Lección 30: GENETICA DE LA ENFERMEDAD PRODUCIDA POR PATOGENOS

La producción  agrícola vegetal  en el mundo incluye rubros prioritarios como los cereales, las raíces y tubérculos, leguminosas de grano, oleaginosas, frutas y hortalizas, de amplio consumo. El rendimiento de cada uno de estos rubros depende de la eficiencia en el uso de la tierra, del capital y mano de obra, pero sobre todo de la aplicación   de tecnologías limpias, de nuevas semillas y plantas resistentes a  condiciones adversas  y manejo adecuado de condiciones ambientales, económicas, políticas,  vinculados a la actividad agrícola. La importancia de conocer aspectos relacionados con la información genética de los microorganismos, el control de las enfermedades a nivel cultural, biológico y genética hace del futuro profesional   una persona fundamental en el tratamiento eficiente de los problemas sanitarios en la agricultura.

 

OBJETIVOS

 

  • Conocer los mecanismos de variabilidad y resistencia de las plantas a las enfermedades
  • Establecer los principios en el control de las enfermedades
  • Identificar los métodos de control genético y biológico de las enfermedades.

 

ASPECTOS GENETICOS DE LAS ENFERMEDADES

 

 

1.1.        INFORMACIÓN GENÉTICA

 

La información genética de los microorganismos se encuentra codificada en el Acido ácido  DNA, presente en   los cromosomas  y en el caso de los virus  en  el  ácido RNA. Los patógenos que infectan a los cultivos generalmente son específicos para  causar la enfermedad en esa planta y no en otra,  como es el caso el Fusarium oxysporum  que afecta al tomate y no a otra planta, existen otros tipos de Fusarium exclusivos para ocasionar enfermedades en muchos cultivos, dicha especificidad es proporcionada por  genes  que actúan sobre ese hospedante en particular , de manera que según afirma  Agrios G (2001 ) cada hospedante tiene un juego de genes que determina su susceptibilidad  contra un patógeno y son a su vez específicos para el patógeno.[1]

 

Algunos microorganismos afectan a muchas especies de plantas  por que contienen   genes  para desarrollar virulencia más amplia sobre diversos hospedantes, en esa misma dirección el hospedante también posee genes que le permiten  ser susceptible a la virulencia de cientos de patógenos. Estos  genes  aparecen por mutación tanto en patógenos como hospedantes y producen resistencia a la infección.

 

 

 MECANISMOS DE VARIABILIDAD

La variabilidad en los microorganismos esta relacionada con las características diferentes que contienen las   plantas de una misma especie. En el caso de hongos, bacterias y nematodos,  la variación es introducida por efectos de la segregación y recombinación de genes  a través de la división micotica del cigoto.

 

 ¿Cuales son los mecanismos de variabilidad?

 

  • Recombinacion: este proceso comienza con la reproducción de tipo sexual de hongos y nematodos, en donde dos núcleos haploides con material genético distinto, se unen para conformar un núcleo diploide o cigoto. Se presenta entrecruzamiento  genético en las cromátidas de un cromosoma  con partes de las cromatidas del otro cromosoma. En los hongos se producen hifas que forman micelio  y esporas haploides
  • Mutaciones: consiste en un cambio   en el material genético de un organismo transmitido hereditariamente a la progenie.[2]

 

  • La mutación consiste básicamente en un cambio  en la secuencia de bases DNA por adición o sustitución de  bases. En algunas ocasiones ocurren en las patógenas mutaciones extracromosomicas y en ese caso los organismos adquieren  capacidad para desarrollar algunos procesos fisiológicos  no comunes en  ellos.

 

 Mecanismos especializados de variabilidad

 

Parasexualismo: se dan recombianaciones geneticas  en los heterocariones de los hongos, se dan entrecruzamientos geneticos en las divisiones micóticas.

 

Heterocariosis: se produce a través de procesos de fertilización y anastomosis.

 

Heteroploidia: se da en organismos con un número de cromosomas por núcleo diferente al normal 1N o 2N. La heteroploidía afecta el número de esporas, el color de las hifas y del micelio.

 

Recombinación  genética: En los virus inoculados en un mismo hospedante, y que provienen de una misma cepa,  al reaislar se produce un virus con  características disimiles a los originalmente inoculados en el hospedante.

 

 

  RESISTENCIA DE LAS PLANTAS A LAS ENFERMEDADES

 

 

  • Resistencia verdadera: es la resistencia a enfermedades controlada por uno o varios genes. El patógeno y el hospedante son incompatibles  y no hay reconocimiento químico entre ellos.

 

  • Resistencia Horizontal    se denomina poligénica o múltiple cuando  la resistencia  está a cargo  de muchos genes, este tipo de resistencia retarda  el desarrollo de las enfermedades  y retrasa la propagación de enfermedades.

 

 

  • Resistencia vertical se presenta en plantas que son resistentes a algunas razas de patógenos y susceptibles a otras razas del mismo patógeno. se denomina resistencia monogénica u olegogénica  controlada por uno o varios genes, el hospedante por lo general responde  reaccionando a la virulencia; algunas especies tienen  20 o 40 genes  resistentes contra un patógeno

 

  • Resistencia aparente:  Se traduce en la tolerancia   de las plantas a una enfermedad

 

 

En la mayoría de las enfermedades, una variedad  es resistente a un patógeno  como resultado de varios genes  al mismo tiempo el patógeno tiene varios genes  de virulencia, cada gen del patógeno es reconocido por  un gen del hospedante , los genes del hospedante son donantes ( R ), y los genes que otorgan susceptibilidad a la enfermedad se denominan recesivos ( r ), mientras que en el patógeno  los genes que determinan el grado de  no virulencia ( A )  son dominantes, y   los genes que determinan la virulencia son recesivos ( a)Tabla 22

 

 RECOMBINACIÓNES GENÉTICAS

 

 

TABLA 22. COMBINACIONES GENÉTICAS RELACION HOSPEDANTE/PATOGENO

 

 

 

 

Genes de resistencia

Genes recesivos/Susceptibilidad

genes virulentos/genes no virulentos

R dominante ( resistente )

r recesivo ( Susceptible )

A Dominante ( No virulento )

AR (-)

Ar( + )

a recesivo ( virulento )

aR (+)

ar (+)

 

Tomado de  Agrios. G.  Comprobación cuadrática de las combinaciones genéticas y tipos de reacción en una relación hospedante patógeno.[3]

 

De las combinaciones mostradas en la tabla  anterior, la AR es resistente; en la Ar  el hospedante carece de resistencia, luego es  infectado; en aR el hospedante es infectado  y en ar la planta es infectada  debido a que es virulento y susceptible. Existen genes estructurales  que determinan la clase y propiedades de las proteínas, los genes reguladores  controlan el ritmo de actividad de los genes y  la síntesis de proteína

 

Resistencia de las plantas: Las  técnicas de mejoramiento genético para obtener resistencia   se describen a continuación:

 

Fusion de protoplastos: consiste en la fusión de células híbridas  que contienen cromosomas y citoplasma  de plantas emparentadas  e incorporan nuevas características  a partir de la fusión de protoplastos, así se regeneran nuevas plantas  con mayor número de cromosomas y nuevas características  a partir de la fusión.

Transformación genética de células resistentes a enfermedades: Consiste en la introducción de DNA en los cromoplastos de las células bien sea por absorción directa del DNA, inyección del DNA o transferencia de DNA  o lisosomas y posterior transferencia  de la molecular que lleva la información  mediante los plasmodios   del centrómero... El Agrobacterium se ha empleado para introducir el las plantas nuevos genes. El estudio lo Reporta Agrios G (2001)  cuando refiere investigaciones sobre  aislamientos del gen de las proteínas de la semilla del frijol  y al introducirlo en el plasmodio de agrobacterium, para generar tumores. Cuando la enfermedad  se produce una mínima parte del DNA  del plasmodio  Ti o inductor de tumores, se transfiere a la célula vegetal y lo incorpora  dentro del genoma de la planta. La resistencia de la planta se expresa al incorporar genes de resistencia de manera  que puedan actuar en el caso de que se presente una enfermedad, la planta puede generar resistencia al ataque de los patógenos.

 

Existen técnicas de resistencia inducida por microbios  como  una estrategia novedosa para el control de enfermedades en las hortalizas sobre todo las transmitidas por insectos, según Geoffrey, Z (1996) las enfermedades de la plantas causados por patógenos  que son a su vez transmitidos por insectos  es uno de los problemas mas importante para las hortalizas, ya que son insectos de alta movilidad y colonizan rápidamente los cultivos. Enfermedades epidémicas como el CMV en tomate que produce el virus, tiene como vector un aphido. Las plantas han evolucionado hasta desarrollar mecanismos de defensa contra enfermedades. Kloepper (1982)  acuño el término  RSI o proceso de protección activa o sistémica de una planta, dependiendo del tipo de barreras físicas y químicas  levantadas por las plantas.  Ciertas Bacterias que colonizan las raíces de las plantas o rhizobacterias, que promueven el crecimiento de las plantas, controlan también algunos patógenos del suelo  y funcionan como antagónicas  de los patógenos del suelo mediante competencia. Algunos experimentos producidos  en plantas reproducidas por semillas y tratadas con RPCP o bacterias promotoras del crecimiento (rhizobacterias),  incidieron en la baja aparición de enfermedades como la  marchites bacteria

 

También existen estudios  en la evaluación de  26 lineas de RPCP o rhizobacterias  realizados en Auburn en variedades de tomate, las semillas de tomate fueron mezcladas con granulados bacteriales  antes de ser sembradas, las plantas fueron inoculadas con CMV o virus de tabaco  por fricción una semana con rhizobacterias después del trasplante. El porcentaje de plantas con síntomas de virosis en los tratamientos   fue de 14.7%  en comparación con el 75.8 % de las plantas que no fueron tratadas con RPCP.

 



[1] Agrios, G. (2001). op.cit.p.119

[2] Agrios, G. Ibid.p 120.

[3] AGRIOS, G. op.cit. p 134.