Etiology and epidemiology of Pythium root rot in hydroponic crops: current knowledge and perspectives

Abstract

The etiology and epidemiology of Pythium root rot in hydroponically-grown crops are reviewed with emphasis on knowledge and concepts considered important for managing the disease in commercial greenhouses. Pythium root rot continually threatens the productivity of numerous kinds of crops in hydroponic systems around the world including cucumber, tomato, sweet pepper, spinach, lettuce, nasturtium, arugula, rose, and chrysanthemum. Principal causal agents include Pythium aphanidermatum, Pythium dissotocum, members of Pythium group F, and Pythium ultimum var. ultimum. Perspectives are given of sources of initial inoculum of Pythium spp. in hydroponic systems, of infection and colonization of roots by the pathogens, symptom development and inoculum production in host roots, and inoculum dispersal in nutrient solutions. Recent findings that a specific elicitor produced by P. aphanidermatum may trigger necrosis (browning) of the roots and the transition from biotrophic to necrotrophic infection are considered. Effects on root rot epidemics of host factors (disease susceptibility, phenological growth stage, root exudates and phenolic substances), the root environment (rooting media, concentrations of dissolved oxygen and phenolic substances in the nutrient solution, microbial communities and temperature) and human interferences (cropping practices and control measures) are reviewed. Recent findings on predisposition of roots to Pythium attack by environmental stress factors are highlighted. The commonly minor impact on epidemics of measures to disinfest nutrient solution as it recirculates outside the crop is contrasted with the impact of treatments that suppress Pythium in the roots and root zone of the crop. New discoveries that infection of roots by P. aphanidermatum markedly slows the increase in leaf area and whole-plant carbon gain without significant effect on the efficiency of photosynthesis per unit area of leaf are noted. The platform of knowledge and understanding of the etiology and epidemiology of root rot, and its effects on the physiology of the whole plant, are discussed in relation to new research directions and development of better practices to manage the disease in hydroponic crops. Focus is on methods and technologies for tracking Pythium and root rot, and on developing, integrating, and optimizing treatments to suppress the pathogen in the root zone and progress of root rot.<br>A etiologia e a epidemiologia da podridão radicular causada por Pythium spp. em cultivo hidropônico são revisadas com ênfase em conhecimentos e conceitos considerados importantes para o manejo de doenças em estufas comerciais. A podridão radicular causada por Pythium continuamente ameaça a produtividade de diversas culturas em sistemas hidropônicos, incluindo pepino, tomate, pimentão, espinafre, alface, capuchinha, rúcula, rosa, e crisântemo. Os principais agentes causais incluem Pythium aphanidermatum, Pythium dissotocum, espécies de Pythium do grupo F e Pythium ultimum var. ultimum. São apresentadas e discutidas as princip...

Patogenicidade de Pythium aphanidermatum a alface cultivada em hidroponia e seu biocontrole com Trichoderma

“…Entretanto, passada a euforia dos primeiros cultivos, percebeu-se que a frequência com que as doenças apareciam era proporcional ao tempo de uso e das práticas de manejo do sistema (Lopes et al, 2005). Dos patógenos detectados em cultivos hidropônicos, destacam-se os isolados do gênero Pythium Pringsheim, frequentemente destrutivos para a maioria das culturas hidropônicas, principalmente nas épocas em que ocorre a elevação da temperatura da solução nutritiva e do ambiente das casas de vegetação, quando esses isolados podem causar podridão-de-raiz ou infecção subclínica, com redução significativa na produtividade das culturas, mesmo na ausência de sintomas radiculares ou foliares visíveis (Owen-Going et al, 2003;Sutton et al, 2006). Nesses sistemas, são relatados isolados de diversas espécies, que normalmente não apresentam especificidade de hospedeiro (Plaats-Niterink, 1981;Stanghellini & Kronland, 1986;Herrero et al, 2003;Teixeira et al, 2006).…”

Controle biológico da podridão radicular e promoção de crescimento em pepino hidropônico com microrganismos de manguezais

“…Entretanto, Liu et al (2007) verificaram que, em crisântemo hidropônico, a aplicação de B. cereus HY06 na solução nutritiva suprimiu o desenvolvimento da podridão radicular causada por P. aphanidermatum, independentemente da temperatura da solução nutritiva ser alta (32ºC) ou moderada (24ºC). No presente trabalho foram registradas temperaturas elevadas -36ºC de temperatura do ar e 34ºC de temperatura do substrato de cultivo das plantas -, que podem ter afetado a efetividade de biocontrole de B. cereus AVIC-3-6, pois elevadas temperaturas aumentam a suscetibilidade das plantas cultivadas em hidroponia à podridão radicular (Sutton et al, 2006).…”

“…Espécies de straminipilas do gênero Pythium são os principais agentes causais da doença em hidroponia, sendo Pythium aphanidermatum (Edson) Fitzp. o mais importante (Sutton et al, 2006). Além da podridão radicular, os sintomas típicos da doença são subdesenvolvimento, diminuição da produção e murcha das plantas (Zheng et al, 2000;Owen-Going et al, 2003;Corrêa et al, 2010).…”

“…Atualmente, os controles genético e químico não estão disponíveis para o produtor, pois não há variedades comerciais resistentes à doença, nem agrotóxicos registrados para uso em hidroponia no Brasil. O manejo da doença, que inclui práticas de sanitização, desinfestação do sistema hidropônico e minimização dos fatores de estresse do desenvolvimento vegetal (Sutton et al, 2006), é um desafio para produtores e técnicos. Uma alternativa que tem sido avaliada é o controle biológico realizado pela introdução de microrganismos antagônicos ao patógeno, indutores de resistência e promotores de crescimento de plantas, na solução nutritiva ou no substrato de cultivo (Paulitz et al, 1992;Paulitz & Bélanger, 2001;Khan et al, 2003;Chatterton et al, 2004;Corrêa, 2006;Liu et al, 2007;Corrêa et al, 2010).…”

Monitoring, calibration and maintenance of optimized nutrient solutions in curly lettuce (Lactuca sativa, L.) hydroponic cultivation

“…In addition, the dissolved oxygen in the aqueous medium decreases with the increase in solution temperature, and the O 2 demand by roots also increases under this condition, becoming more significant when the crops produce a dense mass of roots (Sutton et al, 2006). According to Martinez et al (1997), O 2 solubility in water at 28 ºC is 7.9 mg L -1 , whereas at 45 ºC it is only 6.1 mg L -1…”