A new version of this entry is available:

Thumbnail Image
Doctoral Thesis
2025

Arthropods as possible vectors of grapevine trunk disease pathogens in German vineyards

Brandenburg, Elisa
  Dissertation_Brandenburg.pdf  (2.83 MB)

Abstract (English)

The health of grapevines worldwide is highly threatened by grapevine trunk diseases (GTDs), which are caused by various fungal pathogens that colonize and destroy the vascular system of the vine wood. The esca disease complex is one of the most important GTDs. Typical symptoms are the characteristic "tiger stripe" patterns on leaves, gummosis, necrosis and white rot inside the vine wood as well as the sudden dying of individual shoots or even the entire vine. The ascomycetes Phaeomoniella chlamydospora and members of the genera Phaeoacremonium and Cadophora can cause the death of even young vines. Air currents and/or rain splashes carry the pathogenic spores to their entry points in the vine wood, which are mainly susceptible winter pruning wounds. The involvement of arthropods has also been described in South African studies. The aim of this dissertation was to determine and evaluate the risk of arthropod-mediated transmission of GTD pathogens for German vineyards. Over the course of two years (2019-2020), the spectrum of possible vectors was determined in two different vineyards and arthropod visits of presumably susceptible winter pruning wounds were documented using camera-based monitoring in April 2019. The presence of esca-related pathogens on the exoskeletons of various arthropods was examined using nested multiplex PCR. Of the total of 2099 samples, 35 %, 21 % and 7 % tested positive for Pa. chlamydospora, Phaeoacremonium spp. and C. luteo-olivacea, respectively. The European earwig (Forficula auricularia) and various spiders were the most common arthropods on vines, with frequencies of 30 % and 27 %, respectively. Under artificial conditions, it was confirmed that earwigs and black garden ants (Lasius niger) can transmit the pathogens Pa. chlamydospora and Pm. minimum to healthy potted vines. The potential of earwig feces as an inoculum source for Pa. chlamydospora and Pm. minimum was also discussed. Under artificial conditions, it was shown that the germination ability of the spores is not impaired by earwig gut passage and that healthy potted vines can be infected with contaminated earwig feces. However, fecal samples from earwigs collected in vineyards showed only a very low detection rate of at least esca pathogens. The number of Pa. chlamydospora spores on the exoskeletons of earwigs, ants and two jumping spider species collected in vineyards was determined by qPCR. The spore number was in 40 % of the samples that had previously tested positive for Pa. chlamydospora in the nested PCR below the detection limit of the qPCR. In 56 % of the samples analyzed by qPCR, fewer than 1000 spores were detected. Under natural conditions, a number of 100-2000 Pa. chlamydospora-spores is sufficient to infect susceptible wounds in the vine wood. In this work, the mycobiome of the surface of the exoskeleton of earwigs collected in vineyards was analyzed for the first time. Nine GTD-associated genera were detected, of which Phaeomoniella and Eutypa were found to have relative abundances of 6.6 % and 2.8 %, respectively. This could indicate a possible involvement of earwigs in the dissemination of esca and eutypiosis. The present investigations have shown that arthropod-mediated transmission of GTDs, especially esca pathogens, is theoretically possible in vineyards. However, the practical relevance of this fact seems low compared to the numbers of airborne spores of the pathogens, especially Pa. chlamydospora, detected during the presumed period of susceptibility of winter pruning wounds. In addition, the simultaneous occurrence of susceptible winter pruning wounds and potential vectors in the field is only present with late-pruned vines, while the risk of wounds during the growing season requires a more detailed assessment. The results of this work underline the importance of protecting all types of wounds in the vine wood in order to reduce the invasion of pathogens.

Abstract (German)

Die Gesundheit von Weinreben ist weltweit stark gefährdet durch die „grapevine trunk diseases“ (GTDs), ausgelöst von diversen pilzlichen Krankheitserregern, die das Innere des Rebholzes besiedeln und zerstören. Der Esca-Krankheitskomplex ist eine der wichtigsten GTDs. Typische Symptome sind die charakteristischen "Tigerstreifen"- Muster auf Blättern, Nekrosen, „Gummosis“ und Weißfäule im Rebholz sowie das plötzliche Absterben einzelner Triebe oder auch der gesamten Rebe. Die Ascomyceten Phaeomoniella chlamydospora und Vertreter der Gattungen Phaeoacremonium und Cadophora können das Absterben bereits junger Reben verursachen. Luftströmungen und/oder Regenspritzer tragen die Erreger bis zu ihren Eintrittspforten im Rebholz, vor allem den anfälligen Winterschnittwunden. Darüber hinaus wurde in Südafrikanischen Studien eine mögliche Beteiligung von Arthropoden beschrieben. Ziel der vorliegenden Dissertation war es, das Risiko einer Arthropoden-vermittelten Übertragung von GTD-Erregern für einheimische Rebanlagen zu erfassen und einzuschätzen. Im Verlauf von zwei Jahren (2019-2020) wurde das Spektrum möglicher Vektoren in zwei unterschiedlichen Weinbergen bestimmt und im April 2019 der Besuch von Arthropoden an potentiell anfälligen Winterschnittwunden mittels kameragestützter Überwachung dokumentiert. Das Vorhandensein von Esca-Erregern am Exoskelett diverser Arthropoden wurde mittels nested multiplex PCR überprüft. Von den insgesamt 2099 Proben wurden 35 %, 21 % bzw. 7 % positiv auf Pa. chlamydospora, Phaeoacremonium spp. bzw. C. luteo-olivacea getestet. Der Gemeine Ohrwurm (Forficula auricularia) und diverse Spinnen waren mit einer Häufigkeit von 30 % bzw. 27 % die zahlreichsten Arthropoden an Rebstöcken. Unter künstlichen Bedingungen konnte bestätigt werden, dass Ohrwürmer und schwarze Gartenameisen (Lasius niger) die Erreger Pa. chlamydospora und Pm. minimum auf gesunde Topfreben übertragen können. Das Potenzial von Ohrwurmkot als Inokulumquelle für Pa. chlamydospora und Pm. minimum wurde ebenfalls diskutiert. Unter künstlichen Bedingungen konnte gezeigt werden, dass die Keimfähigkeit der Sporen nicht durch die Verdauung durch den Ohrwurm beeinträchtigt wird und gesunde Topfreben mittels kontaminierter Exkremente infiziert werden können. Kot-Proben von im Weinberg gefangenen Ohrwürmern wiesen jedoch zumindest für Esca-Erreger ein sehr geringes Vorkommen auf. Die Anzahl von Pa. chlamydospora-Sporen am Exoskelett von im Weinberg gefangenen Ohrwürmern, Ameisen und zwei Springspinnenarten wurde mittels qPCR bestimmt. Die Sporenzahl lag bei 40 % der Proben, die mittels nested PCR positiv auf Pa. chlamydospora getestet wurden, unter der Nachweisgrenze der qPCR. Bei 56 % der mittels qPCR analysierten Proben wurden weniger als 1000 Sporen detektiert. Unter natürlichen Bedingungen reichen für eine Infektion von Schnittwunden im Rebholz 100- 2000 Pa. chlamydospora-Sporen aus. In dieser Arbeit wurde zum ersten Mal das Mykobiom der Oberfläche des Exoskeletts von aus Weinbergen entnommenen Ohrwürmern analysiert. Neun GTD-assoziierte Gattungen wurden nachgewiesen, von denen für Phaeomoniella und Eutypa relative Häufigkeiten von 6,6 % bzw. 2,8 % festgestellt wurden. Dies könnte auf eine mögliche Beteiligung von Ohrwürmern an der Verbreitung der Krankheiten Esca und Eutypiose hindeuten. Diese Arbeit hat gezeigt, dass eine Arthropoden-vermittelte Übertragung von Erregern der GTDs, insbesondere Esca, im Weinberg theoretisch möglich ist. Die praktische Relevanz dieser Tatsache erscheint jedoch gering im Vergleich zur Anzahl luftbürtiger Sporen der Erreger, insbesondere Pa. chlamydospora, die während des vermuteten Zeitraums der Anfälligkeit von Winterschnittwunden festgestellt worden sind. Darüber hinaus ist das gleichzeitige Auftreten von anfälligen Winterschnittwunden und potenziellen Vektoren im Feld nur bei einem späten Winterschnitt gegeben, während das Risiko für Wunden in der Vegetationsperiode einer genaueren Beurteilung bedarf. Die Erkenntnisse dieser Arbeit betonen die Bedeutung des Schutzes von Wunden jeglicher Art im Rebholz, um dadurch das Eindringen von Krankheitserregern zu verringern.

File is subject to an embargo until

This is a correction to:

A correction to this entry is available:

This is a new version of:

Notes

Publication license


Copyright

Publication series

Published in

Other version

Faculty

Faculty of Agricultural Sciences

Institute

Institute of Phytomedicine

Examination date

2024-11-20

Supervisor

Edition / version

Citation

Identification

https://hohpublica.uni-hohenheim.de/handle/123456789/17617
 https://doi.org/10.60848/12549

DOI

ISSN

ISBN

Language

English

Publisher

Publisher place

Classification (DDC)

630 Agriculture

Collections

Institut für Phytomedizin

Original object

Free keywords

Standardized keywords (GND)

Sustainable Development Goals

BibTeX

@phdthesis{Brandenburg2025, url = {https://hohpublica.uni-hohenheim.de/handle/123456789/17617}, author = {Brandenburg, Elisa}, title = {Arthropods as possible vectors of grapevine trunk disease pathogens in German vineyards}, year = {2025}, }

Share this publication

Full item page