Table Of Content

A COLOUR HANDBOOK OF DISEASES OF SMALL GRAIN CEREAL CROPS Timothy D. Murray Professor, Washington State University, USA David W. Parry Head of Entomology and Plant Pathology Department, Horticultural Research International, East Malling, England Nigel D. Cattlin Holt Studios International, England MANSON PUBLISHING Advisory Editor Professor G.R. Dixon University of Strathclyde Scotland Copyright ©2009 Manson Publishing Ltd ISBN 978-1-84076-104-7 All rights reserved. No part of this publication may be reproduced, stored in a retrieval system or transmitted in any form or by any means without the written permission of the copyright holder or in accordance with the provi- sions of the Copyright Act 1956 (as amended), or under the terms of any licence permitting limited copying issued by the Copyright Licensing Agency, 33–34 Alfred Place, London WC1E 7DP. Any person who does any unauthorised act in relation to this publication may be liable to criminal prosecution and civil claims for damages. CIPcatalogue records are available from the British Library For full details of all Manson Publishing Ltd titles please write to Manson Publishing Ltd, 73 Corringham Road, London NW11 7DL, UK. Project management: John Ormiston Design: The EDI Partnership Colour reproduction: Tenon & Polert Colour Scanning Ltd., HK. Printed by Grafos SA, Barcelona, Spain Contents PPrreeffaaccee vviiii AAcckknnoowwlleeddggeemmeennttss vviiiiii IInnttrroodduuccttiioonn iixx DDiiaaggnnoossttiicc GGuuiiddee ffoorr PPllaanntt DDiisseeaasseess xxvv 1. EEaarr aanndd ggrraaiinn ddiisseeaasseess 11 BBlliigghhttss 22 FFuussaarriiuumm aavveennaacceeuumm;; GGiibbbbeerreellllaa HHeeaadd ((EEaarr)) bblliigghhtt;; FFuussaarriiuumm 22 aavveennaacceeaa sseeeeddlliinngg bblliigghhtt;; FFoooott rroott FF.. ccuullmmoorruumm FF.. ggrraammiinneeaarruumm;; GG.. zzeeaaee FF.. ppooaaee MMiiccrrooddoocchhiiuumm nniivvaallee;; MMoonnooggrraapphheellllaa nniivvaalliiss XXaanntthhoommoonnaass ccaammppeessttrriiss ppvv.. ttrraannsslluucceennss BBllaacckk cchhaaffff ((BBaacctteerriiaall ssttrriippee,, 55 ((ssyynn..XX.. ttrraannsslluucceennss)) BBaacctteerriiaall lleeaaff ssttrreeaakk)) BBuunnttss//ssmmuuttss 99 TTiilllleettiiaa ccoonnttrroovveerrssaa DDwwaarrff bbuunntt 99 TT.. ttrriittiiccii ((ssyynn..TT.. ccaarriieess)) SSttiinnkkiinngg ssmmuutt ((bbuunntt)) TT.. llaaeevviiss ((ssyynn..TT.. ffooeettiiddaa)) TTiilllleettiiaa iinnddiiccaa ((ssyynn..NNeeoovvoossssiiaa iinnddiiccaa)) KKaarrnnaall bbuunntt 1122 UUssttiillaaggoo aavveennaaee((ssyynn..UU.. nniiggrraa)) SSeemmii--lloooossee ssmmuutt 1155 UU.. sseeggeettuumm((ssyynn..UU.. kkoolllleerrii)) CCoovveerreedd ssmmuutt UU.. hhoorrddeeii UUssttiillaaggoo ttrriittiiccii LLoooossee ssmmuutt 1188 UU.. nnuuddaa UU.. aavveennaaee OOtthheerr 2200 AAlltteerrnnaarriiaa,,BBiippoollaarriiss,, BBllaacckk ppooiinntt ((KKeerrnneell ssmmuuddggee));; 2200 CCllaaddoossppoorriiuummsspppp.. SSoooottyy mmoouulldd CCllaavviicceeppss ppuurrppuurreeaa EErrggoott 2222 SSeeppttoorriiaa ttrriittiiccii;; MMyyccoosspphhaaeerreellllaa SSeeppttoorriiaa lleeaaff bblloottcchh 2244 ggrraammiinniiccoollaa SSttaaggoonnoossppoorraa nnooddoorruumm;; PPhhaaeeoosspphhaaeerriiaa SSeeppttoorriiaa lleeaaff bblloottcchh;; gglluummee bblloottcchh 2244 nnooddoorruumm iv 2. Leaf and stem diseases 25 Blights 26 Xanthomonas campestrispv. translucens Bacterial streak, Bacterial stripe 26 (syn.X. translucens) Mildew 26 Erysiphe(Blumeria)graminisf.sp.avenae; Powdery mildew 26 – f.sp.hordei;– f.sp.secalis; – f.sp.tritici Mosaics/yellows 30 Barley stripe mosaic virus Barley stripe mosaic 30 Barley yellow dwarf virus Barley yellow dwarf 32 Barley yellow mosaic virus Barley yellow mosaic 36 Barley mild mosaic virus Wheat soil-borne mosaic virus Wheat soil-borne mosaic 38 Wheat streak mosaic virus Wheat streak mosaic 40 Wheat yellow mosaic virus Wheat yellow mosaic; Wheat 42 spindle streak mosaic Rusts 44 Puccinia coronataf.sp.avenae Crown rust 44 Puccinia graminisf.sp.avenae; Black stem rust 46 – f.sp. secalis;– f.sp.tritici Puccinia reconditaf.sp.tritici Brown rust; Leaf rust 49 Puccinia hordei Puccinia striiformisf.sp.hordei; Yellow rust (stripe rust) 52 – f.sp tritici Smuts 55 Urocystis agropyri(syn.U. tritici) Flag smut 55 Spots/blotches 58 Cochliobolus sativus; Bipolaris Common root rot; Seedling blight 58 sorokiniana(syn.Helminthosporium Spot blotch sativum, H. sorokinianum) Pyrenophora(Drechslera)teres Net blotch 61 f.sp.maculata;– f.sp. teres v PPyyrreennoopphhoorraa ttrriittiiccii--rreeppeennttiiss TTaann ssppoort t( Y(Yeellloloww l eleaaf fs sppoot)t) 6644 ((ssyynn..PP.. ttrriicchhoossttoommaa));;DDrreecchhsslleerraa ttrriittiiccii--rreeppeennttiiss((ssyynn.. HHeellmmiinntthhoossppoorriiuumm ttrriittiiccii--rreeppeennttiiss)) RRhhyynncchhoossppoorriiuumm sseeccaalliiss BBaarrlleeyy lleeaaff bblloottcchh;; SSccaalldd 6666 SSeelleennoopphhoommaa ddoonnaacciiss; (Psysneu.doseptoria HHaalloo ssppoott 6688 dPosenuadcoisseptoria donacis) SSeeppttoorriiaa ttrriittiiccii;; MMyyccoosspphhaaeerreellllaa SSeeppttoorriiaa lleeaaff bblloottcchh;; GGlluummee bblloottcchh 7700 ggrraammiinniiccoollaa SSttaaggoonnoossppoorraa nnooddoorruumm;; PPhhaaeeoosspphhaaeerriiaa SSeeppttoorriiaa lleeaaff bblloottcchh;; GGlluummee bblloottcchh 7733 nnooddoorruumm SSnnooww mmoouullddss 7755 MMiiccrrooddoocchhiiuumm nniivvaallee((ssyynn..FFuussaarriiuumm PPiinnkk ssnnooww mmoouulldd 7755 nniivvaallee));;MMoonnooggrraapphheellllaa nniivvaalliiss MMyyrriioosscclleerroottiinniiaa bboorreeaalliiss SSnnooww ssccaalldd 7788 ((ssyynn..SScclleerroottiinniiaa bboorreeaalliiss,, SS.. ggrraammiinneeaarruumm)) TTyypphhuullaa iiddaahhooeennssiiss SSppeecckklleedd ssnnooww mmoouulldd 8800 TT.. iisshhiikkaarriieennssiiss TT.. iinnccaarrnnaattaa((ssyynn..TT.. iittooaannaa)) SSttrriippeess 8833 CCeepphhaalloossppoorriiuumm ggrraammiinneeuumm CCeepphhaalloossppoorriiuumm ssttrriippee 8833 ((ssyynn..HHyymmeennuullaa cceerreeaalliiss)) PPyyrreennoopphhoorraa ggrraammiinneeaa;;DDrreecchhsslleerraa BBaarrlleeyy lleeaaff ssttrriippee 8855 ggrraammiinneeaa 3. SStteemm bbaassee aanndd rroooott ddiisseeaasseess 8877 FFuunnggii 8888 CCoocchhlliioobboolluuss ssaattiivvuuss;; BBiippoollaarriiss CCoommmmoonn rroooott rroott;; SSeeeeddlliinngg bblliigghhtt 8888 ssoorrookkiinniiaannaa((ssyynn..HHeellmmiinntthhoossppoorriiuumm ((SSppoott bblloottcchh)) ssaattiivvuumm,,HH.. ssoorrookkiinniiaannuumm)) FFuussaarriiuumm aavveennaacceeuumm;; GGiibbbbeerreellllaa FFuussaarriiuumm sseeeeddlliinngg bblliigghhtt,, FFoooott rroott,, 8899 aavveennaacceeaa DDrryyllaanndd ffoooott rroott FF.. ccuullmmoorruumm FF.. ggrraammiinneeaarruumm;; GG.. zzeeaaee FF.. ppooaaee MMiiccrrooddoocchhiiuumm nniivvaallee;; MMoonnooggrraapphheellllaa nniivvaalliiss vi GGaaeeuummaannnnoommyycceess ggrraammiinniiss vvaarr.. aavveennaaee TTaakkee--aallll 9911 –– vvaarr.. ggrraammiinniiss;;–– vvaarr.. ttrriittiiccii PPsseeuuddoocceerrccoossppoorreellllaa hheerrppoottrriicchhooiiddeess;; EEyyeessppoott;; SSttrraawwbbrreeaakkeerr;; FFoooott rroott 9933 TTaappeessiiaa yyaalllluunnddaaee RRhhiizzooccttoonniiaa cceerreeaalliiss;;CCeerraattoobbaassiiddiiuumm SShhaarrpp eeyyeessppoott 9955 cceerreeaallee 4. PPaatthhooggeenn SSttrruuccttuurreess 9977 IInnttrroodduuccttiioonn 9988 EEaarr aanndd GGrraaiinn DDiisseeaasseess 9988 BBlliigghhttss 9988 BBuunnttss//SSmmuuttss 110011 OOtthheerr ddiisseeaasseess 110055 LLeeaaff aanndd SStteemm DDiisseeaasseess 110099 MMiillddeeww 110099 RRuussttss 111111 SSmmuuttss 111144 SSppoottss//BBlloottcchheess 111155 SSnnooww MMoouullddss 112200 SSttrriippeess 112200 SStteemm BBaassee aanndd RRoooott DDiisseeaasseess 112222 GGlloossssaarryy of terms 112255 AAppppeennddiixc e1s. 112299 Diagnostic features of some of the most important cereal diseases Appendix 1. 130 ApDpeiangdnixo s2ti.c features of some of the most important cereal diseases 131 Worldwide distribution and cereal affected by each disease and pathogen Appendix 2. 132 BibWlioogrlrdawphidye distribution and cereal affected by each disease and pathogen 133 IBnidbelixography 113394 Index 139 vii Preface PPrraaccttiittiioonneerrss ooff ppllaanntt ppaatthhoollooggyy nneeeedd ttoo mmaakkee nniieenntt ttoo uussee aass ppoossssiibbllee.. BBeessiiddee eeaacchh ddiisseeaassee ttiittllee vviissuuaall ddiiaaggnnoosseess ooff ddiisseeaassee ssyymmppttoommss rreegguullaarr-- aarree cceerreeaall iiccoonnss –– tthhoossee hhiigghhlliigghhtteedd ((iinn ccoolloouurr llyy;; tthheessee mmaayy tthheenn bbee ssuuppppoorrtteedd aanndd ccoonn-- rraatthheerr tthhaann ggrreeyy)) sshhooww tthhee ssppeecciieess aaffffeecctteedd –– fifirrmmeedd bbyy ddeettaaiilleedd ccuullttuurraall,, pphhyyssiioollooggiiccaall aanndd aanndd mmaappss oonn wwhhiicchh wwoorrllddwwiiddee ddiissttrriibbuuttiioonn iiss mmoolleeccuullaarr llaabboorraattoorryy tteessttss.. AA CCoolloouurr sshhoowwnn bbyy tthhee sshhaaddiinngg.. HHaannddbbooookk ooff DDiisseeaasseess ooff SSmmaallll GGrraaiinn CCeerreeaall TToo sseerrvvee aass aann iinnttrroodduuccttiioonn ttoo ppllaanntt ppaatthhooll-- CCrrooppssmmaakkeess tthhee ddiiaaggnnoossiiss ooff ddiisseeaasseess ooff wwhheeaatt,, ooggyy,, tthhee bbaassiicc pprriinncciipplleess aarree ggiivveenn ((pppp.. iixx––xxiiiiii)),, bbaarrlleeyy,, ooaattss,, aanndd rryyee eeaassiieerr ffoorr ggrroowweerrss,, ffaarrmm-- aanndd aa ssiimmppllee ddiiaaggnnoossttiicc gguuiiddee iiss pprroovviiddeedd ((pppp.. eerrss,, aaggrriiccuullttuurraall ssppeecciiaalliissttss aanndd ccoonnssuullttaannttss,, xxvv––xxvviiiiii)).. FFoorr rreeaaddeerrss wwhhoo hhaavvee aa ××1100 hhaanndd lleennss ppllaanntt sscciieennttiissttss,, tthhoossee iinn tthhee aaggrroocchheemmiiccaall aanndd oorr aacccceessss ttoo bbaassiicc mmiiccrroossccooppiicc ffaacciilliittiieess,, ssppoorree bbrreeeeddiinngg iinndduussttrriieess,, aanndd ssttuuddeennttss aalliikkee.. ttyyppeess ooff mmoosstt ooff tthhee mmaajjoorr ffuunnggaall ppaatthhooggeennss aarree HHiigghh qquuaalliittyy pphhoottooggrraapphhss ooff ddiiaaggnnoossttiicc pprroovviiddeedd aass aann aaddddiittiioonnaall aaiidd ttoo ddiiaaggnnoossiiss ssyymmppttoommss aanndd ppaatthhooggeenn ssttrruuccttuurreess aarree ccoomm-- ((SSeeccttiioonn 44)).. IInn aaddddiittiioonn,, AAppppeennddiixx TTaabblleess ((pppp.. bbiinneedd wwiitthh tteexxtt tthhaatt ddeessccrriibbeess tthhee ggeeooggrraapphhiicc 112299––113323)) ssuummmmaarriizzee,, ffoorr tthhee mmoosstt iimmppoorrttaanntt ddiissttrriibbuuttiioonn,, ppaatthhooggeenn ssyymmppttoommss,, eeccoonnoommiicc ddiisseeaasseess,, tthhee ddiiaaggnnoossttiicc ffeeaattuurreess,, wwoorrllddwwiiddee ddiiss-- iimmppoorrttaannccee,, ddiisseeaassee ccyyccllee,, aanndd ddiisseeaassee ccoonnttrrooll.. ttrriibbuuttiioonn,, aanndd cceerreeaallss aaffffeecctteedd.. AA GGlloossssaarryy ((pppp.. TThhee ddiisseeaasseess aarree oorrggaanniizzeedd fifirrsstt bbyy tthhee ppaarrtt ooff 112255––112288)) aanndd BBiibblliiooggrraapphhyy ((pppp.. 113334––113378)) aarree tthhee ppllaanntt aaffffeecctteedd ((EEaarr aanndd GGrraaiinn,, LLeeaaff aanndd aallssoo pprroovviiddeedd.. SStteemm,, aanndd SStteemm BBaassee aanndd RRoooott,, SSeeccttiioonnss 11––33)),, TThhee aauutthhoorrss ttrruusstt tthhaatt tthhiiss bbooookk wwiillll nnoott aanndd wwiitthhiinn tthheessee bbyy ttyyppee ooff ddiisseeaassee ssyymmppttoomm llaanngguuiisshh oonn lliibbrraarryy aanndd oofffificcee sshheellvveess,, bbuutt wwiillll ((bblliigghhttss,, bbuunnttss//ssmmuuttss,, rruusstt,, mmiillddeeww,, aanndd ssoo pprroovviiddee eexxcceelllleenntt sseerrvviiccee iinn tthhee fifieelldd.. ffoorrtthh)).. TThhiiss aapppprrooaacchh eennaabblleess tthhee uusseerr rreeaaddiillyy ttoo nnaarrrrooww tthhee lliisstt ooff ddiisseeaasseess uunnddeerr ccoonnssiiddeerraattiioonn.. TTiimmootthhyy DD.. MMuurrrraayy SSeevveerraall ggrraapphhiicc ffeeaattuurreess aarree pprroovviiddeedd DDaavviidd WW.. PPaarrrryy tthhrroouugghhoouutt tthhee bbooookk ttoo eennssuurree iitt iiss aass ccoonnvvee-- NNiiggeell DD.. CCaattttlliinn viii Acknowledgements NNiiggeell CCaattttlliinn iiss vveerryy ggrraatteeffuull ttoo tthhee mmaannyy proporforeoafrdeiandgi nsgk isllksi llos fo fC C.A.A. . BBlalannkk aarree aallssoo ppeeooppllee wwhhoo,, oovveerr tthhee yyeeaarrss,, hhaavvee ffoouunndd ddiiss-- ggrraatteeffuullllyy aacckknnoowwlleeddggeedd.. eeaassee ssyymmppttoommss ffoorr hhiimm ttoo pphhoottooggrraapphh ffoorr IInneevviittaabbllyy,, iitt wwaass nnoott ppoossssiibbllee ttoo fifinndd aanndd tthhiiss hhaannddbbooookk.. HHiiss tthhaannkkss ggoo iinn ppaarrttiiccuullaarr ttoo pphhoottooggrraapphh eevveerryy ddiisseeaassee ddeessccrriibbeedd,, aanndd wwee tthhoossee wwhhoo hhaavvee hheellppeedd ffiinndd ssoommee ooff tthhee mmoorree tthhaannkk tthhee ffoolllloowwiinngg ppeeooppllee wwhhoo hhaavvee aalllloowweedd eelluussiivvee eexxaammpplleess dduurriinngg tthhee ffiinnaall ssttaaggeess ooff tthhee uuss ttoo uussee tthheeiirr pphhoottooggrraapphhss:: PPrrooffeessssoorr RRoobbeerrtt bbooookk’’ss pprreeppaarraattiioonn:: PPrrooffeessssoorr WWiilllliiaamm WW.. LL.. FFoorrsstteerr,, UUnniivveerrssiittyy ooff IIddaahhoo ((iilllluussttrraattiioonnss 55,, BBoocckkuuss ((KKaannssaass SSttaattee UUnniivveerrssiittyy)),, DDrr JJaacckk 66,, 77,, 88,, 1100,, 113344,, 113355,, 113399)),, CCIIMMMMYYTT,, RRiieesssseellmmaann ((MMoonnttaannaa SSttaattee UUnniivveerrssiittyy)),, DDrr MMeexxiiccoo ((iilllluussttrraattiioonnss 1166,, 1177,, 1188)),, PPrrooffeessssoorr DD.. MMccVVeeyy ((CCeerreeaall RRuusstt LLaabboorraattoorryy,, TThhoommaass WW.. CCaarrrroollll,, MMoonnttaannaa SSttaattee UUnniivveerrssiittyy UUnniivveerrssiittyy ooff MMiinnnneessoottaa)),, DDrr RRoollaanndd LLiinnee ((iilllluussttrraattiioonnss 4433,, 4444,, 4455,, 4466)),, DDrr RRoobbeerrtt LL.. ((UUSSDDAA,, AARRSS PPaacciiffiicc WWeesstt AArreeaa)),, MMrr AAnnddyy BBoowwddeenn,, CCoo--ooppeerraattiivvee EExxtteennssiioonn SSeerrvviiccee,, LLeeaaddbbeetatteerr (C(Niboa vAargtriisc, ultCuarem, bCriadmgeb)r,i dgMe)r, KKaannssaass SSttaattee UUnniivveerrssiittyy ((iilllluussttrraattiioonnss 5588,, 5599,, MArrt huAr rMthaurrs haMll a(rWshoaolld fo(rWd oFoadrfmor dS erFviacrems, 6600,, 6622,, 6644,, 6655,, 6666)),, DDrr RR..GG.. RReeeess,, SDeervvoicne)s,, MDre vDono)u, glaMs r BaDino u(gAlagsr ocBheaimn QQuueeeennssllaanndd WWhheeaatt RReesseeaarrcchh IInnssttiittuuttee,, (AArbgrroocahthe mL tAd,r bArboearthd eLetnd), aAnbde, rodfe ecno)u rasned, ,h oisf TToooowwoooommbbaa ((iilllluussttrraattiioonnss 9955,, 9966)),, aanndd ccoou-aruseth, ohriss .co-authors. PPrrooffeessssoorr JJ.. DDrreeww SSmmiitthh,, UUnniivveerrssiittyy ooff SSaasskk-- TTiimmootthhyy MMuurrrraayy tthhaannkkss DDrrss GG..WW.. BBrruueehhll aattcchheewwaann ((iilllluussttrraattiioonnss 113300,, 113311,, 113322)).. aanndd RR..FF.. LLiinnee ffoorr ccoommmmeennttss aanndd ssuuggggeessttiioonnss TTiimmootthhyy DD.. MMuurrrraayy dduurriinngg tthhee pprreeppaarraattiioonn aanndd pprrooooffrreeaaddiinngg ooff DDaavviidd WW.. PPaarrrryy tthhee mmaannuussccrriipptt.. TThhee tteecchhnniiccaall aassssiissttaannccee aanndd NNiiggeell DD.. CCaattttlliinn ix Introduction Defining Plant Disease In addition to illustrating the occurrence of Many different definitions of plant disease plant disease, the disease triad is also a conve- exist, none of which is accepted by everyone. nient model in which to consider the control For this book, the broad definition developed of plant diseases. After all, if subtle changes in by the US National Academy of Sciences in the relationships between the plant, pathogen, 1968 is used. Accordingly, a plant disease is: A and environment can increase the severity of harmful alteration of the normal physiological disease, such changes can be used to limit and biological development of a plant resulting development of disease too. in abnormal morphological and physiological changes (symptoms). This definition includes two parts that are useful for our purposes. Causes of Plant Disease First, plant disease is a harmful alteration of The definition of plant disease given above does the normal physiological processes of a plant. not state the causes of plant disease. According Clearly, we would not be interested in disease to this definition, anything that causes a harm- if it were not a harmful development. Second, ful alteration of the normal physiological the harmful change results in an abnormal processes of a plant is a causal agent of plant dis- manifestation of the plant – symptoms, visual ease. Biotic organisms, such as fungi, bacteria, signals that the plant is not developing nor- phytoplasmas, viruses, viroids, nematodes, and mally. A significant portion of this book is parasitic plants, are usually considered as causal devoted to the visual signals of small cereal agents of plant disease. However, abiotic causes grain diseases that aid correct diagnosis. of plant disease also occur. Indeed, mineral defi- Three factors are required to initiate a plant ciencies cause harmful changes in the physiolo- disease: a suscept (the plant), a pathogen, and gy of plants that result in observable symp- favourable environmental conditions. The toms. One significant distinction between relationship between these factors and their these causal agents of plant disease is the fact interdependence are often depicted as a trian- that abiotic entities do not spread from one gle, with the pathogen, suscept, and environ- affected plant to another; in other words, they ment at the corners of the triangle. This depiction is meant to emphasise the interdependence of these factors and their necessity to I the occurrence of plant disease. However, the disease triangle does not reflect the dynamic Environment interactions that occur between the plant, pathogen, and environment in which they come together. Disease is not an either/or process, but rather it occurs in degrees. Subtle Disease changes in the environment, or host suscepti- bility and/or resistance, or pathogen virulence Pathogen Suscept can change the relative severity of disease without stopping the process. For this reason, the depiction of the suscept, pathogen, and environment as circles in the ‘plant disease (cid:1) The plant disease triad. Subtle changes in the triad’ (I) reflects the dynamic interaction that environment, pathogen, or suscept can influence occurs among these factors. the severity of the disease.