Aetiology and epidemiology of grapevine anthracnose

• Main Author: Ricardo Feliciano dos Santos
• Other Authors: Marcel Bellato Sposito
• Language: English
• Published: Universidade de São Paulo 2017
• Subjects: Elsinoë ampelina; Vitis spp.; Diversidade genética; Patometria; Produção de conídios; Progresso temporal e espacial; Genetic diversity; Pathometry; Production of conidia; Temporal and spatial progress
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11135/tde-06042018-155130/

Grapevine anthracnose is an important disease, responsible for severe yield losses in humid regions around the world. This study aimed to: i: identify the causal agents of grapevine anthracnose in Brazil; ii: characterize Elsinoë ampelina isolates from Brazil and Australia by means of phylogenetic analyses, morphological features and pathogenicity tests; iii: develop an efficient method for conidial production of E. ampelina; iv: develop and validate a standard area diagram set (SADs) for assessing anthracnose severity on grapevine leaves; and v: study the temporal and spatial progression of anthracnose in a Brazilian vineyard. To identify the causal agents of the disease, leaves, stems and berries with anthracnose symptoms were collected from 38 vineyards in southern and southeastern Brazil and 39 E. ampelina and 13 Colletotrichum spp. isolates were obtained. For E. ampelina isolates, the internal transcribed spacer (ITS), histone H3 (HIS3) and elongation factor 1-α (TEF) sequences were analysed. HIS3 was the most informative region with 55 polymorphic sites. Seven Colletotrichum species were identified: C. siamense, C. gloeosporioides, C. fructicola, C. viniferum, C. nymphaeae, C. truncatum and C. cliviae. In pathogenicity tests, only E. ampelina isolates caused anthracnose symptoms on Vitis vinifera \'Moscato Giallo\' and Vitis labrusca \'Niagara Rosada\'. To characterize E. ampelina from Brazil and Australia, 35 isolates were analysed. ITS and TEF sequences of all isolates were monomorphic. The haplotype network generated from HIS3 dataset showed four distinct haplotypes. High genetic variability was observed in two Brazilian isolates, haplotype EA4, which may have lost the intron region during species evolution. Colonies showed variable coloration, wrinkled texture, absence of spores and slow growth. Brazilian isolates produced conidia larger than conidia from Australian isolates. To induce the conidial production, mycelial fragments were shake-incubated in rainwater and distilled water for 7 days. Isolates produced different concentrations of conidia and the conidial germination was more than 88.5%. In infectivity tests, conidia caused typical anthracnose symptoms on leaves. The SADs developed comprises six true colour diagrams with severity ranging from 1.1 to 27.4%. The use of the SADs improved the accuracy, precision, agreement and inter-rater reliability of the estimates conducted by 12 raters. The temporal and spatial dynamics of anthracnose was carried out in a \'Niagara Rosada\' vineyard in 2014 and 2015. The incidence of vines with diseased leaves, stems and berries and the severity disease on leaves were recorded. Anthracnose symptoms occurred rapidly after bud break and ontogenic resistance was observed for all organs assessed. The monomolecular model showed the best fit to the incidence progress. Temporal analyses suggest that the progress of anthracnose incidence and severity over time is governed mainly by the primary inoculum due to age-related resistance of the vine organs. Spatial analyses showed a predominantly random spatial pattern of diseased vines. In conclusion, this thesis presents a more in-depth understanding of the aetiology and epidemiology of an important grapevine disease. === Antracnose da videira é uma importante doença, responsável por severas perdas de produtividade em regiões húmidas em diversos locais do planeta. Este estudo objetivou: i: identificar o agente causal da antracnose da videira no Brasil; ii: caracterizar isolados de Elsinoë ampelina do Brasil e Austrália através de análises filogenéticas, morfologia e testes de patogenicidade; iii: desenvolver um método eficiente para produção de conídios de E. ampelina; iv: desenvolver e validar uma escala diagramática para avaliar a severidade de antracnose em folhas; e v: estudar o progresso temporal e espacial da antracnose em um vinhedo brasileiro. Para identificar os agentes causais da doença, folhas, ramos e bagas com sintomas de antracnose foram coletados em 38 vinhedos das regiões sul e sudeste do Brasil e 39 isolados de E. ampelina e 13 isolados de Colletotrichum spp. foram obtidos. Para isolados de E. ampelina, sequências de espaçador interno transcrito (ITS), histona H3 (HIS3) e fator de elongação 1-α (TEF) foram analisadas. HIS3 foi a região mais informativa com 55 sítios polimórficos. Foram identificadas sete espécies de Colletotrichum: C. siamense, C. gloeosporioides, C. fructicola, C. viniferum, C. nymphaeae, C. truncatum e C. cliviae. Nos testes de patogenicidade, somente isolados de E. ampelina causaram sintomas de antracnose em Vitis vinifera \'Moscato Giallo\' e Vitis labrusca \'Niagara Rosada\'. Para a caracterização de E. ampelina do Brasil e Austrália, 35 isolados foram analisados. Sequências de ITS e TEF de todos os isolados foram monomórficas. A rede de haplótipos gerada a partir de sequências de HIS3 resultou na formação de quatro haplótipos. Alta diversidade genética foi observada em dois isolados brasileiros, haplótipo EA4, sugerindo a perda do intron durante a evolução da espécie. Colônias apresentaram coloração variável, textura enrugada, ausência de esporos e lento crescimento. Isolados brasileiros apresentaram conídios maiores que conídios de isolados australianos. Para induzir a esporulação, fragmentos de micélio foram agitados e incubados em água da chuva e água destilada durante 7 dias. Isolados produziram diferentes concentrações de conídios e a germinação foi superior a 88,5%. Nos testes de infectividade, os conídios causaram sintomas de antracnose em folhas. A escala diagramática desenvolvida compreende seis diagramas em cores reais com severidade variando de 1,1 a 27,4%. O uso da escala diagramática melhorou a acurácia, precisão, concordância e reprodutibilidade das estimativas conduzidas por 12 avaliadores. A dinâmica temporal e espacial da antracnose foi conduzida em vinhedo de \'Niagara Rosada\' em 2014 e 2015. A incidência de videiras com folhas, ramos e bagas sintomáticos e a severidade em folhas foram registradas. Os sintomas de antracnose ocorreram rapidamente após a brotação sendo observada resistência ontogênica em todos os órgãos avaliados. O modelo monomolecular mostrou o melhor ajuste para o progresso da incidência. As análises temporais sugerem que o progresso da incidência e severidade durante o tempo é influenciado principalmente pelo inóculo inicial devido à resistência ontogênica dos órgãos. As análises espaciais mostraram um padrão espacial predominantemente aleatório de videiras sintomáticas. Em conclusão, esta tese apresenta uma compreensão mais aprofundada da etiologia e epidemiologia de uma importante doença da videira.