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New approaches for the control of the pine wood nematode : Bursaphelenchus Xylophilus

datacite.subject.fosCiências Médicas::Biotecnologia Médica
dc.contributor.advisorVasconcelos, Marta Wilton de
dc.contributor.authorMergulhão, Francisca de Sá Nogueira Santarém
dc.date.accessioned2016-05-13T10:07:12Z
dc.date.available2016-05-13T10:07:12Z
dc.date.issued2016-01-29
dc.date.submitted2015
dc.description.abstractO nematode da madeira do pinheiro (NMP) Bursaphelenchus xylophilus é o agente etiológico da doença do nemátode da madeira do pinheiro em Pinus pinaster. Não existe ainda um método eficiente para controlar e/ou eliminar este agente patogénico. O quitosano é um produto extraído da parede celular de alguns fungos ou da desacetilação da quitina, um produto amigo do ambiente e amplamente usado como agente antimicrobiano. O objetivo deste trabalho foi o de testar a influência do quitosano no aumento da defesa da planta contra o NMP e também compreender as bases fisiológicas de ação deste composto a múltiplos níveis: efeito na população de nemátodes na planta, na produção de compostos de defesa e na modulação da carga microbiana no nemátode. Também se testou o quitosano como agente de esterilização da madeira comparando também este composto com outros métodos como o tratamento térmico em estufa e por microondas. Para este trabalho de investigação infetaram-se pinheiros com NMP onde 75 pinheiros foram mantidos em solo sem quitosano e 75 em solo com quitosano. Verificou-se que até aos 28 dias após a infeção o quitosano evitou a morte dos pinheiros e o número total de nemátodes foi inferior ao número de nemátodes dos pinheiros mantidos em solo sem quitosano e idêntico ao longo de todo o tempo experimental. Este composto aumentou a produção de carotenoides, (53.8 ± 4.6 mol/g-1 aos 21 dai para 111.5 ± 11.9 mol/g-1 aos 28 dai) antocianinas (63.4 ± 5.5 mol.g-1 para 142.3 ± 20.4 mol.g-1 aos 28 dai), polifenóis totais (2.70 ± 0.1 μg.g-1 aos 7 dai para 3.2 ± 0.7 μg.g-1 aos 14 dai) e lenhina (0.7 ± 0.1mg.g-1 aos 14 dai para 1.5± 0.1 mg.g-1 aos 28 dai) demonstrando a sua capacidade para aumentar os mecanismos de defesa da planta. Foi estudada também a influência do quitosano nas bactérias associadas ao nemátode na planta e Enterobacter sp. foi o género predominante encontrado ao longo do tempo, o que sugere que as bactérias deste género estejam associadas à doença. De forma a se compreender se as bactérias obtidas no estudo anterior provinham realmente do nemátode ou se teriam sido transmitidas a este pela planta realizou-se um estudo “in vitro” do efeito do quitosano no NMP. Verificou-se que Stenotrophomonas sp., Bacillus sp., Kluyvera sp., Buttiauxella sp., Klebsiella sp. e Paenibacillus sp. não foram encontrados associados com o nematode mantido em cultura no laboratório, o que pode indicar que estas bactérias são transmitidas pela planta. Para a comparação do quitosano com outros métodos de controlo, como o tratamento térmico através de uma estufa e de energia microondas, utilizou-se serrim de madeira de pinheiro infetado com NMP. Este estudo demonstrou que o tratamento térmico com estufa e com micro-ondas tiveram uma maior capacidade nematicida quando comparado com soluções de quitosano a diferentes concentrações. Este estudo permitiu concluir que o quitosano apresenta-se com um potencial método de prevenção da doença do NMP aumentando a defesa da planta contra este agente patogénico e evitando a evolução da doença e consequente morte do pinheiro. O quitosano influencia a carga microbiana do nematode, mas mais testes têm que ser realizados para perceber qual o efeito na evolução da doença. Este composto apresenta um efeito limitado nematicida em serrim quando comparado com outros métodos de tratamento.pt_PT
dc.description.abstractThe pine wood nematode (PWN) Bursaphelenchus xylophilus is the causal agent of the pine wood disease (PWD) in Pinus pinaster. There isn’t an effective method for control and/or elimination of this pathogen. Chitosan is a product extracted from the cell wall of some fungi or deacetylation of chitin, an environment friendly product, widely used as an antimicrobial agent. The objective of this study was to test the influence of chitosan in the increase of plant defence against the PWN and also understand the physiological bases of action of this compound at multiple levels: effect on the population of nematodes in the plant, production of defence compounds and modulation the microbial load in the nematode. Chitosan was also tested as a wood sterilizing agent and compared with other methods such as heat-treatment by kiln-drying and microwave radiation. For this research project trees were infected with PWN and 75 were kept in soil without chitosan and 75 trees were kept in soil with chitosan. It was found that up to 28 days after infection chitosan prevented the death of pine trees and the total number of nematodes was below the number of nematodes of pine trees kept in soil without chitosan. This compound increased the production of carotenoids, (from 53.8 ± 4.6 mol / g-1 at 21 dai to 111.5 ± 11. 9 mol / g-1 at 28 dai) anthocyanins (from 63.4 ± 5.5 mol g-1 to 142.3 ± 20.4 mol g-1 at 28 dai), total polyphenols ( from 2.7 ± 0.1 μg.g-1 at 7 dai to 3.2 ± 0.7 μg.g-1 at 14 dai) and lignin (rising from 0.7 ± 0.1 mg. g-1 at 14 dai to 1.5 ± 0.1 mg.g-1 at 28 dai) demonstrating its ability to increase the defence mechanisms of the plant. The influence of chitosan on the bacteria associated with the nematodes was also studied in the plant, and Enterobacter sp. was the predominant genus found over time, suggesting that bacteria of this type are associated with the disease. In order to understand if the bacteria obtained actually came from the nematode or was transmitted to the nematode by the plant, an “in vitro” study was performed, were the effect of chitosan on the PWN kept in laboratory culture conditions was studied. It was found that Stenotrophomonas sp., Bacillus sp., Kluyvera sp., Buttiauxella sp., Klebsiella sp. and Paenibacillus sp. were not found associated with the nematode, which may indicate that these bacteria were transmitted by the plant. To compare chitosan with other control methods, such as heat- treatment through kiln-drying and microwave energy, wood chips infected with PWN were used. The heat-treatment by kiln-drying and microwave energy had a higher nematicide capacity when compared to chitosan solutions with different concentrations. This study found that chitosan is a potential prevention method for the PWD increasing plant defence against this pathogen and preventing disease progression and consequent death of the tree. Chitosan influences the microbial load of the nematode but more tests have to be performed to understand the effect on the progression of the disease. This compound has a limited nematicide effect on wood chips when compared with other treatment methods.pt_PT
dc.identifier.tid201460530
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/10400.14/20104
dc.language.isoengpt_PT
dc.titleNew approaches for the control of the pine wood nematode : Bursaphelenchus Xylophiluspt_PT
dc.typemaster thesis
dspace.entity.typePublication
rcaap.rightsopenAccesspt_PT
rcaap.typemasterThesispt_PT
thesis.degree.nameMestrado em Microbiologia Aplicada

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