Population dynamics and pathogenicity of Bursaphelenchus xylophilus in seven- to eight-year-old Pinus sylvestris trees
The pinewood nematode, Bursaphelenchus xylophilus, is the most harmful plant parasitic nematode on trees in Asia and Europe and is the causal agent of the so-called pine wilt disease of susceptible conifer species, mainly Pinus spp. The disease has occurred only outside its natural range of distribution (North America) or on nonnative pine species. In greenhouse trials using saplings, Pinus sylvestris was one of the most susceptible European pine species. To examine the significance of these sapling- based analyses concerning the population dynamics and pathogenicity for mature P. sylvestris trees, investigations using seven- to eight-year-old trees were carried out. The trees were artificially inoculated using a suspension of 10,000 B. xylophilus in 600 μl of tap water per tree. For the population dynamics investigation, the pines were divided into 48 segments for nematode extraction. The development of wilt symptoms as well as physiological changes were observed until tree death. During the population dynamics investigation, B. xylophilus was located at the inoculation site and in adjacent segments during the first 11 days after inoculation. On day 16, B. xylophilus was distributed throughout the entire stem, adjacent branch segments, root collar and roots before any external wilt symptoms appeared. With increasing pine wilt disease, B. xylophilus was finally found in all wood and root segments. High nematode densities appeared. Shortly before tree death, the treetop showed several nematode-free segments. The rest of the stem and adjacent branch segments and root collar were highly nematode-infested. During the pathogenicity investigation, all B. xylophilus-inoculated pines died within 84 days. The significant decline in the water potential in the needles was steeper and more strongly correlated with increasing wilt symptoms compared to a droughtstressed variant. However, the decline in the water potential in the needles started earlier in the drought-stressed pine variant. In conclusion, the population dynamics of B. xylophilus in seven- to eight-year-old P. sylvestris trees and the pathological reactions of the pines were comparable to those observed in assays with saplings, although delayed in reaching a population peak and developing wilt symptoms. Therefore, P. sylvestris saplings are good indicator trees for B. xylophilus population dynamics and pathogenicity investigations.
Der Kiefernholznematode, Bursaphelenchus xylophilus, ist der schädlichste pflanzenparasitäre Nematode an Bäumen in Asien und Europa und führt bei anfälligen Koniferenarten, hauptsächlich Pinus spp., zur sogenannten Kiefernwelkekrankheit. Die Krankheit ist lediglich außerhalb seines natürlichen Verbreitungsgebietes (Nordamerika) oder an nicht einheimischen Kiefernarten aufgetreten. In Gewächshausversuchen mit Sämlingen war Pinus sylvestris eine der anfälligsten europäischen Kiefernarten. Um die Aussagefähigkeit dieser auf Sämlingen basierenden Analysen bezüglich der Populationsdynamik und der Pathogenität für erwachsene P. sylvestris Bäume zu überprüfen, wurden Untersuchungen an sieben- bis achtjährigen Bäumen durchgeführt. Die Bäume wurden mit einer Suspension bestehend aus 10.000 B. xylophilus in 600 μl Leitungswasser pro Baum künstlich inokuliert. Für die Populationsdynamikuntersuchung wurden die Kiefern zur Nematodenextraktion in 48 Segmente geteilt. Die Entwicklung der Welkesymptome und physiologischen Änderungen wurden bis zum Tod der Bäume beobachtet. Während der Populationsdynamikuntersuchung war B. xylophilus in den ersten 11 Tagen nach Inokulation in der Inokulationsstelle und den benachbarten Segmenten lokalisiert. Am Tag 16 war B. xylophilus im gesamten Stamm, den benachbarten Astsegmenten, Wurzelhals und Wurzeln verteilt, noch bevor äußere Welkesymptome erschienen. Mit zunehmender Kiefernwelkeerkrankung war B. xylophilus schließlich in allen Holz- und Wurzelsegmenten zu finden. Hohe Nematodendichten traten auf. Kurz vor dem vollständigen Absterben der Bäume zeigte die Baumspitze mehrere nematodenfreie Segmente. Die restlichen Stamm- und benachbarten Astsegmente und der Wurzelhals waren in hohem Maße mit Nematoden befallen. Während der Pathogenitätsuntersuchung starben alle B. xylophilus-inokulierten Kiefern innerhalb von 84 Tagen. Der signifikante Abfall des Wasserpotentials in den Nadeln war steiler und stärker mit den zunehmenden Welkesymptomen korreliert als bei einer trockengestressten Vergleichsvariante. Der Abfall des Wasserpotentials in den Nadeln trat jedoch bei der trockengestressten Kiefernvariante früher ein. Schlussfolgend betrachtet waren die Populationsdynamik von B. xylophilus in sieben- bis achtjährigen P. sylvestris Bäumen und die pathologischen Reaktionen der Kiefern vergleichbar zu denen in Sämlingsuntersuchungen, auch wenn das Erreichen eines Populationsmaximums und die Entwicklung von Welkesymptomen zeitlich verzögert waren. Aus diesem Grund sind P. sylvestris Sämlinge gute Indikatorbäume für B. xylophilus Populationsdynamik- und Pathogenitätsuntersuchungen.
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