Reakce jasanů Fraxinus spp. na infekci invazní voskovičkou jasanovou Hymenoscyphus fraxineus (T. Kowalski) Baral, Queloz, Hosoya

Ing. Jiří Rozsypálek

Doctoral thesis

Response of Fraxinus spp. to infection by the invasive Hymenoscyphus fraxineus (T. Kowalski) Baral, Queloz, Hosoya

Abstract:

Tato disertační práce se zabývá velmi aktuální a důležitou problematikou odumírání jasanů Fraxinus spp. v Evropě. Toto odumírání je způsobováno nepůvodní patogenní houbou voskovičkou jasanovou (Hymenoscyphus fraxineus (T. Kowalski) Baral, Queloz, Hosoya), která byla do Evropy zavlečena z jihovýchodní Asie. Během třiceti let od prvního zaznamenaného výskytu v Evropě se tato houba rozšířila do 32 evropských zemí a její současný výskyt prakticky kopíruje rozšíření jasanů. Dopady této invaze jsou velmi závažné. Krom hospodářských ztrát, které dle některých autorů dosahují desítek bilionů korun, způsobuje také závažné ekologické dopady. Největší problémy představuje v lužních lesích a břehových porostech. Zde byl jasan klíčovou dřevinou a jeho chřadnutí znamená často naprostý rozpad těchto porostů a s ním spojené velké ekologické škody. V mimolesním prostředí jsou pak dopady odumírání jasanů ještě vážnější. Jasany zde představují třetí nejvíce zastoupenou dřevinu po javorech a lípách. Často se vyskytují na místech, kde po jejich odumření již není možné dřevinou vegetaci obnovit. Přes tyto velmi závažné problémy stále není známa žádná efektivní strategie, jak jasany před infekcí patogena bránit a reálně tak hrozí jejich minimálně dočasné vymizení. Hlavní náplní této práce bylo nejprve prostudovat faktory způsobující mortalitu jasanů a následně otestovat co nejvíce možností obrany těchto cenných dřevin. Celkem je tato práce složena z osmi výzkumných záměrů. Nejprve byla navržena a otestována metodika, pomocí níž jsme dokázali kvantifikovat rozsah poškození jasanů infekcí. Dále byl proveden rozsáhlý výzkum zaměřený na zhodnocení odolnosti vůči infekci u 16 druhů a 27 kultivarů rodu Fraxinus sp. z celého světa. Byly otestovány možnosti obrany cenných jasanů pomocí technologie stromové injektáže. V lesním prostředí byl otestován vliv intenzity pěstebních zásahů na rozvoj infekce a také byly zkoumány možnosti chemické obrany vůči této chorobě. Pomocí vytvořené metodiky byly zhodnoceny rozdíly v odolnosti vůči této chorobě u 18 českých proveniencí jasanu. V neposlední řadě jsme spolupracovali na vytvoření evropského modelu hodnotícího mortalitu jasanů v Evropě a její dlouhodobé dopady. Nakonec jsme spolupracovali na výzkumu RNA mykovirů vyskytujících se na myceliu voskovičky jasanové. Největším přínosem této disertační práce je objev dvou účinných látek, které jsou při aplikaci stromovou injektáží schopny efektivně potlačit poškozování jasanu infekcí. Jedná se o první známou obranu, která může napomoci zachování cenných jasanů v městském prostředí. Dále byla pomocí inokulačních pokusů a terénních pozorování nově prokázána odolnost vůči infekci hned u několika doposud netestovaných druhů a kultivarů jasanu, které tak mohou být použity v městském prostředí jako potenciální náhrada za náchylné druhy. Také byla prokázána souvislost mezi oslabením jasanů působením stresorů a rozsahem škod způsobovaných na jasanech patogenem. Vliv pěstebních zásahů a chemické obrany jasanových porostů na průběh a intenzitu infekce se ukázal být značně omezený. Pěstební zásahy (probírky s různou intenzitou) mohou mít pozitivní vliv především díky urychlení přirozené selekce odolných jedinců v porostech, ale prokázání tohoto pozitivního vlivu vyžaduje pokračovat v tomto výzkumu po několik dalších let. Zhodnocením všech 18 českých proveniencí jasanu na 5 provenienčních plochách bylo zjištěno, že jsou všechny provenience napadány patogenem. Byla pozorována zvýšená odolnost vůči infekci nadzemní části u dvou proveniencí Fraxinus angustifolia Vahl., ale zároveň častý výskyt ba

Abstract:

zálních lézí vedoucích k selhávání vývraty. Byl vytvořen celoevropský model odhadu mortality jasanů a prokázáno šíření mitoviru 1 (HfMV1) pomocí askospor voskovičky jasanové.

Abstract:

This dissertation addresses the highly topical and significant issue of ash tree (Fraxinus spp.) dieback in Europe. This decline is caused by the non-native pathogenic fungus known as ash dieback (Hymenoscyphus fraxineus (T. Kowalski) Baral, Queloz, Hosoya), which was introduced to Europe from Southeast Asia. Within thirty years of its first recorded occurrence in Europe, this fungus has spread to 32 European countries, closely mirroring the distribution of ash trees. The impacts of this invasion are highly severe. In addition to economic losses estimated by some authors to reach tens of billions of euros, it also causes substantial ecological consequences. The greatest problems are presented in floodplain forests and riparian stands. The ash tree has been a key species in these habitats, and its decline often leads to the complete collapse of these stands and associated significant ecological damage. In non-forest environments, the impacts of ash dieback are even more serious. Ash trees represent the third most abundant tree species after maples and lindens. They frequently occur in areas where it is not possible to restore tree vegetation once they have died. Despite these highly severe issues, there is still no known effective strategy to prevent ash trees from being infected by the pathogen, which realistically poses a risk of their temporary disappearance at the very least. The main objective of this study was to first examine the factors causing ash tree mortality and subsequently test as many possibilities as possible for the defense of these valuable trees. The study consisted of eight research objectives in total. Initially, a methodology was designed and tested to quantify the extent of ash tree damage caused by infections. Extensive research was then conducted to assess the resistance to infection in 16 species and 27 cultivars of the Fraxinus genus from around the world. The potential defense options for valuable ash trees using tree injection technology were tested. In a forest environment, the influence of silvicultural interventions on infection development was examined, along with the possibilities of chemical defense against this disease. The developed methodology was used to assess differences in resistance to this disease among 18 Czech ash provenances. Additionally, collaboration was undertaken to create a European model for evaluating ash tree mortality in Europe and its long-term impacts. Finally, research was conducted on RNA mycoviruses occurring in the mycelium of H. fraxineus. The greatest contribution of this dissertation is the discovery of two effective substances that, when applied through tree injection, can efficiently suppress ash tree damage caused by infections. This represents the first known defense that can help preserve valuable ash trees in urban environments. Furthermore, through inoculation experiments and field observations, resistance to infection has been newly demonstrated in several previously untested species and cultivars of ash trees, which can be used as potential replacements for susceptible species in urban settings. A correlation has also been confirmed between the weakening of ash trees due to stressors and the extent of damage caused by the pathogen. The impact of silvicultural interventions and chemical defense in ash tree stands on the course and intensity of infection has been found to be considerably limited. Silvicultural interventions (thinning of varying intensity) may have a positive impact primarily by accelerating the natural selection of resistant individuals within stands, but proving this positive effect requires continuing this research for several more years. Through the evaluation of all 18 Czech ash provenances in five provenance plots, it was found that all provenances were affected by the pathogen. Increased aboveground resistance to infection was observed in two provenances of Fraxinus angustifolia Vahl., but at the same time, there was a frequent occu

Abstract:

rrence of basal lesions leading to uprooting. A pan-European model for estimating ash tree mortality was developed, and the spread of mitovirus 1 (HfMV1) through the ascospores of the H. fraxineus was demonstrated.

Keywords

provenience, inokulace, mortalita, pěstební zásahy, mitovirus 1, testování odolnosti druhů a kultivarů jasanu, podkorní léze, stromová injektáž, obrana jasanů

Keywords

inoculation, tree injection, ash tree defense, provenance, mortality, silvicultural interventions, mitovirus 1., bark lesions, species and cultivar resistance testing of ash trees

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 29. 5. 2023

Thesis defence

• Supervisor: prof. Dr. Ing. Libor Jankovský
• Reader: Vilém Podrázský, prof. Ing., CSc., Isabella Borja, prof., Katarína Adamčíková

Mendel University in Brno

Faculty of Forestry and Wood Technology

Doctoral programme / field:
Botany / Forest Phytology