Intensified Alternaria spot disease under potassium deficiency conditions results in acceleration of cotton (Gossypium hirsutum L.) leaf senescence

Resumo

A senescência prematura no algodão tem ocorrido com frequência crescente e causa uma séria redução na produtividade e qualidade. Neste estudo, foi investigada a relação entre a deficiência de potássio (K) e a infecção por Alternaria alternata, que causa a senescência das folhas no algodão. Todos os experimentos foram realizados em condições controladas de laboratório, nas quais mudas de algodão foram tratadas com várias concentrações de K por 10 dias, seguidas da inoculação das terceira e quarta folhas verdadeiras com A. alternata. Subsequentemente, foram medidos tanto os índices fisiológicos que refletem a senescência das folhas quanto o índice de doença. Os resultados mostraram em dois aspectos que as folhas de algodão tratadas com deficiência de K eram mais suscetíveis a A. alternata. Primeiro, o aparecimento de lesões da doença ocorreu de 1 a 4 dias mais cedo nas folhas de algodão tratadas com várias deficiências de K em comparação com o controle. Em segundo lugar, as lesões da doença se desenvolveram continuamente e se expandiram nas folhas tratadas, mostrando mais lesões, cujo tamanho aumentou com a diminuição das concentrações de K de maneira dose-dependente. Além disso, os sintomas de senescência das folhas de algodão foram pronunciados nessas folhas infectadas. A aceleração da senescência das folhas também se refletiu em vários índices fisiológicos, como aumento do vazamento de eletrólitos e do conteúdo de Malondialdeído (MDA), diminuição significativa do conteúdo de clorofila e redução da razão Fv/Fm. Esses resultados fornecem evidências de que a combinação de deficiência de K e infecção por A. alternata acelera a senescência das folhas de algodão. Compreender os fatores-chave que causam e promovem a senescência das folhas de algodão deve ajudar muito na gestão das culturas de algodão, prevenindo a senescência prematura das folhas.

Abstract

Premature senescence in cotton has been occurring at increasing frequencies and causes serious reduction in yield and quality. In this study, the relationship between potassium (K) deficiency and Alternaria alternata infection, causing leaf senescence in cotton, was investigated. All experiments were performed under controlled laboratory conditions, in which cotton seedlings were treated with various concentration of K for 10 days, followed by inoculating the third and fourth true leaves with A. alternata. Subsequently, both physiological indices reflecting leaf senescence and disease index were measured. The results showed that cotton leaves treated with K deficiency were more susceptible to A. alternata in two aspects. First, the appearance of disease lesions were emerged 1-4 days earlier in cotton leaves treated with various K deficiencies compared to control. Secondly, the disease lesions developed continuously and expanded in treated leaves showing more disease lesions, the size of which increased with decreasing concentrations of K in a dose-dependent manner. In addition, the symptoms of cotton leaf senescence were pronounced in these infected leaves. Acceleration of leaf senescence also reflected in various physiological indices such as increase in electrolyte leakage and MDA content, significant decrease in chlorophyll content and reduction of Fv/Fm ratio. These results provide evidence that the combination of K deficiency and A. alternata infection accelerates cotton leaf senescence. Understanding the key factors causing and promoting cotton leaf senescence should greatly help the management of cotton crops by preventing premature leaf senescence.