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MECANISMOS DE DEFENSA Y RESISTENCIA GENÉTICA Fernanda Gamba 14 de noviembre, 2007 MECANISMOS DE DEFENSA RESISTENCIA GENÉTICA DEFINICIÓN CRITERIOS PARA CATEGORIZARLA LEY DE GEN X GEN CONCEPTOS CLAVE COMBINACIONES DE RESPUESTA ESTRUCTURAL BIOQUÍMICA PROCESOS BIOQUÍMICOS RESPUESTAS FISIOLÓGICAS ESTRUCTURAS DE RESPUESTAS RESISTENCIA COMPOSICIÓN QUÍMICA TRIÁNGULO TETRAEDRO PATÓGENO INFLUENCIA DEL HOMBRE ENFERMEDAD ENFERMEDAD AMBIENTE AMBIENTE HUÉSPED HUÉSPED Especies y formas especiales de las royas de los cereales PATÓGENO Especie Puccinia graminis HUÉSPED PRINCIPAL Forma especial tritici secalis avenae Centeno y cebada Avena Trigo tritici Trigo hordei Cebada P. triticina P. striiformis Trigo y cebada PATÓGENO VIRULENTO AVIRULENTO PATÓGENO: ESPECIE VEGETAL VIRULENTO:VARIEDAD INTERACCIÓN RAZA-VARIEDAD GENES DE RESISTENCIA DEL HUÉSPED GENES DE VIRULENCIA DEL PATÓGENO RESISTENCIA GENÉTICA: interferencia y/o reducción del crecimiento o desarrollo del patógeno RESISTENCIA SUSCEPTBILIDAD VARIEDAD RESISTENTE NO IMPLICA AUSENCIA COMPLETA DE ENFERMEDAD Fusarium spp en cebada RESISTENCIA SUSCEPTIBILIDAD FENOTIPO DE INFECCIÓN FENOTIPO DE LA INTERACCIÓN HUÉSPED-PARÁSITO CARACTERÍSTICO DE CADA SISTEMA HUÉSPED-PARÁSITO CARACTERIZACIÓN FENOTÍPICA DE DIFERENTES NIVELES DE RESISTENCIA GENÉTICA SISTEMA HUÉSPED-PARÁSITO BIÓTROFOS Tipos de infección en plántula R: 0-2 S: 3-4 0 ; 1 2 X 3 4 Fuente: Singh, 2003 Tipos de infección producidos por Puccinia triticina en trigo T.I. CARACTERIZACIÓN 0: 1: Inmune: sin pústulas. Resistente (R) pústulas muy chicas rodeadas de tejido muerto 2: Moderadamente resistente (MR) pústulas chicas-medianas con algo de tejido muerto 3: Moderadamente susceptible (MS) pústulas medianas sin tejido muerto 4: Susceptible (S) pústulas grandes sin tejido muerto CARACTERIZACIÓN FENOTÍPICA DE DIFERENTES NIVELES DE RESISTENCIA GENÉTICA SISTEMA HUÉSPED-PARÁSITO NO BIÓTROFOS FENOTIPOS DE INFECCIÓN DE Cochliobolus sativus EN CEBADA (Fetch and Steffenson, 1999) REPUESTAS A LA INFECCION DE C. Sativus (inductor de la mancha borrosa) EN TRIGO CARACTERIZACIÓN FENOTÍPICA DE DIFERENTES NIVELES DE RESISTENCIA GENÉTICA BIÓTROFOS: HALO NECRÓTICO ES UNA RESPUESTA DEL HUÉSPED A LA INFECCIÓN: RESISTENCIA NO BIÓTROFOS: HALO NECRÓTICO O CLORÓTICO ES PARTE DEL SÍNTOMA NO SIGNIFICA RESISTENCIA GENÉTICA CRITERIOS PARA CARACTERIZAR DIFERENTES TIPOS DE RESISTENCIA GENÉTICA 1) Número y tipo de genes “Por cada gen condicionando REACCIÓN en el huésped hay un gen específico en el patógeno condicionando VIRULENCIA”. Flor, 1956 HUÉSPED: GENES DE RESISTENCIA CARÁCTER DOMINANTE PATÓGENO: GENES DE VIRULENCIA CARÁCTER RECESIVO HUÉSP ED P A T Ó G E N O R_ rr A_ R S aa S S CON DOS LOCI ESPECIFICOS Y COMPLEMENTARIOS R 1 _ R2 _ R 1 _ r 2r 2 r 1r 1 r 2r 2 A 1_ A 2_ R R S A1_ a2a2 R R S a1a1 a2a2 S S S CON TRES LOCI ESPECIFICOS Y COMPLEMETARIOS R1 _ R2_ R3 R1 _ R2_r2r2 A1_ A2_A3_ A1_ A2_ a3a3 a1a1 a2a2a3a3 r 1r 1 r 2r 2r 3r 3 FUERTE INTERACCIÓN HUESPED-PARASITO INCOMPATIBLE (-) = R COMPATIBLE ( +) = S POCOS GENES INVOLUCRADOS RESISTENCIA VERTICAL o RAZA ESPECÍFICA EJEMPLOS DE INTERACCIÓN GEN POR GEN ROYAS Linum - Melampsora lini Zea – Puccinia sorghi Triticum – Puccinia recondita Avena – Puccinia graminis avenae Helianthus – Puccinia helianthi Coffea – Hemileia vastatrix CARBONES Avena – Ustilago avenae Hordeum – Ustilago hordei OTROS HONGOS Malus – Venturia inaequalis Solanum – Phytophthora infestans Lycopersicon – Cladosporium fulvum NEMÁTODOS Solanum – Heterodera rostochiensis INSECTOS Triticum – Mayetolia destructor BACTERIAS Gossypium – Xhantomonas malvacearum Leguminosae - Rhizobium VIRUS Lycopersicon - TMV Solanum – Virus X de la papa RESISTENCIA VERTICAL O RAZA-ESPECÍFICA RESISTENCIA HORIZONTAL RESISTENCIA INESPECÍFICA Resistencia de un cultivar de papa a Phytophtora infestans RESISTENCIA R1 1 0.4 0 0 1 2 3 1,2 1,3 1,4 2,3 1,2,3 Razas de Phytophtora infestans CRITERIOS PARA CARACTERIZAR DIFERENTES TIPOS DE RESISTENCIA GENÉTICA 1) Número y tipo de genes 2) Número de razas frente a las cuales es efectiva RESISTENCIA ESPECÍFICA CV 1 RAZAS 2 3 A + - + + + B + + - + - C - + + + + D - - - - + E + + + + + 4 5 RESISTENCIA INESPECÍFICA RAZAS CV 1 E 2 3 4 5 8.1 6.7 3.1 1.8 0.9 F 4.5 3.0 1.8 1.1 0.6 G 0.8 0.5 0.6 0.2 0.1 OTROS TIPOS DE RESISTENCIA GENÉTICA RESISTENCIA DE PLANTA ADULTA RESISTENCIA DE PLÁNTULA ENROYAMIENTO LENTO RESISTENCIA PARCIAL EN ROYA DE LA HOJA DE CEBADA * ESPORAS MÁS PEQUEÑAS * MENOR PRODUCCIÓN DE ESPORAS MENOR PROBABILIDAD DE MUTACIONES MAYOR DURABILIDAD CRITERIOS PARA CARACTERIZAR DIFERENTES TIPOS DE RESISTENCIA GENÉTICA 1) Número y tipo de genes 2) Número de razas frente a las cuales es efectiva 3) Duración en el tiempo POLIGENICA RAZA INESPECIFICA CONCEPTOS IMPORTANTES ACERCA DE LA RESISTENCIA GENÉTICA (I) 1) VARIAS CLASES DE RESISTENCIA GENÉTICA PUEDEN COEXISTIR: DIFÍCILES DE CATEGORIZAR 2) SUSCEPTIBILIDAD Y RESISTENCIA DEBEN SER CORRECTAMENTE CARACTERIZADOS PARA CADA SISTEMA HUÉSPED-PARÁSITO Cambios en la frecuencia de virulencia específica antes (A), durante (B) y luego de la incorporación del gen de resistencia específico . CONCEPTOS IMPORTANTES ACERCA DE LA RESISTENCIA GENÉTICA (II) 3) LA RESISTENCIA GENÉTICA NO DURA PARA SIEMPRE POR LA CAPACIDAD DE LOS PATÓGENOS DE VARIAR SU VIRULENCIA NATURALEZA DINÁMICA POTENCIALIZAR GENES DE RESISTENCIA MANEJO DE LOS CULTIVARES RESISTENTES
