Detection and quantification of Colletotrichum acutatum in infected olive and olive oil samples
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2019 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | eng |
Título da fonte: | Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/10348/9690 |
Resumo: | A doença da gafa da oliveira é causada por fungos patogénicos, que afetam maioritariamente as azeitonas, e consequentemente conduzem a elevadas perdas de produção. A doença da gafa tem surgido em toda a região mediterrânica. O agente causal da doença pertence ao complexo de espécies de Colletotrichum gloeosporioides, Colletotrichum boninense e Colletotrichum acutatum. A espécie C. acutatum aparenta ter os isolados mais agressivos e com uma distribuição geográfica mais significativa. Assim, a espécie C. acutatum sensu stricto foi a escolhida para este estudo. A antracnose em algumas situações provoca lesões no fruto e, consequentemente, elevadas perdas quantitativas e qualitativas do fruto. A destruição dos olivais depende sobretudo da presença de cultivares suscetíveis e da virulência dos isolados que os atacam. O nível de infeção é particularmente relevante quando a cultivar Galega Vulgar está presente, uma vez que o fungo, nessa situação, adota diferentes estratégias de infeção na azeitona. Adicionalmente, a utilização das azeitonas infetadas pode afetar significativamente as propriedades organoléticas e a estabilidade oxidativa dos azeites, bem como o rendimento e a qualidade do azeite. Quando os azeites detêm uma Denominação de Origem Protegida (DOP), a doença da antracnose pode levar à perda desse estatuto. Atualmente, os métodos disponíveis para a deteção da antracnose da oliveira são baseados em parâmetros morfológicos e/ou na composição química, que são negativamente influenciados pelas condições edafo-climáticas, não sendo métodos eficazes na distinção entre genus Colletotrichum. O recurso a métodos moleculares, baseados em DNA, tem demonstrado ser eficiente para a deteção e quantificação do fungo de forma rápida e económica. O objetivo principal deste trabalho foi desenvolver um ensaio de PCR em tempo real (qPCR) para deteção e quantificação de C. acutatum s.s. em azeitonas e azeites infetados. Três cultivares de oliveira, com diferentes níveis de suscetibilidade ao fungo, foram selecionadas: cultivar Galega Vulgar (suscetível), cultivar Cobrançosa (moderadamente-tolerante), e cultivar Picual (tolerante). Duas estratégias de PCR em tempo real foram utilizadas. Na primeira, foram usados “primers” específicos da espécie, tendo como alvo a região ITS do rDNA. O ensaio de PCR em tempo real permitiu a deteção do fungo em azeitonas e azeites. A segunda visou a quantificação do inóculo de C. acutatum existente em azeitonas e azeites, com diferentes percentagens de infeção, recorrendo ao ensaio de PCR quantitativo em tempo real com “SYBR Green”, recorrendo a uma sequência específica e única de um gene de virulência determinante da patogenicidade. Os ensaios desenvolvidos neste trabalho revelaram ser rápidos e altamente sensíveis para a deteção de C. acutatum, permitindo a deteção do inóculo numa fase latente do seu desenvolvimento. O ensaio de PCR em tempo real, apesar de se ter revelado eficiente na deteção do agente patogénico em amostras de azeite infetadas (20 % e 50 % taxa de infeção), não foi capaz de quantificar o inóculo de C. acutatum, possivelmente devido à natureza da matriz e à degradação do DNA do fungo. A metodologia desenvolvida neste trabalho estabelece a base para a implementação de um sistema de controlo para uma deteção precoce de C. acutatum nos olivais, protegendo a produção de azeitona e azeite. |
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Detection and quantification of Colletotrichum acutatum in infected olive and olive oil samplesColletotrichum acutatumOliveiraA doença da gafa da oliveira é causada por fungos patogénicos, que afetam maioritariamente as azeitonas, e consequentemente conduzem a elevadas perdas de produção. A doença da gafa tem surgido em toda a região mediterrânica. O agente causal da doença pertence ao complexo de espécies de Colletotrichum gloeosporioides, Colletotrichum boninense e Colletotrichum acutatum. A espécie C. acutatum aparenta ter os isolados mais agressivos e com uma distribuição geográfica mais significativa. Assim, a espécie C. acutatum sensu stricto foi a escolhida para este estudo. A antracnose em algumas situações provoca lesões no fruto e, consequentemente, elevadas perdas quantitativas e qualitativas do fruto. A destruição dos olivais depende sobretudo da presença de cultivares suscetíveis e da virulência dos isolados que os atacam. O nível de infeção é particularmente relevante quando a cultivar Galega Vulgar está presente, uma vez que o fungo, nessa situação, adota diferentes estratégias de infeção na azeitona. Adicionalmente, a utilização das azeitonas infetadas pode afetar significativamente as propriedades organoléticas e a estabilidade oxidativa dos azeites, bem como o rendimento e a qualidade do azeite. Quando os azeites detêm uma Denominação de Origem Protegida (DOP), a doença da antracnose pode levar à perda desse estatuto. Atualmente, os métodos disponíveis para a deteção da antracnose da oliveira são baseados em parâmetros morfológicos e/ou na composição química, que são negativamente influenciados pelas condições edafo-climáticas, não sendo métodos eficazes na distinção entre genus Colletotrichum. O recurso a métodos moleculares, baseados em DNA, tem demonstrado ser eficiente para a deteção e quantificação do fungo de forma rápida e económica. O objetivo principal deste trabalho foi desenvolver um ensaio de PCR em tempo real (qPCR) para deteção e quantificação de C. acutatum s.s. em azeitonas e azeites infetados. Três cultivares de oliveira, com diferentes níveis de suscetibilidade ao fungo, foram selecionadas: cultivar Galega Vulgar (suscetível), cultivar Cobrançosa (moderadamente-tolerante), e cultivar Picual (tolerante). Duas estratégias de PCR em tempo real foram utilizadas. Na primeira, foram usados “primers” específicos da espécie, tendo como alvo a região ITS do rDNA. O ensaio de PCR em tempo real permitiu a deteção do fungo em azeitonas e azeites. A segunda visou a quantificação do inóculo de C. acutatum existente em azeitonas e azeites, com diferentes percentagens de infeção, recorrendo ao ensaio de PCR quantitativo em tempo real com “SYBR Green”, recorrendo a uma sequência específica e única de um gene de virulência determinante da patogenicidade. Os ensaios desenvolvidos neste trabalho revelaram ser rápidos e altamente sensíveis para a deteção de C. acutatum, permitindo a deteção do inóculo numa fase latente do seu desenvolvimento. O ensaio de PCR em tempo real, apesar de se ter revelado eficiente na deteção do agente patogénico em amostras de azeite infetadas (20 % e 50 % taxa de infeção), não foi capaz de quantificar o inóculo de C. acutatum, possivelmente devido à natureza da matriz e à degradação do DNA do fungo. A metodologia desenvolvida neste trabalho estabelece a base para a implementação de um sistema de controlo para uma deteção precoce de C. acutatum nos olivais, protegendo a produção de azeitona e azeite.Phytopathogenic fungi are one of the main causes of yield loss in many highly interesting crops, such as olive tree, that is affected by a devastating fungal disease – olive anthracnose – which appears mostly on olive fruits. So far, the species associated with olive anthracnose belong to the C. gloeosporioides, C. boninense and C. acutatum species complexes, the latter seeming more aggressive and distributed worldwide. Thus, C. acutatum sensu stricto was hereby the object of this study. This pathogen can destroy an entire olive orchard of susceptible cultivars, such as cv. Galega Vulgar, by employing a broad diversity of strategies to colonize and obtain nutrients from fruits. Additionally, by using infected fruits, the organoleptic properties and oxidative stability of olive oils are affected, hence the quality and value of olive oil are highly affected, leading to Protected Denomination of Origin (PDO) status loss. Currently, the methodologies available to detect olive anthracnose infections are based either on time-consuming phenotypic characterization or on chemical composition determination, which are influenced by edaphoclimatic conditions. Moreover, none of these methods can distinguish between closed C. acutatum related species. Therefore, a methodology capable to retrieve such results in fast, cost-effective manner and before the appearance of symptoms on olives, for routine diagnostic use, is urgently required. The main aim of this work was to develop an assay able to detect C. acutatum s.s. in infected fruits and olive oils. In order to accomplish the main goal, three differentially susceptible olive cultivars to C. acutatum were used: susceptible (cv. Galega Vulgar), moderately tolerant (cv. Cobrançosa), and tolerant (cv. Picual). Two real-time PCR strategies were applied, the first using species-specific primers to target the nuclear ribosomal internal transcribed spacer rDNA (ITS) regions. The designed assay enabled the detection of the pathogen in infected olive fruit and oil samples. The second strategy aimed to accurately quantify the C. acutatum inoculum present in infected olive fruit and oil samples. Therefore, a specific and unique C. acutatum sequence was targeted among the virulence genes that make up the infection pathway, setting the basis to develop SYBR Green real-time PCR assay. The designed test revealed to be fast and highsensitive for C. acutatum detection, being able to detect the latent phase of the pathogen in infected fruits. Although it was capable of identifying the presence of C. acutatum in infected olive oil samples (20 % and 50 % of infection rate), due to the high degradation of the fungus DNA it was not possible to achieve the inoculum quantification purposed. The technology herein described, sets the basis for a wider implementation of a control system for early detection of C. acutatum in olive fruits, improving anthracnose disease detection even before symptoms appearance. Further improvements to the method will allow an accurate protection of consumers’ rights, by better controlling the label information.2020-02-26T15:28:15Z2019-11-26T00:00:00Z2019-11-26info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10348/9690engmetadata only accessinfo:eu-repo/semantics/openAccessNogueira, Filipe Miguel Azevedoreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2024-02-02T12:47:44Zoai:repositorio.utad.pt:10348/9690Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-20T02:04:29.370605Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse |
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A doença da gafa da oliveira é causada por fungos patogénicos, que afetam maioritariamente as azeitonas, e consequentemente conduzem a elevadas perdas de produção. A doença da gafa tem surgido em toda a região mediterrânica. O agente causal da doença pertence ao complexo de espécies de Colletotrichum gloeosporioides, Colletotrichum boninense e Colletotrichum acutatum. A espécie C. acutatum aparenta ter os isolados mais agressivos e com uma distribuição geográfica mais significativa. Assim, a espécie C. acutatum sensu stricto foi a escolhida para este estudo. A antracnose em algumas situações provoca lesões no fruto e, consequentemente, elevadas perdas quantitativas e qualitativas do fruto. A destruição dos olivais depende sobretudo da presença de cultivares suscetíveis e da virulência dos isolados que os atacam. O nível de infeção é particularmente relevante quando a cultivar Galega Vulgar está presente, uma vez que o fungo, nessa situação, adota diferentes estratégias de infeção na azeitona. Adicionalmente, a utilização das azeitonas infetadas pode afetar significativamente as propriedades organoléticas e a estabilidade oxidativa dos azeites, bem como o rendimento e a qualidade do azeite. Quando os azeites detêm uma Denominação de Origem Protegida (DOP), a doença da antracnose pode levar à perda desse estatuto. Atualmente, os métodos disponíveis para a deteção da antracnose da oliveira são baseados em parâmetros morfológicos e/ou na composição química, que são negativamente influenciados pelas condições edafo-climáticas, não sendo métodos eficazes na distinção entre genus Colletotrichum. O recurso a métodos moleculares, baseados em DNA, tem demonstrado ser eficiente para a deteção e quantificação do fungo de forma rápida e económica. O objetivo principal deste trabalho foi desenvolver um ensaio de PCR em tempo real (qPCR) para deteção e quantificação de C. acutatum s.s. em azeitonas e azeites infetados. Três cultivares de oliveira, com diferentes níveis de suscetibilidade ao fungo, foram selecionadas: cultivar Galega Vulgar (suscetível), cultivar Cobrançosa (moderadamente-tolerante), e cultivar Picual (tolerante). Duas estratégias de PCR em tempo real foram utilizadas. Na primeira, foram usados “primers” específicos da espécie, tendo como alvo a região ITS do rDNA. O ensaio de PCR em tempo real permitiu a deteção do fungo em azeitonas e azeites. A segunda visou a quantificação do inóculo de C. acutatum existente em azeitonas e azeites, com diferentes percentagens de infeção, recorrendo ao ensaio de PCR quantitativo em tempo real com “SYBR Green”, recorrendo a uma sequência específica e única de um gene de virulência determinante da patogenicidade. Os ensaios desenvolvidos neste trabalho revelaram ser rápidos e altamente sensíveis para a deteção de C. acutatum, permitindo a deteção do inóculo numa fase latente do seu desenvolvimento. O ensaio de PCR em tempo real, apesar de se ter revelado eficiente na deteção do agente patogénico em amostras de azeite infetadas (20 % e 50 % taxa de infeção), não foi capaz de quantificar o inóculo de C. acutatum, possivelmente devido à natureza da matriz e à degradação do DNA do fungo. A metodologia desenvolvida neste trabalho estabelece a base para a implementação de um sistema de controlo para uma deteção precoce de C. acutatum nos olivais, protegendo a produção de azeitona e azeite. |
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