Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10316/87576
Title: Esca complex in the Dão wine region (Portugal)
Authors: Sofia, Jorge Manuel Esteves Carvalho
Orientador: Rego, Cecília
Gonçalves, Maria Teresa
Keywords: Alfrocheiro; Aragonez; Cultivar; Dão; Esca; Grapevine; Jaen; Petri disease; Phaeomoniella chlamydospora; Susceptibility; Touriga Nacional; Vitis vinifera
Issue Date: 6-Jun-2019
Abstract: The designation Grapevine Trunk Diseases (GTDs) comprises several grapevine pathologies, associated with different phytopathogenic fungi, that by affecting the permanent structure of the plant lead to its weakening and death. GTDs share a cryptic nature with characteristic symptoms in wood and on foliage that may take several years to manifest. GTDs are common to all winegrowing countries and are responsible for significant losses by causing premature decline and dieback in vineyards worldwide. The present thesis seeks to contribute to the improvement of GTDs knowledge in the Dão wine region. In a literature review on the state-of-the-art of GTD research, esca, Eutypa and Botryosphaeria associated diebacks were considered as the main GTDs referenced in adult vines, whereas in young plants Petri disease and black-foot disease were the most common. This review evidenced the esca complex as a major GTD worldwide, with Phaeomoniella chlamydospora being recognised as the most important species involved in the aetiology of that complex. In this thesis first chapter “Contribution for a better understanding of grapevine fungal trunk diseases in the Portuguese Dão wine region”, a leaflet and a simple questionnaire were produced and issued to winegrowers. The leaflet, with detailed colour photos of the main symptoms associated with each GTD, aimed to elucidate the winegrowers on the GTDs’ theme. While browsing through the information stated on the leaflet, the inquired were invited to fulfil the questionnaire on the presence and relevance of those diseases in their vineyards. The results obtained in the survey represent a first concise indication of the extent of GTDs in the Dão wine region. Besides confirming GTDs’ presence, the local winegrower’s knowledge on GTDs was improved, concluding that the GTDs situation within that region was a matter of concern. Esca and “Phomopsis cane and leaf spot” were both well known. The esca complex, mainly esca and esca proper, were considered the foremost GTDs within the Dão, although mostly at low frequencies. Botryosphaeria dieback was not as well-known and young grapevine declines were considered lesser problems. In the second chapter of the thesis, “Molecular and phenotypic characterisation of Phaeomoniella chlamydospora isolates from the demarcated wine region of Dão (Portugal)”, 68 isolates of P. chlamydospora were characterised for phenotypic and molecular diversity to determine its intraspecific variability and population structure. Morphological and molecular characterisation were performed, and molecular analyses were used to infer phylogenetic relationships. Isolates were in two groups, supported by phenotypic and molecular analyses, but no correspondence was found between the two approaches. Nevertheless, both analyses revealed strong homogeneity among all isolates, despite their diverse geographical origin, year of isolation and scion/rootstock combination, supporting the clonal reproduction strategy described for this species. In the third chapter, "Pathogenicity of Phaeomoniella chlamydospora isolates", a greenhouse pathogenicity assay was performed on two-year potted grapevines, kept under controlled conditions, using 22 of the 68 P. chlamydospora isolates. All P. chlamydospora isolates proved pathogenic, causing vascular discolouration, and being reisolated from those lesions. However, infected plants did not show GTD related foliar symptoms. Most of the isolates included in ITS sequencing “Group 1” revealed more aggressive, causing longer lesions than the ones included in “Group 2”. The same tendency continued with P. chlamydospora reisolation frequencies, where most of the plants infected with “Group 1” isolates had the highest fungal recovery frequencies. These results allow, to a certain extent, some inferences relating the potential aggressiveness of the isolates to each of the formed clusters. Finally, in the fourth chapter, the response of Dão most common grapevine cultivars (Alfrocheiro, Aragonez, Jaen and Touriga Nacional) to infection by P. chlamydospora, was investigated. During a three-year trial, those grapevine cultivars were separately infected with three Portuguese isolates of P. chlamydospora. Our results showed cv. Alfrocheiro as the most susceptible, while cv. Jaen was the less susceptible. Variation in parameters like lesion length and fungal recovery from infected spurs within different trial years suggest a relation with weather data. Differences in aggressiveness among isolates were noticed. The results produced in this thesis are now available to the local winegrowing sector, constituting an added value for their activity: a) improved knowledge of the various GTDs; b) a concrete assessment of the situation of those diseases, facilitating the demonstration of their importance to the public authorities and the need to promote their study and control; c) the confirmed pathogenicity of the various isolates studied reinforces the need to revise european legislation on the production of grapevine vegetative propagating material to include restrictive measures concerning fungi associated with GTDs; d) confirms the existence of different susceptibilities to P. chlamydospora infection among some grapevine cultivars; e) provides a decision tool to the establishment of new vineyards and indicates the need to study the genetic richness of the Portuguese grapevine cultivar pool in relation to its phytosanitary behaviour; f) supports and suggests adjustments to the recommended pruning strategies to control esca, specifically leaving longer spurs and avoiding late winter pruning, thus making difficult the trunk colonization by P. chlamydospora.
A designação Doenças do Lenho da Videira (DLV) compreende várias patologias, associadas a diferentes fungos fitopatogénicos, que ao afetar a estrutura fixa da planta conduzem ao seu enfraquecimento e morte. As DLV têm em comum uma natureza críptica com manifestação de sintomas característicos ao nível da madeira e da folhagem que podem demorar vários anos até se manifestarem. Estas doenças são comuns a todos os países vitícolas, sendo responsáveis por elevados prejuízos que põem em causa a viabilidade dos vinhedos afetados. A presente tese procurou contribuir para a melhoria do conhecimento sobre DLV na região vitivinícola do Dão. Numa revisão bibliográfica sobre o estado-da-arte da investigação sobre DLV, identificaram-se a esca, a eutipiose e “dieback” associado a fungos da família Botryosphaeriaceae como as principais DLV referenciadas em videiras adultas enquanto que em plantas jovens a doença de Petri e a doença do pé-negro foram as principais DLV identificadas. O complexo da esca representa uma das DLV mais relevantes, sendo Phaeomoniella chlamydospora identificada como a principal espécie envolvida na sua etiologia. No primeiro capítulo da tese “Contribution for a better understanding of grapevine fungal trunk diseases in the Portuguese Dão wine region” elaborou-se e distribuiu-se, na região do Dão, um folheto acompanhado de um questionário. O folheto com imagens detalhadas dos principais sintomas que caracterizam as diferentes DLV pretendia elucidar os vitivinicultores sobre o tema e permitiu o preenchimento do questionário e a subsequente recolha de dados acerca da presença e relevância dessas doenças nas vinhas dos participantes. Os resultados obtidos representam uma primeira indicação concisa da situação das DLV no Dão. Confirmou-se a presença das DLV, melhorou-se o conhecimento dos viticultores e concluiu-se que a severidade e incidência das DLV nas vinhas do Dão era preocupante. A Esca e a escoriose foram as doenças mais reconhecidas. O complexo da esca foi considerada a DLV mais importante no Dão, embora com baixa severidade na maior parte das vinhas. Os sintomas de “dieback” associado a fungos da família Botryosphaeriaceae e os declínios de jovens videiras, foram considerados problemas menores. No segundo capítulo da tese, “Molecular and phenotypic characterisation of Phaeomoniella chlamydospora isolates from the demarcated wine region of Dão (Portugal)”, caracterizaram-se 68 isolados de P. chlamydospora avaliando a sua diversidade fenotípica e molecular para determinar a sua variabilidade intraespecífica e estrutura populacional. Os isolados formaram dois grupos, tanto nas análises fenotípicas como moleculares, não havendo correspondência entre os grupos formados nas duas abordagens. Este estudo revelou homogeneidade entre todos os isolados, apesar da sua origem geográfica diversa, diferentes anos de isolamento e combinações casta/porta-enxerto, suportando a estratégia de reprodução clonal descrita para esta espécie. No terceiro capítulo, “Pathogenicity of Phaeomoniella chlamydospora isolates”, descreve-se um ensaio de patogenicidade em videiras jovens, realizado em condições controladas, usando 22 isolados de P. chlamydospora. Todos os isolados demonstraram ser patogénicos ao causar lesões vasculares e ao serem reisolados a partir dessas lesões. As plantas infetadas não manifestaram sintomas foliares típicos de DLV. A maioria dos isolados incluídos por sequenciação de ITS no “Grupo 1” revelou-se mais agressiva, causando lesões mais longas do que os incluídos no “Grupo 2”. A frequência de reisolamento de P. chlamydospora revelou a mesma tendência, tendo na maioria das amostras infetadas com os isolados do “Grupo 1” sido obtidos valores mais elevados de reisolamento. Estes resultados permitem, em certa medida, algumas inferências relacionando a agressividade dos isolados e os agrupamentos formados. Por fim, no quarto capítulo intitulado “Grapevine cultivar susceptibility to Phaeomoniella chlamydospora infection” foi investigada a suscetibilidade de quatro das castas do encepamento do Dão (Alfrocheiro, Aragonez, Jaen e Touriga Nacional) à infeção por P. chlamydospora. Num ensaio, ao longo de três anos, realizado em vinhas estabelecidas, videiras daquelas castas foram infetadas separadamente com três isolados portugueses de P. chlamydospora. Os resultados obtidos revelaram a casta Alfrocheiro como a mais suscetível das quatro utilizadas e a casta Jaen a menos suscetível. A variação, ao longo do ensaio dos parâmetros analisados, sugere uma possível relação com os dados meteorológicos. Foram também observadas diferenças na agressividade manifestada pelos diferentes isolados. Os resultados obtidos nesta tese disponibilizam aos vitivinicultores do Dão informação que constitui uma clara mais-valia para a sua atividade: a) a melhoria do conhecimento das diversas DLV; b) a avaliação concreta da situação dessas doenças, facilitando a demonstração da sua importância e a necessidade de promover o seu estudo e combate; c) a patogenicidade confirmada dos vários isolados estudados reforça a necessidade de revisão da legislação europeia sobre produção e comercialização de material de propagação vegetativa de videira; d) a confirmação da existência de diferentes suscetibilidades entre algumas das castas locais à infeção por P. chlamydospora; providencia uma ferramenta de decisão na constituição de novos encepamentos; e) indicam a necessidade de estudar a diversidade das castas portuguesas quanto ao seu comportamento em termos sanitários; f) sustentam e sugerem ajustes nas estratégias de poda recomendadas para o controle da esca, especificamente deixando talões mais compridos e evitando podas tardias, dificultando a colonização do tronco por P. chlamydospora.
Description: Tese de Doutoramento em Biociências, no ramo de Biologia Celular e Molecular, apresentada ao Departamento de Ciências da Vida da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra
URI: http://hdl.handle.net/10316/87576
Rights: openAccess
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