O microbioma de lesões na casca no declínio do sobreiro

Abstract

Over the last few decades, cork oak mortality events have occurred within several Mediterranean basin forests, which has led to a progressive loss of montados, compromising the unique biodiversity that these forests entail. Cork oak mortality is an increasingly recurring problem in Portugal and has generated great concern regarding the sustainability of montados.One of the main illnesses that has affected oaks is the Acute Oak Decline, a relatively new and aggressive disease, found mainly in Britain, which leads to death. In symptomatic trees of this condition, lesions appear on the outer bark, through which a characteristic black exudate flows, whose origin is credited to a group of bacteria, including the species Gibbsiella quercinecans, Brenneria goodwinii, Lonsdalea quercina ssp. britannica, Brenneria roseae ssp. roseae, Rahnella victoriana, Rahnella variigena and Gibbsiella greigiii.In order to understand if these lesions, observed and analyzed in Portugal, correspond to those described for AOD in Great Britain, a detailed study of the bacterial and fungal microbiome of cork oak bark lesions from trees with different defoliation states and from montados with different percentages of decline was carried out. For this, the exudates were collected, their total DNA was extracted, quantified and purified, and the sequences of the 3-4 hypervariable regions of the 16S Ribosomal RNA gene, for bacteria, and the internal transcribed spacer 2, for fungi, were amplified by PCR and sequenced on the latest generation sequencing platform MiSeq Illumina®.Results were analyzed bioinformatically and statistically using QIIME™ and MicrobiomeAnalyst softwares, in terms of alpha and beta diversity, revealing a high biodiversity within the collected samples. In general, the microbial communities found fit the acute oak decline literature and are similar to those found in other trees.The bacterial and fungal community’s heterogeneity revealed not to be caused by the sampled environmental factors. However, the samples showed a cluster of similar communities according to factors not yet identified, and the presence of emerging microorganisms, which may prove to be a new exploration pathway.

Durante as últimas décadas, têm ocorrido eventos de mortalidade de sobreiros dentro de várias florestas de sobro na bacia mediterrânica, o que levou a uma perda progressiva dos montados, comprometendo a biodiversidade única que estas florestas acarretam. A mortalidade do sobreiro é um problema cada vez mais recorrente em Portugal e tem gerado grande preocupação em relação à sustentabilidade dos montados.Uma das principais enfermidades que tem afetado os carvalhos é o Declínio Agudo do Carvalho, uma doença relativamente nova e bastante agressiva, encontrada sobretudo na Grã-Bretanha, que provoca a morte de carvalhos. Em árvores sintomáticas desta doença surgem lesões na casca externa, por onde escorre um exsudato negro característico, cuja origem é atribuída a um grupo de bactérias, onde se incluem as espécies Gibbsiella quercinecans, Brenneria goodwinii, Lonsdalea quercina ssp. britannica, Brenneria roseae ssp. roseae, Rahnella victoriana, Rahnella variigena e Gibbsiella greigiii.Com o propósito de perceber se estas lesões, observadas e analisadas em Portugal, correspondem àquelas descritas para o AOD na Grã-Bretanha, foi realizado um estudo detalhado do microbioma bacteriano e fúngico das lesões na casca de sobreiros com diferentes estados de desfolha, em montados com diferentes percentagens de declínio. Para isso, os exsudatos foram recolhidos, o seu DNA total foi extraído, quantificado e purificado, e as sequências das regiões hipervariáveis 3-4 do gene RNA Ribossomal 16S, para bactérias, e do espaçador interno transcrito 2, para fungos, foram amplificados por PCR e sequenciadas na plataforma de sequenciação de última geração MiSeq Illumina®.Os resultados foram analisados bioinformatica e estatisticamente recorrendo aos softwares QIIME™ e MicrobiomeAnalyst, em termos de alfa e beta diversidade, revelando uma elevada biodiversidade dentro das amostras recolhidas. De uma forma geral, as comunidades microbianas encontradas enquadram-se com a literatura do declínio agudo do carvalho, sendo semelhantes àquelas encontradas em outras árvores.A heterogeneidade das comunidades bacterianas e fúngicas revelou não ser provocada pelos fatores ambientais identificados. No entanto, as amostras mostraram um agrupamento de comunidades semelhantes, de acordo com fatores ainda não identificados, e a presença de microrganismos emergentes, o que poderá revelar-se um novo caminho a explorar.