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Evolución de "Fusarium oxysporum" f.sp. "ciceris", el agente de la Fusariosis vascular del garbanzo, en razas patogénicas y patotipos

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Abstract

Los cultivares resistentes son la medida de lucha más práctica y económicamente eficiente para el control de enfermedades de cultivos, pero su eficiencia es comprometida por la variabilidad patogénica en las poblaciones de los patógenos. El conocimiento de la historia y potencial evolutivo en la población del patógeno puede ayudar a optimizar la utilización práctica de la resistencia contra aquel, independientemente de la estrategia de mejora genética que se haya empleado para desarrollarla. En este artículo examinamos la diversidad de fenotipos de patogenicidad y virulencia en Fusarium oxysporum f. sp. ciceris, el agente causal de la Fusariosis Vascular del garbanzo, analizamos la variabilidad genética que existe en y entre dichos fenotipos, e inferimos una relación filogenética entre las ocho razas patogénicas conocidas de dicho patógeno. La filogenia intraespecífica inferida muestra que cada una de estas razas constituye un linaje monofilético, y que la patogenicidad cultivar-específica de ellas ha sido adquirida en un proceso simple y secuencial con escasas y discretas ganancias o pérdidas de patogenicidad.
Bol. San.
Veg.
Plagas, 31: 59-69, 2005
PATOLOGÍA
Evolución de Fusarium oxysporum f. sp. ciceris, el agente de la
Fusariosis vascular del garbanzo, en razas patogénicas y patotipos
M. M. JIMÉNEZ GASCO, J. A. NAVAS CORTÉS, R. M. JIMÉNEZ DÍAZ
Los cultivares resistentes son la medida de luchas práctica y económicamente efi-
ciente para el control de enfermedades de cultivos, pero su eficiencia es comprometida
por la variabilidad patogénica en las poblaciones de los patógenos. El conocimiento de
la historia y potencial evolutivo en la población del patógeno puede ayudar a optimizar
la utilización práctica de la resistencia contra aquel, independientemente de la estrategia
de mejora genética que se haya empleado para desarrollarla. En este artículo examina-
mos la diversidad de fenotipos de patogenicidad y virulencia en Fusarium oxysporum f.
sp.
ciceris, el agente causal de la Fusariosis Vascular del garbanzo, analizamos la varia-
bilidad genética que existe en y entre dichos fenotipos, e inferimos una relación filoge-
nética entre las ocho razas patogénicas conocidas de dicho patógeno. La filogenia intra-
específica inferida muestra que cada una de estas razas constituye un linaje monofiléti-
co,
y que la patogenicidad cultivar-específica de ellas ha sido adquirida en un proceso
simple y secuencial con escasas y discretas ganancias o pérdidas de patogenicidad.
M. M.
JIMÉNEZ GASCO
Departamento de Patología Vegetal, The Pennsylvania State Uni-
versity; University Park, PA, EE.UU.
J. A.
NAVAS CORTÉS.
Instituto de Agricultura Sostenible (IAS), CSIC, Apartado 4084,
14080 Córdoba.
R. M.
JIMÉNEZ DÍAZ.
IAS-CSIC y ETSIAM, Universidad de Córdoba, Apartado 3048,
14080 Córdoba.
Palabras clave: Garbanzo, Cicer arietinum, Fusariosis Vascular, filogenia, variabili-
dad patogénica, 'fingerprinting' de ADN, genealogía génica, transposones
INTRODUCCIÓN
La utilización de cultivares resistentes a
los patógenos es una de las estrategiass
prácticas y eficientes para el control de
enfermedades de plantas, y su uso probable-
mente se intensificará en los próximos años
con la extensión de las nuevas formas de
agricultura (i.e., sostenible, ecológica, orgá-
nica, etc.). Sin embargo, la eficiencia de los
cultivares resistentes en el control de enfer-
medades se ve seriamente comprometida por
la capacidad evolutiva de los patógenos, que
da lugar a que se establezcan en sus pobla-
ciones naturales razas patogénicas (definidas
como biotipos del agente patogénicos sobre
cultivares portadores de genes de resistencia
específica) y patotipos (definidos como bio-
tipos del agente capaces de causar síndromes
de diferente severidad en cultivares de su
huésped) capaces de superar la expresión de
resistencia en la planta. Durante los casi 100
años trascurridos desde el descubrimiento de
la resistencia genética a patógenos en plantas
y las razas patogénicas de éstos, agrónomos,
fitopatólogos y genetistas han sido testigos
de la 'superación' (anulación) de la resisten-
cia completa conferida por genes en la plan-
ta que exhiben una relación gen-a-gen con
los genes de virulencia del patógeno (FLOR,
1971),
así como de la 'erosión' (más que
anulación) de la resistencia parcial regulada
cuantitativamente, que no exhibe dicha rela-
ción gen-a-gen y tiende a ser efectiva de
manera inespecífica (FLIER et al.,
2003;
JOHNSON, 1983). En ambos casos, 'supera-
ción1 y 'erosión' de las resistencias son con-
secuencia de la selección direccional de las
variantes patogénicas mejor adaptadas en las
poblaciones de los patógenos, que es favore-
Figura I. (A) Reacción de la línea PV 1 de garbanzo a la inoculación con las razas 0 (centro) y 5 (derecha) de
Fusarium oxysporum f. sp. ciceris. A la izquierda las plantas testigo no inoculadas. Nótese el amarilleamiento
progresivo causado por la raza 0, característico del patotipo de Amarillez. (B) Reacción del cv. JG 62 de garbanzo a la
inoculación con las razas 0 (centro) y 5 (derecha) de Fusarium oxysporum f. sp. ciceris. A la izquierda las plantas
testigo no inoculadas. Nótese la flacidez y muerte causadas por la raza 5, características del patotipo de Marchitez.
Figura 2. Curva de incremento en el tiempo de un índice de intensidad de Fusariosis Vascular en el cv. P 2245 de
garbanzo desarrollado en suelo infestado con diferentes densidades de inoculo de las razas 0 (A) y 5 (B) de Fusarium
oxysporum f. sp. aceris. Cada punto es media de los valores calculados con datos de cuatro bloques al azar de 12
plantas cada uno. La línea continua representa la curva de incremento de enfermedad calculada por regresión no lineal
de los datos experimentales al modelo de Gompertz.
cida por el monocultivo y la uniformidad
genética que prevalecen en la agricultura
moderna (BROWN, 1995).
Recientemente, MACDONALD y LINDE
(2002) han puesto énfasis en señalar que la
utilización óptima y eficiente de la resisten-
cia en cultivares de plantas requiere conoci-
miento previo respecto de la historia y poten-
cial evolutivo de la población del patógeno
(cuya estructura de virulencia es a menudo
desestimada en el proceso de desarrollo de
resistencias), independientemente de las
estrategias que se utilicen para desarrollar
los cultivares resistentes (i.e., mejora genéti-
ca convencional, o ingeniería genética). Ade-
más,
dichos autores han propuesto que el
potencial evolutivo de un patógeno se refleja
en la estructura genética de sus poblaciones,
de manera que el conocimiento de ésta per-
mite realizar inferencias sobre dicho poten-
cial y tomar decisiones para optimizar la uti-
lización de genes de resistencia al patógeno
para el control de la enfermedad. En este
artículo presentamos un análisis de la diver-
sidad genética que existe en las razas y pato-
tipos que componen las poblaciones de
Fusarium oxysporum f. sp. ciceris, el agente
causal de la Fusariosis Vascular del garbanzo
(TRAPERO-CASAS y JIMÉNEZ-DÍAZ, 1985), e
inferimos relaciones evolutivas entre ellos.
Fenotipos de patogenicidad y virulen-
cia en Fusarium oxysporum f. sp. ciceris
Fusarium oxysporum f. sp. ciceris es un
hongo que habita el suelo y está patogénica-
mente especializado sobre especies de Cicer
(KAISER et al., 1994), en cuyas poblaciones
pueden distinguirse dos patotipos (denomi-
nados de Amarillez y Marchitez) que difie-
ren en virulencia (definida por la cantidad de
enfermedad que pueden causar en un cultivar
del huésped), y ocho razas patogénicas
(razas 0, IA, 1B/C, 2, 3, 4, 5, y 6) que pue-
den ser identificadas por la reacción que
determinan en un conjunto de cultivares y
líneas diferenciadoras raciales (HAWARE y
NENE,
1982;
JIMÉNEZ-DÍAZ
et al,
1993).
De
las ocho razas, seis (razas lA,2,3,4,5y6)
causan el síndrome de Marchitez (clorosis y
flacidez rápida de tejidos aéreos y coloración
castaño-oscura del tejido vascular y medu-
lar) y dos (razas 0 y 1B/C) causan el síndro-
me de Amarillez (amarilleamiento progresi-
vo,
defoliación y coloración vascular y
medular) (Figura 1); y las ocho razas tienen
una distribución geográfica distintiva. Esto
es,
las razas 2, 3, y 4 sólo han sido diagnos-
ticadas en la India hasta ahora (HAWARE y
NENE,
1982), mientras que las razas 0,1B/C,
5 y 6 se han encontrado principalmente en la
Cuenca Mediterránea y California (HALILA y
STRANGE, 1996; JIMÉNEZ-DÍAZ, et al, 1993;
JIMÉNEZ-GASCO et al., 2001). A diferencia de
las otras razas, la raza 1A está extensamente
distribuida en California, la Cuenca Medite-
rránea, y la India (Haware y Nene, 1982;
Jiménez-Gasco et al., 2001).
Además de diferir en patogenicidad (i.e.,
capacidad inherente en un agente microbiano
de causar enfermedad en genotipos de la
especie vegetal susceptible), las razas de F.
oxysporum f. sp. ciceris también manifiestan
distinta virulencia, de manera que difieren en
la cantidad de inoculo necesaria para causar
enfermedad severa en un cultivar de garbanzo
susceptible. Así, a 25°C, temperatura óptima
para el desarrollo de la Fusariosis Vascular,
bastaron 6-50 clamidosporas/g de suelo de la
raza 5 para causar una reacción severa en el
cv. P 2245 pero fueron necesarias 20.000 cla-
midosporas/g de suelo de la raza 0 para cau-
sar igual cantidad de enfermedad en el mismo
cultivar (Figuras 2A y 2B)
(NAVAS-CORTÉS
et
al., 2000). Asimismo, cuando la virulencia de
la raza 1B/C (patotipo de Amarillez) se com-
paró con la de las razas 1A y 5 (patotipo de
Marchitez) en el cv. PV 61 (resistente a la raza
0),
la máxima cantidad de enfermedad se
alcanzó con 1.000 clamidosporas/g de suelo
de la raza 5 y
5.000
clamidosporas/g de suelo
de la raza 1A, pero con
5.000
clamidospo-
ras/g de suelo de la raza 1B/C se desarrolló
una cantidad de enfermedad equivalente a la
producida por 1.000 clamidosporas/g de suelo
de la raza 1A (Figura 3). Es interesante resal-
tar que tales diferencias en virulencia entre las
razas 0,1 y 1B/C, indicadas por las relaciones
cuantitativas entre cantidad de inoculo y can-
tidad de enfermedad que éste promueve en un
cultivar susceptible de garbanzo, van asocia-
das a diferencias mínimas en la patogenicidad
que dichas razas expresan en los cultivares
diferenciadores raciales; esto es, las razas 0 y
1B/C comparten el patotipo (Amarillez) pero
son diferencialmente patogénicas en ' JG 62',
mientras que las razas 1B/C y 1A pertenecen
a diferentes patotipos y son moderada (raza
1B/C) o altamente virulentas sobre el cv. C
104 (JIMÉNEZ-GASCO et al., 2004).
En conclusión, de lo anterior parece dedu-
cirse que en conjunto el patotipo de Amari-
llez de F. oxysporum f. sp. ciceris es menos
virulento que el de Marchitez, pero que tam-
bién pueden existir diferencias en virulencia
entre razas de un mismo patotipo.
Patrón evolutivo en Fusarium oxyspo-
rum f. sp. ciceris
La forma especial ciceris es una de las
s de un centenar de poblaciones patogéni-
Figura 3. Histograma del índice de intensidad final de Fusariosis Vascular en el cv. PV 61 de garbanzo desarrollado en
suelo infestado con diferentes densidades de inoculo de las razas IA, 1B/C y 5 de Fusarium oxysporum f. sp. ciceris.
Cada barra es media de los valores calculados con datos de cuatro bloques al azar de 12 plantas cada uno 48 días
después de la inoculación.
camente especializadas que, junto con una
rica diversidad de grupos no-patogénicos
pero invasores del cortex radical de plantas,
componen a Fusarium oxysporum, una espe-
cie fúngica compleja, habitante tanto de sue-
los cultivados como naturales, para la que no
se conoce forma de reproducción sexual. La
obligada reproducción asexual impide la
recombinación genética entre los miembros
de la especie, y da lugar a que la variación
genética en ellos deba resultar principalmen-
te de la acumulación de mutaciones y a que
sus poblaciones tengan una estructura clonal.
En F. oxysporum, dicha estructura se ha aso-
ciado con la denominada 'compatibilidad
vegetativa', esto es, la capacidad de los
miembros de la especie de establecer hetero-
cariontes (citoplasmas conteniendo núcleos
genéticamente diferentes) estables mediante
la fusión continuada de micelios homocarió-
ticos adyacentes (GORDON y MARTIN, 1997;
KISTLER, 1997; KLEIN y CORRELL, 2001); de
manera que los miembros intercompatibles
de la especie pertenecen a un mismo Grupo
de Compatibilidad Vegetativa (VCG) y están
genéticamente aislados de los que pertene-
cen a otros VCGs por los mecanismos de
incompatibilidad.
El proceso por el que se haya podido esta-
blecer la referida estructura clonal en una
forma especial de F. oxysporum a lo largo de
su historia evolutiva no es único, de manera
que algunas formas especiales
(p.ej.,
albedi-
nis,
canariensis, conglutinans) han evolucio-
nado hacia el patogenismo una sola vez y
son por lo tanto monofiléticas (BAAYEN et
al, 2000; KISTLER, 2001), mientras que otras
(p.ej.,
cúbense, lycopersici, melonis) han
adquirido dicha capacidad en eventos múlti-
ples e independientes y son en consecuencia
polifiléticas (BAAYEN et al, 2000; O'DON-
NELLetaL, 1998).
El que una determinada forma especial de
F. oxysporum tenga origen monofilético o
polifilético tiene obvias consecuencias direc-
tas sobre las estrategias de desarrollo y utili-
zación de la resistencia al patógeno para el
control de la enfermedad, porque historias
evolutivas distintas en lugares geográfica-
mente distantes, confieren incertidumbre al
Figura 4. Genealogía del gen factor de elongación la (EFla) que demuestra la monofilia en Fusarium oxysporum
f. sp. aceris. La figura muestra uno de los tres árboles de máxima parsimonia obtenidos. Los asteriscos indican las
secuencias de las cepas de F. oxysporum f. sp. aceris (en rojo) y de E oxysporum no patogénico de garbanzo (en azul)
comparadas con las de cepas de otras formas especiales disponibles en el GenBank.
empleo con éxito de un cultivar desarrollado
contra las poblaciones del patógeno que pre-
dominan en un área evolutiva cuando se usan
en áreas evolutivas diferentes. En el caso de
F. oxysporum f. sp. ciceris, la notable diver-
sidad fenotípica y geográfica observada
sugirió la posibilidad de que pudiera ser
polifilética. Sin embargo, diversos estudios
utilizando una amplia muestra de cepas del
hongo representativas de los varios patoti-
pos,
razas, y orígenes geográficos, indicaron
que éstas son genéticamente idénticas en tér-
minos de VCG (NOGALES MONCADA, 1997)
y de las secuencias de cinco genes altamente
conservados en hongos (factor de elongación
la (EFla), a-tubulina, histona 3, actina y
calmodulina). Además, la comparación
mediante análisis de parsimonia de las
secuencias del gen EFla en la amplia mues-
tra de cepas de F. oxysporum f. sp. ciceris,
con las de miembros representativos de otras
11 formas especiales de F. oxysporum, agru-
pó a las cepas de la forma especial ciceris de
forma distintiva respecto de las de otras for-
mas especiales de dicha especie y de cepas
no-patogénicas de ella (Figura 4) (JIMÉNEZ-
GASCO
et al,
2002).
Considerada en su conjunto, la informa-
ción anterior indica que F. oxysporum f. sp.
ciceris es de origen monofilético; y la inter-
pretacións simple que puede derivarse de
ella es que este patógeno procede de una
pequeña población fundadora de F. oxyspo-
rum que en el pasado adquirió patogenicidad
sobre especies de Cicer, y que la variación
en los fenotipos de patogenicidad y virulen-
cia que la caracterizan hoy debe haberse pro-
ducido por la acumulación de cambios gené-
ticos relativamente recientes, que han debido
tener lugar con posterioridad a la evolución
de la forma especial ciceris y en áreas de cul-
tivo del huésped geográficamente aisladas
(GORDON y MARTIN, 1997; JIMÉNEZ-GASCO
era/., 2001).
Variabilidad genética intra e inter
razas de Fusarium oxysporum f. sp. cice-
ris: Inferencia filogenética de las razas del
patógeno
El patrón evolutivo de la variación pato-
génica en F. oxysporum f. sp. ciceris se
investigó mediante hibridaciones del ADN
genómico de 36 cepas del patógeno repre-
sentativas de todos los patotipos, razas y orí-
genes geográficos, y tres de F. oxysporum no
patogénicas de garbanzo, utilizando como
sondas tres secuencias de ADN repetitivo en
F. oxysporum f. sp. ciceris que presentan
similitud con transposones fúngicos; y los 88
fragmentos de ADN identificados en la
hibridación de todas las cepas fúngicas con
las tres sondas se sometieron a análisis fené-
tico por medio de UPGMA, y análisis cla-
dístico utilizando PAUP* 4.0b4a y el método
'neighbor-joining'.
El análisis UPGMA distinguió nítidamen-
te las cepas patogénicas de las no-patogéni-
cas,
y separó a las de F. oxysporum f. sp.
ciceris en dos grandes grupos que se correla-
cionan con los patotipos de Amarillez y Mar-
chitez; a su vez, dichos grupos principales se
diferenciaron en sub-grupos, de manera que
las cepas incluidas en cada uno de ellos
corresponden a una raza determinada (datos
no mostrados). Además, el análisis de simili-
tud en el perfil de hibridación de cepas de
una raza, calculado con el coeficiente de Jac-
card, indicó diversidad en dicha similitud
siendo la raza 0 las diversa (similitud
promedio entre cepas del 64%) y la raza 5 la
s homogénea (similitud promedio entre
cepas del 93%).
El análisis cladístico reprodujo el patrón
de agrupamientos de las cepas de F. oxyspo-
rum f. sp. ciceris obtenido con el análisis
fenético UPGMA (Figura 5), de manera que
las cepas patogénicas constituyeron una
clade claramente diferenciada de las cepas
no-patogénicas de garbanzo. Similarmente,
las cepas de F. oxysporum f. sp. ciceris cons-
tituyeron dos clades claramente correlacio-
nadas con los dos patotipos de Amarillez y
Marchitez mencionados, así como linajes
clónales que correspondieron a cada una de
las razas (Figura 5). Sin embargo, en ningu-
no de los análisis anteriores existió aso-
ciación alguna entre los patrones de agrupa-
ción o clades y la procedencia geográfica de
Figura 5. Filogenia de las razas patogénicas de Fusarium oxysporum f. sp. ciceris inferidas en base al análisis
'neighbor-joining' de los perfiles de hibridación del ADN genómico de 36 cepas del patógeno y tres de F. oxysporum
no patogénico de garbanzo utilizando como sondas tres secuencias de ADN repetitivo en F. oxysporum f. sp. ciceris.
las cepas, excepto por las de las razas 2, 3 y
4 que hasta ahora han sido descritas en la
India únicamente.
Las varias líneas de evidencia referidas
hasta ahora indican que la raza 0, que causa
el síndrome de Amarillez, es posiblemente la
s antigua de las razas del patógeno y ante-
pasada de las razas que causan Marchitez.
En primer lugar, la raza 0 es la menos pato-
génica de las razas descritas, indicado por el
menor número de líneas diferenciadoras
raciales que puede atacar comparado con
otras razas, así como la menos virulenta
sobre cultivares susceptibles, y es las
ampliamente distribuida en la Cuenca Medi-
terránea (aunque no ha sido descrita en la
India) (HALILA y STRANGE, 1996; HAWARE y
NENE, 1982; JIMÉNEZ-DÍAZ et al., 1993;
JIMÉNEZ-GASCO et al., 2001). En segundo
lugar, la probable evolución de F. oxysporum
f. sp. ciceris a partir de poblaciones o indivi-
duos parasíticos pero no patogénicos (i.e.,
capaces de establecer infección en la planta
pero no de causar enfermedad en ella), que
indica el origen monofilético del patógeno
(JIMÉNEZ-GASCO et al, 2002), sugiere que la
razas antigua de aquél sea patogénica
sobre menor número de cultivares resistentes
que las desarrolladass recientemente.
Además, puesto que la variación genética en
un hongo de reproducción estrictamente ase-
xual, como es F. oxysporum f. sp. ciceris,
resulta principalmente de la acumulación de
mutaciones en el curso del tiempo, es de
esperar que este proceso generes diversi-
dad en la razas antigua, i.e., la raza 0,
comparada con lass recientes como la
raza 5, que es la menos diversa en perfiles
RAPD (JIMÉNEZ-GASCO et al., 2001) y de
hibridación (JIMÉNEZ-GASCO et al., 2004) y
las patogénica y virulenta de las identifi-
cadas en la Cuenca Mediterránea. Según esta
hipótesis, la raza 1B/C es la evolutivamente
s cercana a la raza 0, con la cual compar-
te el síndrome de Amarillez y muestra patro-
nes de patogenicidad y diversidad genética
muy
similares
(JIMÉNEZ-DÍAZ
et al., 1993;
JIMÉNEZ-GASCO et al, 2001,2004).
Evolución de las razas de Fusarium
oxysporum f. sp. ciceris mediante un pro-
ceso secuencial en la ganancia de patoge-
nicidad
En una reciente revisión bibliográfica
sobre la biología de F. oxysporum, GORDON
y MARTIN (1997) postularon que en una
forma especial monofilética de este hongo
las razas patogénicas que mantuvieran una
estrecha relación filogenética derivarían una
de otra, en un proceso secuencial de pasos
discretos,s que de manera independiente.
El análisis filogenético de F. oxysporum f.
sp.
ciceris ha facilitado contrastar esta hipó-
tesis y demostrar por primera vez que las
razas de este patógeno han evolucionado
siguiendo dicho proceso secuencial y discre-
to (JIMÉNEZ-GASCO et al, 2004). A tal fin, la
patogenicidad cultivar-específica de las
razas sobre cada uno de los cultivares o líne-
as diferenciadoras raciales se superpuso (no
mostrado) sobre el árbol filogenético inferi-
do de los linajes clónales raciales (Figura 5),
a fin de minimizar el número de cambios
necesarios y de inferir los dos escenarios
evolutivoss simples posibles: a) conside-
rando solamente que tiene lugar ganancia
(pero no pérdida) de patogenicidad sobre
cultivares resistentes, y b) admitiendo que se
pudo producir tanto ganancia como pérdida
de dicha patogenicidad (JIMÉNEZ-GASCO et
al, 2004).
El primer escenario de dicho supuesto es
coherente con la filogenia de las razas del
patógeno discutida anteriormente, en la que
la raza 0 es antepasada de las razas que cau-
san Marchitez, y postula que han podido
tener lugar al menos tres eventos paralelos
de ganancia de patogenicidad y la existencia
de tres antepasados raciales que nunca han
sido observados. En este caso, la primera
adquisición de patogenicidad a partir de la
razas antigua y desconocida habría dado
lugar a la raza 0, y posteriormente a partir de
dicha raza habrían evolucionado la raza
1B/C causante de Amarillez; subsiguiente-
mente, las razas causantes de Marchitez
habrían evolucionado en un proceso secuen-
cial y discreto a partir de una segunda raza
primigenia desconocida. Comparativamente,
el segundo escenario inferido en el estudio es
s simple que el anterior, de manera que
propone a la raza 1A causante de Marchitez
como la antepasada común a todas las demás
razas,
en lugar de una raza desconocida
como propone el primer escenario. Con-
sistente con este escenario de primigenia de
la raza 1A es el que ésta sea las extensa-
mente distribuida de todas las razas, inclu-
yendo la Cuenca Mediterránea, California e
India (HAWARE y NENE, 1982; JIMÉNEZ-DÍAZ
etal., 1994).
La historia en el desarrollo y utilización
de cultivares de garbanzo resistentes a razas
de F. oxysporum f. sp. ciceris, no parece aus-
piciar que la evolución secuencial y discreta
de las razas del patógeno descrita anterior-
mente sea resultado de
la
selección por parte
de resistencias específicas
en los
cultivares
de garbanzo.
En
efecto,
de una
parte
la
amplia distribución
de
algunas razas deter-
mina que existan incluso
en
áreas geográfi-
cas donde
no se han
empleado cultivares
resistentes, como
es el
caso
de la
Cuenca
Mediterránea, donde
se ha
descrito
la
mayor
diversidad racial
del
patógeno (HALILA
Y
STRANGE,
1996;
JIMÉNEZ-DÍAZ
et al, 1993;
JIMÉNEZ-GASCO
et
al., 2001, 2003); por otra
parte,
la
utilización extensa
de
cultivares
resistentes
a la
raza
1A en la
India
no ha
dado lugar aparentemente
a
que se haya pro-
ducido desarrollo
de la
raza
6,
que deriva
de
la raza 1A
y es
patogénicamente específica
sobre
los
cultivares resistentes
a la
raza
1A
(JIMÉNEZ-DÍAZ
et al., 1993;
JIMÉNEZ-GASCO
et al., 2001). Por
el
contrario, las razas
2, 3,
y
4,
que son patogénicas sobre los cultivares
resistentes
a la
raza
1A
(HAWARE
y
NENE,
1982),
fueron identificadas
en la
India antes
de que dichos cultivares fueran desarrollados
y
se
extendiera
su
utilización (KUMAR
et al.,
1985).
Así,
a
diferencia
de
otros patosiste-
mas
(p. ej.,
Mildius, Oídios, Royas, etc),
puede haber habido escasa
o
nula selección
a
favor
de
razas
de
F. oxysporum
f.
sp. ciceris
que superen
las
resistencias utilizadas,
minimizando
las
probabilidades
de que se
produzcan cambios
en la
estructura de pato-
genicidad
y
virulencia de las poblaciones del
patógeno
que
comprometen
la
durabilidad
de
los
cultivares resistentes (MACDONALD
y
LINDE, 2002), como
es el
caso
de
patosiste-
mas como los citados.
AGRADECIMIENTOS
Las investigaciones
de los
autores que
se
mencionan
en
este artículo fueron subven-
cionadas por
la
Comisión Asesora
de
Inves-
tigación Científica
y
Técnica
a
través
de los
proyectos AGF97-1479
y
AGF98-0878.
ABSTRACT
JIMÉNEZ GASCO
M. M., J. A.
NAVAS CORTÉS,
R. M.
JIMÉNEZDÍAZ.
2005. Phylogenetic
analysis
of
the Fusarium oxysporum
f.
sp. cicerislCicer arietinum pathosystem into races
and pathotypes. Bol. San. Veg. Plagas, 31: 59-69.
Resistant cultivare are the most practical and cost efficient plant disease control mea-
sure,
but their efficacy
in
disease control
is
limited by pathogenic variability
in
pathogen
populations. Management
of
disease resistance genes can be optimized by knowledge
of
the evolutionary history and potential
of
the pathogen population, irrespective
of
the bre-
eding strategy used
for
resistance development.
In
this review, we examine the diversity
in virulence phenotypes
of
Fusarium oxysporum
f.
sp. ciceris, the causal agent
of
Fusa-
rium wilt
of
chickpeas. Also,
we
analyze
the
genetic variability existing within
and
among those phenotypes, and infer
a
phylogenetic relationship among the eight known
pathogenic races
of
this fungus. The inferred intraspecific phylogeny shows that each
of
those races forms
a
monophyletic lineage. Furthermore, virulence
of
F. oxysporum
f.
sp.
ciceris races
to
resistant chickpea cultivare has been acquired
in a
simple stepwise pat-
tern, with few parallel gains
or
losses.
Key words: Chickpea, Cicer arietinum, Fusarium wilt, phylogeny, pathogenic varia-
bility, DNA fingerprinting, gene genealogy, transposons.
REFERENCIAS
BAAYEN,
R.P.,
O'DONNELL,
K.,
BONANTS,
PJ.M.,
CIGEL-
NIK,
E.,
KROON,
L.P.N.M.,
ROEBROECK,
EJ.A.,
y
WAALWIJK,
C.
2000. Gene genealogies
and
AFLP
analyses
in
the
Fusarium oxysporum complex iden-
tify monophyletic
and
nonmonophyletic formae
spe-
ciales causing wilt
and rot
disease. Phytopathology,
90:
891-900.
BROWN,
I.K.M.
1995.
Pathogen's responses
to the
management
of
disease resistance genes. En: Advan-
ces
in
Plant Pathology
vol.
11.
Andrews,
J.H.,
y
Tommerup, I.C. (eds) Academic Press, NY, EE.UU.,
pp 75-102.
FLIER,
W.G.,
VAN
DEN
BOSCH,
G.B.M., y
TURKENSTEEN,
LJ.
2003.
Stability
of
partial resistance
in
potato
cultivars exposed
to
aggressive strains
of
Phytopht-
hora infestans. Plant Disease, 52: 326-337.
FLOR,
H.H.
1971. Current status
of
the
gene-for-gene
concept. Annual Review
of
Phytopathology,
9: 275-
296.
GORDON,
T.R., y
MARTYN,
R.D. 1997. The evolutionary
biology
of
Fusarium oxysporum. Annual Review
of
Phytopathology, 35: 111-128.
HALILA,
H.M., y
STRANGE,
R.N. 1996. Identification of
the causal agent
of
wilt
of
chickpea
in
Tunisia
as
Fusarium oxysporum
f.
sp.
cicer is race
0.
Phytopat-
hologia Mediterranea, 35: 67-74.
HAWARE,
M.P.,
y
NENE,
Y.L. 1982. Races
of
Fusarium
oxysporum
f. sp.
ciceris. Plant Disease,
66:
809-
810.
JIMÉNEZ-DÍAZ,
R.M.,
ALCALÁ-JIMÉNEZ,
A.R.,
HERVÁS,
A.,
y
TRAPERO-CASAS,
J.L.
1993. Pathogenic varia-
bility
and
hosts resistance
in
the
Fusarium oxyspo-
rum
f.
sp.
ciceris
I
Cicer arietinum pathosystem.
En:
Proc.
3r<*
Eur.
Semin. Fusarium Mycotoxins, Taxo-
nomy, Pathogenicity
and
Host Resistance. Hodows-
la Ròlin Aklimatyazacja
i
Nasiennictwo. Plant Bree-
ding
and
Acclimatization Institute, Radzikóv, Polo-
nia,
pp
87-94.
JIMÉNEZ-GASCO,
M.M., y
JIMÉNEZ-DÍAZ,
R.M. 2003.
Development
of a
specific PCR-based assay
for
the
identification
of
Fusarium oxysporum
f.
sp.
ciceris
and
its
pathogenic races
0,
1A,
5,
and
6.
Phytopat-
hology, 93: 200-209.
JIMÉNEZ-GASCO,
M.M.,
PÉREZ-ARTES,
E., y
JIMÉNEZ-
DÍAZ,
R.M. 2001. Identification
of
pathogenic races
0,1B/C,
5, and
6 of
Fusarium oxysporum
f.
sp.
cice-
ris with random amplified polymorphic
DNA
(RAPD). European Journal
of
Plant Pathology,
107:
237-248.
JIMÉNEZ-GASCO,
M.M.,
MILGROOM,
M.G., y
JIMÉNEZ-
DÍAZ,
R.M.
2002. Gene genealogies support Fusa-
rium oxysporum
f. sp.
ciceris
as a
monophyletic
group. Plant Pathology, 51: 72-77.
JIMÉNEZ-GASCO,
M.M.,
MILGROOM,
M.G., y
JIMÉNEZ-
DÍAZ,
R.M.
2004. Stepwise evolution
in
Fusarium
oxysporum
f.
sp.
ciceris inferred from fingerprinting
with repetitive DNA sequences. Phytopathology,
94:
228-235.
JOHNSON,
R.
1983. Genetic background
of
durable resis-
tance.
En:
Lamberti,
F.,
Waller,
J.M.,
y Van Der
Graaf,
N.A.
(eds.). Durable Resistance
in
Crops.
NATO
ASI
Series
A.,
Life Sciences. Plenum Press,
NY, EE.UU.,
pp 5-26.
KAISER,
WJ.,
ALCALÁ-JIMÉNEZ,
A.R.,
HERVÁS-VARGAS,
A.,
TRAPERO-CASAS,
J.L., y
JIMÉNEZ-DÍAZ,
R.M.
1994.
Screening
of
wild Cicer species
for
resistance
to races
0
and
5 of
Fusarium oxysporum
f.
sp.
cice-
ris.
Plant Disease, 78: 962-967.
KISTLER,
H.C.
1997. Genetic diversity
in
the
plant
pat-
hogenic fungus Fusarium oxysporum. Phytopatho-
logy, 87: 474-479.
KISTLER,
H.C. 2001.
Evolution
of
host specificity
in
Fusarium oxysporum.
En:
Summerell,
B.A.,
Leslie,
J.F.,
Beckhouse,
D.,
Bryden, WJL.,
y
Burgess,
L.W.
(eds) Fusarium. Paul
E.
Nelson Memorial Sympo-
sium APS Press,
St
Paul, MN, EE.UU.,
pp
70-82.
KLEIN,
K.K., y
CORRELL,
J.C. 2001. Vegetative compa-
tibility group diversity.
En:
Summerell, B.A., Leslie,
J.F.,
Beckhouse,
D.,
Bryden,
WI..Y
Burgess,
L.W.
(eds) Fusarium. Paul
E.
Nelson Memorial Sympo-
sium. APS Press,
St
Paul,
MN,
EE.UU.,
pp
83-96.
KUMAR,
J.,
HAWARE,
M.P., y
SMITHSON,
J.B. 1985.
Registration
of
four short duration Fusarium wilt-
resistant kabuli (garbanzo) chickpea germplasm.
Crop Science, 25: 576-577.
MACDONALD,
B.A.,
y
LINDE,
C.
2002. Pathogen popula-
tion genetics, evolutionary potencial
and
durable
resistance. Annual Review
of
Phytopathology,
40:
349-379.
NAVAS-CORTÉS,
J.A.,
ALCALÁ-JIMÉNEZ,
A.R.,
HAU,
B., y
JIMÉNEZ-DÍAZ,
R.M.
2000. Influence
of
inoculum
density
of
races
0
and
5 of
Fusarium oxysporum
f.
sp.
ciceris
on
development
of
Fusarium wilt
in
chickpea cultivars. European Journal
of
Plant
Pat-
hology,
106:
135-146.
NOGALES-MONCADA,
A.M. 1997. Compatibilidad Vege-
tativa
en
Fusarium oxysporum
f.
sp.
ciceris
y
Fusa-
rium oxysporum
f.
sp.
melonis, Agentes, Respectiva-
mente,
de la
Fusariosis Vasculares
del
Garbanzo
y
del Melón. Tesis Doctoral, Universidad
de
Córdoba,
216
pp.
O'DONNELL,
K.,
KISTLER,
H.C.,
CIGELNIK,
E., y
PLOETZ,
R.C. 1998. Multiple evolutionary origins
of
the fun-
gus causing Panama disease
of
banana: concordant
evidence from nuclear
and
mitochondrial gene gene-
alogies. Proceedings
of
the
National Academy
of
Sciences
of
the United States
of
America, 95: 2044-
2049.
TRAPERO-CASAS,
A., y
JIMÉNEZ-DÍAZ,
R.M. 1985. Fun-
gal wilt
and
root trot diseases
of
chickpea
in
sout-
hern Spain. Phytopathology, 75:
1146-11.
(Recepción:
28
abril 2004)
(Aceptación:
10
diciembre 2004)
... Several techniques based on DNA molecular markers have been used to denote the genetic variability of the pathogen such as RAPD (Jiménez-Gasco et al., 2001), AFLP (Sharma et al., 2009), ITS and ISSR (Gayatri et al., 2009) and its evolution in physiological races and pathotypes (Jiménez-Díaz et al., 2002; California y la región del Mediterráneo (Jiménez-Díaz et al., 1993;Jiménez-Gasco et al., 2001). Existen diversas técnicas basadas en marcadores moleculares de ADN que se han usado para denotar la variabilidad genética de este patógeno como lo son los RAPD (Jiménez-Gasco et al., 2001), AFLP (Sharma et al., 2009;Gayatri et al., 2009), ITS e ISSR (Gayatri et al., 2009), así como su evolución en razas fisiológicas y patotipos (Jiménez-Díaz et al., 2002;Jiménez-Gasco et al., 2005); sin embargo, en México son escasos los estudios relacionados en este contexto, sin llegar a confirmar con precisión la identidad de las razas fisiológicas presentes (Luna-Páez et al., 2004). ...
... La identificación precisa de las razas de Foc es de gran importancia para la generación de variedades de garbanzo resistentes a la fusariosis vascular, ya que el conocimiento del patógeno y de sus razas fisiológicas, relacionadas con el comportamiento de las variedades cultivadas en una región determinada, es un aspecto importante para el manejo de la enfermedad (Jiménez-Gasco et al., 2005, Sharma y Muehlbauer, 2007, Velarde-Félix et al., 2013. El objetivo del presente trabajo fue aislar e identificar mediante pruebas moleculares y biológicas, las razas fisiológicas de Foc presentes en las zonas cultivadas de garbanzo de la región del noroeste de México. ...
... Accurate identification of the races of Foc is of great importance for the generation of chickpea varieties resistant to vascular "scab", since knowledge of the pathogen and its physiological races, related to the behaviour of the varieties grown in a region particular is an important management aspect of the disease (Jiménez-Gasco et al., 2005;Sharma and Muehlbauer, 2007;Velarde-Félix et al., 2013). The aim of this study was to isolate and identify by molecular and biological tests, physiological races of Foc present in cultivated areas chickpea in the region of northwest Mexico. ...
Article
Full-text available
Fusarium oxysporum f. sp. ciceris (Foc) is a phytopathogenic fungus that causes the disease known as Fusarium wilt in chickpea cultivation. In Mexico, chickpea export only grown in the Northwest (Sinaloa, Sonora and Baja California Sur). Considering that Foc limits the production of this crop and no information concerning the identification of physiological races of this fungus in Mexico, the goal was to isolate and identify by molecular and biological tests physiological races of the fungus present in the growing areas chickpea in the northwest region of Mexico. During the period 2010-2014 were collected chickpea plants with symptoms of wilting and yellowing at different locations in the States of Sinaloa, Sonora and Baja California Sur. The fungus was isolated from small portions of the plant, which were seeded in medium potato-dextrose agar culture medium supplemented with pentanitroclorobenceno (PCNB) and chloramphenicol. We isolated and purified spore cultures, DNA was extracted for identification of physiological races by PCR and enzymatic sequencing. These strains were inoculated into chickpea in differential lines, confirming Mexico for the first time the identification of physiological races Foc 0 and 5.
... Arx (Navas-Cortes et al., 1998). However, the effectiveness of resistance to vascular-fusariosis can be limited by the occurrence of pathogenic strains, which differ in pathogenicity and virulence (Jimenez-Gasco et al., 2005). Eight races of F. oxysporum f. sp. ...
... It also has been observed that races 0 and 1B/C are differentially pathogenic on the cultivar JG-62, despite sharing the same path type, while the strains 1B/C and 1A, belonging to different path types are moderately or highly virulent on the cultivar C104 (Jimenez-Gasco et al., 2004). The yellowing path type of FOC is less virulent than wilting, but may also be differences in virulence between strains of the same path type (Jimenez-Gasco et al., 2005;Ahmad et al., 2010). Thus, the hypothesis of this study was that the FOC strains isolated from chickpea fields of Sonora are pathogenic for new lines of chickpea. ...
... Arx (Navas-Cortes et al., 1998). However, the effectiveness of resistance to vascular-fusariosis can be limited by the occurrence of pathogenic strains, which differ in pathogenicity and virulence (Jimenez-Gasco et al., 2005). Eight races of F. oxysporum f. sp. ...
... It also has been observed that races 0 and 1B/C are differentially pathogenic on the cultivar JG-62, despite sharing the same path type, while the strains 1B/C and 1A, belonging to different path types are moderately or highly virulent on the cultivar C104 (Jimenez-Gasco et al., 2004). The yellowing path type of FOC is less virulent than wilting, but may also be differences in virulence between strains of the same path type (Jimenez-Gasco et al., 2005;Ahmad et al., 2010). Thus, the hypothesis of this study was that the FOC strains isolated from chickpea fields of Sonora are pathogenic for new lines of chickpea. ...
Article
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Problem statement: In Mexico, 70 and 20% of chickpea is produced in Sinaloa and Sonora, respectively. In Sonora wilting by Fusarium Oxysporum f. sp. Ciceris (FOC) causes losses of up to 60%, while in other parts of the world ranged from 12-15% annually. The aim of this study was to evaluate the resistance of new lines of chickpea obtained through breeding programs against FOC wilt. Approach: In order to evaluate the resistance of new chickpea lines: Hoga-012, Hoga-490-2 and Hoga-508, including the two most important commercial cultivars in Mexico: Blanco Sinaloa-92 and Costa-2004 and as control two cultivars: JG-62 (susceptible) and WR-315 (resistant), a pathogen city test was performed with races 0 and 5 of FOC. Plants were evaluated based on leaf and root damage during 50 days, using a hedonic scale of five levels (0-4). Results: New chickpea lines as well as commercial cultivars were susceptible to races 0, 5 of FOC. Changes (P<0.05) were observed on wilting by effect of the main factors and the interaction of factors. Cultivar JG-62 showed susceptibility to all races, while WR-315 was resistant. In all treatments it was proved that wilt was caused by races of FOC. Conclusion: New lines of chickpea and commercial cultivars did not show resistance to FOC races isolated in chickpea fields of Sonora. Thus, it should be continued in the search for resistant genotypes through breeding programs to assist in controlling the disease.
Thesis
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En el presente trabajo se estudió la resistencia y/o susceptibilidad de 70 accesiones élite de Physalis peruviana y taxas afines (P. philadelphica, P. ixocarpa, P. floridana, P. pubescens, P. angulatas, P. pruinosa, P. viscosa, P. mexicana, Nicandra physalodes y Solanum auriculatum) al hongo Fusarium oxysporum en invernadero, con el objeto de encontrar resistencia varietal al patógeno. Las accesiones fueron tomadas de la colección de Corpoica Tibaitatá, provenientes de los principales centros productores de Colombia y el mundo; y estando representada por materiales silvestres, por cultivares comerciales de amplia área sembrada, por malezas autóctonas y extranjeras y por los ecotipos comerciales procedentes de los primeros productores: Colombia, Sudáfrica, Kenia y Perú, en su orden. La evaluación se efectuó usando la cepa del patógeno más agresiva aislada previamente de campos del sector productivo infectados, a la concentración óptima hallada en este estudio: 10.000 ufc/mL. Los síntomas fueron monitoreados por medio de una escala diagramática de severidad de 10 grados y 5 categorías, durante 45 días. Se evaluó tanto la severidad de la enfermedad como la incidencia. Se hicieron análisis gráficos, regresión logística y conglomerados. Se encontraron 3 accesiones resistentes (09u139: Physalis floridana, 09u178: Solanum auriculatum y 09u279: Physalis peruviana) y 67 susceptibles (6 de ellas poco susceptibles: la 09u047 (Physalis peruviana), 09u173 (Physalis angulata), 09u071 (Physalis philadelphica), 09u063 (Physalis philadelphica), 09u176 (Physalis ixocarpa) y 09u216 (Physalis peruviana, clon Ecotipo Colombia)), así como 63 individuos sobrevivientes, 40 de ellos resistentes. La accesión 09u047 fue tomada como resistente con base a su gran vigor y muy poca susceptibilidad, aunado al criterio del evaluador. Los individuos y las accesiones resistentes y poco susceptibles encontrados en este estudio son el insumo de programas de mejoramiento genético vegetal.
Article
Full-text available
Cite this paper/Como citar este artículo: Silva-Beltrán N.P., Balderrama-Carmona A.P., López-Cuevas O., Portela-Márquez M. A., Umsza Guez M.A. and López-Mata M.A. (2019). Antioxidant and antimicrobial activity of Barchata (Zizhipus Obtusifolia). Revista Bio Ciencias 6, e523. doi: http:// dx. La barchata (Ziziphus obtusifolia [Hook. ex Torr. & A. Gray]) es un arbusto común en el noroeste de México. Esta planta se utiliza tradicionalmente para combatir padecimientos gastrointestinales y degenerativos. En el presente trabajo se evaluó la capacidad antioxidante y antimicrobiana de extractos obtenidos de ramas de barchata. Se obtuvieron extractos con diferentes solventes: etanol acidificado (EtOH-ac) y agua (Ac). A cada uno se le evaluó su capacidad antioxidante medida por la inhibición del radical ABTS, DPPH, y la prueba de hemólisis. La actividad antimicrobiana se realizó en Escherichia coli y Staphylococcus aureus y en paralelo se evaluó el efecto antiviral, utilizando al bacteriófago Av08 como modelo enteroviral. Los extractos Ac y EtOH-ac, inhibieron los radicales ABTS y DPPH mostrando valores desde 17.41 ± 0.02 a 25.03 ± 3.73 mmol/ETge, respectivamente. En la prueba de hemólisis se encontraron porcentajes de inhibición más elevados en el extracto Ac con 46.3 %, mientras que en el etanólico fue de 36.8 %. En la The barchata (Ziziphus obtusifolia [Hook, ex Torr. & A. Gray]) is a common shrub in northwestern Mexico. This plant is traditionally used to combat gastrointestinal and degenerative diseases. In the present work the antioxidant and antimicrobial capacity of extracts obtained from barchata branches was evaluated. Extracts were obtained with different solvents: acidified ethanol (EtOH-ac) and water (Ac). Each one was evaluated for its antioxidant capacity measured by the inhibition of the ABTS radical, DPPH, and the hemolysis test. The antimicrobial activity was carried out in Escherichia coli and Staphylococcus aureus and in parallel the antiviral effect was evaluated, using the Av08 bacteriophage as an enteroviral model. Ac and EtOH-ac extracts inhibited ABTS and DPPH radicals, showing values from 17.41 ± 0.02 to 25.03 ± 3.73 mmol/ETge, respectively. In the hemolysis test, higher 2 Biological activity of Barchata Revista Bio Ciencias 6, e523 P A L A B R A S C L A V E Antioxidantes, antimicrobianos, barchata K E Y W O R D S Antioxidant, antimicrobial, Barchata percentages of inhibition were found in the Ac extract with 46.3%, while in the ethanol one it was 36.8 %. In the inhibitory capacity on E. coli and S. aureus, inhibition haloes of 8.00 to 12.90 mm in diameter were obtained for both extracts against both bacteria. In the antiviral assay it was observed that the Ac extract at the concentration of 10 mg/mL and time of 60 minutes showed a reduction of up to 7.40 log 10 PFU/mL of the Av08 bacteriophage. These results suggest the presence of several bioactive compounds with antioxidant and antimicrobial potential on bacteria and viruses of interest; as well as a protective effect of the aqueous extracts on human erythrocytes. capacidad inhibitoria sobre E. coli y S. aureus se obtuvieron halos de inhibición que variaron de 8.00 a 12.90 mm de diámetro para ambos extractos contra ambas bacterias. En el ensayo antiviral se pudo observar que el extracto Ac en la concentración 10 mg/mL y tiempo de 60 minutos presentó una reducción de hasta 7.40 log 10 PFU/mL del bacteriófago Av08. Estos resultados sugieren la presencia de varios compuestos bioactivos con potencial antioxidante y antimicrobiano sobre bacterias y virus de interés; así como, efecto protector de los extractos acuosos sobre eritrocitos humanos.
Article
The goal of the present work is to define the partitioning behavior of laminarinase (EC 3.2.1.6) from Trichoderma spp. in soya lecithin liposomes using a thermodynamic approach based on the partitioning variation with the temperature. No information is available yet on use of laminarinase for microencapsulation in liposomes. An attempt has been made to define the stability of liposomes as well as free and immobilized enzyme during the storage under different conditions. The partition coefficients (Ko/w) were greater than 1, therefore the standard free energies of the enzyme transfer are negative, indicating an affinity of enzyme for microencapsulation in liposomes. The enthalpy calculation led to the conclusion that the process is endothermic. The transfer of laminarinase in liposomes is a entropy driven process attributable to positive value of entropy change. The presence of enzyme decreases the liposome storage stability from 70 days to an approximately 20 days at 25°C and 40 days at 4°C. Monitoring of the liposome's diameter demonstrates that their size and concentration decreases during storage. There was no evidence for liposome fusion process. The stability of immobilized enzyme in the buffer contained suspension did not increase in comparison with free laminarinase, however, stability increased in the soil and phytomass contained systems upon exposure to 254nm UV-light for every 12h. Thus the present study has theoretical input, as well as practical significance for enzyme application as biocontrol agent.
Article
Abstract The goal of the present work was to compare the partitioning behavior of chitinase and laminarinase (from Trichoderma spp.) in soya lecithin liposomes at different temperatures and examine the activity of the resulting microencapsulated enzymes against Fusarium oxysporum. In both cases the partition coefficients (Ko/w) were greater than 1, indicating affinity of the enzymes for microencapsulation in liposomes. Enthalpy calculations indicated that the process was endothermic in the case of laminarinase and exothermic in the case of chitinase. Soya lecithin liposomes were stable for more than 20 days. The stability of the immobilized enzyme was increased in the case of chitinase, but was not changed in the case of laminarinase. Although the antifungal effects of individual immobilized preparations decreased after microencapsulation compared with non-immobilized enzymes, they were increased by the synergistic effect of both encapsulated enzymes. The application of free or immobilized enzymes was also shown to enhance the inhibitory effect of the chemical fungicide, thiabendazole, on F. oxysporum.
Article
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Ninety-nine isolates of Fusarium oxysporum f. sp. ciceris (Foc), representative of the two pathotypes (yellowing and wilt) and the eight races described (races 0, 1A, 1B/C, 2, 3, 4, 5, and 6), were used in this study. Sixty isolates were analyzed by the RAPD technique using DNA bulks for each race and 40 primers. Bands presumably specific for a DNA bulk were identified and this specificity was confirmed by further RAPD analysis of individual isolates in each DNA bulk. Primers OPI-09, OPI-18, OPF-06, OPF-10, and OPF-12 generated RAPD marker bands for races 0, 1B/C, 2, 3, 4, 5, and 6. The reliability and utility of this procedure was validated in 'blind trials' using 39 new Foc isolates. Ten of the 39 isolates had already been typed to race by pathogenicity tests and 29 were typed both by pathogenicity and RAPD testing in this study. In these 'blind trials', we assigned the 39 new isolates to a race solely on the basis of their RAPD haplotype. Thus, we concluded that Foc races 0, 1B/C, 5, and 6 can be characterized by the RAPD markers. Cluster analysis of the RAPD data set resulted in three clusters of isolates within Foc. The yellowing isolates were grouped in two distinct clusters which correspond to races 0 and 1B/C. The wilt isolates constitute a third cluster that included races 1A, 2, 3, 4, 5, and 6. These results provide a means of studying the distribution of Foc races, to assist in the early detection of introduced race(s) and to facilitate the efficient deployment of available host resistance.
Article
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Artificial inoculation experiments were carried out at 25°C to determine the effects of inoculum density of Fusarium oxysporum f.sp. ciceris races 0 (Foc-0) and 5 (Foc-5) and susceptibility of chickpea cultivars P-2245 and PV-61 on development of Fusarium wilt. Foc-5 proved much more virulent than Foc-0. Increasing the inoculum density of F. oxysporum f.sp. ciceris caused an exponential reduction in disease incubation period and a monomolecular increase of disease incidence and the area under the disease intensity progress curve. The extent of these effects was highest in the most conducive ‘P-2245’/Foc-5 combination and decreased in the less susceptible ‘PV-61’ and for the less virulent Foc-0, in that order. For ‘P-2245’/Foc-5, the highest disease intensity was attained with 6 chlamydospores g−1 of soil, the lowest inoculum density in the study. One thousand chlamydospores g−1 of soil of the same race were needed to attain a comparable disease intensity in ‘PV-61’. Twenty thousand chlamydospores g−1 of soil of Foc-0 were required for maximum disease intensity in ‘P-2245’. The disease intensity curves were adequately described by the Gompertz model. Using this model, a response surface for disease intensity was developed, in which the model parameters are expressed as a function of both time from inoculation and inoculum density. This response surface confirmed that the final amount of disease intensity increases in a monomolecular relationship with increasing inoculum density and showed that the relative rate of disease progress increases exponentially with increasing inoculum density of the pathogen.
Article
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ABSTRACT Plant pathogens often exhibit variation in virulence, the ability to cause disease on host plants with specific resistance, evident from the diversity of races observed within pathogen species. The evolution of races in asexual fungal pathogens has been hypothesized to occur in a stepwise fashion, in which mutations to virulence accumulate sequentially in clonal lineages, resulting in races capable of overcoming multiple host plant resistance genes or multiple resistant cultivars. In this study, we demonstrate a simple stepwise pattern of race evolution in Fusarium oxysporum f. sp. ciceris, the fungus that causes Fusarium wilt of chickpeas. The inferred intraspecific phylogeny of races in this fungus, based on DNA fingerprinting with repetitive sequences, shows that each of the eight races forms a monophyletic lineage. By mapping virulence to each differential cultivar (used for defining races) onto the inferred phylogeny, we show that virulence has been acquired in a simple stepwise pattern, with few parallel gains or losses. Such a clear pattern of stepwise evolution of races, to our knowledge, has not been demonstrated previously for other pathogens based on analyses of field populations. We speculate that in other systems the stepwise pattern is obscured by parallel gains or losses of virulence caused by higher mutation rates and selection by widespread deployment of resistant cultivars. Although chickpea cultivars resistant to Fusarium wilt are available, their deployment has not been extensive and the stepwise acquisition of virulence is still clearly evident.
Article
Full-text available
Fusarium oxysporum is an anamorphic species that includes both pathogenic and nonpathogenic strains. Plant pathogenic forms cause a wilt disease and are grouped into formae speciales based on their host range; some are further subdivided into pathogenic races. Many formae speciales are comprised of multiple clonal lineages and, in some cases, a pathogenic race is associated with more than one clonal lineage, suggesting independent origins. Although some evidence suggests one pathogenic race may give rise to another, recent derivation of a pathogen from a nonpathogen has not been documented. Most new occurrences of Fusarium wilt appear to be the result of a recent introduction rather than an independent local origin of the pathotype. Asexual propagation is the dominant influence on population structure in F. oxysporum and the absence of sexual reproduction is not likely to prevent this pathogen from continuing to inflict significant damage on susceptible crop hosts.
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Germplasm lines ICCV2 (GP46), ICCV3 (GP47), ICCV4 (GP48) and ICCV5 (GP49), resistant to F. oxysporum f. sp. ciceri race 1, have been released to breeders as ICCL82001, ICCL83006, ICCL83004 and ICCL83009. All were developed by pedigree selection. ICCV2 and ICCV3 were derived from the complex cross (F3 (K850 X Gw5/7) X P458) X F3 (L550 X Guamuchil) while ICCV4 and ICCV5 originated from C104 X CPS1. Bulk selection for acceptable kabuli seed type was practised in all lines. The 4 lines flower and mature as early as, or earlier than, Annigeri, a desi type cultivar recently released in peninsular India. They flower and mature earlier, and have heavier seeds, than L550, the kabuli type cultivar most recently released in northern and central India. In unreplicated trials, ICCV2 and ICCV3 yielded slightly less, and ICCV4 and ICCV5 slightly more, than Annigeri. The lines, which contain a combination of characters previously unrepresented in the ICRISAT germplasm collection, are recommended for areas with a restricted growing season, notably peninsular India, where Fusarium wilt can also be a major problem
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Fusarium oxysporum f. sp. ciceris (Foc), the causal agent of fusarium wilt of chickpea, consists of two pathotypes (yellowing and wilting) and eight races (races 0, 1B/C, 1A and 2–6) of diverse geographical distribution. Six Foc isolates, one each of races 0, 1B/C, 1A, 4, 5 and 6, representing the two pathotypes and the geographical range of the pathogen, showed identical sequences in introns of the genes for translation elongation factor 1 (EF1), β-tubulin, histone 3, actin and calmodulin. Eleven additional Foc isolates representative of all races, pathotypes and geographical range, and three isolates of F. oxysporum (Fo) nonpathogenic to chickpea were further analysed for sequence variation in the EF1 gene. All isolates pathogenic to chickpeas shared an identical EF1 gene sequence, which differed from that shared by the three Fo isolates nonpathogenic to chickpea. EF1 gene sequences from the 17 Foc isolates and the three Fo isolates were compared with 24 EF1 gene sequences in GenBank from isolates of 11 formae speciales of F. oxysporum by parsimony analysis. Foc isolates formed a grouping distinct from other formae speciales and nonpathogenic isolates. These results indicate that F. oxysporum f. sp. ciceris is monophyletic.
Genetic diversity in the plant pathogenic fungus Fusarium oxysporum
KISTLER, H.C. 1997. Genetic diversity in the plant pathogenic fungus Fusarium oxysporum. Phytopathology, 87: 474-479.
Pathogen population genetics, evolutionary potencial and durable resistance
MACDONALD, B.A., y LINDE, C. 2002. Pathogen population genetics, evolutionary potencial and durable resistance. Annual Review of Phytopathology, 40: 349-379.