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Virulence races of Puccinia striiformis f. sp. tritici in 2006 and 2007 and development of wheat stripe rust and distributions, dynamics, and evolutionary relationships of races from 2000 to 2007 in the United States

2010; Taylor & Francis; Volume: 32; Issue: 3 Linguagem: Inglês

10.1080/07060661.2010.499271

1715-2992

Xianming Chen, Laura Penman, Anmin Wan, Peng Cheng,

Plant Pathogens and Resistance

Abstract Stripe rust, caused by Puccinia striiformis f. sp. tritici (PST), has historically been the most frequently destructive disease of wheat (Triticum aestivum) in the western United States and has become a more frequent problem in the central and southeastern states since 2000. The race composition of PST has been determined every year from rust-infected leaf samples of wheat and grasses collected in the United States on a set of 20 differential wheat genotypes. In 2006, a total of 18 races were detected, of which five were detected for the first time. In 2007, a total of 30 races were detected, of which 11 were newly detected. Among the 16 new races detected in 2006 and 2007, PST-127 was the most important as it has the broadest virulence spectrum identified so far (virulent to all 20 differential genotypes except for 'Moro', AVS/6*Yr5 (Yr5), and 'Tres') and combined virulence factors to 'Tyee' (YrTye) and 'Hyak' (Yr17 and YrTye) and those common in the race group detected since 2000. The distribution, frequency changes, and evolutionary relationships for races detected from 2000 to 2007 were analyzed. Three major waves of race changes were identified during the eight-year period. From 2000 to 2002, the predominant races were PST-78 and PST-80, which were virulent on wheat genotypes 'Lemhi', 'Heines VII', 'Lee', 'Fielder', 'Express', AVS/6*Yr8, AVS/6*Yr9, 'Clement' and 'Compair'. Race PST-80 is also virulent on 'Produra'. From 2003 to 2006, the predominant race was PST-100, with the same virulence formula as PST-80 plus virulence on 'Yamhill' and 'Stephens'. Starting in 2006, races with the same virulence formula of PST-100 plus virulence to Yr1 became predominant in California and races with the virulence of PST-100 plus virulence on Yr10 became predominant in the Pacific Northwest. During 2000 to 2007, races with more virulence factors became more predominant in the United States, indicating that races with increased virulence factors are at an advantage in the pathogen population over those with fewer virulence factors because they are able to infect more wheat cultivars. Résumé: La rouille jaune du blé, causée par Puccinia striiformis, f. sp. tritici (PST), a été, historiquement et le plus souvent, la maladie la plus destructrice du blé (Triticum aestivum) dans l'ouest des États-Unis, et est devenue de plus en plus problématique dans les États du centre et du sud-ouest depuis l'année 2000. La composition des races de PST a été établie chaque année à partir d'échantillons de feuilles de blé et de graminées infectées par la rouille, collectés aux États-Unis sur une série de 20 génotypes différentiels de blé. En 2006, 18 races ont été détectées en tout, dont cinq l'étaient pour la première fois. En 2007, 30 races ont été détectées en tout, dont 11 l'étaient pour la première fois. Parmi les 16 nouvelles races détectées en 2006 et en 2007, PST-127 était la plus importante, car elle affiche à ce jour le plus large spectre de virulence [virulent à l'égard des 20 génotypes différentiels, sauf 'Moro', AVS/6*Yr5 (Yr5) et 'Tres'] et des facteurs combinés de virulence à l'égard de 'Tyee' (YrTye) et 'Hyak' (Yr17 et YrTye), en plus de ceux communs au groupe de race détecté depuis 2000. La distribution, la fréquence des changements et les relations évolutives relatives aux races détectées de 2000 à 2007 ont été analysées. Trois vagues de changements ont été décelées durant cette période de huit ans. De 2000 à 2002, les races prédominantes étaient PST-78 et PST-80 qui étaient virulentes à l'égard des génotypes de blé 'Lemhi', 'Heines VII', 'Lee', 'Fielder', 'Express', AVS/6*Yr8, AVS/6*Yr9, 'Clement' et 'Compair'. La race PST-80 est également virulente à l'égard de 'Produra'. De 2003 à 2006, la race prédominante était PST-100, qui affichait la même formule de virulence que PST-80, en plus d'être virulente à l'égard de 'Yamhill' et 'Stephens'. À partir de 2006, les races affichant la même formule de virulence que PST-100, en plus de la virulence à l'égard de Yr1, ont prédominé en Californie et celles affichant la virulence de PST-100, en plus de la virulence à l'égard de Yr10, ont prédominé dans les États du nord-ouest du Pacifique. De 2000 à 2007, les races possédant davantage de facteurs de virulence ont de plus en plus prédominé aux États-Unis, ce qui démontre que les races qui possèdent plus de facteurs de virulence ont un avantage parmi les populations qui en possèdent moins parce qu'elles peuvent infecter un plus grand nombre de cultivars de blé. keywords: epidemiology Puccinia striiformis f. sp. tritici racesstripe rustvirulencewheatyellow rustMots clés: bléépidémiologiePuccinia striiformisf. sp. tritici racesrouille jaunerouille jaune du blévirulence Acknowledgements This study was supported by the US Department of Agriculture, Agricultural Research Service (Projects No. 5348–22000–014–00D), Washington Wheat Commission, and Idaho Wheat Commission. PPNS No. 0515, Department of Plant Pathology, College of Agricultural, Human, and Natural Resource Sciences, Agricultural Research Center, Project No. WNP00823 (Projects 13C–3061–3923 and 13C–3061–5822), Washington State University, Pullman, WA 99164-6430, USA. The authors thank the following people for collecting and sending stripe rust samples: G. Aksland, R. Allan, D. Anderson, J. Avant, D. Bland, T. Blunt, R. Bowden, M. Bowman, B. Brown, C. Brown, K. Burch, J. Burns, O. Cantu, M. Carson, B. Carver, R. Cartwright, G. Cisar, A. Corey, J. Costa, A. Coulon, C. Cowger, B. Cunfer, E. DeWolf, B. Edge, J. Engle, D. Falk, S. Fichtner, A. Fritz, J. Gilbert, B. Grey, C. Griffey, J. Hancock, S. Haley, S. Harrison, R. Herrington, D. Herron, D. Hole, R. Hunger, L. Jackson, Y. Jin, J. Johnson, M. Johnston, R. Johnston, D. Jones, S. Jones, R. Karow, D. Kirby, A. Klatt, J. Kleinjan, T. Koehler, L. Kolb, M. Kolding, J. Kolmer, H. Lambert, M. Larson, M. Lazar, M. Lewis, R. Line, P. Lipps, Y. Liu, A. Loladze, D. Long, L. Lowe, S. Lyon, S. Markell, D. Marshall, R. Matchett, R. McIntosh, J. Miller, E. Milus, J. Moffat, S. Monfort, S. Mornell, C. Nelson, L. Osborne, B. Padgett, T. Paulitz, J. Peterson, S. Petrie, S. Pomoransky, L. Reddy, T. Reoper, T. Richard, J. Roberts, J. Rudd, D. Sanford, D. Santra, J. Schimelfenig, J. Schmierer, T. Schubert, R. Sears, G. Shaner, G. Shelton, R. Smiley, E. Souza, J. Stack, B. Steffenson, J. Stein, A. Steve, D. Tague, T. Tayson, A. Tenuta, V. Velasco, J. Vestal, M. Vuhoeven, M. Wang, J. Watkins, J. Windes, D. Wood, J. Youmans, R. Zemetra, X. Zhang and J. Zitzenitz. We also thank Drs Roland F. Line and Dennis A. Johnson for their critical review of the manuscript.