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 ESTRUCTURAS RESPUESTAS DE RESPUESTAS FISIOLÓGICAS RESISTENCIA COMPOSICIÓN QUÍMICA

Especies y formas especiales de las royas de los cereales PATÓGENO HUÉSPED PRINCIPAL Especie Forma especial Puccinia graminis tritici Trigo y cebada secalis Centeno y cebada avenae Avena P. triticina Trigo P. striiformis hordei 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 SUSCEPTBILIDAD

VARIEDAD RESISTENTE NO IMPLICA AUSENCIA COMPLETA DE ENFERMEDAD

Fusarium spp en cebada

CARACTERÍSTICO DE CADA RESISTENCIA SUSCEPTIBILIDAD FENOTIPO DE INFECCIÓN FENOTIPO DE LA INTERACCIÓN HUÉSPED-PARÁSITO CARACTERÍSTICO DE CADA SISTEMA HUÉSPED-PARÁSITO

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 Fuente: Singh, 2003 0 ; 1 2 X 3 4

Tipos de infección producidos por Puccinia triticina en trigo T.I. CARACTERIZACIÓN 0: Inmune: sin pústulas. 1: Resistente (R) pústulas muy chicas rodeadas de tejido muerto 2: Moderadamente resistente (MR) pústulas chicas-medianas con algo 3: Moderadamente susceptible (MS) pústulas medianas sin tejido muerto 4: Susceptible (S) pústulas grandes sin tejido muerto

SISTEMA HUÉSPED-PARÁSITO 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

H U É S P E D rr R_ P A T Ó G E N O R S S S A_ aa

CON DOS LOCI ESPECIFICOS Y COMPLEMENTARIOS R1 _ R2 _ R1 _ r2r2 r1r1 r2r2 A1_ A2_ R R S R S A1_ a2a2 R a1a1 a2a2 S S S

CON TRES LOCI ESPECIFICOS Y COMPLEMETARIOS R1 _ R2_ R3 R1 _ R2_r2r2 r1r1 r2r2r3r3 A1_ A2_A3_ A1_ A2_ a3a3 a1a1 a2a2a3a3

POCOS GENES INVOLUCRADOS 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 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 RAZAS CV 1 2 3 4 5 A + - + + + B + + - + - C - + + + + D - - - - + E + + + + +

RESISTENCIA INESPECÍFICA RAZAS CV 1 2 3 4 5 E 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

EN ROYA DE LA HOJA DE CEBADA 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) 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