Assessment of resistance and virulence in the pathosystem sugar beet (Beta vulgaris)/powdery mildew (Erysiphe betae) — development of basics for an effective powdery mildew resistance breeding

Abstract

Erysiphe betae, the pathogen causing sugar beet powdery mildew, represents an increasing risk to world sugar beet production, resulting in yield losses of up to 30%. So far, Erysiphe betae and the specific host-pathogen interaction of powdery mildew and sugar beet (Beta vulgaris) received little attention. Therefore, the aim of this study was to analyse the presence and frequency of virulence in European powdery mildew populations and to characterize the host-pathogen interaction more precisely. Hence, eight different sugar beet varieties were used to test eight different powdery mildew populations sampled all over Europe. Among all beet varieties and breeding lines, powdery mildew populations showed significantly different disease severities and thus different aggressiveness, which indicates a coexistence of different pathotypes. In addition leaf age seemed to be relevant for pathogen spread. For an establishment of convenient test methods, it was necessary to analyse epidemiological parameters under controlled conditions in order to derive optimal conditions for climate chamber and in vitro leaf disc assay. The most favourable temperature during incubation and fructification was between 20–25°C at a relative humidity of 50%. To provide a comprehensive characterisation of the powdery mildew situation, field experiments were conducted under natural infection conditions over a period of two years. Eighteen sugar beet varieties, with different susceptibility towards powdery mildew, were tested to deliver a basis for calculation of a yield-loss relation. A significant correlation with the formula y = 94.75 — 0.0021 · (R² = 0,098**) was determined. To examine the informational value of collected data the two test methods (leaf disc assay, and fied trials) were compared and a significant correlation (R = 0,955*) between disease assessment in field trials and leaf disc assay data was observed. Furthermore, durability of existing resistances and fungicide sensitivity of the pathogen were tested to provide information for an effective resistance management. Differences between efficiency of the tested fungicides were statstically not significant. There was no evidence for fungicide resistance so far.

Zusammenfassung

Erysiphe betae, der Erreger des Echten Rübenmehltaus, stellt im weltweiten Zuckerrübenanbau eine zunehmende Beeinträchtigung dar und kann zu Ertragsverlusten von bis zu 30% führen. Bislang wurde dem Erreger und einer genaueren Charakterisierung des Wirt-/Parasitsystems Echter Mehltau (Erysiphe betae)/Zuckerrübe (Beta vulgaris) wenig Bedeutung beigemessen. Daher wurde in den Untersuchungen das Ziel verfolgt, eine Analyse des Vorkommens und der Abundanz von Virulenzen europäischer Mehltaupopulationen durchzuführen und somit die Wirt-Pathogen Interaktion genauer beschreiben zu können. Aus diesem Grund wurden acht verschiedene Rübensorten mit acht unterschiedlichen Mehltaupopulationen, die in Europa gesammelt wurden, getestet. über alle Rübensorten und -linien hinweg zeigten die Mehltaupopulationen signifikant unterschiedliche Befallsstärken und damit unterschiedliche Aggressivitäten, die auf die Koexistenz unterschiedlicher Pathotypen hinweisen. Außerdem spielt auch das Blattalter für die Erregerausbreitung eine Rolle. Zur Etablierung geeigneter Testmethoden wurden zunächst Untersuchungen zur Evaluierung epidemiologischer Parameter unter kontrollierten Bedingungen durchgeführt, um daraus optimale Bedingungen für Klimakammer- und in-vitro-Blattscheibenuntersuchungen abzuleiten. Für die In-kubations- und Latenzzeit konnte ein Temperaturoptimum von 20 bis 25°C und eine optimale relative Luftfeuchte von 50% ermittelt werden. Um eine umfassende Situationsbeschreibung des Echten Mehltaus zu ermöglichen, wurden vergleichende Analysen in zweijährigen Feldversuchen unter natürlichen Befallsbedingungen durchgeführt, die als Basis zur Ermittlung einer Befalls-Verlust Relation dienten. Eine signifikante Korrelation mit der Gleichung y = 94,75 — 0,0021 · (R² = 0,098**) wurde ermittelt. Zur überprüfung der Aussagefähigkeit der erhobenen Daten wurden die beiden Testmethoden (Blattscheibentests und Freilandversuche) miteinander verglichen; eine signifikante Korrelation (R = 0,955*) der Befallserhebungen ergab sich zwischen den Freilanddaten und den Ergebnissen aus den Blattscheibentests. Des Weiteren wurde die Dauerhaftigkeit der vorhandenen Mehltauresistenzen und die Fungizidsensitivität des Erregers überprüft, um die Grundlage für ein nachhaltiges Resistenzmanagement zu schaffen. Unterschiede zwischen der Wirksamkeit der getesteten Mittel konnten statistisch nicht abgesichert werden. Bislang gibt es keine Anzeichen für eine Fungizidresistenz.