ワシントン州西部のVerticillium dahliaeに対する拮抗エンドファイトとして、3つの異なる農業マルチの下で栽培されたCucurbita pepoの根から採取されたエンドファイト真菌の可能性

Potential of endophytic fungi collected from Cucurbita pepo roots grown under three different agricultural mulches as antagonistic endophytes to Verticillium dahliae in western Washington.

• Lydia S Tymon
• Paul Morgan
• Babette Gundersen
• Debra Ann Inglis

抄録

Verticillium dahliae は、土壌燻蒸以外の防除方法が限られているキュウリの作付システムでは重要な病原体である。宿主に悪影響を与えずに植物宿主内に生息する内生菌類、真菌類、細菌類は、V. dahliae に対して拮抗作用を示してきた。本研究の目的は、潜在的な V.dahliaeに拮抗するエンドファイトを調査することを目的とした。ポリエチレン（PE）、実験的なポリ乳酸/ポリヒドロキシアルカノエート（PLA/PHA）マルチング、ウィードガードプラス、またはマルチングなしのいずれかの下で成長した'シナモンガール'カボチャ（Cucurbita pepo）の根、および'シュガーベイビー'スイカ（Citrullus lanatus）と'鉄兜'スカッシュ（C. maxima x C. moschata）の根から得られたエンドファイトを調査した。選抜された4種類のエンドファイトを用いて，実験室，温室，圃場でV. dahliaeに対する拮抗作用のスクリーニングを行った。2015年から2016年の間に、カボチャ、スイカ、スカッシュの根から潜在的な真菌性エンドファイトの合計777個の分離株が回収され、そのうち198個の分離株が属レベルまで同定された。その中で分離頻度が最も高かったのは、Dichotomopilus/Chaetomium spp. (5%)、Cladosporium spp. (15.2%)、Clonostachys spp. (5.6%)、Epicoccum spp. (22.2%)、Fusarium spp. (24.7%)であった。5つの属はすべて、特定のマルチング処理（Cramer's V = 0.22）またはキュウリの宿主（Cramer's V = 0.1925）の下で栽培された根とは弱く関連していた。実験室での培養プレートアッセイでは、V. dahliae単離株JAW-113を4つの有望なエンドファイト（Dichotomopilus sp.、Epicoccum sp.、Microdochium sp.、またはSchizothecium sp.）のうちの1つに対してプレーティングした。V. dahliaeをSchizothecium sp.またはDichotomopilus sp.に接種した場合、Verticillium培養成長曲線下面積（AUVGC）は有意に最も高かった（P < 0.0001）。 V. dahliaeを改良したポッティングミックスを用いたメイソンジャーアッセイを用いた温室試験では、カボチャの植物活力、植物新鮮重量、根新鮮重量、および根の乾燥重量は、Dichotomopilus sp.に接種した植物の方が有意に高かった（P < 0.05）。Epicoccum sp.、Microdochium sp.、およびSchizothecium sp.を接種した植物は、エンドファイトを接種していない植物と比較して有意に高かった(P &lt; 0.05)。2017年および2018年のその後の圃場試験では、植物にエンドファイトを接種したか否かにかかわらず、葉面病害の重症度および果実収量に有意な差は認められなかった。しかし、カボチャの茎の樹液からのV. dahliaeコロニー形成ユニットの回収は、2017年にDichotomopilus sp.またはSchizothecium sp.のいずれかを接種した植物または2018年にDichotomopilus sp.を接種した植物の方が有意に低かった（P < 0.0001）。

Verticillium dahliae is a significant pathogen in cucurbit cropping systems for which there are limited control options outside of soil fumigation. Endophytes, fungi and bacteria that live within plant hosts without impacting the host negatively, have exhibited antagonism to V. dahliae. The objectives of this study were to survey potential V. dahliae-antagonistic endophytes from roots of 'Cinnamon Girl' pumpkin (Cucurbita pepo) grown under either polyethylene (PE), an experimental polylactic acid/ poly(hydroxalkanoate) (PLA/PHA) mulch, Weed Guard Plus, or no mulch, as well as from 'Sugar Baby' watermelon (Citrullus lanatus), and 'Tetsukabuto' squash (C. maxima x C. moschata). Four selected endophytes were screened for antagonism against V. dahliae in the laboratory, greenhouse, and field. A total of 777 isolates of potential fungal endophytes were recovered from pumpkin, watermelon, and squash roots between 2015 and 2016 of which 198 isolates were identified down to the genus level. Of those isolates, frequency of isolation was greatest for Dichotomopilus/Chaetomium spp. (5%), Cladosporium spp. (15.2 %), Clonostachys spp. (5.6 %), Epicoccum spp. (22.2 %), and Fusarium spp. (24.7 %). All five genera only weakly associated with roots grown under a particular mulch treatment (Cramer's V = 0.22) or cucurbit host (Cramer's V = 0.1925). In a laboratory culture plate assay, V. dahliae isolate JAW-113 was plated against one of four prospective endophytes (Dichotomopilus sp., Epicoccum sp., Microdochium sp., or Schizothecium sp.). The area under the Verticillium culture growth curve (AUVGC) was significantly highest (P < 0.0001) when V. dahliae was by Schizothecium sp. or Dichotomopilus sp. In a greenhouse study using a Mason jar assay with V. dahliae amended potting mix, pumpkin plant vigor, plant fresh weight, root fresh weight, and root dry weight were significantly higher (P < 0.05) for plants inoculated with Dichotomopilus sp., Epicoccum sp., Microdochium sp., and Schizothecium sp. compared to plants without endophyte inoculation. Subsequent field trials in 2017 and 2018 showed no significant differences in foliar disease severity or fruit yield, regardless of whether plants were inoculated with an endophyte or not. However, recovery of V. dahliae colony forming units from pumpkin stem sap was significantly lower (P < 0.0001) for plants inoculated with either Dichotomopilus sp. or Schizothecium sp. in 2017 or Dichotomopilus sp. in 2018.

Published by Elsevier GmbH.