Title Phenotyping the susceptibility od Croatian native grapevine (Vitis vinifera L.) varieties to the causal agent of downy mildew (Plasmopara viticola) Title (croatian) Fenotipizacija osjetljivosti hrvatskih autohtonih sorata vinove loze (Vitis vinifera L.) na uzročnika plamenjače (Plasmopara viticola) Author Petra Štambuk Mentor Jasminka Karoglan-Kontić (mentor)Mentor Ivana Tomaz (mentor)Committee member Darko Preiner (predsjednik povjerenstva)Committee member Darko Vončina (član povjerenstva)Committee member Danijela Ašperger (član povjerenstva)Granter University of Zagreb Defense date and country 2023-06-14, Croatia Scientific / art field, BIOTECHNICAL SCIENCES Universal decimal classificationUDC ) 633/635 - Horticulture. Fruit growing. Viticulture. Gardening Abstract Vitis species are shown to be susceptible, tolerant, or resistant to the Plasmopara viticola
(Berk. & M. A. Curtis; Berl. & de Toni) pathogen. The obligate, biotrophic, and polycyclic P.
viticola oomycete can infect any green organ of the host plant, including the shoots, leaves,
inflorescences, tendrils, petioles, and green berries. It can therefore have a devastating
effect on the host plant. Moreover, significant economic losses occur when effective control
methods are not
... More used when growing susceptible species and varieties.
The most widespread and commercially significant Vitis species in the world is the grapevine
(Vitis vinifera L.). Although the majority of grapevine varieties are susceptible to downy
mildew, there are some variations in susceptibility among them.
Croatia has a centuries-old heritage of grapevine cultivation. One hundred and twenty-five
native varieties were developed and are still grown in Croatia's various geographical and
climatic regions. It is therefore considered that in addition to variations in a wide range of
biological and economic properties, they also differ in disease susceptibility.
Aiming to determine the differences in susceptibility of Croatian native varieties to downy
mildew, phenotyping of selected varieties was carried out using the following methods: leaf
disc bioassay, measurement of chlorophyll fluorescence and multispectral imaging, and
analysis of polyphenolic and volatile organic compounds in grapevine leaves. Polyphenolic
and volatile organic compounds were analysed in leaves before and 24, 48, and 96 hours
after inoculation with P. viticola suspension. Measurement of chlorophyll fluorescence and
multispectral imaging was performed before inoculation and during six terms after
inoculation.
The leaf disc bioassay proved to be effective for classifying grapevine varieties into the OIV
resistance classes to downy mildew. In addition, parameters of chlorophyll fluorescence,
such as Fv/Fm, Fq'/Fm' and ETR, were useful in distinguishing infected from non-infected leaf
discs shortly after inoculation, that is, before the appearance of visible symptoms of the
disease. Moreover, the Fq'/Fm' and qP parameters helped distinguish between varieties with
different susceptibility to P. viticola. The results of the polyphenolic compound analysis
clearly distinguished the native varieties into the OIV resistance classes. Resistance was
found to be dependent on the composition and content of polyphenolic compounds present
in the leaves before inoculation. In all terms following the P. viticola inoculation, the stilbene
resveratrol-3-O-glucoside content was higher in infected leaves compared to uninfected.
Finally, volatile organic compound analysis can be used to distinguish infected from noninfected samples as well as resistant control genotypes (Solaris, Vitis riparia Michx.) from V.
vinifera varieties. Nevertheless, using this approach does not allow for the division of native
varieties into the OIV resistance classes.
Less susceptible native grapevine varieties that belong to OIV class 5 (Malvazija istarska,
Ranfol, and Teran) could be interesting to use in breeding programs aiming to produce highquality genotypes tolerant to main fungal diseases. Less Abstract (croatian) Vrste roda Vitis (loze) osjetljive su, tolerantne ili otporne na uzročnika plamenjače
Plasmopara viticola (Berk. & M. A. Curtis; Berl. & de Toni). Vinova loza (Vitis vinifera L.)
najuzgajanija je vrsta loza u svijetu iako je većina sorata vinove loze osjetljiva na
plamenjaču. Ova bolest ima izrazito devastirajuće djelovanje kad se prilikom uzgoja ne
primjenjuju kemijska sredstva za zaštitu bilja.
Oomiceta P. viticola je obligatni, biotrofni i policiklički patogen koji može
... More inficirati sve zelene
organe biljke domaćina, kao što su mladice, listovi, cvatovi, vitice, peteljke i zelene bobe.
Optimalni uvjeti za rast i razvoj ovog patogena su visoka vlažnost i umjerena temperatura
zraka. U takvim uvjetima patogen razvija nekoliko ciklusa vegetativnog razmnožavanja,
uzrokujući značajan pad prinosa i kvalitete grožđa. Zbog toga je primjena fungicida
neizbježan tehnološki postupak pri uzgoju osjetljivih sorata vinove loze, iako te
agrokemikalije mogu štetno djelovati na okoliš. Plasmopara viticola podrijetlom je s
američkog kontinenta pa su američke vrste (Vitis labrusca L., Vitis riparia Michx., Vitis
rupestris Scheele i Muscadinia rotundifolia Small) koevolucijom na istom području razvile
visoku ili potpunu otpornost. Donedavno se smatralo da je europska loza V. vinifera
neotporna na plamenjaču i pepelnicu, odnosno da ne postoji značajna genetska varijabilnost
u otpornosti unutar sorata vinove loze. Međutim, u novije su vrijeme kod nekih od njih, kao
što su 'Kishmish vatkana', 'Dzhandzhal kara' i 'Mgaloblishvili', identificirani geni otpornosti,
što ih čini vrijednim izvorom gena za oplemenjivačke programe s ciljem stvaranja
visokokvalitetnih sorata otpornih na ekonomski najznačajnije bolesti.
Pretpostavlja se da, zbog višestoljetnog uzgoja vinove loze u Hrvatskoj i njezine prilagodbe
specifičnim okolišnim uvjetima, među hrvatskim autohtonim sortama također postoje razlike
u osjetljivosti na bolesti. S ciljem utvrđivanja osjetljivosti hrvatskih autohtonih sorata na
plamenjaču, provedeno je istraživanje koje je obuhvatilo odabrane sorte te nekoliko otpornih
i osjetljivih kontrolnih genotipova koristeći sljedeće metode fenotipizacije: metoda lisnih
diskova, mjerenje fluorescencije klorofila i multispektralno snimanje lisnih diskova te analiza
polifenolnih i hlapljivih organskih spojeva u listovima.
Metoda lisnih diskova provedena je u kontroliranim laboratorijskim uvjetima sukladno
deskriptoru 452-1 Međunarodne organizacije za vinovu lozu i vino (engl. International
Organisation of Vine and Wine, OIV). Na temelju toga, svaki je genotip svrstan u
odgovarajući razred otpornosti pri čemu su genotipovi svrstani u razred 1 najosjetljiviji, a oni
svrstani u razred 9 potpuno otporni na plamenjaču. Mjerenje fluorescencije klorofila i
multispektralno snimanje provedeno je pomoću instrumenta CropReporterTM tijekom sedam
termina. Prvo mjerenje provedeno je na netretiranim lisnim diskovima, a završno kad su se
razvili vidljivi simptomi bolesti (sporulacija).
Polifenolni spojevi analizirani su tekućinskom kromatografijom visoke djelotvornosti (engl.
high-performance liquid chromatography, HPLC), a hlapljivi organski spojevi primjenom
vezanog sustava plinski kromatograf-spektrometar masa (engl. gas chromatography-mass
spectrometry, GC-MS). U tu svrhu, analizirani su listovi uzorkovani prije tretiranja te 24, 48 i
96 sati nakon inokulacije P. viticola suspenzijom. Lisni diskovi i listovi inokulirani su
suspenzijom koncentracije 2 × 105 spora/mL raspršivanjem po naličju. Suspenzija je
dobivena umakanjem listova sa svježe razvijenom sporulacijom u ultračistu vodu do
zamućenja.
Utvrđeno je da je metoda lisnih diskova učinkovita za razvrstavanje sorata vinove loze u OIV
razrede otpornosti na uzročnika plamenjače vinove loze. Parametri fluorescencije klorofila,
odnosno Fv/Fm, Fq'/Fm' i ETR, razlikovali su inficirane od neinficiranih lisnih diskova, a
pomoću parametara Fq'/Fm' i qP moguće je razlikovati slabije i jače osjetljive sorte ubrzo
nakon zaraze, odnosno prije pojave vidljivih simptoma bolesti. Rezultati analize polifenolnih
spojeva jasno su razdvojili autohtone sorte u razrede otpornosti pri čemu je utvrđeno da
otpornost ovisi o sastavu i sadržaju polifenolnih spojeva u listovima prije inokulacije.
Povećan sadržaj stilbena resveratrol-3-O-glukozida razlikovao je inficirane od neinficiranih
listova tijekom svih termina nakon inokulacije. Sadržaj piceatanola i ukupnih stilbena
razlikovao je potpuno otporan OIV razred 9 (Vitis riparia Michx.) od ostalih OIV razreda čime
su potvrđena njihova snažna antimikrobna svojstva. Na temelju polifenolnih profila V. vinifera
sorata, utvrđeno je da su uglavnom flavonol glikozidi odgovorni za manju osjetljivost sorata
koje sadrže višu koncentraciju ovih spojeva. Analizom hlapljivih organskih spojeva moguće
je razlikovati otporne kontrolne genotipove od V. vinifera sorata kao i inficirane od
neinficiranih uzoraka. Iako ovom metodom nije moguće razdvojiti autohtone sorte u razrede
otpornosti, rastući sadržaj nekoliko detektiranih hlapljivih spojeva nakon inokulacije
zajedničko je svojstvo manje osjetljivih autohtonih sorata i otpornih kontrolnih genotipova
('Solaris', Vitis riparia Michx.).
Manje osjetljive autohtone sorte koje pripadaju OIV razredu 5 ('Malvazija istarska’, ‘Ranfol’ i
‘Teran’) mogle bi biti zanimljive za korištenje u oplemenjivačkim programima kojima je cilj
proizvesti visokokvalitetne sorte tolerantne na najznačajnije gljivične bolesti. Less Keywords
grapevine
downy mildew
leaf disc bioassay
chlorophyll fluorescence
multispectral indices
polyphenolic compounds
volatile organic compounds
Keywords (english)
vinova loza
plamenjača
metoda lisnih diskova
fluorescencija klorofila
multispektralni indeksi
polifenolni spojevi
hlapljivi organski spojevi
Language english URN:NBN urn:nbn:hr:204:964171 Promotion 2023 Study programme Title: Agricultural Sciences Catalog URL http://194.152.210.24/cgi-bin/wero.cgi?q=580947007687 Type of resource Text File origin Born digital Access conditions Open access Terms of use Created on 2023-06-30 08:24:06
