Soil fungistasis against fusarium graminearum under different crop management systems

Abstract

Soil management, in terms of tillage and cropping systems, strongly influences the biological properties of soil involved in the suppression of plant diseases. Fungistasis mediated by soil microbiota is an important component of disease-suppressive soils. We evaluated the influence of different management systems on fungistasis against Fusarium graminearum, the relationship of fungistasis to the bacterial profile of the soil, and the possible mechanisms involved in this process. Samples were taken from a long-term experiment set up in a Paleudult soil under conventional tillage or no-tillage management and three cropping systems: black oat (Avena strigose L.) + vetch (Vicia sativa L.)/maize (Zea mays L.) + cowpea (Vigna sinensis L.), black oat/maize, and vetch/maize. Soil fungistasis was evaluated in terms of reduction of radial growth of F. graminearum, and bacterial diversity was assessed using ribosomal intergenic spacer analysis (RISA). A total of 120 bacterial isolates were obtained and evaluated for antibiosis, and production of volatile compounds and siderophores. No-tillage soil samples showed the highest level of F. graminearum fungistasis by sharply reducing the development of this pathogen. Of the cropping systems tested, the vetch + black oat/maize + cowpea system showed the highest fungistasis and the oat/maize system showed the lowest. The management system also affected the genetic profile of the bacteria isolated, with the systems from fungistatic soils showing greater similarity. Although there was no clear relationship between soil management and the characteristics of the bacterial isolates, we may conclude that antibiosis and the production of siderophores were the main mechanisms accounting for fungistasis.

O manejo, em termos de preparo e sistemas de culturas, exerce forte influência sobre as propriedades do solo; e essas, por sua vez, condicionam o seu potencial supressivo a doenças de plantas. Nesse contexto, a fungistase é um dos componentes da supressividade, sendo um processo mediado pela microbiota do solo. Este trabalho teve como objetivo avaliar a influência de diferentes sistemas de manejo sobre a fungistase ao fungo fitopatogênico Fusarium graminearum, a sua relação com o perfil bacteriano do solo e os possíveis mecanismos de ação envolvidos no processo. As avaliações foram realizadas a partir de amostras de um Argissolo Vermelho distrófico, coletadas em um experimento de manejo de longa duração, conduzido sob plantio direto e preparo convencional e cultivado com os sistemas de culturas aveia + vica/milho + caupi, vica/milho e aveia/milho. A fungistase do solo foi avaliada em termos de redução do crescimento radial do fungo testado. O perfil bacteriano foi avaliado pelo polimorfismo do espaço intergênico do 16S rRNA (RISA). Foram obtidos 120 isolados bacterianos, que foram avaliados quanto à antibiose e à produção de compostos voláteis e de sideróforos. As amostras provenientes de plantio direto apresentaram maior fungistase a F. graminearum, reduzindo acentuadamente o desenvolvimento do patógeno. Também foi observada maior inibição do patógeno nas amostras de solo cultivadas sob o sistema aveia + vica/milho + caupi, enquanto o sistema aveia/milho foi o menos antagonista. O perfil genético bacteriano do solo também foi influenciado pelos sistemas de manejo, havendo semelhança entre os sistemas mais antagonistas. Embora não tenha sido identificada uma relação entre os sistemas de manejo e as características dos isolados, pode-se concluir que a antibiose e a produção de sideróforos foram os mecanismos que mais contribuíram para a fungistase.