Molecular variability of Helicotylenchus populations in Italy

Abstract

[ES] Los nematodos fitoparásitos amenazan la seguridad alimentaria mundial. Se han identificado más de 4100 especies de nematodos fitoparásitos. A nivel mundial, se estima que ocasionan entre 80 y 118 mil millones de dólares por año de pérdidas en los cultivos. Las especies más importantes desde el punto de vista económico afectan directamente a las raíces de las plantas de los principales cultivos e impiden la absorción de agua y nutrientes, lo que reduce el rendimiento agronómico, calidad general y cosechas. Los nematodos pueden adaptarse a una amplia variedad de hábitats, incluido los marinos, terrestres y acuáticos, y esa capacidad proporciona una ventaja evolutiva para la longevidad de las especies. Por tanto, una identificación precisa, rápida y fiable es importante para establecer estrategias de control adecuadas para los nematodos que causan daños extensos a los cultivos. La identificación morfológica de nematodos, debido a su tamaño microscópico y morfología macroscópica similar, resulta muy difícil incluso para expertos y puede llevar mucho tiempo. La tecnología del DNA proporciona vías para superar estas limitaciones y desarrollar metodologías de diagnóstico fiables para los nematodos parásitos de las plantas. En el presente estudio de tesis, se llevó a cabo la identificación molecular de nematodos fitoparásitos recuperados de la rizosfera de vid y maíz de varias zonas de Italia. De las muestras de suelo se extrajeron nematodos y se obtuvieron así diferentes poblaciones de Helicotylenchus. Se aplicaron técnicas moleculares como la PCR (reacción en cadena de la polimerasa), perfiles ITS-RFLP (polimorfismo en la longitud de fragmentos de restricción) y secuenciación de varios marcadores moleculares. Los marcadores moleculares utilizados en este estudio fueron: dominios de expansión D2-D3 del gen 28S rRNA, ITS, gen 18S rRNA y el gen de la citocromo oxidasa I mitocondrial (COI). Análisis de secuencias y filogenéticos nos permitieron identificar las especies de Helicotylenchus presentes en los viñedos y maizales en Italia.

[EN] Plant-parasitic nematodes threaten global food security. Over 4100 species of plant-parasitic nematodes have been identified. Globally, they cause an estimated $80¿$118 billion dollars per year in damage to crops. The most economically important species directly target plant roots of major production crops and prevent water and nutrient uptake resulting in reduced agronomic performance, overall quality, and yields. Nematodes can adapt to a wide variety of habitats including marine, soil and aquatic, and this ability provides an evolutionary advantage for species longevity. Thus, an accurate, rapid, and reliable identification is important to establish adequate control strategies for nematodes causing extensive damage to crops. The morphological identification of nematodes, due to their microscopic size and similar gross morphology, results very difficult even for expert taxonomists and can be time-consuming to perform. DNA technology provides avenues to overcome these limitations and to develop reliable diagnostic methodologies for plant parasitic nematodes. In the present thesis study, the molecular identification of plant-parasitic nematodes recovered from the rhizosphere of grapevine and maize in various areas of Italy was conducted. Nematodes were extracted from soil sample and different populations of Helicotylenchus were also collected. Molecular techniques such as Polymerase Chain Reaction (PCR), ITS-Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP) profiles and sequencing of several molecular markers were performed. The molecular markers used in this study were: D2-D3 expansion domains of the 28S rRNA gene, ITS, 18S rRNA genes and the mitochondrial cytochrome oxidase I gene (COI). Sequence and phylogenetic analyses allowed us to identify the Helicotylenchus species present in grapevine and maize fields in Italy.