Characterization of grapevine root and trunk rot disease and the use of Trichoderma to promote plantlet rooting and growth | Caracterização das doenças de podridão de raiz e tronco da videira e o uso de trichoderma para promover o enraizamento e o crescimento de mudas

Grapevine diseases are a concern for grape producers due to their economic impact. Among these, root and trunk rot, a new disease that has been observed during the cold storage of plantlets stands out. The disease reduces the quality of the plantlets and compromises their survival after definitive transplantation to the field. In this context, the development of new technologies applied to the production of grapevine planting material emerges as a promising approach to enhance the physiological quality of the grafted material. The use of biotechnological tools aimed at improving plantlet establishment can significantly contribute to mitigate losses in nurseries, favoring the initial vigor and rooting of the plantlets. The general objective of this research was to determine the etiology of root and trunk rot, as well as to test the potential of Trichoderma in the production of grapevine planting material. Initial observations indicated that fungi of the genus Fusarium were associated with the disease. Fingerprinting analyses by means of BOX-PCR of 86 Fusarium isolates from diseased plants revealed 45 genetic groups based on 53 polymorphic bands. Sequencing of tef1 gene fragments of 78 Fusarium isolates (30 from healthy plants and 49 from diseased plants) revealed 14 species belonging to the complexes F. oxysporum (FOSC), F. fujikuroi (FFSC), F. tricinctum (FTSC) and F. solani (FSSC). Pathogenicity tests in the field and greenhouse confirmed that 13 Fusarium species (F. casha, F. fredkrugeri, F. inflexum, F. vaughaniae, F. fujikuroi, F.annulatum, F. foetens, F. solani, F. landiae, F. triseptatum, F. guttiforme, F. annulatum and F.chongqingense) were able to cause root and trunk rot in grapevine plantlets. Comparative analyses of scanning electron microscopy showed that diseased plantlets had xylem vessels obstructed with tyloses and gum. Energy dispersive X-ray spectroscopy analyses showed differences in the mineral composition of roots of healthy and diseased plantlets. In healthy roots, Ca was distributed more uniformly and part of it was concentrated in the epidermis, while in diseased seedlings, it was in the xylem vessels. Silicon was not detected in healthy tissues, but was distributed uniformly in diseased tissues. In another part of the work, the Trichoderma isolate LFM004 was tested in a field experiment to promote rooting and growth of grapevine plantlets. It was observed that isolate LFM004 induced an increase in plantlet establishment of 98% and 55%, as well as an increase in root dry mass accumulation of 1.5× and 2.2×, compared to the water and hormone treatments, respectively. The isolate LFM004 was able to produce indoleacetic acid and solubilize phosphate, and these characteristics may be related to the activity of promoting rooting and growth of grapevine plantlets. The polyphasic characterization of isolate LFM004 through micromorphological and molecular analyses revealed that it was a new species, for which we proposed the name T. harenae sp. nov. The present study contributed to the description and characterization of a new grapevine disease, root and trunk rot, and also to the indication of a possible biotechnological solution to improve plantlets growth and establishment.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais- FAPEMIG

As doenças da videira são uma preocupação para os produtores de uvas devido ao seu impacto econômico. Dentre elas, destaca-se a podridão das raízes e do tronco, uma nova doença observada durante o armazenamento refrigerado de mudas. Essa doença reduz a qualidade das mudas e compromete sua sobrevivência após o transplante ao campo. Neste contexto, o desenvolvimento de novas tecnologias aplicadas à produção de material de plantio de videira surge como uma abordagem promissora para melhorar a qualidade fisiológica do material enxertado. A utilização de ferramentas biotecnológicas visando melhorar o estabelecimento de mudas pode contribuir significativamente para mitigar perdas em viveiros, favorecendo o vigor inicial e o enraizamento. O objetivo geral desta pesquisa foi determinar a etiologia da podridão da raiz e do tronco, bem como testar o potencial de Trichoderma na propagação de videira. Observações iniciais indicaram que fungos do gênero Fusarium estavam associados à doença. Análises fingerprinting por BOX-PCR de 86 isolados de Fusarium de plantas doentes revelaram 45 grupos genéticos baseados em 53 bandas polimórficas. O sequenciamento de fragmentos do gene tef1 de 78 isolados de Fusarium (30 de plantas saudáveis e 49 de doentes) revelou 14 espécies dos complexos F. oxysporum (FOSC), F. fujikuroi (FFSC), F. tricinctum (FTSC) e F. solani (FSSC). Testes de patogenicidade em campo e casa de vegetação confirmaram que 13 espécies de Fusarium (F. casha, F. fredkrugeri, F. inflexum, F. vaughaniae, F. fujikuroi, F. annulatum, F. foetens, F. solani, F. landiae, F. triseptatum, F. guttiforme, F. annulatum e F. chongqingense) foram capazes de causar podridão de raízes e tronco em mudas de videira. Análises comparativas de microscopia eletrônica de varredura mostraram que as plântulas doentes apresentavam vasos do xilema obstruídos com tiloses e goma. Espectroscopia de raio-X por energia dispersiva mostrou diferenças na composição mineral das raízes de plântulas saudáveis e doentes. Nas raízes sadias, o Ca foi distribuído de forma mais uniforme e concentrando-se na epiderme, enquanto nas mudas doentes, estava mais abudante nos vasos do xilema. O silício não foi detectado em tecidos saudáveis, mas foi distribuído uniformemente em tecidos doentes. Em outra parte do trabalho, o isolado de Trichoderma LFM004 foi testado em experimento de campo para promover o enraizamento e o crescimento de mudas de videira. Observou-se que o isolado LFM004 promoveu aumento no pegamento de plântulas de 98% e 55%, bem como no acúmulo de massa seca das raízes em 1,5x e 2,2x, em comparação aos tratamentos com água e hormônio, respectivamente. O isolado LFM004 foi capaz de produzir ácido indol-3-acético e solubilizar fosfato, características que podem estar relacionadas à atividade de promoção do enraizamento e crescimento de mudas. A caracterização polifásica do isolado LFM004, por análises micromorfológicas e moleculares, revelou tratar-se de uma nova espécie, para a qual propusemos o nome T. harenae sp. nov. Este estudo contribuiu para a descrição e caracterização de uma nova doença da videira, a podridão da raiz e do tronco, e também para a indicação de uma possível solução biotecnológica para melhorar o crescimento e o estabelecimento das mudas.

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