Guignardia, grapevine black rot, plant pathogenic fungus
Discipline
Plant pathology, molecular plant pathology (Council of Complex Environmental Sciences)
100 %
Panel
Complex agricultural sciences
Department or equivalent
Plant Protection Institute (Centre for Agricultural Research)
Starting date
2012-04-01
Closing date
2016-03-31
Funding (in million HUF)
24.000
FTE (full time equivalent)
4.00
state
closed project
Summary in Hungarian
A 2010-es évben szemtanúi lehettünk a Guignardia bidwellii első jelentős, járványszerű pusztításának a hazai szőlőültetvényekben. A kórokozó gomba a szőlő feketerothadását okozza, néhány európai országban és másutt már hosszú ideje jelentős gazdasági károkat idéz elő. Ennek ellenére a kórokozónak alig néhány izolátuma ismert a szakirodalomban, részletes genetikai jellemzése mind a mai napig elmaradt, gombaölő szerekkel szembeni rezisztenciáját pedig legutóbb 2004-ben dokumentálták. Éppen ezért a tervezett kutatómunka alapvető és úttörő jellegű, eredményei várhatóan nagy érdeklődésre számíthatnak a hazai és külföldi tudományos fórumokon. A pályázatban részletezett projekt az alábbi célkitűzéseket kívánja megvalósítani: (i) a G. bidwellii genetikai variabilitásának genom-szintű módszerekkel történő meghatározása, egy kialakítandó, hazai és nemzetközi törzseket tartalmazó törzsgyűjteményre építve (ii) az esetlegesen kialakult fungicid-rezisztencia kivizsgálása, és (iii) G. bidwellii patogenitásának elemzése egy újszerű, molekuláris szintű megközelítés alapján. A várható eredmények mind az alap-, mind pedig az alkalmazott kutatások számára hasznosíthatók lesznek.
Summary
In 2010 Guignardia bidwellii caused the first important epidemic in Hungarian vineyards causing serious economic damage in many places. This fungus is the causal agent of grapevine black rot disease and has long been known in some European countries as an important pathogen in viticulture. Nevertheless, the detailed genetic characterization of G. bidwellii is still lacking. Only a few strains have been reported in the literature and the last study on its fungicide resistance was published in 2004. Therefore, the proposed research is pioneering and the expected results should be relevant for plant pathology. The main objectives of the proposed research are: (i) perform genome-wide studies and determine the genetic variation of G. bidwellii based on an international strain collection to be built up during the project, (ii) reveal the possibly evolved fungicide resistance, and (iii) analyze the molecular background of G. bidwellii pathogenicity. The expected results should be important for both basic and applied research in plant pathology.
Final report
Results in Hungarian
A pályázatban vállalt kutatás első célkitűzése a Guignardia bidwellii taxon több fajra osztása volt. Három lókuszon alapuló molekuláris markerezéssel megállapítottuk, hogy Vitis Parthenocissus fajokról származó G. bidwellii törzsek filogenetikailag egymástól elkülönülnek. Keresztfertőzési kísérleteink bizonyítják, hogy szőlőről származó G. bidwellii törzs nem fertőzi a vadszőlőt. Eredményeink alapján javasolható a G. bidwellii taxon két fajra bontása.
A második célkitűzés QoI fungicidekkel szembeni rezisztencia kialakulásának lehetőségét vizsgálja a feketerothadás kórokozójában. A kutatást kiterjesztettük a Guignardia nemzetség több fajára. Megállapítottuk, hogy génszerkezetéből adódóan vadszőlőről származó G. bidwellii, G. citricarpa és G. mangiferae fajokban valószínűtlen a QoI-rezisztenciáért felelős pontmutáció kialakulása. Szőlőről származó G. bidwellii, G. aesculi és G. gaultheriae fajokban viszont a rezisztencia kialakulása nem zárható ki. Kimutattuk továbbá, hogy G. aesculi kivételével az összes Guignardia faj legalább egy általunk vizsgált törzse többé-kevésbé inszenzitívnek bizonyult a szabadföldön használt QoI koncentráció alkalmazására. A tapasztalt fungicid-tolerancia az alternatív oxidázok működésének volt tulajdonítható.
A harmadik célkitűzés patogenitásért felelős gének keresése volt Guignardia fajokban. Szubsztrakciós hibridizációval több, mint 60, csak a patogén G. citricarpa fajra jellemző szekvenciát izoláltunk.
Results in English
The first objective of the project was the division of the Guignardia bidwellii taxon into host-specific species. We have shown that strains of G. bidwelli originated from Vitis and Parthenocissus species form two distinct groups on a phylogenetic tree based on a three loci alignment. Cross inoculation tests have demonstrated that G. bidwelli originated from bunch grape could not infect Parthenocissus spp. Based on these results the subdivision of G. bidwellii into two species is recommended.
The second objective aimed to clarify whether an evolving resistance against QoI fungicides may occur in the Guignardia genus. Our results suggest that due to their gene structure it is unlikely that G. citricarpa, G. mangiferae and G. bidwellii originated from Parthenocissus may carry the point mutation responsible for QoI resistance. However, gene structure of G. aesculi, G. gaultheriae and G. bidwellii originated from bunch grape enables these fungi to carry the mutation, and therefore the occurrence of a resistant strain can not be excluded. We have also demonstrated that with the exception of G. aesculi all other Guignardia species in this study presented at least one strain able to grow with field concentrations of QoI. Induction of alternative oxidases has caused the observed fungicide tolerance.
The last objective of the study aimed the isolation of candidate genes possibly involved in pathogenicity of Guignardia sp. Using the method of substractive hybridisation we have isolated more then 60 sequences abundant only in the pathogen fungus G. citricarpa.
