XylOut
Epidemiologia, Ecogenómica e Modelação das Doenças Reguladas de Prunus

Desafio

O impacto das doenças das plantas aumentou drasticamente devido à intensificação, globalização, desenvolvimento comercial e alterações climáticas. Apesar do investimento na proteção e controlo, são responsáveis por mais de 15% das perdas totais. Os fitofármacos desempenham um papel importante, mas condicionado pela redução no número de substâncias aprovadas. Esta é uma questão primordial que contribui para o contexto global desfavorável à produção agrícola, tendo a ONU proclamado 2020 como o Ano Internacional da Saúde das Plantas.

A região da Beira Interior (BI) de Portugal é a mais produtiva em Prunus sp. (Prunus avium-cereja e P. persicae-pêssego), sendo estes recursos agroalimentares pilares para a economia regional, correspondendo a 69% e 48% da produção nacional. Fundão e Cova da Beira são Indicações Geográficas Protegidas da BI para a produção de cerejas e pêssegos que ocorre em pomares mistos. A implementação recente na BI de áreas consideráveis de amendoal (P. dulci) em sistema intensivo é um fator relevante para a dinâmica do agroecossistema, nomeadamente ao nível fitossanitário. A produção de Prunus na BI é muito afetada pela ocorrência de doenças, cuja intensidade e gravidade está a aumentar sem que os agentes etiológicos tenham sido identificados. As doenças mais devastadoras que afetam estas culturas são causadas pelas bactérias reguladas Pseudomonas syringae (PS), Xanthomonas arboricola (XA) e Xylella fastiosa (XF), tendo a equipa experiência nestes organismos. Embora PS já tenha sido descrita no BI, o impacto e prevalência não foram avaliados. Por outro lado, XF está presente em território nacional, isolada em Prunus sp. na região do Porto, e de forma semelhante, XA está presente na fronteira com Espanha com forte impacto na produção de amêndoa.

Solução / Objetivo Principal

O agroecossistema da BI é caracterizado por uma alta densidade de Prunus sp. geneticamente heterogénea onde estes organismos patogénicos podem coexistir na mesma planta, potenciando o desenvolvimento de estirpes altamente adaptadas e/ou a ocorrência de fenómenos de coevolução associados à expansão e emergência de novas doenças. Foram descritas estirpes consideradas não patogénicas ou pouco virulentas que coabitam com estirpes patogénicas na mesma planta. Esta coexistência de estirpes filogenicamente próximas, mas drasticamente diferentes no seu fenótipo constitui um desafio crítico para o diagnóstico. Embora os estudos neste âmbito realizados na BI sejam muito limitados e escassos, com base nos conhecimentos da equipa adquiridos em projetos, contratos e estudos, determinámos após uma inspeção inicial, que os sintomas observados coincidem com os descritos para PS e XA.

Neste contexto, o XylOut tem cinco grandes objetivos:
1. Avaliar a incidência das doenças associadas aos pomares de Prunus na região da Beira Interior;

2. Estudar a epidemiologia das doenças (quem, quando, onde) utilizando sequenciação de cadeia longa da Oxford Nanopore Technologies e isolando as bactérias que afetam Prunus sp;

3. Através do estudo dos genomas dos isolados, determinar a sua capacidade de infetar diferentes hospedeiros e conhecer os determinantes de virulência;

4. Através de metagenómica, avaliar o efeito das bactérias relacionadas com doença na estrutura e funções da microbiota da filosfera de Prunus para identificar grupos taxonómicos relevantes nos mecanismos de proteção das plantas, formando uma base biológica de controlo das doenças;

5. Inferir e antecipar o risco do estabelecimento e disseminação de doenças em cenários de alterações climáticas, utilizando modelos espaciais baseados nos dados ecológicos e ambientais recolhidos no projeto.

Objetivos, Atividades e Resultados esperados / atingidos

Dada a relevância das abordagens propostas e a urgência em adotar medidas precoces no controlo das principais doenças que afetam os pomares de Prunus da BI, o XylOut apresenta um plano de trabalhos inovador de caracterização multidimensional das doenças bacterianas e capaz de avaliar o seu impacto a longo prazo. Pretendemos ainda validar a utilização de metagenómica como meio de diagnóstico.

A equipa de trabalho tem as competências necessárias para atingir com sucesso os objetivos propostos, combinando o know-how em métodos de diagnóstico, em ferramentas metagenómicas aplicadas às interações planta patógeno, em genómica populacional e na modelação espaço-temporal da dispersão de agentes bióticos. O projeto beneficia do apoio do COTHN e dos parceiros APPIZEZERE e CNCFS que asseguram a realização dos trabalhos de campo. Vários Consultores Internacionais com experiência relevante nesta área contribuirão ativamente para o projeto.

Neste contexto será possível realizar um estudo aprofundado sobre as doenças de Prunus na Beira Interior, contribuindo para o conhecimento dos organismos patogénicos e novas aplicações metodológicos fomentando a produção sustentável em regiões vulneráveis e dependentes da agricultura.