Aspectos generales del hongo Fusarium y resistencia genética a

Aspectos generales del hongo Fusarium
y
resistencia genética a pudrición de raíz por
Fusarium en frijol
Marco Bello, PhD
USDA-ARS, Vegetable and Forage Crop Production,
Prosser, WA
http://www.hdtimelapse.net/details.php?movie_id=4925
Temario
• Aspectos generales del hongo Fusarium
• Especies importantes de Fusarium y enfermedades que causan
– F. oxysporum y F. solani
• Pudrición de la raíz del frijol por Fusarium
• Identificación de fuentes de resistencia genética
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Importancia de Fusarium
• Extenso género de hongo filamentoso, con amplia distribución
– Se reconocen entre nueve y 78 especies, dependiendo de la taxonomía a seguir
– Común en suelo
– Muchas especies sobreviven como saprofitos en el suelo
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Importancia de Fusarium
•
Uno de los grupo de hongos de mayor importancia en la agricultura
– Causan marchitamiento vascular; pudrición de raíz, corona, tallo, fruto, y semillas; dampingoff,
• Importantes para la salud animal y humana
– Producción de micotoxinas (zearalenona,
deoxinivalenol, tricotecenos, fumonisina)
• F. graminearum, F. verticillioides, F. proliferatum, F.
tricinctum, F. equiseti, F. poae
• Afectan tracto intestinal, desequilibrios
hormonales, tumores, infertilidad, y causan la
muerte
– Daños en humanos puede ocurrir
• Infecciones cutáneas y corneas, alergias
• Principalmente en pacientes imunodeficientes
• F. solani es la especie más frecuente
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http://www.extension.iastate.edu/NR/rdonlyres/7DB3E13F-8BF4-4602-B31A-8503227B35F8/110138/rsz1002haildamagedears.jpg
Biología de Fusarium
• Sobrevivencia
– Residuos de plantas o materia orgánica en el suelo,
– Clamidosporas resisten condiciones adversas y
pueden persistir por 5-15 años en ausencia de plantas
– Plantación continua incrementa la densidad del inóculo
• Distribución en campo
– Inóculo usualmente es agregado y presente en los primeros 20 cm, y abundante en
áreas donde hubo plantas susceptibles
– Rastreo del suelo puede causar que el inóculo sea distribuido en otras áreas
• Factores que favorecen la enfermedad
–
–
–
–
–
Suelos con pobre drenaje favorecen la sobrevivencia y distribución del inóculo
Suelo compactado
Períodos de estrés hidríco
Falta de nitrógeno debilita las plantas y las predispone a la enfermedad
Nitrógeno en forma de amonio (se acidifica el suelo) puede incrementar la incidencia
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http://www.mycology.adelaide.edu.au/
Especies de Fusarium
• F. oxysporum causa marchitamientos y F. solani causa pudriciones
En medio de PDA:
Colonias con pigmentación
violeta a purpura en agar y
micelio
En medio de PDA:
Colonias de color blanco a
crema, algunas con
pigmentación verde clara o
azul
En medio de CLA:
Macroconidios son delgados
y de tamaño mediano
En medio de CLA:
Macroconidios son más anchos
y largos que F. oxysporum
En medio de CLA:
Microconidios son
pequeños, sin septa, y
formados en fialides muy
cortas
En medio de CLA:
Microconidios son grandes,
generalmente 1-3 septas, y
formados en fialides largas o
conidioforos ramificados
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http://aciar.gov.au/publication/mn129
Fusarium oxysporum
• Reproducción asexual (vegetativa, clonal)
• Hay especificidad en patogenicidad a nivel de especies y cultivares de plantas
– >120 forma specialis incluyendo pisi (chicharo), ciceri (garbanzo), phaseoli (frijol)
– Razas (F. oxysporum f.sp. phaseoli races 1-7)
• Genes de resistencia en plantas son generalmente efectivos para su control
(resistencia vertical)
No. de líneas
F. oxysporum f. sp. phaseoli
Susc.
Res.
Carácter cualitativo
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http://www.forestryimages.org/browse/subthumb.cfm?sub=18938
Enfermedades por Fusarium oxysporum
Amarillamiento del apio (F.o. f.sp. apii)
Marchitamiento lechuga (F.o. f.sp. lactucae)
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Enfermedades por Fusarium oxysporum
Amarillamiento de la col, rabano (F.o. f.sp. conglutinans)
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Enfermedades por Fusarium oxysporum
Marchitamiento del tomate (F.o. f.sp. lycopersici)
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http://www.forestryimages.org/browse/subthumb.cfm?sub=9494
Fusarium solani
• Se reproduce vía sexual
– Posibilidad de crear más variación genética
• Hay especificidad en patogenicidad a nivel de especies y cultivares de plantas
– Se reconocen 11 forma specialis
– Incluyendo pisi (chicharo), phaseoli (frijol)
– Solo 2 razas en F. solani f. sp. cucurbitae (pudrición de raíz, corona y fruto de cucúrbitaceas)
• Resistencia genética en plantas es cuantitativa (resistencia horizontal)
No. de líneas
F. solani f. sp. phaseoli
Res.
Carácter cuantitativo
Susc.
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Pudrición de raíz en frijol
•
Causada por F. solani f. sp. phaseoli, sobrevive por largos tiempos
•
Síntomas aparecen 2-3 semanas después de la plantación
•
La severidad depende de otros factores de estrés abiótico
12
Pudrición de raíz en frijol
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Identificación de resistencia
•
•
Colección de aislamientos locales de F. solani f. sp. phaseoli
Evaluación de patogenicidad y diversidad genética
Tipo de
compatibilidad Severidad
sexual
96
69
71
65
Frijol voluntario Paterson
MAT-2
2.0 de
Stampede Roza
MAT-1
9.0 a
OAC Inferno Roza
MAT-1
2.8 cd
SDIP Roza
MAT-2
7.0 b
Red Hawk Roza
MAT-2
5.5 b
Buster Othello
MAT-1
2.5 cde
Badillo Othello
MAT-2
2.5 cde
Red Hawk Othello
MAT-1
2.8 cd
UCD-0801 Othello
MAT-1
3.8 c
JQ265784.1 N.haematococca mpVI
99
68
72
EF408415.1 NRRL 22276 F.phaseoli USA
EF408416.1 NRRL 31156 F.phaseoli Michigan
EF408413.1 NRRL 31104 F.cuneirostrum Japan
55
100
GU170636.1 NRRL 31096 F.tucumaniae Argentina
AF178357.1 NRRL 22825 F.virguliforme Indiana
JQ670133.1 NRRL 22678 F.brasiliense California
82
AF178331.1 NRRL 22158 F.cuneirostrum New York
AB674291.1 NRRL 31157 F.cuneirostrum Michigan
55
AF178335.1 NRRL 22275 F.cuneirostrum Japan
DQ837686.1 NRRL 26445 F.oxysporum f.sp. phaseoli
100
AB674281.1 MAFF 235344 F.lateritium
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Identificación de resistencia
•
Evaluación de 168 líneas endogámicas recombinantes (RIL) en el invernadero
–
Frijol ejotero (Snap bean)
OSU5446 (S) x RR6950 (R)
15
Identificación de resistencia
Susceptible
Inoc.
Control
Resistente
Inoc.
Control
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Identificación de resistencia
• Variables evaluadas
– Severidad de la enfermedad, % biomasa seca de raíz y foliar con respecto al control
Res.
Susc.
Severidad
SR
% biomasa raíz
S
R
% biomasa foliar
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Identificación de resistencia
• Líneas parentales y F6 líneas endogámicas recombinantes fueron genotipadas
– 10K marcadores moleculares de polimorfismo de base única (SNP)
Genotipado basado en Indels y gel de agarosa
Marcador 1
Marcador 1
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Identificación de resistencia
•
Líneas parentales y F6 líneas endogámicas recombinantes fueron genotipadas
– 10K marcadores moleculares de polimorfismo de base única (SNP)
– El genoma del frijol está secuenciado
Genotipado basado en SNP chip
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Identificación de resistencia
• Localización de regiones cromosomales involucradas en la resistencia
– Frijol tiene 11 pares de cromosomas
-
19 regiones en 4 cromosomas
-
Confieren 6-10 % de la
resistencia
-
Genes encontrados: Clásicos
“R” de resistencia y
modificadores de la pared
celular
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Identificación de resistencia
• Utilización de marcadores para la introgresión de la resistencia
– El genoma del frijol esta secuenciado y sus genes identificados
Ejemplo de marcadores a desarrollar:
Marcador dominante
RR
OSU
Res. Susc.
?
?
Marcador codominante
?
?
RR
OSU
Res. Susc.
?
?
?
?
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Resumen
• Enfermedades causadas por Fusarium son difíciles de controlar
• Prácticas culturales pueden reducir el impacto de la enfermedad
• Control químico puede resultar caro
• Uso de variedades con resistencia es la mejor opción
– Ayuda a mitigar la severidad de la enfermedad
– Es un proceso lento si la fuente de resistencia proviene de germoplasma lejano y/o la
resistencia es cuantitativa (horizontal)
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Agradecimientos
• Drs. Phil Miklas and Lyndon Porter
– ARS-USDA, Prosser, WA
• Dr. Jim Myers
– Oregon State University, Corvallis, OR
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Gracias!
Preguntas?
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