Climate changes and Botryosphaeriaceae diseases of Eucalyptus in Portugal

Abstract

O eucalipto é das espécies florestais mais plantadas devido à sua importância económica. Em Portugal, (principalmente E. globulus) representa atualmente 26% da área total, sendo a espécie florestal mais abundante no país. Membros da família Botryosphaeriaceae podem ocorrer como endofíticos ou patogénios latentes numa variada gama de hospedeiros lenhosos. Várias espécies têm sido associadas a eucaliptos em todo o mundo. Apesar da sua importância económica, não existem estudos relacionados com a ocorrência de espécies de Botryosphaeriaceae associadas a eucaliptos em Portugal, nem sobre o impacto que as alterações climáticas possam ter no desenvolvimento de doenças. Foi estudada a comunidade de espécies de Botryosphaeriaceae que ocorre tanto em plantações saudáveis como doentes de E. globulus por todo o país. Nove espécies pertencentes a três géneros (Botryosphaeria, Diplodia e Neofusicoccum) foram identificadas, sendo o género Neofusicoccum claramente dominante tanto em plantas doentes como saudáveis. Neofusicoccum algeriense, D. corticola e D. seriata foram descritos pela primeira vez em E. globulus, enquanto N. algeriense, N. kwambonambiense e N. eucalyptorum correspondem aos primeiros registos em Portugal. É fundamental detetar precocemente estes fungos de modo a evitar surtos de doenças que possam resultar em elevadas perdas económicas. A sua identificação, de modo geral, baseia-se em técnicas moleculares que embora muito poderosas na discriminação de espécies podem ser demoradas e dispendiosas. A técnica de espectroscopia de infravermelho médio (MIR) permitiu a discriminação de espécies de Botryosphaeriaceae com base no seu perfil de “fingerprint” de infravermelho. Esta técnica revelou potencial para ser uma alternativa eficaz, rápida e económica aos métodos de identificação convencionais. Em ensaios de inoculação artificial foram encontradas diferenças claras na agressividade destes fungos. Neofusicoccum kwambonambiense e D. corticola foram as espécies mais virulentas, em contraste com B. dothidea e D. seriata. Apesar de algumas diferenças nos parâmetros morfo-fisiológicos não foi encontrada qualquer relação direta entre o tamanho da lesão (agressividade) e as respostas fisiológicas da planta. Considerando o perfil fisiológico global e as dimensões das lesões notou-se uma clara variação na suscetibilidade entre os diferentes genótipos de plantas testadas. As alterações climáticas influenciam a ocorrência e gravidade das doenças nas plantas. Os nossos resultados indicam que as plantas em stress hídrico são mais suscetíveis a espécies de Botryosphaeriaceae. Esta resposta foi particularmente relevante quando os fungos foram inoculados em plantas que já se encontravam em privação de água. Além disso, o pré-condicionamento das plantas a condições de seca levou a um ligeiro aumento da resistência à infeção fúngica. Os nossos resultados realçam o facto de as estratégias de gestão para as plantações não poderem ignorar o impacto que as doenças associadas a Botryosphaeriaceae podem ter num cenário de alterações climáticas.

Eucalypts are one of the most widely planted forest trees due to their economic importance. In Portugal, they (mostly E. globulus) represent currently 26% of the total forest area, being the most abundant forest tree in the country. Botryosphaeriaceae species occur as endophytes or latent pathogens on a diverse range of woody hosts, including eucalypts. Despite the economic importance of these plants, there are no studies related to the occurrence of Botryosphaeriaceae species associated with them in Portugal or the impact of climate changes in the triggering of diseases. The community of Botryosphaeriaceae species occurring on diseased and healthy E. globulus trees was studied on several plantations throughout the country. Nine species from three different genera (Botryosphaeria, Diplodia and Neofusicoccum) were identified being the genus Neofusicoccum clearly dominant on both diseased and healthy trees. Neofusicoccum algeriense, D. corticola and D. seriata were reported for the first time on E. globulus, while N. algeriense, N. eucalyptorum and N. kwambonambiense correspond to the first reports in Portugal. The early detection of Botryosphaeriaceae species could allow preventing disease outbreaks that may result in significant economic losses. The identification of these fungal species is, in general, based on molecular techniques, that although being very powerful in discriminating species, can be time consuming and still quite expensive. Mid-infrared spectroscopy (MIR) technique allowed the discrimination of species of Botryosphaeriaceae based on their infrared fingerprint profile, being a powerful, cost-effective and faster alternative method to conventional identification techniques. In artificial inoculation trials, marked differences in aggressiveness between these fungi were reported. Neofusicoccum kwambonambiense and D. corticola were the most virulent species while B. dothidea and D. seriata were the less ones. Despite some differences in morpho-physiological parameters no direct relation was found between lesion sizes (aggressiveness) and plant morpho-physiological responses. Considering the global physiological profile and lesion sizes, a clearly variation in susceptibility between different genotypes of eucalypts in study was shown. It is known that climate changes influence the occurrence and severity of plant diseases. Our results indicate that water stressed plants are more susceptible to Botryosphaeriaceae diseases. This response was particularly relevant when the plant was inoculated while water deprivation was already occurring. Moreover, drought primed plants presented a slightly increased resistance to fungal infection. Our results reinforce the fact that management strategies for plantations should not overlook the impact that Botryosphaeriaceae diseases can have in a climate change scenario.