Importance and causal agents of root rot on field pea and lentil on the Canadian prairies, 2014–2017

Abstract

Surveys of pulse crops across the Canadian prairies were undertaken between 2014 and 2017 to assess the distribution and severity of root rot of field pea and lentil, to identify the most important causal agents, and to compare the efficiency of culturing techniques with multiplex PCR. Root rot was present in every pea and lentil field surveyed in all three provinces. When assessed based on province and soil zone, moderate to severe symptoms (severity > 3 on a 1–7 scale) occurred in 25–99% of pea fields, but only 8–34% of lentil fields. Root rot severity on both crops was higher in growing seasons with high precipitation and was lower in drier years, but only lentil showed any difference associated with soil zone, with lower severity in the brown soil zone. This study demonstrated that Aphanomyces euteiches occurs across the Prairie region, where it caused moderate to severe injury on many field pea crops. Fusarium avenaceum was the most common pathogen identified in both culturing and PCR analyses, but other Fusarium spp., together with Pythium spp. and Rhizoctonia solani, were also components of the complex. Use of PCR for pathogen identification routinely resulted in identification of many pathogens from an infected root, whereas culturing and isolation resulted in only one or two pathogens per root. PCR was extremely important for assessing the impact of A. euteiches, which was almost never identified using culturing approaches. This observation explains why A. euteiches was not initially recognized as an important pathogen of pulses in the region.

Résumé

De 2014 à 2017, des études sur les légumineuses ont été entreprises dans les Prairies canadiennes pour évaluer la distribution et la gravité du pourridié chez le pois potager et la lentille, et ce, afin d’en identifier les principaux agents causaux et de comparer l’efficacité des techniques de culture à celle de la PCR multiplex. Le pourridié a été détecté dans tous les champs de pois et de lentilles étudiés dans les trois provinces. Lorsqu’ils ont été évalués en fonction de la province et de la zone pédologique, des symptômes légers à graves (gravité > 3 sur une échelle de 1 à 7) ont été décelés dans 25 à 99% des champs de pois, mais seulement de 8 à 34% dans ceux de lentilles. La gravité du pourridié à l’égard des deux cultures était plus intense durant les saisons de croissance affichant de forts taux de précipitations, et moindre durant les saisons plus sèches. Par contre, seules les lentilles ont affiché une différence associée à la zone pédologique, présentant une plus faible gravité dans la zone de sol brun. Cette étude a démontré qu’Aphanomyces euteiches colonise toutes les Prairies où il provoque des lésions mineures à graves dans de nombreuses cultures de pois potagers. Fusarium avenaceum était l’agent pathogène le plus fréquemment identifié par culture et par PCR, mais d’autres espèces de Fusarium, de concert avec Pythium spp. et Rhizoctonia solani, appartenaient au complexe. Le recours à l’analyse par PCR pour détecter les agents pathogènes a permis d’identifier couramment de nombreux agents sur une racine infectée, tandis que la culture et l’isolement ont permis d’en identifier seulement un ou deux par racine. La PCR a été des plus importantes pour évaluer la portée d’A. euteiches qui n’était presque jamais détecté par les analyses basées sur la culture. Cette constatation explique pourquoi A. euteiches n’avait pas été initialement reconnu en tant qu’agent pathogène majeur chez les légumineuses dans la région.

Keywords:

• Aphanomyces euteiches
• Fusarium avenaceum
• isolation
• Lens culinaris
• multiplex PCR
• Pisum sativum
• soil zone

Mots clés:

• Aphanomyces euteiches
• Fusarium avenaceum
• isolement
• Lens culinaris
• PCR multiplex
• Pisum sativum
• zone pédologique

Acknowledgements

The authors thank H. Andkhoie, K. Bassendowski, D.A. Burke, G.C. Daniels, T. Dubitz, C. Mueller, C. Vucurevich and K. Wetzel for technical assistance. There was a large network of Saskatchewan Ministry of Agriculture staff that surveyed pea and lentil crops in Saskatchewan and we gratefully acknowledge their assistance. We thank all producers that co-operated with surveillance efforts and field sampling. Funding for this project was from the Pulse Science Cluster of Agriculture and Agri-Food Canada and Pulse Canada, Alberta and Saskatchewan Pulse Growers, and the Alberta Crop Industry Development Fund.

Supplementary material

Supplemental data for this article can be accessed online here: https://doi.org/10.1080/07060661.2018.1547792.

Additional information

Funding

This work was supported by the Agriculture and Agri-Food Canada [CL03-Pulse Activity T1.G6.V1]; Alberta Crop Industry Development Fund [2013F067R,2015C013R]; Alberta Pulse Growers [2013F067R,2015C013R]; Saskatchewan Pulse Growers [AP1702].