Potential vectors of Xylella fastidiosa in portuguese olive orchards: survey in Alentejo region and control measures

Tese de mestrado, Ecologia e Gestão Ambiental, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2017The recent emergence of Xylella fastidiosa Wells et al., 1987 in several countries around Europe and its involvement in the Olive Quick Decline Syndrome in Italy represents a high risk for susceptible crops in other areas where favourable climatic conditions and insect vectors are present. Olive culture is the most important permanent culture in Portugal, particularly in Alentejo Region, where most national olive production occurs. So far, X. fastidiosa has not been detected in the country, but the identification and monitorization of the potential vectors is essential as a preventive measure. Knowing this, one of the goals of this study was the identification of xylem-feeding Auchenorrhyncha occurring on olive trees and weeds associated to olive groves in Alentejo Region. A survey was carried in 126 locations around Alentejo from late-October to mid-November of 2016. The artropodofauna associated with olive trees and weeds was vacuum-sampled and brought to lab for identification. Auchenorrhyncha were identified to the lowest taxonomic level based on morphology and when species could not be determined, morphospecies were used. Forty-four Auchenorrhyncha species belonging to six different families were collected. The only potential vectors identified were spittlebugs: Philaenus sp. (five specimens) and Neophilaenus campestris (Fallén, 1805) (twenty specimens). The potential vectors were collected from weeds and olive canopy, but mostly from weeds, showing the importance of these species as alternative hosts. As an important suppression force of pests, the presence of natural enemies in the olive groves that may be helpful in the control of potential X. fastidiosa vectors was also evaluated and some considerations about management measures were made. Seven predatory groups (Aranea, Coccinellidae, Formicidae, Mantodea, Neuroptera, Opiliones, Pseudoscorpiones) and five parasitoid wasp superfamilies (Chalcidoidea, Chrysidoidea, Cynipoidea, Ichneumonoidea and Platygastroidea) were collected. Spiders and ants were the most common groups within the considered predators and Chalcidoidea, from which several families are known to parasitize spittlebugs, and Ichneumonoidea were the dominant parasitoid superfamilies. Weeds were associated with higher abundance of both types of natural enemies by comparison with olive trees. The association of Philaenus sp. and N. campestris to olive trees, a susceptible host, provides evidence that, if X. fastidiosa introduction occurs, there are potential vectors in Alentejo olive groves capable of spreading the bacterium, contributing to its establishment. This highlights the importance of taking actions aimed at introduction prevention and at a precocious detection like: special care in plant trade; continued monitoring of potential vectors and identification of susceptible hosts; education and involvement of farmers and other stakeholders into monitorization; investigation of resistant olive tree varieties; and agricultural practices compatible with the conservation of natural enemies.Os Hemiptera são uma ordem de insetos caracterizada pela estrutura única da sua armadura bucal do tipo picador-sugador que lhes permite ingerir vários tipos de fluídos. A maioria dos Hemiptera é fitófaga alimentando-se de células do mesófilo, de seiva floémica ou xilémica. O seu modo especializado de alimentação permite que contactem com outros microrganismos que colonizam o sistema vascular das plantas, podendo ingeri-los e funcionar como vetores de bactérias, fungos e vírus, responsáveis por importantes doenças em plantas. Xylella fastidiosa Wells et al. 1987 é uma bactéria transmitida por insetos picadores-sugadores do xilema com mais de 350 plantas hospedeiras identificadas. Esta bactéria é responsável por várias doenças economicamente importantes como a Doença de Pierce na vinha, a Clorose Variegada dos Citros em citrinos, o “Almond Leaf Scorch” em amendoeira, a “Peach Phony Disease” em pessegueiro ou o recente Declínio Súbito do Olival em oliveira, entre muitas outras. O mecanismo que leva ao desenvolvimento da doença não está completamente esclarecido e os sintomas provocados pela infeção por X. fastidiosa dependem da planta hospedeira. A infeção pela bactéria não resulta necessariamente no desenvolvimento de doença, dependendo da combinação entre a planta hospedeira e a subespécie de X. fastidiosa envolvida. A transmissão de X. fastidiosa implica três passos: aquisição, retenção e inoculação. Ao alimentar-se de uma planta infetada, o inseto vetor pode ingerir bactérias que se fixam à superfície externa da cutícula do estomódeo. As bactérias multiplicam-se e produzem um biofilme que as mantém agregadas. Ao alimentar-se de uma planta saudável, algumas das bactérias retidas pelo vetor podem ser inoculadas na planta, onde se estabelecem e multiplicam, gerando uma nova infeção. Os vetores adultos têm uma capacidade de transmissão persistente, mas não as ninfas que durante a ecdise entre instares libertam a sua cutícula. Uma das principais particularidades do modo de transmissão de X. fastidiosa é a ausência de um período de latência. A eficiência na transmissão de X. fastidiosa depende de vários fatores como o período de aquisição, o período de inoculação, as preferências alimentares dos vetores entre plantas e na própria planta, a discriminação de plantas infetadas por parte dos vetores, o número de vetores a alimentar-se na própria planta e a concentração da bactéria na planta hospedeira, entre outros. Apesar do largo número de vetores potenciais, só algumas espécies é que têm um papel significativo na propagação de X. fastidiosa numa cultura particular de uma região específica. A significância de um vetor na dispersão de X. fasidiosa depende não só da sua competência na transmissão, mas das interações ecológicas com a planta hospedeira e o ambiente. A eficiência na transmissão é relevante, mas a importância dos vetores na dispersão depende maioritariamente do habitat, da seleção do hospedeiro, da densidade e mobilidade dos vetores e da sua distribuição espacial e temporal. Doenças relacionadas com X. fastidiosa afetam o continente americano há mais de um século, mas só recentemente é que este fitopatogéneo foi reportado noutras regiões, como é o caso de Taiwan, do Irão e de alguns países na Europa. O primeiro registo confirmado de X. fastidiosa na Europa deu-se em 2013 na Região de Apúlia, no Sul de Itália, onde a bactéria está associada ao Declínio Rápido do Olival e o principal vetor envolvido na dispersão da doença é a cigarrinha-da-espuma Philaenus spumarius Linnaeus, 1758. Desde a primeira deteção, novos focos associados a mais de uma subespécie da bactéria foram reportados em França, Espanha e na Alemanha. A Autoridade Europeia de Segurança Alimentar (EFSA) identificou Aphrophoridae, Cercopidae, Cicadellinae, Cicadidae e Tibicinidae como os grupos de potenciais vetores de X. fastidiosa na Europa. Em Portugal, X. fastidiosa ainda não foi detetada, mas a existência de um clima favorável, plantas hospedeiras suscetíveis e de vetores potenciais associada à posição do país no comércio e turismo mundial, constituem condições propícias à sua introdução e dispersão. O olival tem sido a cultura mais negativamente afetada na Europa desde que X. fastidiosa foi detetada no continente. Portugal é um dos dez maiores produtores de azeite e de azeitona a nível mundial, sendo a olivicultura a cultura permanente mais relevante a nível nacional, especialmente no Alentejo. Sendo a existência de vetores capazes essencial para o estabelecimento da bactéria numa dada região, dado que a monitorização dos vetores potenciais é essencial para o desenvolvimento de estratégias de contenção e não havendo ainda estudos publicados direcionados à identificação dos vetores potenciais de X. fastidiosa em Portugal, este trabalho procurou fazer o levantamento e identificação dos vetores potenciais presentes no olival alentejano. Para tal, selecionaram-se 126 locais de amostragem que foram amostrados entre 25 de outubro de 2016 e 15 de novembro de 2016. Em cada local, procedeu-se à colheita com aspirador da fauna associada à copa de cinco oliveiras e à vegetação espontânea, quando presente. Foram triadas 113 amostras de copa de oliveira e 43 amostras de vegetação espontânea, tendo sido contabilizados 22149 exemplares pertencentes a 21 ordens. Os Auchenorrhyncha foram separados e identificados até ao nível taxonómico mais baixo possível. No caso dos adultos, quando não foi possível a determinação da espécie, foram consideradas morfoespécies. Os adultos recolhidos foram fotografados e este trabalho inclui 29 arranjos gráficos de imagens com características somáticas e genitais de 22 espécies de Auchenorrhyncha. Apesar de terem sido identificadas 44 espécies e morfoespécies de Auchenorrhyncha adultos pertencentes a 6 famílias distintas, apenas Philaenus sp. (5 indivíduos) e Neophilaenus campestris (Fallén, 1805) (20 indivíduos), são especialistas da seiva xilémica, sendo as únicas apontadas como potenciais vetores nos olivais da área de estudo. Capturaram-se 172 cicadelídeos adultos, mas nenhum Cicadellinae foi encontrado. Contudo, como as ninfas de Auchenorrhyncha só foram identificadas até à família, não se excluí a possibilidade da ocorrência de Cicadellinae em olival. Considerando o limitado carácter temporal da prospeção realizada e a variabilidade na riqueza específica e abundância ao longo do ano e entre anos, outras espécies de vetores potenciais poderão ocorrer nos olivais alentejanos, questão que deverá ser estudada no futuro. Os vetores potenciais foram recolhidos em maior abundância em vegetação espontânea, pelo que olivais onde ocorre vegetação espontânea deverão estar mais suscetíveis ao estabelecimento de X. fastidiosa, em caso de introdução. Não sendo apontado como um potencial vetor de X. fastidiosa por se alimentar preferencialmente da seiva floémica, no decorrer deste trabalho foi identificado um indivíduo pertencente à espécie Orosius albicinctus Distant, 1918, colhido em vegetação espontânea. Esta espécie é um importante vetor de fitoplasmas noutros países e este é possivelmente o seu primeiro registo em Portugal continental. A conservação de populações de inimigos naturais, que incluem agentes patogénicos, predadores e parasitoides, é uma medida de luta indireta que ajuda a regulação das populações de inimigos das culturas. Assim, o segundo objetivo deste trabalho foi a avaliação da presença da artropodofauna auxiliar nos olivais estudados com eventual utilidade no controlo biológico dos vetores potenciais de X. fastidiosa. Foram consideradas duas guildes de artrópodes auxiliares: predadores e parasitóides. Dentro do grupo dos parasitóides foram identificadas cinco superfamílias de vespas parasitóides (Chalcidoidea, Chrysidoidea, Cynipoidea, Ichneumonoidea e Platygastroidea). Chalcidoidea e Ichneumonoidea foram as superfamílias mais representadas constituindo 90.85% dos parasitoides capturados. Chalcidoidea e Chrysidoidea incluem espécies parasitóides de ovos, ninfas e adultos de Auchenorrhyncha. Neste trabalho, foram encontrados quatro Auchenorrhyncha parasitados: três Delphacidae por Dryinidae e um N. campestris por um Hymenoptera não determinado. O número médio de parasitóides capturados por amostra foi sempre superior em amostras de vegetação espontânea, independentemente da superfamília, mostrando que a vegetação espontânea é importante para comunidade de parasitóides. Nenhum Pipunculidae (Diptera) foi capturado nas amostras recolhidas, mas esta família parasita exclusivamente Cercopoidea e pode ser importante na regulação das populações dos vetores potenciais identificados, pelo que numa monitorização mais alargada no tempo se deverá dar especial atenção a este grupo. Dentro dos predadores foram identificados sete grupos (Aranea, Coccinellidae, Formicidae, Mantodea, Neuroptera, Opiliones e Pseudoscorpiones). As aranhas e formigas foram os grupos mais abundantes, constituindo 94.44% dos predadores capturados. O número médio de aranhas capturadas foi semelhante em amostras de oliveira e de vegetação espontânea, mas as formigas foram cerca de 3 vezes mais abundantes nas amostras de vegetação espontânea. Pseudoscorpiones e Mantodea foram exclusivamente encontrados em vegetação espontânea, enquanto os Opiliones apenas foram colhidos em oliveira. Adicionalmente, com base nos resultados obtidos e na bibliografia existente sobre os vetores potenciais e inimigos naturais identificados, foram discutidas algumas medidas de gestão, entre as quais: a monitorização continuada dos vetores potenciais e a identificação de hospedeiros alternativos utilizados pelos vetores potenciais com a realização de testes para a deteção da bactéria em vetores potenciais e plantas suscetíveis independentemente do seu estado de infeção; a educação e o envolvimento dos agricultores e outros stakeholders na monitorização do olival para que haja uma deteção precoce, em caso de introdução; a investigação de variedades cultivares de oliveira resistentes ou tolerantes a X. fastidiosa; e a utilização de práticas culturais compatíveis com a conservação e potenciação dos inimigos naturais