Filtrados de cultivo en las hojas del banano para la diferenciación de la resistencia a Fusarium oxysporum f. sp. cubense raza 1

Transcripción

1 Filtrdos de ultivo en ls hojs del nno pr l difereniión de l resisteni Fusrium oxysporum f. sp. uense rz 1 rrit Compnioni 1, Néstor Mor 1, Leynes Díz 1, uror Pérez 1, Myd rzol 1, P Espinos 1, Mrth Hernández 1, José de l Cridd Ventur 2, Mrí Cristin Pérez 3, Rmón Sntos 1, José Crlos Lorenzo 1 1 Lortorio de Mejormiento Genétio, Centro de ioplnts, Universidd de Ciego de Ávil, Cu E-mil: ompnioni@ioplnts.u 2 Instituto Nionl de Investigiones en Vinds Tropiles, Snto Domingo, Vill Clr, Cu 3 GEPROP, Centro de Gereni de Progrms y Proyetos Priorizdos, Ciudd de L Hn, Cu REPORTE RESUMEN En investigiones previs se desrrolló un proedimiento pr l difereniión folir de l resisteni y suseptiilidd de ultivres de nno Fusrium oxysporum f. sp. uense rz 1. En este estudio se inluyen evluiones de otros indidores, tles omo omponentes ioquímios. El nálisis del disriminnte pr l difereniión de l resisteni y suseptiilidd de ultivres de nno, utilizdo en el progrm de mejormiento genétio, onstituye un speto novedoso en este trjo. Tl estimión se relizó prtir de un mtriz de dtos que inluyó el efeto del filtrdo del ultivo del hongo (áre de l lesión y niveles de fenoles lires y ligdos ls predes elulres, ldehídos, exepto mlondildehído, y proteíns) en hojs de dieioho ultivres. Trs el nálisis disriminnte, se otuvieron dos funiones, un pr los lones resistentes y otr pr los suseptiles. Se evluó d plnt de l mtriz, según ls funiones disriminntes y ests se lsifiron en resistentes o suseptiles l 94.4% de los sos (68 de 72 plnts). Por primer vez se propone un método pr l difereniión de l resisteni del nno Fusrium oxysporum f. sp. uense rz 1, medinte l pliión de filtrdos del ultivo del hongo en sus hojs. Este método onstituye un herrmient útil pr inrementr l efiieni de l seleión en ondiiones ex vitro, sin tener en uent ls ondiiones mientles ni l épo del ño fvorles pr el desrrollo de l enfermedd. Introduión Los nnos y plátnos (Mus spp.) están entre los ultivos más importntes en los píses del trópio y el sutrópio. En el mundo, estos oupn el urto lugr en importni después del rroz, el trigo y el míz. L produión mundil en el ño 21 fue de 3.5 millones de tonelds [1]. Sin emrgo, el reimiento del omerio nnero está menzdo, en l myorí de los píses produtores, por l enfermedd Ml de Pnmá o fusriosis, usd por Fusrium oxysporum f. sp. uense [2]. El ontrol de est enfermedd on el uso de groquímios result ostoso y us serios dños l medio miente. Por eso, se onsider que el mejormiento genétio de l resisteni es l soluión más deud. Los sistems de seleión de l resisteni est enfermedd en ondiiones de mpo son trjosos, destrutivos y onsumen muho tiempo [3]. En trjos previos se desrrolló un proedimiento pr l difereniión de l suseptiilidd o resisteni del nno Fusrium oxysporum f. sp. uense rz 1 [4]. Este estudio tiene omo ojetivo monitorer lgunos mios ioquímios que se produen en ls hojs de nnos, plidos on filtrdos del ultivo de Fusrium oxysporum f. sp. uense rz 1, y en desrrollr funiones disriminntes pr l difereniión de lones de nnos suseptiles y resistentes este hongo. Mteriles y métodos Se omprron dos lones de nno: y, los que se les plió el filtrdo del ultivo de Fusrium oxysporum f. sp. uense rz 1, según Compnioni y sus olordores [4]. ls 48 hors utor de orrespondeni de l pliión, se oloron en nitrógeno líquido pr los posteriores nálisis ioquímios. El modelo mtemátio (funiones disriminntes) pr diferenir ultivres suseptiles y resistentes, se estimó en un segund prte del trjo. Tl estimión se relizó prtir de un mtriz de dtos que inluyó el efeto del filtrdo del ultivo del hongo sore hojs de dieioho ultivres de nno (siete suseptiles y one resistentes). Se tomron en uent utro plnts por lon. d plnt se le tomron dos hojs de medin edd (hojs 3, 4, 5). Un de ls hojs se plió on filtrdo del ultivo del hongo y l otr, on medio de ultivo (testigo). Se inuron durnte 48 hors después de l pliión. Luego, se evluron los siguientes indidores: áre de l lesión y niveles de fenoles (lires y ligdos ls predes elulres), ldehídos (exepto mlondildehído) y proteíns. Resultdos y disusión En ls figurs 1 6 preen los resultdos del monitoreo de lgunos indidores ioquímios evidenidos en ls hojs de nno trtds on filtrdos del ultivo de Fusrium oxysporum f. sp. uense rz 1. En omprión on ls hojs trtds on medio de ultivo sin inoulr (trtmiento testigo), el filtrdo del ultivo del hongo produjo lesiones elíptis en ls hojs (figur 1) de mos ultivres, unque ls lesiones myores se oservron en el ultivr (suseptile), uys diferenis fueron signifitivs on respeto l ultivr (resistente). El trtmiento on el filtrdo del ultivo del hongo provoó un disminuión en el ontenido de fenoles lires en el ultivr (figur 4), e inrementó los niveles de proteíns (figur 6) en mos ultivres. 1. FO. Sttisti Report 1999;12(34). 2. Ploetz RC. nn diseses in the sutropis: review of their importne, distriution nd mngement. t Hortiulture 1997;49: Dniells J, Dvis D, Peterson R, Pegg K. Goldfinger: Not s resistnt to sigtok/ yellow sigtok s first thought. Infomus 1995;4(1):6. 4. Compnioni, rzol M, Rodríguez Y, Mosqued M, Pérez MC, orrás O, Lorenzo JC, Sntos R. Use of in vitro ulture-derived Fusrium oxysporum f. sp. uense re 1 filtrtes for rpid nd nondestrutive differentition of field-grown nn resistnt from suseptile lones. Euphyti 23;13:

2 2 Áre de l lesión (mm ) medios de ultivos filtrdo de ultivo En el ultivr resistente, el filtrdo del ultivo del hongo inrementó el ontenido de fenoles ligdos ls predes elulres (figur 4) y el ontenido de ldehídos (exepto mlondildehído, figur 5), on mrds diferenis on respeto l ultivr suseptile. Por el ontrrio, no se oservron diferenis signifitivs en los niveles de mlondildehído (figur 5) ni en el ontenido de lorofil (figur 3). Sin emrgo, en los ontenidos de pigmentos lorofílios y totles (figur 3 y 3), y en l tividd peroxids (figur 2) se preiron diferenis mrds entre los ultivres; no sí entre ls hojs trtds on medio de ultivo y ls hojs trtds on filtrdo de ultivo en d ultivr evludo. Solo los indidores influenidos por el filtrdo del ultivo del hongo, en un ultivr o en mos, se inluyeron en el desrrollo de ls funiones disriminntes. Figur 1. Efeto de l pliión del filtrdo del ultivo de Fusrium oxysporum f. sp. uense rz 1 en hojs de nno. Medis on letrs igules no difieren estdístimente (NOV, Tukey, p >.5). tividd peroxids U.g de ms fres de l hoj medios de ultivos filtrdo de ultivo Figur 2. Efeto de l pliión del filtrdo del ultivo de Fusrium oxysporum f. sp. uense rz 1 en l tividd peroxids en hojs de nno. Medis on letrs igules no difieren estdístimente (NOV, Tukey, p >.5). En este experimento se tuvieron en uent lgunos indidores ioquímios que se onsidern involurdos en el desrrollo de ls enfermeddes de los nnos. En ls interiones tomte-cldosporium fulvum [5] y pp-phytophthor infestns [6], se h oservdo un inremento del ontenido de proteíns. Ls modifiiones en l tividd peroxids se hn desrito en l interión nno-fusrium oxysporum f. sp. uense [7] y en l interión lgodón-xnthomons mpestris pv. mlverum [8]. En estudios on hojs de pepino inoulds on Podospher fus, se oservó un inremento signifitivo del ontenido de fenoles ls 48 hors del proeso de inoulión, en omprión on el trtmiento ontrol (plnts no inoulds) [9]. Por otr prte, se relizron filtrdos del ultivo de Lsiodiplodi theorome, que inrementron el rngo de respirión y los niveles de peroxidión lipídi y de áido sliílio en plnts de rssi nigr; unque el inremento de los niveles de áido sliílio se mntuvieron durnte 1 hor de l interión y más trde disminuyeron [1]. Srpri y sus olordores (25) determinron que l omposiión de mlondildehído mió en los tejidos infetdos on Crinipellis perniios [11], mientrs que el ontenido de lorofils y fue inferior durnte el desrrollo de l enfermedd. Sin emrgo, lgunos de los indidores ioquímios evludos no se fetron por l pliión del filtrdo del ultivo del hongo Fusrium oxysporum f. sp. uense rz 1 en ls hojs de nno. Tl es el so de l tividd peroxids (figur 2), los niveles de lorofils (figur 3) y l omposiión de mlondildehído (figur 5). Por supuesto, esto no signifi que esos indidores no estuviern involurdos en l interión nno- Fusrium oxysporum f. sp. uense rz 1 en ls hojs. Es importnte señlr que ls determiniones ioquímis se relizron ls 48 hors de l pliión del filtrdo del ultivo del hongo en ls hojs, y los indidores ioquímios que no vriron podrín her mido ntes o después de her ls determiniones ioquímis. De igul modo, estos indidores pudiern estr reliondos tnto on l respuest defensiv de ls plnts omo on el desrrollo de l enfermedd. De ulquier modo, es útil fin de estleer un proedimiento pr l difereniión de ultivres suseptiles y resistentes este gente ptógeno. l relizr el estudio de diferentes métodos de nálisis multivridos, se determinó que el nálisis disriminnte er el más deudo pr seprr ultivres resistentes y suseptiles Fusrium oxysporum f. sp. uense rz 1. Ls funiones disriminntes preen en l figur 5. Lugé R, Pul HG, de Wit Pierre JGM, Mtthieu HJJ. Speifi HR-ssoited reognition of sereted proteins from Cldosporium fulvum ours in oth host nd non-host plnts. The Plnt Journl 2;23(6): Komrink E, Shmelzer E. 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3 Fenoles lires (mg de fenoles.g de ms fres de l hoj) medio de ultivo d filtrdo de ultivo Fenoles ligdos ls predes elulres (mg de fenoles.g de ms fres de l hoj) medio de ultivo filtrdo de ultivo Figur 4. Efeto de l pliión del filtrdo del ultivo de Fusrium oxysporum f. sp. uense rz 1, en el ontenido de fenoles lires () y ligdos ls predes elulres () en hojs de nno. En d figur, ls medis on letrs igules no difieren estdístimente (NOV, Tukey, p >.5). Mlondildehídos ( mol.g de ms fres de l hoj) µ medio de ultivo filtrdo de ultivo Otros ldehídos ( mol.g de ms fres de l hoj) µ medio de ultivo filtrdo de ultivo Figur 5. Efeto de l pliión del filtrdo del ultivo de Fusrium oxysporum f. sp. uense rz 1, en el ontenido de mlondildehído () y otros ldehídos () en hojs de nno. En d figur, ls medis on letrs igules no difieren estdístimente (NOV, Tukey, p >.5). 7. L evluión de ls 72 plnts de l mtriz originl en ls funiones disriminntes (tl 1), se relizó pr pror si estn orretmente lsifids en resistentes o suseptiles. Ls funiones lsifiron orretmente l 94.4% (68 plnts de 72) del grupo originl de plnts. El nálisis del disriminnte pr diferenir ultivres resistentes y suseptiles onstituye un nuevo elemento en este estudio. demás, se demostró que l resisteni l Ml de Pnmá puede ser tmién diferenid en ls hojs. El método propuesto permite relizr l seleión en frgmentos de hojs de plnts on oho nueve meses de edd. El filtrdo del ultivo del hongo y el medio de ultivo sin inoulr (testigo) se plin hojs uy resisteni o suseptiilidd está en estudio. Se relizn tres repetiiones omo mínimo y se inluyen lones testigos, uy resisteni o suseptiilidd es ien onoid. Después de 48 hors, se evlú el áre de ls lesiones, y los niveles de ldehídos (exepto mlondildehído), de fenoles lires y ligdos ls predes elulres, y los niveles de proteíns. Estos dtos se evlún en ms funiones disriminntes (figur 7). Posteriormente, se pli l prue t-test pr omprr los resultdos de d funión disriminnte. Si el vlor resultnte en l funión disriminnte pr lones resistentes es signifitivmente myor que el vlor resultnte en l funión disriminnte pr lones suseptiles, entones el nuevo genotipo en estudio puede onsiderrse resistente. l relizr un nálisis entre el método de seleión propuesto en est investigión y los métodos de seleión que hst el momento se hn desrrolldo pr l resisteni del nno l Fusrium oxysporum f. sp. uense [12-2], se determinó que er muho más fáil el trjo de seleión on filtrdos del ultivo del hongo. Tmién ontriuyó l disminuión del espio requerido pr efetur l seleión, sí omo l reduión del tiempo de respuest neesrio pr onoer si un plnt es resistente o suseptile. Contenido de proteíns (mg de proteíns.g de ms fres de l hoj) d medio de ultivo filtrdo de ultivo Figur 6. Efeto de l pliión del filtrdo del ultivo de Fusrium oxysporum f. sp. uense rz 1 en el ontenido de proteíns en hojs de nno. Ls medis on letrs igules no difieren estdístimente (NOV, Tukey, p >.5). 12. Vkili NG. Fusrium wilt resistne in seedlings nd mture plnts of Mus speies. Phytoptology 1965;55: Shepherd K, Ly DS. Resistne of mture nn plnts nd seedlings to Fusril wilt in Jmi. First Interntionl Congress of Plnt Pthology, strts. Londres, 1968: Menéndez T, Shepherd K. reeding new nns. World Crops (Inglterr) My-June, 1975: iotenologí plid 26; Vol.23, No.2

4 Tl 1. Clsifiión de lones de nno en suseptiles o resistentes prtir de ls funiones disriminntes en mpo onoids Clsifiión del lon en mpo Clon Plnt Pr lones suseptiles Pr lones resistentes Resultdos de ls funiones disriminntes Clsifiión según ls funiones disriminntes Suseptile Suseptile Clsifiión orret Suseptile Clsifiión orret Clsifiión no definid porque l prue t-test no enontró diferenis signifitivs Suseptile Clsifiión orret Mnzno Criollo Suseptile Clsifiión orret Suseptile Clsifiión orret Suseptile Clsifiión orret Suseptile Clsifiión orret Mnzno uñ Suseptile Clsifiión orret Suseptile Clsifiión orret Suseptile Clsifiión orret Suseptile Clsifiión orret Pisng Ms Suseptile Clsifiión orret Suseptile Clsifiión orret Suseptile Clsifiión orret Suseptile Clsifiión orret Pisng Lilin Suseptile Clsifiión orret Suseptile Clsifiión orret Suseptile Clsifiión orret Suseptile Clsifiión orret Pk Suseptile Clsifiión orret Suseptile Clsifiión orret Suseptile Clsifiión orret Suseptile Clsifiión orret Yngmi Km Suseptile Clsifiión orret Suseptile Clsifiión orret Suseptile Clsifiión orret Suseptile Clsifiión orret Resistente luggoe Resistente Clsifiión orret Resistente Clsifiión orret Resistente Clsifiión orret Resistente Clsifiión orret Grn Enno Resistente Clsifiión orret Resistente Clsifiión orret Resistente Clsifiión orret Resistente Clsifiión orret Resistente urro Criollo Resistente Clsifiión orret Resistente Clsifiión orret Resistente Clsifiión orret Resistente Clsifiión orret Pelipit Resistente Clsifiión orret Resistente Clsifiión orret Suseptile Clsifiión inorret Suseptile Clsifiión inorret Pisng jri uy Resistente Clsifiión orret Resistente Clsifiión orret Resistente Clsifiión orret Resistente Clsifiión orret Resistente Clsifiión orret Resistente Clsifiión orret Resistente Clsifiión orret Resistente Clsifiión orret FHI Resistente Clsifiión orret Resistente Clsifiión orret Resistente Clsifiión orret Resistente Clsifiión orret FHI Resistente Clsifiión orret Resistente Clsifiión orret Resistente Clsifiión orret Resistente Clsifiión orret FHI Resistente Clsifiión orret Resistente Clsifiión orret Resistente Clsifiión orret Resistente Clsifiión orret FHI Suseptile Clsifiión inorret Resistente Clsifiión orret Resistente Clsifiión orret Resistente Clsifiión orret FHI Resistente Clsifiión orret Resistente Clsifiión orret Resistente Clsifiión orret Resistente Clsifiión orret En d plnt, ls medis on letrs igules no difieren estdístimente (t-test, p >.5). demás, el método propuesto ontrrrest un de ls desventjs que se presentn en ls evluiones de l resisteni este gente ptógeno. Este método no se reliz en ondiiones ex vitro, pues ests no son efetivs, deido l jo período de infeión y l difíil ontrol de l distriuión de l onentrión del inóulo [21]. Conlusiones 1. L resisteni o suseptiilidd del nno l Fusrium oxysporum f. sp. uense rz 1 puede diferenirse en sus hojs on el uso de filtrdos del ultivo del hongo. 2. ls 48 hors de l pliión del filtrdo del ultivo del hongo en ls hojs de nno, los 15. Hwng SC. Cultivtion of nn using plntlets from meristem ultures. HortSiene 1984;19: Sun ES, Su HJ. Rpid method for determinig differentil pthogeniity of Fusrium oxysporum f. sp. uense using nn plntlets. Trop gri 1984; 61: iotenologí plid 26; Vol.23, No.2

5 Funión pr lones suseptiles Funión pr lones resistentes S: d +.9 e f g 6.85 h i 1.13 j R: d e f g h i +.21 j Leyend (Ls friones l dereh orresponden l reíproo del vlor myor. Ests son onstntes en ls funiones disriminntes): = Áre de l lesión de hojs trtds on medio de ultivo sin inoulr ( mm 2 )* 1/1.22 mm 2 = Áre de l lesión de hojs trtds on filtrdo del ultivo del hongo ( mm 2 )* 1/48.84 mm 2 = Contenido de fenoles lires en hojs trtds on medio de ultivo sin inoulr ( mg.g de ms fres de l hoj)* 1/43.13 mg de fenoles. g de ms fres de l hoj d= Contenido de fenoles lires en hojs trtds on medio de ultivo del hongo(mg.g de ms fres de l hoj)* 1/27.51mg de fenoles. g de ms fres de l hoj e= Contenido de fenoles ligdos ls predes elulres en hojs trtds on medio de ultivo sin inoulr (mg.g de ms fres de l hoj)* 1/ mg.g de ms fres de l hoj f= Contenido de fenoles ligdos ls predes elulres en hojs trtds on filtrdo del ultivo del hongo (mg.g de ms fres de l hoj)* 1/13.73 mg.g de ms fres de l hoj g= Contenido de ldehídos (exepto mlondildehído) en hojs trtds on medio de ultivo sin inoulr ( mol.g de ms fres de hoj)* 1/1.6 mol.g de ms fres de hoj h= Contenido de ldehídos (exepto mlondildehído) en hojs trtds on filtrdo del ultivo del hongo ( mol.g de ms fres de hoj)* 1/.83 mol.g de ms fres de hoj i= Contenido de proteíns en hojs trtds on medio de ultivo sin inoulr (mg de proteíns.g de ms fres de hoj)* 1/5.88 mg.g de ms fres de hoj j= Contenido de proteíns en hojs trtds on filtrdo del ultivo del hongo (mg de proteíns.g de ms fres de hoj)* 1/4.85 mg.g de ms fres de hoj Figur 7. Funiones disriminntes pr diferenir lones de nno resistentes y suseptiles l Fusrium oxysporum f. sp. uense rz 1. metolitos del hongo usron vriiones en los niveles de fenoles lires y ligdos ls predes elulres, ldehídos y proteíns totles. No ourre sí on l tividd peroxids, y los ontenidos de lorofils y mlondildehído. 3. Se otuvieron dos funiones: un pr los lones resistentes y otr pr los suseptiles. Con ells se pueden lsifir los lones de nno en resistentes o suseptiles, de un form rápid y no destrutiv. grdeimientos Se grdee l Fundión Internionl pr l Cieni, de Suei, y l Ministerio de Cieni y Tenologí, de Cu, por el finnimiento pr her posile el desrrollo de est investigión. Tmién, l Lortorio de Mejormiento Genétio del Instituto Nionl de Investigiones en Vinds Tropiles (Snto Domingo, Vill Clr), por proporionr el mteril vegetl. 17. Novk FJ, runner H, fz R, Morpurgo R, Updhyy RK, Vn Duren M, Shi M, Hw JS, Khtri, Khl G, Kemmer D, Rmser J, Weising K. Improvement of Mus through iotehnology nd muttion reeding. En: INIP (ed.). Proeeding of the workshop on iotehnology pplitions for nn nd plntin improvement. Sn Jose. Cost Ri. Montpellier. Frne, 1992: Mendes MJ, Rodríguez IP, Tulmnn. Effet of toxi filtrte of Fusrium oxysporum f. sp. uense on the develop-ment of nn (Mus spp.) shoot tips. Fitoptologí rsileir 1993;18(6): ermúdez I, Herrer L, Orelln P, Veití N, Romero C, Clvelo J, Grí L, ost M, Pdrón Y. Estudio en ondiiones de mpo de poliones de los lones de nno Mnzno () y () pr l seleión de plnts on posile resisteni l Ml de Pnmá. Infomus 22;11(2): Crlier J, De Wele D, Eslnt JV. Evluión glol de l resisteni de los nnos l mrhitmiento por Fusrium, enfermeddes de ls mnhs folires usds por Myospherell y nemátodos. Evluión de omportmiento. En: Vein, Piq C (eds.). Guís ténis INIP 7. Red Internionl pr el Mejormiento del nno y el Plátno Montpellier. Frni; 23: Mtos PD, Silv SO, Trindde V, Ferreir DMV. Reserh on Fusrium wilt of nn in rzil: hievements nd urrent sttus. En:.. Molin; N. H. Nik; K. W. Liew (ed.). nn Fusrium wilt mngement: Towrds sustinle ultivtion, INIP, si nd Pifi Network, Los nos 21; 1999: iotenologí plid 26; Vol.23, No.2