3-glucanases. The results obtained from the conducted experiment confirm the beneficial effect of R. irregularis on perennial ryegrass in the fight against D. teres.

Key words
życica trwała; grzyby patogeniczne; grzyby mykoryzowe; Rhizophagus irregularis; odporność roślin; perennial ryegrass; phytopathogenic fungi; mycorrhizal fungi; plant resistance
References

Abeles F.B., Bosshart R.P., Forrence L.E., Habig W.H. 1970. Preparation and purification of glucanase and chitinase from bean leaves. Plant Physiology 47 (1): 129–134. DOI: 10.1104/pp.47.1.129

 

Bradford M.M. 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry 72 (1–2): 248–254. DOI: 10.1006/abio.1976.9999

 

Bruisson S., Maillot P., Schellenbaum P., Walter B., Gindro K., Deglène-Benbrahim L. 2016. Arbuscular mycorrhizal symbiosis stimulates key genes of the phenylpropanoid biosynthesis and stilbenoid production in grapevine leaves in response to downy mildew and grey mould infection. Phytochemistry 131: 92–99. DOI: 10.1016/j.phytochem.2016.09.002

 

Campos-Soriano L., García-Martínez J., San Segundo B. 2012. The arbuscular mycorrhizal symbiosis promotes the systemic in­duction of regulatory defence-related genes in rice leaves and confers resistance to pathogen infection. Molecular Plant Pathol­ogy 13 (6): 579–592. DOI: 10.1111/j.1364-3703.2011.00773.x

 

Dey M., Ghosh S. 2022. Arbuscular mycorrhizae in plant immunity and crop pathogen control. Rhizosphere 22: 100524. DOI: 10.1016/j.rhisph.2022.100524

 

Dowarah B., Singh Gill S., Agarwala N. 2021. Arbuscular mycorrhizal fungi in conferring tolerance to biotic stresses in plants. Journal of Plant Growth Regulation 41 (2): 1429–1444. DOI: 10.1007/s00344-021-10392-5

 

El-Hadary M.H., Tayel A.A. 2013. Differential expression of tomato chitinases upon Alternaria solani inoculation with special reference to a modified purification zymogram. Egyptian Journal of Experimental Biology (Bot.) 9 (1): 9–17.

 

Fiorilli V., Vannini C., Ortolani F., Garcia-Seco D., Chiapello M., Novero M., Domingo G., Terzi V., Morcia C., Bagnaresi P., Mou­lin L., Bracale M., Bonfante P. 2018. Omics approaches revealed how arbuscular mycorrhizal symbiosis enhances yield and resistance to leaf pathogen in wheat. Scientific Reports 8 (1): 9625. DOI: 10.1038/s41598-018-27622-8

 

Henkes G.J., Kandeler E., Marhan S., Scheu S., Bonkowski M. 2018. Interactions of mycorrhiza and protists in the rhizosphere systemically alter microbial community composition, plant shoot-to-root ratio and within-root system nitrogen allocation. Frontiers in Environmental Science 6: 117. DOI: 10.3389/fenvs.2018.00117

 

Klinsukon C., Ekprasert J., Boonlue S. 2021. Using arbuscular mycorrhizal fungi (Gigaspora margarita) as a growth promoter and biocontrol of leaf blight disease in eucalyptus seedlings caused by Cylindrocladium quinqueseptatum. Rhizosphere 20 (4): 100450. DOI: 10.1016/j.rhisph.2021.100450

 

Li F., Duan T., Li Y. 2020. Effects of the fungal endophyte Epichloë festucae var. lolii on growth and physiological responses of perennial ryegrass cv. Fairway to combined drought and pathogen stresses. Microorganisms 8 (12): 1917. DOI: 10.3390/mi­croorganisms8121917

 

Li T., Lin G., Zhang X., Chen Y., Zhang S., Chen B. 2014. Relative importance of an arbuscular mycorrhizal fungus (Rhizophagus intraradices) and root hairs in plant drought tolerance. Mycorrhiza 24 (8): 595–602. DOI: 10.1007/s00572-014-0578-3

 

Li W., Zhai Y.-L., Hu X.-Y., Guo S.-X. 2023. Effects of arbuscular mycorrhizal fungi on the growth and metabolism of perennial ryegrass (Lolium perenne) under salt stress. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca 51 (1): 12649. DOI: 10.15835/ nbha51112649

 

Linderman R.G. 1991. Mycorrhizal interactions in the rhizosphere. s. 343–348. W: The Rhizosphere and Plant Growth (D.L. Keis­ter, P.B. Cregan, red.). Beltsville Symposia in Agricultural Research, vol. 14. Springer, Dordrecht. ISBN 978-94-010-5473-7. DOI: 10.1007/978-94-011-3336-4_73

 

Lo Presti L., Lanver D., Schweizer G., Tanaka S., Liang L., Tollot M., Zuccaro A., Reissmann S., Kahmann R. 2015. Fungal ef­fectors and plant susceptibility. Annual Review of Plant Biology 66: 513–545. DOI: 10.1146/annurev-arplant-043014-114623

 

Mullath S.K., Błaszkowski J., Govindan B.N., Dhaheri L.A., Symanczik S., Al-Yahya’ei M.N. 2019. Organic farming practices in a desert habitat increased the abundance, richness, and diversity of arbuscular mycorrhizal fungi. Emirates Journal of Food and Agriculture 31 (12): 969–979. DOI: 10.9755/ejfa.2019.v31.i12.2057

 

Pańka D., Piesik D., Jeske M. 2011. Wpływ endofita Neotyphodium lolii na produkcję związków fenolowych i uwalnianie lotnych związków organicznych przez życicę trwałą (Lolium perenne L.) zainfekowaną przez Fusarium poae. s. 57–60. W: Fitopatolo­gia: zdrowe rośliny – zdrowi ludzie. Phytopathology: healthy plants – healthy people. Polskie Towarzystwo Fitopatologiczne (PTFit.), Oddział Bydgoski Polskiego Towarzystwa Fitopatologicznego, Uniwersytet Technicznologiczno-Przyrodniczy im. J.J. Śniadeckich w Bydgoszczy, 20–22 września 2011. Bydgoskie Towarzystwo Naukowe, Bydgoszcz, 448 ss.

 

Pérez-de-Luque A., Tille S., Johnson I., Pascual-Pardo D., Ton J., Cameron D.D. 2017. The interactive effects of arbuscular my­corrhiza and plant growth-promoting rhizobacteria synergistically enhance host plant defences against pathogens. Scientific Reports 7: 16409. DOI: 10.1038/s41598-017-16697-4

 

Pons S., Fournier S., Chervin C., Bécard G., Rochange S., Frei Dit Frey N., Puech Pagès V. 2020. Phytohormone production by the arbuscular mycorrhizal fungus Rhizophagus irregularis. PLOS ONE 15 (10): e0240886. DOI: 10.1371/journal.pone. 0240886

 

Ramírez-Flores M.R., Bello-Bello E., Rellán-Álvarez R., Sawers R.J.H., Olalde-Portugal V. 2019. Inoculation with the mycorrhizal fungus Rhizophagus irregularis modulates the relationship between root growth and nutrient content in maize (Zea mays ssp. mays L.). Plant Direct 3 (12): e00192. DOI: 10.1002/pld3.192

 

Sanmartín N., Pastor V., Pastor-Fernández J., Flors V., Pozo M.J., Sánchez-Bel P. 2020. Role and mechanisms of callose priming in mycorrhiza-induced resistance. Journal of Experimental Botany 71 (9): 2769–2781. DOI: 10.1093/jxb/eraa030

 

Sheteiwy M.S., El-Sawah A.M., Korany S.M., Alsherif E.A., Mowafy A.M., Chen J., Jośko I., Selim S., AbdElgawad H. 2022. Arbuscular mycorrhizal fungus “Rhizophagus irregularis” impacts on physiological and biochemical responses of ryegrass and chickpea plants under beryllium stress. Environmental Pollution 315: 120356. DOI: 10.1016/j.envpol.2022.120356

 

Singh V., Naveenkumar R., Muthukumar A. 2019. Arbuscular mycorrhizal fungi and their effectiveness against soil borne diseases. Management 183: 199.

 

Talarczyk A., Hennig J. 2001. Early defence responses in plants infected with pathogenic organisms. Cellular and Molecular Biology Letters 6 (4): 955–970.

 

Van Loon L.C., Van Strien E.A. 1999. The families of pathogenesis-related proteins, their activities, and comparative analysis of PR-1 type proteins. Physiological and Molecular Plant Pathology 55 (2): 85–97. DOI: 10.1006/pmpp.1999.0213

 

Wang H., Hao Z., Zhang X., Xie W., Chen B. 2022. Arbuscular mycorrhizal fungi induced plant resistance against Fusarium wilt in jasmonate biosynthesis defective mutant and wild type of tomato. Journal of Fungi 8 (5): 422. DOI: 10.3390/jof8050422

 

Waterhouse A.L. 2001. Determination of total phenolics. W: Current Protocols in Food Analytical Chemistry (I1.1.1-I1.1.8) (R.E. Wrolstad, red.). John Wiley & Sons Inc., New York.

 

Wiewióra B., Żurek G. 2023. Amenity grasses – a short insight into species, their applications and functions. Agronomy 13 (4): 1164. DOI: 10.3390/agronomy13041164

 

Wilkes T.I. 2021. Arbuscular mycorrhizal fungi in agriculture. Encyclopedia 1 (4): 1132–1154. DOI: 10.3390/encyclopedia1040085

 

Zubek S., Kapusta P., Rożek K., Błaszkowski J., Gielas I., Nobis M., Świerszcz S., Nowak A. 2022. Fungal root colonization and arbuscular mycorrhizal fungi diversity in soils of grasslands with different mowing intensities. Applied Soil Ecology 172: 104358. DOI: 10.1016/j.apsoil.2021.104358

 

Żyłowska M., Wyszyńska A., Jagusztyn-Krynicka E.K. 2011. Defensyny – peptydy o aktywności przeciwbakteryjnej. Postępy Mikrobiologii 50 (3): 223–234.

Progress in Plant Protection (2024) : 0-0
First published on-line: 2024-11-29 13:07:04
http://dx.doi.org/10.14199/ppp-2024-018
Full text (.PDF) BibTeX Mendeley Back to list