Summary An emerging experimental framework suggests that plants under biotic stress may actively seek help from soil microbes, but empirical evidence underlying such a ‘cry for help’ strategy is limited. We used integrated microbial community profiling, pathogen and plant transcriptive gene quantification and culture‐based methods to systematically investigate a three‐way interaction between the wheat plant, wheat‐associated microbiomes and Fusarium pseudograminearum ( Fp ). A clear enrichment of a dominant bacterium, Stenotrophomonas rhizophila (SR80), was observed in both the rhizosphere and root endosphere of Fp‐ infected wheat. SR80 reached 3.7 × 10 7 cells g −1 in the rhizosphere and accounted for up to 11.4% of the microbes in the root endosphere. Its abundance had a positive linear correlation with the pathogen load at base stems and expression of multiple defence genes in top leaves. Upon re‐introduction in soils, SR80 enhanced plant growth, both the below‐ground and above‐ground, and induced strong disease resistance by boosting plant defence in the above‐ground plant parts, but only when the pathogen was present. Together, the bacterium SR80 seems to have acted as an early warning system for plant defence. This work provides novel evidence for the potential protection of plants against pathogens by an enriched beneficial microbe via modulation of the plant immune system.

Summary Emerging experimental framework suggests that plants under biotic stress may actively seek help from soil microbes, but empirical evidence underlying such a ‘cry for help’ strategy is limited. We used integrated microbial community profiling, pathogen and plant transcriptive gene quantification and culture-based methods to systematically investigate a three-way interaction between the wheat plant, wheat-associated microbiomes and Fusarium pseudograminearum ( Fp ). A clear enrichment of a dominant bacterium, Stenotrophomonas rhizophila (SR80), was observed in both the rhizosphere and root endosphere of Fp- infected wheat. SR80 reached 3.7×10 7 cells g -1 in the rhizosphere and accounted for up to 11.4% of the microbes in the root endosphere. Its abundance had a positive linear correlation with the pathogen load at base stems and expression of multiple defense genes in top leaves. Upon re-introduction in soils, SR80 enhanced plant growth, both the below- and above-ground, and induced strong disease resistance by priming plant defense in the aboveground plant parts, but only when the pathogen was present Together, the bacterium SR80 seems to have acted as an early warning system for plant defense. This work provides novel evidence for the potential protection of plants against pathogens by an enriched beneficial microbe via modulation of the plant immune system.

Abstract Hexaploid spring wheat ( Triticum aestivum ) may exhibit significant crown rot disease responses to infection by Fusarium pseudograminearum , with a range of susceptibility levels available in commercial cultivars. Dry conditions during grain-fill may lead to the expression of prematurely senescing culms, which typically fail to set grain. Assessment of hexaploid spring wheat plants exhibiting both non-senescent and prematurely senescent culms was performed using visual discolouration, Fusarium pseudograminearum biomass, vascular colonisation and quantification of wheat DNA in culm sections sampled at three different heights above the crown and at the peduncle. A comparison of these parameters at four time points from milk development, when senescent culms are first observed, to maturity was conducted. Samples from six commercial cultivars were collected in 2014 from Narrabri and Tamworth, New South Wales and Wellcamp, Queensland. Prematurely senescent culms exhibited greater visual discolouration, Fusarium pseudograminearum biomass and vascular colonisation than non-senescent culms in each cultivar. Colonisation of xylem and phloem tissue was extensive in the basal portions of prematurely senescent culms (36 to 99%), and suggests significant impacts on water and nutrient movement during crown rot disease. Maturation coincided with significant changes in Fusarium pseudograminearum biomass and vascular colonisation. Wheat DNA content varied among cultivars, culm conditions, culm sections and sampling times. The variation in the severity of disease states between culms of the same plant suggests that the timing of initiation of infection in individual culms may vary.

Abstract In Australia, the soil‐borne disease common root rot ( Bipolaris sorokiniana ) (CRR) in wheat ( Triticum aestivum L.) leads to substantial yield losses, yet has limited visible aboveground symptoms, making detection and identification labor intensive. Near‐infrared (NIR) spectroscopy offers an early potential identification solution for CRR in wheat and has previously been reported with success for crop disease detection. This study investigated the ability of nondestructive NIR spectroscopy in combination with deep neural networks (DNN), logistic regression (LR), and principal component analysis combined with support vector machines (PCA‐SVM) for early‐stage CRR detection in wheat. NIR spectra of five different wheat varieties with varying resistance to CRR were collected in two seasons of glasshouse and three seasons of field trials using a portable spectrometer. Results demonstrated that DNN outperformed LR and PCA‐SVM, achieving 66%–91% average classification accuracy in glasshouse trials and an average accuracy of 73% with up to 87% in field trials, effectively distinguishing inoculated and non‐inoculated wheat plants from seedling to anthesis stages. Validation with a third season of field data achieved an average of 77% accuracy for the most susceptible variety during the stem elongation stage. NIR reflectance within 1600–1700 nm was identified as most important for estimating CRR presence, with initial detection occurring 35 days after sowing (DAS) in the glasshouse and 46 DAS in the field. In conclusion, a NIR spectrometer with a DNN model successfully performed disease classification, with the potential as a portable early disease detection tool to assist farm management decisions.