Original article

The arbuscular mycorrhiza fungus Rhizophagus irregularis MUCL 41833 decreases disease severity of Black Sigatoka on banana c.v. Grande naine, under in vitro culture conditions

Université catholique de Louvain, Earth and Life Institute, Applied Microbiology, Mycology, Croix du Sud 2, bte L7.05.06, 1348 Louvain-la-Neuve, Belgium

^⋆ Corresponding author: stephan.declerck@uclouvain.be

Reçu : 2 Mai 2014
Accepté : 15 Octobre 2014

Résumé

Introduction. Mycosphaerella fijiensis, le champignon responsable de la maladie des raies noires, s’attaque à la grande majorité des cultivars de bananiers et plantains. À l’heure actuelle, l’application répétée de fongicides est la principale mesure de contrôle, alors que l’utilisation d’agents de bio-contrôle reste largement ignorée. Dans cette étude, menée in vitro, nous avons évalué le rôle d’un champignon mycorhizien à arbuscules (CMA – Rhizophagus irregularis MUCL 41833) dans le contrôle de la maladie des raies noires causée par M. fijiensis MUCL 47740, chez le bananier. Matériel et méthodes. Avant leur transfert en système in vitro autotrophe et leur inoculation consécutive par le pathogène, les plantules de bananier du cultivar Grande Naine (génome AAA, groupe Cavendish) ont été placées dans le mycélium extra-racinaire du CMA issu de plantules de Medicago truncatula, pour colonisation racinaire. Résultats et discussion. Au moment de l’infection avec M. fijiensis, la colonisation racinaire par le CMA était de 12 %, 56 % et 10 % pour les hyphes, arbuscules et spores/vésicules, respectivement et le nombre de spores produites dans le milieu était supérieur à 200. Aux jours 21 et 35 suivant l’infection par le pathogène, le nombre de spores extra-racinaires ainsi que l’abondance des arbuscules dans les racines étaient significativement supérieurs comparativement aux plantules non infectées. Par ailleurs, l’index de sévérité mesuré dans les plantules mycorrhizées a diminué de plus de 80 % et 60 % respectivement 21 et 35 jours après infection par le pathogène. De même, l’aire sous la courbe de progression de la maladie, estimée au jour 35, a été réduite de 29 % chez les plantules mycorrhizées par rapport aux plantules témoins. Quel que soit le traitement (plantules mycorrhizées ou non en présence/absence de M. Fijiensis), aucune différence significative n’a été observée dans la biomasse sèche des plantules, la taille et le diamètre du pseudo-tronc et la surface foliaire aux deux dates d’observation. Conclusions. Ces résultats soulignent la complexité des relations multi-trophiques entre les microorganismes aériens et souterrains via la plante. Ils suggèrent, par ailleurs, que le CMA peut diminuer, dans les stades précoces d’infection, les symptômes causés par M. fijiensis, possiblement via l’induction d’un mécanisme de résistance systémique. La diminution effective des symptômes observée chez les plantules mycorrhizées suggère que ces microorganismes peuvent représenter une option potentiellement intéressante à considérer dans le contexte d’un contrôle intégré de la maladie des raies noires.

Abstract

Introduction. Mycosphaerella fijiensis, the fungal pathogen causing Black Sigatoka disease, attacks almost all cultivars of bananas and plantains. Currently, the repeated application of fungicides is the most widespread control measure, while the use of bio-control agents remains almost ignored. Here we investigated, under in vitro culture conditions, whether an arbuscular mycorrhizal fungus (AMF – Rhizophagus irregularis MUCL 41833) could reduce the severity of disease caused by M. fijiensis MUCL 47740 on banana. Materials and methods. Prior to their transfer to autotrophic in vitro culture systems and subsequent inoculation by the pathogen, the banana plantlets cultivar Grande Naine (AAA genome Cavendish group) were grown in the extra-radical mycelium network of the AMF, arising from Medicago truncatula plantlets, for fungal root colonization. Results and discussion. At the time of infection with M. fijiensis, the AMF colonization of the banana plantlets was 12%, 56% and 10% for hyphae, arbuscules and spores/vesicles, respectively, and the number of spores produced in the medium was above 200. At day 21 and day 35 following infection by the pathogen, the number of extra-radical spores as well as the abundance of arbuscules in roots, were significantly higher than in the non-infected plantlets. Conversely, the severity index measured in the mycorrhizal plantlets decreased by more than 80% and 60%, respectively, 21 and 35 days after infection by the pathogen. Similarly, the area under disease progress curve, estimated at day 35, was reduced by 59% in the mycorrhizal banana plantlets as compared to the control plantlets. Whatever the treatment (mycorrhizal or non mycorrhizal plantlets in presence/absence of M. fijiensis), no significant differences were observed in plantlet dry weight, pseudostem height and diameter, and leaf area at both observation times. Conclusions. These results emphasize the complex multitrophic interactions between above and below-ground microorganisms mediated via the plant. They further suggest that AMF may decrease, at least at the early stage of infection, M. fijiensis symptoms possibly via the induction of a systemic resistance pathway. The important decrease in symptoms observed in the mycorrhizal banana plantlets suggest that these microorganisms may represent a potentially attractive option to consider in the context of an integrated control of this important disease.