Genetic variations among the isolates of Bipolaris Maydis based on phenotypic and molecular markers

Abstract Maydis leaf blight, caused by Bipolaris maydis, is an important disease of maize crop in Khyber Pakhtunkhwa (KP) Pakistan. Fifteen isolates of the pathogen, collected across KP, were studied for variability based on phenotypic and molecular markers. Significant variability among the isolates was observed when assessed using phenotypic traits such as radial growth, spore concentration, fungicide sensitivity and virulence. The isolates were classified into six culture groups based on colour, texture and margins of the colony. Conidial morphology was also variable. These were either straight or slightly curved and light to dark brown in colour. Fungicide test showed significant variation in the degree of sensitivity against Carbendazim. Isolate Bm8 exhibited maximum radial growth on carbendazim spiked plates. Conversely, isolate Bm15 showed the lowest radial growth. Variations in virulence pattern of the isolates were evident when a susceptible maize variety Azam was inoculated with spores of B. maydis. Genetic variability amongst the isolates was also estimated by RAPD as well as sequencing of ITS region. The RAPD dendrogram grouped all the isolates into two major clusters. Average genetic distance ranged from 0.6% to 100%, indicating a diverse genetic gap among the isolates. Maximum genetic distance was found between isolates Bm9 and Bm10 as well as Bm2 and Bm8. Conversely, isolates Bm13 and Bm15 were at minimum genetic distance. Phylogenetic dendrogram based on sequencing of ITS region grouped all the isolates into a single major cluster. The clusters in both the dendrogram neither correlate to the geographical distribution nor to the morphological characteristics.

Resumo A ferrugem das folhas de maydis, causada por Bipolaris maydis, é uma doença importante da cultura do milho em Khyber Pakhtunkhwa (KP), Paquistão. Quinze isolados do patógeno, coletados em KP, foram estudados quanto à variabilidade com base em marcadores fenotípicos e moleculares. Variabilidade significativa entre os isolados foi observada quando avaliada por meio de características fenotípicas, como crescimento radial, concentração de esporos, sensibilidade a fungicida e virulência. Os isolados foram classificados em seis grupos de cultura com base na cor, textura e margens da colônia. A morfologia dos conídios também foi variável. Estes eram retos ou ligeiramente curvos e de cor marrom-claro a escuro. O teste de fungicida mostrou variação significativa no grau de sensibilidade ao carbendazim. O isolado Bm8 exibiu crescimento radial máximo em placas com adição de carbendazim. Por outro lado, o isolado Bm15 apresentou o menor crescimento radial. As variações no padrão de virulência dos isolados foram evidentes quando uma variedade de milho suscetível Azam foi inoculada com esporos de B. maydis. A variabilidade genética entre os isolados também foi estimada por RAPD, bem como sequenciamento da região ITS. O dendrograma RAPD agrupou todos os isolados em dois grupos principais. A distância genética média variou de 0,6% a 100%, indicando uma lacuna genética diversa entre os isolados. A distância genética máxima foi encontrada entre os isolados Bm9 e Bm10 e também entre Bm2 e Bm8. Por outro lado, os isolados Bm13 e Bm15 estavam a uma distância genética mínima. O dendrograma filogenético baseado no sequenciamento da região ITS agrupou todos os isolados em um único aglomerado principal. Os agrupamentos em ambos os dendrogramas não se correlacionam com a distribuição geográfica nem com as características morfológicas.

Genotypic value in hybrid progenies of Panicum maximum Jacq / Valor genotípico de progênies híbridas de Panicum maximum Jacq

ABSTRACT: Genetic breeding of forage plants has increasingly contributed to the release of more productive plants. In this regard, evaluating the genotypic value is essential when aiming to rank genotypes based on the mean free of environmental factors. Therefore, this study aimed to predict the genotypic value of agronomic and nutritive value characters of three progenies of Panicum maximum. Hybrids were evaluated in a clonal test in an incomplete-randomized design with three treatments (progenies 1, 2, and 3) and two replications (clones). Six harvests were performed at 25cm from the ground level throughout one year. Progeny 2 provided better results for total and leaf dry mass yield, regrowth, and height, and lower incidence of leaf spot. Progenies 1 and 3 had a better response for qualitative characters such as higher crude protein and digestibility and lower lignin and fiber content. Hybrid progenies of P. maximum have forage characters of interest for breeding, and when using 'Mombaça' grass as parents, the progeny stands out for leaf production and resistance to leaf spot and for 'Tanzania' grass as parent has resulted in better forage quality.

RESUMO: O lançamento de forrageiras resultantes de programas de melhoramento genético tem sido importante fonte de liberação de novas forrageiras mais adaptadas e competitivas. Nessas situações, a avaliação do valor genético é essencial quando se objetiva ranquear os genótipos com base no valor genotípico, isento dos efeitos ambientais. O objetivo com este trabalho foi estimar e avaliar o valor genotípico de características agronômicas e de valor nutritivo de três progênies de P. maximum, resultantes do cruzamento entre duas progenitoras sexuais e as cultivares 'Mombaça' e 'Tanzânia'. O experimento foi implantado em teste clonal no delineamento em blocos incompletos com três tratamentos (progênies 1, 2 e 3) com duas repetições (clones). Os híbridos foram manejados por meio de cortes na altura de 25cm do nível do solo por um ano, realizando seis cortes. A progênie 2 proporcionou melhores resultados para produção de folhas, rebrota, altura de planta e baixa incidência de mancha foliar causada por Bipolaris maydis. As progênies 1 e 3 apresentaram, em média, melhores resultados para características qualitativas como proteína bruta e digestibilidade e menor teor de lignina. As progênies híbridas de P. maximum apresentam características forrageiras de interesse para o melhoramento, sendo que a utilização do capim-mombaça como parental proporciona maior produção de folhas e resistência à mancha foliar, ao passo que o capim-tanzânia como parental proporciona melhoria da qualidade da forragem.

Molecular Analysis of Intraspecific Variations of the Indonesian Cochliobolus heterostrophus

The primary objective of the current research was to detect genetic variations within the Indonesian isolates of Cochliobolus heterostrophus collected from ecologically different places of the country at molecular level using PCR-RFLP analyses. The primer pair of NS3 and NS6 produced amplification fragment in all of the isolates tested. A single fragment of estimated 907 bp was observed in the PCR product pattern. RFLP analysis of the PCR product employing three restriction enzymes, HaeIII, HhaI, and RsaI, respectively, did not reveal intraspecific variations within the fungus. Similarly, nucleotide sequences of portion of small subunit of the ribosomal DNA gene of two of the isolates collected showed no appreciable differences, indicating the absence of genetic diversities among the isolates tested. A phylogenetic tree was constructed and the Indonesian C. heterostrophus, represented by SM-1 isolate, was found to be phylogenetically located near C. sativus, a closely related species.