Seasonality, life cycle and vectorial capacity of Xylella fastidiosa insect vectors in the main crops of the Balearic Islands
- Autores: Júlia López Mercadal
- Directores de la Tesis: Miguel Ángel Miranda Chueca (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat de les Illes Balears ( España ) en 2022
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: Francisco José Beitia Crespo (presid.), Margarita Gomila Ribas (secret.), José Alberto Cardoso Pereira (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biotecnología Biomédica y Evolutiva por la Universidad de las Illes Balears
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: RepositoriUIB
- Resumen
- español
Xylella fastidiosa (Wells et al. 1987) es una Gammaproteobacteria gramnegativa patógena que invade el xilema i es capaz de infectar a más de 600 especies vegetales diferentes. Se transmite mediante insectos del orden Hemiptera (Cicadomorpha). Xylella fastidiosa se detectó en 2013 en Europa y en 2016 en las Islas Baleares. Los objetivos generales de la tesis son: i) estudio del macrocosmos y microcosmos en los agrosistemas más relevantes de las Islas Baleares; ii) Prevalencia de X. fastidiosa en los vectores y capacidad vectorial de los potenciales vectores; iii) Ensayo de un método de control cultural frente a los vectores.
Se seleccionaron nueve fincas ecológicas en Mallorca para realizar un seguimiento anual (muestreo quincenal). Menorca, Ibiza y Formentera se muestrearon dos veces al año (verano y otoño). Los insectos adultos se recolectaron utilizando una manga y las ninfas mediante un marco de madera de 0,25m2. Para microcosmos, se colocaron en campo 50 jaulas con una pareja de P. spumarius (entre septiembre y noviembre), una planta por jaula (Rosmarinus officinalis, Mentha piperita, Ocimum basilicum, Pistacia lentiscus o Lavandula dentata) y sustrato para oviposición (paja). Se revisó para detectar puestas de huevos y monitorear su desarrollo. Se determinó la prevalencia de X. fastidiosa de los vectores de macrocosmos por qPCR. Para el primer tipo de experimento de transmisión, los insectos recolectados en campo se pusieron en contacto con Medicago sativa libre de X. fastidiosa durante 96h. Las plantas se analizaron 15, 30, 45 y 60 días después de la inoculación. Para el segundo tipo de experimento, las ninfas se recolectaron del campo, se criaron hasta adultos y se pusieron en contacto con árboles de almendro y vid infectados con X. fastidiosa durante un periodo de adquisición de 96h. Posteriormente, los adultos estuvieron en contacto con alfalfa durante un período de inoculación de 96h. Tanto los adultos como la alfalfa de ambos experimentos se analizaron mediante qPCR. Finalmente, para la prueba de control mecánico, se segó o labró la vegetación de la cubierta vegetal de fincas de olivos y viñedos para evaluar el efecto sobre las ninfas de vectores.
En las Islas Baleares se han encontrado dos especies de vectores, P. spumarius y N. campestris (Aphrophoridae). Las ninfas estuvieron presentes desde principios de mayo hasta principios de junio. Las ninfas de ambas especies de vectores fueron más abundantes en el cultivo de olivo.
La mayor abundancia de adultos de P. spumarius se registró en mayo y octubre en la cubierta vegetal. La presencia en árbol aumentó en junio, mientras que en la vegetación colindante fue mayor en agosto. En el caso de N. campestris, la mayor abundancia se detectó en cubierta en mayo y noviembre, sin embargo, su presencia en árboles y vegetación colindante puede considerarse negligible.
En microcosmos, se detectó oviposición en R. officinalis, L. dentata y O. basilicum, las ninfas se observaron en enero y los primeros adultos en marzo.
La prevalencia de X. fastidiosa en los insectos fue de 23% (23.6% P. spumarius y 20.8% N. campestris). Mallorca presentó la mayor prevalencia (24%), seguida de Menorca (21.5%) e Ibiza (21 %), Formentera se mantuvo libre de X. fastidiosa.
El primer tipo de experimento de transmisión mostró un 16.3% de insectos positivos (N=264) y se confirmó la inoculación a M. sativa. En el segundo experimento, P. spumarius adquirió la bacteria de almendro (34.4%) y viñedo (87.7%), y, solo de los insectos del almendro, se confirmó la inoculación a alfalfa.
Los resultados del control mecánico mostraron que la siega y la labranza afectan a las ninfas de los vectores X. fastidiosa reduciendo su densidad de forma significativa a las zonas de control.
- català
Xylella fastidiosa (Wells et al. 1987) és un fitopatogen gramnegatiu (Gammaproteobacteri) que envaeix el xilema i és capaç d'infectar més de 600 espècies vegetals diferents. Es transmet per insectes de l'ordre Hemiptera (cicadomorfs). Xylella fastidiosa es detectà a Europa l’any 2013 i 2016 a les Illes Balears. Els objectius generals de la tesi són: i) Estudi macrocosmos i microcosmos dels vectors en els agrosistemes més rellevants de les Illes Balears; ii) Prevalença de X. fastidiosa als vectors i capacitat vectorial dels potencials vectors; iii) Assaig d’un mètode de control cultural enfront els vectors.
A Mallorca es va mostrejar quinzenalment durant tres anys i, Menorca, Eivissa i Formentera dos cops l'any (estiu i tardor). Els adults s’han capturat amb màniga entomològica i les nimfes amb un marc de fusta de 0,25m2. A l'estudi del microcosmos, es col·locaren al camp 50 gàbies amb una parella de P. spumarius entre setembre i novembre, amb una planta per gàbia (Rosmarinus officinalis, Mentha piperita, Ocimum basilicum, Pistacia lentiscus o Lavandula dentata) i substrat per oviposició (palla). Es realitzà un seguiment setmanal per detectar postes d'ous i controlar el seu desenvolupament. Es determinà la prevalença de X. fastidiosa als insectes de macrocosmos mitjançant qPCR. Al primer tipus d’assaig de transmissió, els insectes adults recollits al camp es posaren en contacte amb Medicago sativa lliures de X. fastidiosa durant 96h. Les mostres de plantes s’analitzaren passats els 15, 30, 45 i 60 dies. Per al segon tipus, es recolliren nimfes del camp per criar-les fins a adults, i es posaren en contacte amb vinya i ametller infectats de X. fastidiosa durant 96h. Aleshores, els adults es van posar en contacte amb plantes d'alfals durant un període d'inoculació de 96h. Tant les plantes d’alfals com els vectors d’ambdós experiments s’analitzaren mitjançant qPCR. Finalment, per a l’assaig del mètode de control mecànic, es va segar o llaurar la vegetació de la coberta d’oliverars i vinya per avaluar l’efecte sobre nimfes dels vectors.
S’han detectat els vectors P. spumarius i N. campestris (Aphrophoridae). Les nimfes estaven presents des de principis de maig fins a principis de juny. Les nimfes d’ambdues espècies foren més abundants a coberta d'olivera.
La major abundància d'adults de P. spumarius es va registrar a maig i octubre a la coberta vegetal. Als arbres va augmentar cap al juny, mentre que a la vegetació de vorera va augmentar a l'agost i va disminuir cap a l'octubre. En el cas de N. campestris, la major abundància es va detectar a coberta durant maig i novembre, però la seva presència a arbres i vegetació de vorera es pot considerar insignificant.
A l’estudi de microcosmos, es va detectar oviposició a R. officinalis, L. dentata i O. basilicum, les nimfes van emergir al gener i els primers adults al Març.
La prevalença de X. fastidiosa als insectes de macrocosmos va ser del 22.8% (23.6% P. spumarius i 20.8% N. campestris). L'illa amb major prevalença va ser Mallorca (24%), seguida de Menorca (21.5%) i Eivissa (21%), Formentera es va mantenir lliure de X. fastidiosa.
El primer tipus d’experiment de transmissió va mostrar un 16.3% d'insectes positius (N=264). Es va confirmar la inoculació a M. sativa, essent les plantes positives 15, 30, 45 i 60 dies després. En el segon tipus d’experiment, P. spumarius va adquirir el bacteri de l'ametller (34.4%) i de la vinya (87.7%), i, només d'insectes d'ametller es va confirmar la inoculació a plantes d'alfals. Els resultats del control mecànic van mostrar que la sega i el llaurat afecten a les nimfes dels vectors reduint la seva densitat significativament a les zones de control.
- English
Xylella fastidiosa (Wells et al. 1987) is a gram-negative Gammaproteobacterium pathogen of plants, limited to the xylem and capable to infect more than 600 different plant species. It is transmitted by xylem sap feeder insects from the order Hemiptera (Cicadomorpha). Xylella fastidiosa was detected in 2013 in Italy and in 2016 in the Balearic Islands. The general objectives of the thesis are i) macrocosm and microcosm studies of the vectors in olive, almond and vineyard crops; ii) Prevalence of X. fastidiosa in the vectors and vectorial capacity of potential vectors; iii) Test a cultural method against vectors.
Nine organic farms were selected in Majorca for conducting annual monitoring (biweekly sampling). Minorca, Ibiza and Formentera were sampled twice a year (summer and autumn). Adult insects were collected by using a sweep net and a wood frame of 0.25m2 for nymphs. In the microcosm study, 50 cages containing a couple of Philaenus spumarius, one plant species per cage (Rosmarinus officinalis, Mentha piperita, Ocimum basilicum, Pistacia lentiscus or Lavandula dentata) and oviposition substrate (straw) were placed at field conditions from September to November. Then, cages were checked to detect egg batches and monitor nymphs’ development. From the adults collected from macrocosm, the prevalence of X. fastidiosa was determined by qPCR. In a first approach, field collected insects were caged for the vector competence studies with X. fastidiosa free plants of Medicago sativa for 96h. In a second approach, nymphs were collected from the field, reared until adults and put in contact with vine and almond X. fastidiosa infected trees for 96 h acquisition access period. Then, adults were in contact with alfalfa plants for 96h inoculation access period. Samples taken from plants were analysed 15, 30, 45 and 60d post inoculation. Both adults and alfalfa plants were analysed by qPCR. Finally, for the mechanical control method test, the ground cover vegetation was mowed or tilled from olive and vineyard farms to assess the control of nymphs of X. fastidiosa vectors.
Philaenus spumarius and Neophilaenus campestris (Aphrophoridae) were recorded in the Balearic Islands. Nymphs were present from early-May to early-June. Philaenus spumarius nymphs were more abundant in the cover vegetation of olive crops, followed by vineyard and almond ones, while N. campestris was more abundant in olive and almond.
The highest abundance of P. spumarius adults was recorded in May and October in the cover vegetation. Presence of adults increased in trees in June, while in the border vegetation of crops increased in August and decreased around October. In the case of N. campestris, the highest abundance was detected in the cover plants in May and November, however its presence in trees and border vegetation can be considered negligible.
In microcosm, oviposition was detected in R. officinalis, L. dentata and O. basilicum, Nymphs emerged in January and first adults were observed in March.
The prevalence of X. fastidiosa was 22.8% (N=1059), 23.6% in P. spumarius and 20.8% in N. campestris. The highest prevalence was reached in Majorca (24%), followed by Menorca (21.5%) and Ibiza (21%), Formentera remained free of X. fastidiosa.
The first approach of transmission test showed a 16.3% of positive insects (N = 264). Inoculation to M. sativa was confirmed since the plants were positive by qPCR 15, 30, 45 and 60 days after inoculation. In the second approach, P. spumarius acquired the bacteria from almond (34.4%) and from vineyard (87.7%). Only insects that acquired the bacterium from almond, transmitted X. fastidiosa to alfalfa plants.
Results on the mechanical control test showed that mowing and tilling affect nymphs of X. fastidiosa vectors by reducing its density significantly below that of control zones.
- español
