Investigation of chemical and biological control possibilities of stem canker and black scurf (Rhizoctonia solani) diseases in potatoes

Abstract

Aims: In this study, it was aimed to determine the effects of various chemical fungicides, plant activators and biological preparats on the suppression of mycelial growth and disease incidence caused by stem canker and black scurf disease agent Rhizoctonia solani.

Methods and Results: In the experiment, the effects of fungicides (flutolanil, fluxapyroxad, fludioxonil, penflufen+Prothiconazole and tolclophos-methyl+thiram) and plant activators (ISR-2000, Crop-set, Aliette and Messenger Gold) on the mycelial growth of R. solani were determined under laboratory conditions. The antagonistic effects of biofungal and biobacterial preparats (T-22 Planter Box, Trianum-p, Serenade and Cedriks) against R. solani were also investigated. The effects of chemicals and biological preparats on the disease of R. solani were evaluated with micro-plot trials. According to the in vitro results; fungicides tolclophos-methyl+thiram and flutolanil inhibited mycelial growth 100% from 5 ppm. Among plant activators, the highest fungicidal effect was caused in Aliette with 31.5% inhibition at 1000 ppm. Commercial biofungal preparat Trichoderma harzianum, suppressed mycelial growth at varying rates between 3.8% and 66.9%. Commercial biobacterial preparats, Pseudomonas fluorescens (Cedriks) and Bacillus subtilis (Serenade) inhibited mycelial growth by 82.9% and 59.4% respectively. According to the results of micro plot experiments, the most successful treatments were determined as tolclophos-methyl+thiram, fosetyl-al and P. fluorescens.

Conclusions: Among tested treatments, Tolclophos-methyl+thiram, fosetyl-Al and P. fluorescens treatments significantly suppressed the growth of R. solani both in vitro and in vivo.

Significance and Impact of the Study: Although fungicides were found to be quite effective in laboratory conditions, they showed similar fungicidal effect as shown by plant activators and biopreparats in field conditions. Considering this effect, it is possible to say that plant activators and biopreparats may have potential as an alternative control method to registered fungicides.

Keywords

• potato
• Rhizoctonia solani
• Fungicide
• Activator
• Biological Control

Patateslerde kök boğazı nekrozu ve siyah siğil hastalığı (Rhizoctonia solani)’nın kimyasal ve biyolojik yöntemlerle mücadele olanaklarının araştırılması

Öz

Amaç: Bu çalışmada; çeşitli fungisitlerin, bitki aktivatörlerinin ve biyolojik preparatların patateslerde Kök Boğazı Nekrozu ve Siyah Siğil hastalığı etmeni Rhizoctonia solani’nin miseliyal gelişiminin ve hastalık çıkışının baskılanması üzerindeki etkilerinin belirlenmesi amaçlanmıştır.

Yöntem ve Bulgular: Denemede, laboratuvar koşullarında fungisitlerin (flutolanil, fluxapyroxad, tolclophos-methyl+thiram, penflufen+prothiconazole ve fludioxonil) ve bitki aktivatörlerinin (ISR-2000, Crop-set, Aliette ve Messenger Gold) R. solani’nin miseliyal gelişmesine etkileri belirlenmiştir. Ayrıca biyolojik ürünlerin (T-22 Planter Box,Trianum-p, Serenade ve Cedriks) R. solani’ye karşı antagonistik etkileri de incelenmiştir. Mikro parsel denemeleriyle kimyasallar ve biyofungal ve biyobakteriyel preparatların R. solani’nin hastalık oluşturması üzerine etkileri değerlendirilmiştir. In vitro denemeleri sonuçlarına göre, fungisitlerlerden tolclophos-methyl+thiram ve flutolanil 5 ppm’den itibaren miseliyal gelişmeyi %100 engellemiştir. Bitki aktivatörlerinde arasında ise en yüksek fungisidal etki 1000 ppm’de %31.5 engelleme ile Aliette’den elde edilmiştir. Trichoderma harzianum’un ticari biyofungal preparatları, miseliyal gelişmeyi %3.8 ile %66.9 arasında değişen oranlarda baskılamıştır. Ticari biyobakteriyel preparatlar olan Pseudomonas fluorescens (Cedriks) ve Bacillus subtilis (Serenade) sırasıyla miseliyal gelişmeyi %82.9 ve %59.4 oranında engellemiştir. Mikro parsel denemeleri denemeleri sonuçlarına göre ise en başarılı uygulamalar tolclophos-methyl+thiram, fosetyl-al ve P. fluorescens olarak belirlenmiştir.

Genel Yorum: Test edilen uygulamalar arasında, Tolclophos-methyl+thiram, fosetyl-Al ve P. fluorescens uygulamaları hem in vitro hem de in vivo koşullarda R. solani’yi önemli düzeyde baskılamıştır.

Çalışmanın Önemi ve Etkisi: Fungisitler, laboratuvar koşullarında oldukça etkili bulunsa da tarla koşullarında bazı bitki aktivatörleri ve biyopreparatlara oldukça benzer etki göstermiştir. Bu etki göz önüne alındığında bitki aktivatörleri ve biyopreparatların, sentetik kimyasal fungisitlere alternatif mücadele yöntemi olarak potansiyele sahip olabileceklerini söylemek mümkündür.

Anahtar Kelimeler

• Patates
• Rhizoctonia solani
• Fungisit
• Aktivatör
• Biyolojik Mücadele

References

1. Akbudak N, Tezcan H (2006) Bitkisel üretimde ve bitki korumada yeni bir etken madde: harpin. U.Ü. Zir. Fak.Derg. (2): 39-43.
2. Anderson NA (1982) The genetics and pathology of Rhizoctonia solani. Ann. Rev. Phytopathol. 20:329- 347.
3. Anonim (1996) Patateste gövde kanseri ve siyah siğil (Rhizoctoni solani Kühn.) hastalığına karşı standart ilaç deneme metodu. Zirai Mücadele Standart İlaç Deneme Metodları, Cilt 2, Ankara, 103 s.
4. Anupriya N, Devi AA, Anushya N, Apoorva M, Anusiya R, Raj TS (2019) Antifungal activity of Pseudomonas fluorescens against Rhizoctonia solani under in vitro condition. International Journal of Advance Research Ideas and Innovations in Technology, 5(2): 1500-1503.
5. Atay M, Kara M, Uysal A, Soylu S, Kurt Ş, Soylu EM (2020) In vitro antifungal activities of endophytic bacterial isolates against postharvest heart rot disease agent Alternaria alternata in pomegranate fruits. Acta Hortic. 1289: 309-314.
6. Aydın MH, Turhan G (2013) Patateste Rhizoctonia solani’ye karşı Trichoderma türlerinin etkinliği ve bazı fungisitlerle birlikte kullanılması Anadolu, J. of AARI, 23(1): 12-31.
7. Aysan M, Kozak Özdemir S ve Erkılıç A (2019) Çilekte Rhizoctonia kök çürüklüğü (Rhizoctonia solani)’ne karşı bazı bitki aktivatörlerinin etkileri. Tekirdağ Zir.Fak. Derg., 16(2):173-180.
8. Bains PS, Bennypaul HS, Lynch DR, Kawchuk LM, Schaupmeyer CA (2002) Rhizoctonia disease of potatoes (Rhizoctonia solani): fungicidal efficacy and cultivar susceptibility. Am. J. Potato Res. 79:99-106.

9. Biçici M, Erkılıç A (1986) Patateste siyah kabukluluk ve gövde kanseri yapan Rhizoctonia solani (Kühn)’nin integre kontrolü. Doğa Tar. Orman. Derg. 10(2): 149-173.
10. Carling DE, Leiner RH, Westphale PC (1989) Symptoms, signs and yield reduction associated with Rhizoctonia disease of potato induced by tuberborne inoculum of Rhizoctonia solani AG-3. Am. J. Potato Res. 66:693-701.
11. Cook RJ, Baker KF (1983) The nature and practice of biological control of plant pathogens. American Phytopathological Society. St. Paul, MN (EUA). APS Press. p. 445-539.
12. Das MM, Haridas M, Sabu A (2019) Biological control of black pepper and ginger pathogens, Fusarium oxysporum, Rhizoctonia solani and Phytophthora capsici, using Trichoderma spp. Biocatal. Agric. Biotechnol.17:177–183.
13. Dennis C, Webster J (1971) Antagonistic Properties of Species-Groups of Trichoderma: II. Production of Volatile Antibiotics. Trans. Brit. Mycol. Soc, 57, 363-369.
14. Erkılıç A, Çınar A (1988) Limon Ağaçlarındaki Mikroorganizmalar ve Uçkurutan Hastalığı (Phoma tracheiphila (Petri) Kanc. et Ghık.) Arasındaki Antagonistik İlişkilerin Araştırılması. Türkiye Bilimsel ve Teknik Araştırma Kurumu Tarım ve Ormancılık Araştırma Grubu, Project No:536.
15. FAO (2019) FAO Üretim İstatistikleri, http://www.fao.org/faostat/en/#data/QC, (Son erişim: 20.04.2020).
16. Gelebek Çapar E (2012) Patateste farklı sklerot düzeylerinin Rhizoctonia solani infeksiyonlarındaki rolünün ve hastalıkla mücadelede yumru ilaçlamalarının etkinliğinin araştırılması. Yüksek Lisans tezi. Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bitki Koruma ABD, s. 39-44.
17. Kara M, Soylu S, Kurt Ş, Soylu EM, Uysal A (2020) Determination of antagonistic traits of bacterial isolates obtained from apricot against green fruit rot disease agent Sclerotinia sclerotiorum. Acta Hortic. 1290:135-142.
18. Karman M (1971) Bitki koruma araştırmalarında genel bilgiler denemelerin kuruluşu ve değerlendirme esasları. T.C. Tarım Bakanlığı, Zirai Mücadele ve Zirai Karantina Genel Müdürlüğü Yayınları Mesleki Kitaplar Serisi, 279 s.
19. Kurt Ş, Soylu S, Uysal A, Soylu EM, Kara M (2020) Ceviz gövde kanseri hastalığı etmeni Botryosphaeria dothidea’nın tanılanması ve bazı fungisitlerin hastalık etmenine karşı in vitro antifungal etkinliklerininin belirlenmesi. MKÜ Tar. Bil. Derg. 25:46-56.
20. Ogoshi, A., 1987. Ecology and pathogenicity of anastomosis and intraspecific groups of Rhizoctonia solani Kühn. Annu. Rev. Phytopathol., 25: 125-143.
21. Özdemir Kozak S (2019) Limon ağaçlarında Uçkurutan Hastalığı’na (Phoma tracheiphila KANC. & GHİK.) karşı mikorizal funguslar ve dayanıklılık teşvik edicilerin etkinliğinin belirlenmesi. Doktora Tezi. Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bitki Koruma ABD, S.49-53.
22. Paulitz TC, Belanger RR (2001) Biological control in greenhouse systems. Annu. Rev. Phytopathol. 39:103-33. Piessis JC, Meyer L (1997) In vitro comparison of twelve fungicities against Rhizoctonia solani, the causal agent of black scurf and stem canker of potatoes. S. Afr. J. Sci. 93(8):1-5.
23. Ray A, Kumar P (2008) Evaluation of fungicides against Rhizoctonia solani Kuhn, the inicitant of aerial blight of soybean. Pantnagar J. Res. 6(1): 42-47.
24. Seema M, Devaki NS (2012) In vitro evaluation of biological control agents against Rhizoctonia solani. J. Agric.l Technol. 8(1): 233-240.
25. Somani AK, Arora RK (2010) Field efficacy of Trichoderma viride, Bacillus subtilis and Bacillus cereus in consortium for control of Rhizoctonia solani causing black scurf disease of potato. Ind. Phytopathol. 63(1): 23-25.
26. Soylu EM, Soylu S, Kara M, Kurt Ş (2020) Sebzelerde sorun olan önemli bitki fungal hastalık etmenlerine karşı vermikomposttan izole edilen mikrobiyomların in vitro antagonistik etkilerinin belirlenmesi. KSU Tar. Doğa Derg. 23: 7-18.
27. Soylu S, Kara M, Uysal A, Kurt Ş, Soylu EM (2021) Determination of antagonistic potentials of endophytic bacteria isolated from lettuce against lettuce white mould disease caused by Sclerotinia sclerotiorum. Zemdirbyste-Agriculture, 108: 303-312.
28. Soylu S, Soylu EM, Kurt Ş, Ekici ÖK (2005) Antagonistic potentials of rhizosphere-associated bacterial isolates against soil-borne diseases of tomato and pepper caused by Sclerotinia sclerotiorum and Rhizoctonia solani. Pak. J. Biol. Sci. 8: 43-48.
29. Stevenson WR, Loria R, Franc GD, Weingartner DP (2001) Compendium of potato diseases. Second Edition. APS Press. 36-37 pp.
30. Sülü SM, Bozkurt İA, Soylu S (2016) Bitki büyüme düzenleyici ve biyolojik mücadele etmeni olarak bakteriyel endofitler. MKÜ Zir. Fak. Derg. 21: 103-111.
31. Şahbaz S and Akgül DS (2016) Fungal wilt pathogens and their management in cotton growing areas in Reyhanlı County (Hatay). J. Turk. Phytopath., 45(1): 31-43.
32. Şeniz V, Eser B, Daşgan Y, Akbudak N, İlbi H, Sürmeli N, Başay S (2005) Sebze üretiminde gelişme ve hedefler. Türkiye Ziraat Mühendisliği VI. Teknik Kongresi, 3-7 Ocak, Ankara, Sayfa 551-563.
33. Townsend GR, Heuberger JV (1943) Methods for estimating losses caused by diseases in fungicide experiments. Plant Dis. Rep. 27(17): 340-343.
34. TÜİK (2020) Patates Üretim İstatistikleri, https://biruni.tuik.gov.tr/medas/?kn=92&locale=tr, (Son erişim: 24.05.2021).
35. Vallad GE, Goodman RM (2004) Systemic acquired resistance and induced systemic resistance in conventional agriculture. Crop Sci. 44: 1920 -1934.
36. Weinhould AR, Bowman T, Hall DH (1982) Rhizoctonia disease of potato; effect on yield and control by seed tuber treatment. Plant Dis. 66: 815-818.
37. Yılmaz H, Demircan V, Erel G (2006) Bazı önemli patates üreticisi illerde patates üretim maliyeti ve gelirinin karşılaştırmalı olarak incelenmesi. Süleyman Demirel Üniv. Zir. Fak. Derg. 1(1):22-32.
38. Yiğit F (2005) Bitki patojenlerinin kontrolünde kullanılan biyokontrol ürünler ve özellikleri. S.Ü. Zir. Fak. Derg. 19 (36): 70-77.
39. Yücer A (2007) Ruhsatlı tarım ilaçları. Hasad Yayıncılık Ltd. Şti.P.K.22 Üsküdar 34673, İstanbul. 328 s.