Analysis and modelling of the temporal spread of African cassava mosaic virus and implications for disease control

Abstract

This paper reports the main conclusions of a series of experiments conducted at Adiopodoumé in the forest zone of Ivory Coast between 1980 and 1990 on the temporal spread of African cassava mosaic virus (ACMV). The experiments sought to gain a better understanding of the epidemiology of the disease it causes and to facilitate the assessment of control measures. The course of ACMV epidemics over time was shown to depend closely on crop age and planting date. These relationships were expressed mathematically and ACMV progress curves were modelled combining a direct interaction between an overall exponential decreasing susceptibility to infection with crop age and a sinusoidal temperature-driven seasonal fluctuation in amount of spread from outside sources. After being validated using 1930s data from Kiwanda in Tanzania, this model was extended to incorporate host plant resistance, spread within plantings and yield losses. Simulation studies showed that when reversion (non-systemicity of the virus) does not occur and when cuttings are not selected preferentially from healthy plants, disease incidence increased in successive plantings of the same clonal stock and ultimately reached 100%. This occurred whatever the degree of host resistance, albeit after different periods. By contrast, with reversion and/or cutting selection, disease incidence may reach equilibrium values below 100% in resistant cultivars. At such equilibria, the effects of reversion and/or cutting selection balance the new virus transmissions by whiteflies. This emphasises the potential of resistant cultivars to control ACMV by exploiting their ability to revert, as such cultivars not only suffer less yield loss when infected, but are less likely to become heavily infected, even after many cycles of crop production.

Key Words: Bemisia tabaci, whitefly vector, host disease resistance, Ivory Coast, Tanzania

Ce texte rapporte les conclusions d 'une série d 'expériences menées à Adiopoodoumédans la zone forestière de Côte d 'Ivoire entre 1980 et 1990 sur le développement de la mosaïque africaine du manioc au cours du temps afin de mieux comprendre l'épidémiologie de la maladie et de faciliter l'évaluation des méthodes de lutte. Il a été mis en évidence que la cinétique de contamination de la maladie au cours du temps dépendait étroitement de l'âge de la culture et de sa date de plantation. Ces relations ont été formulées mathématiquement et les courbes de contamination ont été modélisées en combinant une interaction directe entre la sensibilité à l'infection, décroissante de façon exponentielle avec l'âge, et la variation sinusoïdale (liée à la température) de la contamination externe. Après avoir été validé avec des données obtenues à Kiwanda en Afrique de l'Est, ce modèle a été complété en incorporant l'effet de la résistance de la plante hôte, de la contamination secondaire et des pertes de production. Les études de simulation ont alors montré que lorsque la réversion (absence de systémicité du virus dans la plante) ou la sélection de boutures (en provenance préferentiellement de plants sains) n'avait pas lieu, l'incidence de la maladie  augmentait régulièrement dans des plantations successives issues du même matériel végétal pour atteindre finalement 100%, quel que soit le degré de résistance de la plante, après des durées différentes cependant. En revanche, avec réversion ou choix de boutures, l'incidence de la maladie pouvait atteindre des valeurs à l'équilibre au dessous de 100% dans des variétés résistantes. A de tels niveaux d'équilibres,le pourcentage de plantes non infectées grâce à la réversion ou à la sélection équilibre les nouvelles transmission du virus par aleurodes. Ceci souligne le potentiel des variétés résistantes pour contrôler la maladie en exploitant leur aptitude à la reversion, car de telles variétés non seulement souffrent de pertes de production plus limitées lorsqu 'elles soot infectées, mais sont aussi moins contaminées, même après plusieurs cycles de culture.

Mots Clis: Bemisia tabaci, resistance malidie-hôte, Côte d'lvoire, Tanzanie, aleurodes