Characterisation and pathogenicity of soilborne fungi from Western Cape olive orchards
Date
2022-03
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Stellenbosch : Stellenbosch University
Abstract
ENGLISH ABSTRACT: Soilborne diseases are of concern to the olive industry worldwide, causing significant financial
losses. The most devastating of these diseases is Verticillium wilt caused by Verticillium dahliae,
followed by Phytophthora root rot. Species of Cylindrocarpon-like fungi, Fusarium, Macrophomina,
Pythium and Rhizoctonia have also been associated with these diseases on olive, resulting in
symptoms of dieback, defoliation, wilting, root rot, stunted growth, and tree death. In 2019, a
survey targeting Cylindrocarpon-like fungi, Phytophthora and Verticillium revealed a high incidence
and wide distribution of Cylindrocarpon-like fungi (mainly the Dactylonectria macrodidyma species
complex) and Pythium irregulare in Western Cape olive orchards. However, Phytophthora (three
species) was recovered from only 8% of samples, and no Verticillium was found. The survey also
uncovered other potential pathogenic genera such as Fusarium, Diaporthe, Macrophomina and
Rhizoctonia, but these were not identified to species level. Consequently, the aims of this study
were to identify the most frequently recovered fungi, refine the species identities of isolates
previously identified as the Da. macrodidyma species complex, and evaluate the pathogenicity of
widely distributed species and species suspected to be pathogens.
Unidentified isolates form the 2019 survey were divided into morphological groups. Groups
containing isolates recovered from five or more of the thirteen sampling sites were selected for
identification to species level using PCR, sequencing and phylogenetic analyses. Phylogenetic
analyses revealed four species of Diaporthe, fourteen species of Fusarium, one species of
Macrophomina, eight species of Neocosmospora, and nine anastomosis groups (AGs) of Rhizoctonia.
Morphological descriptions of two new Diaporthe species were compiled. Isolates previously
identified as the Da. macrodidyma species complex were delineated into Da. macrodidyma, Da.
novozelandica, Da. sp., Da. torresensis, and Da. pauciseptata. The most widely distributed species
included Da. sp., Da. macrodidyma, Diaporthe sp RB-2019a., F. fabacearum, F. nirenbergiae, M.
phaseolina, and Rhizoctonia AG-G. Species of Fusarium, Macrophomina, Neocosmospora, Phytophthora,
Pythium and Rhizoctonia have been reported as olive pathogens in other countries, however, none of
these reports identified phylogenetic species within Fusarium and Neocosmospora, and none reported
AGs of Rhizoctonia.
Species identified in this study that have been reported on olives previously include Da.
ecuadoriensis, Da. macrodidyma, Da novozelandica, Da. sp., Da. torresensis, Da. valentina, Di.
ambigua, F. oxysporum, M. phaseolina, N. solani, Pleurostoma richardsiae, and Rhizoctonia spp. In
addition to the two new Diaporthe species, Cadophora constrictospora, Da. pauciseptata, F. clavus,
F. udum, nine species from the Fusarium oxysporum species
complex, seven species of Neocosmospora, as well as nine different AGs of Rhizoctonia are
reported on olive for the first time worldwide.
The pathogenicity of selected species was evaluated on three-month-old ‘Mission’ cuttings under
wet, moderate and dry irrigation regimes in glasshouse trials. Twenty–nine isolates representing
Da. macrodidyma, Da. novozelandica, Da. sp., Da. pauciseptata, Da. torresensis, Di. ambigua,
Diaporthe. sp., F. fabacearum, F. nirenbergiae, M. phaseolina, N. solani, Ph. multivora, Ph.
pseudocryptogea, Py. irregulare, Py. oligandrum, Rhizoctonia AG- G, and V. dahliae were included.
Species of Da. macrodidyma, F. nirenbergiae, Ph. Multivora, Ph. pseudocryptogea, Rhizoctonia AG-G,
and V. dahliae were found to be pathogenic towards olive trees. The different watering regimes had
no consistent effect on pathogenicity.
This study was the first to evaluate the pathogenicity of soilborne fungi on olive trees in South
Africa and to report the pathogenicity of three species for the first time on olive, including
F. nirenbergiae, Ph. pseudocryptogea, and Rhizoctonia AG-G. Future research should aim to
address the management of these diseases on olive.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Grondoordraagbare siektes is ‘n bron van groeiende kommer vir die olyfbedryf wêreldwyd en het reeds tot beduidende finansiële verliese aanleiding gegee. Die mees vernietigende van hierdie siektestande is verticillium verwelking wat veroorsaak word deur Verticillium dahliae, met Phytophthora wortel vrot as die tweede mees vernietigende toestand. Spesies van Cylindrocarpon-agtige swamme, Fusarium, Macrophomina, Pythium en Rhizoctonia word ook verbind met hierdie siektes op olyfbome, wat kan lei tot simptome van terugsterwing, ontblaring, verwelking, wortelverrotting, belemmerde groei en die afsterf van bome. In 2019 het ‘n opname gemik op Cylindrocarpon-agtige swamme, Phytophthora en Verticillium gedui op ‘n hoë voorkoms en wye verspreiding van Cylindrocarpon-agtige swamme (hoofsaaklik die Dactylonectria macrodidyma spesiekompleks) en Pythium irregulare in Wes-Kaapse olyfboorde. Phytophthora (drie spesies) is egter herwin vanuit slegs 8% van monsters, en daar was geen aanduiding van Verticillium nie. Die ondersoek het ook ander potensiële patogeniese genera soos Fusarium, Diaporthe, Macrophomina en Rhizoctonia ontbloot, hoewel dié genera nie tot op spesievlak geïdentifiseer is nie. Die doelwitte van die studie was gevolglik die identifikasie van swamme wat mees dikwels herwin word; die verfyning van isolate wat voorheen geïdentifiseer as die Da. macrodidyma spesiekompleks is, en die evaluering van die patogenisiteit van wyd verspreide spesies en spesies wat vermoedelik patogene is. Ongeïdentifiseerde isolate vanuit die 2019 opname is in morfologiese groepe onderverdeel. Groepe wat isolate bevat wat vanuit vyf of meer van die dertien toetsingsterreine herwin is, is geselekteer vir identifikasie tot spesievlak deur middel van PCR, volgordebepaling en filogenetiese analise. Filogenetiese analise het vier spesies van Diaporthe, veertien spesies van Fusarium, een spesie van Macrophomina, agt spesies van Neocosmospora en nege anastomose-groepe (AGe) van Rhizoctonia is geïdentifiseer. Morfologiese beskrywings van twee nuwe Diaporthe spesies is saamgestel. Isolate wat voorheen as die Da. Macrodidyma spesiekompleks geïdentifiseer is, is verder onderverdeel tot Da. macrodidyma, Da. novozelandica, Da. sp., Da. torresensis en Da. pauciseptata. Die mees wyd verspreide spesies sluit in Da. sp., Da. macrodidyma, Diaporthe sp RB-2019a., F. fabacearum, F. nirenbergiae, M. phaseolina en Rhizoctonia AG-G. Spesies van Fusarium, Macrophomina, Neocosmospora, Phytophthora, Pythium en Rhizoctonia is in ander lande as olyfpatogene gerapporteer. Geeneen van hierdie verslae het egter filogenetiese spesies binne Fusarium en Neocosmospora geïdentifiseer nie, en geeneen het AGe van Rhizoctonia gerapporteer nie. Spesies wat in hierdie studie geïdentifiseer is wat voorheen met betrekking tot olywe gerapporteer is, sluit in Da. ecuadoriensis, Da. macrodidyma, Da novozelandica, Da. sp., Da. torresensis, Da. valentina, Di. ambigua, F. oxysporum, M. phaseo/ina, N. solani, Pleurostoma richardsiae en Rhizoctonia. Benewens die twee nuwe Diaporthe spesies, Cadophora constrictospora, Da. pauciseptata, F. clavus, F. udum, is nege spesies vanuit die Fusarium oxysporum spesiekompleks, sewe spesies van Neocosmospora en nege verskillende AGe van Rhizoctonia vir die eerste keer wêreldwyd op olywe gerapporteer. Die patogenesiteit van geselekteerde spesies is geëvalueer op drie maande oue ‘Mission’ steggies onder nat, gematigde en droë besproeiingsstelsels in glashuis proewe. Nege en twintig isolate, verteenwoordigend van Da. macrodidyma, Da. novoze/andica, Da. sp., Da. pauciseptata, Da. torresensis, Di. ambigua, Diaporthe. sp., F. fabacearum, F. nirenbergiae, M. phaseolina, N. solani, Ph. multivora, Ph. pseudocryptogea, Py. irregulare, Py. oligandrum, Rhizoctonia AG-G en V. dahlia is ingesluit. Daar is bevind dat Da. macrodidyma, F. nirenbergiae, Ph. Multivora, Ph. pseudocryptogea, Rhizoctonia AG-G, en V. dahliae patogenies teenoor olyfbome is. Die verskillende natmaakstelsels het geen volgehoue uitwerking op patogenisiteit gehad nie. Hierdie studie was die eerste navorsing wat gemik was op die evaluering van die patogenisiteit van grondoordraagbare swamme op olyfbome in Suid-Afrika en die rapportering van die patogenesiteit van drie spesies vir die eerste keer op olyfbome, insluitend F. nirenbergiae, Ph. pseudocryptogea, en Rhizoctonia. Toekomstige navorsing behoort daarop gemik te wees om die bestuur van hierdie siektetoestande op olywe te bestuur.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Grondoordraagbare siektes is ‘n bron van groeiende kommer vir die olyfbedryf wêreldwyd en het reeds tot beduidende finansiële verliese aanleiding gegee. Die mees vernietigende van hierdie siektestande is verticillium verwelking wat veroorsaak word deur Verticillium dahliae, met Phytophthora wortel vrot as die tweede mees vernietigende toestand. Spesies van Cylindrocarpon-agtige swamme, Fusarium, Macrophomina, Pythium en Rhizoctonia word ook verbind met hierdie siektes op olyfbome, wat kan lei tot simptome van terugsterwing, ontblaring, verwelking, wortelverrotting, belemmerde groei en die afsterf van bome. In 2019 het ‘n opname gemik op Cylindrocarpon-agtige swamme, Phytophthora en Verticillium gedui op ‘n hoë voorkoms en wye verspreiding van Cylindrocarpon-agtige swamme (hoofsaaklik die Dactylonectria macrodidyma spesiekompleks) en Pythium irregulare in Wes-Kaapse olyfboorde. Phytophthora (drie spesies) is egter herwin vanuit slegs 8% van monsters, en daar was geen aanduiding van Verticillium nie. Die ondersoek het ook ander potensiële patogeniese genera soos Fusarium, Diaporthe, Macrophomina en Rhizoctonia ontbloot, hoewel dié genera nie tot op spesievlak geïdentifiseer is nie. Die doelwitte van die studie was gevolglik die identifikasie van swamme wat mees dikwels herwin word; die verfyning van isolate wat voorheen geïdentifiseer as die Da. macrodidyma spesiekompleks is, en die evaluering van die patogenisiteit van wyd verspreide spesies en spesies wat vermoedelik patogene is. Ongeïdentifiseerde isolate vanuit die 2019 opname is in morfologiese groepe onderverdeel. Groepe wat isolate bevat wat vanuit vyf of meer van die dertien toetsingsterreine herwin is, is geselekteer vir identifikasie tot spesievlak deur middel van PCR, volgordebepaling en filogenetiese analise. Filogenetiese analise het vier spesies van Diaporthe, veertien spesies van Fusarium, een spesie van Macrophomina, agt spesies van Neocosmospora en nege anastomose-groepe (AGe) van Rhizoctonia is geïdentifiseer. Morfologiese beskrywings van twee nuwe Diaporthe spesies is saamgestel. Isolate wat voorheen as die Da. Macrodidyma spesiekompleks geïdentifiseer is, is verder onderverdeel tot Da. macrodidyma, Da. novozelandica, Da. sp., Da. torresensis en Da. pauciseptata. Die mees wyd verspreide spesies sluit in Da. sp., Da. macrodidyma, Diaporthe sp RB-2019a., F. fabacearum, F. nirenbergiae, M. phaseolina en Rhizoctonia AG-G. Spesies van Fusarium, Macrophomina, Neocosmospora, Phytophthora, Pythium en Rhizoctonia is in ander lande as olyfpatogene gerapporteer. Geeneen van hierdie verslae het egter filogenetiese spesies binne Fusarium en Neocosmospora geïdentifiseer nie, en geeneen het AGe van Rhizoctonia gerapporteer nie. Spesies wat in hierdie studie geïdentifiseer is wat voorheen met betrekking tot olywe gerapporteer is, sluit in Da. ecuadoriensis, Da. macrodidyma, Da novozelandica, Da. sp., Da. torresensis, Da. valentina, Di. ambigua, F. oxysporum, M. phaseo/ina, N. solani, Pleurostoma richardsiae en Rhizoctonia. Benewens die twee nuwe Diaporthe spesies, Cadophora constrictospora, Da. pauciseptata, F. clavus, F. udum, is nege spesies vanuit die Fusarium oxysporum spesiekompleks, sewe spesies van Neocosmospora en nege verskillende AGe van Rhizoctonia vir die eerste keer wêreldwyd op olywe gerapporteer. Die patogenesiteit van geselekteerde spesies is geëvalueer op drie maande oue ‘Mission’ steggies onder nat, gematigde en droë besproeiingsstelsels in glashuis proewe. Nege en twintig isolate, verteenwoordigend van Da. macrodidyma, Da. novoze/andica, Da. sp., Da. pauciseptata, Da. torresensis, Di. ambigua, Diaporthe. sp., F. fabacearum, F. nirenbergiae, M. phaseolina, N. solani, Ph. multivora, Ph. pseudocryptogea, Py. irregulare, Py. oligandrum, Rhizoctonia AG-G en V. dahlia is ingesluit. Daar is bevind dat Da. macrodidyma, F. nirenbergiae, Ph. Multivora, Ph. pseudocryptogea, Rhizoctonia AG-G, en V. dahliae patogenies teenoor olyfbome is. Die verskillende natmaakstelsels het geen volgehoue uitwerking op patogenisiteit gehad nie. Hierdie studie was die eerste navorsing wat gemik was op die evaluering van die patogenisiteit van grondoordraagbare swamme op olyfbome in Suid-Afrika en die rapportering van die patogenesiteit van drie spesies vir die eerste keer op olyfbome, insluitend F. nirenbergiae, Ph. pseudocryptogea, en Rhizoctonia. Toekomstige navorsing behoort daarop gemik te wees om die bestuur van hierdie siektetoestande op olywe te bestuur.
Description
Thesis (MScAgric)--Stellenbosch University, 2022.