Studies on host plant resistance to cassava bacterial blight in combination with cultural control measures in ecozones of West Africa [Elektronische Ressource] / von Amégnikin Valerien Zinsou

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• Publié par: gottfried_wilhelm_leibniz_universitat_hannover
• Publié le: 01 janvier 2003
• Nombre de lectures: 27
• Langue: Deutsch
• Poids de l'ouvrage: 1 Mo

Extrait

Studies on host plant resistance to cassava bacterial blight in
combination with cultural control measures in ecozones of
West Africa










Am Fachbereich Gartenbau
der Universit t Hannover
zur Erlangung
des Akademischen Grades eines




Doktors der Gartenbauwissenschaften

-Dr. rer. hort.-




genehmigte

Dissertation

von


M.Sc. AmØgnikin Valerien Zinsou
geboren in ComØ, Benin (West-Afrika)

2003 AmØgnikin Valerien Zinsou:

Studies on host plant resistance to cassava bacterial blight in combination
with cultural control measures in ecozones of West Africa








Referent: Prof. Dr. Bernhard Hau
Korreferent: Prof. Dr. Richard A. Sikora

Tag der Promotion: 23.01.2003 Zusammenfassung

Ma nahmen zur Entwicklung eines integr ierten Bek mpfungsprogramms f r den
bakteriellen Brand des Maniok (Manihot esculenta Crantz) (CBB) wurden einzeln
und in Kombination in verschiedenen kozonen West-Afrikas getestet. Das
wichtigste Element dieser Ma nahmen, die Selektion CBB-resistenter Sorten aus
Benin, beinhaltete Untersuchungen zu Wirt-Pathogen und Wirt-Pathogen-Umwelt
Interaktionen. Die Charakterisierung der Sorten wurde durch Studien m?glicher
pr formierter Resistenzmechanismen und dur ch die Identifizierung von genetischen
Markern zur Resistenz-Selektion erg?nzt. Als weitere Elemente in der integrierten
Bek mpfung von CBB wurden agronomisch e und Kulturma nahmen, einzeln und in
Kombination, im optimalen System kombiniert mit einer resistenten Sorte, auf ihren
Einfluss auf die Symptomentwicklung und den Ertrag untersucht.

Siebenunddrei ig Manioksorten aus Benin, da runter Zuchtsorten des International
Institute of Tropical Agriculture, Nigeria, wurden auf ihre Anf?lligkeit f?r
Bakterienbrand in der Wald-Savannen- b ergangszone, der Feuchtsavanne und der
Trockensavanne Benins unter nat r lichem Befallsdruck und nach k nstlicher
Inokulation untersucht. Die Sorten RB92164, RB92022, TMS30572, BEN86004,
RB92033 und Dangbo2 (Jahr 1998) bzw. RB92202, RB92151, RB92132 und
TMS30572 (Jahr 2000) waren in einer koz one resistent. In der Gruppe der
resistenteren Sorten zeigten die Sorten CAP94030, BEN86040, RB89509, RB92132
und TMS30572 eine geringe Interaktion mit der Umwelt und waren am stabilsten in
ihrer Symptomentwicklung, w hr end die Sorten RB92022 und RB92004 hohe
Umweltinteraktionen zeigten und daher unstabil waren. Vier anf llige Sorten zeigten
geringe Schwankungen im Befall unter verschiedenen Umweltbedingungen, w hrend
Sorte BEN86002 (anf llig) unter allen Bedi ngungen am stabilsten war. Zehn Sorten
mit einem hohen Ertrag wurden identifiziert. In der Gruppe der resistenteren Sorten
zeigten nur Sorten TMS30572 und RB89509 einen hohen Ertrag, wobei letztere Sorte
in verschiedenen Umwelten keinen stabilen Ertrag erbrachte. Sorten CAP94030,
BEN86040, RB92099, 92022 waren ertragsstabil.
Die k nstlich inokulierten Varianten in de r Feuchtsavanne und der Wald-Savannen-
bergangszone zeigten f r alle Sorten ei ne hohen Befall. Diese Umweltbedingungen
w ren somit f?r die Selektion resistenter Sorten am besten geeignet. Die h chsten
Ertr ge wurden in der Trockensavanne unter nat rlicher In fektion im Jahr 1998
erzielt, w hrend die Feucht savanne unter nat rlicher Infektion im Jahr 1998 wegen
des niedrigen Befalls am besten f r die Pr oduktion von Pflanzmaterial geeignet war.

Eine signifikante Beziehung (r = -0.58) zwischen Symptomentwicklung (AUSiPC)
und Ertrag konnte nur in der nicht inokulierten Variante in der Trockensavanne im
Jahr 2000 festgestellt werden. Von den 37 getesteten Sorten (16 Sorten in 2 Jahren
und unter 12 verschiedenen Umweltbedingungen, und 21 Sorten in mindestens 1 Jahr
unter 6 verschiedenen Umweltbedingungen) kann nur Sorte TMS30572 den Bauern
als Sorte mit guter Ertragsstabilit t und relativ guter Resistenz in allen drei kozonen
empfohlen werden.

Bei Untersuchungen der Anzahl und Verteilung der Spalt ffnungen auf der ad- und
abaxialen Blattoberfl che von vier anf lligen, mittel-resistenten und resistenten
Manioksorten wurden keine signifikanten Unterschiede zwischen den Sorten
gefunden, obwohl in den resistenteren Sorten Tendenzen zu geringerer
Spalt ffnungszahl auf der adaxialen Blattoberfl che auftraten. Auf dieser
Blattoberfl che lagen die Spalt ffnungen entlang der Mittelrippe und der gr eren
Blattadern. Analysen der Wachsmenge und zusammensetzung von 7 Sorten ergaben,
dass Triterpene die dominierenden Bestandteile des Wachses waren, w hrend Alkane
und S uren in geringeren Mengen vorkamen. Eindeutige Unterschiede in
Wachsmengen zwischen anf lligen, mittel-resi stenten und resistenten Sorten in drei
kozonen von Benin konnten nicht festgestellt werden. In
rasterelektronenmikroskopischen Untersuchungen der Blattoberfl chen einer
anf lligen und einer resistenten Sorte zeigte sich eine regelm ige Verteilung einer
gro en Wachsmenge auf der abaxialen Obe rfl che. Hier waren die Spalt ffnungen
durch das Wachs stark verschlossen. Auf der adaxialen Oberfl che hingegen kam
Wachs nur in geringen Mengen in Kristallen vor, wodurch die wenigen dort
vorhandenen Spalt ffnungen nicht versch lossen wurden. Die nicht durch Wachs
verschlossenen Spalt ffnungen der Blattobe rseite k nnten deshalb, im Vergleich zur
Blattunterseite, bevorzugte Eingangspforten f r die Bakterien sein. Es wird spekuliert, dass die tendenziell leicht niedrigere Zahl der Spalt ffnungen in den resistenteren
Sorten eine Rolle in der Resistenz durch das Behindern des Eindringens der Bakterien
spielen k nnte.

Einhundert-elf Linien aus der R c kkreuzung von 5 F1-Individuen und dem
weiblichen Elternteil TMS30572 der Maniok-Genom-Kartierungspopulation wurden
nach Blatt- und St ngelinokulation auf ihre Reaktion untersucht. Erstmalig wurde in
Afrika das Vorkommen von Pathotypen von Xanthomonas axonopodis pv. manihotis
(Xam) festgestellt. Pathotypspezifische genetische Resistenz-Marker (QTL) wurden
identifiziert. Linien unterschieden sich in ihrer Resistenz, teilweise auch in Bezug auf
Blatt- und St ngelebene, in anf llige, mittel-resistente und resistente. Sechzehn Linien
waren resistent. Mit Single-Marker-Regressionsanalyse der AUSiPC?Werte nach
St ngelinokulation, basierend auf der Maniok-Genom-Kartierung, wurden elf
Resistenzmarker identifiziert, die spezifisch f r die vier St mme waren. Dieses
Ergebnis best tigt auch die Existe nz von Afrikanischen Pathotypen.

Der Einfluss von (i) Mischkulturanbau von Maniok mit Sorghum oder Augenbohne
im Vergleich zu Maniok Monokultur, (ii) Kaliumd ngung ode r Mulchen, (iii)
Pflanzzeitpunkt, und (iv) die Kombination dieser Ma nahmen auf die Befallsst rke
mit CBB wurde in zwei Versuchsorten in zwei kozonen unter nat rlichem Befall
und nach k nstlicher Inokulation von Randreihen untersucht. Die Befallsst rke wurde
generell durch einen sp teren Pflanzzeit punkt im letzten Dritte l der Regenzeit
reduziert, ohne einen negativen Einfluss auf den Ertrag hervorzurufen. Mischanbau
von Maniok mit Sorghum verringerte generell den CBB-Befall um bis zu 80% in den
drei Bodenbehandlungsvarianten zu beiden Pflanzzeitpunkten in der Wald-Savannen-
bergangszone, und zum normalen Pflan zzeitpunkt in der Trockensavanne, mit
wenigen Ausnahmen. Auch Mischanbau mit Augenbohne reduzierte die Befallsst rke.
Obwohl generell kein Einfluss auf das Wurzelgewicht beobachtet wurde, wurde der
Ernteertrag doch in der Trockensavanne durch die Kombination von sp tem
Anbautermin und Mischanbau mit Sorghum in den meisten Varianten reduziert.
Mischanbau alleine hatte generell keinen negativen Einfluss auf den Ertrag im
Vergleich zu Maniok Monokultur, mit wenigen Ausnahmen an zwei Standorten,
w hrend Mischanbau mit Auge nbohne den Ertrag in der Trockensavanne um 52%
verringerte. Mulchen und Kaliumd ngung hatten keinen Einf luss auf den Befall, aber erh hten oder verringerten den Ertrag in einigen Varianten an beiden Standorten
( kozonen).

Schlussfolgerungen
Nur Sorte TMS30572 war stabil unter verschiedenen Umweltbedingungen mittel-
resistent bis resistent mit einem hohen Ertrag und kann somit den Bauern empfohlen
werden. Ein sp ter Anbauzeitpunkt in der Wald-Savannen- bergangszone und
Mischanbau mit Sorghum in allen kozonen kann den Befall zus tzlich weiter
reduzieren, ohne dass ein negativer Einfluss auf den Ertrag auftritt. Zur Selektion
resistenter Sorten wird zus tzlich zur Bestimmung der Sorte-Umweltinteraktionen
eine St ngel- und Blattinokulation mit einem repr sentativen Sortiment von Xam
Pathotypen unter kontrollierten Bedingungen, sowie die Anwendung Marker-
unterst tzter Selektion mit den neu identifizierten, pathotypspezifischen Resistenz-
Markern (QTLs) empfohlen.

Schlagw rter: Maniok, Xanthomonas campestris pv. manihotis, integrierten
Bek mpfung Abstract

Elements for an integrated control program for cassava bacterial blight (CBB) were
tested single and in combination in different ecozones of West Africa. The most
important element, the selection of CBB-resistant cassava genotypes, con