Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10773/22746
Title: Deciphering Pinus-Fusarium circinatum interaction in Pinus species with different degrees of susceptibility
Other Titles: Decifrando a interação Pinus-Fusarium circinatum em espécies de Pinus com diferentes graus de suscetibilidade
Author: Monteiro, Pedro Emanuel de Oliveira
Advisor: Alves, Artur
Pinto, Glória Catarina Cintra da Costa
Keywords: Bioquímica
Doenças das plantas
Bactérias patogénicas
Pinheiros - Fungos patogénicos
Defense Date: 2017
Publisher: Universidade de Aveiro
Abstract: A doença do cancro resinoso do pinheiro é causada por um agente patogénico - Fusarium circinatum, que afeta o género Pinus e também a espécie Pseudotsuga menziesii. Desde a sua descoberta em 1946, nos Estados Unidos da América, que a doença se tem dissipado pelo mundo provocando elevadas perdas económicas. Os sintomas característicos da doença são a descoloração, murchidão e queda das agulhas, o tombamento do ápice e a formação de cancros com exsudação visível de resina. Apesar das medidas de controlo aplicadas nos viveiros e plantações, ainda não existe um método eficaz para o controlo da doença sendo a seleção de material vegetal mais tolerante a ferramenta mais recomendada. Para tal, é crucial entender o mecanismo de infeção deste agente patogénico. Neste trabalho foram utilizadas três espécies de pinheiro, com diferentes graus de suscetibilidade - P. radiata, P. pinaster e P. pinea. Depois de 30 dias de aclimatização em câmara climática as plantas foram artificialmente inoculadas no caule com uma suspensão de esporos de F. circinatum. Para cada espécie foi implementado um grupo controlo (não inoculado). A amostragem foi realizada quando 50% dos indivíduos de um tratamento de cada espécie mostrou os sintomas característicos da doença – descoloração das agulhas, tombamento do ápice - tendo-se avaliado os seguintes parâmetros fisiológicos e bioquímicos: sobrevivência da planta, necrose relativa, trocas gasosas, relações hídricas, libertação de eletrólitos, pigmentos, prolina, açúcares solúveis totais e amido. Foram ainda realizados cortes histológicos para comparação anatómica do caule entre plantas controlo das três espécies. Após a infeção com F. circinatum, P. radiata foi a primeira espécie a mostrar sintomas – descoloração das acículas e tombamento do ápice, após 10 dias após inoculação, seguindo-se P. pinaster (17 dias) e por fim P. pinea (64 dias), onde apenas foi possível observar maior exsudação de resina e ramos laterais secos perto do ponto de inoculação. A inoculação com F. circinatum causou o aumento dos valores de necrose relativa em P. radiata e P. pinaster acompanhado com um aumento dos valores de libertação de eletrólitos. Em P. pinea não foram observadas estas alterações. Foi possível observar a resposta da planta a F. circinatum no que se refere ao seu impacto nas relações hídricas em P. radiata e P. pinaster através da diminuição do potencial hídrico e uma diminuição significativa no conteúdo relativo em água nesta ultima espécie, sem alterações em P. pinea. A prolina também teve um aumento significativo em P. pinaster. Nas espécies mais suscetíveis, P. radiata e P. pinaster, as trocas gasosas foram severamente afetadas ocorrendo um decréscimo na taxa de assimilação de CO2, condutância estomática, transpiração e eficiência no uso de água, inversamente à concentração interna de CO2 que registou um aumento. Observou-se um aumento das antocianinas, com maior incidência em P. pinaster e P. pinea. As diferenças a nível anatómico entre as três espécies estudadas, principalmente na espessura do córtex e no número de canais resiníferos, podem ser parte da explicação da tolerância encontrada em P. pinea. Os resultados apontam para uma maior plasticidade no ajuste osmótico em P. pinaster comparativamente a P. radiata que suporta o atraso verificado no aparecimento de sintomas apesar da maior proporção de necrose relativa observada. Com este estudo foi possível confirmar que a infeção com F. circinatum leva a uma resposta diferencial nas três espécies em estudo não só em termos temporais como aparentemente nos mecanismos de resposta que lhe estão associados.
Pitch canker disease (PCD) is caused by a pathogen – Fusarium circinatum, which affects Pinus genus and also the species Pseudotsuga menziesii. Since its first report in 1946, in the United States of America, the disease has spread worldwide provoking severe economic losses. The characteristic symptoms of the disease are the wilting and discoloration of the needles, that end up falling down, the tip dieback of the branches, and the formation or large cankers with visible resin exudation. Despite the control measures applied in nurseries and plantations, there is still no effective method for disease control, being the selection of tolerant plant material the most recommended tool. To do this, it is crucial to understand the pathogen infection mechanism. In this work three pine species with different degrees of susceptibility - P. radiata, P. pinaster and P. pinea, were used. After 30 days of an acclimatization period in a climatic chamber, plants were artificially inoculated in stems with a spore suspension of F. circinatum. A control group (not inoculated) was also implemented. Sampling was performed when 50% of the individuals of a treatment within each species showed the characteristic symptoms of the disease - needles discolouration, tip dieback - and the following physiological and biochemical parameters were evaluated: plant survival, relative necrosis, leaf-gas exchanges, water relations, electrolyte release, pigments, proline, total soluble sugars and starch. Histological sections were also performed between for comparison of control plants between the three species. After infection with F. circinatum, P. radiata was the first species to show symptoms, after 10 days-post-inoculation, followed by P. pinaster (17 days) and finally P. pinea (64 days), where it was only possible to observe a higher resin exudation and discoloured lateral branches near the inoculation point. The inoculation with F. circinatum caused the increase of the relative necrosis values in P. radiata and P. pinaster, where it was also possible to observe an increase on the values of electrolyte leakage. These changes were not observed in P. pinea. It was possible to observe the plants’ response to F. circinatum infection regarding its impact on the plant-water relations in P. radiata and P. pinaster through a decreased water potential and a significant decrease in relative water content in this last species, without changes in P. pinea. Proline also had a significant increase in P. pinaster. In the most susceptible species, P. radiata and P. pinaster, leaf-gas exchanges parameters were severely affected, with a decrease of net CO2 assimilation rate, stomatal conductance, transpiration and water-use efficiency, inversely to internal CO2 concentration, which increased. An increase in anthocyanins was observed, with a higher incidence in P. pinaster and P. pinea. The anatomical differences between the three species studied, mainly in the thickness of the cortex and in the number of resin ducts, may be part of the explanation of the tolerance found in P. pinea. The results point to a greater plasticity in the osmotic adjustment in P. pinaster compared to P. radiata that supports the delay observed in the symptoms appearance despite the higher relative necrosis observed. With this study it was possible to confirm that the infection with F. circinatum leads to a differential response in the three species used, not only temporally related but also in the response mechanisms associated.
Description: Mestrado em Bioquímica
URI: http://hdl.handle.net/10773/22746
Appears in Collections:UA - Dissertações de mestrado
DQ - Dissertações de mestrado

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