Effect of nitrogen supply rate on disease resistance in tomato depends on the pathogen

Resumo

O objetivo deste estudo foi investigar o efeito da concentração de nitrogênio no tecido, como consequência da taxa de fornecimento de nitrogênio, sobre a suscetibilidade das plantas de tomate a três patógenos. Variamos a concentração de N do tecido fornecendo N em diferentes taxas, adicionando nitrato em quantidades diferentes e exponencialmente crescentes à solução nutritiva na qual as plantas de tomate foram cultivadas. Foram realizados experimentos separados para testar a suscetibilidade dos tomateiros à bactéria Pseudomonas syringae pv tomato, causadora da mancha bacteriana, ao agente da murcha Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici e ao oídio do tomateiro causado por Oidium lycopersicum. O efeito da concentração de N no tecido pareceu ser altamente dependente do patógeno: não houve efeito sobre a suscetibilidade ao F. oxysporum, mas a suscetibilidade ao P. syringae e ao O. lycopersicum aumentou significativamente com o aumento da concentração de N. Anteriormente, demonstramos o oposto para a suscetibilidade a Botrytis cinerea: diminuição da suscetibilidade com o aumento da concentração de N. Os efeitos aparentemente contraditórios são discutidos em relação ao efeito do fornecimento de N sobre o valor nutricional do tecido da planta para o patógeno e sobre a concentração de compostos relacionados à resistência. Concluímos que o efeito da alteração de ambas as características na suscetibilidade à doença é altamente específico do patógeno e provavelmente depende de diferenças nas exigências de recursos do patógeno ou da sensibilidade do patógeno às reações de resistência da planta ou de ambos os fatores.

Abstract

The aim of this study was to investigate the effect of tissue nitrogen concentration, as a consequence of nitrogen supply rate, on the susceptibility of tomato plants to three pathogens. We varied tissue N concentration by supplying N at different rates by adding nitrate in different, exponentially increasing amounts to the nutrient solution on which the tomato plants were grown. Separate experiments were carried out to test susceptibility of tomato plants to the bacterial speck-causing Pseudomonas syringae pv tomato, to the wilt agent Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici and to tomato powdery mildew caused by Oidium lycopersicum. The effect of tissue N concentration appeared to be highly pathogen-dependent: there was no effect on susceptibility to F. oxysporum, but susceptibility to P. syringae and O. lycopersicum increased significantly with increasing N concentration. We have previously demonstrated the opposite for susceptibility to Botrytis cinerea: decreasing susceptibility with increasing N concentration. The apparent contradictory effects are discussed in relation to the effect of N supply on both the nutritional value of the plant tissue to the pathogen and on the concentration of resistance-related compounds. We conclude that the effect of changing both characteristics on disease susceptibility is highly pathogen-specific and is probably dependent on differences in resource requirements of the pathogen or the sensitivity of the pathogen to plant resistance reactions or on both these factors.