el nematodo del pino, bursaphelenchus xylophilus

EL NEMATODO DEL PINO,,BURSAPHELENCHUS XYLOPHILUS

Alfonso NavasAlfonso NavasMuseo Nacional de Ciencias Naturales. CSIC

5º Congreso Forestal EspañolSeminario 11: Situación y medidas ante el nematodo de la madera del pino

(24 de septiembre de 2009, Ávila)

Anisakis simplex

Male tail is curved and pointed with short, oval caudal alae at tail tip -hence the genus name.

spicules with prominent disc expansions at distal endspicules with prominent disc expansions at distal end

A very similar but non-pathogenic species, B. mucronatus, was described by Mamiya & Enda (1979) differing morphologically only indescribed by Mamiya & Enda (1979), differing morphologically only in minor respects from B. xylophilus and most obviously by the presence in the female of a caudal mucro (finger-like projection) in the former species which was absent in the latter. However, p ,populations of B. xylophilus were subsequently discovered in the USA which also carried a mucro on the tail. There has thus been much discussion about the taxonomic relationships between these ptwo species, and also with B. fraudulentus Rühm, a nematode from deciduous trees in central Europe.

Sin mucrón

Pequeño mucrón

There are some 75 described species of

Bursaphelenchus. p

Most species have a phoretic relationship with insects, especially bark

beetles and wood borers and are associated with dead or dying conifers.

All species feed on fungi.

B. mucronatus

Bursaphelenchus xylophilus

Bursaphelenchus xylophilus (Steiner and Buhrer, 1934) Nickle, 1970

Criterios morfológicos Criterios filogenéticosMagentti (1983) y De Coninck (1965) De Ley and Blaxter (2002, 2004)

Clase: SECERNENTEA CHROMODOREA

Subclase: DIPLOGASSTERIA CHROMODORIA

Orden: TYLENCHIDA RHABDITIDA

S b d APHELENCHINA TYLENCHINASuborden: APHELENCHINA TYLENCHINA

Infraorden: TYLENCHOMORPHA

S perfamilia APHELENCHOIDEASuperfamilia: APHELENCHOIDEA

Familia: APHELENCHOIDIDAE APHELENCHOIDIDAE

Subfamilia: BURSAPHELENCHINAE BURSAPHELENCHINAESubfamilia: BURSAPHELENCHINAE BURSAPHELENCHINAE

Sinónimos: Aphelenchoides xylophilus Steiner & Buhrer 1934 (USA)p y p ( )Bursaphelenchus lignicolus Mamiya & Kiyohara, 1972 (Japón)

Notes on taxonomy and nomenclature: Biochemical studies of several populations of B. xylophilus, B. mucronatus and B. fraudulentus have clearly confirmed the distinctness of the three species (Webster et al., 1990; Abad et al., 1991). B. xylophilus is a native of North America, whereas the other two are Palaearctic species, one colonizing coniferous trees, the other deciduous. B. xylophilus found in Japan and other Asian countries is

b i l i t d ti f N th A i A thobviously an introduction from North America. Another apparently closely related species, Bursaphelenchus kolymensis Korenchenko, has been described from Larix from the far east of the former USSR (Korenchenko 1980);from the far east of the former USSR (Korenchenko, 1980); this nematode has not been studied extensively but is possibly synonymous with B. mucronatus. A population of B. mucronatus has been detected in the Province of Quebecmucronatus has been detected in the Province of Quebec, Canada (Harmey & Harmey, 1993), but it is not known if this is an introduction.

method for discriminating

ITS-RFLP patterns of a Bursaphelenchus xylophilus isolate compared with a B. mucronatus isolate. Restriction fragments were obtained by digestion of the amplified rDNA containing the ITS

) ) S Sregions with the restriction enzymes indicated. M) 100 bp marker, 1) ITS-Amplicon ITS-Amplicon, 2) RsaI, 3) HaeIII, 4) MspI, 5) HinfI, 6) AluI.

ITS-RFLP patterns ITS-RFLP patterns

M 1 2 3 4 5 6 M M 1 2 3 4 5 6 M

B. xylophilus B. mucronatus

ITSITS--RFLPRFLP patterns of patterns of BursaphelenchusBursaphelenchus speciesspecies(Aphelenchoididae Nematoda)(Aphelenchoididae Nematoda)(Aphelenchoididae, Nematoda)(Aphelenchoididae, Nematoda)

Braasch, Metge & Burgermeister (1999), Mota et al (1999), Braasch, Burgermeister & Metge (2001), Braasch & Burgermeister (200Braasch, Metge & Burgermeister (1999), Mota et al (1999), Braasch, Burgermeister & Metge (2001), Braasch & Burgermeister (2002)2)

juveniles adultos

DNA satélite

Monochamus galloprovincialis Monochamus galloprovincialis (Oliver, 1795)(Oliver, 1795)

Familia: Cerambycidae

Subfamilia: Lamiinae

Tribus: Monochamini

Genus: Monochamus

El t d d l Pi (PWN) t itid lEl nematodo de los Pinos (PWN) es transmitido a las coníferas por varias especies del género Monochamus, Coleópteros de la familia Ceramb cidaeCerambycidae.

Otras especies de Otras especies de MonochamusMonochamusvectores de vectores de B. xylophilusB. xylophilus

Especies de MEspecies de Monocham sonocham s Distrib ción geográficaDistrib ción geográfica HospedadorHospedador VectorVectorEspecies de MEspecies de Monochamusonochamus Distribución geográficaDistribución geográfica HospedadorHospedador VectorVector

NorteaméricaNorteaméricaM. caroliniensisM. caroliniensis OlivierOlivier EE.UU., Canadá y MéxicoEE.UU., Canadá y México PinusPinus ++

M. marmoratorM. marmorator kirbykirby “ ““ “ Abies, PiceaAbies, Picea ++

M. mutatorM. mutator LeConteLeConte “ ““ “ PinusPinus ++

M. obtususM. obtusus CaseyCasey “ ““ “ Abies, Abies, Pinus pseudotsugaPinus pseudotsuga

++Pinus pseudotsugaPinus pseudotsuga

M. scutellatusM. scutellatus scutellatusscutellatus SaySay Noreste EE.UU. y MéxicoNoreste EE.UU. y México Abies, Larix Picea, PinusAbies, Larix Picea, Pinus ++

M. scutellatusM. scutellatus oregonensisoregonensis Costa Oeste de EE.UU. y Costa Oeste de EE.UU. y PiceaPicea ++scute atusscute atus o ego e s so ego e s sLeConteLeConte

Costa Oeste de UU yCosta Oeste de UU yCanadáCanadá

ceacea

M.titillatorM.titillator (Fabricius)(Fabricius) EE.UU. (Centro, Este,Sudeste)EE.UU. (Centro, Este,Sudeste)y Canadáy Canadá

Abies, Picea PinusAbies, Picea Pinus ++

Otras especies de Otras especies de MonochamusMonochamus vectoresvectoresRegión Paleartica Región Paleartica M. alternatus M. alternatus (Hope)(Hope) Japón, Corea, Taiwan, Japón, Corea, Taiwan, Pinus, Cedrus, Abies,Pinus, Cedrus, Abies, ++

Hong Kong, Laos y ChinaHong Kong, Laos y China Picea, LarixPicea, LarixM. saltuarius M. saltuarius (Eschscholz)(Eschscholz)

Japón, China, Siberia, Japón, China, Siberia, Lituania Alpes, Europa Lituania Alpes, Europa Central y Este hasta ItaliaCentral y Este hasta Italia

PiceaPicea ++

Central y Este hasta ItaliaCentral y Este hasta ItaliaM. galloprovincialisM. galloprovincialis(Olivier)(Olivier)

Norte de África, Europa Norte de África, Europa hasta Siberiahasta Siberia

PinusPinus ++

M sartorM sartor (Fabricius)(Fabricius) Europa (PirineosEuropa (Pirineos Picea PinusPicea PinusM. sartor M. sartor (Fabricius)(Fabricius) Europa (Pirineos Europa (Pirineos ––Ucrania), China, Siberia y Ucrania), China, Siberia y RusiaRusia

Picea, PinusPicea, Pinus --

M. sutorM. sutor (Linnaeus)(Linnaeus) China, Siberia, Rusia,China, Siberia, Rusia, Larix, Picea y PinusLarix, Picea y Pinus --M. sutorM. sutor (Linnaeus)(Linnaeus) China, Siberia, Rusia, China, Siberia, Rusia, Países nórticos, Alpes Países nórticos, Alpes hasta los Pirineoshasta los Pirineos

Larix, Picea y PinusLarix, Picea y Pinus

Distribution of Monochamus spp.

Geographic distribution of Monochamus speciesGeographic distribution of Monochamus species

M. sartor

M. galloprovincialis

M. sutor

M. Urussovi and M. saltuarius (eastern species)

BIOLOGY of Bursaphelenchus xylophilus

two different modes in its life cycle, a propagative mode and a dispersal mode (Wingfield, 1983).two different modes in its life cycle, a propagative mode and a dispersal mode (Wingfield, 1983).

In both cases, the nematodes are transmitted from one host to the next by species of Monochamus.

In the propagative life cycle fourth-stage larvae of the nematodes are transmitted to recently dead orIn the propagative life cycle, fourth-stage larvae of the nematodes are transmitted to recently dead ordying trees during oviposition by the female vector.

The nematodes leave the beetle and enter the tree through the hole in the bark cut by the vector to lay its eggs.

Within the wood the nematodes feed on the hyphae of fungi (usually Ceratocystis spp.) also transmitted to the wood by ovipositing beetlestransmitted to the wood by ovipositing beetles.

Immediately on entering the wood the larval nematodes moult to adult and begin laying eggs. The population is composed of males, females and four larval stages in this propagative stage of rapid multiplication.

NEMATODO DE LOS PINOS: Bursaphelenchus xylophilusRelación forética entre Monochamus galloprovincialis (Coleóptero: cerambícido)

y Bursaphelenchus xylophylusy Bursaphelenchus xylophylus

Los huéspedes resistentes provocan

la muerte de losAlimentación en lo alto de los árboles

(Wingfield, 1983)

Adultos emergidos

Transportan nematodos

Ovoposición

la muerte de los nematodos

Árboles

Ovoposición

TRANSMISIÓN MEDIANTE

ALIMENTACIÓNÁrboles

TRANSMISIÓN

Los nematodos (larvas Dauer) migran hacia las pupas justo antes de que emerja el adulto

senescentes o muertos

ALIMENTACIÓN

Los nematodos penetran por

sanos

MEDIANTE OVOPOSICIÓN

Los nematodos se alimentan de

las heridas

Huésped sensibleNematodos ponen huevos se alimentan de

células de la madera o de hongos

Los nematodos se reproducen en el

xilema de los

en hendiduras y en la corteza y penetran por las hendiduras

La larva del coleóptero se desarrolla en la madera

xilema de los árboles provocando la muerte del árbol

1 mes de evolución

16 / X / 09

ModeloModelo

M. Galloprovincialis B. xylophilus Bacteria

¿? ¿Bacterias?Athrophalus ferus

Aphelenchoididae

Orthotomicus erosus

Proyecto UE (María Arias)Proyecto UE (María Arias)

Objetivos españoles

¿Que especies de Bursaphelenchus existe en españa?españa?

Otras especies associadas con insectos vectores

Estudiar patogenicidad. Origen de la patogenicidad ej nematodo bacteria o nematodo+bacterias delej nematodo, bacteria o nematodo+bacterias del género pseudamonas

¿Que bacterias hay asociada con los nematodes cuyos vectores son insectos?

Pine wilt disease in EuropePine wilt disease in Europe Nematode surveysNematode surveys

BursaphelenchusBursaphelenchus species reported in: species reported in:

P lP l ii FF GG ii UKUKPortugalPortugal SpainSpain FranceFrance GermanyGermany AustriaAustria UKUKB. hellenicusB. hellenicus B. eggersiB. eggersi B. leoniB. leoni B. borealisB. borealis B. abietinusB. abietinus ¿?¿?

B. hofmanniB. hofmanni B. fungivorusB. fungivorus B. mucronatusB. mucronatus B. eggersiB. eggersi B. eggersiB. eggersiB. hofmanniB. hofmanni B. fungivorusB. fungivorus B. mucronatusB. mucronatus B. eggersiB. eggersi B. eggersiB. eggersiB. hylobianumB. hylobianum B. hylobianumB. hylobianum B. naujaciB. naujaci B. eremusB. eremus B. hofmanniB. hofmanniB. leoniB. leoni B. leoniB. leoni B. pinasteriB. pinasteri B. fungivorusB. fungivorus B. hylobianumB. hylobianumB mucronatusB mucronatus B mucronatusB mucronatus B pinophilusB pinophilus B leoniB leoni B leoniB leoniB. mucronatusB. mucronatus B. mucronatusB. mucronatus B. pinophilusB. pinophilus B. leoniB. leoni B. leoniB. leoniB. pinasteriB. pinasteri B. pinasteriB. pinasteri B. sexdentatiB. sexdentati B. mucronatusB. mucronatus B. mucronatusB. mucronatusB. pinophilusB. pinophilus B. pinophilusB. pinophilus B. silvestrisB. silvestris B. pinasteriB. pinasteri B. paracorneolusB. paracorneolusB d iB d i B d iB d i B li hiB li hi B i iB i iB. sexdentatiB. sexdentati B. sexdentatiB. sexdentati B. poligraphiB. poligraphi B. pinasteriB. pinasteriB. teratospicularisB. teratospicularis B. teratospicularisB. teratospicularis B. sexdentatiB. sexdentati B. sexdentatiB. sexdentatiB. tusciaeB. tusciae B. silvestrisB. silvestrisB. xylophilusB. xylophilus B. teratospicularisB. teratospicularis

B. thailandaeB. thailandaeB. vallesianusB. vallesianus

PHRAME Pine Wilt Disease Technical Meeting PHRAME Pine Wilt Disease Technical Meeting –– Portugal 2006Portugal 2006

B. willibaldiB. willibaldi

Pine wilt disease in EuropePine wilt disease in Europe Nematode surveysNematode surveys

Insect / Insect / BursaphelenchusBursaphelenchus associationsassociationsInsectInsect NematodeNematode RefRefInsectInsect NematodeNematode Ref.Ref.Hylobius sp.Hylobius sp. Bursaphelenchus sp.Bursaphelenchus sp. Penas Penas et alet al. (2006). (2006)Hylurgus ligniperdaHylurgus ligniperda B. hellenicusB. hellenicus ““y g g py g g p

B. tusciaeB. tusciae ““Ips sexdentatusIps sexdentatus B. hellenicusB. hellenicus ““

B. sexdentatiB. sexdentati ““Monochamus galloprovincialisMonochamus galloprovincialis B. mucronatusB. mucronatus ““

B xylophilusB xylophilus ““B. xylophilusB. xylophilusOrthotomicus erosusOrthotomicus erosus B. fungivorusB. fungivorus Arias Arias et alet al. (2005). (2005)

B. sexdentatiB. sexdentati Penas Penas et alet al. (2006). (2006)B. teratospicularis B. teratospicularis ““

Pityogenes sp.Pityogenes sp. B. leoni ?B. leoni ? Penas Penas et alet al. (2006). (2006)

PHRAME Pine Wilt Disease Technical Meeting PHRAME Pine Wilt Disease Technical Meeting –– Portugal 2006Portugal 2006

Tomicus piniperdaTomicus piniperda B. hellenicusB. hellenicus ““

Killing trees is unusual for this Killing trees is unusual for this ggnematode, except outside its native nematode, except outside its native

rangerangerange.range.How does it do this?How does it do this?

Secuencia de interacciónSecuencia de interacciónSecuencia de interacciónSecuencia de interacción

E t dE t d i d ñ di d ñ d1.1. EntradaEntrada: via daño causado por : via daño causado por alimentación en ramas vivasalimentación en ramas vivas

2.2. MovimientoMovimiento: ¿donde va el nematodo : ¿donde va el nematodo despues de la entrada inicial ?despues de la entrada inicial ?pp

3.3. ReproduciónReprodución: donde se reproduce el : donde se reproduce el nematodo?nematodo?nematodo?nematodo?

4.4. Respuesta del arbolRespuesta del arbol: ¿respuestas : ¿respuestas fisiológicas? porq é alg nos m erenfisiológicas? porq é alg nos m erenfisiológicas? ¿porqué algunos mueren y fisiológicas? ¿porqué algunos mueren y otros no?otros no?

EntradaEntradaNematodos en forma larvas dauer

é d h id bientran a través de heridas abiertas. Las larvas mudan hasta conventirse en adulto (en unas 24 horas)en adulto (en unas 24 horas)

Invasión por nematodosInvasión por nematodosMonochamus se alimenta de los tejidos hasta llegar al xylema ocasioando un herida que permite la introducciónxylema, ocasioando un herida que permite la introducción del nematodo dentro del árbol.

Rutas Potenciales para la dispersión Rutas Potenciales para la dispersión dentro del arbol.dentro del arbol.

P i t t t hl d lPrimary transport systems are phloem and xylem

Xylema: Upward flowPhloema: Downward flow Xylema: Upward flow, primarily water transport system

Phloema: Downward flow, primarily nutrient transport system

Outside

InsideCross section

Cavitación debido a la actividad d l t d l d lde los nematodos en la zona del cambium.

Movimiento en las canales de resina

Canales de resina con nematodos

Canales de resina con t dnematodos

Reproducion masiva del nematodo y cavitación

Mueren las celulas del xilema y parenquima axialp q

Nematodos virulentos y Nematodos virulentos y avirulentosavirulentos

Indicativo de agresividad / virulencia?

- Razas fisiológicas o patotipospatotipos

WP 6 Pathogenicit testWP 6 Pathogenicit test Pin s nigraPin s nigraWP 6: Pathogenicity test, WP 6: Pathogenicity test, Pinus nigraPinus nigra

Class 1

1 25 %

Class 2

26 50 %

Class 3

51 75 %

Class 4

76 99 %1 – 25 % 26 – 50 % 51 – 75 % 76 – 99 %Federal Biological Research Centre for Agriculture and Forestry T. SchröderDepartment of National and International Plant Health

WP 6 Pathogenicit testWP 6 Pathogenicit test Pin s nigraPin s nigraWP 6: Pathogenicity test, WP 6: Pathogenicity test, Pinus nigraPinus nigra

C l Cl 5Control Class 5

Federal Biological Research Centre for Agriculture and Forestry T. SchröderDepartment of National and International Plant Health

PatogeneicidadPatogeneicidad Pin s sppPin s sppPatogeneicidad Patogeneicidad –– Pinus sppPinus spp

80

90

100

%

50

60

70

mor

talit

y in

%

10

20

30

40

tree

Pinus nigra

us cembra

sylvestri

s

trobusste

rta Control

USAChina

Portugal0

10

PPinus

Pinus sylv

Pinus stro

Pinus pinaste

Pinus radiata

Pinus mugo

Pinus pinea

Pinus halepensis

Control

WP 6 Pathogenicit testWP 6 Pathogenicit testWP 6: Pathogenicity test WP 6: Pathogenicity test –– B. xylophylus populationsB. xylophylus populations

Pi i d d t (03 J l 06 O t 2003)Pinus nigra , dead trees (03. July - 06. Oct. 2003)

90

100

P t l

60

70

80

90

s in

%

PortugalChinaUSA

30

40

50

60

ad tr

ees USA

Control

0

10

20

30

dea

00 2 4 6 8 10 12 14

weekly examination


WP 6 Pathogenicit testWP 6 Pathogenicit testWP 6: Pathogenicity test WP 6: Pathogenicity test -- B. xylophylus populationsB. xylophylus populations

Pi l i d d (09 J l 08 O 2003)Pinus sylvestris , dead trees (09. July - 08. Oct. 2003)

100

70

80

90

s in

%

PortugalChinaUSA

30

40

50

60

ad tr

ees USA

Control

0

10

20

30

dea

00 2 4 6 8 10 12

weekly examination



Pinus pinaster , dead trees (14. July - 15. Oct. 2003)

90

100

Portugal

60

70

80

s in

%

PortugalChinaUSA

30

40

50

ead

tree

s

Control

0

10

20de

00 2 4 6 8 10 12

weekly examination


WP 6: Pathogenicity testWP 6: Pathogenicity test -- B xylophylus populationsB xylophylus populationsWP 6: Pathogenicity test WP 6: Pathogenicity test B. xylophylus populationsB. xylophylus populations

Pi d d t (21 J l 21 O t 2003)Pinus mugo , dead trees (21. July - 21. Oct. 2003)

90

100

Portugal

60

70

80

es in

%

PortugalChinaUSA

30

40

50

ead

tree Control

0

10

20

30

de

00 2 4 6 8 10 12

weekly examination


WP 6: Pathogenicity test WP 6: Pathogenicity test -- other other g yg yspeciesspecies

80

90

100

50

60

70

20

30

40

50

dua riUSA

ChinaPortugal

0

10

20

Larix decidua

Larix kaempferi

Abies alba

Picea abies

Control



L i d id d d t (17 J l 16 O t 2003)Larix decidua, dead trees (17. July - 16. Oct. 2003)

90

100

Portugal

60

70

80

es in

%

PortugalChinaUSAC t l

30

40

50

ead

tree Control

0

10

20

30

de

00 2 4 6 8 10 12

weekly examination



Lari kaempferi d d t (23 J l 20 O t 2003)Larix kaempferi , dead trees (23. July - 20. Oct. 2003)

90

100

Portugal

60

70

80

es in

%

PortugalChinaUSAC t l

30

40

50

ead

tree Control

10

20

30

de

00 2 4 6 8 10 12

weekly examination


Objetivos futurosObjetivos futuros

Análisis filogenéticos y detección de razas o biotipos

Modelización y prognosis de su distribuciónModelización y prognosis de su distribución

C id i b l i d B. Consideraciones sobre el origen de B. xylophilus encontrado en España

¡¡¡Muchas gracias!!!¡¡¡ g

M í A iMaría Arias

Lee Robertson

Miguel Escuer

Antonio Bello

el nematodo del pino, bursaphelenchus xylophilus

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