Infection process of Gaeumannomyces graminis var. graminis on the roots and culm of rice

Abstract

Crown sheath rot, caused by the ascomycete Gaeumannomyces graminis var. graminis, infects the roots and the base of the culm of rice and causes early grains maturation, the death of the tillers and reduced yield. Considering the little information for the interaction rice-G. graminis var. graminis at the microscopical level, this study aimed to gain novel insights regarding the infection process of this important soilborne pathogen on the roots and culm of rice plants by using both light and scanning electron microscopy. In the roots, the fungus initially colonized the epidermal, exodermal and sclerenchyma cells. At 15 days after inoculation (dai), prominent fungal hyphae colonized the cortex as well as clusters of perithecia were noticed into the roots. At 20 dai, the fungus reached the central cylinder. There was intense fungal colonization in the culm-base of the plants that resulted in the formation of a mycelial mat on both adaxial and abaxial surfaces of the leaf sheaths. At 25 dai, fungal growth was noticed in the parenchyma cells, the vascular bundles and the air spaces. Perithecia emerged through the base of prophyllum and the first leaf sheath at 30 dai. The results of this study provide new insight into the infection process of G. graminis var. graminis on rice plants and may contribute to the development of more effective control measures to reduce the crown sheath rot in the field.

O mal-do-pé, causado pelo ascomiceto Gaeumannomyces graminis var. graminis, infecta as raízes e a base do colmo de arroz causando a maturação precoce dos grãos, morte dos perfilhos e redução do rendimento. Considerando a pouca informação para a interação arroz-G. graminis var. graminis a nível microscópico, este estudo teve como objetivo obter novas percepções em relação ao processo infeccioso deste importante patógeno de solo em raízes e colmo de plantas de arroz usando microscopia de luz e microscopia eletrônica de varredura. Nas raízes, o fungo inicialmente colonizou as células da epiderme, exoderme e esclerênquima. Aos 15 dias após a inoculação (dai), proeminentes hifas fúngicas colonizaram o córtex e grupos de peritécios foram observados nas raízes. Aos 20 dai, o fungo atingiu o cilindro central. Houve intensa colonização fúngica na base do colmo das plantas que resultou na formação de um “tapete” micelial em ambas as superfícies adaxial e abaxial das bainhas. Aos 25 dai, o crescimento fúngico foi observado nas células do parênquima, nos feixes vasculares e nos aerênquimas. Peritécios emergiram através da base do prófilo e da primeira bainha aos 30 dai. Os resultados deste estudo fornecem uma nova visão sobre o processo infeccioso de G. graminis var. graminis em arroz e podem contribuir para o desenvolvimento de medidas de controle mais eficazes para redução do mal-do-pé a campo.