Response of winter and spring barley genotypes to biotic and abiotic stresses in Kenya

Abstract:

Mixed response to net blotch disease, drought and aluminium toxicity in barley under different growing regions is one of the key problems leading to low average yield of barley in Kenya. The study aimed at determining whether spring and winter barley genotypes grown in Kenya would respond differently to the three stresses and establish a baseline for subsequent studies. A total of 16 spring and 16 winter genotypes were screened. Aluminium screening was done using 148 µM Al and 0 µM Al treatments in a completely randomized design (CRD) in laboratory and screenhouse. Data on relative net root growth, percent response, hematoxylin stain intensity, apical root length were collected. Drought screening was conducted under 20% and 80% field capacities alongside the membrane stability index (MSI) using EC meter. Data on MSI, height, tillers, heading, maturity, and 1000 seed weight were recorded. Net blotch screening was done in three sites identified as hot-spots for natural inoculation and confirmed in a screenhouse experiment. Field experiments were planted in a randomized complete block design while screenhouse in a CRD. Disease severity was assessed on a 0-9 scale. Significant differences were noted (p < 0.001) among the genotypes in their response to drought, net blotch and aluminium toxicity. Malt 1, HKBL 1663-3, Grace and Aliciana exhibited tolerance to the three stresses but other genotypes expressed mixed reactions to the same stresses. Mixed responses could mean that phenotypic expression of tolerance, resistance or susceptibility to stress is dependent on other external factors other than genetic make-up. In conclusion, winter and spring barley respond differently to biotic and abiotic stresses but the mechanism of response is dependent on other external factors.

La réponse mixte des orges à la maladie de la tâche réticulée, à la sécheresse et à la toxicité du sol en aluminium dans les différentes régions de culture est l’un des problèmes majeurs de faible rendement de l’orge au Kenya. L’étude vise à déterminer si les génotypes d’orge d’hiver et de printemps cultivés au Kenya réagiraient différemment aux trois contraintes et d’établir une base de référence pour des études ultérieures. Un total de 16 génotypes de printemps et 16 génotypes d’hiver ont été évaluées. L’évaluation de la réponse à la toxicité du sol en aluminium a été faite en utilisant des taux de 148 mM et 0 mM d’aluminium dans un dispositif complètement aléatoire (CRD) au laboratoire et dans une serre. Les données ont été recueillies sur la croissance relative nette des racines, pourcentage de réponse, intensité de tâche hématoxyline, longueur des racines apicales. L’évaluation de la réponse à la sécheresse a été menée sous les sols de 20% et 80% de capacités en eau aux côtés de l’indice de stabilité de la membrane (MSI) en utilisant un mètre de mesure de la CE. Les données ont été collectées sur les paramètres tels que la hauteur, l’indice de stabilité de la membrane, l’enracinement, la maturité et le poids de 1000 grains. L’évaluation de la réaction à la maladie de la tâche réticulée a été faite à travers une inoculation naturelle sur trois sites identifiés comme zones à forte pression de la maladie, ce qui a été ensuite confirmé par une expérimentation sous serre. Les essais au champ ont été installés dans un dispositif de bloc aléatoire complet tandis qu’un dispositif aléatoire simple a été utilisé au cours de l’évaluation sous serre. La sévérité de la maladie a été évaluée sur une échelle de 0-9. Des différences significatives ont été notées (p <0,001) entre les réponses des génotypes à la sécheresse, la tâche réticulée et leur sensibilité à la toxicité du sol en aluminium. Les génotypes Malt 1, HKBL 1663-3, Grace et Aliciana ont montrés une tolérance aux trois contraintes, mais d’autres génotypes ont exprimé des réactions mixtes par rapport aux mêmes contraintes. Les réponses mixtes pourraient signifier que l’expression phénotypique de la tolérance, de la résistance ou de la sensibilité au stress dépend des facteurs externes, autres que la constitution génétique. En conclusion, les orges d’hiver et de printemps réagissent différemment aux stress biotiques et abiotiques, mais le mécanisme de la réponse dépend d’autres facteurs externes.

Language:

English

Date of publication:

2016

Country:

Kenya

Region Focus:

East Africa

Author/Editor(s):

Were, J.O.

Ochuodho, J.O.

Rop, N.K.