Seven Ulmus minor clones tolerant to Ophiostoma novo-ulmi registered as forest reproductive material in Spain

The Spanish elm programme began in 1986 in response to the devastating impact of Dutch elm disease on natural elm stands and urban trees. Its main objectives were to conserve remaining genetic resources and select and breed tolerant native elm genotypes. After 27 years of work conducting susceptibility trials on thousands of elm genotypes, the first seven tolerant Ulmus minor trees are now being registered by the Spanish Environmental Administration. This paper presents the results of the susceptibility tests on these clones and their distinctive genetic, morphological and phenological features. In all susceptibility trials the commercial ?Sapporo Autumn Gold? clone, which is highly tolerant to O. novo-ulmi, was used as a control. The registered clones were named ?Ademuz?, ?Dehesa de la Villa?, ?Majadahonda?, ?Toledo?, ?Dehesa de Amaniel?, ?Retiro? and ?Fuente Umbría?. The most tolerant clone was ?Dehesa de Amaniel?, as its wilting values were below 5% during the two consecutive inoculation trials performed in Madrid. ?Fuente Umbría?, tested over four consecutive years in Guadalajara and Palencia, was the Spanish clone with the most reliable tolerance level to O. novo-ulmi. The ?Ademuz? and ?Majadahonda? clones had the highest ornamental scores and are promising trees for use in urban environments and tree breeding for ornamental quality. These two genotypes showed a later bud burst phenology than the other U. minor clones, demonstrating suitability to areas with late frost events. The Spanish programme aims to substantially increase the range of tolerant native elms through new selections and crossings to gain a better understanding of the genetic basis of resistance.

Studies of fungi associated with Tomicus piniperda L. in Finland

The Scots pine bark beetle, Tomicus piniperda is a secondary colonizer of pine and other conifers. It is a native species from Europe and Asia that was recently introduced in North America. Although it is necessary to understand this insect's interactions with other organisms, few studies have focussed on its fungal associates. This study focused on the effect of latitude in the occurrence of fungi associated with T. piniperda. T. piniperda were collected from Pinus sylvestris in Northern (Rovaniemi) and Southern (Hyytiala) Finland. Both endo- and epi- mycota were isolated. The fungi were identified using a combination of morphological features and molecular data. The results revealed a great diversity of fungi species associated with T. piniperda, with a total of 3073 isolates representing 23 species. The most frequently isolated fungi in the bark beetles from Northern Finland were Beauvaria bassiana, Kuraishia sp. and Penicillium sp. whereas P. brevicompactum and Mortierella sp. were mostly observed in the South. Ophiostoma canum and O. minus were also observed. The number of isolates per insect in the north was 2.83 epi- and 2.38 for endo-mycota fungus. In the south, the number of isolates per insect was 4.1 for epi- and 3.5 for endo-mycota. Statistical analysis indicated that there was significant differences in fungal populations associated with the beetles in Southern and Northern Finland. There was however no significant difference between the epi- and endo-mycota fungal populations. The highest richness and diversity of the fungal species was observed in the South. However, the overall fungal diversity index analysis revealed that the mycobiota was undersampled.

Estudio del comportamiento de enfermedades en bosques de pino (Pinus oocarpa Schiede ex Schltdl), en el municipio de San Fernando en Nueva Segovia

Este estudio, tiene importancia especial, por la limitada información que existe, acerca de las enfermedades que afectan los pinares en Nicaragua, donde recientemente se han encontrado daños, que han provocado mortalidad de árboles. La etapa de campo de la investigación se realizó en los meses de octubre 2007 a julio 2008, en la finca Las Tapias del municipio de San Fernando, Nueva Segovia, en dos bosques naturales de pino, uno de regeneración natural y otro de bosque maduro. El objetivo del presen te trabajo es evaluar el comportamiento (incidencia y severidad) de las enfermedades en pino y las condiciones que favorecen su desarrollo. Se estableció un transepto, por cada tipo de bosque con cinco sitios fijos de observación que constituyó una parcela en bosque maduro y una en regeneración natural. Cada sitio, con un área de 100 m2 y 25 m2 respectivamente. Se evaluó la severidad e incidencia de las enfermedades en acículas mensualmente así como la medición del diámetro y altura de los árboles. Se cuantificaron las enfermedades en ambos bosques de la finca Las Tapias. El reconocimiento de los patógenos asociados a las enfermedades y el análisis físico químico de suelo se realizaron en los laboratorios de la UNA. La severidad de las enfermedades en acículas se estimó visualmente, ésta alcanzó un máximo de 15.8 % en regeneración natural y 17.8 % en bosque maduro. Los principales géneros de hongos reconocidos en acículas fueron: Dothistroma sp, Lecanosticta sp, Mycosphaerella spp, Sphaeropsis sp, Phoma sp., Pestalotia sp. y Phyllosticta sp. La enfermedad conocida como chancros en ramas, se presentó en bosque de regeneración natural y alcanzó un 40% de incidencia, encentrándose asociados los géneros de hongos, Chrysoporthe sp. Nectriasp. Lasiodiplodia sp, Botryospheria sp y Phoma sp. En raíces y tallos se identificaron los géneros de hongos: Fusarium sp. Ophiostoma sp y Graphium sp. como causantes de marchitez. El daño en acículas, amarillamiento del follaje y muerte de arboles, está asociado a factores bióticos y abióticos.

Fungal Planet description sheets: 320-370

Novel species of fungi described in the present study include the following from Malaysia: Castanediella eucalypti from Eucalyptus pellita, Codinaea acacia from Acacia mangium, Emarcea eucalyptigena from Eucalyptus brassiana, Myrtapenidiella eucalyptorum from Eucalyptus pellita, Pilidiella eucalyptigena from Eucalyptus brassiana and Strelitziana malaysiana from Acacia mangium. Furthermore, Stachybotrys sansevieriicola is described from Sansevieria ehrenbergii (Tanzania), Phacidium grevilleae from Grevillea robusta (Uganda), Graphium jumulu from Adansonia gregorii and Ophiostoma eucalyptigena from Eucalyptus marginata (Australia), Pleurophoma ossicola from bone and Plectosphaerella populi from Populus nigra (Germany), Colletotrichum neosansevieriae from Sansevieria trifasciata, Elsinoë othonnae from Othonna quinquedentata and Zeloasperisporium cliviae (Zeloasperisporiaceae fam. nov.) from Clivia sp. (South Africa), Neodevriesia pakbiae, Phaeophleospora hymenocallidis and Phaeophleospora hymenocallidicola on leaves of a fern (Thailand), Melanconium elaeidicola from Elaeis guineensis (Indonesia), Hormonema viticola from Vitis vinifera (Canary Islands), Chlorophyllum pseudoglobossum from a grassland (India), Triadelphia disseminata from an immunocompromised patient (Saudi Arabia), Colletotrichum abscissum from Citrus (Brazil), Polyschema sclerotigenum and Phialemonium limoniforme from human patients (USA), Cadophora vitícola from Vitis vinifera (Spain), Entoloma flavovelutinum and Bolbitius aurantiorugosus from soil (Vietnam), Rhizopogon granuloflavus from soil (Cape Verde Islands), Tulasnella eremophila from Euphorbia officinarum subsp. echinus (Morocco), Verrucostoma martinicensis from Danaea elliptica (French West Indies), Metschnikowia colchici from Colchicum autumnale (Bulgaria), Thelebolus microcarpus from soil (Argentina) and Ceratocystis adelpha from Theobroma cacao (Ecuador). Myrmecridium iridis (Myrmecridiales ord. nov., Myrmecridiaceae fam. nov.) is also described from Iris sp. (The Netherlands). Novel genera include (Ascomycetes): Budhanggurabania from Cynodon dactylon (Australia), Soloacrosporiella, Xenocamarosporium, Neostrelitziana and Castanediella from Acacia mangium and Sabahriopsis from Eucalyptus brassiana (Malaysia), Readerielliopsis from basidiomata of Fuscoporia wahlbergii (French Guyana), Neoplatysporoides from Aloe ferox (Tanzania), Wojnowiciella, Chrysofolia and Neoeriomycopsis from Eucalyptus (Colombia), Neophaeomoniella from Eucalyptus globulus (USA), Pseudophaeomoniella from Olea europaea (Italy), Paraphaeomoniella from Encephalartos altensteinii, Aequabiliella, Celerioriella and Minutiella from Prunus (South Africa). Tephrocybella (Basidiomycetes) represents a novel genus from wood (Italy). Morphological and culture characteristics along with ITS DNA barcodes are provided for all taxa.

Functional response of Ulmus minor Mill. to drought, flooding and dutch elm disease

Ulmus minor es una especie arbórea originaria de Europa cuyas poblaciones han sido diezmadas por el hongo patógeno causante de la enfermedad de la grafiosis. La conservación de los olmos exige plantearse su propagación a través de plantaciones y conocer mejor su ecología y biología. Ulmus minor es un árbol de ribera, pero frecuentemente se encuentra alejado del cauce de arroyos y ríos, donde la capa freática sufre fuertes oscilaciones. Por ello, nuestra hipótesis general es que esta especie es moderadamente resistente tanto a la inundación como a la sequía. El principal objetivo de esta tesis doctoral es entender desde un punto de vista funcional la respuesta de U. minor a la inundación, la sequía y la infección por O. novo-ulmi; los factores que posiblemente más influyen en la distribución actual de U. minor. Con este objetivo se persigue dar continuidad a los esfuerzos de conservación de esta especie que desde hace años se dedican en varios centros de investigación a nivel mundial, ya que, entender mejor los mecanismos que contribuyen a la resistencia de U. minor ante la inoculación con O. novo-ulmi y factores de estrés abiótico ayudará en la selección y propagación de genotipos resistentes a la grafiosis. Se han planteado tres experimentos en este sentido. Primero, se ha comparado la tolerancia de brinzales de U. minor y U. laevis – otro olmo ibérico – a una inmersión controlada con el fin de evaluar su tolerancia a la inundación y comprender los mecanismos de aclimatación. Segundo, se ha comparado la tolerancia de brinzales de U. minor y Quercus ilex – una especie típica de ambientes Mediterránea secos – a la falta de agua en el suelo con el fin de evaluar el grado de tolerancia y los mecanismos de aclimatación a la sequía. El hecho de comparar dos especies contrastadas responde al interés en entender mejor cuales son los procesos que conducen a la muerte de una planta en condiciones de sequía – asunto sobre el que hay una interesante discusión desde hace algunos años. En tercer lugar, con el fin de entender mejor la resistencia de algunos genotipos de U. minor a la grafiosis, se han estudiado las diferencias fisiológicas y químicas constitutivas e inducidas por O. novo-ulmi entre clones de U. minor seleccionados a priori por su variable grado de resistencia a esta enfermedad. En el primer experimento se observó que los brinzales de U. minor sobrevivieron 60 días inmersos en una piscina con agua no estancada hasta una altura de 2-3 cm por encima del cuello de la raíz. A los 60 días, los brinzales de U. laevis se sacaron de la piscina y, a lo largo de las siguientes semanas, fueron capaces de recuperar las funciones fisiológicas que habían sido alteradas anteriormente. La conductividad hidráulica de las raíces y la tasa de asimilación de CO2 neta disminuyeron en ambas especies. Por el contrario, la tasa de respiración de hojas, tallos y raíces aumentó en las primeras semanas de la inundación, posiblemente en relación al aumento de energía necesario para desarrollar mecanismos de aclimatación a la inundación, como la hipertrofia de las lenticelas que se observó en ambas especies. Por ello, el desequilibrio del balance de carbono de la planta podría ser un factor relevante en la mortalidad de las plantas ante inundaciones prolongadas. Las plantas de U. minor (cultivadas en envases de 16 litros a media sombra) sobrevivieron por un prolongado periodo de tiempo en verano sin riego; la mitad de las plantas murieron tras 90 días sin riego. El cierre de los estomas y la pérdida de hojas contribuyeron a ralentizar las pérdidas de agua y tolerar la sequía en U. minor. Las obvias diferencias en tolerancia a la sequía con respecto a Q. ilex se reflejaron en la distinta capacidad para ralentizar la aparición del estrés hídrico tras dejar de regar y para transportar agua en condiciones de elevada tensión en el xilema. Más relevante es que las plantas con evidentes síntomas de decaimiento previo a su muerte exhibieron pérdidas de conductividad hidráulica en las raíces del 80% en ambas especies, mientras que las reservas de carbohidratos apenas variaron y lo hicieron de forma desigual en ambas especies. Árboles de U. minor de 5 y 6 años de edad (plantados en eras con riego mantenido) exhibieron una respuesta a la inoculación con O. novo-ulmi consistente con ensayos previos de resistencia. La conductividad hidráulica del tallo, el potencial hídrico foliar y la tasa de asimilación de CO2 neta disminuyeron significativamente en relación a árboles inoculados con agua, pero solo en los clones susceptibles. Este hecho enlaza con el perfil químico “más defensivo” de los clones resistentes, es decir, con los mayores niveles de suberina, ácidos grasos y compuestos fenólicos en estos clones que en los susceptibles. Ello podría restringir la propagación del hongo en el árbol y preservar el comportamiento fisiológico de los clones resistentes al inocularlos con el patógeno. Los datos indican una respuesta fisiológica común de U. minor a la inundación, la sequía y la infección por O. novo-ulmi: pérdida de conductividad hidráulica, estrés hídrico y pérdida de ganancia neta de carbono. Pese a ello, U. minor desarrolla varios mecanismos que le confieren una capacidad moderada para vivir en suelos temporalmente anegados o secos. Por otro lado, el perfil químico es un factor relevante en la resistencia de ciertos genotipos a la grafiosis. Futuros estudios deberían examinar como este perfil químico y la resistencia a la grafiosis se ven alteradas por el estrés abiótico. ABSTRACT Ulmus minor is a native European elm species whose populations have been decimated by the Dutch elm disease (DED). An active conservation of this species requires large-scale plantations and a better understanding of its biology and ecology. U. minor generally grows close to water channels. However, of the Iberian riparian tree species, U. minor is the one that spread farther away from rivers and streams. For these reasons, we hypothesize that this species is moderately tolerant to both flooding and drought stresses. The main aim of the present PhD thesis is to better understand the functional response of U. minor to the abiotic stresses – flooding and drought – and the biotic stress – DED – that can be most influential on its distribution. The overarching goal is to aid in the conservation of this emblematic species through a better understanding of the mechanisms that contribute to resistance to abiotic and biotic stresses; an information that can help in the selection of resistant genotypes and their expansion in large-scale plantations. To this end, three experiments were set up. First, we compared the tolerance to experimental immersion between seedlings of U. minor and U. laevis – another European riparian elm species – in order to assess their degree of tolerance and understand the mechanisms of acclimation to this stress. Second, we investigated the tolerance to drought of U. minor seedlings in comparison with Quercus ilex (an oak species typical of dry Mediterranean habitats). Besides assessing and understanding U. minor tolerance to drought at the seedling stage, the aim was to shed light into the functional alterations that trigger drought-induced plant mortality – a matter of controversy in the last years. Third, we studied constitutive and induced physiological and biochemical differences among clones of variable DED resistance, before and following inoculation with Ophiostoma novo-ulmi. The goal is to shed light into the factors of DED resistance that is evident in some genotypes of U. minor, but not others. Potted seedlings of U. minor survived for 60 days immersed in a pool with running water to approximately 2-3 cm above the stem collar. By this time, U. minor seedlings died, whereas U. laevis seedlings moved out of the pool were able to recover most physiological functions that had been altered by flooding. For example, root hydraulic conductivity and leaf photosynthetic CO2 uptake decreased in both species; while respiration initially increased with flooding in leaves, stems and roots possibly to respond to energy demands associated to mechanisms of acclimation to soil oxygen deficiency; as example, a remarkable hypertrophy of lenticels was soon observed in flooded seedlings of both species. Therefore, the inability to maintain a positive carbon balance somehow compromises seedling survival under flooding, earlier in U. minor than U. laevis, partly explaining their differential habitats. Potted seedlings of U. minor survived for a remarkable long time without irrigation – half of plants dying only after 90 days of no irrigation in conditions of high vapour pressure deficit typical of summer. Some mechanisms that contributed to tolerate drought were leaf shedding and stomata closure, which reduced water loss and the risk of xylem cavitation. Obviously, U. minor was less tolerant to drought than Q. ilex, differences in drought tolerance resulting mostly from the distinct capacity to postpone water stress and conduct water under high xylem tension among species. More relevant was that plants of both species exhibited similar symptoms of root hydraulic failure (i.e. approximately 80% loss of hydraulic conductivity), but a slight and variable depletion of non-structural carbohydrate reserves preceding dieback. Five- and six-year-old trees of U. minor (planted in the field with supplementary watering) belonging to clones of contrasted susceptibility to DED exhibited a different physiological response to inoculation with O. novo-ulmi. Stem hydraulic conductivity, leaf water potential and photosynthetic CO2 uptake decreased significantly relative to control trees inoculated with water only in DED susceptible clones. This is consistent with the “more defensive” chemical profile observed in resistant clones, i.e. with higher levels of saturated hydrocarbons (suberin and fatty acids) and phenolic compounds than in susceptible clones. These compounds could restrict the spread of O. novo-ulmi and contribute to preserving the near-normal physiological function of resistant trees when exposed to the pathogen. These results evidence common physiological responses of U. minor to flooding, drought and pathogen infection leading to xylem water disruption, leaf water stress and reduced net carbon gain. Still, seedlings of U. minor develop various mechanisms of acclimation to abiotic stresses that can play a role in surviving moderate periods of flood and drought. The chemical profile appears to be an important factor for the resistance of some genotypes of U. minor to DED. How abiotic stresses such as flooding and drought affect the capacity of resistant U. minor clones to face O. novo-ulmi is a key question that must be contemplated in future research.