 |
Effect of abiotic environmental factors on the disease resistance of wheat
|
Help 
Print 
|
Here you can view and search the projects funded by NKFI since 2004
Back »
|
| |
Details of project |
|
|
| Identifier |
105949 |
| Type |
K |
| Principal investigator |
Veisz, Ottó Bálint |
| Title in Hungarian |
Abiotikus környezeti tényezők hatása a búza betegség ellenállóságára |
| Title in English |
Effect of abiotic environmental factors on the disease resistance of wheat |
| Keywords in Hungarian |
búza, emelt légköri CO2, tápanyag ellátottság, szárazság, lisztharmat, kalászfuzárium |
| Keywords in English |
wheat, elevated CO2, nutrient supply, drought, powdery mildew, Fusarium head blight |
| Discipline |
| Crop physiology (Council of Complex Environmental Sciences) | 40 % | | Ortelius classification: Plant water relations | | Plant breeding (Council of Complex Environmental Sciences) | 40 % | | Cell biology and molecular transport mechanisms (Council of Medical and Biological Sciences) | 20 % |
|
| Panel |
Plant and animal breeding |
| Department or equivalent |
Agricultural Institute (Centre for Agricultural Research) |
| Participants |
Balla, Krisztina
Bencze, Szilvia
Karsai, Ildikó
Komáromi, Judit
Puskás, Katalin
Vida, Gyula
|
| Starting date |
2012-10-01 |
| Closing date |
2016-09-30 |
| Funding (in million HUF) |
24.936 |
| FTE (full time equivalent) |
6.00 |
| state |
closed project |
Summary in Hungarian A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
A különféle növényi betegségek évjárattól függően jelentős termésveszteséget idézhetnek elő, illetve hátrányosan befolyásolhatják a gabona élelmiszer, illetve takarmány célú felhasználhatóságát is a gombatoxinok jelenléte miatt. A légkörben emelkedő CO2-szint hatása a növényekre jól ismert, a növény- kórokozó kapcsolat alakulására azonban igen kevés információ áll rendelkezésre. Jelen pályázatunk ezért azt vizsgálja, hogy a légköri CO2-szint, a víz- és a tápanyag ellátottság milyen hatással van a búza lisztharmat és fuzárium ellenállóságára, milyen biokémiai és élettani tényezők befolyásolják e kölcsönhatásokat, milyen tulajdonságok hozhatók összefüggésbe a betegség ellenállósággal, és a fuzárium toxin termeléssel. Vizsgáljuk a biotikus és abiotikus stresszek közötti kereszttolerancia lehetőségét, az antioxidáns enzimrendszer összetevőinek tanulmányozásával. Meghatározzuk, hogy milyen hatással van a szárazságtűrés, illetve a betegség ellenállóság a másik stresszel szembeni tűrőképességre. Tanulmányozzuk eltérő genetikai hátterű fajtákon és kétszülős térképező populáció legfogékonyabb és legtoleránsabb vonalain a különböző patotípusok fertőzőképességében kétszeres CO2-szint hatására bekövetkező változásokat, meghatározzuk a fajták reakciójának variabilitását.
Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
A vizsgált élettani és biokémiai paraméterek közül melyek hozhatók összefüggésbe a biotikus és abiotikus stresszekkel szembeni tűrőképességgel, illetve fogékonysággal? Milyen kapcsolatban vannak ezek a tényezők a növények betegség ellenállóságának emelt CO2-szint hatására bekövetkező változásaival? Hogyan hat a szárazságstressz, illetve a szárazságtűrés a betegség ellenállóságra és a kórokozók fertőzőképességére? Van-e kölcsönhatás az antioxidáns enzimrendszer szintjén a szárazságstressz és betegségek együttes előfordulása esetén? Milyen eltérések figyelhetők meg különböző vízellátottsági szinteken a szárazságra toleráns vagy fogékony, illetve különböző betegség ellenállósággal rendelkező genotípusok reakciójában? Milyen kölcsönhatások vannak a tápanyag ellátottság x betegség x genotípus kapcsolatban? Eredményeinkkel a fuzárium toxin termelést meghatározó tényezők, illetve a gazdanövény környezetének toxintermelésben betöltött szerepe jobb megértéséhez szeretnénk hozzájárulni.
Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
A légkörben drámai mértékben növekvő CO2-szint hatása a növény-kórokozó kapcsolatra igen kevéssé ismert terület. Projektünk hiányt pótló kutatási feladatok elvégzésével új információkkal szolgál a búza lisztharmat és kalászfuzárium ellenállóságának változásáról emelt légköri CO2-szinten. Ugyanakkor azt is vizsgáljuk, hogy hogyan változik magas CO2-szinten a betegség ellenállóság más tényezők (tápanyag ellátottság, vízellátottság) változása függvényében. Különösen jelentős élelmiszerbiztonsági szempontból a kutatásoknak az a része, amely a fuzárium toxinok termelésének körülményeit vizsgálja. Ezekkel a vizsgálatokkal a tudományterületen új információkhoz fogunk jutni, amely lényeges előrelépést fog jelenteni e szakterületen.
Aszályos időjárás és betegség epidémia esetén a szárazságtűrő és betegség ellenálló fajták termesztésének gazdasági haszna jelentős. A genetikailag meghatározott rezisztencia a termésbiztonság kiemelkedő jelentőségű tényezője. Egy növényvédelmi beavatkozás elhagyásával a költségek akár 14.000 Ft/ha-ral is csökkenthetők, és ez évente, a vetésterület nagyságát figyelembe véve, országos szinten 15 – 20 milliárd Ft költségmegtakarítást is jelenthet, ugyanakkor kevesebb, a végtermékben visszamaradt vegyszert is eredményez. Kulcsfontosságú tehát, hogy új, rezisztens fajtákat állítsunk elő. A projektben elérendő eredmények új információkkal szolgálnak a betegség ellenállóság élettani alapjairól és genetikai hátteréről. A megszerzett információk a nemesítés számára is új perspektívát nyújthatnak.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
A különféle betegségek igen jelentős termésveszteséget idézhetnek elő a termesztett növényeknél, vagy a termékek fogyaszthatóságát is megkérdőjelezhetik, azok egészségre ártalmas összetevői miatt. A légkörben emelkedő CO2-szint hatása a növényekre jól ismert, a növénybetegségekkel kapcsolatban azonban igen kevés információ áll rendelkezésre, annak ellenére, hogy drámai mértékben (az elmúlt 150 évben mintegy egyharmadával) lett magasabb ennek az üvegházhatású gáznak a koncentrációja. Bizonyossággal nem tudható, hogy milyen hatása van egyes kórokozók fertőző képességére, és hogyan befolyásolja a toxintermelő gombákat, azaz végső soron a gabona szemek minőségét. A növénytermesztésben gyakori jelenség a vízhiány és a kórokozó fertőzés együttes előfordulása. A szárazság mellett a növények számára felvehető tápanyagmennyiség is jelentős hatással van a betegségekre. Jelen pályázatunk ezért azt vizsgálja, hogy a légköri CO2-szint, a víz- és a tápanyag ellátottság milyen hatással van a búza lisztharmat és fuzárium ellenállóságára, milyen biokémiai és élettani tényezők befolyásolják ezek kölcsönhatását, milyen tulajdonságok hozhatók összefüggésbe a betegség ellenállósággal, és a fuzárium toxin termeléssel. Mivel a környezeti stresszekkel szembeni védekezésnek vannak közös komponensei a biotikus és abiotikus tényezők esetén is, vizsgálni kívánjuk a biotikus és abiotikus sresszek közötti kereszttolerancia lehetőségét, azaz, hogy milyen hatással van a szárazság tolerancia és/vagy a betegség ellenállóság a másik stresszel szembeni tűrőképességre
| Summary Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
Diseases might cause severe grain yield losses depending on the year and/or might affect negatively the quality of cereals for food and feed use, as a result of the presence of mycotoxins. The impact of the increasing atmospheric CO2 level is well-known on plants, on plant-pathogen interactions, however, very little information is available. The present project is aimed thus to investigate how elevated CO2, water and nutrient supply levels affect the resistance of wheat against powdery mildew and Fusarium head blight, and which biochemical and physiological parameters affect the interactions among these factors, which characteristics can be correlated with disease resistance and Fusarium toxin production. The possibility of cross-tolerance is studied in terms of the activity of different components of the antioxidant enzyme system. It is determined how drought tolerance or disease resistance affects the tolerance of plants to the other stress factor. Changes in the severity of powdery mildew infection caused by different isolates in response to elevated CO2 level are investigated on varieties with different genetic backgrounds and the most tolerant and most susceptible lines of a biparental mapping population. The variability in the responses given by different varieties is determined.
What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
The following questions are aimed to be answered:
Among the physiological and biochemical parameters tested, which can be correlated with the biotic and abiotic stress tolerance and susceptibility? What are their relationships to the response of plants given to high CO2 level? How does drought stress or tolerance to water deficit influence disease resistance and pathogen aggressiveness? Is there any interaction between the antioxidant enzyme responses to simultaneous drought stress and pathogen infection? What differences can be observed in the responses of genotypes tolerant or less tolerant to drought stress and with different levels of disease resistance or susceptibility at various water supply levels? What interactions are there between nutrient supply x disease x genotype in response to elevated CO2? We also want to achieve a better understanding of the reasons and relationships of Fusarium toxin production to the environment of the host plant.
What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
The effect of CO2 concentration, dramatically increasing in the atmosphere, on plant-pathogen interactions is a poorly known area of research. The research tasks included in the present project involve missing gaps in our knowledge; resulting in new information on the change in the powdery mildew and Fusarium head blight resistance of wheat genotypes in response to elevated CO2 level. It is also determined how disease resistance changes at elevated CO2 under different levels of water and nutrient supplies. The part of tasks aimed at the circumstances of Fusarium toxin production is especially important for food safety reasons. The results achieved in this research field will provide new insights in the topic.
Growing drought and disease resistant varieties might result in considerable economic benefits under drought conditions or in the case of disease epidemics. Resistance based on genetic features is an outstanding component of crop yield stability. One chemical treatment less in plant protection practice would result 50€ less cost per acre, or 50-70 billion € savings for the whole country. Besides, the chemical residues in the final product would also be reduced. The production of new, resistant varieties is thus of key importance. The results achieved in the project will provide new information on the physiological basis and the genetic background of disease resistance. The findings revealed might provide new perspectives for wheat breeding.
Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
Diseases might cause severe grain yield losses in various crops, and the products made from certain infected plants might cause damage to the health if consumed. The impact of the increasing atmospheric CO2 level is well-known on plants, on plant diseases, however, very little information is available, despite that the concentration of this greenhouse gas in the atmosphere is steadily dramatically increasing (it became higher with one-third during the last 150 years). It cannot be predicted how it affects the virulence of various pathogens and the fungi producing mycotoxins, and as a result, the quality of cereal grains. Water deficit is a frequent abiotic stress factor during cereal development. The present project is aimed thus to investigate how elevated CO2, water and nutrient supply levels affect the resistance of wheat against powdery mildew and Fusarium head blight, and which biochemical and physiological parameters affect the interactions among these factors, which characteristics can be correlated with disease resistance and Fusarium toxin production. As there are common components in the protection mechanisms against environmental stresses in case of both biotic and abiotic factors, the possibility of cross-tolerance will also be studied, i.e. how drought tolerance or disease resistance affects the tolerance of plants to the other stress factor.
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
List of publications |
|
|
| S. Bencze, J. Komáromi, G. Vida, K. Puskás, K. Balla, O. Veisz: Impact of elevated atmospheric CO2 level on powdery mildew (Blumeria graminis f.sp. tritici) severity in wheat depend on the pathotype × genotype interaction., PROCEDIA ENVIRONMENTAL SCIENCES, 29: pp. 232-233. Agriculture and Climate Change- Adapting Crops to Increased Uncertainty (AGRI 2015). Conference, Amsterdam, Netherlands, 2015 | | Balla Krisztina, Karsai Ildikó, Bencze Szilvia, Kiss Tibor, Veisz Ottó: Búza genetikai populáció terméskomponenseinek változása öntözés hatására szántóföldön, In: Veisz Ottó (szerk.) XXI. Növénynemesítési Tudományos Napok, 2015. március 11-12. Konferencia helye, ideje: Martonvásár, Magyarország, pp. 58. (ISBN: 978-963-8351-43-, 2015 | | Puskás K., Varga-László E., Veisz O., Vida Gy: Martonvásári őszi búzafajták szerepe a kalászfuzáriummal szembeni védelemben, G. for Agric. 19 (1): 36-40., 2014 | | Komáromi Judit: Lisztharmat-rezisztenciatípusok és a gazdanövény-kórokozó kapcsolat vizsgálata búzában, Szent István Egyetem Doktori Iskola: Szent István Egyetem, Növénytudományi Doktori Iskola. Tudományág: agrártudományok/növénytermesztési és kertészeti tudományok, 2016 | | Judit Komáromi, Tünde Jankovics, Attila Fábián, Katalin Puskás, Zengyan Zhang, Miao Zhang, Hongjie Li, Katalin Jäger, László Láng, and Gyula Vida: Powdery Mildew Resistance in Wheat Cultivar Mv Hombár is Conferred by a New Gene, PmHo, Phytopathology 106:(11) pp. 1326-1334, 2016 | | Balla K, Veisz O, Bencze Sz, Kiss T, Karsai I: Investigation of drought tolerance in bread wheat mapping population of Plainsman V × Mv Magma in field experiments, In: Kölliker R, Böller B (szerk.) 20th EUCARPIA General Congress - Abstracts: Plant Breeding: the Art of Bringing Science to Life, Zürich. p. 160., 2016 | | Bencze S, Vida G, Karsai I, Balla K, Puskas K, Veisz O: Infection severity and mycotoxin production of Fusarium culmorum in wheat grown at elevated CO2 level, In: Kölliker R, Böller B (szerk.). 20th EUCARPIA General Congress - Abstracts: Plant Breeding: the Art of Bringing Science to Life, Zürich. 2016. p. 161., 2016 | | Balla K, Veisz O, Bencze Sz, Kiss T, Bányai J, Karsai I: Hőség, és oda a bőség, MAGYAR MEZŐGAZDASÁG: A MAGYAR MEZŐGAZDASÁGI MŰVELŐDÉSI TÁRSASÁG LAPJA 71:(10) pp. 26-28., 2016 | | Balla K, Kiss T, Bencze Sz, Bónis P, Veisz O, Karsai I: A kalászos gabonák hőstressztűrésének produkcióbiológiai és élettani vizsgálata, In: Veisz Ottó, Polgár Zsolt (szerk.). XXII. Növénynemesítési Tudományos Nap, Budapest. Magyar Tudományos Akadémia, p. 67., 2016 | | Bencze Sz, Vida Gy, Karsai I, Balla K, Puskás K, Veisz O: Az emelt légköri CO2-szint hatása a búza kalászfuzáriumos fertőzésére, In: Veisz Ottó, Polgár Zsolt (szerk.) XXII. Növénynemesítési Tudományos Nap. Budapest: Magyar Tudományos Akadémia, p. 72., 2016 | | Puskás K, Bedő Z, Komáromi J, Láng L, Veisz O, Vida Gy: Martonvásári őszi búza nemesítési törzsek kalászfuzárium-ellenállósága., In: Veisz Ottó, Polgár Zsolt (szerk.) XXII. Növénynemesítési Tudományos Nap. Konferencia, Magyar Tudományos Akadémia, p. 109., 2016 | | Miklós Pogány, Borbála Harrach, Zoltán Bozsó, András Künstler, Tibor Janda, Uta von Rad, Gyula Vida and Ottó Veisz: Cold hardening protects cereals from oxidative stress and necrotrophic fungal pathogenesis, Open Life Sci. 2016; 11: 78–85, 2016 | | Krisztina Balla, Szilvia Bencze, Péter Bónis, Tamás Árendás, Ottó Veisz: CHANGES IN THE PHOTOSYNTHETIC EFFICIENCY OF WINTER WHEAT IN RESPONSE TO ABIOTIC STRESS, Central European Journal of Biology, in press, 2013 | | S. BENCZE, G. VIDA, K. BALLA, E. VARGA-LÁSZLÓ and O. VEISZ: Response of Wheat Fungal Diseases to Elevated Atmospheric CO2 Level, Cereal Research Communications, 41(3), pp. 409–419, 2013 | | Szilvia Bencze, Krisztina Balla, Tibor Janda, Gyula Vida and Ottó Veisz: Effect of elevated atmospheric CO2 level on the abiotic and biotic stress tolerance of cereals, 63. Tagung der Vereinigung der Pflanzenzüchter und Saatgutkaufleute Österreichs 2012, 69 – 72 ISBN: 978-3-902559-88-3, 2013 | | BENCZE SZILVIA, BALLA KRISZTINA, VIDA GYULA, VARGA-LÁSZLÓ EMESE, VEISZ OTTÓ: BÚZA LEVÉLBETEGSÉGEK FERTŐZÉSÉNEK VÁLTOZÁSA EMELT LÉGKÖRI CO2-KONCENTRÁCIÓN, “Velünk Élő Tudomány” II. ATK Tudományos Nap, konferenciakiadvány, in press, 2013 | | Krisztina Balla, Szilvia Bencze, Péter Bónis, Tamás Árendás, Ottó Veisz: CHANGES IN THE PHOTOSYNTHETIC EFFICIENCY OF WINTER WHEAT IN RESPONSE TO ABIOTIC STRESS, Central European Journal of Biology, 9:(5) 519-530., 2014 | | S. BENCZE, G. VIDA, K. BALLA, E. VARGA-LÁSZLÓ and O. VEISZ: Response of Wheat Fungal Diseases to Elevated Atmospheric CO2 Level, Cereal Research Communications, 41(3), pp. 409–419, 2013 | | BENCZE SZILVIA, BALLA KRISZTINA, VIDA GYULA, VARGA-LÁSZLÓ EMESE, VEISZ OTTÓ: BÚZA LEVÉLBETEGSÉGEK FERTŐZÉSÉNEK VÁLTOZÁSA EMELT LÉGKÖRI CO2-KONCENTRÁCIÓN, “Velünk Élő Tudomány” II. ATK Tudományos Nap, konferenciakiadvány, pp. 178-181, 2013 | | Bencze S, Balla K, Janda T, Veisz O.: Effect of atmospheric CO2 enrichment on the drought response of barley, durum wheat and oat, ACTA AGRONOMICA HUNGARICA 61:(2) pp. 91-100., 2013 | | J. Komáromi, S. Bencze, B. Varga, G. Vida and O. Veisz: Changes in the powdery mildew resistance and Biomass of wheat genotypes at normal and elevated atmospheric CO2 levels, Acta Agronomica Hungarica, 61 (4), pp. 247–254, 2013 | | Balla K, Karsai I, Bencze Sz, Veisz O.: Dihaploid búzapopuláció szárazsággal szembeni tűrőképességének vizsgálata szántóföldön, In: Veisz Ottó (szerk.). Növénynemesítés a megújuló mezőgazdaságban: XX. Növénynemesítési Tudományos Nap. 522p. pp. 60-64, 2014 | | Bencze S, Bamberger Z, Janda T, Balla K, Varga B, Bedo Z, Veisz O: Physiological response of wheat varieties to elevated atmospheric CO2 and low water supply levels, PHOTOSYNTHETICA 52:(1) pp. 71-82., 2014 | | Bencze Sz, Komáromi J, Vida Gy, Balla K, Veisz O.: Az emelt légköri CO2-szint hatása az őszi búza lisztharmat fertőzésére, In: Veisz Ottó (szerk.) Növénynemesítés a megújuló mezőgazdaságban: XX. Növénynemesítési Tudományos Nap. 522 p. pp. 75-79., 2014 | | Komáromi J, Bencze Sz, Varga B, Vida Gy, Veisz O: Búza genotípusok lisztharmattal szembeni ellenállóságának változása normál és emelt légköri CO2- szinten, GEORGICON FOR AGRICULTURE : A MULTIDISCIPLINARY JOURNAL IN AGRICULTURAL SCIENCES 19:(1) pp. 199-204., 2014 | | Krisztina Balla, Szilvia Bencze, Péter Bónis, Tamás Árendás, Ottó Veisz: CHANGES IN THE PHOTOSYNTHETIC EFFICIENCY OF WINTER WHEAT IN RESPONSE TO ABIOTIC STRESS, Central European Journal of Biology, 9:(5) 519-530., 2014 | | Bencze S, Bamberger Z, Janda T, Balla K, Varga B, Bedo Z, Veisz O: Physiological response of wheat varieties to elevated atmospheric CO2 and low water supply levels, PHOTOSYNTHETICA 52:(1) pp. 71-82., 2014 | | Bencze Szilvia, Balla Krisztina, Vida Gyula, Varga Balázs, Komáromi Judit, Puskás Katalin, Veisz Ottó:: A klímaváltozást kísérő jelenségek hatása a gabonafélékre, XXI. Növénynemesítési Tudományos Napok. Összefoglalók p. 61., 2015 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
