Photosynthetic performance in soybean leaves caused by Epoxiconazole + Pyraclostrobin and Acibenzolar-S-Methyl and Phakopsora pachyrhizi infection

Abstract

Asian soybean rust (ASR), caused by Phakopsora pachyrhizi, is one of the most important foliar diseases affecting soybean production worldwide. This study aimed to investigate the photosynthetic performance (leaf gas exchange, chlorophyll (Chl) a fluorescence images and photosynthetic pigment pools) of soybean plants sprayed with Acibenzolar-S-Methyl (ASM) and with the fungicide Epoxiconazole + Pyraclostrobin (Epo + Pyr) and further inoculated with P. pachyrhizi. The ASR symptoms progressed much faster on the leaves of plants from the control treatment (water spray) in comparison to the ASM and Epo +Pyr treatments. In general, the values for the leaf gas exchange parameters net carbon assimilation rate, stomatal conductance to water vapor, internal CO 2 concentration and transpiration rate increased for the infected plants sprayed with ASM or Epo +Pyr in comparison to plants from the control treatment. The values for the parameters initial fluorescence, maximal fluorescence, maximal photosystem II quantum efficiency, effective photosystem II quantum yield (Y(II)) and quantum yield of regulated energy dissipation (Y(NPQ)) were consistently higher for the ASM and Epo +Pyr treatments in comparison to the control treatment at advanced stages of fungal infection. By contrast, the values for the parameter quantum yield of non-regulated energy dissipation (Y(NO) were significantly lower for the ASM and Epo +Pyr treatments. The curves for Y(II) decreased while the curves for Y(NPQ) and Y(NO) increased for plants from the control, ASM and Epo +Pyr treatments as a function of the photosynthetic photon flux density. The concentrations of total Chl and carotenoids significantly increased for the infected plants from the ASM and Epo +Pyr treatments in comparison to plants from the control treatment. In conclusion, the results of the present study demonstrat that the spray of either soybean plants with Epo + Pyr or ASM, but especially the former, contributed to reduce the negative effects caused by P. pachyrhizi infection and allowed a good photosynthetic performance of the infected plants.

A ferrugem asiática da soja (FAS), causada pelo fungo Phakopsora pachyrhizi, é uma das doenças foliares mais importantes que afetam a produção de soja em todo o mundo. Este estudo teve como objetivo investigar o desempenho fotossintético (trocas gasosas, imagens da fluorescência da clorofila (Chl) a e concentração de pigmentos fotossintéticos) de plantas de soja pulverizadas com Acibenzolar-S-Metil (ASM) e com o fungicida Epoxiconazol + Piraclostrobina (Epo + Pyr) e inoculadas com P. pachyrhizi. Os sintomas da FAS progrediram muito mais rapidamente nas folhas das plantas do tratamento controle (inoculadas com água) em comparação com os tratamentos ASM e Epo + Pyr. Em geral, os valores para os parâmetros de trocas gasosas taxa líquida de assimilação de carbono, condutância estomática, concentração interna de CO 2 e taxa de transpiração aumentaram para as plantas infectadas pulverizadas com ASM ou Epo + Pyr em relação às plantas do tratamento controle. Os valores para os parâmetros de fluorescência inicial, fluorescência máxima, eficiência quântica máxima do fotossistema II, rendimento quântico efetivo do fotossistema II Y (II) e rendimento quântico de dissipação de energia regulado Y (NPQ) foram mantidos sempre superiores para os tratamentos ASM e Epo + Pyr em comparação ao tratamento controle nos estágios mais avançados da infecção pelo fungo. Em contraste, os valores para o parâmetro de rendimento quântico de dissipação de energia não regulado (Y(NO) reduziu significativamente para os tratamentos ASM e Epo + Pyr. As curvas para Y(II) diminuíram enquanto que as curvas para Y(NPQ) e Y(NO) aumentaram para as plantas dos tratamentos controle, ASM e Epo + Pyr em função da densidade de fluxo de fótons fotossintéticos. As concentrações de clorofilas e de carotenóides aumentaram significativamente para as plantas infectadas dos tratamentos ASM e Epo + Pyr em comparação com as plantas do tratamento de controle. Em conclusão, os resultados do presente estudo demonstram que a aplicação de ASM ou Pyr + Epo em pantas de soja, mas especialmente do fungicida, contribuíram para reduzir os efeitos negativos causados pela infecção por P. pachyrhizi e permitiu a manutenção do desempenho fotossintético das plantas infectadas.