Seed disinfection is a necessary process to decrease Bakanae disease in rice and is carried out at 30℃ to increase disinfection efficiency. However, the length of sprout after seed disinfection is not suitable for sowing, so additional processes such as seed soaking is needed. For this reason, this study was conducted to develop the efficient and effective seed disinfection method. When the seed disinfection finished after soaking seeds in cold water for 2 days, length of sprout was about 1.0 mm and sowing can be done without additional processes. In addition, the incidence of Bakanae disease was greatly reduced by 64% compared to conventional method. In order to find out why the newly developed method (disinfection after soaking) is more efficient than conventional method, soaked and not soaked seeds were stained using methylene blue staining. It was found that soaked seeds were more easily stained with about 50% of internal and external endosperm stained. Therefore, pesticide can be absorbed easily into internal endosperm of soaked seeds and efficiently destroy the spore of pathogen. As a results of this study, newly developed method will be useful as it can improve efficiency of agricultural work and also effectively decrease Bakanae disease compared to conventional method.
So, Hyun-Kyu;Kim, Yong-Ki;Hong, Sung-Jun;Han, Eun-Jung;Park, Jong-Ho;Shim, Chang-Ki;Kim, Min-Jeong;Kim, Seok-Cheol
Korean Journal of Organic Agriculture
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v.25
no.2
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pp.345-355
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2017
This study was conducted to evaluate rice seed disinfection efficacy of loess-sulfur for the suppression of Bakanae disease caused by Fusarium fujikuroi. Rice seeds were treated at different concentrations of loess-sulfur, soaking time and temperature, and combination of hot-water treatment. Rice cultivar, Shindongjin harvested from Bakanae disease-infested area in 2015, was used. Loess-sulfur was treated as follows; concentration of undiluted solution, 2%, 1% and 0.5%; soaking time of 24 and 48 hours; treatment temperature of $20^{\circ}C$ and $30^{\circ}C$; hot water treatment or not. Optimal conditions of rice seed disinfection were selected soaking time of 48 hours and the suspension of 0.5% and 1% loess-sulfur by investigating seed germination and isolation frequency of Fusarium spp. on Komada agar medium in vitro, and were established 3 disinfection conditions as hot water ($60^{\circ}C$, 10 min.) + 1% loess-sulfur ($20^{\circ}C$, 48 hours), 1% loess-sulfur only ($30^{\circ}C$, 48 hours) and 1% loess-sulfur only ($20^{\circ}C$, 48 hours) through additional test in greenhouse. Above 3 conditions were verified by rice seedling box and paddy field test in the way of investigating Bakanae diseased plants (%) and healthy plants (%). Consequently, most effective rice seed disinfection conditions on Bakanae disease were combination of hot water and 1% loess-sulfur and loess-sulfur only at $30^{\circ}C$. Furthermore, treatments with these conditions showed control value of 100% were maintained from seedling to the heading stage in the field. However, treatment of 1% loess-sulfur only at $20^{\circ}C$ showed low control value of 78.2% in paddy field. Hot water only treatment turned out to be an effective disinfection method when conducted thoroughly with $60^{\circ}C$, 10 min. However, it was thought additional soaking process with loess-sulfur after hot water treatment served more high control effect against Bakanae disease when rice seeds were disinfected on a large scale. This results expected rice seed disinfection with loess-sulfur were effectively and easily usable method if farmers had only one of either hot water-disinfector or seed-disinfector. In addition, loess-sulfur is well-known to farmers, simple to manufacture method and cheap.
Three species of Fusarium, F. fujikuroi, F. verticillioides and F. proliferatum, are known to be associated with bakanae disease of rice [1, 2]. F. fujikuroi infects rice flowers and survive in endosperm and embryo of the seeds. Infected seed is an important source of primary inoculum of pathogens [3]. Seeds of rice (Oryza sativa cv. Boramchan) collected from bakanae-infected field were found to be 96% infected with Fusarium sp., 52% with F. fujikuroi, 42% with F. verticillioides, and 12% with F. proliferatum as determined by incubation method and species-specific PCR assays. F. fujikuroi was detected at lemma/palea, endosperm and embryo whereas F. verticillioides and F. proliferatum were recovered only from lemma/palea by means of component plating test. Seed disinfection methods have been developed to control bakanae disease and prochloraz has been most widely used for rice seeds. Two chemicals formulated with prochloraz (PC 1) and prochloraz + hexaconazole (PC 2) that inhibit biosynthesis of ergosterol strongly reduced the incidence of Fusarium spp. on selective media to 4.7% and 2.0%, respectively. Disease symptoms of rice seedlings in nursery soil were alleviated by chemical treatment; seedlings with elongated leaves or wide angle between leaf and stem were strikingly reduced from 15.6 to 3.2% (PC 1) and 0 (PC 2), stem rots were reduced from 56.9 to 26.2% (PC 1) and 32.1% (PC 2), and normal seedling increased from 0.4 to 13.3% (PC 2). Prochloraz has some disadvantages and risks such as the occurrence of tolerant pathogens [4] and effects on the sterol synthesis in animals and humans [5]. For these reasons, it is necessary to develop new disinfection method that do not induce fungal tolerance and are safe to humans and animals. Chlorine dioxide ($ClO_2$), that is less toxic, produces no harmful byproducts, and has high oxidizing power, has been reported to be effective at disinfection of several phytopathogenic fungi including Colletotrichum spp. and Alternaria spp. [6]. Gaseous $ClO_2$ applied to rice seeds at a concentration of 20 ppm strongly suppressed mycelial growth of Fusarium fujikuroi, F. verticillioides and F. proliferatum. The incidence of Fusarium spp. in dry seed with 8.7% seed moisture content (SMC) tended to decrease as the concentration of $ClO_2$ increased from 20 to 40 ppm. Applying 40 ppm $ClO_2$ at 90% relative humidity, incidence was reduced to 5.3% and resulted in significant reduction of disease symptoms on MS media. In nursery soil, stem rot was reduced from 56.9 to 15.4% and the number of normal seedlings increased from 0.4 to 25.5%. With water-soaked seeds (33.1% SMC) holding moisture in the endosperm and embryo, the effectiveness of disinfection using $ClO_2$ increased, even when treated with only 20 ppm for four hours. This suggests that moisture was a key element for action of $ClO_2$. Removal of the palea and lemma from seeds significantly decreased the incidence of Fusarium spp. to 3.0%. Seed germination appeared to decrease slightly by water-soaking at $30^{\circ}C$ because of increased SMC and by physical damage of embryos from hulling. These results indicate that the use of gaseous $ClO_2$ was effective as a means to disinfect rice seeds infected with Fusarium spp. and that moisture around the pathogens in the seed was an important factor for the action of $ClO_2$. Further investigations should be conducted to ascertain the best conditions for complete disinfection of Fusarium spp. that infect deep site of rice seeds.
This study was carried out to observe the propagule of Fusarium moniliforme on the surface of rice seed and in the vascular bundle of rice stem by scanning electron microscope. Spore and mycelium of F. moniliforme were observed on the surface of rice seed and in the vascular bundle of rice stem. After seed treatment with Benlate T and Busan 3D, F. moniliforme was not isolated from chaffs, but frequently from brown rice, irrespective of disinfection period.
Park, Woo-Sik;Yeh, Wan-Hae;Lee, Se-Weon;Han, Seong-Suk;Lee, Jun-Seong;Lim, Chun-Keun;Lee, Yong-Hwan
Research in Plant Disease
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v.14
no.3
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pp.176-181
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2008
This experiment was conducted to find the causes of ineffective seed disinfection methods such as rice seeds soaking in hot water and prochloraz EC solution when the rice seeds were severely infected by Bakanae disease. In case of rice seeds collected from severely diseased field by Bakanae disease, the pathogen as the forms of spores and mycelium were infected in plumule and inner and outer integument of embryo, aleurone layer, and pericarp layer. When the rice seeds were soaked in hot water, the appearances of spores and hypha on the outer pericarp layer were severely disordered, however those of inner region of outer integument and aleurone layer were shown normal. The membrane of hypha on the outer pericarp layer was destroyed within 24 hours, while some spores were healthy and germinated 7 days after soaking, when the rice seeds soaked 24 hours in 125 ppm prochloraz solution at $30^{\circ}C$. These results indicated that the seed disinfection methods were ineffective on the Bakanae disease severely infected rice seed because the hot water did not transmit the pericarp layer of rice seed and also prochloraz solution did not effectively destroy the spore of pathogen.
Park, Heung-Gyu;Shin, Hae-Ryong;Lee, Yeen;Kim, Suk-Wean;Kwon, Oh-Do;Park, In-Jin;Kuk, Yong-In
The Korean Journal of Pesticide Science
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v.7
no.3
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pp.216-222
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2003
In order to develop effective control methods for Bakanae disease caused by Gibberella fujikuroi (Saito) Ito during rearing of rice seedlings, we investigated the disease resistance of 15 rice varieties to G. fujikuroi and control effect of six seed disinfectants, and tried to improve the using methods of the seed disinfectants. Disease resistance was tested by investigating the disease incidence on each rice cultivar grown in rice seedling box infested with or not infested with G. fujikuroi at 30 days after sowing seeds and 20 days after heading date. The results showed that Hwayongbyeo, Dongjinbyeo, Hwoanbyeo, Nonghobyeo, Nampyeongbyeo, and Hwojinbyeo were resistant G. fujikuroi, meanwhile Keulubyeo, Sobibyeo, Odaebyeo, Junambyeo, Samchonebyeo, Sangjubyeo, and Hwabongbyeo were susceptible. Three seed disinfectants, prochloraz, fludioxonil, and carproamid + thiram + fludioxonil controlled Bakanae disease of rice very well, while bonomyl + thiram, thiophanate-methyl + thiram and thiophanate-methyl + triflumizole did not suppress the disease enough. Water temperature was turned to be an important factor for controlling the disease by treating seed disinfectants. Prochloraz showed 61% control value on the disease at $10^{\circ}C$, but it showed above 95% control value at the range of $30-35^{\circ}C$. It was confirmed that the control effect of seed disinfectants increased with increasing water temperature. Meanwhile soaking period of rice seeds in the suspension of seed disinfectants and chemical dosage had no high relation to control the disease. This results suggest that rice varieties, water temperature, and optimal selection of suitable seed disinfectants are very important to control Bakanae disease effectively.
Yu Na An;Chandrasekaran Murugesan;Hyowon Choi;Ki Deok Kim;Se-Chul Chun
Mycobiology
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v.51
no.4
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pp.195-209
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2023
The seed borne disease such as bakanae is difficult to control. Crop yield loss caused by bakanae depending on the regions and varieties grown, ranging from 3.0% to 95.4%. Bakanae is an important disease of rice worldwide and the pathogen was identified as Fusarium fujikuroi Nirenberg (teleomorph: Gibberella fujikuroi Sawada). Currently, four Fusaria (F. fujikuroi, F. proliferatum, F. verticillioides and F. andiyazi) belonging to F. fujikuroi species complex are generally known as the pathogens of bakanae. The infection occurs through both seed and soil-borne transmission. When infection occurs during the heading stage, rice seeds become contaminated. Molecular detection of pathogens of bakanae is important because identification based on morphological and biological characters could lead to incorrect species designation and time-consuming. Seed disinfection has been studied for a long time in Korea for the management of the bakanae disease of rice. As seed disinfectants have been studied to control bakanae, resistance studies to chemicals have been also conducted. Presently biological control and resistant varieties are not widely used. The detection of this pathogen is critical for seed certification and for preventing field infections. In South Korea, bakanae is designated as a regulated pathogen. To provide highly qualified rice seeds to farms, Korea Seed & Variety Service (KSVS) has been producing and distributing certified rice seeds for producing healthy rice in fields. Therefore, the objective of the study is to summarize the recent progress in molecular identification, fungicide resistance, and the management strategy of bakanae.
Rice bakanae is a typical seed-borne and seed-transmitted disease caused by infection by Fusarium fujikuroi. Seed disinfection using chemical fungicides (such as benomyl and prochloraz) is most effective in controlling the disease, but the emergence of fungicide-resistant strains has recently been increasing. Slightly acidic hypochlorous acid water (SAHW) is a safe and environmentally friendly disinfectant that has a potent and broad spectrum of antimicrobial activity against viruses, bacteria, and fungi. In this study, we aimed to investigate the effectiveness of SAHW against F. fujikuroi strains, including chemical fungicide-resistant strains, as an alternative to conventional chemical fungicides in the management of bakanae disease. SAHW showed strong but similar levels of antifungal activity among the F. fujikuroi strains with a minimum inhibitory concentration (MIC90) of 5±2.5 ppm of free available chlorine (FAC). In addition, F. fujikuroi cells lost viability completely within 5 min of SAHW treatment due to the lethal damage to cell integrity. When the rice seeds infected by F. fujikuroi were treated with SAHW containing 20±10 ppm of FAC for 12 hr, the efficiencies of seed disinfection and disease control were 95-98% and 90.1-92.6%, respectively. Altogether, our data suggest that SAHW is an effective compound for controlling rice bakanae disease.
This experiment was focused on determining the potential of sodium hypochlorite (NaOCl) as fungicide against seed-borne fungi. Effects of NaOCl to control seed-borne fungi were compared to the those of Benlate T in several crop seeds. 1. The effect of NaOCl on disinfection of sesame seeds without imparing germination was highest in the range of 1-2% solution for 10 min. Also, a 30 min immersion of rice seed in 1-2% solution reduced incedence of seed-borne fungi. 2. Alternaria spp. in seeds of radish and chinese cabbage and Colletoricum spp. in pepper were significantly reduced by a 10 min immersion of seeds in 1% NaOCl. 3. The effective control range of NaOCl for seed-borne fungi was much wider than that of Benlate T in sesame seeds. No clear difference between chemicals was found in rice seeds. However, germination of seeds were impaired at 1-2% NaOCl immersion for more than 1 hour.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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