Aproximaciones multidisciplinares incluyendo herramientas histológicas, bioquímicas y moleculares para estudiar los mecanismos de resistencia a marchitez vascular causada por Fusarium oxysporum en guisante (Pisum sativum)
Multidisciplinary approaches including histological biochemical and molecular tools to study the resistance mechanisms to fusarium wilt caused by Fusarium oxysporum in pea (Pisum Sativum)
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Author
Bani, Moustafa
Director/es
Rubiales, DiegoRispail, Nicolás
Publisher
Universidad de Córdoba, Servicio de PublicacionesDate
2015Subject
GuisantesMarchitez vascular
Fusarium oxysporum f sp. pisi (Fop)
Mejora genética por resistencia
Mecanismos de resistencia
Peas
Fusarium wilt
Resistance genetic improvement
Resistance mechanisms
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Pea is a legume crop with worldwide economic importance that has been largely grown
as a source of protein for animal and human nutrition for many centuries. However,
yields of pea are usually reduced by biotic and abiotic stresses. Fusarium wilt caused
by Fusarium oxysporum f.sp. pisi (Fop) is one of the most destructive disease of this
crop. The use of resistant cultivars is widely recognized as the safest, most economical
and most effective method for controlling this disease. However, the constant evolution
of the pathogen drives the necessity to broaden the genetic basis of resistance
to Fop. Successful screening for disease resistance is based on (i) the availability of
large and diverse germplasm collections, including wild relatives; (ii) the availability of
precise and accurate screening techniques and genetic structure; (iii) the knowledge of
plant and pathogen biology, variability and host–pathogen interaction. In the present
work, we aimed to identify and characterize new sources of resistance to Fop within a
Pisum spp. collection using different approaches and further understand mechanisms
involved in resistance to this pathogen. To establish a standard, easy and useful
methodology to evaluate the resistance of legumes to Fusarium oxysporum, a
preliminary study evaluating the physiological and susceptibility response to the
disease of two contrasting genotypes of model plant Medicago truncatula has been
performed. For this we evaluated the effect of several cultural conditions known to
affect the disease incidence such as plant age at inoculation, growth substrate and the
method of inoculation. The results obtained indicated that the method of inoculation
strongly affected fusarium wilt disease development while it was not significantly
altered by the plant age or the inorganic growth substrate tested. This also allowed us
to establish an optimum method of inoculation to study legume resistance to F.
oxysporum that we then used to screen a Pisum spp. germplasm collection against one
isolate of Fop race 2. This showed a large variation in the disease response among
pea accessions ranging from highly resistant to susceptible, indicating the quantitative
expression of the resistance. The repetition of the inoculation experiments on a subset
of 19 accessions, indicated that the established method of inoculation and evaluation
was robust and reproducible and confirmed the highly resistant phenotypes of 11
accessions. We then aimed the characterization of the mechanism of resistance
responsible for the resistance in these pea accessions. First, we collected the root
exudates of 12 pea accessions presenting differential responses to Fop race 2 to
determine their effect on Fop growth. While the root exudates of most pea accessions
stimulated Fop germination, some accessions did not and even inhibited Fop
germination. This indicated that some pea accessions express some constitutive prepenetration
mechanisms that might contribute to decrease or delay the building of... El guisante es una leguminosa-grano muy importante al nivel mundial que ha sido
cultivada como fuente de proteínas para la nutrición animal y humana durante muchos
siglos. Sin embargo, el rendimiento del guisante se ve reducido frecuentemente debido
a estreses bióticos y abióticos. La marchitez vascular causada por Fusarium
oxysporum f.sp. pisi (Fop) es una de las enfermedades más destructivas de este
cultivo. El uso de variedades resistentes es el método más seguro, más económico y
más eficaz para controlar esta enfermedad. La constante evolución del patógeno
implica la necesidad de ampliar la base genética de la resistencia a Fop. El éxito en la
mejora genética por resistencia se basa en (i) la disponibilidad variabilidad genética,
disponible en colecciones de germoplasma, incluyendo entradas silvestres; (ii) la
disponibilidad de técnicas de evaluación precisa y exacta; (iii) el conocimiento de la
biología y la variabilidad de la planta y del patógeno así como de la interacción entre
ambos. En el presente trabajo nos propusimos buscar y caracterizar nuevas fuentes
de resistencia a Fop en una colección de germoplasma de Pisum spp. y profundizar
en el conocimiento de los mecanismos implicados en la resistencia a este patógeno
mediante distintas aproximaciones. Con el fin de establecer una metodología
estándar, fácil y útil para evaluar la resistencia de las leguminosas frente a Fusarium
oxysporum, se realizó un estudio preliminar evaluando la respuesta fisiológica y la
susceptibilidad a esta enfermedad de dos genotipos contrastantes de la planta modelo
Medicago truncatula. Para ello se evaluó el efecto de varias condiciones culturales
conocidos por afectar la incidencia de la enfermedad tales como la edad de la planta
en el momento de infección, el sustrato de crecimiento y el método de inoculación. Los
resultados indicaron que el método de inoculación afecta fuertemente el desarrollo de
la enfermedad mientras que la edad de la planta y los sustratos de crecimiento
inorgánico probados no la afectaba significativamente. Este estudio permitió también
poner a punto un método de inoculación de F. oxysporum que se utilizó
posteriormente para evaluar la respuesta de una colección de germoplasma Pisum
spp. frente un aislado de raza 2 de Fop. El resultado de esta evaluación mostró una
gran variabilidad en la respuesta de las entradas de guisante a la enfermedad lo que
indica la expresión cuantitativa de la resistencia a Fop en nuestra colección. La
repetición de los experimentos con 19 entradas, indicó que el método de inoculación y
de evaluación era robusto y reproducible y confirmó la alta resistencia de 11 entradas.
A continuación, se persiguió la caracterización de los mecanismos responsables de la
resistencia en estas entradas de guisante. En primer lugar, se recogieron los
exudados radiculares de 12 entradas de guisante que presentan respuestas
diferenciales a la raza 2 para determinar sus efectos sobre el crecimiento del...