Managing Soilborne Disease of Potatoes Using Ecologically Based Approaches

Abstract

Soil fumigation and planting resistant cultivars remain the primary means for control of soilborne plant diseases. Fumigation however, is being constrained by increased costs, urbanization, and its negative environmental impacts. Resistance genes to soilborne pathogens are not available for many crop species. Using verticillium wilt as model disease we examined the potential of non chemical alternatives, specifically the use of organic amendments and green manures, as disease management tools. Application of organic products reduces disease incidence in controlled settings but its application in commercial use was hampered by inconsistent efficacy. Studies now have demonstrated that by-products of animal and plant production, such as meat and bone meal, feather meal, poultry and swine manure, soy meal, etc. can significantly reduce diseases but that the level of control obtained is product and soil specific. Three mechanisms of action for pathogen reduction were identified: 1) generation of toxic compounds such as ammonia and nitrous acid from high nitrogen-containing materials, 2) presence of volatile fatty acids (e.g. vinegar) and 3) alterations in biological agents that may suppress the activity of plant pathogens. For products that work mostly through the generation of active chemical ingredients, knowing the properties that regulate efficacy allows targeting their use to specific locations and thus, increased activity and consistency. Much less is known about how such materials influence rhizosphere residents involved in regulating plant health. New molecular technologies are being implemented to identify key players in maintaining root health. Through an understanding of the microbial soil ecosystem we should be able to develop disease control strategies that are more economical to growers and are more environmentally benign.

Resumen

La fumigación del suelo y el uso de variedades resistentes permanecen como los primeros medios para controlar las enfermedades vegetales originadas en el suelo. No obstante, la fumigación está siendo limitada por el aumento en los costos, la urbanización, y sus impactos ambientales negativos. Los genes de resistencia a los patógenos del suelo no están disponibles para muchas especies de cultivos. Usando el modelo de enfermedad del marchitamiento por verticillium, examinamos el potencial de alternativas no químicas, específicamente el uso de mejoradores orgánicos y abonos verdes, como herramientas para el manejo de enfermedades. La aplicación de productos orgánicos reduce la incidencia de la enfermedad en condiciones controladas, pero su aplicación en uso comercial se impidió por eficacia inconsistente. Ahora los estudios han demostrado que los sub-productos de la producción vegetal y animal, tales como carne y harina de hueso o de plumas, estiércol de bovinos y cerdos, harina de soya, etc., pueden reducir las enfermedades significativamente, pero el nivel de control obtenido es producto específico del suelo. Se identificaron tres mecanismos de acción para la reducción del patógeno: 1) generación de compuestos tóxicos, tales como amonio y ácido nitroso, de materiales con alto contenido de nitrógeno, 2) presencia de ácidos grasos volátiles (por ejemplo, vinagre) y 3) alteración de agentes biológicos que pudieran suprimir la actividad de los fitopatógenos. Para los productos que trabajan mayormente a través de la generación de ingredientes químicos activos, conociendo las propiedades que regulan la eficacia, permite enfocar su uso a ubicaciones específicas, y así, aumentar la actividad y la consistencia. Se sabe mucho menos acerca de cómo tales materiales influencian a los residentes de la rizosfera involucrados en la regulación de la sanidad de la planta. Se están implementando nuevas tecnologías moleculares para identificar a los jugadores clave en el mantenimiento de la sanidad de la raíz. A través de un entendimiento del ecosistema microbiológico del suelo, estaremos en capacidad de desarrollar estrategias de control de enfermedades que sean más económicas para los productores y más benignas para el ambiente.