Published February 1, 2024 | Version v1
Publication Open

Attenuation of Zucchini mosaic virus disease in cucumber plants by mycorrhizal symbiosis

Creators

  • 1. Zagazig University
  • 2. Agricultural Research Center

Description

Arbuscular mycorrhizal fungi generated systemic acquired resistance in cucumber to Zucchini yellow mosaic virus, indicating their prospective application in the soil as a sustainable, environmentally friendly approach to inhibit the spread of pathogens. The wide spread of plant pathogens affects the whole world, causing several plant diseases and threatening national food security as it disrupts the quantity and quality of economically important crops. Recently, environmentally acceptable mitigating practices have been required for sustainable agriculture, restricting the use of chemical fertilizers in agricultural areas. Herein, the biological control of Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV) in cucumber (Cucumis sativus L.) plants using arbuscular mycorrhizal (AM) fungi was investigated. Compared to control plants, ZYMV-infected plants displayed high disease incidence (DI) and severity (DS) with various symptoms, including severe yellow mosaic, mottling and green blisters of leaves. However, AM fungal inoculation exhibited 50% inhibition for these symptoms and limited DS to 26% as compared to non-colonized ones. The detection of ZYMV by the Enzyme-Linked Immunosorbent Assay technique exhibited a significant reduction in AM-inoculated plants (5.23-fold) compared with non-colonized ones. Besides, mycorrhizal root colonization (F%) was slightly reduced by ZYMV infection. ZYMV infection decreased all growth parameters and pigment fractions and increased the malondialdehyde (MDA) content, however, these parameters were significantly enhanced and the MDA content was decreased by AM fungal colonization. Also, the protein, proline and antioxidant enzymes (POX and CAT) were increased with ZYMV infection with more enhancements due to AM root colonization. Remarkably, defence pathogenesis-related (PR) genes such as PR-a, PR-b, and PR-10 were quickly expressed in response to AM treatment. Our findings demonstrated the beneficial function of AM fungi in triggering the plant defence against ZYMV as they caused systemic acquired resistance in cucumber plants and supported their potential use in the soil as an environment-friendly method of hindering the spread of pathogenic microorganisms sustainably.

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

Translated Description (Arabic)

ولدت الفطريات الفطرية الجذرية الجذرية مقاومة جهازية مكتسبة في الخيار لفيروس فسيفساء الكوسة الصفراء، مما يشير إلى تطبيقها المحتمل في التربة كنهج مستدام وصديق للبيئة لمنع انتشار مسببات الأمراض. يؤثر الانتشار الواسع لمسببات الأمراض النباتية على العالم بأسره، مما يسبب العديد من الأمراض النباتية ويهدد الأمن الغذائي الوطني لأنه يعطل كمية ونوعية المحاصيل المهمة اقتصاديًا. في الآونة الأخيرة، كانت هناك حاجة إلى ممارسات تخفيف مقبولة بيئيًا للزراعة المستدامة، مما يقيد استخدام الأسمدة الكيميائية في المناطق الزراعية. هنا، تم التحقيق في المكافحة البيولوجية لفيروس فسيفساء الكوسة الصفراء (ZYMV) في نباتات الخيار (Cucumis sativus L.) باستخدام الفطريات الفطرية الجذرية (AM). بالمقارنة مع نباتات التحكم، أظهرت النباتات المصابة بـ ZYMV نسبة عالية من الإصابة بالأمراض (DI) وشدة (DS) مع أعراض مختلفة، بما في ذلك الفسيفساء الصفراء الشديدة، والتبقع والبثور الخضراء للأوراق. ومع ذلك، أظهر التلقيح الفطري AM تثبيطًا بنسبة 50 ٪ لهذه الأعراض وحد من DS إلى 26 ٪ مقارنة بالأعراض غير المستعمرة. أظهر اكتشاف ZYMV بواسطة تقنية الفحص المناعي المرتبط بالإنزيم انخفاضًا كبيرًا في النباتات الملقحة بـ AM (5.23أضعاف) مقارنة بالنباتات غير المستعمرة. إلى جانب ذلك، انخفض استعمار جذور الفطريات (F%) بشكل طفيف بسبب عدوى ZYMV. قللت عدوى ZYMV من جميع معلمات النمو وكسور الصباغ وزادت من محتوى المالونديالديهايد (MDA)، ومع ذلك، تم تعزيز هذه المعلمات بشكل كبير وانخفض محتوى MDA بسبب الاستعمار الفطري AM. كما تم زيادة البروتين والبرولين والإنزيمات المضادة للأكسدة (الجدري و CAT) مع عدوى ZYMV مع المزيد من التحسينات بسبب استعمار جذر AM. ومن اللافت للنظر أن الجينات المرتبطة بالإمراض الدفاعي (PR) مثل PR - a و PR - b و PR -10 تم التعبير عنها بسرعة استجابةً لعلاج AM. أظهرت النتائج التي توصلنا إليها الوظيفة المفيدة لفطريات AM في إطلاق دفاع النبات ضد ZYMV لأنها تسببت في مقاومة مكتسبة نظامية في نباتات الخيار ودعمت استخدامها المحتمل في التربة كطريقة صديقة للبيئة لإعاقة انتشار الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض على نحو مستدام.

Translated Description (French)

Les champignons mycorhiziens arbusculaires ont généré une résistance systémique acquise chez le concombre au virus de la mosaïque jaune de la courgette, ce qui indique leur application potentielle dans le sol en tant qu'approche durable et respectueuse de l'environnement pour inhiber la propagation des agents pathogènes. La large propagation des agents pathogènes des plantes affecte le monde entier, provoquant plusieurs maladies des plantes et menaçant la sécurité alimentaire nationale car elle perturbe la quantité et la qualité des cultures économiquement importantes. Récemment, des pratiques d'atténuation acceptables sur le plan environnemental ont été requises pour une agriculture durable, limitant l'utilisation d'engrais chimiques dans les zones agricoles. Ici, le contrôle biologique du virus de la mosaïque jaune de la courgette (ZYMV) dans les plantes de concombre (Cucumis sativus L.) à l'aide de champignons mycorhiziens arbusculaires (MA) a été étudié. Par rapport aux plantes témoins, les plantes infectées par le ZYMV présentaient une incidence et une gravité élevées de la maladie (DI) avec divers symptômes, notamment une mosaïque jaune sévère, des taches et des cloques vertes des feuilles. Cependant, l'inoculation fongique de la MA a montré une inhibition de 50% de ces symptômes et a limité le DS à 26% par rapport aux non colonisés. La détection du ZYMV par la technique Enzyme-Linked Immunosorbent Assay a montré une réduction significative des plantes inoculées à la MA (5,23fois) par rapport aux plantes non colonisées. En outre, la colonisation des racines mycorhiziennes (F%) a été légèrement réduite par l'infection par le ZYMV. L'infection par le ZYMV a diminué tous les paramètres de croissance et les fractions pigmentaires et a augmenté la teneur en malondialdéhyde (MDA), cependant, ces paramètres ont été significativement améliorés et la teneur en MDA a été diminuée par la colonisation fongique AM. En outre, les enzymes protéiques, proline et antioxydantes (VARIOLE et CAT) ont été augmentées avec l'infection par le ZYMV, avec davantage d'améliorations dues à la colonisation des racines par la MA. Remarquablement, les gènes liés à la pathogenèse de la défense (PR) tels que PR-a, PR-b et PR-10 ont été rapidement exprimés en réponse au traitement de la MA. Nos résultats ont démontré la fonction bénéfique des champignons AM dans le déclenchement de la défense des plantes contre le ZYMV, car ils provoquaient une résistance systémique acquise chez les plants de concombre et soutenaient leur utilisation potentielle dans le sol en tant que méthode respectueuse de l'environnement pour empêcher la propagation des micro-organismes pathogènes de manière durable.

Translated Description (Spanish)

Los hongos micorrízicos arbusculares generaron resistencia sistémica adquirida en el pepino al virus del mosaico amarillo del calabacín, lo que indica su posible aplicación en el suelo como un enfoque sostenible y respetuoso con el medio ambiente para inhibir la propagación de patógenos. La amplia propagación de patógenos vegetales afecta a todo el mundo, causando varias enfermedades de las plantas y amenazando la seguridad alimentaria nacional, ya que interrumpe la cantidad y calidad de los cultivos económicamente importantes. Recientemente, se han requerido prácticas de mitigación ambientalmente aceptables para la agricultura sostenible, restringiendo el uso de fertilizantes químicos en áreas agrícolas. En la presente, se investigó el control biológico del virus del mosaico amarillo del calabacín (ZYMV) en plantas de pepino (Cucumis sativus L.) utilizando hongos micorrízicos arbusculares (AM). En comparación con las plantas de control, las plantas infectadas con ZYMV mostraron una alta incidencia (DI) y gravedad (DS) de la enfermedad con varios síntomas, que incluyen mosaico amarillo severo, moteado y ampollas verdes de las hojas. Sin embargo, la inoculación fúngica de AM mostró una inhibición del 50% para estos síntomas y limitó el DS al 26% en comparación con los no colonizados. La detección de ZYMV mediante la técnica de ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas mostró una reducción significativa en las plantas inoculadas con AM (5,23veces) en comparación con las no colonizadas. Además, la colonización de la raíz micorrízica (F%) se redujo ligeramente por la infección por ZYMV. La infección por ZYMV disminuyó todos los parámetros de crecimiento y fracciones de pigmento y aumentó el contenido de malondialdehído (MDA), sin embargo, estos parámetros mejoraron significativamente y el contenido de MDA disminuyó por la colonización fúngica de AM. Además, las enzimas proteicas, prolina y antioxidantes (POX y CAT) aumentaron con la infección por ZYMV con más mejoras debido a la colonización de la raíz por AM. Sorprendentemente, los genes relacionados con la patogénesis de defensa (PR), como PR-a, PR-b y PR-10, se expresaron rápidamente en respuesta al tratamiento con AM. Nuestros hallazgos demostraron la función beneficiosa de los hongos AM para desencadenar la defensa de las plantas contra el ZYMV, ya que causaron resistencia sistémica adquirida en las plantas de pepino y respaldaron su uso potencial en el suelo como un método respetuoso con el medio ambiente para obstaculizar la propagación de microorganismos patógenos de manera sostenible.

Files

s00299-023-03138-y.pdf.pdf

Files (3.2 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
md5:250a18475989c6a5597b560471bd9748
3.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
توهين مرض فيروس فسيفساء الكوسة في نباتات الخيار عن طريق التعايش الفطري
Translated title (French)
Atténuation de la maladie du virus de la mosaïque de la courgette chez les plants de concombre par symbiose mycorhizienne
Translated title (Spanish)
Atenuación de la enfermedad por el virus del mosaico del calabacín en plantas de pepino por simbiosis micorrízica

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4391539344
DOI
10.1007/s00299-023-03138-y

Is supplement to
https://openalex.org/W771628525 (Other)
https://openalex.org/W50186488 (Other)
https://openalex.org/W4225566341 (Other)
https://openalex.org/W2535562476 (Other)
https://openalex.org/W2237165722 (Other)
https://openalex.org/W2156739775 (Other)
https://openalex.org/W2089182239 (Other)
https://openalex.org/W2035495333 (Other)
https://openalex.org/W2018751264 (Other)
https://openalex.org/W1977264110 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1527782316
  • https://openalex.org/W1534284101
  • https://openalex.org/W1536654439
  • https://openalex.org/W1775749144
  • https://openalex.org/W17903103
  • https://openalex.org/W1810813680
  • https://openalex.org/W1835465815
  • https://openalex.org/W1887036524
  • https://openalex.org/W191793640
  • https://openalex.org/W1944729816
  • https://openalex.org/W1966008690
  • https://openalex.org/W1967460718
  • https://openalex.org/W1968578652
  • https://openalex.org/W1972934647
  • https://openalex.org/W1973330801
  • https://openalex.org/W1975227590
  • https://openalex.org/W1976495261
  • https://openalex.org/W1976687508
  • https://openalex.org/W1981073336
  • https://openalex.org/W1982323813
  • https://openalex.org/W1993377215
  • https://openalex.org/W2000894995
  • https://openalex.org/W2002161740
  • https://openalex.org/W2009759774
  • https://openalex.org/W2013334004
  • https://openalex.org/W2028419389
  • https://openalex.org/W2028823348
  • https://openalex.org/W2031072145
  • https://openalex.org/W2034294739
  • https://openalex.org/W2042150818
  • https://openalex.org/W2071806877
  • https://openalex.org/W2074792632
  • https://openalex.org/W2083091076
  • https://openalex.org/W2085258124
  • https://openalex.org/W2099384686
  • https://openalex.org/W2108301842
  • https://openalex.org/W2112077930
  • https://openalex.org/W2120896947
  • https://openalex.org/W2120984803
  • https://openalex.org/W2129081128
  • https://openalex.org/W2137450096
  • https://openalex.org/W2141379053
  • https://openalex.org/W2154421277
  • https://openalex.org/W2165178639
  • https://openalex.org/W2170123098
  • https://openalex.org/W2301584048
  • https://openalex.org/W2530283331
  • https://openalex.org/W2573012911
  • https://openalex.org/W2596619862
  • https://openalex.org/W2761115438
  • https://openalex.org/W2766071460
  • https://openalex.org/W2766986914
  • https://openalex.org/W2790111632
  • https://openalex.org/W2792205693
  • https://openalex.org/W2804242322
  • https://openalex.org/W2889223760
  • https://openalex.org/W2895972637
  • https://openalex.org/W2919489520
  • https://openalex.org/W2921283119
  • https://openalex.org/W2937396390
  • https://openalex.org/W2945860610
  • https://openalex.org/W2948200209
  • https://openalex.org/W2953556529
  • https://openalex.org/W2982167934
  • https://openalex.org/W2984629297
  • https://openalex.org/W2990313933
  • https://openalex.org/W3013671252
  • https://openalex.org/W3023725735
  • https://openalex.org/W3036263782
  • https://openalex.org/W3043453458
  • https://openalex.org/W3080281308
  • https://openalex.org/W3102812522
  • https://openalex.org/W3116855838
  • https://openalex.org/W3134801596
  • https://openalex.org/W3135737581
  • https://openalex.org/W3136402344
  • https://openalex.org/W3151291632
  • https://openalex.org/W3153894079
  • https://openalex.org/W3155181589
  • https://openalex.org/W4200560677
  • https://openalex.org/W4214699954
  • https://openalex.org/W4235018263
  • https://openalex.org/W4240072785
  • https://openalex.org/W4280557070
  • https://openalex.org/W4281769031
  • https://openalex.org/W4295519749
  • https://openalex.org/W4306404437
  • https://openalex.org/W4311104008
  • https://openalex.org/W4312093633
  • https://openalex.org/W4313332118
  • https://openalex.org/W4319454667
  • https://openalex.org/W4320496736
  • https://openalex.org/W4365446843
  • https://openalex.org/W4380264218
  • https://openalex.org/W4387502525
  • https://openalex.org/W4388698603
  • https://openalex.org/W49680659
  • https://openalex.org/W647047921