Exploitation of Diversity within Crops—the Key to Disease Tolerance?

Abstract

Tolerance, defined as the ability of a crop to maintain yield in the presence of disease, is a difficult characteristic to measure, and its component traits are generally undefined. It has been studied as a characteristic of plant genotypes grown singly or in monoculture crop stands. However, it is similarly valid as a characteristic of ecosystems, or mixtures / inter-cropping in crops and this paper seeks to evaluate theoretical and practical aspects of tolerance in this context. Focusing on cereals and fungal pathogens, consideration is given to the process of yield formation, the impact of disease on yield, and how tolerance might be assessed in monocultures. Variation in tolerance traits in monocultures and how such plants might interact in mixtures is considered; specifically the expression of tolerance in mixtures and how plants with contrasting tolerance traits in monocultures combine. Having focused on disease, further consideration is given to the impact of and on other microbial species in the crop environment. Finally the practical approaches that could be adopted to identify and assess the main traits responsible for expressing tolerance are addressed. These focus on the dynamic nature of plant–plant and plant-microbe interactions particularly in response to both biotic and abiotic stress out with the range of optimal or normal crop evaluation environments. It is proposed that by using more extreme factor parameter values in mixed crop evaluation environments the key traits affecting tolerance will be identified.

FAKTOR BUDIDAYA DAN KAITANNYA DENGAN KEPARAHAN PENYAKIT KARAT PURU PADA SENGON (Falcataria moluccana (Miq.) Barneby & J.W. Grimes)

“…Pemangkasan puru bertujuan untuk menghilangkan bagian tanaman yang terserang sehingga akan berpengaruh dalam mengurangi jumlah inokulum. Jenis tanaman pencampur juga memengaruhi toleransi tanaman terhadap patogen (Newton, 2016). Insidensi penyakit karat puru pada lahan yang miring cenderung lebih tinggi dibandingkan pada lahan yang datar.…”

A tradeoff between tolerance and resistance to a major fungal pathogen in elite wheat cultivars

“…Since the concept of tolerance was first coined more than a century ago (Cobb, 1894), numerous studies (reviewed by Pagan & Garcia-Arenal, 2018) investigated tolerance to pathogens in crop plants (Caldwell et al, 1958;Schafer, 1971;Newton et al, 2000;Bingham et al, 2009;Ney et al, 2013;Newton, 2016), model plants (Kover & Schaal, 2002;Pagan et al, 2008;Shuckla et al, 2017) and wild plants Inglese & Paul, 2006;Carr et al, 2006). R aberg et al (2007) were the first to demonstrate tolerance to an infectious disease in animals.…”

Tolerancia de cultivares de trigo a mancha amarilla y roya de la hoja: su impacto en el rendimiento y calidad panadera bajo fertilización nitrogenada y aplicación de fungicidas sistémicos

“…Para el caso de tolerancia a enfermedades, esta se define como la habilidad de un cultivar para mantener el rendimiento o limitar la pérdida del mismo en presencia de síntomas de una enfermedad. Similares definiciones han sido dadas por Shafer (1971) Kramer et al (1980), Newton et al (1998); Parker et al (2004), Paveley et al (2005); Foulkes et al (2006), Oliver et al (2009), Bingham et al (2009); Bancal et al (2015); Castro (2016); y Newton (2016).…”

“…La RI es función de la radiación incidente, determinada por la época de siembra y la latitud, en tanto que la EI depende del índice de área foliar total (IAFT) y del coeficiente de extinción (k) determinada por la arquitectura del cultivo. Es por esto que, aquellos atributos que permitan mantener la EI, la EUR y la partición de materia seca hacia la espiga en presencia de la enfermedad, minimizarán la pérdida de rendimiento, y por lo tanto, pueden ser un potencial atributo de tolerancia a la enfermedad (Newton 2016). En este sentido, Paveley et al (2005) mencionan que algunos atributos de tolerancia podrían resultar efectivos frente a un amplio rango de patógenos.…”

“…Es probable que el mejoramiento genético, en el proceso de seleccionar genotipos por elevados rendimientos, haya originado cultivares cuya capacidad fotosintética opera a niveles cercanos de su capacidad máxima, por lo que existirían menores niveles de compensación por parte de la planta en respuesta a enfermedades foliares en variedades modernas. Es por ello que la evidencia en la literatura sugiere que la tolerancia a enfermedades en trigo estaría asociada a cultivares con menor potencial de rendimiento en ausencia de la enfermedad, dada por una mayor capacidad de compensación comparado con otros de mayor potencial de rinde (Parker et al 2004;Bingham et al 2009, Newton 2016. Sin embargo, hasta la fecha, esta hipótesis no ha sido comprobada de manera rigurosa y es un aspecto que requiere mayores investigaciones.…”