Effect of grafting on phenology, susceptibility to Phytophthora cinnamomi and hormone profile of chestnut

Ink disease caused by the root-rot pathogen P. cinnamomi (Pc) threatens European sweet chestnut (Castanea sativa Mill.) orchards, and growers increasingly graft susceptible C. sativa traditional varieties on Pc-resistant hybrid commercial rootstocks. The influence of the scion, the rootstock, and grafting per se on the vegetative budburst, growth, susceptibility to Pc and defence-related hormone profile of Castanea spp. are unknown. In a greenhouse experiment, these effects were evaluated by reciprocally grafting two Pc resistant C. crenata x C. sativa clones and two Pc susceptible C. sativa clones. Resistance to Pc and the hormone content of leaves and roots were rootstock-dependent, and survival rates of susceptible chestnuts strongly increased when grafted on resistant rootstocks. The scion had no effect on the resistance to Pc and the hormone profile of leaves and roots of grafted trees, but influenced vegetative budburst and primary growth. Grafting per se increased susceptibility to Pc and altered the defence-related phytohormone content of trees, especially in resistant rootstocks, but did not influence budburst and growth of trees. Grafting-induced alteration of the constitutive defense-related hormone profile could explain the increased susceptibility of resistant rootstocks to Pc. Nine days after infection, a dynamic hormonal response consisting of decreased jasmonates (JA and JA-Ile) in leaves and increased ABA and JA-Ile in roots was observed in resistant chestnuts. This is the first study addressing the role of grafting in modulating resistance to the soil-borne pathogen Pc in chestnut trees.

La enfermedad de la tinta causada por el patógeno de la pudrición de la raíz P. cinnamomi (Pc) amenaza los huertos de castaños dulces europeos (Castanea sativa Mill.), y los productores injertan cada vez más variedades tradicionales de C. sativa susceptibles en portainjertos comerciales híbridos resistentes a Pc. La influencia del vástago, el patrón y el injerto per se en la brotación vegetativa, el crecimiento, la susceptibilidad a Pc y el perfil hormonal relacionado con la defensa de Castanea spp. son desconocidos En un experimento de invernadero, estos efectos se evaluaron injertando recíprocamente dos clones de C. crenata x C. sativa resistentes a Pc y dos clones de C. sativa susceptibles a Pc. La resistencia a Pc y el contenido hormonal de hojas y raíces dependieron del portainjertos, y las tasas de supervivencia de los castaños susceptibles aumentaron considerablemente cuando se injertaron en portainjertos resistentes. El vástago no tuvo efecto sobre la resistencia a Pc y el perfil hormonal de hojas y raíces de árboles injertados, pero influyó en la brotación vegetativa y el crecimiento primario. El injerto per se aumentó la susceptibilidad a Pc y alteró el contenido de fitohormonas relacionadas con la defensa de los árboles, especialmente en portainjertos resistentes, pero no influyó en la brotación y el crecimiento de los árboles. La alteración inducida por el injerto del perfil hormonal relacionado con la defensa constitutiva podría explicar la mayor susceptibilidad de los portainjertos resistentes a Pc. Nueve días después de la infección, se observó en castaños resistentes una respuesta hormonal dinámica consistente en una disminución de los jasmonatos (JA y JA-Ile) en las hojas y un aumento de ABA y JA-Ile en las raíces. Este es el primer estudio que aborda el papel del injerto en la modulación de la resistencia al patógeno del suelo Pc en castaños.

This work was funded by grant AGL2014-53822-C2-1-R from the Ministerio de Economía y Competitividad (Spain), and the European Regional Development Fund (FEDER) from the European Union. supported by a grant ‘Margarita Salas para la formación de jóvenes doctores’ from the Universidad de Extremadura (Spain).

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