Role of olive tree phyllosphere microorganisms in the biological control of olive leaf spot and olive knot

The olive leaf spot (OLS) and the olive knot (OK) diseases are key constraints to olive production, due to their high incidence and related losses. However, none of the available control measures are effective against both diseases. This work aims to characterize the phyllosphere fungal communities, which reside in and on leaf/twig tissues of olive tree, and to understand their role in conferring host protection against these two diseases. Fungal communities of cultivars displaying differences on disease susceptibility were assess by culture-dependent approach and compared either among asymptomatic and symptomatic plant tissues or among different levels of disease incidence. The isolation of fungal communities was performed in autumn and spring. The relationship between foliar composition on fungi, secondary metabolites and host susceptibility was also evaluated. Phyllosphere fungal community revealed to be rich and abundant, comprising species belonging mainly to Ascomycota phyla and Cladosporiaceae family. Endophytic and epiphytic communities were distinct and affected primarily by season. In addition, climatic factors and the presence of disease were important in shaping epiphytes, whereas plant organ and genotype (at cultivar level) were the major drivers of endophytes. The interplay between the pathogen, the plant and its indigenous microbiota, also seemed to be critical for the establishment of fungal communities in the olive phyllosphere. The level of disease incidence was linked to host cultivar and to fungal and metabolite (phenolic and volatile compounds) composition of their leaves. Thus, it is possible that cultivar susceptibility might be in part related with the composition of fungal and metabolites. Some key fungal taxa and metabolites were identified to play an important role in conferring cultivar susceptibility/tolerance to OLS disease. Similarly, several fungal taxa were found to be specific to either asymptomatic or symptomatic plant tissues, suggesting their competitive or cooperative activity with the pathogen. Further investigations are still required to identify the functional role of these fungi and metabolites in conferring host plant protection to OLS and OK diseases.

O olho-de-pavão e a tuberculose são importantes ameaças à produção olivícola, devido à sua incidência e perdas relacionadas. Não existe nenhum método de luta que se tenha mostrado eficaz contra estas duas doenças. Este trabalho tem como objetivo caracterizar a comunidade fúngica da filosfera da oliveira, que reside interna e externamente nas suas folhas/ramos, de forma a compreender o seu papel na proteção da planta contra estas duas doenças. A comunidade fúngica foi avaliada em cultivares que apresentam diferenças de suscetibilidade às doenças, recorrendo a métodos culturais, e comparada entre material assintomático e sintomático ou entre diferentes níveis de incidência de doença. O isolamento de fungos foi realizado durante o outono e a primavera. Foi ainda avaliada a relação entre a composição foliar de fungos e de metabolitos secundários, e a suscetibilidade da planta às referidas doenças. A comunidade fúngica da filosfera mostrou ser rica e abundante, incluindo espécies pertencentes maioritariamente ao filo Ascomycota e à família Cladosporiaceae. A composição da comunidade endofítica foi distinta da epifítica, e mostrou ser fortemente influenciada pela estação do ano. Vários fatores climáticos e a presença de doença foram ainda cruciais na estruturação dos epifíticos, enquanto o órgão e o genótipo da planta (cultivar) influenciaram também a composição de endófitos. A interação entre o patogénico, a planta e a sua flora microbiana nativa, também revelou ser crítica para o estabelecimento das comunidades fúngicas na filosfera da oliveira. O nível de incidência de doença mostrou estar relacionado com a cultivar, e com a composição de fungos e metabolitos (fenóis e voláteis) das suas folhas. Este resultado sugere que a suscetibilidade da cultivar possa estar relacionada com a sua composição em fungos e metabolitos, tendo, alguns deles, mostrado ter um papel importante na suscetibilidade/ tolerância da cultivar ao olho-depavão. Algumas espécies fúngicas mostraram também estar fortemente associados quer a material sintomático ou assintomático, sugerindo que possam estabelecer relações de competição ou cooperação com o patogénico. Estudos adicionais são ainda necessárias para identificar a função destes fungos e metabolitos na proteção da oliveira contra o olho-de-pavão e a tuberculose da oliveira.

This research was partially supported by FEDER funds through COMPETE (Programa Operacional Factores de Competitividade) and by national funds through FCT (Fundação para a Ciência e a Tecnologia) in the framework of the project EXCL/AGR-PRO/0591/2012. This work was supported by FCT under the project UID/MULTI/04046/2013. T. Gomes thanks FCT, POPH-QREN and FSE for PhD SFRH/BD/98127/2013 grant; and also the COST Action FA1405 for a short-term scientific mission (STSM) grant.