Evaluation of some cotton genotypes for resistance to Verticillium dahliae Kleb. under field conditions

Abstract

Verticillium wilt caused by the soil-borne pathogen is one of the most significant diseases affecting the yield of cotton and is almost incurable with chemical agents. For this reason, it will be inevitable to cultivate resistant varieties. In this direction, this study was carried out to determine the response of cotton varieties and inbred lines obtained from cotton breeding projects of the GAP International Agricultural Research and Training Center (GAPUTAEM) in Diyarbakır, Türkiye to Verticillium wilt disease. The trial was conducted in a randomized complete block design with four replications during the 2016 and 2017 cotton growing seasons. In the study, 12 advanced inbred lines (8, 20, 30, 34, 38, 57, 58, 63, 64, 8/4, 5/7, and 8/1) and 3 control varieties [Stoneville 468, Carmen (tolerant control), and Çukurova-1518 (sensitive-control)] were tested for the response to Verticillium wilt under naturally infected field conditions. Disease severity was determined in the leaf at 5-10% and 50-60% of the boll opening stages and in the stem section after harvest. Additionally, some yield parameters and fiber quality properties were investigated in the study. The results indicated that there were significant differences among genotypes for most of the investigated characteristics.It was determined that with regard to foliar disease index (FDI) as mentioned boll opening stages and disease index of stem cross-section (SDI) the most tolerant genotype was inbred line 38, while the most sensitive variety was Çukurova-1518. As a result of their low disease index value and high yield capacity, the inbred lines 30, 57, 38, and 20 were recommended.

Keywords

• cotton
• Verticillium dahliae
• genotype
• disease severity

Bazı pamuk hatlarının tarla koşullarında Verticillium dahliae Kleb. solgunluğuna duyarlılıklarının belirlenmesi

Öz

Toprak kaynaklı patojenlerin neden olduğu Verticillium solgunluğu kimyasal mücadelesi olmayan ve pamuk verimini etkileyen en önemli hastalıklardan biridir. Bu nedenle dayanıklı çeşitlerin geliştirilmesi kaçınılmazdır. Bu çalışma ile GAP Uluslararası Tarımsal Araştırma ve Eğitim Merkezi Müdürlüğü (GAPUTAEM) tarafından ileri aşamalara getirilmiş verim ve kalitesi yüksek genotiplerin, Verticillium solgunluk hastalığına karşı toleransının belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, GAPUTAEM tarafından geliştirilmiş 12 adet ileri hat (8, 20, 30, 34, 38, 57, 58, 63, 64, 8/4, 5/7 ve 8/1) ve 3 adet kontrol çeşiti [Stoneville-468, Carmen (tolerant-kontrol), Çukurova-1518 (duyarlı-kontrol)] projede kullanılmak üzere seçilerek, hastalıkla doğal olarak bulaşık tarla koşullarında 2016 ve 2017 yıllarında test edilmiştir. Hastalık şiddeti yaprakta %5-10 ve %50-60 koza açma dönemlerinde ve hasattan sonra gövde kesitinde belirlenmiştir. Araştırmada bazı verim ve lif kalite parametreleri incelenmiştir. İncelenen birçok özellik arasında önemli düzeyde farklılıkların olduğu, belirtilen dönemlerde ve gövde kesiti hastalık okuma değerleri bakımından en tolerant genotipin 38 numaralı hat olduğu tespit edilmiştir. Çalışma sonuçları değerlendirildiğinde 5/7, 30, 57, 38 ve 20 numaralı hatlar düşük hastalık indeks değerleri ve yüksek verim kapasiteleri nedeniyle önerilebilir bulunmuştur.

Anahtar Kelimeler

• pamuk
• Verticillium dahliae
• genotip
• hastalık şiddeti

References

1. Akışcan Y., Tok F.M., 2019. Farklı kökenli bazı pamuk genotiplerinde verticillium solgunluğuna dayanıklılığın araştırılması. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Tarım ve Doğa Dergisi, 22 (Ek Sayı 2), 354-360. doi:10.18016/ksutarimdoga.vi.544323.
2. Avşar Ö., Karademir E., 2022. Evaluation of quality parameters in cotton production (Gossypium hirsutum L.) under water stress conditions. Journal of Applied Life Sciences and Environment, 55 (1), 45-61. doi.org/10.46909/alse-551045
3. Aydogdu M.H., Karli B., Parlakci Dogan H., Sevinc G., Eren M.E., Kucuk N., 2018. Economic Analysis of agricultural water usage efficiency in the GAP-Harran plain: cotton production sampling, Sanliurfa-Turkey. International Journal of Advances in Agriculture Sciences, 3 (12), 12-19.
4. Ayele A.G., Wheeler T.A., Dever J.K., 2020. Impacts of verticillium wilt on photosynthesis rate, lint production, and fiber quality of green house-grown cotton (Gossypium hirsutum). Plants, 9 (7), 857. doi.org/10.3390/plants9070857
5. Baran N., Andırman M., Shimira F., Nyirahabimana F., Temiz, M.G., 2022. The determination of tolerances of some cotton genotypes against wilt disease (Verticillium dahliae Kleb.) under the ecological conditions of Diyarbakir. Turkish Journal of Agriculture-Food Science and Technology, 10 (12), 2358-2367. doi.org/10.24925/turjaf.v10i12.2358-2367.5460
6. Baran N., Temiz M.G., 2021. Diyarbakır ekolojik koşullarında farklı pamuk genotiplerinin Verticillium solgunluğuna (Verticillium dahliae Kleb) karşı dayanıklılıklarının augmented deneme desenine göre belirlenmesi. ISPEC Tarım Bilimleri Dergisi, 5 (3), 627-640. doi.org/10.46291/ISPECJASvol5iss3pp627-640
7. Bejarano-Alcazar J., Melero-Vera J.M., Blanco-Lopez M.A., Jimenez-Diaz R.M., 1995. Influence of inoculum density of defoliating and nondefoliating pathotypes of Verticillium dahliae on epidemics of verticillium wilt of cotton in southern Spain. Phytopathology, 85 (12), 1474-1481. doi: 10.1094/Phyto-85-1474.
8. Bicici M., Kurt S., 1998. Etiology, incidence and prevelance of cotton wilt disease and strains of wilt pathogen in Cukurova. Proceedings of the World Cotton Conference-2, September 6-12, 1998, Athens, Greece, 914-918 pp.

9. Bolek Y., Bell A.A., El‐Zik K.M., Thaxton P.M., Magill C.W., 2005. Reaction of cotton cultivars and an F2 population to stem inoculation with isolates Verticillium dahliae. Journal of Phytopathology, 153 (5), 269-273. doi.org/10.1111/j.1439-0434.2005.00968.x
10. Buchenauer H., Erwin D.C., 1976. Effect of the plant growth retardant pydanon on verticillium wilt of cotton and tomato. Phytopathology, 66, 1140-1143. doi: 10.1094/Phyto-66-1140.
11. Carris L.M., Little C.R., Stiles C.M., 2012. Introduction to Fungi. The plant health instructor. doi.org/10.1094/PHI-I-2012-0426-01.
12. Erdoğan O., 2009. Bazı pamuk çeşit adaylarının verticillium solgunluk hastalığı etmeni (Verticillium dahliae Kleb.)’ne karşı duyarlılıklarının belirlenmesi. Adnan Menderes Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 6 (2), 9-16.
13. Erdogan O., Sezener V., Ozbek N., Bozbek T., Yavas I., Unay A., 2006. The effects of verticillium wilt (Verticillium dahliae Kleb.) on cotton yield and fiber quality. Asian Journal of Plant Sciences, 5 (5), 867-870.
14. Erdoğan O., Bölek Y., Dündar H., Bardak A., 2015. Screening of cotton genotypes for resistance to Verticillium dahliae Kleb. under greenhouse and field conditions. Romanian Agricultural Research, 32 (32), 53-61.
15. Esentepe M., 1979.Adana ve Antalya illerinde pamuklarda görülen solgunluk hastalığının etmeni, yayılışı, kesafeti ve zarar derecesi ile ekolojisi üzerinde araştırmalar. İzmir Bölge Zirai Mücadele Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü Araştırma Eserleri Serisi; no: 32, İzmir, 45 s.
16. Göre M.E., Erdoğan O., Altın N., 2017. Searching for resistance sources to verticillium wilt of cotton in seedlings from Gossypium spp. Tropical Plant Pathology, 42, 28–31. doi: 10.1007/s40858-016-0120-6.
17. Green C.C., Culp T.W., 1990. Simultaneous improvement of yield, fiber quality, and yarn stregth in upland cotton. Crop Science, 30 (1), 66-69. doi.org/10.2135/cropsci1990.0011183X003000010015x
18. Hampton R.E., Wullschleger S.D., Oosterhuis D.M., 1990. Impact of verticillium wilt on net photosynthesis, respiration and photorespiration in field-grown cotton (Gossypium hirsutum L.). Physiological and Molecular Plant Pathology, 37 (4), 271-280.
19. Inderbitzin P., Subbarao K.V., 2014. Verticillium systematics and evolution: how confusion impedes verticillium wilt management and how to resolve it. Phytopathology, 104 (6), 564-574.
20. Karaca İ., Karcılıoğlu A., Ceylan S., 1971. Wilt disease of cotton in the Ege Region of Turkey. Journal of Turkish Phytopathology, 1 (1) 4-11.
21. Karademir E., Karademir C., Ekinci R., Baran B., Sagir A., 2012. Effect of Verticillium dahliae Kleb. on cotton yield and fiber technological properties. International Journal of Plant Production 6 (4), 387-408. doi:10.22069/IJPP.2012.756.
22. Karman M., 1971. Bitki koruma araştırmalarında genel bilgiler - Denemelerin kuruluşu ve değerlendirme esasları. Tarım Bakanlığı Zirai Mücadele ve Zirai Karantina Genel Müdürlüğü Yayınları, Mesleki Kitaplar Serisi, Bornova-İzmir, 279 s.
23. Khaskheli M.I., Sun J.L., He S.P., Du X.M., 2013. Screening of cotton germplasm for resistance to Verticillium dahliae Kleb. under greenhouse and field conditions. European Journal of Plant Pathology, 137 (2), 259-272. doi.org/10.1007/s10658-013-0235-2.
24. Korkmaz H.Y., 2005. Pamuk solgunluk hastalığı etmeni Verticillium dahliae Kleb. izolatlarının morfolojik ve patolojik özellikleri ve bazı pamuk çeşitlerinin hastalığa tepkisi. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bitki Koruma Anabilim Dalı (Yüksek Lisans Tezi), Kahramanmaraş, 40 s.
25. Marani A., Yaacobi Y.Z., 1976. Evaluation of verticillium wilt tolerance in upland cotton relative to lint yield reduction. Crop Science, 16, 392-395.
26. Newton A. C., 2016. Exploitation of diversity within crops—the key to disease tolerance? Frontiers in Plant Science, 7, 665. doi.org/10.3389/fpls.2016.00665.
27. Ranga A., Kak V., Darvhankar M., 2020. Genetic and molecular research of resistance to wilt in cotton: a concise review. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences 9 (6), 2410–2422. doi: 10.20546/ijcmas.2020.906.296.
28. Sağır A., Tatlı F., Gürkan B., 1991. Researches on diseases seen in cotton cultivation areas in Southeastern Anatolia Region. Diyarbakır Agricultural Control Research Project No: KKGA-B-2115/04-F-018, 1st and 2nd year reports.
29. Sağır P., Bars Orak A., Karademir E., Baran B., 2021. Sığır gübresinin pamuk solgunluk hastalığı (Verticillium dahliae Kleb.) ile verim ve verim parametrelerine etkisi. Mustafa Kemal Üniversitesi Tarım Bilimleri Dergisi, 26 (1), 128-141. doi.org/10.37908/mkutbd.800392
30. Short D.P., Sandoya G., Vallad G.E., Koike S.T., Xiao C.L., Wu B.M., 2015. Dynamics of Verticillium species microsclerotia in field soils in response to fumigation, cropping patterns, and flooding. Phytopathology, 105 (5), 638–645. doi:10.1094/phyto-09-14-0259-r.
31. Stathakos T.D., Gemtos T.A., Tsatsarelis C.A., Galanopoulou S., 2006. Evaluation of three cultivation practices for early cotton establishment and improving crop profitability. Soil and Tillage Research, 87 (2), 135-145. doi: 10.1016/j.still.2005.03.007.
32. Wheeler T.A., Woodward J.E., 2016. Field assessment of commercial cotton cultivars for verticillium wilt resistance and yield. Crop Protection, 88, 1-6. doi.org/10.1016/j.cropro.2016.05.006.
33. Yaşar M., 2022. Evaluation of some new cotton genotypes against verticillum disease (Verticillum dahliae Kleb.). ISPEC Journal of Agricultural Sciences, 6 (1), 110-117.