soldado riseiro anti-virus

2024/10/23 Ojinaga Juárez, Mikel - NEIKEReko ikertzailea, agronomia-ingeniaria eta Biologian doktorea Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Sariak
• Genetika
• Mikrobiologia
• Nekazaritza

Aínda que o pemento é un cultivo importado de América, os principais tipos de pementos plantados actualmente en Euskadi, “Pemento de Gernika” e “Guindilla de Ibarra” (figura 1), están adaptados ás nosas condicións agroclimáticas. Son unha parte importante da nosa agrodiversidad e convertéronse en produtos moi relacionados co territorio.

Figura 1. Principais tipos de pementos locais. A) Pementa de Ibarra (variedade Ibarroria) e B) pemento de Gernika (variedade Derio). Ed. NEIKER

Son as variedades de pementos que aseguran a súa orixe e calidade. Grazas ás Indicacións Xeográficas protexidas ou aos recoñecementos de calidade, as explotacións produtoras destes produtos son competitivas. De feito, son coñecidos e apreciados para os consumidores, e o comprador está disposto a pagar prezos máis altos por estes pementos que indican proximidade e calidade.

Con todo, na produción e competitividade das explotacións pimentales poden influír diversos factores, entre os que destacan os problemas de sanidade vexetal, destacando as enfermidades por fungos e virus. En gran medida, estas enfermidades foron causadas polo sistema de produción intensiva convencional empregado nos cultivos nas últimas décadas.

Figura 2. Síntomas dos virus nas follas e froitos dos cultivos pimentales autóctonos. Ed. NEIKER

Hai unha década, os produtores de pementos e guindillas do territorio, xunto cos técnicos do sector, puxéronse en contacto coas administracións públicas e investigadores de horticultura para informarlles sobre os problemas de saúde vexetal que padecían nos seus cultivos, co fin de buscar como afrontalos. De feito, o sector mostrouse moi preocupado polos graves efectos que estas enfermidades teñen sobre os cultivos, con importantes perdas na produción, que pon en perigo a sustentabilidade económica das explotacións (Figura 2).

Variedades locais de pementos e guindillas sensibles aos virus

En primeiro lugar, decidiuse determinar que virus orixinaban os problemas que se estaban producindo nas plantas. Para iso levaron a cabo traballos de prospección nas plantacións de pementos e guindillas dos agricultores. En Bizkaia e Gipuzkoa, principalmente, realizáronse estudos de invernadoiro e horta a horta, se muestrearon plantas con síntomas viroso e posteriormente realizáronse estudos de diagnóstico en laboratorio. Analizáronse sete virus mediante DAS-ELISA en máis de mil plantas. Os virus analizados foron o virus da pataca PVY transmitida polos afidos (xénero Potyvirus), o virus da marchitez goteada do tomate TSWV transmitido polos trips (xénero Orthotospovirus) e cinco virus do xénero Tobamovirus que se transmiten por contacto e semente. Os tobamovirus analizados foron os seguintes: O virus do mosaico do tabaco TMV, o virus do mosaico do tomate ToMV, o virus do mosaico verde lixeiro do tomate TMGMV, o virus da pinga lixeira do pemento vermello PaMMV e o virus da pinga lixeira do pemento PMMoV.

Así, coñecéronse os principais axentes de virus presentes nas plantas pimentales. Algúns virus apareceron estreitamente ligados ás plantas dos invernadoiros, mentres que outros se desenvolveron máis en plantas ao aire libre, algunhas transmitidas por insectos e outras transmitidas da semente á planta. Ademais, identificáronse os virus que causaban os danos máis graves nas plantas. En plantas ao aire libre, PVY foi o que xerou os maiores problemas. Nas plantas dos invernadoiros, os virus do xénero Tobamovirus e TSWV foron os máis prevalentes. Todas as análises levaron aos tobamovirus a ser considerados como a principal ameaza nas variedades locais, xa que se transmiten da semente á planta e posteriormente son facilmente propagables por contacto nas plantas durante a manipulación das plantas por parte dos agricultores. Por tanto, o rendemento e a calidade dos froitos redúcese moito. Tamén é destacable a persistencia destes virus, que poden estar presentes durante anos de forma contaxiosa nas zonas rurais.

Definindo o problema fundamental, solución: mellora xenética

Ante a incerteza provocada por Tobamobirus, era necesario buscar solucións para o control dos virus, e a mellor opción era incorporar os xenes de resistencia a estes virus nas variedades sensibles locais e establecer as medidas culturais necesarias nas plantas que presentan estes problemas. As empresas que comercializan sementes nunca entran nos investimentos para mellorar este tipo de variedades, por tratarse de variedades de baixo interese comercial. Nestes casos, é moi importante o papel das institucións públicas dedicadas á investigación e ao desenvolvemento tecnolóxico, xa que nas súas mans está a mellora das variedades producidas a pequena escala. NEIKER afronta este reto.

A resistencia ao tobamovirus do pemento está regulada por un único xene principal: Xenes `L´. E varias especies e variedades que o levan pódense atopar no xénero Capsicum a través de catro alelos (L1, L2, L3 e L4). Doutra banda, entre os tobamovirus atópanse varios patotipos (P0, P1, P1.2 ou P1.2.3) que se clasifican en función da súa capacidade para superar a resistencia provocada polos alelos do xene `L´. En consecuencia, os virus con patotipo P0 non poden contaminar as plantas que levan o xene L. Os virus con patotipos P1, P1.2 ou P1.2.3 poden contaminar plantas con alelos L1, L1 e L2 e L1, L2 e L3 respectivamente (táboa 1).

Táboa 1. Xenes resistentes que se poden atopar nas variedades de pementos respecto dos diferentes patotipos de tobamobirus. Ed. International Seed Federation: ISF; adaptado desde 2012

As variedades que conteñen estes xenes de resistencia `L´ inician no punto de contacto cos tobamobirus o proceso denominado “resposta hipersensible”, no que a planta favorece a morte programada das células e impide o desenvolvemento do virus (Figura 3).

Figura 3. Principais síntomas na inoculación de tobamobirus en variedades sensibles e resistentes. Nas follas inoculadas en plantas sensibles non hai síntomas, pero nas follas non inoculadas pódense ver síntomas de enfermidade. Nas plantas resistentes, as follas inoculadas presentan puntos necróticos e abcisión, e nas follas non inoculadas a planta vese sa. Ed. NEIKER

Na prospección realizada en 2014, tras a inoculación de 36 mostras contaminadas con tobamovirus PMMoV de variedades con distintos alelos do xene `L´, observouse que co alelo L3 podíanse controlar todos os tobamovirus que afectan á planta pimental de Euskadi (táboa 1). No entanto, decidiuse introducir os xenes L3 e L4 de forma diferenciada nas dúas variedades autóctonas, de forma que no futuro puidésese controlar máis tobamovirus que puidesen entrar nas plantas pimentales de Euskadi.

Figura 4. Esquema do Programa de Mellora na obtención de variedades resistentes ao tobamobirus no pemento de Gernika e na pementa de Ibarra a través de retracciones con marcadores moleculares (AG). Este programa de mellora xenética estivo composto por 7 xeracións: PseudoF1 (mediante cruzamiento entre variedades locais sensibles e híbridos resistentes da variedade italiana), 4 retracciones e 2 autopolinizaciones. Cruzando as variedades sensibles “Derio” e “Ibarroria” coas variedades heterocigóticas resistentes “Palermo” e “Giulio”, obtivéronse catro materiais de mellora diferentes: Pementa de Ibarra con xene L3, Pementa de Ibarra con xene L4, Pemento de Gernika con xene L3 e Pemento de Gernika con xene L4. Na parte inferior vese como recuperamos as características morfolóxicas da piparra de Ibarra con 4 retracciones. Ed. NEIKER

En marcha un programa de retroceso asistido por marcadores moleculares

Así, en 2015 púxose en marcha un programa de mellora xenética clásica baseada en leis e cruzamientos de Mendel a través do retroceso asistido por marcadores moleculares (MMLAG) (Figura 4). Por unha banda, un pemento nai, un bonito pemento de Gernika, con label de calidade, moi apreciado no mercado e valorado nas nosas cociñas e mesas. Doutra banda, outro pemento nai, a guindilla fina de Ibarra, ideal para fritir ou para comer en vinagre. As dúas variedades cruzáronse con pementos doces de orixe italiana, que tiñan resistencia xenética aos virus: “Palermo” (xene L3) e “Giulio” (xene L4). O obxectivo final era que a sucesión tivese un aspecto e características agronómicas da nai e recibise a resistencia xenética do pai. Para este primeiro cruzamiento unificouse o pole das variedades híbridas resistentes e colocouse nas flores castradas das variedades sensibles para posibilitar o cruzamento entre as variedades (figura 5).

No primeiro cruzamento perdeuse o 50% do xenoma das variedades autóctonas, pero ao mesmo tempo conseguiuse introducir o xene resistente á metade da sucesión (Figura 3). Posteriormente, nos repregamentos seleccionáronse plantas resistentes e recuperouse o xenoma orixinal. A selección de plantas resistentes levou a cabo mediante marcadores moleculares asociados a xenes de resistencia en todas as xeracións do programa de mellora. Así, dado que en cada reversión realizada no programa de mellora recupérase o 50% do xenoma das variedades autóctonas, tras a execución de catro e tras a recuperación de case o 97% do xenoma das variedades interesadas, decidiuse incluír os xenes L3 e L4 na homocirugía mediante dous autopolinizaciones (Figura 4). Estas variedades non son transxénicas, en ningún caso, senón as producidas polo cruzamento e a selección.

Figura 5. Traballos necesarios para a obtención de variedades resistentes. Recóllese o pole das variedades resistentes e se polinizan as flores das variedades sensibles despois de castrarlas. Ed. NEIKER

Novas variedades resistentes:GUDARI e IRRIBARRA

Estes programas de mellora supoñen un traballo a longo prazo. Neste caso, necesitáronse 7 ciclos vexetais para obter pementos e guindillas moi resistentes á nai. Con todo, en lugar de facer as cousas tal e como o facía Mendel no seu día, neste caso utilizáronse marcadores moleculares. Así, desenvolvéronse e utilizaron ferramentas moleculares específicas para obter información sobre a resistencia xenética da sucesión de forma áxil e eficaz e axilizar o proceso. Por outra banda, en dous anos valorouse o comportamento produtivo das novas variedades resistentes mediante ensaios, e comprobouse que eran capaces de producir a par das dúas variedades sensibles orixinais. Nos ensaios seleccionáronse as variedades resistentes máis frutíferas desenvolvidas. Ademais, analizouse o comportamento destes pementos en cultivos comerciais, sobre todo en explotacións con problemas de virosis, con altos niveis de produtividade e resistencia. Por último, realizáronse inoculaciones viroso para asegurar que as novas variedades son resistentes aos tobamovirus. O novo pemento de Gernika obtido denominouse GUDARI, facendo referencia ao traballo, a vocación e a paixón que se necesita para resolver os problemas. Pero a guindilla resistente de Ibarra chamouse IRRIBARRA, unha variedade á que desexamos un futuro feliz e produtivo. Son dúas variedades creadas tendo en conta aos nosos antepasados, de face aos problemas de hoxe e ás solucións de futuro. Pero, para que a resistencia sexa duradeira no tempo, é conveniente que a carga viroso das hortas e invernadoiros sexa o máis baixa posible. Así, acordouse un protocolo de prácticas de hixiene nas explotacións que minimicen a carga viroso e minimicen o risco de envorco de resistencias polas novas cepas do virus.

Na solución de novos problemas

Obtivéronse variedades autóctonas de pementos e guindillas que loitarán contra os tobamovirus. Os danos dos produtores diminuíron considerablemente e con iso recuperouse en parte a rendibilidade económica das explotacións. Con todo, nos últimos anos, a superficie de cultivo diminuíu, especialmente en Bizkaia (a superficie ligada ao pemento de Gernika reduciuse drasticamente). A partir de agora será fundamental que tamén se vaian solucionando os problemas socioeconómicos relacionados coa produción agraria, para asegurar a substitución xeneracional do sector hortícola de Euskadi e garantir no futuro a subministración de alimentos valiosos para a cidadanía.

Agradecementos

Quero agradecer a Santiago Larregla, director da miña tese doutoral, por obter os recursos necesarios para realizar este traballo, e a Sorkunde Mendarte por animarlles a participar neste premio. Xabi Ojinaga, Aitor Marcos e Igone Menika tamén participaron no texto.

Bibliografía

[1] Tomita R, Murai J, Miura E, Ishihara H, Liu S, Kubotera E, Fonda A, Hatta R, Kuroda T, Hamada H, et ao. Fine mapping and DNA fiber FISH analysis locates the tobamovirus resistance gene L3 of Capsicum chinense in a 400-kb region of Rlike xenes cluster embedded in highly repetitive sequences. Theor Appl Genet. 2008;117(6):1107-18 Doi: 10.1007/s00122-008-0848-6.

[2] Tomita R, Sekine KT, Mizumoto H, Sakamoto M, Murai J, Kiba A, Hikichi E, Suzuki K, Kobayashi K. Genetic basis for the hierarchical interaction between Tobamovirus spp. e l resistance gene alleles from different pepper species. Mol Plant Microbe Interact. 2011;24(1):108-17 Doi: 10.1094/MPMI-06-10-0127.

Di Dato F, Parisi M, Cardi T, Tripodi P. Genetic diversity and assessment of markers linked to resistance and pungency xenes in Capsicum germplasm. Euphytica. 2015;204:103–119. exactamente: 10.1007/s10681-014-1345-4.

[4] Genda E, Kanda A, Hamada H, Sato K, Ohnishi J, Tsuda S. Two Amino Acid Substitutions in the Coat Protein of Pepper mild mottle virus Are Responsible for Overcoming the L(4) Gene-Mediated Resistance in Capsicum spp. Phytopathology. 2007 Jul;97(7):78793. doi: 10.1094/PHYTO-97-0787.

Dombrovsky A, Smith E. Seed transmission of Tobamoviruses: Aspects of global disease distribution. En: Advances in Seed Biology. Axuste 2017: 10.5772/intechopen.70244.

[6] International Seed Federation. Differential sets in Tobamoviruses. Nyon (Switzerland) febreiro 2020.