Title: Identifying local drivers of a vector-pathogen-disease system using Bayesian modeling
Authors : Panassiti, Bernd
Hartig, Florian
Fahrentrapp, Johannes
Breuer, Michael
Biedermann, Robert
Published in : Basic and Applied Ecology
Volume(Issue) : 18
Pages : 75
Pages to: 85
Publisher / Ed. Institution : Elsevier - Urban und Fischer
Issue Date: 2017
License (according to publishing contract) : Licence according to publishing contract
Type of review: 
Language : English
Subjects : IUNR; Wein
Subject (DDC) : 577: Ecology
634: Orchards, fruits and forestry
Abstract: ‘Bois noir’ is a phytoplasma-mediated grapevine yellows disease that causes great economic damage in European vineyards. Previous studies have examined habitat relationships on a regional scale, which help to better understand the large-scale epidemiology. Local drivers, such as micro-habitat preferences of the vector (Hyalesthes obsoletus, a cixiid planthopper), or local interactions with reservoir host plants, however, are still poorly understood, although this knowledge is crucial for developing site-specific management strategies. Here, we examined the local environment-species relationships of a phytoplasma-mediated grapevine disease on a scale of 15 m in a 2.9 ha vineyard using: (i) data on elevation and habitat types; (ii) cover of host plants Urtica dioica and Convolvulus arvensis over three seasons, (iii) vector monitoring over four seasons; (iv) genetic tests for phytoplasma presence in the vector; and (v) inspection of 6056 grapevine plants for visual symptoms of the ‘bois noir’ disease. The data were analyzed in a joint causal model that describes the interplay between vector, pathogen, disease and environment, estimated with Bayesian inference. Our results indicate that surrounding natural and semi-natural vegetation (fallow land, forest and managed agricultural land) and high density of the major host plant U. dioica are associated with an increase in vector population densities. Higher vector population densities at low availability of U. dioica were associated with higher phytoplasma infection rates in the vector. The prevalence of disease symptoms in grapevine plants was nonetheless more affected by grapevine cultivar and higher elevation than by the estimated availability of infected vectors. The results of our local analysis support current bois noir management recommendations stating that (1) removal of the host plant U. dioica should be best carried out in either spring or autumn; and (2) grapevine cultivars are unequally susceptible. Moreover, we provide evidence that U. dioica control before the flight period may result in low U. dioica densities and high H. obsoletus population densities, causing an increase in vector infection rates and disease pressure.
Die Schwarzholzkrankheit (Bois noir) ist eine durch Phytoplasmen ausgelöste Vergilbungskrankheit auf Reben, welche erhebliche ökonomische Schäden im europäischen Rebbau verursacht. Bisherige epidemiolgische Studien zu den Habitatassoziationen von Bois noir konzentrierten sich auf die regionale Ebene. Lokale Standortfaktoren, wie das vom Überträgerinsekt (Hyalesthes obsoletus, Hemiptera: Cixiidae), bevorzugte Mikroklima oder lokale Interaktionen mit den Wirtspflanzen, wurden bis jetzt kaum untersucht. Jedoch sind gerade diese notwendig für die Entwicklung standortspezifischer Bekämpfungsstrategien. Wir untersuchten die kleinräumigen “Umwelt-Art-Beziehungen” dieser Vergilbungskrankheit in einer räumlichen Auflösung von 15 m in einem 2.9 ha großen Rebberg. Dabei verwendeten wir die folgenden Daten: (i) Höhe (m ü. NN) und Landschaftskontext; (ii) Deckungsgrad von den Wirtspflanzen Urtica dioica und Convolvulus arvensis aus drei Jahren; (iii) Gelbfallenfänge von H. obsoletus aus vier Jahren; (iv) molekulare Phytoplasmennachweise in Überträgerinsekten; und (v) Symptomausprägung der Schwarzholzkrankheit auf 6056 bonitierten Rebstöcken. Unsere Ergebnisse zeigten, dass natürliche und naturnahe Bereiche (wie Brachflächen, Wälder, Grasflächen) in der näheren Umgebung und hohe Deckungsgrade der wichtigsten Wirtspflanze, U. dioica, mit zunehmenden Fangzahlen des Überträgerinsektes korrelierten. Höhere Populationsdichten korrelierten außerdem mit höheren Durchseuchungsraten bei geringem Vorkommen der Wirtspflanze U. dioica. Das Auftreten von Krankheitssymptomen an Weinreben war allerdings deutlich stärker beeinflußt von der Weinsorte und der Meereshöhe als vom geschätzten Vorkommen an infizierten Überträgerinsekten. Die Modellergebnisse unserer kleinräumigen Untersuchung bestätigen bestehende Managementstrategien, dass (1) die Wirtspflanze U. dioica im Frühjahr oder Herbst bekämpft werden sollte und dass (2) die Ausprägung der Symptome in Abhängigkeit von der jeweiligen Rebsorte unterschiedlich stark sind. Darüber hinaus zeigen wir, dass eine Bekämpfung von U. dioica, welche eine nicht vollständige Entfernung der Wirtspflanze zu Folge hat, bei anschließender hohen Populationsdichte des Vektors, eine hohe Durchseuchung des Vektors und damit höheren Befallsdruck auf die Weinreben zur Folge haben kann.
Departement: Life Sciences und Facility Management
Organisational Unit: Institute of Natural Resource Sciences (IUNR)
Publication type: Article in scientific Journal
DOI : 10.1016/j.baae.2016.11.005
ISSN: 1439-1791
URI: https://digitalcollection.zhaw.ch/handle/11475/4068
Published as part of the ZHAW project : Detection of Bois noir phytoplasma in the vectoring ciciid Hyalethes obsoletus.
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