Clubroot, caused by Plasmodiophora brassicae, was reported on canola for the first time in central Alberta in 2003. By 2008, the disease had spread rapidly across large portions of Alberta. Canola generates more than $15 billion in the Canadian economy each year, making it one of Canada's major field crops. This unexpectedly rapid spread of a new and damaging pathogen represented a major threat to canola production across western Canada. In response to this challenge, a team of researchers from universities and federal and provincial governments was assembled to develop a strategy to mitigate the risk of clubroot disease to canola production under the auspices of the Clubroot Risk Mitigation Initiative (CRMI) of Agriculture and AgriFood Canada and the Canola Council of Canada. The project was one of the first of its kind in Canada, in which provincial and national producer groups and the federal government co-funded a large, targeted research programme to address an urgent problem that had regional and national consequences. The research could not all be conducted near Edmonton (the initial focus of the clubroot outbreak), so collaborations with researchers at many sites was an essential part of the programme. Each member of the team contributed to the success of the project through their individual leadership, knowledge and expertise.
Although there are many researchers who participated in the programme, the leadership for research direction (6 pillars) and programme management was taken on by the following people: Steve Strelkov (Pillar 1: Surveillance and molecular pathology), Gary Peng (Pillar 2: Biological Control), Sheau-Fang Hwang and Ron Howard (Pillar 3: Disease Management), Bruce Gossen (Pillar 4: Pathogen Biology), Mary Ruth McDonald (Pillar 5: Mechanisms of Resistance) and Clint Jurke (Pillar 6: Extension).
The programme was designed to examine a wide range of management options, and to provide new information on the pathogen that could be used to develop new management options. In almost every respect, the programme has been enormously successful. The team quickly became recognized as leaders in the international research community for their work on clubroot, with more than 40 papers already published in scientific journals. The dissemination of research information to industry and producers has also been impressive, with participation in more than 200 extension events. The group has utilized a wide range of extension vehicles to get their message out, including the creation of a video on the disease cycle of clubroot of canola which was posted to ‘YouTube’ and has had more than 3757 viewers. The results of the project have been highlighted repeatedly in presentations, publications and on-line resources of the producer associations involved. The project was the primary focus of an international workshop in 2013 (the largest meeting of clubroot specialists that has ever been held), and components of the project have been highlighted at numerous national and international science meetings. Most importantly, recommendations from this group are being used by producers, the seed industry, the oil industry (and others that share the land with primary producers), and by governments to direct policy. There has also been increasing involvement in the project by other scientists and agencies, both national and international. A new programme on clubroot has been initiated in China using a similar model, which is a reflection of the success of the programme in Canada, and several new projects in Canada based on this model are in development.
Some of the achievements of the CRMI include:
Major areas of clubroot infestation in Alberta as well as fields with low levels of the pathogen in Saskatchewan and Manitoba were defined.
Pathotypes of the pathogen and their prevalence/distribution in Canada were determined.
Interactions among temperature, soil pH, soil type and inoculum density were identified, and indicate that large regions of the Canadian prairie are potentially vulnerable to epidemics of clubroot under high soil moisture conditions.
Contaminated farm machinery was identified as a major mechanism for spreading pathogen inoculum from field to field, and wind erosion has been indicated as a potential means of carrying the inoculum across longer distances.
Strategies for reducing pathogen movement were identified, including identification of most effective disinfectants and cleaning procedures to treat contaminated farm equipment and the use of conservation tillage to reduce soil movement.
Research on the effects of cultural practices including crop rotation, chemical and biological control and bait crops has highlighted the effectiveness of a 3-year crop rotation in heavy infestation areas, especially when used with cultivar resistance.
Diagnostic capability for clubroot in plants and soil has been increased in public and private labs through development of molecular techniques for pathogen detection and extensive training of specialists and producers in clubroot identification.
The team contributed to the rapid development and deployment of commercial canola cultivars with clubroot resistance, which are the cornerstone of management. Advances in this area are as follows:
Revealed the vulnerability of currently resistant cultivars after repeated exposure to the same pathogen population.
Identified new clubroot resistance sources, with several new resistance genes mapped and tightly linked molecular markers developed.
New resistance canola germplasm has been developed using some of the R genes and marker-assisted selection during breeding, which increase the potential durability of clubroot resistance.
The innovative research efforts and outstanding achievements in developing effective strategies for managing clubroot of canola have been recognized by producer groups in Canada, and the clubroot research community worldwide. This recognition was recently summed up by Dr Geoff Dixon, University of Reading, UK, a world leader in clubroot research for several decades, who recently stated in print that ‘Canada is now the world powerhouse for clubroot research and management’.
La hernie, causée par Plasmodiophora brassicae, a été rapportée pour la première fois dans le centre de l’Alberta en 2003. Dès 2008, la maladie s’était rapidement propagée à de larges portions de la province. Le canola contribue pour plus de 15 milliards de dollars à l’économie canadienne chaque année, ce qui en fait une des principales plantes de grande culture au pays. Cette dissémination rapide d’un nouvel agent pathogène nuisible a représenté une menace majeure pour la production de canola dans tout l’Ouest canadien. En réponse à ce défi, une équipe de chercheurs provenant d’universités et des gouvernements fédéral et provinciaux a été formée pour élaborer, sous les auspices de la Clubroot Risk Mitigation Initiative (CRMI), d’Agriculture et Agroalimentaire Canada ainsi que du Conseil canadien du Canola, une stratégie visant à atténuer les risques posés par la hernie à la production du canola. Le projet a été l’un des premiers dans le genre au Canada pour lequel des groupes de producteurs, provinciaux de même que nationaux, et le gouvernement fédéral ont cofinancé un vaste programme de recherche ciblée afin d’aborder un problème urgent aux conséquences régionales et nationales néfastes. Étant donné que la recherche ne pouvait pas être entièrement menée dans la région d’Edmonton (le foyer initial de l’éclosion de la hernie), il a été par conséquent nécessaire d’établir des collaborations avec des chercheurs à plusieurs sites, partie essentielle du programme. Par son ascendant, ses connaissances et son expertise, chaque membre de l’équipe a contribué au succès du projet.
Bien que plusieurs chercheurs aient participé au programme, la responsabilité pour la direction de la recherche (six piliers) et la gestion du programme a été assumée par les personnes suivantes : Steve Strelkov (Pillier 1 : Surveillance et pathologie moléculaire), Gary Peng (Pilier 2 : Lutte biologique), Sheau-Fang Hwang et Ron Howard (Pilier 3 : Gestion de la maladie), Bruce Gossen (Pilier 4 : Biologie de l’agent pathogène), Mary Ruth McDonald (Pilier 5 : Mécanismes de résistance) et Clint Jurke (Pilier 6 : Vulgarisation).
Le programme a été conçu pour étudier une vaste gamme d’options de gestion et pour fournir de nouvelles données sur l’agent pathogène qui pourrait être utilisé pour élaborer de nouvelles options de gestion. À presque tous les égards, le programme a obtenu un vif succès. Avec déjà plus de 40 articles publiés dans des revues scientifiques, l’équipe a été vite reconnue comme un chef de file par la communauté internationale des chercheurs pour ses travaux sur la hernie. La transmission de l’information sur la recherche à l’industrie et aux producteurs a également été impressionnante : l’équipe a participé à plus de 200 activités de vulgarisation. Le groupe a utilisé un large éventail de véhicules pour transmettre son message, y compris une vidéo sur le cycle de la maladie chez le canola, vidéo qui a été hébergée sur YouTube et qui a été visionnée par plus de 3 757 utilisateurs du site. Les résultats du projet ont été soulignés à maintes reprises dans des présentations, des publications et dans les ressources en ligne des associations de producteurs engagées dans le projet. Ce dernier a été le principal sujet d’un atelier international tenu en 2013 (la plus importante réunion de spécialistes de la hernie jamais tenue), et divers volets du projet ont été mis en évidence dans le cadre de nombreuses réunions scientifiques, nationales et internationales. Par ailleurs, ce qui importe encore plus est que les recommandations de ce groupe sont appliquées par des producteurs, l’industrie des semences, celle des huiles végétales (et d’autres qui partagent la terre avec les producteurs primaires) et par les gouvernements afin d’orienter leurs politiques. D’autres agences et scientifiques, nationaux et internationaux, s’impliquent de plus en plus dans le projet. Un nouveau programme sur la hernie, basé sur le même modèle, a été lancé en Chine, ce qui est une indication du succès du programme au Canada, et plusieurs autres projets canadiens, basés sur ce modèle, sont au stade de l’élaboration.
Les réalisations du CRMI incluent :
la localisation des principales régions albertaines infestées par la hernie ainsi que des champs affichant de faibles taux d’infestation en Saskatchewan et au Manitoba;
l’identification des pathotypes de l’agent pathogène ainsi que la détermination de leur prévalence et de leur répartition au Canada;
la caractérisation des interactions entre la température, le pH du sol, le type de sol et la densité de l’inoculum. Cette caractérisation a permis de réaliser que de vastes régions des Prairies canadiennes sont potentiellement vulnérables à des épidémies de hernie lorsque la teneur en eau des sols est élevée;
la contamination de la machinerie agricole a été ciblée comme principal mode de dispersion de l’inoculum de l’agent pathogène d’un champ à l’autre, et l’érosion éolienne a été désignée comme mode de dispersion possible de l’inoculum sur de longues distances;
l’élaboration de stratégies visant à réduire le mouvement de l’agent pathogène, y compris l’inventaire des désinfectants les plus efficaces et l’instauration de procédures de nettoyage pour traiter la machinerie contaminée ainsi que le recours au travail de conservation du sol pour réduire le déplacement du sol;
la recherche sur les effets des pratiques culturales, comme la rotation des cultures, les luttes chimique et biologique ainsi que les cultures-appâts, a mis en évidence l’efficacité d’une rotation sur trois ans dans les régions gravement infestées, particulièrement lorsqu’elle est combinée à la résistance des cultivars;
l’amélioration, dans les laboratoires publics et privés, de la capacité à détecter la hernie dans les plantes et dans le sol grâce au développement de techniques moléculaires permettant de déceler l’agent pathogène et à la formation poussée de spécialistes et de producteurs sur l’identification de la hernie;
la reconnaissance de la vulnérabilité des cultivars traditionnels qui ont été exposés à répétition à la même population d’agents pathogènes,
l’identification de nouvelles sources de résistance à la hernie, dont plusieurs nouveaux gènes de résistance ayant été cartographiés, et le développement de marqueurs moléculaires leur étant étroitement associés,
le développement d’un nouveau germoplasme de résistance du canola grâce à des gènes R et à la sélection effectuée à l’aide de marqueurs moléculaires, ce qui accroît le caractère durable potentiel de la résistance à la hernie.