Response of the legume Macrotyloma axillare ‘Java’ to different inoculum levels of Meloidogyne javanica and defence responses

Abstract

This study aimed to examine the relationship between Macrotyloma axillare ‘Java’ and Meloidogyne javanica at different levels of nematode inoculum, and to assess the activity of plant defence enzymes in the presence of nematodes. In Experiment 1, ‘Java’ and soybean (control) were inoculated with 300 to 8000 eggs + second-stage juveniles (J2) of M. javanica in two different periods (Trials 1 and 2). To confirm the results, a third trial was conducted using 1000 to 4000 eggs + J2 per plant. In Experiment 2, β-1,3-glucanase (GLU), phenylalanine ammonia-lyase (PAL), peroxidase (POX), and polyphenol oxidase (PPO) activities were measured in non-inoculated plants and in plants inoculated with 2000 eggs + J2. ‘Java’ presented a reproduction factor (RF) < 1 at all inoculum levels in Trial 1 (RF of 0.17–0.78) and at 2000, 3000, and 6000 eggs + J2 in Trial 2 (RF of 0.47, 0.86, and 0.59, respectively). In Trial 3, ‘Java’ showed a RF < 1 at all inoculum levels except for 3000 eggs + J2 (RF = 1.1). There was no difference in ‘Java’ vegetative variables in relation to inoculum levels in any experiment. In Experiment 2, inoculated plants showed increased GLU, PAL, POX, and PPO activities, when compared with non-inoculated plants. ‘Java’ appears to be moderately resistant to M. javanica, reducing nematode reproduction at different inoculum levels. The plant exhibits increased GLU, PAL, POX, and PPO activities in the presence of M. javanica.

Résumé

Cette étude consistait à examiner la relation entre Macrotyloma axillare ‘Java’ et Meloidogyne javanica à différents taux d’inoculum du nématode, puis à évaluer l’activité des enzymes de défense de la plante en présence des nématodes. Dans l’Expérience 1, le cultivar ‘Java’ et du soya (témoin) ont été inoculés avec 300 à 8 000 œufs + des juvéniles de deuxième stade (J2) de M. javanica, et ce, en deux phases distinctes (Essais 1 et 2). Afin de confirmer les résultats, un troisième essai a été mené avec 1 000 à 4 000 œufs + J2 par plant. Au cours de l’Expérience 2, les activités de la β-1,3-glucanase (GLU), de la phénylalanine ammonia-lyase (PAL), de la peroxydase (POX) et de la polyphénol oxydase (PPO) ont été mesurées chez des plants non inoculés et chez des plants inoculés avec 2 000 œufs + J2. Le cultivar ‘Java’ a affiché un facteur de reproduction (FR) < 1 pour tous les taux d’inoculation de l’Essai 1 (FR de 0,17-0,78) ainsi que pour 2 000, 3 000 et 6 000 œufs + J2 au cours de l’Essai 2 (FR de 0,47, 0,86 et 0,59, respectivement). Au cours de l’Essai 3, ‘Java’ a affiché un FR < 1 pour tous les taux d’inoculum, sauf pour 3 000 œufs + J2 (FR 1,1). Il n’y avait aucune différence dans les variables végétatives de ‘Java’ quant aux taux d’inoculum, peu importe l’expérience. Dans l’Expérience 2, les plants inoculés ont affiché des activités accrues de la GLU, de la PAL, de la POX et de la PPO lorsqu’ils étaient comparés aux plants non inoculés. ‘Java’ semble être moyennement résistant à M. javanica, limitant la reproduction des nématodes à différents taux d’inoculum. Le cultivar affiche des activités accrues de la GLU, de la PAL, de la POX et de la PPO en présence de M. javanica.

Keywords:

• crop rotation
• inoculum levels
• PR proteins
• resistance
• resistance enzymes

Mots clés:

• rotation des cultures
• taux d’inoculum
• protéines PR
• résistance
• enzymes de résistance

Acknowledgements

Thanks to the State University of Maringá for the infrastructure for conducting the research, and thanks to ‘Matsuda Sementes’ for donating Macrotyloma axillare cv. Java seeds. Thanks to CAPES for the doctorate's degree scholarship for A. Miamoto (grant number 88882.344530/2019-01), L. K. Rinaldi (grant number 88882.344503/2019-01) andT. M. Mioranza (grant number 88881.189366/2018-1), for the master's degree scholarship for A. P. Mattos (grant number 88882.344559/2019-01), A. Calandrelli (grant number 88882.344568/2019-01), to CNPq for the master's degree scholarship for M. T. R. Silva (grant number 132466/2019-8), and to CNPq for the research productivity scholarship for C. R. Dias-Arieira (grant number 303269/2020-0).

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the author(s).

Supplementary material

Supplemental data for this article can be accessed online here: https://doi.org/10.1080/07060661.2022.2088621