Evaluation of endophytic diversity in Olea europaea cultivars with different susceptibilities to anthracnose and verticillium wilt

Abstract

The olive tree is one of the most important crops in the Mediterranean basin countries including Portugal. Anthracnose and verticillium wilt are two of the major olive diseases due to their high incidence and related losses. In Portugal and Spain, anthracnose is mainly caused by the fungus Colletotrichum acutatum, leading to losses in production up to 100%. Verticillium wilt is caused by the fungus Verticillium dahliae, causing yield losses up to 89%. The main control strategy is based on the use of fungicides, which is not completely effective and is associated with environmental risks and toxicity problems. Recently, biological control strategies have been used as a sustainable alternative for this problem. The endophytic bacteria and fungi have a great potential to be explored as biologic control agents. In order to find promising biological control agents for these olive diseases, the endophytic community inhabiting different organs (roots, twigs and leaves) of three olive tree cultivars (Galega, Cobrançosa e Picual) with different susceptibilities to the abovementioned diseases was evaluated, through sequencing (Illumina MiSeq) of the amplicons 16S (bacteria) and ITS (fungi). The olive trees were mainly colonized by bacteria belonging to Actinobacteria, followed by Proteobacteria and Bacteroidetes, and fungi belonging mainly to Ascomycota. Among all cultivars, Galega revealed to have a richer and more diverse microbial community, while Picual showed to have less microbial diversity. Roots always presented more rich and diverse communities than twigs or leaves. Taking into consideration the abundance in the tolerant cultivars to each olive disease and the organ where the infection initiates, bacterial and fungal genera were selected for further studies as biocontrol agents.

A oliveira é uma cultura de elevada importância nos países da bacia do Mediterrâneo, incluindo Portugal. Das doenças que atacam esta planta destacam-se a gafa e a verticilose, devido à sua incidência e aos prejuízos causados. Em Portugal e Espanha, a gafa é essencialmente causada pelo fungo Colletotrichum acutatum, originando decréscimos de produção que atingem os 100%. A verticilose é provocada pelo fungo Verticillium dahliae, originando perdas na produção na ordem dos 89%. As estratégias de combate mais utilizadas são baseadas em fungicidas que por sua vez não são completamente eficientes e estão associados a risco ambiental e problemas de toxicidade. Recentemente, estratégias de luta biológica têm sido usadas como uma alternativa adequada para combater este problema. As bactérias e fungos endofíticos têm um grande potencial para serem usados como agentes de controlo biológico. De forma a encontrar agentes de controlo biológico promissores para o controlo destas doenças da oliveira, a comunidade endofítica que coloniza diferentes órgãos (raízes, ramos e folhas) de três cultivares de oliveira (Galega, Cobrançosa e Picual) com diferentes suscetibilidades às referidas doenças, foi avaliada através da sequenciação (Illumina MiSeq) dos amplicões 16S (bactérias) e ITS (fungos). As cultivares testadas encontram-se maioritariamente colonizadas por bactérias pertencentes às Actinobacteria, seguindo-se as Proteobacteria e Bacteroidetes e os fungos pertencem maioritariamente ao filo Ascomycota. De entre todos os cultivares, a Galega revelou ter uma comunidade de microbiana mais rica e diversa, enquanto que o cultivar Picual foi o que apresentou menos diversidade microbiana. As raízes apresentaram sempre uma comunidade mais rica e mais diversa que os ramos e folhas. Tendo em consideração a abundância microbiana nos cultivares tolerantes a cada doença da oliveira e o órgão em que a infeção se inicia, géneros bacterianos e fúngicos foram selecionados para estudos futuros como luta biológica.