Search

Septoria tritici blotch (STB), caused by Zymoseptoria tritici, is one of the most important foliar wheat diseases worldwide. Current control strategies of STB rely mainly on fungicides, whereby triazoles (demethylation inhibitors, DMIs) have been the backbone in the control of Z. tritici in the last decades. However, in recent years a gradual loss of sensitivity of Z. tritici to several active ingredients of the triazole group has been reported in several European wheat-growing areas. Nevertheless, a new triazole fungicide, namely, mefentrifluconazole, has recently become available in disease management of STB, which belongs to a completely new triazole subclass, the so-called isopropanol triazoles. In this study, the trend in sensitivity development of Z. tritici towards older triazoles (tebuconazole, prothioconazole, and propiconazole) and the new isopropanol triazole mefentrifluconazole was determined in microtiter assays using Z. tritici field populations isolated in 1999, 2009, 2014, and 2020 in a high-disease-pressure and high-fungicide-input area in northern Germany in order to investigate whether the loss of sensitivity of Z. tritici to older triazoles also applies to mefentrifluconazole. For the three triazole fungicides tebuconazole, prothioconazole and propiconazole, a significant shift towards decreasing sensitivity of Z. tritici field populations was observed from 1999 to 2020, whereas the efficacy of mefentrifluconazole in reducing the in vitro fungal growth by 50% (EC50) remained unchanged over the investigated period, demonstrating a stable sensitivity of Z. tritici towards mefentrifluconazole. Although older triazoles are suffering from a loss of sensitivity of Z. tritici field populations due to the selection and spread of less triazole sensitive strains within the Z. tritici population, the efficacy of the new triazole mefentrifluconazole with its unique isopropanol unit was not affected by these changes within the Z. tritici population. Thus, the introduction of such new molecular units could also represent an important contribution for older groups of active ingredients, which previously suffered from a loss of sensitivity.

Septoria tritici blotch (STB, Zymoseptoria tritici), one of the most important foliar diseases in wheat, is mainly controlled by the intensive use of fungicides during crop growth. Unfortunately, Z. tritici field populations have developed various extents of resistance to different groups of fungicides. Due to the complete resistance to quinone outside inhibitors (QoIs), fungicidal control of STB relies mainly on demethylation inhibitors (DMIs) and succinate dehydrogenase inhibitors (SDHIs) as well as multi-site inhibitors. In this study, temporal changes in the sensitivity of Z. tritici to selected DMIs (tebuconazole, propiconazole, prothioconazole, prochloraz), SDHIs (boscalid, bixafen), and multi-site inhibitors (chlorothalonil, folpet) were determined in microtiter assays using Z. tritici field populations isolated in 1999, 2009, 2014, and 2020 in a high-disease-pressure and high-fungicide-input area in Northern Germany. For the four tested DMI fungicides, a significant shift towards decreasing sensitivity of Z. tritici field populations was observed between 1999 and 2009, whereby concentrations inhibiting fungal growth by 50% (EC50) increased differentially between the four DMIs. Since 2009, EC50 values of tebuconazole, propiconazole, and prochloraz remain stable, whereas for prothioconazole a slightly increased sensitivity shift was found. A shift in sensitivity of Z. tritici was also determined for both tested SDHI fungicides. In contrast to DMIs, EC50 values of boscalid and bixafen increased continuously between 1999 and 2020, but the increasing EC50 values were much smaller compared to those of the four tested DMIs. No changes in sensitivity of Z. tritici were observed for the multi-site inhibitors chlorothalonil and folpet over the last 21 years. The sensitivity adaptation of Z. tritici to both groups of single-site inhibitors (DMIs, SDHIs) mainly used for STB control represents a major challenge for future wheat cultivation.

Fusarium head blight (FHB) is one of the most important diseases of wheat, causing yield losses and mycotoxin contamination of harvested grain. A complex of different toxigenic Fusarium species is responsible for FHB and the composition and predominance of species within the FHB complex are determined by meteorological and agronomic factors. In this study, grain of three different susceptible winter wheat cultivars from seven locations in northern Germany were analysed within a five-year survey from 2013 to 2017 by quantifying DNA amounts of different species within the Fusarium community as well as deoxynivalenol (DON) and zearalenone (ZEA) concentrations. Several Fusarium species co-occur in wheat grain samples in all years and cultivars. F. graminearum was the most prevalent species, followed by F. culmorum, F. avenaceum and F. poae, while F. tricinctum and F. langsethiae played only a subordinate role in the FHB complex in terms of DNA amounts. In all cultivars, a comparable year-specific quantitative occurrence of the six detected species and mycotoxin concentrations were found, but with decreased DNA amounts and mycotoxin concentrations in the more tolerant cultivars, especially in years with higher disease pressure. In all years, similar percentages of DNA amounts of the six species to the total Fusarium DNA amount of all detected species were found between the three cultivars for each species, with F. graminearum being the most dominant species. Differences in DNA amounts and DON and ZEA concentrations between growing seasons depended mainly on moisture factors during flowering of wheat, while high precipitation and relative humidity were the crucial meteorological factors for infection of wheat grain by Fusarium. Highly positive correlations were found between the meteorological variables precipitation and relative humidity and DNA amounts of F. graminearum, DON and ZEA concentrations during flowering, whereas the corresponding correlations were much weaker several days before (heading) and after flowering (early and late milk stage).

Der überregional vermehrte Maisanbau in Schleswig-Holstein, mitunter in Monokulturen, führt insgesamt zu einem erhöhten Befallsdruck mit resultierend erhöhter Mykotoxinbelastung durch Fusarium-Pilze. Eine zusätzliche und zukünftig zu erwartende Problematik ergibt sich durch die Biologie der Fusarium-Pilze, welche nicht nur an der Maiskultur, sondern auch an Weizen parasitieren. Demnach erhöht der zunehmende Maisanbau auch das überregionale Infektionspotential einerseits für die Mais-, andererseits für die Weizenkultur. In den Jahren 2008 bis 2012 wurden überregional Weizenkorn- (Sorte Ritmo, 2012 zusätzlich Inspiration und Dekan; unbehandelte Kontrolle und fungizide Gesundvariante) sowie 2011 und 2012 Silomaisproben (Sorten Lorado, LG 30222, P 8000, Torres) von verschiedenen Standorten aus ganz Schleswig-Holstein auf das Auftreten verschiedener Fusarium-Arten sowie deren Mykotoxinbelastung untersucht. Als Ergebnis der überregional unter den Bedingungen der Kulturführung und Umwelt durchgeführten Untersuchungen können Aussagen zur strategischen Nutzung verschiedener Anbausystemfaktoren (Sortenwahl, Fruchtfolge, Bodenbearbeitung) zur pflanzenhygienischen Befallskontrolle gegenüber den in Schleswig-Holstein auftretenden Fusarium-Arten abgeleitet werden. Im Winterweizen konnten in den Versuchsjahren 2008 bis 2012 die Fusarium-Arten F. graminearum, F. culmorum, F. poae, F. avenaceum, F. equiseti, F. langsethiae und F. tricinctum nachgewiesen werden, wobei F. graminearum, F. culmorum, F. poae und F. avenaceum die dominierenden Arten darstellten. In allen Versuchsjahren wurden die Mykotoxine Deoxynivalenol (DON), Nivalenol (NIV) und Zearalenon (ZEA) nachgewiesen. Die höchsten Mykotoxinwerte wurden 2011 detektiert, wobei im Mittel 2126 µg/kg DON und 518 µg/kg ZEA gefunden wurden. In 2009 und 2012 konnten mittlere Belastungen von 1049 µg/kg bzw. 807 µg/kg DON und 158 bzw. 108 µg/kg ZEA festgestellt werden. 2008 und 2010 stellten befallsschwache Jahre dar mit geringen DON- und ZEA-Werten (2008: 82 µg DON/kg, 7 µg ZEA/kg; 2010: 173 µg DON/kg, 49 µg ZEA/kg). Ursächlich für diese unterschiedlichen Mykotoxin-Gehalte waren die jahrespezifischen Witterungsbedingungen während der Weizenblüte. Während in 2011 durchschnittliche Niederschläge von 37,9 mm und Temperaturen von 16,1 °C verantwortlich für die erhöhten Mykotoxinwerte waren, konnten diese hohen Werte trotz ähnlich hoher Niederschläge in 2009 (46,2 mm) und 2012 (28,1 mm) nicht diagnostiziert werden, was auf die niedrigeren durchschnittlichen Temperaturen während der Weizenblüte in diesen Jahren zurückzuführen war (2009: 12,7 °C; 2012: 14,2 °C). Die sehr geringen Niederschlagsmengen zur Weizenblüte in den Jahren 2008 und 2010 (3,2 mm bzw. 3,9 mm) bedingten entsprechend geringe Mykotoxingehalte. Im Vergleich zur fusariumspezifisch hochanfälligen Sorte Ritmo konnte in der als gering anfällig eingestuften Sorte Dekan die DON- und ZEA-Belastungen deutlich reduziert werden, während in der Sorte Inspiration, welche als mittel bis stark anfällig eingestuft ist, eine geringere Minderung der DON- und ZEA-Belastung vergleichend zur Referenzsorte Ritmo nachgewiesen wurde. Durch den überregionalen Einsatz fusariumwirksamer Triazolfungizide zum Zeitpunkt der Blüte konnten die DON- bzw. ZEA-Belastungen des Winterweizens in Schleswig-Holstein 2008 bis 2012 überregional deutlich vermindert werden. In den Silomaisproben konnten 2011 die Fusarium-Arten F. graminearum, F. culmorum, F. poae, F. avenaceum und F. equiseti an allen Standorten nachgewiesen werden, während F. langsethiae und F. tricinctum nicht an allen Standorten präsent waren. In den Proben konnten die Mykotoxine DON, NIV und ZEA detektiert werden. In der anfälligen Sorte Lorado wurden DON-Gehalte von 1225 bis 26068 µg/kg TM und ZEA-Gehalte von 671 bis 5991 µg/kg TM analysiert. Der Einfluss von Anbausystemfaktoren zeigte hierbei deutlich, dass die Kombination von Monokultur Mais und pflugloser Bodenbearbeitung in den höchsten Mykotoxingehalten im Vergleich zum Maisanbau in Fruchtfolgen und wendender Bodenbearbeitung mit dem Pflug resultierten. Der Anbau von Sorten mit einer geringeren Anfälligkeit gegenüber Fusarien (LG 30222, P 8000, Torres) resultierte in einer deutlichen Reduktion der Mykotoxinbelastung. Jedoch waren selbst diese Sorten an Standorten mit pflugloser Bodenbearbeitung und Monokultur Mais ähnlich stark mit Mykotoxinen belastet wie die hoch anfällige Sorte Lorado. Die Ergebnisse zeigen, dass der Anbau einer gering anfälligen Sorte, der Anbau von Mais in Fruchtfolgen sowie die Nutzung des Pfluges zur wendenden Bodenbearbeitung wertvolle Werkzeuge darstellen, um die Mykotoxinbelastungen im Silomais zu reduzieren. In 2012 wurden deutlich geringere Mykotoxingehalte nachgewiesen, jedoch konnten an den Standorten mit Maismonokultur und pflugloser Bodenbearbeitung wiederum die höchsten Belastungen detektiert werden.