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

Abstract

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.