Published March 15, 2021 | Version v1
Publication Open

Antagonistic Activity of Trichoderma spp. Against Fusarium oxysporum in Rhizosphere of Radix pseudostellariae Triggers the Expression of Host Defense Genes and Improves Its Growth Under Long-Term Monoculture System

Creators

  • 1. Fujian Agriculture and Forestry University
  • 2. The University of Agriculture, Peshawar
  • 3. University of Okara
  • 4. Guangdong Provincial Academy of Environmental Science
  • 5. Tribhuvan University

Description

Under consecutive monoculture, the abundance of pathogenic fungi, such as Fusarium oxysporum in the rhizosphere of Radix pseudostellariae , negatively affects the yield and quality of the plant. Therefore, it is pertinent to explore the role of antagonistic fungi for the management of fungal pathogens such as F. oxysporum. Our PCR-denatured gradient gel electrophoresis (DGGE) results revealed that the diversity of Trichoderma spp. was significantly declined due to extended monoculture. Similarly, quantitative PCR analysis showed a decline in Trichoderma spp., whereas a significant increase was observed in F. oxysporum . Furthermore, seven Trichoderma isolates from the R. pseudostellariae rhizosphere were identified and evaluated in vitro for their potentiality to antagonize F. oxysporum . The highest and lowest percentage of inhibition (PI) observed among these isolates were 47.91 and 16.67%, respectively. In in vivo assays, the R. pseudostellariae treated with four Trichoderma isolates, having PI > 30%, was used to evaluate the biocontrol efficiency against F. oxysporum in which T. harzianum ZC51 enhanced the growth of the plant without displaying any disease symptoms. Furthermore, the expression of eight defense-related genes of R. pseudostellariae in response to a combination of F. oxysporum and T. harzianum ZC51 treatment was checked, and most of these defense genes were found to be upregulated. In conclusion, this study reveals that the extended monoculture of R. pseudostellariae could alter the Trichoderma communities in the plant rhizosphere leading to relatively low level of antagonistic microorganisms. However, T. harzianum ZC51 could inhibit the pathogenic F. oxysporum and induce the expression of R. pseudostellariae defense genes. Hence, T. harzianum ZC51 improves the plant resistance and reduces the growth inhibitory effect of consecutive monoculture problem.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

في ظل الزراعة الأحادية المتتالية، تؤثر وفرة الفطريات المسببة للأمراض، مثل المغزلية المؤكسدة في جذمور الجذر الكاذب، سلبًا على غلة النبات وجودته. لذلك، من المناسب استكشاف دور الفطريات المعادية لإدارة مسببات الأمراض الفطرية مثل F. oxysporum. كشفت نتائج الرحلان الكهربائي الهلامي المتدرج المعطل بالـ PCR (DGGE) أن تنوع Trichoderma spp. قد انخفض بشكل كبير بسبب الزراعة الأحادية الممتدة. وبالمثل، أظهر تحليل PCR الكمي انخفاضًا في Trichoderma spp.، في حين لوحظت زيادة كبيرة في F. oxysporum . علاوة على ذلك، تم تحديد سبعة عزلات للشعرية الجلدية من R. pseudostellariae rhizosphere وتقييمها في المختبر لقدرتها على استعداء F. oxysporum . وكانت أعلى وأدنى نسبة من التثبيط (PI) لوحظت بين هذه العزلات 47.91 ٪ و 16.67 ٪ على التوالي. في الفحوصات في الجسم الحي، تم استخدام R. pseudostellariae المعالجة بأربعة عزلات Trichoderma، التي تحتوي على PI > 30 ٪، لتقييم كفاءة المكافحة الحيوية ضد F. oxysporum حيث عزز T. harzianum ZC51 نمو النبات دون عرض أي أعراض للمرض. علاوة على ذلك، تم فحص التعبير عن ثمانية جينات مرتبطة بالدفاع من R. pseudostellariae استجابة لمزيج من علاج F. oxysporum و T. harzianum ZC51، ووجد أن معظم هذه الجينات الدفاعية غير منظمة. في الختام، تكشف هذه الدراسة أن الزراعة الأحادية الممتدة لـ R. pseudostellariae يمكن أن تغير مجتمعات Trichoderma في جذمور النبات مما يؤدي إلى مستوى منخفض نسبيًا من الكائنات الحية الدقيقة المعادية. ومع ذلك، يمكن لـ T. harzianum ZC51 أن يثبط الأبواغ الخارجية المسببة للأمراض ويحفز التعبير عن جينات R. pseudostellariae الدفاعية. وبالتالي، فإن T. harzianum ZC51 يحسن مقاومة النبات ويقلل من التأثير المثبط للنمو لمشكلة الزراعة الأحادية المتتالية.

Translated Description (French)

En monoculture consécutive, l'abondance de champignons pathogènes, tels que Fusarium oxysporum dans la rhizosphère de Radix pseudostellariae, affecte négativement le rendement et la qualité de la plante. Par conséquent, il est pertinent d'explorer le rôle des champignons antagonistes dans la gestion des agents pathogènes fongiques tels que F. oxysporum. Nos résultats d'électrophorèse sur gel à gradient dénaturé par PCR (DGGE) ont révélé que la diversité de Trichoderma spp. était significativement diminuée en raison de la monoculture prolongée. De même, l'analyse PCR quantitative a montré une baisse de Trichoderma spp., alors qu'une augmentation significative a été observée chez F. oxysporum . De plus, sept isolats de Trichoderma de la rhizosphère de R. pseudostellariae ont été identifiés et évalués in vitro pour leur capacité à antagoniser F. oxysporum . Les pourcentages d'inhibition (IP) les plus élevés et les plus faibles observés parmi ces isolats étaient de 47,91 et 16,67 %, respectivement. Dans des essais in vivo, les R. pseudostellariae traités avec quatre isolats de Trichoderma, ayant un PI de 30 %, ont été utilisés pour évaluer l'efficacité du biocontrôle contre F. oxysporum dans lequel T. harzianum ZC51 a augmenté la croissance de la plante sans présenter de symptômes de la maladie. De plus, l'expression de huit gènes liés à la défense de R. pseudostellariae en réponse à une combinaison du traitement par F. oxysporum et T. harzianum ZC51 a été vérifiée, et la plupart de ces gènes de défense se sont révélés régulés à la hausse. En conclusion, cette étude révèle que la monoculture prolongée de R. pseudostellariae pourrait altérer les communautés de Trichoderma dans la rhizosphère végétale conduisant à un niveau relativement faible de micro-organismes antagonistes. Cependant, T. harzianum ZC51 pourrait inhiber le F. oxysporum pathogène et induire l'expression des gènes de défense de R. pseudostellariae. Par conséquent, T. harzianum ZC51 améliore la résistance des plantes et réduit l'effet inhibiteur de croissance du problème consécutif de monoculture.

Translated Description (Spanish)

Bajo monocultivos consecutivos, la abundancia de hongos patógenos, como Fusarium oxysporum en la rizosfera de Radix pseudostellariae, afecta negativamente el rendimiento y la calidad de la planta. Por lo tanto, es pertinente explorar el papel de los hongos antagonistas para el manejo de patógenos fúngicos como F. oxysporum. Nuestros resultados de electroforesis en gel de gradiente desnaturalizado por PCR (DGGE) revelaron que la diversidad de Trichoderma spp. disminuyó significativamente debido al monocultivo extendido. Del mismo modo, el análisis cuantitativo por PCR mostró una disminución en Trichoderma spp., mientras que se observó un aumento significativo en F. oxysporum . Además, se identificaron siete aislados de Trichoderma de la rizosfera de R. pseudostellariae y se evaluaron in vitro por su potencial para antagonizar F. oxysporum . El porcentaje más alto y más bajo de inhibición (PI) observado entre estos aislados fue de 47.91 y 16.67%, respectivamente. En ensayos in vivo, se utilizó R. pseudostellariae tratada con cuatro aislados de Trichoderma, que tenían PI; 30%, para evaluar la eficiencia del biocontrol contra F. oxysporum en el que T. harzianum ZC51 mejoró el crecimiento de la planta sin mostrar ningún síntoma de enfermedad. Además, se comprobó la expresión de ocho genes relacionados con la defensa de R. pseudostellariae en respuesta a una combinación de tratamiento con F. oxysporum y T. harzianum ZC51, y se encontró que la mayoría de estos genes de defensa estaban regulados positivamente. En conclusión, este estudio revela que el monocultivo extendido de R. pseudostellariae podría alterar las comunidades de Trichoderma en la rizosfera de la planta, lo que conduciría a un nivel relativamente bajo de microorganismos antagonistas. Sin embargo, T. harzianum ZC51 podría inhibir el patógeno F. oxysporum e inducir la expresión de genes de defensa de R. pseudostellariae. Por lo tanto, T. harzianum ZC51 mejora la resistencia de la planta y reduce el efecto inhibidor del crecimiento del problema del monocultivo consecutivo.

Files

pdf.pdf

Files (2.1 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:17b465d99c327d5201d10f9792c75f10
2.1 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
نشاط مضاد لـ Trichoderma spp. ضد المغزلي المؤكسد في جذمور الجذر الكاذب يحفز التعبير عن جينات الدفاع المضيف ويحسن نموه في ظل نظام الزراعة الأحادية طويل الأجل
Translated title (French)
Activité antagoniste de Trichoderma spp. Contre Fusarium oxysporum dans la rhizosphère de Radix pseudostellariae Déclenche l'expression des gènes de défense de l'hôte et améliore sa croissance dans un système de monoculture à long terme
Translated title (Spanish)
Actividad Antagonista de Trichoderma spp. Contra Fusarium oxysporum en la rizosfera de la raíz de pseudostelariae desencadena la expresión de genes de defensa del huésped y mejora su crecimiento bajo un sistema de monocultivo a largo plazo

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3137131706
DOI
10.3389/fmicb.2021.579920

Is supplement to
https://openalex.org/W617080897 (Other)
https://openalex.org/W4246368538 (Other)
https://openalex.org/W3199272732 (Other)
https://openalex.org/W2960868188 (Other)
https://openalex.org/W2883680120 (Other)
https://openalex.org/W2383275707 (Other)
https://openalex.org/W2359083236 (Other)
https://openalex.org/W2355532147 (Other)
https://openalex.org/W2253781007 (Other)
https://openalex.org/W2192708201 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1201334974
  • https://openalex.org/W1496964872
  • https://openalex.org/W1596912450
  • https://openalex.org/W1878234215
  • https://openalex.org/W1976020691
  • https://openalex.org/W1981047708
  • https://openalex.org/W1986508728
  • https://openalex.org/W1990768879
  • https://openalex.org/W1993320561
  • https://openalex.org/W1995721270
  • https://openalex.org/W2000113173
  • https://openalex.org/W2000487801
  • https://openalex.org/W2007964982
  • https://openalex.org/W2011396628
  • https://openalex.org/W2019075610
  • https://openalex.org/W2023929579
  • https://openalex.org/W2025301697
  • https://openalex.org/W2027296993
  • https://openalex.org/W2040741428
  • https://openalex.org/W2053149360
  • https://openalex.org/W2054712557
  • https://openalex.org/W2060167401
  • https://openalex.org/W2064011765
  • https://openalex.org/W2064099810
  • https://openalex.org/W2065515375
  • https://openalex.org/W2068656489
  • https://openalex.org/W2075955833
  • https://openalex.org/W2097706568
  • https://openalex.org/W2100723163
  • https://openalex.org/W2107277218
  • https://openalex.org/W2117933268
  • https://openalex.org/W2118143830
  • https://openalex.org/W2119495059
  • https://openalex.org/W2119903492
  • https://openalex.org/W2124424782
  • https://openalex.org/W2132972097
  • https://openalex.org/W2133173059
  • https://openalex.org/W2133287270
  • https://openalex.org/W2134271580
  • https://openalex.org/W2142556037
  • https://openalex.org/W2146586317
  • https://openalex.org/W2148878859
  • https://openalex.org/W2149557680
  • https://openalex.org/W2150015908
  • https://openalex.org/W2170276765
  • https://openalex.org/W2182462797
  • https://openalex.org/W2222535016
  • https://openalex.org/W2309934773
  • https://openalex.org/W2404313906
  • https://openalex.org/W2494296094
  • https://openalex.org/W2553428643
  • https://openalex.org/W2606216749
  • https://openalex.org/W2754700286
  • https://openalex.org/W2755861588
  • https://openalex.org/W2790879635
  • https://openalex.org/W2793476021
  • https://openalex.org/W2889421666
  • https://openalex.org/W2893236387
  • https://openalex.org/W2908335728
  • https://openalex.org/W2921283119
  • https://openalex.org/W2995448171
  • https://openalex.org/W3005132078
  • https://openalex.org/W3142042565