Genetic characterization of local populations of sunflower broomrape with increased virulence and new sources of genetic resistance in sunflower

Abstract

El girasol (Helianthus annuus L.) es uno de los cultivos más importantes para la producción de aceite vegetal alrededor del mundo, la cual se ve afectada por diversos factores bióticos y abióticos que reducen su rendimiento. En concreto, Orobanche cumana, comúnmente conocido como jopo del girasol, es una mala hierba holoparásita que crece exclusivamente sobre cultivos de girasol, de los que obtiene el agua y los nutrientes que necesita para sobrevivir. Se adhiere al girasol a través de las raíces, y parte de su ciclo vital tiene lugar bajo tierra, lo que dificulta su detección precoz. La mejora genética para la resistencia a O. cumana ha demostrado ser el método más eficaz para controlar esta planta parásita, entre otras estrategias como biológicas, químicas o agronómicas. La interacción girasol - O. cumana sigue generalmente un modelo de gen por gen en el que un gen de resistencia dominante en el huésped interactúa con un gen de avirulencia dominante en la planta parásita. Esta resistencia vertical ha dado lugar a la aparición de razas fisiológicas de O. cumana (denominadas de la A a la H), con niveles crecientes de virulencia. Se han identificado varios genes de resistencia para controlar las distintas razas de jopo de girasol (por ejemplo, Or1 confiere resistencia a la raza A, Or2 confiere resistencia a la raza B, etc.). Sin embargo, la gran capacidad del parásito para superar los mecanismos de resistencia en el hospedador exige una búsqueda constante de nuevas fuentes de resistencia en el girasol y estudios novedosos para comprender los mecanismos genéticos que subyacen a la evolución de la raza en el parásito.

Sunflower (Helianthus annuus L.) is one of the world's most important crops for the production of vegetable oil. Its production is affected by various biotic and abiotic factors that reduce its yield. Specifically, Orobanche cumana, commonly known as sunflower broomrape, is a holoparasitic weed that grows exclusively on sunflower crops, from which it obtains the water and nutrients it needs to survive. It attaches to the sunflower through the roots, and part of its life cycle takes place underground, making it difficult to detect the infection early enough to control the damage. Breeding for resistance has proven to be the most effective method of controlling this parasitic plant among others such as biological, chemical, or agronomic strategies. Sunflower – O. cumana interaction generally follows a gene-for-gene model in which a dominant resistance gene in the host interacts with a dominant avirulence gene in the parasitic plant. This vertical resistance has led to the appearance of physiological races of O. cumana (named as A to H), with increasing levels of virulence. Several resistance genes have been identified to control different sunflower broomrapes races (i.e., Or1 confers resistance to race A, Or2 confers resistance to race B, etc.). However, the great capacity of the parasite to overcome resistance mechanisms in the host requires a constant search for new sources of resistance in the host and novel studies to understand the genetic mechanisms underlying race evolution in the parasite.