Wheat leaf photosynthesis loss due to leaf rust, with respect to lesion development and leaf nitrogen status

Resumo

Em plantas de trigo (Triticum aestivum cv. Soissons) cultivadas sob três diferentes tratamentos de fertilização, quantificamos o efeito da ferrugem da folha (Puccinia triticina) na fotossíntese da folha bandeira durante todo o período de esporulação. Modelo de Bastiaans: Y = (1 – x)beta foi usado para caracterizar a relação entre a fotossíntese relativa da folha (Y) e a gravidade da doença (x). A evolução dos diferentes tipos de sintomas induzidos pelo patógeno (tecidos esporulados, cloróticos e necrosados) foi avaliada por meio da análise de imagens. Os valores beta variaram de 2 a 11, 1,4 a 2 e 0,8 a 1 durante o período de esporulação, ao considerar a proporção de esporulação, esporulação + necrose e área total doente, respectivamente. O teor de nitrogênio (N) da folha não alterou o efeito da doença na fotossíntese do hospedeiro. Concluímos que a ferrugem da folha não tem efeito global sobre a fotossíntese das partes sem sintomas das folhas e que a grande variação na quantificação do efeito da ferrugem da folha sobre o hospedeiro, encontrada na literatura, pode ser explicada pela consideração dos diferentes tipos de sintomas. Discutimos como nossos resultados podem melhorar as avaliações de doenças e a previsão de danos em uma cultura de trigo.

Abstract

In wheat (Triticum aestivum cv. Soissons) plants grown under three different fertilisation treatments, we quantified the effect of leaf rust (Puccinia triticina) on flag leaf photosynthesis during the whole sporulation period. Bastiaans’ model: Y = (1 – x)beta was used to characterize the relationship between relative leaf photosynthesis (Y) and disease severity (x). The evolution of the different types of symptoms induced by the pathogen (sporulating, chlorotic and necrosed tissues) was evaluated using image analysis. The beta-values varied from 2 to 11, 1.4-2, and 0.8-1 during the sporulation period, when considering the proportion of sporulating, sporulating + necrotic, and total diseased area, respectively. Leaf nitrogen (N) content did not change the effect of the disease on host photosynthesis. We concluded that leaf rust has no global effect on the photosynthesis of the symptomless parts of the leaves and that the large range in the quantification of leaf rust effect on the host, which is found in the literature, can be accounted for by considering the different symptom types. We discuss how our results could improve disease assessments and damage prediction in a wheat crop.