Population dynamics of Meloidogyne spp. on tomato and cucumber and biologically-based management strategies

The general objective of the thesis was to determinate the population dynamics of Meloidogyne on tomato and cucumber, the yield losses caused by the nematode and the effect of biologically-based management strategies to reduce the nematode population growth rate and the damage that cause to the crop. The specific objectives and the main results are: i) To elaborate phenology models of Meloidogyne in cucurbit crops. The thermal requirements of M. incognita and M. javanica on cucumber, zucchini-squash were similar, but different than watermelon. On watermelon, thermal requirements of M. incognita and M. javanica to complete the life cycle differed. ii) To characterize the population dynamics of M. incognita on cucumber and tomato and the yield losses caused by the nematode. The population growth rate of M. incognita on cucumber was higher in summer-autumn than spring-summer, but the tolerance limit and the minimum relative yield were similar between cropping periods. On tomato, population growth rate on the resistant cultivar was lower than the susceptible. The tolerance limit was similar between cultivars, but the minimum relative production was higher on the resistant. The population growth rate on the resistant cultivar increased progressively each year of repeated cultivation. The evolution of the parameters of the nematode population along years allows the early detection of the selection of virulence. iii) To characterize the effect of the hybrid rootstock RS841 on the population dynamics of M. incognita and the cucumber production in a plàstic greenhouse. The population growth rate of the nematode on grafted cucumber was higher than the ungafted, without any differences in the tolerance limit and the minimum relative yield. In our conditions, the rootstock RS841 is not resistance neither tolerant. iv) To detect fungal egg parasites of Meloidogyne vegetable production systems. Forty sites were sampled at the end of the cropping cycle, 30 under integrated and ten under organic production. Fungal egg parasites of Meloidogyne were detected in all organic sites and in the majority of the integrated. The level of parasitism was higher than 40% in some of them. Pochonia chlamydosporia, Fusarium sp. and Plectosphaerella cucumerina, were the most frequented fungi, but only the relative frequency of P. chlamydosporia was positively related to the percentage of parasitism in both production systems. v) To characterize suppressive soils to Meloidogyne spp. in organic horticulture. The fluctuation of Meloidogyne population density was carried out, and the fungal egg parasites in two organic production sites under greenhouse. Moreover, pot experiments were carried out to certify the soil supressiveness of both soils. Concurrently, genetic microbial profiles were obtained by and compared with a non-suppressive soil by DGGE, and were compared with a non-suppressive soil. Furthermore, genetic patterns differentiated suppressive from non-suppressive soils. vi) To determine the effect of the vegetal resistance and the application of Bioact WG (Purpureocillium lilacinum strain 251) on Meloidogyne incognita in a tomatocucumber rotation. Plant resistance was the only factor able to suppress nematode densities, disease severity and yield losses, without any effect of BioAct WG. However, in vitro experiments, the fungus showed high capacity of control. Environmental factors during the crop, such as, the composition of the formulation, and/or physicochemical soil characteristics would have affected its activity.El objetivo general de la tesis fue determinar la dinámica de población de Meloidogyne spp. en tomate y pepino, las pérdidas de producción que causa, y el efecto de diversos métodos de gestión, de base biológica, para reducir la tasa de crecimiento de la población del nematodo y el daño que causa a los cultivos. Los objetivos específicos y los resultados más relevantes son los siguientes: i) Elaborar modelos fenológicos de Meloidogyne spp. en cucurbitáceas. Los requerimientos térmicos de M. incognita y M. javanica en pepino y calabacín fueron similares, pero diferentes de los de sandía. En sandía, los requerimientos térmicos de M. incognita y M. javanica para completar el ciclo de vida difirieron. ii) Caracterizar la dinámica de población de M. incognita en pepino y tomate y las pérdidas de producción ocasionadas por el nematodo. La tasa de crecimiento de la población de M. incognita en cultivo de pepino fue mayor en el cultivo de verano-otoño que en el de primavera-verano, pero el límite de tolerancia y la mínima producción relativa no difirieron entre periodos de cultivo. En tomate, la tasa de crecimiento de la población en el cultivar resistente fue menor que en el susceptible. El límite de tolerancia no difirió entre cultivares, pero la mínima producción relativa fue mayor en el cultivar resistente. La tasa de crecimiento de la población en el cultivar resistente incrementó con los años de cultivo reiterado. La evolución de los parámetros poblacionales a lo largo del tiempo permitió detectar precozmente la selección de virulencia. iii) Caracteritzar el efecto de patrón híbrido de calabaza RS841 sobre la dinámica de población de M. incognita y la producción de pepino en invernadero. La tasa de crecimiento de la población del nematodo en el pepino injertado fue mayor que en el no injertado, sin mostrar diferencias en el límite de tolerancia y la mínima producción relativa. En nuestras condiciones, el patrón RS841 no es resistente al nematodo ni aporta más tolerancia al cultivo. iv) Detección de hongos parasitos de huevos de Meloidogyne spp. en parcelas de producción comercial de hortalizas. Se muestrearon un total de 40 parcelas de producción hortícola, 10 en producción ecológica y 30 en producción integrada. Se detectaron hongos parásitos de huevos de Meloidogyne spp. en todas las parcelas ecológicas y en la mayoría de integradas. El nivel de parasitismo superaba el 40% en algunas de ellas. Pochonia chlamydosporia, Fusarium sp. y Plectosphaerella cucumerina, fueron los hongos más frecuentes, pero solo la frecuencia relativa de P. chlamydosporia estuvo relacionada con el porcentaje de parasitismo. v) Caracterizar suelos supresivos a Meloidogyne spp. en parcelas de producción ecológica de hortalizas. Se realizó un estudio del seguimiento de la fluctuación de las densidades de Meloidogyne spp. y del parasitismo de huevos en dos parcelas de producción ecológica en invernadero. Además, se realizaron bioensayos en contenedor para certificar la supresividad de estos suelos. Paralelamente, se obtuvieron perfiles microbianos mediante DGGE y se compararon con un suelo conductivo. Los resultados demostraron la supresividad de los suelos. Los perfiles microbianos revelaron patrones diferentes en los suelos supresivos y el conductivo. vi) Determinar el efecto de la resistencia vegetal y la aplicación de BioAct WG (Purpureocillium lilacinus cepa 251) sobre M. incognita en una rotación tomate-pepino en invernadero. La resistencia vegetal fue el único factor que disminuyó la reproducción del nematodo y aumentó el rendimiento del cultivo, sin apreciarse ningún efecto de BioAct WG. No obstante, en los ensayos in vitro, el hongo mostró gran capacidad de control. Las condiciones ambientales durante el cultivo, la composición del formulado comercial, y/o las características fisicoquímicas del suelo podrían haber afectado a su actividad.L’objectiu general de la tesi va ser determinar la dinàmica de població de Meloidogyne spp. en tomàquet i cogombre, les pèrdues de producció que causa, i l’efecte de diversos mètodes de gestió, de base biològica, per a reduir la taxa de creixement de la població del nematode i el dany que causen als cultius. Els objectius específics i els resultats més rellevants són els següents: i) Elaborar models fenològics de Meloidogyne spp. en cucurbitàcies. Els requeriments tèrmics de M. incognita i M. javanica en cogombre i carbassó van ser similars, però diferents dels de síndria. En síndria, els requeriments tèrmics de M. incognita i M. javanica per completar el cicle de vida van diferir. ii) Caracteritzar la dinàmica de població de M. incognita en cogombre i tomàquet i les pèrdues de producció ocasionades pel nematode. La taxa de creixement de la població de M. incognita en cultiu de cogombre va ser major en el cultiu d’estiu-tardor que en el de primavera-estiu, però el límit de tolerància i la mínima producció relativa no van diferir entre períodes de cultiu. En tomàquet, la taxa de creixement de la població en el cultivar resistent va ser menor que en el susceptible. El límit de tolerància no va diferir entre cultivars, però la producció relativa mínima va ser major en el cultivar resistent. La taxa de creixement de la població en el cultivar resistent va incrementar amb els anys de cultiu reiterat. L’evolució dels paràmetres poblacionals al llarg del temps permet detectar precoçment la selecció de virulència. iii) Caracteritzar l’efecte del patró híbrid de carabassa RS841 sobre la dinàmica de població de M. incognita i la producció de cogombre en hivernacle. La taxa de creixement de la població del nematode en el cogombre empeltat va ser major que en el no empeltat, sense mostrar diferències en el límit de tolerància i mínima producció relativa. En les nostres condicions, el patró RS841 no es resistent al nematode ni aporta més tolerància al cultiu. iv) Detecció de fongs paràsits d’ous de Meloidogyne spp. en parcel·les de producció comercial d’hortalisses. Es van mostrejar un total de 40 parcel·les de producció hortícola, 10 en producció ecològica i 30 en producció integrada. Es van detectar fongs paràsits d'ous de Meloidogyne spp. en totes les parcel·les ecològiques i en la majoria d’integrades. El nivell de parasitisme superava el 40% en algunes de elles. Pochonia chlamydosporia, Fusarium sp. i Plectosphaerella cucumerina, van ser els fongs més freqüents, però solament la freqüència relativa de P. chlamydosporia es relacionava amb el percentatge de parasitisme. v) Caracteritzar sòls supressius a Meloidogyne spp. en parcel·les de producció ecològica d’hortalisses. Es va realitzar un estudi del seguiment de la fluctuació de les densitats de Meloidogyne spp. i del parasitisme d’ous en dues parcel·les de producció ecològica en hivernacle. A més, es van realitzar bioassajos en contenidor per a certificar la supressivitat d’aquests sòls. Paral·lelament, es van obtenir els perfils microbians mitjançant DGGE i es van comparar amb un sòl conductiu. Els resultats van demostrar la supressivitat d’ambdós sòls. Els perfils microbians van revelar patrons diferents en els sòls supressius i el conductiu. vi) Determinar l’efecte de la resistència vegetal i l’aplicació de BioAct WG (Purpureocillium lilacinus soca 251) sobre M. incognita en una rotació tomàquet-cogombre en hivernacle. La resistència vegetal va ser el factor que va disminuir la reproducció del nematode i va augmentar el rendiment de cultiu, sense que s’apreciés cap efecte de BioAct WG. No obstant, en els assajos in vitro, el fong va mostrar gran capacitat de control. Les condicions ambientals durant el cultiu, la composició del formulat comercial, i/o les característiques fisicoquímiques del sòl podrien haver afectat la seva activitat

Quantitative approach for the early detection of selection for virulence of Meloidogyne incognita on resistant tomato in plastic greenhouses

Resistant tomato cultivars are an important tool to control Meloidogyne spp., which cause the highest yield losses attributed to plant-parasitic nematodes. However, the repeated cultivation of Mi resistant cultivars can select virulent populations. In the present study, the susceptible tomato cv. Durinta and the resistant cv. Monika were cultivated from March to July in a plastic greenhouse for 3 years to determine the maximum multiplication rate, maximum nematode density, equilibrium density, relative susceptibility and population growth rate of M. incognita; these were used as proxy indicators of virulence and yield losses. The values of population dynamics and growth rate on the resistant tomato increased year by year and were higher when it was repeatedly cultivated in the same plot compared to when it was alternated with the susceptible cultivar and the level of resistance decreased from very to moderately resistant. The relationship between the nematode density at transplanting (Pi) and the relative yield of tomato fitted to the Seinhorst damage model for susceptible, but not resistant, cultivars. The tolerance limit and the relative minimum yield were 2–4 J2 per 250 cm3 of soil and 0.44–0.48, respectively. The tomato yield did not differ between cultivars at low Pi, but it did at higher Pi values, at which the resistant yielded 50% more than the susceptible. This study demonstrates the utility of population dynamics parameters for the early detection of selection for virulence in Meloidogyne spp., and that three consecutive years were not sufficient to select for a completely virulent population.Postprint (author's final draft

Situación actual de la plaga de diabrótica en Cataluña

Diabrotica virgifera virgifera fue detectada por primera vez en España en 2021 causando graves daños en una finca de maíz de la provincia de Lleida. Durante el año 2022 se procedió a validar un modelo fenológico ya establecido para la plaga en otras regiones productoras de maíz. El uso de este modelo adaptado a las condiciones locales permitirá dar avisos fitosanitarios en los diferentes momentos de presencia de la plaga y, a su vez, se podrán valorar diferentes estrategias de control con el fin de maximizar su eficacia.Postprint (published version

Identificación de suelos supresivos a Meloidogyne spp. en parcelas de producción comercial de hortalizas bajo plástico

Dos invernaderos de producción ecológica localizados en Tarragona (A) y Amposta (B) fueron  monitorizados desde 10/2010 hasta 7/2013 para determinar la fluctuación de la población de Meloidogyne spp., el porcentaje de huevos parasitados por hongos y las especies fúngicas implicadas. Al inicio del estudio el porcentaje de parasitismo era del 14 y 60% en A y B, respectivamente; y las raíces mostraban niveles bajos de agallamiento para el tipo de cultivo y densidad de población en pretrasplante, sugiriendo que podrían ser suelos supresivos a la enfermedad.Postprint (published version

Comportamiento de líneas de Cucumis metuliferus, Citrullus lanatus var. citroides y C. colocynthis frente a Meloidogyne spp. como potenciales portainjertos de melón, pepino y sandía

La resistencia vegetal para el control de Meloidogyne es efectiva y económicamente rentable, pero su uso continuado puede seleccionar poblaciones virulentas, como se ha citado en tomate y pimiento. En cucurbitáceas existe germoplasma resistente que podría utilizarse como patrón en rotación con solanáceas para mejorar el control del nematodo y la durabilidad de los genes implicados. Se llevaron a cabo una serie de ensayos para identificar resistencia a M. incognita y M. javanica en dos líneas de Cucumis metuliferusPostprint (published version

Requeriments tèrmics i dinàmica de població de Meloidogyne spp. en cogombre i pèrdues de producció en hivernacle

Es van dur a terme diversos estudis per a determinar: a) els requeriments tèrmics necessaris perquè Meloidogyne incognita i M. javanica completin un cicle de vida en cogombre, considerant dues etapes del cicle: entre la inoculació del sòl amb formes juvenils a l'inici de la producció d'ous, i de l'inici de la producció d'ous a l'inici d'emergència de juvenils de la generació següent; b) la taxa màxima de multiplicació i la densitat d'equilibri de M. incognita en cogombre, i c) les pèrdues de producció del cogombre conreat de juliol a novembre en hivernacle. Els requeriments tèrmics de M. incognita i M. javanica en cogombre no van diferir entre processos biològics. El nombre de graus acumulats (graus/dia, GD) necessaris des de la inocu- lació del sòl amb juvenils fins que el nematode assolí l'estadi de femella adulta i començà a pondre ous va ser de 294 per sobre la temperatura base (Tb) de 12,1 °C; 213 (Tb = 8,0 °C) des de l'inici de producció d'ous fins que s'inicià l'emergència de formes juvenils, i 500 (Tb = 11,4 °C) per a completar el cicle de vida. Els experiments a l'hivernacle es van realitzar entre els anys 2009 i 2012. M. incognita va completar tres generacions per cultiu. La taxa màxima de multiplicació va ser de 1.147, i la densitat d'equilibri, de 625 formes juvenils (J2) per 250 cm–3 de sòl. La relació entre la densitat de nema- todes just abans de trasplantar (Pi) i la producció de cogombre s'ajustà al model de pèrdues de producció de dany de Seinhorst. El llindar de tolerància del cultiu va ser inferior al nivell de detecció, i assolí pèrdues màximes de producció del 88 %.Several studies were carried out to determine: a) thermal requirements for completion of the life cycle of Meloidogyne incognita and M. javanica on cucumber considering two stages in the cycle: from soil inoculation to the start of egg laying by females, and from the start of egg laying to the start of the emergence of juveniles; b) the maximum multiplication rate and the equilibrium density of M. incognita, and c) yield losses of cucumber cultivated from July to November in plastic greenhouse. The thermal requirements of M. incognita and M. javanica in cucumber did not differ between biological processes. The number of accumulated degrees (degrees/day, DD) from soil inoculation with juveniles to the point where the nematode reached the adult female stage and started laying eggs was 294 above 12.1°C of base temperature (Tb); 213 (Tb = 8.0°C) for egg production and emergence of juveniles (J2), and 500 (Tb = 11.4°C) to complete the life cycle. In plastic greenhouse experiments conducted from 2009 to 2012, M. incognita completed three generations per crop. The maximum multiplication rate was 1,147 and the equilibrium density was 625 juveniles (J2) per 250 cm–3 soil. The relationship between nematode densities at planting (Pi) and cucumber yield fitted the Seinhorst damage function model. The tolerance limit was below detection level with a maximum yield loss of 88%.Se llevaron a cabo varios estudios para determinar: a) los requerimientos térmicos necesarios para que Meloidogyne incognita y M. javanica completen un ciclo de vida en pepino, considerando dos etapas del ciclo biológico: desde la inoculación del suelo con formas juveniles hasta el inicio de producción de huevos, y desde el inicio de producción de huevos hasta el inicio de la emergencia de los juveniles de la siguiente generación; b) la tasa máxima de multiplicación y la densidad de equilibrio de M. incognita en pepino, y c) las pérdidas de producción del pepino cultivado desde julio a noviembre en invernadero. Los requerimientos térmicos necesarios para completar el ciclo de vida de M. incognita y M. javanica en pepino, así como para completar cada una de las etapas, no difirieron. El número de grados acumulados (grados/día, GD) necesarios desde la inoculación del suelo hasta que el nematodo alcanza el estadio de hembra adulta que empieza a producir huevos fue de 294 por encima de 12,1 °C de temperatura base (Tb); 213 (Tb = 8,0 °C) desde el inicio de producción de huevos hasta el inicio de la emergencia de juveniles, y 500 (Tb = 11,4 °C) para completar el ciclo de vida. En los experimentos en invernadero realizados desde 2009 hasta 2012, M. incognita completó tres generaciones por cultivo. La tasa máxima de multiplicación fue de 1.147, y la densidad de equilibrio, de 625 formas juveniles (J2) por 250 cm–3 de suelo. La relación entre la densidad de nematodo justo antes de trasplantar (Pi) y la producción de pepino se ajustó al modelo de pérdidas de producción de Seinhorst. El límite de tolerancia se encontraba por debajo del nivel de detección, y se alcanzaron pérdidas máximas de producción del 88 %

Cucumis metuliferus es resistente a poblaciones de Meloidogyne spp. incluso virulentas al gen MI

Se realizaron diversos ensayos para determinar la respuesta de C. metuliferus frente diversas poblaciones de Meloidogyne arenaria, M. incognita y M. javanica, algunas de las cuales habían sido ya caracterizadas como virulentas al gen de resistencia Mien tomatePostprint (published version

Requeriments tèrmics i dinàmica de població de Meloidogyne spp. En cogombre i pèrdues de producció en hivernacle

Es van dur a terme diversos estudis per a determinar: a) els requeriments tèrmics necessaris perquè Meloidogyne incognita i M. javanica completin un cicle de vida en cogombre, considerant dues etapes del cicle: entre la inoculació del sòl amb formes juvenils a l’inici de la producció d’ous, i de l’inici de la producció d’ous a l’inici d’emergència de juvenils de la generació següent; b) la taxa màxima de multiplicació i la densitat d’equilibri de M. incognita en cogombre, i c) les pèrdues de producció del cogombre conreat de juliol a novembre en hivernacle.Postprint (published version

Dinámica de población de Meloidogyne spp. en cultivos protegidos y pérdidas de producción de pepino, calabacín, sandía y tomate susceptible y resistente

Se realizaron estudios en invernaderos infestados con Meloidogyne incognita o M. javanica, y que presentaban gradientes de infestación entre 0 y 11800 juveniles 250 cm-3 de suelo, para determinar la tasa máxima de multiplicación del nematodo (TMM), la densidad de equilibrio de la población (DE) y el efecto sobre la producciónPostprint (published version

Pochonia chlamydosporia is the most prevalent fungal species responsible for Meloidogyne suppression in sustainable vegetable production systems

The fluctuations in Meloidogyne densities and fungal egg parasitism were determined from February 2015 to July 2016 in four vegetable production sites conducted under organic production and two sides conducted under integrated standards. At each site, the soil nematode densities at transplanting and at the end of the crops, the galling index, the number of eggs in roots, and the percentage of fungal egg parasitism were determined, and the fungal species were identified. In addition, two pot experiments were conducted with soil taken from each site in February 2015 and 2016 to assess the fungal egg parasitism comparing non-sterile and sterile soil from each site. In field conditions, the nematode population densities in the soil decreased along the crop rotations. The maximum number of eggs per plant was recorded in the spring–summer crops. Egg parasitism ranged from 11.2 to 55% in the organic sites and from 0.8 to 16.5% in the integrated production sites. Pochonia chlamydosporia was the only fungal species isolated in five of the six sites.Postprint (published version