Fungi of the genus Fusarium on tomato plants in Russia

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Tomato (Solanum lycopersicum) is one of the most widely cultivated vegetable crops in Russia. Fungi of the genus Fusarium are among the most significant tomato pathogens, causing wilt and fruit rot. This study investigated the species composition and pathogenicity of Fusarium strains isolated from tomato plants across different regions of Russia using molecular methods. Tomato tissues samples exhibiting fungal disease symptoms were collected during the growing season from commercial open-field farms in the Moscow, Astrakhan, and Saratov regions, as well as the Krasnodar Territory. A total of 25 Fusarium strains were isolated: 19 strains were isolated from fruits, two from leaves, one from the stem and 3 from roots. DNA analysis of tef1α and β-tubulin regions identified nine species within three species complexes: the Fusarium incarnatum-equiseti complex (F. citri, F. clavum, F. compactum, F. luffae), the Fusarium fujikuroi complex (F. annulatum, F. proliferatum), and the Fusarium oxysporum complex (F. curvatum, F. fabacearum, F. nirenbergiae). F. curvatum was isolated from the roots of a plant with wilt symptoms, while F. fabacearum was recovered from the roots of asymptomatic plants and from fruits. F. luffae was isolated from the stem of the plant with wilt symptoms and from diseased fruit. F. clavum strains were isolated from leaves with dark necrotic spots and from fruits. Strains of F. citri, F. clavum, F. compactum, F. annulatum, F. proliferatum, and F. nirenbergiae were isolated from fruits with fungal disease symptoms. All analyzed strains successfully infected tomato fruits and potato tubers in a spore suspension injection test. The most aggressive species were F. compactum and F. nirenbergiae, with F. compactum capable of infecting healthy fruits with intact skin. Strains of F. clavum also infected healthy tomato fruits, but the infection developed more slowly than with F. compactum. This study is the first to demonstrate the pathogenicity of F. compactum, F. annulatum, F. fabacearum, and F. nirenbergiae in tomatoes. These findings expand current knowledge on the diversity of Fusarium species associated with diseased tomato tissues.

About the authors

M. M. Yarmeeva

Lomonosov Moscow State University

Author for correspondence.
Email: mari.yarmeeva@mail.ru
Russian Federation, Moscow

E. M. Chudinova

Peoples’ Friendship University of Russia

Email: chudiel@mail.ru
Russian Federation, Moscow

A. S. Elanskaya

Lomonosov Moscow State University

Email: elanskaya034@mail.ru
Russian Federation, Moscow

L. Yu. Kokaeva

Lomonosov Moscow State University; Peoples’ Friendship University of Russia

Email: kokaeval@gmail.com
Russian Federation, Moscow; Moscow

S. N. Elansky

Lomonosov Moscow State University; Peoples’ Friendship University of Russia

Email: snelansky@mail.ru
Russian Federation, Moscow; Moscow

References

  1. Abu Bakar A.I., Nur Ain Izzati M.Z. Vegetative compatibility groups within Fusarium species isolates from tomato in Selangor, Malaysia. Pertanika Journal of Tropical Agricultural Science. 2018. V. 41(4). P. 1853–1864. http://agris.upm.edu.my:8080/dspace/handle/0/17200
  2. Azil N., Stefańczyk E., Sobkowiak S. et al. Identification and pathogenicity of Fusarium spp. associated with tuber dry rot and wilt of potato in Algeria. Eur. J. Plant Pathol. 2021. V. 159 (3). P. 495–509. https://doi.org/10.1007/s10658-020-02177-5
  3. Bedoya E.T., Bebber D.P., Studholme D.J. Taxonomic revision of the banana Fusarium Wilt TR4 pathogen is premature. Phytopathology. 2021. V. 1 (11). P. 2141–2145. https://doi.org/10.1094/phyto-03-21-0089-le
  4. Beltran M., Delgado J.C., Valdivia A.G. et al. First report of Fusarium equiseti causing root and crown rot in tomato in Mexico. Plant Disease. 2023. V. 107. P. 2542. https://doi.org/10.1094/pdis-10-22-2494-pdn
  5. Chitwood-Brown J., Vallad G.E., Lee T.G. et al. Breeding for resistance to Fusarium wilt of Tomato: A Review. Genes. 2021. V.12. Art. 1673. https://doi.org/10.3390/genes12111673
  6. Crous P.W., Lombard L., Sandoval-Denis M. et al. Fusarium: more than a node or a foot-shaped basal cell. Stud. Mycol. 2021. V. 98. Art. 100116. https://doi.org/10.1016/j.simyco.2021.100116
  7. Debbarma R., Kamil D., Bashyal B.M. et al. First report of crown and stem rot of tomatoes (Solanum lycopersicum L.) caused by Fusarium solani in India. J. Plant Pathol. 2021. V. 103. Art. 1373. https://doi.org/10.1007/s42161-021-00938-7
  8. Du M., Ren X., Sun Q. et al. Characterization of Fusarium spp. causing potato dry rot in China and susceptibility evaluation of Chinese potato germplasm to the pathogen. Potato Res. 2012. V. 55. P. 175–184. https://doi.org/10.1007/s11540-012-9217-6
  9. Elansky A.S., Mislavskiy S.M., Chudinova E.M. et al. Fusarium species affecting potato tubers and tomato fruits in Uganda. Mikologiya i fitopatologiya. 2024. V. 58 (2). P. 161–172. https://doi.org/10.31857/S0026364824020077
  10. Elansky A.S., Simbo D., Elansky S.N. et al. Fusarium fungi from diseased potato tubers and tomato fruits in Mali. Mikologiya i fitopatologiya. 2025. V. 59 (in press).
  11. Fajola A.O. The post-harvest fruit rots of Tomato (Lycopersicum esculentum) in Nigeria. Food/Nahrung. 1979. V. 23. P. 105–109. https://doi.org/10.1002/food.19790230202
  12. FAO. 2024. https://www.fao.org/faostat/en/#data/QCL. Accessed 04.12.2024.
  13. Gachango E., Hanson L.E., Rojas A. et al. Fusarium spp. causing dry rot of seed potato tubers in Michigan and their sensitivity to fungicides. Plant Disease. 2012. V. 96. P. 1767–1774. https://doi.org/10.1094/pdis-11-11-0932-re
  14. Gagkaeva T. Yu., Orina A.S., Gomzhina M.M. et al. Fusarium bilaiae, a new cryptic species in the Fusarium fujikuroi complex associated with sunflower. Mycologia. 2023. V.115(6). P. 787–801. https://doi.org/10.1080/00275514.2023.2259277
  15. Gao M.L., Luan Y.S., Yu H.N. et al. First report of tomato leaf spot caused by Fusarium proliferatum in China. Can. J. Plant Pathol. 2016. V. 38 (3). P. 400–404. https://doi.org/10.1080/07060661.2016.1217277
  16. Geiser D.M., Al-Hatmi A.M., Aoki T. et al. Phylogenomic analysis of a 55.1-kb 19-gene dataset resolves a monophyletic Fusarium that includes the Fusarium solani species complex. Phytopathology. 2021. V. 111 (7). P. 1064–1079. https://doi.org/10.1094/phyto-08-20-0330-le
  17. Gilardi G., Matic S., Guarnaccia V. et al. First report of Fusarium clavum causing leaf spot and fruit rot on tomato in Italy. Plant Disease. 2021. V. 105 (8). Art. 2250. https://doi.org/10.1094/pdis-05-20-1096-pdn
  18. Liu J., Deng S., Chang W., Wang H. First report of tomato wilt caused by Fusarium brachygibbosum in China. Plant disease. 2023. V. 107 (9). P. 2844. https://doi.org/10.1094/PDIS-01-23-0076-PDN
  19. Lombard L., Sandoval-Denis M., Lamprecht S.C. et al. Epitypification of Fusarium oxysporum – clearing the taxonomic chaos. Persoonia. 2019. V. 43. P. 1–47. https://doi.org/10.3767/persoonia.2019.43.01
  20. Maryani N., Lombard L., Poerba Y.S. et al. Phylogeny and genetic diversity of the banana Fusarium wilt pathogen Fusarium oxysporum f. sp. cubense in the Indonesian centre of origin. Stud. Mycol. 2019. V. 92. P. 155–194. https://doi.org/10.1016/j.simyco.2018.06.003
  21. Murad N.B.A., Kusai N.A., Zainudin N.A.I.M. Identification and diversity of Fusarium species isolated from tomato fruits. J. Plant Protection Res. 2016. V.56. P. 231–236. https://doi.org/10.1515/jppr-2016-0032
  22. Mwangi M.W., Muiru W.M., Kimenju J.W. Characterisation of Fusarium species infecting tomato in Mwea West Sub-county, Kirinyaga County, Kenya. Can. J. Plant Pathol. 2021. V. 43 (1). P. 56–61. https://doi.org/10.1080/07060661.2016.1217277
  23. O’Donnell K., Kistler H.C., Cigelnik E. et al. Multiple evolutionary origins of the fungus causing Panama disease of banana: concordant evidence from nuclear and mitochondrial gene genealogies. PNAS USA. 1998. V. 95 (5). P. 2044–2049. https://doi.org/10.1073/pnas.95.5.2044
  24. O’Donnell K., Sutton D.A., Rinaldi M.G. et al. Internet-accessible DNA sequence database for identifying fusaria from human and animal infections. J. Clin. Microbiol. 2010. V. 48 (10). P. 3708–3718. https://doi.org/10.1128/jcm.00989-10
  25. O’Donnell K., Ward T.J., Robert V.A. et al. DNA sequence-based identification of Fusarium: current status and future directions. Phytoparasitica. 2015. V. 43. P. 583–595. https://doi.org/10.1007/s12600-015-0484-z
  26. O’Donnell K., Whitaker B.K., Laraba I. et al. DNA sequence-based identification of Fusarium: A work in progress. Plant Disease. 2022. V. 106 (6). P. 1597–1609. https://doi.org/10.1094/pdis-09-21-2035-sr
  27. Severo R., Shibutani L.J.S., Silva G.F. et al. Fusarium species causing root rot and wilt in tomato in Brazil. Journal of Phytopathology. 2024. V. 172. Art. e13261. http://dx.doi.org/10.1111/jph.13261
  28. Srinivas C., Devi D.N., Murthy K.N.et al. Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici causal agent of vascular wilt disease of tomato: Biology to diversity. A review. Saudi J. Biol. Sci. 2019. V. 26 (7). P. 1315–1324. https://doi.org/10.1016/j.sjbs.2019.06.002
  29. Sun X., Jiang S., Hong H. et al. First report of fruit rot caused by Fusarium luffae in cherry tomato in China. Plant Di-sease. 2024. V. 108 (3). Art. 788. https://doi.org/10.1094/pdis-05-23-1019-pdn
  30. Wang M.M., Crous P.W., Sandoval-Denis M. et al. Fusarium and allied genera from China: species diversity and distribution. Persoonia. 2022. V. 48. P. 1–53. https://doi.org/10.3767/persoonia.2022.48.01
  31. Watanabe M., Yonezawa T., Lee K.I. et al. Molecular phylogeny of the higher and lower taxonomy of the Fusarium genus and differences in the evolutionary histories of multiple genes. BMC Evolutionary Biol. 2011. V. 11 (1) P. 1–16. https://doi.org/10.1186/1471-2148-11-322
  32. Xia J.W., Sandoval-Denis M., Crous P.W. et al. Numbers to names – restyling the Fusarium incarnatum-equiseti species complex. Persoonia. 2019. V. 43. P. 186–221. https://doi.org/10.3767/persoonia.2019.43.05
  33. Yilmaz N., Sandoval-Denis M., Lombard L., et al. Redefining species limits in the Fusarium fujikuroi species complex. Persoonia. 2021. V. 46. P. 129–162. https://doi.org/10.3767/persoonia.2021.46.05

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».