TY - JOUR 
A1 - Parra Sáez, María Angeles
T1 - New host-pathogen associations of horticultural crops in the south-east of Spain

Y1 - 2022
UR - http://hdl.handle.net/10317/11576
AB - [SPA] Ante la elevada pérdida de productos hortofrutícolas como consecuencia de las enfermedades, se hace necesario seleccionar una adecuada estrategia de gestión y control de las mismas. Los cambios climáticos actuales pueden modificar la supervivencia y el desarrollo de los patógenos vegetales, así como sus fuentes y formas de transmisión, hecho que ha afectado a la distribución geográfica de las especies. Para las nuevas interacciones que tengan lugar en estas áreas, será crucial el diagnóstico correcto de los agentes causales. Bajo este contexto, en esta tesis doctoral se han estudiado nuevas patologías del brócoli, el melón y la calabaza. En el brócoli, se aisló al oomiceto Pythium ultimum Trow, (1901), sin. Globisporangium ultimum (Trow) Uzuhashi, Tojo y Kakish, creciendo junto a varias especies de bacterias, en el interior de tallos florales de brócoli maduro, lo que provocó una descomposición acuosa de los tejidos de síntomas muy similares a los producidos por la podredumbre blanda bacteriana. La podredumbre interna del tallo del brócoli a la que hacemos referencia, ha sido descrita habitualmente como una enfermedad denominada podredumbre blanda bacteriana causada por bacterias pectolíticas. De hecho, la bacteria Pectobacterium carotovorum Jones, (1901) se asocia a menudo con la podredumbre interna de esta hortaliza. Sin embargo, en este trabajo se aisló a P. ultimum, causando una podredumbre blanda interna de los tejidos cuyos síntomas eran similares a los de la podredumbre blanda bacteriana. No obstante, P. ultimum se describe principalmente como un patógeno que causa “damping-off” y podredumbre de la raíz en muchas plantas de vivero, incluyendo el brócoli. Los síntomas de la enfermedad ocasionados por este pseudohongo se reprodujeron en secciones de tallo de brócoli para verificar los postulados de Koch. Las bacterias aisladas en el frente de avance de la podredumbre no causaron la enfermedad, pero cuando crecían in vitro con P. ultimum, sí que interferían en su desarrollo. Se estudiaron los rasgos fenotípicos y genotípicos de los agentes implicados en la patología con el objetivo de aumentar el conocimiento de las características básicas de esta enfermedad inusual y del organismo causal responsable. En frutos de melón, se ha identificado una alta incidencia de patógenos en dos variedades comerciales de este vegetal: galia (Cucumis melo var. reticulatus) y cantalupo (Cucumis melo var. cantalupensis). Los frutos presentaron desarrollo de micelio blanquecino y ablandamiento de la pulpa. Los análisis morfológico y molecular permitieron identificar a los agentes causales responsables de las lesiones que fueron, para la variedad galia: Fusarium solani y Fusarium brachyggibosum y para cantalupo: Fusarium equiseti y Fusarium annulatum. El análisis molecular distinguió a estas especies en cuatro linajes diferentes dentro del género Fusarium, siendo estos complejos los de Fusarium solani (FSSC), Fusarium sambucinum (FSAMSC), Fusarium incarnatum-equiseti (FIESC) y Fusarium fujikuroi (FFSC), respectivamente. La patogenicidad de los aislados fue probada en melones sanos para verificar los postulados de Koch. Los primeros síntomas de podredumbre se observaron 3 días después de las inoculaciones a 28 ᴏC. La infección en los frutos sanos solo tuvo lugar en melones heridos artificialmente. Los síntomas fueron similares a los observados en los especímenes suministrados inicialmente y se volvieron a aislar los 4 patógenos de las heridas. Hay que destacar que estas patologías aparecen durante la fase poscosecha, pudiendo generar importantes pérdidas económicas especialmente en aquellas partidas cuyo destino es el mercado exterior. En calabaza butternut se identificó al zigomiceto Rhizopus sexualis var. sexualis, provocando una podredumbre caracterizada por el ablandamiento y descomposición de sus tejidos. Este tipo de patología ha sido frecuentemente asociada a Rhizopus stolonifer, siendo uno de los patógenos más comunes del género Rhizopus. Sin embargo, el estudio morfológico del aislado señaló la presencia de una ramificación superior umbeliforme de los esporangióforos no descrita en R. stolonifer. Además, el análisis molecular denotó la presencia de múltiples secuencias ITS, como consecuencia de una heterocariosis casual de la especie R. sexualis var. sexualis. La secuencia de la región D1/D2 del gen ARNr 28S fue similar a R. stolonifer. El crecimiento in vitro de R. sexualis var. sexualis indicó que, a 25 ᴏC, se producía una mayor velocidad de desarrollo y formación de esporangios, mientras que a temperaturas inferiores no se completaba el desarrollo en medio de cultivo sintético ni se alcanzaba la esporulación. La inoculación del patógeno a calabazas sanas desveló la necesidad de la existencia de una herida para que se reprodujera la enfermedad. Finalmente, el patógeno volvió a ser aislado del punto de inoculación e identificado hasta completar los postulados de Koch. En conclusión, se ha buscado ejercer una gran precisión identificativa de los patógenos que causan enfermedades en los productos hortofrutícolas. La mayoría de estas identificaciones están siendo incompletas porque se llega solamente a nivel de género y también mal categorizadas a nivel práctico, por lo que este trabajo resulta crucial si se quiere garantizar el éxito de los futuros tratamientos fitosanitarios que se apliquen.[ENG] The high loss of fruit and vegetable products due to disease makes it necessary to follow an adequate strategy for their management and control. Current climatic changes may modify the survival and development of plant pathogens, as well as their sources and transmission mechanisms, all of which has affected the geographical distribution of species. For new interactions in these areas, a correct diagnosis of the causal agents is crucial. This doctoral thesis presents a study of new pathologies of broccoli, melon and pumpkin in the current context. In the case of broccoli, the oomycete fungus-like Pythium ultimum Trow, (1901), syn. Globisporangium ultimum (Trow) Uzuhashi, Tojo and Kakish, growing together with several bacterial species, was isolated inside of mature broccoli flower stalks. This caused aqueous decay of tissues with symptoms very similar to those produced by bacterial soft rot. The internal stem rot of broccoli has been described as a disease called bacterial soft rot caused by pectolytic bacteria. In fact, the bacterium Pectobacterium carotovorum Jones, (1901) is often associated with internal rot of this vegetable. However, in this study, P. ultimum was isolated causing internal soft rot of tissues, whose symptoms were similar to those of bacterial soft rot. Nevertheless, P. ultimum is mainly described as a pathogen causing damping-off and root rot on many nursery plants, including broccoli. Disease symptoms caused by this pseudofungus were reproduced in broccoli stem sections to verify Koch’s postulates. Bacteria isolated near the affected tissue did not cause the disease, but when in vitro grown with P. ultimum, they did interfere with its development. Phenotypic and genotypic traits of the organisms involved in the pathology were studied with the aim of increasing knowledge  of the basic characteristics of this unusual disease and the causal organism involved in it. As regards melon, a high incidence of pathogens was identified on two commercial varieties: galia (Cucumis melo var. reticulatus) and cantaloupe (Cucumis melo var. cantalupensis). Fruits showed development of whitish mycelium and softening pulp. Morphological and molecular analysis were carried out to identify the causal organisms of diseases, which were Fusarium solani and Fusarium brachyggibosum for galia and Fusarium equiseti and Fusarium annulatum for cantaloupe. The molecular analysis distinguished these species into four different lineages within the genus Fusarium, being Fusarium solani (FSSC), Fusarium sambucinum (FSAMSC), Fusarium incarnatum-equiseti (FIESC) and Fusarium fujikuroi (FFSC), respectively. The pathogenicity of isolates was tested on healthy fruit melons to verify Koch's postulates. The first rot symptoms were observed 3 days after inoculations at 28 ᴏC. Infection of healthy fruits only occurred in artificially wounded melons. Symptoms were similar to those observed in the initially supplied specimens, and all four pathogens were re-isolated from wounds. It should be noted that these pathologies appearing during the postharvest period may cause significant economic losses, especially in products whose destination is the foreign market. Regarding butternut squash, the fungus Rhizopus sexualis var. sexualis was identified in as a cause for rot characterized by the softening and decomposition of tissues. The symptoms observed have been frequently associated with Rhizopus stolonifer, the most common pathogen of the genus Rhizopus, but a morphological study of the isolate pointed out some umbeliform upper branching of sporangia not described in R. stolonifer. In addition, the molecular analysis identified multiple ITS sequences caused by a casual heterokaryosis of the species R. sexualis var. sexualis. The sequence of the D1/D2 region of the 28S rRNA gene was found to be similar to that of R. stolonifer. The in vitro growth of R. sexualis var. sexualis indicated that, at 25 ᴏC, there was a higher rate of development and sporangia, while at lower temperatures development was not completed in synthetic culture medium and sporulation was not reached. Inoculation of the pathogen into healthy pumpkins revealed that a wound was necessary for disease development. Finally, the pathogen was re-isolated from affected tissues and identified in order to establish Koch's postulates. In conclusion, the aim of this doctoral thesis was to achieve a high level of precision in the identification of pathogens that cause diseases in fruit and vegetables. Most of these identifications are currently being either incomplete because of their only scope at genus level, or poorly categorised on a practical level, which makes this work crucial if we want to guarantee the success of future phytosanitary treatments.
KW - Producción Vegetal
KW - Agricultura sostenible
KW - Control biológico
KW - Horticultura
KW - Enfermedades de frutas y hortalizas
KW - 3107 Horticultura
LA - spa
PB - María Ángeles Parra Sáez
ER -