Resumen de la tesis que presenta Luis Guerrero Cabrera como requisito parcial para la obtención
del grado de Doctor en Ciencias en Ciencias de la Vida
Efecto supresor de mejoradores orgánicos elaborados a partir de desechos de poda de vid sobre Lasiodiplodia brasiliensis y su impacto en el microbioma endófito
Resumen aprobado por:
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Dra. Rufina Hernández Martínez
Directora de tesis
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Resumen en español
Las enfermedades de la madera afectan diferentes plantas arbustivas como la vid, dentro de ellas se encuentra la muerte regresiva por Botryosphaeria, la cual causa gran impacto en la viticultura mundialmente. Los géneros de hongos más agresivos son Neofusicoccum y Lasiodiplodia y han sido frecuentemente encontrados en plantas sintomáticas en viñedos de Baja California y Sonora, México. Se han estudiado y evaluado varias estrategias de control incluyendo métodos químicos y agentes de biocontrol como hongos y bacterias, pero hasta el momento, no se han explorado alternativas como los mejoradores orgánicos. El objetivo del presente trabajo fue evaluar el efecto supresor de dos mejoradores orgánicos sobre la cooccurrencia entre la infección latente de L. brasiliensis y el microbioma endófito de la vid, a través de qPCR y el análisis metagenómico por amplicón. Los extractos de los mejoradores orgánicos, la composta CMW (estiércol vacuno y desechos de poda de vid) y el lodo KWW (composta de desechos de poda de vid y desechos de cocina) fueron aplicados a sarmientos de vid inoculados con esporas de L. brasiliensis. Los extractos de CMW al 50% y 100 % mostraron un efecto negativo sobre el desarrollo del número y largo de ramas laterales, inflorescencias y raíces, con un efecto supresor del 70 % de la infección latente de L. brasiliensis. Mientras que los sarmientos tratados con KWW al 10%, mostraron un mejor desarrollo que el tratamiento control con el mismo efecto supresor. Seguidamente, se hizo un análisis metagenómico de los sarmientos tratados con KWW al 10%. Se encontró correlación entre el efecto de KWW y los cambios en la comunidad endófita bacteriana, mientras que la infección latente por L. brasiliensis impactó a las comunidades de hongos. La abundancia de los géneros endófitos: Acinetobacter, Hymenobacter, Pseudomonas y Flavobacterium fue estimulada por la disminución de L. brasiliensis debido al extracto del lodo KWW y significativamente asociada con actividad antagonista. Por otra parte, Sphingomonas, Ochrobactrum, Azospirillum y Rheinheimera estuvieron involucrados en mecanismos de resistencia inducida. Adicionalmente, los géneros dominantes en el lodo KWW, DMER64 y Orbilia fueron reclutados a través de la raíz para colonizar tejidos vasculares y desarrollar actividades de promoción del crecimiento y posiblemente otros procesos fisiológicos. El lodo KWW mostró un efecto múltiple de supresión del crecimiento de L. brasiliensis, que involucró sustancias húmicas y compuestos bioquímicos que propiciaron el reclutamiento de microorganismos a través de la interfase de la rizósfera en respuesta a la infección latente de L. brasiliensis. Adicionalmente, KWW estimuló la abundancia relativa de especies endófitas capaces de estabilizar las conexiones de la red de coocurrencia del microbioma endófito alrededor del patógeno.
Las enfermedades de la madera afectan diferentes plantas arbustivas como la vid, dentro de ellas se encuentra la muerte regresiva por Botryosphaeria, la cual causa gran impacto en la viticultura mundialmente. Los géneros de hongos más agresivos son Neofusicoccum y Lasiodiplodia y han sido frecuentemente encontrados en plantas sintomáticas en viñedos de Baja California y Sonora, México. Se han estudiado y evaluado varias estrategias de control incluyendo métodos químicos y agentes de biocontrol como hongos y bacterias, pero hasta el momento, no se han explorado alternativas como los mejoradores orgánicos. El objetivo del presente trabajo fue evaluar el efecto supresor de dos mejoradores orgánicos sobre la cooccurrencia entre la infección latente de L. brasiliensis y el microbioma endófito de la vid, a través de qPCR y el análisis metagenómico por amplicón. Los extractos de los mejoradores orgánicos, la composta CMW (estiércol vacuno y desechos de poda de vid) y el lodo KWW (composta de desechos de poda de vid y desechos de cocina) fueron aplicados a sarmientos de vid inoculados con esporas de L. brasiliensis. Los extractos de CMW al 50% y 100 % mostraron un efecto negativo sobre el desarrollo del número y largo de ramas laterales, inflorescencias y raíces, con un efecto supresor del 70 % de la infección latente de L. brasiliensis. Mientras que los sarmientos tratados con KWW al 10%, mostraron un mejor desarrollo que el tratamiento control con el mismo efecto supresor. Seguidamente, se hizo un análisis metagenómico de los sarmientos tratados con KWW al 10%. Se encontró correlación entre el efecto de KWW y los cambios en la comunidad endófita bacteriana, mientras que la infección latente por L. brasiliensis impactó a las comunidades de hongos. La abundancia de los géneros endófitos: Acinetobacter, Hymenobacter, Pseudomonas y Flavobacterium fue estimulada por la disminución de L. brasiliensis debido al extracto del lodo KWW y significativamente asociada con actividad antagonista. Por otra parte, Sphingomonas, Ochrobactrum, Azospirillum y Rheinheimera estuvieron involucrados en mecanismos de resistencia inducida. Adicionalmente, los géneros dominantes en el lodo KWW, DMER64 y Orbilia fueron reclutados a través de la raíz para colonizar tejidos vasculares y desarrollar actividades de promoción del crecimiento y posiblemente otros procesos fisiológicos. El lodo KWW mostró un efecto múltiple de supresión del crecimiento de L. brasiliensis, que involucró sustancias húmicas y compuestos bioquímicos que propiciaron el reclutamiento de microorganismos a través de la interfase de la rizósfera en respuesta a la infección latente de L. brasiliensis. Adicionalmente, KWW estimuló la abundancia relativa de especies endófitas capaces de estabilizar las conexiones de la red de coocurrencia del microbioma endófito alrededor del patógeno.
Palabras clave: Composta, supresión, poda, muerte regresiva, microbioma, vid, biocontrol.
Resumen en inglés
Botryosphaeria dieback is a grapevine trunk disease of high impact in viticulture and other crops worldwide. The fungi of the genus Lasiodiplodia have been frequently found in asymptomatic and symptomatic plants as endophytes and pathogens infecting wood wounds during, mainly during the pruning season. Several control strategies have been tested, including biological control agents such as bacteria and fungi. Alternatives like organic amendments (OAs) have not been explored. Therefore, this study aimed to evaluate the suppressive effect of OAs on the latent Lasiodiplodia brasiliensis infection and the endophytic community in grapevines cuttings through qPCR and metabarcoding analysis. Two OAs, compost CMW (cow manure and grapevine wood) and sludge KWW (kitchen waste and grapevine wood), were tested. Grapevine cuttings were submerged for ten days in liquid extract and then inoculated with L. brasiliensis and incubated for 30 more days. Among treatments, cuttings treated with 10% KWW extract exhibited the highest plant growth parameters, including the number and length of lateral shoots, inflorescences, and roots, with a 70% suppressive effect on L. brasiliensis. The KWW treatment also indirectly enhanced the abundance of beneficial endophytic genera, including Acinetobacter, Hymenobacter, Pseudomonas, and Flavobacterium, which were significantly associated with antagonistic activity against the pathogen. Meanwhile, Sphingomonas, Ochrobactrum, Azospirillum, and Rheinheimera were possibly involved in plant-induced systemic resistance mechanisms. Additionally, the dominant genera DMER64 and Orbilia present in KWW were recruited to colonize tissues with possible growth-promoting activity and other physiological processes. Organic amendments can be a good strategy for controlling grapevine trunk diseases. Particularly the KWW sludge revealed multiple suppressive actions such as providing humic substances and biochemical compounds, allowing the plant to recruit beneficial bacteria and fungi across the rhizosphere interface in response to the latent L. brasiliensis infection. These findings suggest that KWW is a promising alternative for managing grapevine pruning waste, effectively reducing GTD pathogen transmission while enhancing beneficial endophytic communities.
Botryosphaeria dieback is a grapevine trunk disease of high impact in viticulture and other crops worldwide. The fungi of the genus Lasiodiplodia have been frequently found in asymptomatic and symptomatic plants as endophytes and pathogens infecting wood wounds during, mainly during the pruning season. Several control strategies have been tested, including biological control agents such as bacteria and fungi. Alternatives like organic amendments (OAs) have not been explored. Therefore, this study aimed to evaluate the suppressive effect of OAs on the latent Lasiodiplodia brasiliensis infection and the endophytic community in grapevines cuttings through qPCR and metabarcoding analysis. Two OAs, compost CMW (cow manure and grapevine wood) and sludge KWW (kitchen waste and grapevine wood), were tested. Grapevine cuttings were submerged for ten days in liquid extract and then inoculated with L. brasiliensis and incubated for 30 more days. Among treatments, cuttings treated with 10% KWW extract exhibited the highest plant growth parameters, including the number and length of lateral shoots, inflorescences, and roots, with a 70% suppressive effect on L. brasiliensis. The KWW treatment also indirectly enhanced the abundance of beneficial endophytic genera, including Acinetobacter, Hymenobacter, Pseudomonas, and Flavobacterium, which were significantly associated with antagonistic activity against the pathogen. Meanwhile, Sphingomonas, Ochrobactrum, Azospirillum, and Rheinheimera were possibly involved in plant-induced systemic resistance mechanisms. Additionally, the dominant genera DMER64 and Orbilia present in KWW were recruited to colonize tissues with possible growth-promoting activity and other physiological processes. Organic amendments can be a good strategy for controlling grapevine trunk diseases. Particularly the KWW sludge revealed multiple suppressive actions such as providing humic substances and biochemical compounds, allowing the plant to recruit beneficial bacteria and fungi across the rhizosphere interface in response to the latent L. brasiliensis infection. These findings suggest that KWW is a promising alternative for managing grapevine pruning waste, effectively reducing GTD pathogen transmission while enhancing beneficial endophytic communities.
Palabras clave: Compost, suppressiveness, prune, Botryosphaeria dieback, grapevine microbiome, biocontrol.