Crown rust on oat genotypes with different levels of resistance: damages and losses / Ferrugem da folha sobre genótipos de aveia com diferentes níveis de resistência: danos e perdas

ABSTRACT: The evolution in virulence of Puccinia coronata f. sp. avenae has challenged the genetic resistance to crown rust in oat genotypes. New resistance sources are constantly required for yield stabilization and costs reduction. This study aimed to characterize the crown rust resistance of oat genotypes and the disease´s productive and economic impact. Experiments were conducted in two environments, with and without chemical control. Resistance was measured by disease progress, apparent rate of infection, final severity and pustule size. Damages were based on reduction of yield, 1000 grain mass and hectoliter mass. UFRGS16Q6030-2 was immune. In both environments, UFRGS166091-2 and URS Brava exhibited the greatest level of resistance and the smallest grain yield reduction, while URS 22 was highly susceptible, reducing more than 70% of its grain yield. These results surpass the negative impacts of the disease previously reported in oats, particularly related to grain yield. The data presented in this paper highlighted the importance of genetic resistance, particularly partial resistance, for maintaining oat genetic yield potential, reducing environmental contamination with less fungicides, and increasing economic gains with oat cultivation.

RESUMO: A evolução da virulência de Puccinia coronata f. sp. avenae desafia a resistência genética de cultivares de aveia à ferrugem da folha. Novas fontes de resistência são constantemente necessárias para estabilizar a produção e reduzir custos. Os objetivos desse estudo foram caracterizar a resistência de seis genótipos de aveia à ferrugem da folha e avaliar o impacto produtivo e econômico causado pela doença. Foram conduzidos ensaios em dois ambientes com e sem o controle químico. A resistência foi medida via progresso da doença, taxa aparente de infecção, severidade final e tamanho da pústula. As perdas foram avaliadas em rendimento, massa de mil grãos e massa do hectolitro. UFRGS 16Q6030-2 foi imune. Em ambos os ambientes, UFRGS 166091-2 e URS Brava exibiram os maiores níveis de resistência e as menores reduções no rendimento de grãos, enquanto URS 22 teve a maior suscetibilidade, com redução superior a 70% no rendimento de grãos. Os resultados obtidos superam os impactos negativos da doença previamente relatados em aveia, particularmente em relação ao rendimento de grãos. Os dados apresentados neste trabalho ressaltam a importância da resistência genética, particularmente a parcial, na manutenção do potencial genético produtivo, na redução de contaminações ambientais pelo menor uso de fungicidas e na ampliação dos ganhos econômicos com a cultura da aveia.

Modelos de pontos críticos para relacionar o rendimento de grãos de aveia branca com a intensidade de doença no patossistema múltiplo ferrugem da folha: helmintosporiose / Critical-point models to relate white oat yield and disease intensity of the multiple pathosystem leaf rust: helminthosporium blight

A ferrugem da folha e a helmintosporiose são as principais doenças fúngicas foliares de aveia branca. Em cultivares suscetíveis, o controle químico não considera o limiar de dano econômico (LDE). O objetivo deste trabalho foi obter funções de dano, por modelos de ponto crítico, ao relacionar o dano pela ocorrência simultânea da ferrugem da folha e a helmintosporiose com o rendimento de grãos nas safras de 2006 e 2007, em Lages, Santa Catarina (SC). O gradiente da intensidade das doenças foi gerado por número de aplicações e doses de fungicidas nas cultivares 'UPFA 20' e 'UPFA 22'. Os ensaios consistiram de 10 tratamentos, distribuídos em blocos casualizados, com quatro repetições. As doenças foram avaliadas nos estádios de alongamento, emborrachamento e florescimento. Os modelos de ponto crítico foram obtidos por regressão linear entre rendimento de grãos e incidência (I) e severidade (S). Em 2006, funções significativas foram obtidas para 'UPFA 20' no emborrachamento (R=6.345-22,07I), enquanto para a 'UPFA 22' foi obtida no alongamento (R=5.726-17,96I; R=5.160-541,5S), emborrachamento (R=5.961-21,85I; R=5.433-966,8S) e florescimento (R=6.217-36,41I; R=5.539-1.185S). Em 2007, para 'UPFA 20', no alongamento (R=6.369-55,61I; R=4.965-2.911S), emborrachamento (R=6.620-40,91I; R=5.181-1.702S) e florescimento (R=6.129-32,34I; R=5.252-638,6S), e para 'UPFA 22', no alongamento (R=5.201-41,96I; R=4.977-657,8S), emborrachamento (R=5.329-60,51I; R=4.238-798,1S) e florescimento (R=5.604-32,83I; R=4.680-588,5S). A produção na cultivar 'UPFA 22' foi mais afetada pela ocorrência das doenças, e a intensidade das doenças no estádio de florescimento apresentou maior relação com o rendimento de grãos. As funções geradas permitem obter o coeficiente de dano para uso no cálculo do LDE em patossistema múltiplo ferrugem da folha e helmintosporiose.

The leaf rust and helminthosporium blight are the main foliar diseases of white oat. The chemical control in susceptible cultivars does not consider the economic damage threshold (EDT). The objective of this research was to obtain the damage functions by critical-point models to relate damage by simultaneous occurrence of white oat leaf rust and helminthosporium blight with yield grains during 2006/07 crop seasons in Lages, SC, Brazil. The gradient of diseases intensity was generated by number of applications and rates fungicides on cultivars 'UPFA 20' and 'UPFA 22'. The trials consisted by 10 treatments distributed in randomly blocks with four replications. Diseases evaluations were done in the elongation, booting and flowering stages. The critical-point models were obtained by linear regression between grain yield and leaf diseases incidence and severity. In 2006, significant function was obtained for 'UPFA 20' in booting stage (R=6.345-22.07I), with 'UPFA 22'. The significant functions were obtained in elongation (R=5.726-17.96I and R=5.160-541.5S), booting (R=5.961-21.85I; R=5.433-966.8S) and flowering stages (R=6.217-36.41I; R=5.539-1.185S). In 2007, the significant functions were obtained in all growth stages evaluated. To 'UPFA 20', the significant functions were in the elongation (R=6.369-55.61I; R=4.965-2.911S), booting (R=6.620-49.91I; R=5.181-1.702S) and flowering (R=6.129-32.34I; R=5.252-638.6S), while in the 'UPFA 22', were in the elongation (R=5.201-41.96I; R=4.977-657.8S), booting (R=5.329-60.51I; R=4.238-798.1S) and flowering (R=5.604-32.83I; R=4.680-588.5S). The 'UPFA 22' cultivar production was more affected by diseases occurrence and the diseases intensity in the flowering stage showed greater relation with the yield grain. The generated functions allowed obtaining the damage coefficient to use in the EDT in the multiple pathosystem leaf rust and helminthosporium.

Expressão da resistência parcial à ferrugem da folha da aveia presente na linhagem MN841801, no ambiente do Sul do Brasil / Expression of partial resistance to oat crown rust present in the lineage MN841801 submitted to the South Brazilian environment

A ferrugem da folha é a doença mais importante da aveia, podendo comprometer a qualidade e o rendimento de grãos em até 50%. No ambiente do Sul do Brasil, a maioria dos genes de resistência ao patógeno causador da doença tem baixa efetividade, e a virulência das raças encontradas é muito complexa. A resistência quantitativa, que é um tipo de resistência incompleta ou parcial, é uma opção bastante promissora para ambientes como o do Sul do Brasil, uma vez que não impõe a intensa pressão de seleção sobre a população patogênica, para raças virulentas, como ocorre com a resistência qualitativa. A linhagem de aveia MN841801 é atualmente uma das principais fontes de resistência parcial à ferrugem da folha, pois tem sido efetiva frente a diversas populações do patógeno durante mais de 35 anos. Os objetivos deste trabalho foram: a) validar a expressão da resistência parcial à ferrugem da folha da aveia presente na linhagem MN841801, no ambiente da região Sul do Brasil e b) caracterizar a herança dessa resistência em relação ao número de genes. Os resultados mostraram que a severidade da ferrugem da folha, na linhagem MN841801, foi significativamente inferior à de cultivares suscetíveis, eo progresso da doença foi lento, quando comparado ao das suscetíveis. Constatou-se também que a herança da resistência de MN841801 é quantitativa, sendo condicionada por dois genes.

Crown rust is the major oat disease that compromises the quality and yield in up to 50%. In south Brazil most of the resistance genes to rust pathogen has low effectiveness, and the virulence of the races present is very complex. The quantitative resistance, which is a type of incomplete or partial resistance, is a promising option for environments such as South American one, since it doesn't impose on the pathogen population the intense selection pressure for virulent races, as it commonly happens with the qualitative resistance. The lineage oat MN841801 is now one of the main sources of partial resistance to crown rust in the world, because it has been submitted and effective to several populations of the pathogen during more than 35 years. The objectives of this research were: a) to validate the expression of the partial resistance to crown rust present in the lineage MN841801 under South Brazil environment, b) to characterize the inheritance of this resistance in relation to the number of genes. The results showed that the severity and the rate of disease progress of crown rust on MN841801 were significantly lower then the local susceptible cultivars. It was also observed that the inheritance of MN841801 resistance is quantitative and conditioned by two genes.

Controle genético da resistência parcial à ferrugem da folha em aveia (Avena sativa L.) / Genetic control of partial resistance of crown rust in oat (Avena sativa L.)

Os objetivos deste trabalho foram descrever a variabilidade para resistência parcial à ferrugem da folha em populações segregantes, bem como estudar o controle genético envolvido na expressão da resistência. As avaliações de severidade da doença foram realizadas em 1998, 1999 e 2000, seguindo a escala modificada de Cobb. Os resultados de três anos de estudo evidenciaram que, apesar da grande influência do ambiente na expressão da resistência, as populações segregantes apresentaram grande variabilidade para resistência parcial. A distribuição de freqüências da Área Sob a Curva do Progresso da Doença (ASCPD) em gerações avançadas foi contínua para o caráter, indicando a presença de vários genes de pequeno efeito em seu controle. As estimativas de herdabilidade variaram de moderadas a altas.

The objectives of this research were to describe the variability regarding partial resistance to leaf rust in segregating populations and to study genetic control of the resistance expression. The evaluation of disease was done at 1998, 1999 and 2000, according to modified Cobb’s scale. The results of three years studies showed that regardless the great environmental effect on the expression of resistance, the segregating population presented great variability for partial resistance. The frequency distribution of AUDPC for advanced generations, was continuous for this trait, indicating the presence of several genes of small effects controlling the disease. The estimatives of herdability varied from moderate to high.