Trichothecene mycotoxin profiling of Fusarium graminearum isolates from wheat and maize, and the baseline sensitivity to pydiflumetofen and other fungicides

Abstract

Fusarium graminearum is the most important pathogen of maize and winter wheat in Canada, resulting in yield loss and mycotoxin contamination. Fungicides are essential to manage F. graminearum in cereal crops. Until pydiflumetofen became commercial, the only available fungicides were triazoles, limiting the potential to manage fungicide resistance. Fusarium graminearum isolates were surveyed from wheat, grain maize and overwintering maize stalks in southern Ontario. Chemotype and the baseline sensitivity to pydiflumetofen were determined in addition to sensitivity to common fungicides used to control F. graminearum. Fusarium graminearum has several strains producing different trichothecenes called chemotypes. In Ontario, 73.3% of the F. graminearum isolates were 3ANX chemotypes producing 7α-hydroxy, 15-deacetylcalonectrin, in addition to 15-acetyldeoxynivalenol and deoxynivalenol; the remaining isolates were 15ADON chemotypes producing only 15-acetyldeoxynivalenol and deoxynivalenol. Chemotype was not affected by isolate source (wheat grain, maize grain, maize stalks) nor by location. All isolates were sensitive to pydiflumetofen and fungicide products containing pydiflumetofen. The mean EC₅₀ for isolates exposed to pydiflumetofen was 0.05 µg mL⁻¹ (range 0.01–0.10 µg mL⁻¹). The mean EC₅₀ for isolates exposed to Miravis®Ace (containing pydiflumetofen and propiconazole), Miravis®Neo 300SE (containing pydiflumetofen, azoxystrobin and propiconazole), Caramba® (containing metconazole), Proline® (containing prothioconazole) and Prosaro (containing prothioconazole and tebuconazole) was 0.06, 0.13, 0.18, 0.05, 3.75 and 0.30 µg mL⁻¹, respectively. These data will be useful in monitoring the development of fungicide resistance.

Résumé 

Fusarium graminearum est le pathogène le plus important du maïs et du blé d’hiver au Canada, entraînant une perte de rendement et une contamination par les mycotoxines. Les fongicides sont essentiels pour lutter contre F. graminearum dans les cultures céréalières. Jusqu’à la commercialisation du pydiflumetofen, les seuls fongicides disponibles étaient des triazoles, ce qui limitait le potentiel de gestion de la résistance aux fongicides. Des isolats de Fusarium graminearum ont été étudiés à partir de blé, de maïs grain et de tiges de maïs hivernantes dans le sud de l’Ontario. Le chémotype et la sensibilité de base au pydiflumétofène ont été déterminés en plus de la sensibilité aux fongicides courants utilisés pour lutter contre F. graminearum. Fusarium graminearum possède plusieurs souches produisant différents trichothécènes appelés chémotypes. En Ontario, 73,3 % des isolats de F. graminearum étaient des chémotypes 3ANX produisant de la 7α-hydroxy, 15-désacétylcalonectrine, en plus du 15-acétyldeoxynivalénol et du déoxynivalénol; les isolats restants étaient des chémotypes 15ADON produisant seulement du 15-acétyldeoxynivalénol et du déoxynivalénol. Le chémotype n’a pas été affecté par la source de l’isolat (grain de blé, grain de maïs, tiges de maïs) ni par le lieu. Tous les isolats étaient sensibles au pydiflumétofène et aux produits fongicides contenant du pydiflumétofène. La CE50 moyenne pour les isolats exposés au pydiflumétofène était de 0,05 µg mL-1 (intervalle 0,01-0,10 µg mL^-1). La CE50 moyenne pour les isolats exposés au Miravis®Ace (contenant du pydiflumétofène et du propiconazole), au Miravis®Neo 300SE (contenant du pydiflumétofène, de l’azoxystrobine et du propiconazole), au Caramba® (contenant du metconazole), au Proline® (contenant du prothioconazole) et au Prosaro (contenant du prothioconazole et du tébuconazole) était de 0. 06, 0,13, 0,18, 0,05, 3,75 et 0,30 µg mL^-1, respectivement. Ces données seront utiles pour surveiller le développement de la résistance aux fongicides.

Keywords:

• Chemotype
• fungicide sensitivity
• Fusarium graminearum
• mycotoxins
• pydiflumetofen

Mots-clés:

• chimiotype
• Fusarium graminearum
• mycotoxines
• pydiflumetofen
• sensibilité aux fongicides

Acknowledgments

We thank Todd Phibbs, Darrell Galbraith, Audrey Kompter, Mina Ersin, and Vic Zhang for their technical support.

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/10.1080/07060661.2024.2354274

Additional information

Funding

This study was sponsored by The Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC) through The Collaborative Research and Development Grants – Project (CRDPJ). This research is part of project number [CRDJP 52222117], co-sponsored by Grain Farmers of Ontario and Syngenta Canada Inc.