Factores climáticos y agronómicos que determinan la incidencia y distribución geográfica de nematodos fitoparásitos en olivar en Andalucía
Climatic and agronomic factors determining the incidence and geographic distribution of plant-parasitic nematodes in olive in Andalusia

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Author
Archidona Yuste, Antonio J.
Director/es
Navas Cortés, Juan A.Castillo, Pablo
Publisher
Universidad de Córdoba, UCOPressDate
2018Subject
OlivarOlivo - Cultivo
Biodiversidad
Nematofauna
Nematodos
Control de patógenos
Enfermedades del olivar
Andalucía (España)
METS:
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El análisis de la biodiversidad de la nematofauna presente en el suelo es
esencial para incrementar el conocimiento sobre los procesos ecológicos
que subyacen de la evolución y biogeografía de los organismos que viven
en él. En un contexto fitopatológico, descifrar la diversidad de nematodos
fitoparásitos (NF) que infestan los suelos de un ecosistema agrícola es una
tarea esencial para el diseño eficaz de prácticas de manejo para el control
de potenciales procesos de enfermedad que puedan ser ocasionados por
nematodos. En general, la mayoría de las especies de NF que podemos
encontrar en un agroecosistema son capaces de parasitar una amplia
gama de plantas huésped incluyendo plantas silvestres y cultivadas
(anuales o perennes). Asimismo, existen plantas que pueden albergar una
amplia gama de especies de NF, como es el caso de la planta de olivo. De
hecho, el olivo, ya sea en la forma silvestre o cultivada, ha sido descrito
como un excelente huésped de una multitud de especies de NF,
incluyendo especies endoparásitas, semiendoparásitas y ectoparásitas.
Aproximadamente el 50% de la superficie total de la comunidad autónoma
de Andalucía está ocupada por ecosistemas naturales y/o forestales, y el
44% por ecosistemas agrícolas, entre los cuales predominan los cultivos
del olivo, vid y cereal. Aunque el olivo es el cultivo por excelencia de la
Cuenca Mediterránea, la superficie ocupada por este cultivo en Andalucía
asciende hasta 1,6 millones de hectáreas, lo que supone el 19% de la
superficie total de la comunidad autónoma. Este hecho hace que el cultivo
del olivo presente una elevada importancia económica y social en esta
región. Por todo ello, el objetivo finalista planteado en la presente Tesis
Doctoral fue determinar la diversidad de NF asociados al olivo que infestan
el suelo en Andalucía, a partir de un muestreo sistematizado que fue
caracterizado como el mayor esfuerzo nematológico descrito hasta la fecha
para este cultivo. Para ello, se realizaron prospecciones fitonematológicas
en un total de 376 parcelas comerciales de olivo cultivado, lo que permitió
abarcar la amplia variabilidad ambiental en relación a propiedades
climáticas, edáficas y topográficas, así como todos los sistemas de
producción agrícola que exhibe el olivar andaluz. Se identificaron un total de 128 especies de NF, incluidas en 38
géneros y 13 familias, mediante un diagnóstico integrativo basado en
estudios morfológicos y técnicas moleculares, lo que resultó en la mayor
diversidad taxonómica de NF detectada en el olivo cultivado descrita hasta
el momento. Además, este estudio ha incrementado la diversidad de NF
asociados al olivo, incrementándose esta diversidad hasta las 250
especies a nivel mundial. Las tres familias detectadas con una mayor
prevalencia fueron Tylenchidae, Paratylenchidae y Criconematidae; y
aquellas con el mayor promedio de densidad encontrada fueron
Meloidogynidae, Hoplolaimidae y Paratylenchidae. Otro dato de interés
indicó que la familia Longidoridae presentó el mayor número de especies
identificadas con un total de 28 especies diferentes. Por otro lado, la
abundancia detectada en las parcelas comerciales de olivo varió entre 7
hasta cerca de los 20.000 especímenes por 500 cm3 de suelo.
Helicotylenchus oleae y Ogma rhombosquamatum fueron las especies que
mostraron la mayor densidad con 19.796 y 9.800 nematodos por 500 cm3
de suelo, respectivamente. Las especies con una mayor prevalencia fueron
Merlinius brevidens (72.6%) y Xiphinema pachtaicum (70.4%).
La presente Tesis Doctoral también proporciona nuevos conocimientos
sobre la familia Longidoridae en la cuenca Mediterránea mediante el primer
estudio detallado sobre la diversidad y distribución de especies de esta
familia infestando suelos de olivo cultivado y silvestre en la comunidad
autónoma de Andalucía. Aunque las especies de NF con un mayor impacto
económico son las especies endoparásitas pertenecientes a los géneros
Meloidogyne, Heterodera y Globodera, la importancia fitopatológica de los
NF de la familia Longidoridae no solo subyace de su amplia gama de
huéspedes y su distribución, sino porque algunas especies son vectores de
virus fitopatógenos (género Nepovirus, familia Comoviridae), causando
daños significativos y pérdidas de producción en multitud de cultivos. La
familia Longidoridae es considerada como uno de los grupos de NF más
evolucionados y diverso del filo Nematoda. Los nematodos longidóridos,
incluidos en los géneros Xiphinema y Longidorus, son caracterizados
también por presentar una elevada homogeneidad morfológica y una
remarcable plasticidad fenotípica entre especies diferentes, así como la
existencia de un elevado número de complejos de especies crípticas. La
delimitación de especies dentro de la familia Longidoridae se ha basado en el uso de caracteres morfológicos y morfométricos. Sin embargo, la
caracterización morfológica mediante el uso de medidas de los caracteres
de diagnóstico es sumamente complicada aun siendo efectuada por parte
de personal cualificado. Esto se debe al efecto del solapamiento
morfológico entre especies debido al alto grado de variabilidad
intraespecífica y las pequeñas diferencias entre especies en las medidas
de los caracteres diagnósticos. De este modo, resulta fácil cometer errores
de identificación entre especies dentro de la familia Longidoridae. En este
estudio demostramos la utilidad del uso de la taxonomía integrativa
disminuyendo el tiempo requerido para realizar un diagnóstico adecuado a
nivel de especie, a pesar de la notable dificultad que caracteriza este
aspecto en la familia Longidoridae. Además, este trabajo proporciona una
nueva perspectiva en la identificación de especies del grupo americanum
del género Xiphinema incluyendo métodos estadísticos de análisis
multivariante en un enfoque de diagnóstico integrativo. Unravelling of soil nematode biodiversity is an essential task in order to
increase the knowledge about ecological phenomenon from the
evolutionary, biogeographical and physical processes in soil ecosystems. In
a phytopathological context, deciphering the diversity of plant-parasitic
nematodes (PPN) infesting soils from an agricultural ecosystem is an
essential task in order to design useful management practices for
controlling potential nematode diseases. Overall, most of PPN have a
broad range of host plants, natural plants or crops including annual,
biannual or perennial plants. Similarity to their wide host range as
generalist nematodes, there are plants that can host a wide range of PPN,
as is the case for olive trees. In fact, olives, both in wild and cultivated
forms, serve as hosts to a wide diversity of PPN, including endoparasitic,
semiendoparasitc and ectoparasitic species. Approximately 50% of the total
surface area of Andalusia region is covered with natural and forest
vegetation, and 44% by agricultural areas which are associated with olive
orchards, cereal crops and vineyards. Although cultivated olive is
extensively grown in the Mediterranean Basin, in Andalusia this cultivated
non-tropical fruit tree covers more than 1.6 million ha accounting for 19% of
the total region surface area in an impressive monoculture, being culturally
and economically very relevant in this region. In this research, we aimed to
unravel the diversity of PPN associated with cultivated olive in southern
Spain through the largest nematode sampling effort on olive. We conducted
a systematic survey comprising 376 commercial olive orchards covering the
diversity of cropping systems that characterize the entire olive area of
Andalusia, including agroforestry stands, traditional groves and new
intensive orchards as well as a wide range of ecological gradients related
with topography, soil and climate.
A total of 128 PPN species, belonging to 38 genera and 13 families,
were recorded by using integrative taxonomy based on morphological and
molecular approaches, which highlights a high taxonomical diversity of PPN
communities and resulting in the greatest taxonomical diversity detected in
cultivated olive. In addition, this increases the number of PPN associated
with olive, being estimated about 250 species worldwide. Overall, the three most prevalent families in cultivated olive from Andalusia were Tylenchidae,
Paratylenchidae and Criconematidae, and the nematode families with the
highest average nematode densities were Meloidogynidae, Hoplolaimidae
and Paratylenchidae. And the family with the highest number of species
was Longidoridae with a total of 28 species identified. On the other hand,
the PPN abundance in olive ranged from 7 to about 20,000 nematode
specimens per 500 cm3 of soil. Helicotylenchus oleae and Ogma
rhombosquamatum showed the highest nematode abundance with 19,796?
and 9,800 nematodes per 500 cm3 of soil, respectively. The nematode
species most prevalent were Merlinius brevidens (72.6%) and Xiphinema
pachtaicum (70.4%).
This research also makes available the first detailed analysis of the
diversity and distribution of PPN belonging to Longidoridae infesting wild
and cultivated olive in a wide-region in southern Spain as Andalusia,
providing new insights of this family associated with olive in Mediterranean
conditions. Although the most important nematodes economically include
endoparasitic species such as root-knot nematodes (Meloidogyne spp.)
and cyst nematodes (Heterodera spp. and Globodera spp.), the
phytopathological importance of the ectoparasitic nematodes belonging to
the family Longidoridae not only lies in its wide range of host and
cosmopolitan distribution, but some species of this genus are vectors of
several important plant viruses (genus Nepovirus, family Comoviridae),
causing significant damage to a wide range of crops. The family
Longidoridae is considered as one of the most evolved and diverse
nematode group within the phylum Nematoda. Longidorid nematodes,
including the genera Xiphinema and Longidorus, are also characterized by
having a high intra- and inter-specific morphological homogeneity and
pronounced phenotypic plasticity, and the existence of complex cryptic
species. Species discrimination in this group has classically been based
mainly on morphology and morphometrics of diagnostic features. However,
morphologically based species characterization is complicated by a high
degree of intraspecific variability within morphometrics, as well as small
interspecific differences that lead to substantial overlapping among species
and increase the risk of species miss-identification. Thus, we demonstrate
the importance of using integrative taxonomic identification highlighting the
time-consuming aspect and difficulty of correct identification at species level within the family Longidoridae. In addition, we provide a new insight in
the identification of Xiphinema americanum-group species including
statistical multivariate methods to the custom integrative taxonomical
approach.
We reveal a remarkable diversity and distribution of longidorid species
infesting soils of olive trees (cultivated and wild olive) in Andalusia with a
total identification of 32 and 13 species for Xiphinema and Longidorus,
respectively; and diversity indexes were significantly affected by olive type.
The species most prevalent and abundant within this family was Xiphinema
pachtaicum, nematode species belonging to the X. americanum-group. As
a consequence of this, the overall nematode abundance recorded in each
sampling point was significantly higher for the X. americanum-group than X.
non-americanum-group. However, the exceptional diversity recorded for the
genus Xiphinema was mainly associated with the X. non-americanumgroup
that showed a wide distribution in the whole surface occupied by
olive in Andalusia, especially in the wild olive areas. In addition, the overall
nematode abundance recorded in each sampling was also significantly
higher for cultivated than wild olive. The results obtained in relation to the
diversity detected between wild and cultivated olive revealed new insights
about the influence of the natural environment and cultivated in the diversity
and distribution of species belonging to family Longidoridae. Although
differences in this regard were observed in the genus Longidorus, the
analysis of biodiversity in the genus Xiphinema through the application of
gamma diversity indexes (e.g. species richness index, Shannon or Hill
indexes, among others) showed a significant influence by olive forms
(cultivated and wild olive). In fact, our findings revealed a lower value of
diversity indexes for wild than cultivated olive, especially in species index.