Optimisation of in vitro techniques for cassava brown streak virus elimination from infected cassava clones

Abstract

Cassava brown streak disease (CBSD), caused by Cassava brown streak virus (CBSV), is an economically important disease of cassava (Manihot esculenta Crantz) in East Africa. The objective of this study was to optimise in vitro techniques for CBSV elimination from infected Ugandan cassava cultivars. Using semi-solid half-strength Murashige and Skoog (MS) basal medium, hormone concentration and heat treatment regimes were optimised for micropropagation of farmer's preferred cassava cultivars and CBSV elimination. Single nodes from young cassava stems were cultured for four weeks on ½MS medium supplemented with 6-benzyl amino purine (BAP) and 2,4-dichlorophenoxy acetic acid (2,4-D). The BAP and 2,4-D concentration (mg l-1) combinations used were 0.0 and 0.0, 0.5 and 0.1, 1.0 and 0.2, 1.5 and 0.3, and 2.0 and 0.4, respectively. The optimum medium was used for in vitro thermotherapy using four temperature regimes, namely 30-34, 34-38, 36-40 and 38-42 o C for 8 hours darkness and 16 hours light, respectively, for four weeks. The best plantlet growth in terms of height was observed on MS medium supplemented with 0.5 mg l-1 BAP and 0.1 mg l-1 2,4-D. Highest CBSV elimination efficiency of 40%, with 49% plantlet survival was observed at 36 o C for 8 hours darkness and 40 o C for 16 hours light. These results indicate that in vitro techniques can greatly enhance CBSV elimination and, thus, provide a means of CBSD management through dissemination and conservation of popular but CBSD susceptible cultivars. RÉSUMÉ La maladie de la striure brune du manioc (CBSD) causée par le virus de la striure brune (CBSV), est une maladie économiquement importante du manioc (Manihot esculenta Crantz) en Afrique de l'Est. L'objectif de cette étude était d'optimiser les techniques in vitro pour l'élimination du CBSV des cultivars ougandais infectés. En utilisant le médium basal semi-solid half strength Murashige and Skoog, la concentration d'hormone et les regimes de traitement de chaleur étaient optimisés pour la micropropagation des cultivars de manioc préférés par les fermiers et l'élimination du CBSV. Les nodes simples des jeunes tiges de manioc étaient cultivés pendant quatre semaines sur le médium ½ MS supplémentés avec 6-benzyl amino purine (BAP) et 2,4-dichlorophenoxy acetic acid. Les combinaisons de concentrations (mg l-1) de BAP et de 2.4-D utilisées étaient 0.0 et 0.0, 0.5 et 0.1, 1.0 et 0.2, 1.5 et 0.3, et 2.0 et 0.4, respectivement. Le médium optimum était utilisé pour la thermothérapie utilisant quatre regimes de température dont 30-34, 34-38, 36-40 et 38-42 oC pendant 8 heures en obscurité et 16 heures sous lumière, respectivement pendant quatre semaines. La meilleure croissance en hauteur des plantules était observée sur le médium MS supplémenté avec 0.5 mg l-1 BAP et 0.1 mg l-1 2,4-D. L'efficience la plus élevée de 40 % en terme d'élimination du CBSV, avec 49 % de la survie de plantules était observée à 36 oC pendant 8 heures sous obscurité et 40 oC pendant 16 heures sous lumière. Les résultats indiquent que les techniques in vitro peuvent grandement promouvoir l'élimination du CBSV et offrent ainsi un moyen de gestion de CBSD à travers la dissemination et la conservation des cultivars aussi populaires que susceptibles au SBSD. Mots Cles: Manihot esculenta, Murashige and Skoog medium, thermothérapie P. WASSWA et al. 236