an examination of the effects of grapevine - ETH E

Diss. ETH Nr. 18059
AN EXAMINATION OF THE EFFECTS OF GRAPEVINE
CULTIVAR MIXTURES AND ORGANIC FUNGICIDE
TREATMENTS ON THE EPIDEMIOLOGY AND
POPULATION STRUCTURE OF THE GRAPEVINE DOWNY
MILDEW PLASMOPARA VITICOLA
A dissertation submitted to the
SWISS FEDERAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY ETH ZURICH
for the degree of
DOCTOR OF SCIENCES
Presented by
CATERINA L. MATASCI
Dipl. Ing. Agr. ETH
born 24 December 1977
Sonogno TI, Switzerland
accepted on the recommendation of
Prof. Dr. Cesare Gessler, examiner
Prof. Dr. Bruce A. McDonald, co-examiner
Dr. Hanns-Heinz Kassemeyer, co-examiner
2008
ABSTRACT
Grapevine downy mildew caused by the oomycete Plasmopara viticola, is the most important
grapevine (Vitis vinifera) disease in temperate climates and grapevines are the first fruit
worldwide in terms of harvested surface and the second in terms of yield.
Disease management usually consists of chemical control with fungicides often with
application timing based on warning systems. The use of resistant cultivars, where ever
possible, may contribute to lessen the disease pressure. Cultural practices play a minor role.
In organic viticulture, protection strongly depends from copper. Owing to the
deleterious effects on living organisms in soil, copper amounts are limited.
The European Project REPCO aimed to contribute to the replacement of copper
fungicides in European organic agriculture by studying and developing new organically based
fungicides and potentiators of resistance, new biocontrol agents and new integrated
management systems (grapevine cultivars mixture) for disease control of P. viticola in organic
grapevine and Venturia inaequalis in organically grown apple. In both approaches (organically
based fungicides and grapevine cultivars mixture) the effectiveness in pathogen control should
be durable.
A method based on neutral specific SSR markers to detect the potential threat of
selection for resistance to fungicides with very diverse and partially or totally unknown modes
of action was developed and applied to test the most promising products developed by the
REPCO partners. No one of the products (with a possible exception, Tecnobiol) exerted
selection pressure on P. viticola populations, neither by the application as combination with
other products or integrated in a treatment strategy. The experimental methodology showed
that selection pressure could not be completely excluded for Aliette (Fosetyl-Al) used as
control product.
In a vineyard consisting of V. vinifera cultivars (Müller-Thurgau, Gamaret and Merlot)
and hybrids (Isabella, Regent, Bianca, Solaris and Chambourcin) arranged in four within-row
mixture blocks, a reduction of downy mildew disease was observed on susceptible cultivars
exclusively in the first year of observations. No significant difference in P. viticola population
structure was observed when comparing within-row mixture blocks with the one-cultivar-byrow block.
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Intense samplings on single vines showed that at vine scale primary infections represent
the most important contribution to the epidemics, that only a reduced number of genotypes
undergoes secondary cycles re-infecting the vines on which they first appeared and that an
important contribution to the epidemics at vines scale is represented by asexually derived
genotypes coming from neighbouring vines.
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RIASSUNTO
La peronospora della vite, causata dall’oomycete Plasmopara viticola, è la più importante
patologia della vite europea (Vitis vinifera) nei climi temperati. La coltivazione di uva riveste
grande importanza su scala mondiale, in quanto questa coltura è il frutto che occupa il primo
posto in termini di superficie coltivata ed il secondo in termini di produzione.
Attualmente il controllo della peronospora è basato sull’uso di fungicidi, applicati
abitualmente in base ad indicazioni fornite da modelli previsionali. L’uso di varietà resistenti,
dove autorizzato, può contribuire alla diminuzione della pressione della malattia, mentre le
pratiche colturali forniscono un contributo limitato.
In viticoltura biologica, il controllo della patologia dipende fortemente dall’uso di
fungicidi a base rameica, ma a causa degli effetti collaterali sulla microflora e microfauna del
suolo, il quantitativo di rame applicabile è limitato.
Scopo del progetto europeo REPCO era di contribuire alla sostituzione dei prodotti a
base rameica attraverso lo studio e lo sviluppo di nuovi fungicidi e potenziatori della resistenza
(di origine naturale, rinnovabili ed ottenuti con un processo sostenibile), di nuovi agenti di
biocontrollo, e di strategie innovative (misture varietali di vite) per il controllo della
peronospora e della ticchiolatura (Venturia inaequalis) nell’agricoltura biologica europea.
In entrambi gli approcci (fungicidi/potenziatori della resistenza e misture varietali di
vite) l’efficacia nel controllo della patologia deve essere duratura nel tempo.
Un metodo basato su marcatori molecolari (microsatelliti) è stato sviluppato per
determinare precocemente un potenziale rischio di selezione di resistenza del patogeno nei
confronti di fungicidi con meccanismi d’azione diversi e parzialmente o totalmente sconosciuti
ed applicato per testare i fungicidi più promettenti sviluppati dai partner REPCO. Ad eccezione
del fungicida Tecnobiol, nessun fungicida (applicato singolarmente, in combinazione con altri
o integrato in una strategia) ha dato indicazioni di un potenziale rischio di selezione di
resistenza. Rischio che però non può venir completamente escluso per il prodotto Aliette
(Fosetyl-Al) utilizzato come fungicida di controllo.
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In un vigneto caratterizzato da piante appartenenti alla specie V. vinifera (MüllerThurgau, Gamaret e Merlot) ed ad ibridi (Isabella, Regent, Bianca, Solaris e Chambourcin),
disposte in quattro blocchi di misture intra-linea, una riduzione della patologia è stata osservata
su piante appartenenti alle varietà suscettibili, ciò esclusivamente il primo anno di
osservazioni. Nessuna differenza nella struttura delle popolazioni di P. viticola è stata
osservata confrontando popolazioni raccolte nei blocchi di misture intra-linea con popolazioni
raccolte nel blocco in cui piante di un'unica varietà erano disposte su di un’unica linea.
Campionature intensive su singole piante hanno indicato che le infezioni primarie
hanno, a livello di pianta, un ruolo principale nell’epidemia, che un numero ridotto di genotipi
si moltiplica re-infettando la pianta su qui è apparso inizialmente e che un importante
contributo all’epidemia, sempre a livello di pianta, è dato da genotipi moltiplicatisi in modo
assessuato su piante vicine.
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