In Vitro Antagonistic Effects of Endophytic Fungi Isolated from Grapevine Rootstocks and Cultivars Against Some of the Fungal Pathogens Associated with Grapevine Trunk Diseases

Öz

This study was carried out to determine the in vitro antagonistic effects of endophytic fungi (obtained from grapevine cultivars and rootstocks grown in Tokat conditions) against pathogenic fungi associated with grapevine trunk diseases. The dual culture method was followed on a PDA (potato dextrose agar) medium to reveal the antagonistic effects, and the distances in inhibition zones between the isolates were measured. The pathogenicity of the fungal isolates was tested on dormant canes of the Narince grape cultivars, and the isolates were inoculated using the top inoculation method. Inoculated cuttings were planted in 1-liter pots and grown at 25°C and 85% relative humidity for three months. Inhibition distances of 0-13.3 mm between endophytic fungi and Botryosphaeria dothidea, 0-6.3 mm between Cadophora lutea-olivacea, 0-0.7 mm between Cytospora salicacearum, 0-5.0 mm between Diatrype stigma, and 0-8.7 mm between Truncatella angustata occurred. No endophyte inhibited all pathogens to the same extent, with solid effects against some pathogens and weak effects against others. When the inhibition performance of all endophytes was compared with each other, Fusarium avenaceum was the most effective, while Penicillium commune was found to be completely ineffective. Endophytic species did not cause significant necrosis in pathogenicity tests, while B. dothidea, C. lutea-olivacea, C. salicacearum, D. stigma and T. angustata caused necroses of 23.6-65.0 mm. This study indicates that different endophytes in grapevine may be promising for biologically controlling pathogens associated with grapevine trunk diseases.

Anahtar Kelimeler

• biocontrol
• endophytic fungi
• grapevine trunk diseases
• rootstock
• vine

Proje Numarası

Tokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi Bilimsel Araştırma Fonu Başkanlığı. Proje No: 2021/07

Asma Anaç ve Çeşitlerinden İzole Edilen Endofitik Fungusların Asma Gövde Hastalıklarıyla İlişkili Bazı Fungal Patojenlere Karşı In Vitro Antagonistik Etkileri

Öz

Bu çalışma, asma gövde hastalıkları ile ilişkili patojen funguslara karşı endofitik fungusların (Tokat koşullarında yetiştirilen asma çeşit ve anaçlarından elde edilen) in vitro antagonistik etkilerini belirlemek amacıyla gerçekleştirilmiştir. Antagonistik etkilerin ortaya çıkarılmasında PDA (patates dekstroz agar) besi yerinde ikili kültür metodu takip edilmiş, izolatlar arasındaki engelleme mesafeleri ölçülmüştür. Fungal izolatların patojenisitesi Narince üzüm çeşidinin dormant kalemleri üzerinde test edilmiş, izolatlar tepeden inokulasyon yöntemine göre uygulanmıştır. İnokule edilmiş kalemler 1 litrelik saksılara dikilmiş, 25°C sıcaklık ve %85 nispi nemde 3 ay süreyle büyütülmüştür. Endofitik funguslarla Botryosphaeria dothidea arasında 0-13.3 mm; Cadophora lutea-olivacea arasında 0-6.3 mm; Cytospora salicacearum arasında 0-0.7; Diatrype stigma ile 0-5.0 mm; Truncatella angustata arasında 0-8.7 mm’lik engelleme mesafesi meydana gelmiştir. Hiçbir endofit patojenlerin tamamını aynı ölçüde engelleyememiş, bazı patojenlere karşı güçlü bazılarına da zayıf derecede etki ortaya çıkmıştır. Tüm endofitlerin inhibisyon performansı birbiriyle kıyaslandığında Fusarium avenaceum’un en etkili, Penicillium commune ise tamamen etkisiz olduğu bulunmuştur. Patojenisite testlerinde endofitik türler kayda değer bir nekroz yaratmazken, B. dothidea, C. lutea-olivacea, C. salicacearum, D. stigma ve T. angustata 23.6-65.0 mm’lik nekozlar meydana getirmiştir. Bu çalışma asmadaki farklı endofitlerin, asma gövde hastalıklarıyla ilişkili farklı patojenlerin biyolojik mücadelesi için ümitvar olabileceğine işaret etmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Asma
• anaç
• biyokontrol
• endofitik funguslar
• asma gövde hastalıkları

Destekleyen Kurum

Tokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi Bilimsel Araştırma Fonu Başkanlığı

Proje Numarası

Tokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi Bilimsel Araştırma Fonu Başkanlığı. Proje No: 2021/07

Teşekkür

Bitkisel materyallerin alındığı Tokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi Uygulama ve Araştırma Merkezi ve Orta Karadeniz Geçit Kuşağı Tarımsal Araştırma Enstitüsü’ne; ayrıca bu projeyi destekleyen Tokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi Bilimsel Araştırma Fonu Başkanlığı’na da (2021/07) teşekkür ederiz.

Kaynakça

1. Akgül D.S. (2020) Asmalarda fungal gövde hastalıklarının araştırılmasında farklı inokulasyon yöntemlerinin karşılaştırılması. Mustafa Kemal Üniversitesi Tarım Bilimleri Dergisi, 25 (2): 262-270.
2. Arnold, A. E., Mejía, L. C., Kyllo, D., Rojas, E. I., Maynard, Z., Robbins, N., Herre, E. A. (2003) Fungal endophytes limit pathogen damage in a tropical tree. Ecology. 100:15649–15654.
3. Aslan, E., Özaktan, H. (2005) Kök bakterileri tarafından konukçu bitkide hastalıklara karşı sistemik dayanıklılığın uyarılması. Anadolu Ege Tarımsal Araştırma Enstitüsü Dergisi. 15,1.
4. Bacon, C. W. ve White, J. F.(2000) Microbial endophytes. New York: Marcel Dekker.
5. Beram, R. C., Beram, A., Doğmuş-Lehtijarvi, H. T. (2016) Fungal endofitler ve etkileşimleri. Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi. 7(2) 161-166.
6. Bora, T., Özaktan, H.(1998) Bitki Hastalıklarıyla Biyolojik Savaş. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Bitki Koruma Bölümü. 205 s, İzmir.
7. Casieri, L., Hofstetter, V., Viret, O., Gindro, K. (2009) Fungal communities living in the wood of different cultivars of young Vitis vinifera plants. Phytopathol Mediterr .48:73–83.
8. Cosoveanu, A., Gimenez-Mariño, C., Cabrera, Y., Hernandez, G., Cabrera, R. (2014) Endophytic fungi from grapevine cultivars in Canary Islands and their activity against phytopatogenic fungi. International Journal of Agriculture and Crop Sciences. 7(15), 1497.

9. Del Frari, G., Cabral, A., Nascimento, T., Ferreira, R., B., Oliveira, H.(2019) Epicoccum layuense a potential biological control agent of esca-associated fungi in grapevine. PLoS ONE 14 (3): e0213273. https://doi.org/10.1371/journal. pone.0213273.
10. Dıánez, F., Santos, M., Tello, J., C.(2007) Suppressive effects of grape marc compost on phytopathogenic oomycetes. Arch Phytopathol Plant Prot 40 (1): 1–18.
11. Eken, C. ve Demirci, E.(1997) Fungusların biyolojik mücadele kullanımı. Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi. 28(1),138-152.
12. Freeman, E. M. (1904) The seed-fungus of Lolium temulentum, L., the Darnel. Phill. Trans R. Soc. B 196s,1-27
13. Giambral, S., Piccolol, S., Alfonzol, A., Conigliarol G., Llorca, L. V. L., Burruano, S. (2015) Identification of Acremonium isolates from grapevines and evaluationism of their antagonism Plasmopora viticola. Annals of Microbiology. 65:2393-2403.
14. González, V., Tello, M. L. (2011) The endophytic mycota associated with Vitis vinifera in central Spain. Fungal diversity. 47(1), 29-42.
15. Gramaje D., Urbez-Torres J. R., Sosnovski M. (2018) Managing grapevine trunk diseases with respect to etiology and epidemiology: current strategies and future prospects. Plant Dis. 102: 12-39.
16. Güler D., Akgül, D.S. (2020) Tarsus bağ alanlarında Neofusicoccum parvum’un yaygınlığı ve bazı sofralık üzüm çeşitlerinin patojene duyarlılıkları. Türk Tarım ve Doğa Bilimleri Dergisi, 7 (3): 691-698.
17. Gwinn, K., D., Gavin, A. M.(1992) Relationship between endophytic infection level of tall fescue seed lots and Rhizoctonia zeae seedling disease. Plant Dis 76:911–914.
18. Jovıčıć-Petrovıć, J. S., Jeremıć, I., Vučkovıć, S., Vojnovıć, A., Bulajıć, V., Raıčevıć, J., Nikodinovic-Runic, H. (2016a) Aspergillus piperis A/5 from plum-distilling waste compost produces a complex of antifungal metabolites active against the phytopathogen. Pythium aphanidermatum. Arch Biol Sci. DOİ:10.2298/ABS150602016J.
19. Jovıčıć-Petrovıć, J., Stankovic, I., Bulajic, A., Krstic, B., Kikovic, D., Raicevic, V. (2016 b) Filamentous Fungi Isolated From Grape Marc As Antagonists of Botrytis cinerea. Genetıka, Vol. 48, No.1, 37-48, Doı: 10.2298/Gensr1601037j
20. Khokhar, I., Mukhtar, I., Mushtaq, S. (2011) Comparative studies on the amylase and cellulase production of Aspergillus and Penicillium. J Appl Sci Environ Manage. 15 (4): 657 – 661.
21. Kongue Tatong, M. D., Talontsi, F. M., Abdel Rahim, H. M. D., Tofazzal Islam, M., Oswald, R. B., Laatsch, H.(2014) Banchromene and other secondary metabolites from the endophytic fungus Fusarium sp. obtained from Piper guineense inhibit the motility of phytopathogenic Plasmopara viticola zoospores. Tetrahedron Lett 55:4057–4061
22. Kortekamp, A. (1997) Epicoccum nigrum LINK: A biological control agent of Plasmopara viticola (BERK. et CURT.). Vitis. 36(4), 215-216.
23. Li, Z., Chang, P., Gao, L., Wang, X.(2020)The Endophytic Fungus Albifimbria verrucaria from Wild Grape as an Antagonist of Botrytis cinerea and Other Grape Pathogens. Phytopathology. 110(4), 843-850.
24. Mostert, L., Crous P.W., Petrini, O.(2000) Endophytic fungi associated with shoots and leaves of Vitis vinifera, with specific reference to the Phomopsis viticola complex. Sydowia 52:46–58
25. Özaktan, H., Aysan, Y., Yıldız, F. ve Kınay, P.(2010) Fitopatolojide biyolojik mücadele. Türk Biyolojik Mücadele Dergisi.1(1),61-78
26. Parafati L, Vitale, A., Restuccia, C., Cirvilleri, G.(2015) Biocontrol ability and action mechanism of food-isolated yeast strains against Botrytis cinerea causing post-harvest bunch rot of table grape. Food Microbiol.47:85–92. doi.org/10.1016/j.fm.2014.11.013
27. Piccolo, S., Alfonzo, A., Giambra, S., Conigliaro, G., Lopez-Llorca, L., Burruano, S.(2015) Identification of Acremonium isolates from grapevines and evaluation of their antagonism towards Plasmopara viticola. Annals of Microbiology. 65, 2393-2403, DOI: 10.1007/s13213-015-1082-5
28. Pinto, C., Custódio, V., Nunes, M., Songy, A., Rabenoelina. F., Courteaux, B., Clément, C., Gomes, A.C., Fontaine, F. (2018) Understand the Potential Role of Aureobasidium pullulans, a Resident Microorganism From Grapevine, to Prevent the Infection Caused by Diplodia seriata. Front. Microbiol. 9:3047. doi: 10.3389/fmicb.2018.03047
29. Sturz, A. V., Christie, B. R., Nowak, J. (2000) Bacterial endophytes: Potential role in developing sustainable systems of crop production. Critical reviews in plant sciences. 19(1):1-30pp
30. Sülü, S. M., Bozkurt, İ. A., Soylu, S. (2016) Bitki büyüme düzenleyici ve biyolojik mücadele etmeni olarak bakteriyel endofitler. Mustafa Kemal Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi. 21(1).
31. Tjamos, E. C., Papavizas, G. C., Cook, R. J. (1992) Biological control of plant diseases. Progress and challenges fort he future. New York: Plenum Press.
32. Tonial, F., Maia, B. H., Gomes-Figueiredo, J. A., Sobottka, A. M., Bertol, C. D., Nepel, A., Glienke, C. (2016) Influence of Culturing Conditions on Bioprospecting and the Antimicrobial Potential of Endophytic Fungi from Schinus terebinthifolius. Current microbiology. 72(2), 173-183.
33. Trejo-Estrada, S. R., Sepulveda, I. R., Crawford, D. L.(1998) In vitro and in vitro antagonism of Streptomyces violaceusniger YCED9 against fungal pathogens of turfgrass. World Journal Mikrobiology, 14:865-872
34. Úrbez-Torres J. R., Adams, P., Kamas, J., Gubler, W. D. (2009) Identification, incidence, and pathogenicity of fungal species associated with grapevine dieback in Texas. American Journal of Enology and Viticulture. 60, 497–507.
35. Wilson, D. (1995) Endophyte: The evolution of a term, and Clarification of its use and definition 73(2): 274-76
36. Yağcı, A., Akgül, D.S., Cangi, R (2023) Dormant asma kalemlerinin endofitik ve paojenik funguslar yönünden incelenmesi. Bahçe 52 (Özel Sayı): 309-318