The Resistance of Scots Pine (Pinus sylvestris L.) Half-sib Families to Heterobasidion annosum

Abstract

This study observed the genotypic variation among Scots pine (Pinus sylvestris L.) half-sib families’ susceptibility to Heterobasidion annosum. Scots pine susceptibility was tested in 12 half-sib families by inoculating them with four different H. annosum strains. At two, six, and ten months after the inoculations, the susceptibility indicators (incidence rate, pathogen spread, and mortality rate) were compared and the total phenolic compounds (TPC) in the inoculated and control groups determined using the Folin–Ciocalteu method. Among half-sib families, significant differences were found for seedling mortality (range: 1.3%–21.2%); however, the differences in incidence rate (range: 54%–77%) and pathogen spread (range: 24–53 mm) were not significant. The incidence rate among half-sib families correlated positively and significantly (r = 0.72, p < 0.05) with the mortality rate, while the pathogen spread correlated negatively with mortality, although the correlation was not significant (r = −0.29, p > 0.05). The TPC comparison with susceptibility indicators showed that the half-sib families with lower susceptibility were characterized by the ability to increase TPC after inoculation compared to the control group. This tendency was most apparent in stems and roots six and two months after inoculation, respectively. Correlation analyses revealed that higher TPC in stems six months after inoculation determined a lower incidence rate (r = −0.32, p < 0.05), while higher Change in concentration of total phenolic compounds (TPCΔ) indicated a lower pathogen spread (r = −0.60, p < 0.05). The lowest incidence of the pathogen was determined in half-sib families with the highest TPCΔ in the roots two months after inoculation. The lower susceptibility of Scots pine half-sib families is based on a combination of enhanced constitutive and inducible phenolic defense mechanisms. The data may facilitate the selection of Scots pine half-sib families with low susceptibility for breeding programs and forest management strategies.

Resistance of Scots pine half-sib families to <i>Heterobasidion annosum</i> in progeny field trials

“…Tree resistance to pathogens is related, in addition to genotype, to the general viability of trees, their physiological processes, and their ability to synthesize and mobilize secondary metabolites (SM), usually phenolic compounds, in tissues as defensive compounds (Witzell and Martín 2008;Sallas et al 2001;Marčiulynas et al 2019). Low molecular weight phenolics may function as precursors for the synthesis of defensive compounds e.g.…”

Pinus sylvestris Breeding for Resistance against Natural Infection of the Fungus Heterobasidion annosum

“…One of the methods-genetic screening-can be biased, while controlled inoculation is expensive at large scale. Besides reported results from inoculation experiments allow to evaluate resistance against pathogen spread from already infected trees [15][16][17], but not the ability of trees to avoid infection. It would be beneficial (saving time and resources) to use existing trials with naturally occurring infection.…”

Особливості Морфологічних І Біометричних Характеристик Репродуктивних Органів Сосни Звичайної Різної Стійкості В Насадженнях, Уражених Кореневою Губкою

“…Незважаючи на це, діагностування дерев для визначення їхньої резистентності до появи та розвитку осередків усихання в деревостані залишається складним. Так, використання генетичних маркерів резистентності сосни і ялини до кореневої губки не дає чіткої ідентифікації стійких генотипів, а ступінь сприйнятливості сосни до Heterobasidion annosum суттєво різниться й залежить від генотипу дерева-живителя та експресії генів, які пов'язані з метаболізмом та іншими функціями захисту клітин (Asiegbu et al 2003, Marčiulynas et al 2019. Таким чином, умовно стійкі дерева виявляють насамперед за допомогою морфологічних та фітопатологічних методів (Adomas et al 2007, Marčiulynas et al 2019.…”

“…Так, використання генетичних маркерів резистентності сосни і ялини до кореневої губки не дає чіткої ідентифікації стійких генотипів, а ступінь сприйнятливості сосни до Heterobasidion annosum суттєво різниться й залежить від генотипу дерева-живителя та експресії генів, які пов'язані з метаболізмом та іншими функціями захисту клітин (Asiegbu et al 2003, Marčiulynas et al 2019. Таким чином, умовно стійкі дерева виявляють насамперед за допомогою морфологічних та фітопатологічних методів (Adomas et al 2007, Marčiulynas et al 2019. Виявлення хворих дерев сосни в осередках кореневої губки є значно простішим завданням, ніж визначення таких дерев у ялинових насадженнях, оскільки в сосни коренева губка поширюється не вище рівня кореневої шийки, утворюючи суцільну коренево-окоренкову гниль, а в ялини -піднімається ядром стовбура на висоту 5-6 м і на життєдіяльність дерева не впливає (Negrutskiy 1986), що заважає ідентифікації осередків до появи плодових тіл.…”