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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2020.tde-19062020-145254
Document
Author
Full name
Zélia Valente Braga
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2020
Supervisor
Committee
Gloria, Beatriz Appezzato da (President)
Fernando, Juliana Aparecida
Sposito, Marcel Bellato
Ventrella, Marilia Contin
Title in Portuguese
Antracnose da videira: análise histopatológica da interação entre Elsinoë ampelina (de Bary) Shear e Vitis labrusca L. 'Niagara Rosada'
Keywords in Portuguese
Sphaceloma ampelinum
Alterações bioquímicas
Estruturas semelhantes à ascos
Histopatologia
Videira
Abstract in Portuguese
A antracnose da videira é causada pelo ascomiceto Elsinoë ampelina Shear e causa sérios prejuízos a cultivares de uva de mesa, pois danifica a aparência das bagas comprometendo diretamente a comercialização. A despeito da importância dessa doença, até recentemente não havia estudos histopatológicos sobre o assunto que pudessem esclarecer como ocorre a infecção e a colonização nos tecidos, bem como entender as possíveis respostas de defesa da planta ao fungo. Portanto, os objetivos do presente estudo foram: i. Caracterizar os processos de infecção e colonização de E. ampelina em folhas jovens da videira 'Niagara Rosada'; ii. Identificar os aspectos morfo-histológicos e histoquímicos das lesões causadas por E. ampelina em folhas, caules, gavinhas e bagas de 'Niagara Rosada'; iii. Observar as alterações bioquímicas em folhas jovens de 'Niagara Rosada' em resposta à infecção porE. ampelina Para as análises histopatológicas utilizaram-se técnicas de microscopia de luz e microscopia eletrônica de varredura e de transmissão. As avaliações bioquímicas incluíram alguns indicadores considerados importantes na defesa contra a antracnose, tais como: compostos fenólicos totais, flavonoides totais, clorofilas a, b e total e atividades enzimáticas de peroxidase e polifenoloxidase. As fases do processo de infecção (germinação e penetração) foram observadas apenas na lâmina foliar. A germinação dos conídios ocorreu 24 horas após a inoculação (hai), os quais emitiram de um a cinco tubos germinativos, sendo predominantemente um ou dois. Sob os tubos germinativos houve degradação cuticular. Estruturas semelhantes à apressórios foram raras e hifas monilioides e ramificadas foram observadas 48 horas após a inoculação. A penetração do patógeno ocorreu 24hai na forma direta e foi visualizada apenas na superfície adaxial devido à alta densidade de tricomas na superfície abaxial. O processo de colonização foi verificado em folhas, gavinhas, caules e bagas. Em todos os órgãos, a colonização ocorreu de forma inter e intracelular, inclusive no interior dos elementos traqueais que apresentam intensa alteração parietal. E, à medida que as lesões se tornavam mais necróticas, ocorria um acentuado colapso celular formando um tecido de aspecto ascostromático. Em todos os órgãos, a reprodução do patógeno ocorreu aproximadamente 15 dias após a inoculação, sendo identificada através da formação de células conidiogênicas na superfície da lesão. Curiosamente, essas células também foram visualizadas no lume dos elementos de vaso do caule, fato incomum para a espécie. Além das células conidiogênicas, na nervura central, em pecíolos, gavinhas e caules, também houve a formação de estruturas semelhantes a ascos imersas no tecido de aspecto ascostromático, sendo mais frequentes em pecíolos e gavinhas. Em bagas foi possível visualizar que as estruturas semelhantes a ascos eram bitunicadas e continham estruturas semelhantes a ascósporos com 2 a 3 células num arranjo aleatório. Tais estruturas eram hialinas providas de septos transversais e apresentaram tamanho médio de 11,0 μm de comprimento e 4,6 μm de largura. Quanto aos mecanismos estruturais de defesa, em folhas de 'Niagara Rosada' não foi verificada nenhuma alteração estrutural que pudesse ser atribuída à resposta de defesa da planta à infecção. Porém, em caules observou-se a formação de tilos nos elementos de vaso adjacentes às lesões. Em gavinhas, caules e bagas, sob a área lesionada, as células do parênquima exibiram hipertrofia seguida de hiperplasia celular, formando uma periderme de cicatrização. Sobre os mecanismos bioquímicos de defesa houve aumento no teor de flavonoides e da atividade da polifenoloxidase após a infecção por E. ampelina. Porém, as alterações estruturais e bioquímicas não foram suficientes para impedir o avanço do fungo nos tecidos.
Title in English
Anthracnose of grapevine: histopathological analysis of the interaction between Elsinoë ampelina (de Bary) Shear e Vitis labrusca L. 'Niagara Rosada'
Keywords in English
Sphaceloma ampelinum
Ascus-like structures
Biochemical alteration
Grapevine
Histopatology
Abstract in English
The grapevine anthracnose is caused by the ascomycete Elsinoë ampelina Shear and causes serious damage to table grape cultivars, as it damages the berries apparence compromising their commercialization. Despite the importance of this disease, until recently there were no histopathological studies on the subject that could clarify how infection and colonization occur in the tissues, as well as understanding the possible plant defence responses to the fungus. Therefore, the present study aimed: i. Characterize the infection and colonization processes of E. ampelinain young leaves of grapevine 'Niagara Rosada'; ii. Identify the morpho-histological and histochemical aspects of the lesions caused by E. ampelina on 'Niagara Rosada' leaves, stems, tendrils, and berries; iii. Observe the biochemical changes in young leaves of 'Niagara Rosada' in response to infection by E. ampelina. For histopathological analyzes, light microscopy and electron scanning and transmission microscopy techniques were used. Biochemical evaluations included some indicators considered important in the defense against anthracnose, such as: total phenolic compounds, total flavonoids, chlorophylls a, b and total and enzymatic activities of peroxidase and polyphenoloxidase. The infection process stages (germination and penetration) were observed only in the leaf blade. The germination of the conidia occurred 24 hours after inoculation (hai), which emitted from one to five germ tubes, being predominantly one or two. Cuticular degradation occurred under the germ tubes. Structures similar to appressoria were rare and, monilioid and branched hyphae were observed 48 hours after inoculation. Pathogen penetration occurred 24 hai in the direct form and was seen only on the adaxial surface due to the high density of trichomes on the abaxial surface. The colonization process was verified in leaves, tendrils, stems, and berries. In all organs, colonization occurred inter- and intracellularly, including inside the tracheal elements that presented intense parietal alteration. And, as the lesions became more necrotic, there was a marked cellular collapse forming an ascostromatic-like tissue. In all organs, the pathogen reproduction occurred approximately 15 days after inoculation, were identified through the formation of conidiogenic cells on the surface of the lesion. Interestingly, these cells were also visualized inside the stem vessel elements, an unusual fact for the species. In addition to the conidiogenic cells, there was also the formation of ascus-like structures immersed in the ascostromatic aspect tissue in the midribs, petioles, tendrils, and stems, being more frequent in petioles and tendrils. In berries, it was possible to visualize that the ascus-like structures were bitunicated and contained structures similar to ascospores with 2 to 3 cells in a random arrangement. Such structures were hyaline with transversal septa and had an average size of 11.0 μm in length and 4.6 μm in width. As for the structural defense mechanisms, in leaves of 'Niagara Rosada', no structural changes were verified that could be related to the defense of the plant in response to infection. However, in stems, the formation of tylose was observed in the vessel elements adjacent to the lesions. In tendrils, stems, and berries, underlying the injured area, the cells of the parenchyma exhibited hypertrophy followed by cellular hyperplasia, forming a healing periderm. Regarding the biochemical defense mechanisms, there was an increase in the flavonoids content and polyphenoloxidase activity after infection by E. ampelina. However, both structural and biochemical changes were not sufficient to prevent the fungi spreading in the tissues.
 
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Publishing Date
2020-06-22
 
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