Download Guía del teórico-práctico 24/11/11

Curso de Fitopatología
Departamento de Protección Vegetal
Facultad de Agronomía
Montevideo, 24 de noviembre de 2011
Ejercicios de teórico-práctico
Resistencia genética
Pregunta 1.
Lea las siguientes definiciones de algunos conceptos importantes y conteste las preguntas.
Resistencia genética es la capacidad inherente de determinados genotipos del huésped de limitar el
crecimiento y/o desarrollo del patógeno en sus tejidos. O sea, habrá menor cantidad del patógeno en
una planta resistente que en una susceptible. La resistencia puede ser total (cualitativa = hay / no hay
enfermedad) cuando el huésped impide el establecimiento del patógeno o parcial (cuantitativa)
cuando restringe el desarrollo del patógeno pero no lo impide.
Tolerancia Se habla de tolerancia cuando, aunque el patógeno crece y se desarrolla en el huésped,
los efectos negativos (intensidad de los síntomas, disminución del rendimiento) son menores.
Evasión o escape Se refiere a la reducción en la probabilidad de contacto entre el patógeno y el
órgano susceptible a la infección, generalmente resultado de la morfología o fenología de la planta.
Resistencia inducida o resistencia adquirida Es un incremento de la resistencia en una planta en
respuesta a un estímulo exterior (biótico o abiótico) que induce sus mecanismos de defensa. La
respuesta puede ser local, o sea, solamente en el lugar donde se aplicó el estímulo, o sistémica, si la
resistencia se da en toda la planta.
Parte A. Los siguientes son ejemplos de los conceptos anteriores, ¿cuál corresponde a cada caso?
a. La inoculación del virus del mosaico del tabaco en melón, el cual no es uno de sus huéspedes,
hace que la planta sea, durante varios días, menos fácil de infectar con algunos de los patógenos
que normalmente lo afectan. Entre estos patógenos hay hongos, bacterias y virus.
b. Un cultivar de papa es infectado con un virus determinado, contiene el virus en sus tejidos en
cantidades similares a los demás cultivares, pero sin embargo el enanismo que muestra no es tan
marcado y la producción es mayor que la de plantas infectadas de otros cultivares.
c.
Un virus determinado infecta todos los cultivares de papa, sin embargo, cuando se realiza un test
de ELISA con las hojas de plantas infectadas las que provienen de un cultivar en particular dan
una coloración menor que las demás. A campo se observa que este cultivar crece mejor que las
demás cuando existe alta presión de inóculo del virus en cuestión.
d. Fusarium sp. infecta las espigas de cereales de invierno. Se considera que una importante vía de
ingreso del hongo a la espiguilla es a través de las anteras. Un cultivar cuyas anteras están
expuestas por menos tiempo tendrá menor incidencia de la enfermedad.
e. Fusarium sp. infecta las espigas de cereales de invierno si se producen lluvias durante la
floración. Un cultivar cuyo período de floración es más corto que el de los demás tendrá menor
probabilidad de infección.
f.
Si se aplica ácido salicílico a una hoja de una planta unas horas antes de inocularla con un
patógeno, se obtienen menos infecciones que si no se aplica. Este efecto perdura durante varios
días luego de la aplicación.
Parte B. Analice las ventajas y desventajas de:
Resistencia genética
Tolerancia
Evasión o escape
Resistencia inducida o resistencia adquirida
Pregunta 2.
Suponga que en una línea de investigación cooperativa internacional se estudia el comportamiento de
tres cultivares de papa frente a dos de los principales virus del cultivo: PVY y PVX. Ambos producen
síntomas de mosaico. El PVY es transmitido por pulgones en forma no persistente. El PVX no tiene
vectores y es transmitido por contacto entre las plantas en el cultivo.
Se estudió el comportamiento de las variedades A, B y C en dos zonas. Se plantaron 1000 tubérculos
por cultivar en cada localidad y dentro de cada parcela se incorporó al azar 1% de tubérculos de un
cultivar muy susceptible, infectados con ambos virus provenientes de la zona correspondiente. Los
resultados obtenidos al final del cultivo se muestran en el cuadro siguiente.
Localidad
San José
Mar del Plata
Cultivar
% de infección de plantas a la cosecha
PVY
PVX
A
80
28
B
20
26
C
40
1
A
20
1
B
5
30
C
10
28
a. ¿Cuál/es de las variedades presentan resistencia a PVY?
b. Dibuje una gráfica de la incidencia de PVY en función del cultivar. ¿Se puede decir que uno de
los cultivares es más resistente a PVY? Fundamente su respuesta.
c.
¿Cuál/es de las variedades presentan resistencia a PVX?
d. Dibuje una gráfica de la incidencia de PVY en función del cultivar. ¿Se puede decir que uno de
los cultivares es más resistente a PVX? Fundamente su respuesta.
e. ¿En cuál de los casos existe interacción diferencial cultivar-raza? ¿En qué se basa para
afirmarlo?
f.
¿La respuesta frente a ambos virus es similar? Fundamente su respuesta.
g. Analizando los resultados según las localidades, ¿para cuál de los virus se puede explicar la
diferencia en comportamiento según la localidad por la presencia de diferentes razas en la
población del patógeno? Fundamente.
h. Para el otro virus, ¿a que puede deberse la diferencia en infección por PVY entre las localidades?
Fundamente.
Pregunta 3. Interacción huésped-patógeno
Lea lo siguiente sobre la genética de la interacción huésped-patógeno y conteste las preguntas.
En el patógeno, la patogenicidad se refiere a la capacidad de producir enfermedad en una o más
especies de plantas, mientras que la virulencia se refiere a la capacidad de provocar enfermedad en
determinados variedades de su huésped.
En el patógeno se pueden diferenciar tres tipos de genes que participan activamente en el
establecimiento de las interacciones patógeno-huésped. Un tipo se encuentra en bacterias
fitopatógenas comprende genes que son absolutamente necesarios para el crecimiento del patógeno
dentro de la planta, otro tipo, presente en hongos y bacterias, es necesario para provocar enfermedad
en la especie huésped. El tercer tipo son los genes de virulencia, son necesarios para infectar
determinados genotipos del huésped, los genotipos que poseen genes de resistencia.
O sea, dentro de la ESPECIE PATÓGENA pueden existir RAZAS con diferentes VIRULENCIAS. Las
razas son virulentas hacia determinados genes de resistencia.
Teoría de gen por gen. Flor (1942) llegó a la conclusión que por cada gen determinante de resistencia
en el huésped, existe un gen de virulencia correspondiente en el patógeno. Por ejemplo, en el
patosistema que estudiaba (roya del lino) se encontraron 26 genes (alelos) de resistencia en el lino y
26 genes (alelos) de virulencia en la roya (Melampsora lini).
Más recientemente se duda de la existencia de los alelos que confieren virulencia, al menos en
algunos casos se ha visto que la raza virulenta carece de determinado gen. Actualmente se postula
que la planta que tiene el alelo de resistencia (R) reconoce algo derivado del gen de avirulencia (Av)
en el patógeno y esto desencadena la reacción de defensa.
Entonces el proceso se puede esquematizar de la siguiente manera:
Gen R en el huésped → Proteína R→ reconoce →
→ Proteína Av ← Gen Av en el patógeno
Actualmente se reformula la teoría de Flor de la siguiente manera: Por cada gen de avirulencia en el
patógeno existe un gen de resistencia en el huésped cuya interacción activa los mecanismos de
defensa.
Esto significa que un gen de resistencia sólo es efectivo si el patógeno que intenta infectar posee el
correspondiente alelo de avirulencia. Los alelos de virulencia no activan resistencia en el huésped.
Se ha determinado que esta interacción gen por gen existe en gran número de patosistemas, y que
en la mayoría de los casos, la resistencia es el alelo dominante en el huésped y la avirulencia es
dominante en el patógeno.
a. Considere el caso de un cultivo huésped que posee un locus donde puede haber un alelo de
resistencia (R- dominante) o de susceptibilidad
(r r) y un patógeno diploide con su
correspondiente locus de virulencia (av av) o avirulencia (Av - ). Analice cual sería el resultado de
la interacción de entre cada uno de los posibles genotipos para el caso de que la resistencia sea
cualitativa. (Se puede indicar el resultado como resistente o susceptible, poniendo énfasis en el
cultivo, o como incompatible si no hay enfermedad o compatible si hay).
Genotipos del huésped
r r
Genotipos del
patógeno
R-
Av av av
b. Suponga que se descubre que una especie emparentada al cultivo del item anterior es totalmente
resistente al patógeno. Se incorpora el gen que confiere esta resistencia a ese cultivar del cultivo.
¿Cuál será el resultado de la interacción del patógeno con este nuevo cultivar cuando es liberado
para la producción? ¿El resultado depende del genotipo al cual se incorpora el nuevo gen?
c.
De acuerdo al modelo de Flor de “gen x gen” indique el resultado (Resistente/Susceptible) de
cada interacción en el cuadro siguiente.
Imagine que se incorpora un nuevo gen de resistencia a estos genotipos y que el patógeno “adquiere”
un tercer gen de virulencia que le permite vencer el nuevo gen de resistencia. Indique los genotipos
del patógeno y del hospedante que resultarían en una reacción susceptible.
Pregunta 4.
Colletotrichum lindemutianum es un hongo que provoca manchas en todas las partes aéreas del
poroto. Produce conidios que forman una masa gelatinosa sobre el acérvulo donde se originan. No
tiene otro tipo de esporas.
En un ensayo se probaron cuatro aislamientos del hongo provenientes del campo y 3 razas
conocidas, inoculándolas en un set de variedades diferenciales usados internacionalmente para
caracterizar las razas de este patógeno. Además se probaron dos variedades comerciales disponibles
en el mercado. Los resultados se muestran en el siguiente cuadro, donde S = susceptible, R =
resistente y - = no se probó.
Aislamientos
Razas conocidas
Variedades diferenciales
1
2
3
4
α
β
Brasil
A
S
R
R
R
R
S
R
B
S
R
R
R
R
R
R
C
S
R
R
R
R
S
R
D
R
R
R
R
R
R
R
E
R
S
S
S
R
R
S
F
R
R
R
R
R
R
R
G
R
R
R
R
R
R
R
H
R
S
S
S
S
R
S
Isabella
S
S
S
S
R
S
-
Pinto
S
S
S
S
S
S
-
Variedades comerciales
a. Del análisis del cuadro, ¿qué conclusiones saca respecto a los aislamientos 1, 2, 3, y 4?
Fundamente su respuesta.
b. ¿Qué características del tipo de resistencia puede deducir del cuadro?
Suponga que al año siguiente la composición de la población del patógeno consiste en 95% de la
raza α y 5% de la β. En una chacra se planta la var. Isabella y en otra Pinto.
c.
Compare la cantidad de enfermedad que se podría esperar en los dos cultivares, a la semana de
comenzada la epidemia y al final del cultivo (90 días después). Fundamente su respuesta.
d. Las curvas epidémicas se diferenciarían en el parámetro .........................................