Effects of chitosan oligosaccharide-amended fungicide treatments on the control of fusarium head blight in wheat

Abstract

Fusarium Head Blight (FHB) is a destructive fungal disease of wheat caused primarily by Fusarium gramineraum, which reduces grain yield and quality through the accumulation of mycotoxins, especially deoxynivalenol (DON). Current management strategies rely heavily on fungicide applications; however, their effectiveness varies among active ingredients, and overuse may lead to fungicide resistance and environmental concerns. Chitosan oligosaccharide (COS) is a product derived from chitin deacetylation that has been studied for its diverse biological properties and applications in various fields, including its ability to inhibit some fungi that cause plant diseases. In this study, greenhouse and field trials were conducted to evaluate the potential of COS, applied isolated and in combination with site- specific fungicides (tebuconazole, metconazole, pydiflumetofen, and thiophanate- methyl), for FHB management and reduction of DON levels in wheat grains. In greenhouse trials, FHB severity was assessed at 8-, 11-, 14-, 17- and 20-days post inoculation. Then, the area under the disease progress curve was determined. The severity at 20 days post-inoculation also was evaluated. In the field, disease incidence and severity, test weight, thousand-kernel weight, and grain yield per plot were evaluated. Additionally, DON concentration and the percentage of Fusarium- damaged kernels were determined for kernels samples harvested in all trials. Overall, COS alone had a limited effect on FHB suppression under both greenhouse and field conditions. However, when combined with pydiflumetofen, the mixture significantly improved disease control, enhanced grain quality and yield, and reduced DON accumulation compared to the fungicide applied alone. The COS–thiophanate-methyl combination also increased fungicide efficacy by reducing disease, Treatments based on tebuconazole and metconazole also showed strong performance, with efficacy rates exceeding 90% in some cases. Although COS demonstrated direct action against F. graminearum, its relatively low standalone efficacy suggests that it should be used as an adjuvant rather than a fungicide replacement for fungicides. These findings support the integration of COS into chemical control programs to improve FHB management. Keywords: Fusarium graminearum; Chemical control; Triticum aestivum;Plant protection; DeoxynivalenolA Giberela é uma doença fúngica destrutiva da cultura do trigo causada principalmente por Fusarium graminearum, que reduz o rendimento e qualidade dos grãos por meio do acúmulo de micotoxinas, especialmente desoxinivalenol (DON). As estratégias de manejo atuais dependem fortemente da aplicação de fungicidas; no entanto, sua eficácia varia entre os ingredientes ativos, e o uso excessivo pode levar à resistência a fungicidas e a preocupações ambientais. O oligossacarídeo de quitosana (COS) é um produto derivado da desacetilação da quitina que tem sido estudado por suas propriedades biológicas diversas e aplicações em vários campos, incluindo sua capacidade de inibir alguns fungos causadores de doenças em plantas. Neste estudo, ensaios em casa de vegetação e em campo foram conduzidos para avaliar o potencial do COS, aplicado isoladamente e em combinação com fungicidas de sítio específico (tebuconazol, metconazol, pydiflumetofen e tiofanato-metílico), para o manejo da Giberela e redução dos níveis de DON em grãos de trigo. Nos ensaios em casa de vegetação, a severidade foi avaliada aos 8, 11, 14, 17 e 20 dias após a inoculação. Em seguida, foi determinada a área abaixo da curva de progresso da doença. A severidade aos 20 dias após a inoculação também foi avaliada. No campo, foram avaliadas a incidência e severidade da doença, o peso do hectolitro, o peso de mil grãos e a produtividade por parcela. Além disso, a concentração de DON e a porcentagem de grãos giberelados foram determinadas para amostras de grãos colhidos de em todos os ensaios. No geral, o COS sozinho teve um efeito limitado na supressão da Giberela em condições de campo e casa de vegetação. No entanto, quando combinado com pydiflumetofen, a mistura melhorou significativamente o controle da doença, melhorou a qualidade e a produtividade dos grãos e reduziu o acúmulo de DON em comparação com o fungicida aplicado isoladamente. Os tratamentos à base de tebuconazole e metconazol também apresentaram forte desempenho, com taxas de eficácia superiores a 90% em alguns casos. Embora o COS tenha demonstrado ação direta contra F. graminearum, sua eficácia isolada relativamente baixa sugere que ele deve ser usado como adjuvante, e não como substituto dos fungicidas. Essas descobertas corroboram a integração do COS em programas de controle químico para aprimorar o manejo da Giberela.Palavras-chave: Fusarium graminearum; Controle químico; Triticum aestivum; Proteção de plantas; Deoxinivalenol