Map, detect and research Botryosphaeriaceae species

Abstract

The family Botryosphaeriaceae (Botryosphaeriales, Ascomycetes) is known to include several species of opportunistic pathogens or latent endophytes that affect worldwide many angiosperm and gymnosperm hosts. These fungi usually attack plants exposed to environmental stress, like drought or plants that are already affected by other pathogens or pests. Diseases caused by these species result on fruit rots, leaf spots, seedlings damping-off and collar rot, cankers, blight of shoots and seedlings and eventually host death. The number of studies targeting the distribution, diversity, ecology, and pathogenicity of Botryosphaeriaceae species is consistently increasing. However, with the lack of consistency in species delimitation, the name of hosts, and the locations of studies, it is almost impossible to quantify the presence of these species worldwide, or the number of different hosts–fungus interactions that occur. Also, several questions regarding pathogenicity potential and the capability of these organisms to jump among different hosts in a global change scenario is poorly understood. The present thesis offers in chapter two, a broad perspective on Botryosphaeriaceae species global diversity, dispersion, host association, ecological niches, pathogenicity and communication efficiency of new occurrences and new host-fungus associations based on a worldwide cured dataset. This dataset, with more than 2900 literature references from 1692 different plant species in 149 countries was transformed in an interactive and open database that allows the end-user to easily consult and explore information. In chapter three, reflects and assess best practices for new fungal species descriptions to ensure reproducibility, transparency, and consistency over time. Based on our definition of best available practices, it was found that, from a representative group of 210 new fungal descriptions, over 90% of the descriptions are followed by a detailed morphological characterization and with consistent phylogenetic analyses, for molecular characterization and host-fungus interactions 60% of the descriptions are outdated or only meet the minimal requirements for publication and 50% of the authors do not provide enough accessible and reproducible information. Chapter four evaluates how these species may shift their ecological ranges in response to current and future climate changes. An overall increase of suitable areas for these pathogens was predicted in most of the future scenarios and a consistent increase of the optimal growth months, for fungi development, that eventually could impact the phenology of these organisms and originate more frequent and intensive outbreaks. Additionally, in chapter five, as a case study, a survey was conducted in Portugal to identify Botryosphaeriaceae species associated with the main forest tree species. Twelve different species were identified, and pathogenicity tests revealed the host-jump potential of some species, showing high susceptibility of Quercus suber to Neofusicoccum parvum and N. eucalyptorum and of Pinus pinaster to Diplodia corticola. Different perspectives were explored to contribute for a better understanding of the challenge that Botryosphaeriaceae-related diseases represent in a global change scenario.

A família de fungos Botryosphaeriaceae (Botryosphaeriales, Ascomycetes) é conhecida por incluir diversas espécies de patógenos oportunistas ou endófitos latentes que afectam várias espécies de angiospérmicas e gimnospérmicas em todo o mundo. Estes fungos, normalmente, atacam plantas expostas a stresses abióticos, como por exemplo seca ou plantas que já estão afectadas por outro tipo de patógenos ou pragas. Doenças causadas por estas espécies originam podridão de frutos, manchas foliares, tombamento apical, necroses, murchidão de rebentos e eventualmente pode originar a morte do hospedeiro. A quantidade de estudos com foco na distribuição, diversidade, ecologia e patogenicidade de espécies de Botryosphaeriaceae tem aumentado ao longo do tempo. Contudo, devido à falta de consistência na delimitação das espécies, no nome dos hospedeiros e na localização dos estudos, é praticamente impossível quantificar a presença destas espécies globalmente ou o número de diferentes relações fungo-hospedeiro que realmente ocorrem. Além disso, várias questões relacionadas com o potencial de patogenicidade e a capacidade destes organismos alternarem entre diferentes hospedeiros num cenário de alterações climáticas continuam por responder. A presente tese, no capítulo dois, apresenta uma perspectiva alargada sobre a diversidade global de espécies de Botryosphaeriaceae, sua dispersão, associações de hospedeiros, nichos ecológicos, patogenicidade e eficácia da comunicação de novas ocorrências e novas associações de fungos-hospedeiros, com recurso a uma base de dados curada a nível global. Esta base de dados, que contém mais de 2900 referência bibliográficas de 1692 diferentes hospedeiros em 149 países diferentes, foi transformada numa plataforma interactiva e aberta que permite ao utilizador final consultar e explorar toda a informação com facilidade. O capítulo três reflecte e avalia boas práticas para novas descrições de espécies de forma a garantir reprodutibilidade, transparência e consistência ao longo do tempo. Com base na nossa definição de boas práticas foi verificado que, num grupo representativo de 210 novas descrições: mais de 90% das descrições são acompanhadas por uma caracterização morfológica detalhada e com análises filogenéticas consistentes; nas caracterizações moleculares e nas interacções fungo-hospedeiro, 60% das descrições estão desactualizadas ou não preenchem os critérios mínimos para publicação e 50% dos autores não providenciam informações de acessibilidade e de reprodutibilidade suficientes. O capítulo quatro avalia como estas espécies podem adaptar o seu nicho ecológico em resposta às actuais e futuras alterações climáticas. Em geral, é esperado um aumento das áreas com condições adequadas para a ocorrência destes patógenos na grande maioria dos cenários climáticos e um consistente aumento do número de meses com condições óptimas para o desenvolvimento destes fungos, que eventualmente pode alterar a fenologia destes organismos e originar surtos mais frequentes e com maior intensidade. Adicionalmente, como caso de estudo, no capítulo cinco, foi realizada uma amostragem a nível nacional em Portugal para identificar espécies de Botryosphaeriaceae associadas aos principais hospedeiros florestais. Doze espécies diferentes foram identificadas e os testes de patogenicidade revelaram a capacidade de algumas espécies para alternarem hospedeiros demonstrando grande susceptibilidade de Quercus suber para com Neofusicoccum parvum e N. eucalyptorum, bem como de Pinus pinaster para com Diplodia corticola. Diferentes perspectivas foram exploradas de forma a melhorar o nosso conhecimento do desafio que as doenças relacionadas com espécies de Botryosphaeriaceae apresentam num cenário de alterações climáticas.