Dynamics of Cercospora zeina populations in maize-based agro-ecologies of Uganda

Abstract

Stability of pathogen populations characterised by slow temporal variation is important for durability of disease management systems in any  agroecology. Temporal variation in population structure is attributed to factors related to ecology, biology and life history, and varies among organisms and ecosystems. The objective of this study was to investigate genetic variability of Cercospora zeina (previously called Cercospora zeae-maydis Type II) populations in maize (Zea mays) producing areas under Uganda conditions. Populations of the fungus were analysed for genetic variability using a fluorescent amplified fragment length  polymorphism (AFLP) technique. Little or no genetic differentiation (ΦF_ST 0.05) was detected for populations sampled within the same year, within an agroecology. However, a weak to moderate population structure was detected between populations from different locations, within the same (ΦF_ST = 0.08) or different agroecologies (ΦF_ST = 0.09). Pair-wise comparisons using ΦF_ST gene diversity and genetic distance, showed a reduction in genetic diversity in younger populations, suggestive of minor effects of selection and genetic drift. Overall, the data suggest that during the 3 years of study the impact of selection and genetic drift on C. zeina populations in the two Ugandan agroecologies is slow, but progressive leading to homogenetity with agroecologies and differences between agroecologies.

Key Words: Cercospora zeae-maydis, Cercospora zeina, genetic, structure, Zea mays

La stabilité des populations d’agents pathogènes caractérisée par une faible variation dans le temps, est importante pour la durabilité dans les systèmes de gestion des pathologies des plantes dans n’importe quelle zone agroécologique. La variation dans le temps au sein d’une population, est fonction de facteurs relatifs à l’écologie, la biologie et l’histoire de vie des pathogènes. Elle varie d’un être vivant à un autre et d’un écosystème à un autre. L’objectif de cette étude était d’évaluer la variabilité génétique au sein des populations de Cercospora zeina (précedemment appelé Cercospora zeae-maydis Type II) dans les zones productrice de maïs (Zea mays) en Ouganda. Les populations de ce champignon microscopique ont été soumises à une étude de variabilité génétique grâce à la technique du polymorphisme de longueur de fragments amplifiés (AFLP). Très peu ou aucune variation génétique (ΦF_ST 0.05) n’a été observée pour les  populations échantillonnées au cours de la même année, dans une zone agro-écologique donnée. Néanmoins, une structure populationnelle  d’envergure faible à modérée a été observée entre les populations de différentes origines, (ΦF_ST = 0.08) à l’intérieur d’une même population ou (ΦF_ST = 0.09) entre les populations de différente zones agro écologique. La comparaison par paires utilisant ΦF_ST diversité des gènes et distance génétique, a montré une réduction de diversité génétique dans les  populations les plus jeunes, suggérant ainsi un effet mineur de sélection et de dérive génétique. Au total, les données collectées indiquent un faible impact de sélection et de dérive génétique sur les populations de C. zeina dans les deux zones agro-écologiques Ougandaise durant les 3 années de l’étude, mais cet impact est progressif et responsable de l’homogénéité au sein des zones agro-écologiques et des différences entre les zones  agro-écologiques.

Mots Clés: Cercospora zeae-maydis, Cercospora zeina, génétique, structure, Zea mays