Effects of soil pH and nitrogen fertility on the population dynamics of Thielaviopsis basicola

Resumo

A podridão negra da raiz do tabaco, causada por Thielaviopsis basicola, é geralmente grave em valores de pH do solo >5,6 e suprimida em condições mais ácidas (pH <5,2). Os fertilizantes acidificantes do solo contendo NH4-N são geralmente recomendados para a produção de tabaco burley na Carolina do Norte, mas os efeitos da forma de N e da taxa de aplicação no desenvolvimento da podridão negra da raiz e na dinâmica da população de T. basicola não foram determinados. Foram realizados estudos em estufa e em laboratório para avaliar os efeitos da forma de N (NH4 + ou NO3 -) e da taxa sobre os parâmetros do patógeno e da doença em vários níveis iniciais de pH do solo. Um solo de campo moderadamente condutivo, com pH inicial de 4,7, foi ajustado para um pH de 5,5 ou 6,5 com a adição de CaOH2 e, em seguida, corrigido com a forma e a taxa de nitrogênio desejadas. As populações de patógenos foram determinadas ao longo do tempo. Além disso, foi determinada a produção de esporos em extratos de raízes de plantas cultivadas nos diversos tratamentos de nitrogênio e pH. Por fim, como o tabaco responde às condições ácidas do solo e à exposição ao NH4-N acumulando altas concentrações da poliamina putrescina, foi investigada a toxicidade da putrescina no crescimento vegetativo e na reprodução de T. basicola. O baixo pH do solo e os altos níveis de NH4-N suprimiram a reprodução de T. basicola no solo e no extrato de raiz, enquanto o uso de NO3-N e a depleção de NH4-N resultaram em aumentos rápidos nas populações de T. basicola. A 20 mM, a putrescina inibiu o crescimento de hifas em 60% e a produção de aleuriosporos em 98%. Os fertilizantes que reduziram o pH do solo também reduziram a reprodução de T. basicola e, portanto, têm potencial para o gerenciamento da podridão negra da raiz ao suprimir as populações de T. basicola em vários anos de produção agrícola. A supressão de T. basicola e da podridão negra da raiz observada com as emendas de NH4-N pode se dever parcialmente ao desenvolvimento de um ambiente inibitório na raiz e não apenas a mudanças no pH da rizosfera.

Abstract

Black root rot of tobacco, caused by Thielaviopsis basicola, is generally severe at soil pH values >5.6 and suppressed under more acidic conditions (pH < 5.2). Soil acidifying fertilizers containing NH₄–N are generally recommended for burley tobacco production in North Carolina, but the effects of N form and application rate on development of black root rot and on the population dynamics of T. basicola have not been determined. Greenhouse and laboratory studies were conducted to evaluate the effects of N form (NH₄ ⁺ or NO₃ ⁻) and rate on pathogen and disease parameters at several initial soil pH levels. A moderately-conducive field soil, initial pH 4.7, was adjusted to a pH of 5.5 or 6.5 by the addition of CaOH₂, then amended with the desired nitrogen form and rate. Pathogen populations were determined over time. In addition, spore production in extracts of roots from plants grown in the various nitrogen and pH treatments was determined. Finally, because tobacco responds to acidic soil conditions and exposure to NH₄–N by accumulating high concentrations of the polyamine putrescine, the toxicity of putrescine on vegetative growth and reproduction of T. basicola was investigated. Low soil pH and high levels of NH₄–N suppressed reproduction of T. basicola in soil and in root extract, while use of NO₃–N and depletion of NH₄–N resulted in rapid increases in populations of T. basicola. At 20 mM, putrescine inhibited hyphal growth by 60% and aleuriospore production by 98%. Fertilizers that reduced soil pH also reduced reproduction by T. basicola, and thus have potential for management of black root rot by suppressing populations of T. basicola over multiple years of crop production. The suppression of T. basicola and black root rot observed with NH₄–N amendments may partially be due to development of an inhibitory environment in the root and not solely to changes in rhizosphere pH.