Use of microbial bioprotectants to protect olive trees from anthracnose

Abstract

The olive tree (Olea europaea L.) is one of the most cultivated tree species in the world, as they produce olives and olive oil, both being known for their human health benefits. However, olive trees can be attacked by diseases that can damage olive production, such as anthracnose, which is caused by fungi of the genera Colletotrichum. Control of this disease is very hard to achieve, and the main methods for managing olive anthracnose are centered on the use of copper-based fungicides, which cause a negative impact on the environment and organisms. Therefore, biological control agents (BCAs) have gained popularity, to find eco-friendly options to manage this disease, since they can inhibit pathogens growth and frequently they can also promote plant growth. The main objective of this work was to determine the effect of a potential BCA in increasing the resistance or tolerance of olive trees to anthracnose. Hence, the antagonistic potential of the endophytic fungus was assessed by co-inoculating olives with both endophyte and pathogen. When the pathogen was inoculated alone, all olives exhibited severe anthracnose symptoms (orange masses of conidia or white/grayish mycelium), while when inoculated alongside the endophyte, only 12% of inoculated olives exhibited disease symptoms with low severity. Using RNA-seq, the transcriptome of olive trees inoculated with the same endophyte and pathogen was analyzed. Most differentially expressed genes (6799 DEGs) were found between treated plants (E, P, and EP) compared to control plants, in an early stage of infection, suggesting that olive plants were able to defend themselves against the pathogen. The most up-regulated genes found in both endophyte treated and pathogen-infected plants were involved in plant defense response (production of secondary metabolites, and reduction of oxidative stress). The most down-regulated genes found in endophyte-treated plants were involved in plant cell growth and breakdown of cell wall components. No major differences were detected between treatments (endophyte, pathogen, or a combination of both), suggesting that the studied endophyte was not significantly changing gene expression of olive plants prior to pathogen inoculation. Further studies are required for evaluating the biocontrol potential of the studied endophyte.

A oliveira (Olea europaea L.) é uma das espécies arbóreas mais cultivadas no mundo, pois produz azeitonas e azeite, ambos conhecidos pelos seus efeitos benéficos para a saúde humana. No entanto, as oliveiras podem ser atacadas por doenças que podem prejudicar a produção de azeitonas, como a antracnose, que é causada por fungos do gênero Colletotrichum. O controlo desta doença é muito difícil de se conseguir, e os principais métodos utilizados para tentar geri-la centram-se na utilização de fungicidas à base de cobre, que causam um impacto negativo no ambiente e nos organismos. Portanto, agentes de bio-controlo (BCAs) têm ganhado atenção, para encontrar opções amigas do ambiente para o controlo desta doença, uma vez que podem inibir o crescimento de patógenos, e, frequentemente, também podem promover o crescimento de plantas. O principal objetivo deste trabalho foi determinar o efeito de um potencial BCA no aumento da resistência ou tolerância das oliveiras à antracnose. Assim, o potencial antagonístico do fungo endófito foi avaliado ao inocular azeitonas com o endófito e o patógeno. Quando o patógeno foi inoculado sozinho, todas as azeitonas apresentaram sintomas graves de antracnose (massas alaranjadas de conídios ou micélio branco/acinzentado), enquanto quando inoculadas juntamente com o endófito, apenas 12% das azeitonas apresentaram sintomas da doença com baixa gravidade. Ao utilizar RNA-seq, o transcriptoma de oliveiras inoculadas com o mesmo endófito e patógeno foi analisado. A maioria dos genes expressos diferencialmente (6799 DEGs) foram encontrados entre plantas inoculadas (E, P e EP) em comparação com plantas de controlo num estado inicial de infeção, sugerindo que as oliveiras foram capazes de se defender contra o patógeno. Os genes mais expressos em plantas inoculadas com o endófito e plantas infetadas com o patógeno estavam envolvidos na resposta de defesa da planta (produção de metabolitos secundários e redução do stresse oxidativo). Os genes mais silenciados encontrados em plantas inoculadas com o endófito estavam envolvidos no crescimento de células vegetais e na quebra de componentes da parede celular. Não foram detetadas grandes diferenças entre os tratamentos (endófito, patógeno ou conjuntamente inoculados), sugerindo que o endófito estudado não alterou significativamente a expressão de genes das oliveiras antes da inoculação do patógeno. Mais estudos são necessários para avaliar o potencial de bio-controlo do endófito estudado.