Effects of sowing date, nitrogen fertilization, and Fusarium graminearum in an Argentinean bread wheat: Integrated analysis of disease parameters, mycotoxin contamination, grain quality, and seed deterioration

Abstract

Bread wheat is one of the main crops cultivated worldwide that can be affected by fungal diseases as Fusarium head blight. The aim of this work was to analyze the effect of sowing date and nitrogen fertilization on the F. graminearum-wheat interaction. The experiment was carried out involving two sowing dates with different nitrogen fertilization and F. graminearum inoculation treatments. A total of 32 variables related to the disease parameters, mycotoxin production, grain quality, gluten composition, and seed deterioration were evaluated. Disease severity was significantly increased after F. graminearum inoculation (2.2-fold) while mycotoxin production increased significantly for the delayed sowing date: deoxynivalenol (3.2-fold), 3-ADON (3.6-fold), nivalenol (8-fold), and zearalenone (5-fold).

Regarding grain quality, the delayed sowing date showed a decrease in the protein percentage (-15 %) and gluten concentration (-17.9 %), while an increase of test weight (+6.2 %) was observed. Seed deterioration variables showed differences among longevity parameters showing an increase in seed vigor and viability in the late sowing date. In conclusion, sowing date and nitrogen fertilization could affect FHB severity, mycotoxin contamination, and grain quality.

Resumen: El trigo pan es uno de los principales cultivos cultivados en todo el mundo que puede verse afectado por enfermedades fúngicas como el tizón de la cabeza por Fusarium. El objetivo de este trabajo fue analizar el efecto de la fecha de siembra y la fertilización con nitrógeno sobre la interacción F. graminearum-trigo. El experimento se realizó con dos fechas de siembra con diferentes tratamientos de fertilización nitrogenada e inoculación de F. graminearum. Se evaluaron un total de 32 variables relacionadas con los parámetros de la enfermedad, producción de micotoxinas, calidad del grano, composición del gluten y deterioro de la semilla. La gravedad de la enfermedad aumentó significativamente después de la inoculación de F. graminearum (2,2 veces) mientras que la producción de micotoxinas aumentó significativamente para la fecha de siembra retrasada: deoxinivalenol (3,2 veces), 3-ADON (3,6 veces), nivalenol (8 veces) y zearalenona (5 veces).

En cuanto a la calidad del grano, la fecha de siembra retrasada mostró una disminución en el porcentaje de proteína (-15%) y concentración de gluten (-17,9%), mientras que se observó un aumento del peso específico (+6,2%). Las variables de deterioro de la semilla mostraron diferencias entre los parámetros de longevidad mostrando un aumento en el vigor y la viabilidad de la semilla en la fecha de siembra tardía. En conclusión, la fecha de siembra y la fertilización con nitrógeno podrían afectar la severidad de FHB, la contaminación por micotoxinas y la calidad del grano.