Screening rice blast-resistant cultivars via synchrotron fourier transform infrared (SR-FTIR) microspectroscopy
Creators
- 1. Nakhon Phanom University
- 2. Synchrotron Light Research Institute
- 3. Suranaree University of Technology
Description
In Asia, one of the most important cereal crops is rice. Presently, a fungal pathogen called rice blast (Magnaporthe grisea) is the most devastating diseases affecting this valuable human staple. One of the ways growers can control rice blast is by chemical fungicides; however, the down side to using chemicals is the increase of production cost, environmental contamination, and loss of chemical efficacy over time. The use of resistant rice cultivars provide fungal suppression and have a positive impact on the environment. The objective of this study was to screened rice blast-resistant cultivars via SR-FTIR microspectroscopy and compare it to the traditional method. At 14 days after pathogens inoculation (DAPI) of 80 cultivars and two reference cultivars, the leaves of inoculated plants showed elliptical or spindle-shaped lesions with pointed ends, gray or white centers, and dark-green to reddish-brown margins, with an occasional yellow halo. The results of disease severity were classified as susceptible (17 cultivars), moderately susceptible (28 cultivars), and resistant group (35 cultivars) of all 80 varieties of rice. Rice cultivar no. 34 had the lowest level of disease severity, which was 6.66 ± 11.54%. Furthermore, we evaluated the accumulation of salicylic acid (SA) in rice at 24 DAPI compared with uninoculated plants. The results of the resistant group showed an increase of SA level at 24 DAPI as well as reference resistant cultivars. Rice cultivar no. 34 had SA level of 15.19 68 μg g-1 fresh weight and all other reference-resistant cultivars had a SA level at 14.70 μg g-1 fresh weight, respectively. Additionally, screening rice blast-resistant cultivars via SR-FTIR microspectroscopy revealed altered variation in biochemical components of the plants after infection. A comparison of the susceptible, moderately susceptible, and resistant cultivars revealed differences in the biochemical components of rice tissues, which may be correlated with plant defense responses to disease. These outcomes could help breeding programs in terms of the selection of resistant-rice cultivars. Keywords: biochemical change; rice; rice blast disease; salicylic acid; SR-FTIR
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
في آسيا، يعد الأرز أحد أهم محاصيل الحبوب. في الوقت الحاضر، يعد أحد مسببات الأمراض الفطرية التي تسمى انفجار الأرز (Magnaporthe grisea) أكثر الأمراض تدميرًا التي تؤثر على هذا العنصر البشري الأساسي القيّم. إحدى الطرق التي يمكن للمزارعين من خلالها التحكم في انفجار الأرز هي مبيدات الفطريات الكيميائية ؛ ومع ذلك، فإن الجانب السلبي لاستخدام المواد الكيميائية هو زيادة تكلفة الإنتاج، والتلوث البيئي، وفقدان الفعالية الكيميائية مع مرور الوقت. يوفر استخدام أصناف الأرز المقاومة قمعًا فطريًا وله تأثير إيجابي على البيئة. كان الهدف من هذه الدراسة هو فحص أصناف الأرز المقاومة للانفجار عن طريق التحليل الطيفي الدقيق SR - FTIR ومقارنته بالطريقة التقليدية. بعد 14 يومًا من تلقيح مسببات الأمراض (DAPI) لـ 80 صنفًا وصنفين مرجعيين، أظهرت أوراق النباتات الملقحة آفاتًا بيضاوية أو على شكل مغزل ذات نهايات مدببة، ومراكز رمادية أو بيضاء، وهوامش خضراء داكنة إلى بنية محمرة، مع هالة صفراء عرضية. تم تصنيف نتائج شدة المرض على أنها حساسة (17 صنفًا)، وعرضة بشكل معتدل (28 صنفًا)، ومجموعة مقاومة (35 صنفًا) من جميع أصناف الأرز الثمانين. كان لصنف الأرز رقم 34 أدنى مستوى من شدة المرض، والذي كان 6.66 ± 11.54 ٪. علاوة على ذلك، قمنا بتقييم تراكم حمض الساليسيليك (SA) في الأرز عند 24 DAPI مقارنة بالنباتات غير الملقحة. أظهرت نتائج المجموعة المقاومة زيادة في مستوى SA عند 24 DAPI بالإضافة إلى أصناف مقاومة مرجعية. كان لدى صنف الأرز رقم 34 مستوى SA يبلغ 15.19 68 ميكروغرام غرام -1 من الوزن الطازج وكان لدى جميع الأصناف الأخرى المقاومة للمرجع مستوى SA يبلغ 14.70 ميكروغرام غرام -1 من الوزن الطازج، على التوالي. بالإضافة إلى ذلك، كشف فحص الأصناف المقاومة لانفجار الأرز عن طريق التحليل الطيفي الدقيق SR - FTIR عن تباين متغير في المكونات الكيميائية الحيوية للنباتات بعد العدوى. كشفت مقارنة بين الأصناف الحساسة والقابلة للتأثر بشكل معتدل والمقاومة عن اختلافات في المكونات الكيميائية الحيوية لأنسجة الأرز، والتي قد تكون مرتبطة باستجابات الدفاع النباتي للمرض. يمكن أن تساعد هذه النتائج في برامج التربية من حيث اختيار أصناف الأرز المقاومة. الكلمات المفتاحية: تغير كيميائي حيوي ؛ أرز ؛ مرض انفجار الأرز ؛ حمض الساليسيليك ؛ SR - FTIRTranslated Description (French)
En Asie, l'une des cultures céréalières les plus importantes est le riz. Actuellement, un agent pathogène fongique appelé explosion de riz (Magnaporthe grisea) est la maladie la plus dévastatrice affectant cet aliment de base humain précieux. L'une des façons dont les producteurs peuvent contrôler l'explosion du riz est par des fongicides chimiques ; cependant, l'inconvénient de l'utilisation de produits chimiques est l'augmentation des coûts de production, la contamination de l'environnement et la perte d'efficacité chimique au fil du temps. L'utilisation de cultivars de riz résistants supprime les champignons et a un impact positif sur l'environnement. L'objectif de cette étude était de cribler des cultivars résistants au souffle du riz par microspectroscopie SR-FTIR et de le comparer à la méthode traditionnelle. À 14 jours après l'inoculation d'agents pathogènes (DAPI) de 80 cultivars et de deux cultivars de référence, les feuilles des plantes inoculées présentaient des lésions elliptiques ou en forme de fuseau avec des extrémités pointues, des centres gris ou blancs, et des marges vert foncé à brun rougeâtre, avec un halo jaune occasionnel. Les résultats de la gravité de la maladie ont été classés comme sensibles (17 cultivars), modérément sensibles (28 cultivars) et résistants (35 cultivars) des 80 variétés de riz. Le cultivar de riz n ° 34 présentait le niveau de gravité de la maladie le plus faible, soit 6,66 ± 11,54 %. De plus, nous avons évalué l'accumulation d'acide salicylique (AS) dans le riz à 24 DAPI par rapport aux plantes non inoculées. Les résultats du groupe résistant ont montré une augmentation du niveau de SA à 24 DAPI ainsi que des cultivars résistants de référence. Le cultivar de riz n ° 34 avait un niveau de SA de 15,19 68 μg g-1 de poids frais et tous les autres cultivars résistants de référence avaient un niveau de SA de 14,70 μg g-1 de poids frais, respectivement. De plus, le criblage de cultivars résistants au souffle du riz par microspectroscopie SR-FTIR a révélé une variation altérée des composants biochimiques des plantes après l'infection. Une comparaison des cultivars sensibles, modérément sensibles et résistants a révélé des différences dans les composants biochimiques des tissus de riz, qui peuvent être corrélées avec les réponses de la défense des plantes à la maladie. Ces résultats pourraient aider les programmes de sélection en termes de sélection de cultivars de riz résistant. Mots-clés : changement biochimique ; riz ; blastose du riz ; acide salicylique ; SR-FTIRTranslated Description (Spanish)
En Asia, uno de los cultivos de cereales más importantes es el arroz. En la actualidad, un patógeno fúngico llamado ráfaga de arroz (Magnaporthe grisea) es la enfermedad más devastadora que afecta a este valioso alimento humano. Una de las formas en que los productores pueden controlar el estallido del arroz es mediante fungicidas químicos; sin embargo, la desventaja del uso de productos químicos es el aumento del costo de producción, la contaminación ambiental y la pérdida de eficacia química con el tiempo. El uso de variedades de arroz resistentes proporciona supresión de hongos y tiene un impacto positivo en el medio ambiente. El objetivo de este estudio fue cribar cultivares de arroz resistentes al estallido mediante microspectroscopia SR-FTIR y compararlo con el método tradicional. A los 14 días después de la inoculación de patógenos (DAPI) de 80 cultivares y dos cultivares de referencia, las hojas de las plantas inoculadas mostraron lesiones elípticas o en forma de huso con extremos puntiagudos, centros grises o blancos y márgenes de verde oscuro a marrón rojizo, con un halo amarillo ocasional. Los resultados de la gravedad de la enfermedad se clasificaron como grupo susceptible (17 cultivares), moderadamente susceptible (28 cultivares) y resistente (35 cultivares) de las 80 variedades de arroz. El cultivo de arroz n .º 34 tuvo el nivel más bajo de gravedad de la enfermedad, que fue de 6,66 ± 11,54%. Además, evaluamos la acumulación de ácido salicílico (SA) en el arroz a 24 DAPI en comparación con las plantas no inoculadas. Los resultados del grupo resistente mostraron un aumento del nivel de SA a 24 DAPI, así como cultivares resistentes de referencia. El cultivar de arroz n .º 34 tenía un nivel de SA de 15,19 68 μg g-1 de peso fresco y todos los demás cultivares resistentes a la referencia tenían un nivel de SA de 14,70 μg g-1 de peso fresco, respectivamente. Además, el cribado de cultivares de arroz resistentes al estallido mediante microspectroscopía SR-FTIR reveló una variación alterada en los componentes bioquímicos de las plantas después de la infección. Una comparación de los cultivares susceptibles, moderadamente susceptibles y resistentes reveló diferencias en los componentes bioquímicos de los tejidos de arroz, que pueden correlacionarse con las respuestas de defensa de las plantas a la enfermedad. Estos resultados podrían ayudar a los programas de mejoramiento en términos de la selección de cultivares de arroz resistente. Palabras clave: cambio bioquímico; arroz; enfermedad del añublo del arroz; ácido salicílico; SR-FTIRFiles
1502.pdf
Files
(3.3 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:40d8ec1fc6d5a89fcab49b5126938392
|
3.3 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- فحص الأصناف المقاومة للانفجار من الأرز عن طريق التحليل الطيفي الدقيق للأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه السنكروترون (SR - FTIR)
- Translated title (French)
- Criblage des cultivars résistants au souffle du riz par microspectroscopie infrarouge à transformée de Fourier synchrotron (SR-FTIR)
- Translated title (Spanish)
- Cribado de cultivares de arroz resistentes a explosiones mediante microspectroscopía infrarroja por transformada de Fourier con sincrotrón (SR-FTIR)
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4285322878
- DOI
- 10.9755/ejfa.2021.v33.i9.2758