Washington, DC, USA
August 6, 2010
A beneficial yeast that tolerates fungicide may offer a "one-two punch" against Fusarium graminearum, the fungal culprit behind Fusarium head blight ("scab").
U.S. Department of Agriculture (USDA) and Ohio State University (OSU) scientists isolated an improved variant of the yeast Cryptococcus flavescens about two years ago, and are evaluating its potential as a biocontrol agent.
In susceptible wheat and barley varieties, scab-afflicted kernels appear shrunken and chalky-white. The fungus can also produce a mycotoxin that can diminish the grain's value or make it less safe to eat.
Spraying fungicide can reduce scab by 50 to 60 percent; however, farmers are required to stop using the chemicals soon after wheat starts to flower. Although this measure keeps fungicide residues to a minimum, it can leave the grain vulnerable to new invasions by the scab fungus, notes David Schisler, a plant pathologist with USDA's Agricultural Research Service (ARS). He works at the ARS Crop Bioprotection Research Unit in Peoria, Ill. ARS is USDA's principal intramural scientific research agency.
Since 1998, he has teamed with OSU professor Mike Boehm and others to exploit the ability of some microorganisms to outcompete F. graminearum for space and nutrients in wheat's flowers and seed heads.
In December 2009, their "top pick," the naturally occurring yeast C. flavescens, was licensed by Sci Protek, Inc., of Visalia, Calif. In July, Sci Protek received a second license, this time for strain OH 182.9 3C, a fungicide-tolerant variant of C. flavescens recently discovered by Schisler and Boehm. ARS and OSU are working together in the patenting and licensing of the technology.
According to Schisler, 3C is better at preventing scab than its predecessor and can be applied to wheat either alone or combined with prothioconazole or other similar fungicide chemistries. In 2009 field trials, 3C reduced scab by 30 to 70 percent, versus 10 to 50 percent for C. flavescens. And when combined with prothioconazole, 3C reduced kernel damage by 85 percent versus 60 percent for prothioconazole alone.
A second round of multi-state trials aims to replicate the results, potentially opening the door to dual protection for wheat, both before and after it flowers.
This research was published in the Proceedings of the National Fusarium Head Blight Forum.
This research supports the USDA priority of promoting food safety and the objectives of the U.S. Wheat and Barley Scab Initiative.
Photo: Close-up of a wheat head infected with scab (Fusarium graminearum). Photo by Jacolyn Morrison.
Una levadura podría ser una nueva arma contra la fusariosis de la espiga del trigo
Una levadura beneficiosa que tolera los fungicidas podría ser una nueva arma eficaz contra el hongo Fusarium graminearum, el cual es el culpable de la enfermedad llamada la fusariosis de la espiga del trigo.
Científicos del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) y sus colegas universitarios de la Universidad Estatal de Ohio (OSU por sus siglas en inglés) aislaron una variante mejorada de la levadura Cryptococcus flavescens hace dos años, y ahora están evaluando su potencial como un agente de biocontrol.
En las variedades susceptibles de trigo y cebada, los granos están secados y calcáreos blancos. El hongo también puede producir una micotoxina que puede disminuir el valor del grano y puede arruinarlo para el consumo.
Rociar fungicidas puede reducir la fusariosis por hasta el 60 por ciento; sin embargo, los granjeros tienen que dejar de usarlos muy temprano después del comienzo del florecimiento del trigo. Aunque esta práctica reduce al mínimo los residuos del fungicida en los granos, también puede causar que el grano sea susceptible a nuevas invasiones por el hongo, según David Schisler, quien es patólogo de plantas con el ARS. Él trabaja en la Unidad de Investigación de Bioprotección de Cultivos mantenida por el ARS en Peoria, Illinois. ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU. (USDA por sus siglas en inglés).
Desde el 1998, Schisler ha colaborado con profesor Mike Boehm de OSU y otros para explotar la capacidad de algunos microorganismos de desplazar F. graminearum en la lucha para obtener espacio y nutrientes en las flores y las espigas del trigo.
En diciembre del 2009, su candidato favorito, la levadura natural C. flavescens, fue licenciada por la empresa Sci Protek, Inc., de Visalia, California. En julio del 2010, Sci Protek recibió una segunda licencia para la raza OH 182.9 C3, la cual es una variante de la levadura que tiene tolerancia a fungicidas. Esta variante fue descubierta por Schisler y Boehm. ARS y OSU están trabajando juntos en solicitar una patente y licenciar la tecnología.
Según Schisler, 3C es más eficaz que su predecesora en prevenir la fusariosis, y puede ser aplicada sola al trigo o en combinación con prothioconazole u otros fungicidas similares. En pruebas de campo en el 2009, 3C redujo el fusariosis por el 30 por ciento al 70 por ciento, comparada con reducciones del 10 por ciento al 50 por ciento con C. flavescens. En combinación con prothioconazole, 3C redujo daños a los granos por el 85 por ciento, comparada con el 60 por ciento con prothioconazole solo.
Los científicos realizarán más pruebas en múltiples estados para replicar los resultados. Esta levadura podría ofrecer protección para el trigo antes de y después del florecimiento.
Los resultados de esta investigación fueron publicados en los 'Proceedings of the National Fusarium Head Blight Forum' (Actos del Foro Nacional sobre la Fusariosis de la Espiga del Trigo).
Esta investigación apoya la prioridad del USDA de promover la seguridad alimentaria, y los objetivos de la Iniciativa sobre la Fusariosis del Trigo y la Cebada.
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