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Caracterización genética y patotípica del hongo Magnaporthe oryzae en cultivos de arroz en Colombia

Prado Patiño, Gustavo Adolfo (2016) Caracterización genética y patotípica del hongo Magnaporthe oryzae en cultivos de arroz en Colombia. Doctorado thesis, Universidad Nacional de Colombia Sede Palmira.

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Resumen

El arroz (Oryza sativa L), es alimento básico para las dos terceras partes de la población del mundo. El añublo del arroz causado por Magnaporthe oryzae (Hebert) es la enfermedad más limitante en su producción. La resistencia genética es una de las principales formas de controlar esta enfermedad. Sin embargo, el patógeno tiene la capacidad de superar la resistencia de las variedades dos a tres años después de su liberación. A nivel internacional, los centros de investigación como el CIAT, han desarrollado estudios sobre las poblaciones de este patógeno y sus interacciones con genes de resistencia presentes en diferentes grupos de variedades diferenciales, generando así diversos tipos de información para los programas de mejoramiento. El presente estudio tuvo como objetivo caracterizar una nueva población de M. oryzae de Colombia tanto patotípicamente como genotípicamente, el cual se propuso debido a que hace más de diez años no se tiene información precisa de la estructura poblacional de este hongo en Colombia, siendo esta información de gran importancia para los programas de mejoramiento de arroz de América Latina y el Caribe. Este estudio se realizó en la Estación Experimental del CIAT-Palmira, con 114 aislamientos del hongo colectados en siete departamentos del país entre los años 2008-2012 y provenientes de 99 materiales diferentes de arroz. La caracterización patotípica de esta población del hongo se realizó utilizando un nuevo grupo de líneas diferenciales monogénicas, las cuales representan 25 genes de resistencia, y la metodología desarrollada por Hayashi y Fukuta (2009), mediante lo cual se logró determinar el número de razas de esta población; también se hicieron análisis mediante el índice de similaridad de Sokal & Michener (1958), análisis de correspondencia múltiple, frecuencias de compatibilidad, distribución geográfica e índice de diversidad patotípica. Los análisis genéticos se realizaron utilizando la técnica rep-PCR POT2 propuesta por Hamer et al (1992). Se analizó la estructura genética de esta población mediante el índice de similaridad de Nei-Li, análisis de correspondencia múltiple e índice de diversidad genética. De los 114 aislamientos caracterizados patotípicamente, se encontraron 61 razas o patotípos, donde la gran mayoría de estos (89%) fueron representativos del departamento del Meta, siendo el 62% de este 89% total provenientes de la estación experimental de Santa Rosa (EESR), el cual es un sitio “HOT SPOT” para este patógeno. Los análisis de clúster indicaron la presencia de siete grupos patotípicos, estando los grupos 1, 2, 3 y 4 representados por los aislamientos más virulentos de la población y siendo el grupo 3 en el que se encuentran los aislamientos que superaron la resistencia de los 25 genes de resistencia. Esta población mostró una diversidad patotípica del 97.5%, lo cual indica que es altamente diversa. Las menores frecuencias de virulencia de la población del hongo se presentaron frente a los genes de resistencia Pi-9(t), Pita-2(1), Pita-2, Pik-m, Pik-h, Pi20(t) y Piz-t, siendo estos genes los que en este momento deberían ser utilizados en programas de mejoramiento de la resistencia al patógeno. Para la caracterización genética se utilizaron 95 aislamientos del total de los 114, debido a que de 19 de ellos no se logró obtener DNA; de estos 95 aislamientos se obtuvieron 67 haplotipos que expresaron un índice de diversidad genética global de la población del 98.7%, indicando esto la alta diversidad genética de este hongo en Colombia. Al igual que para los análisis patotípicos, el mayor número de haplotipos se encontró en el departamento del Meta (74.6%), siendo el 72% de estos haplotipos representativos de la EESR, corroborando nuevamente este resultado la gran diversidad genética y patotípica de este hongo en este sitio, el cual sigue siendo de gran importancia para la selección de germoplasma por resistencia a M. oryzae. La población se estructuró en siete grupos genéticos, cuatro de los cuales (1, 3, 5 y 6) presentaron similaridad con los grupos genéticos SRL-1 a SRL-6 y ALL-7, reportados previamente por Levy et al., 1993 y los grupos 2, 4 y 7 se reportan como grupos genéticos nuevos, debido a que no presentaron similaridad alguna con los grupos antes reportados por Levy et al., 1993. No se observó ninguna correlación entre los grupos patotípicos y los grupos genéticos encontrados., //Abstract: Rice (Oryza sativa L) is a staple food for two-thirds of the world’s population. Rice blast caused by Magnaporthe oryzae (Hebert) is the most limiting disease for rice production. Genetic resistance is one of the main ways to control this disease. However, the pathogen has the ability to overcome the resistance of varieties two to three years after their release. Internationally, research centers as CIAT, have developed studies on populations of this pathogen and its interactions with resistance genes present on different groups of differential varieties, thus generating information for breeding programs. The objectives of this investigation were to characterize a new population of Magnaporthe oryzae of Colombia both pathotypically and genotypically, which was proposed because it has been more than ten years that there is no accurate information on the population structure of this pathogen in Colombia, being this information of great importance for rice breeding programs in Latin America and the Caribbean. This study conducted at the Experimental Station of CIAT-Palmira, included 14 pathogen isolates collected in seven departments of the country between the years 2008-2012 and from 99 different rice materials. The pathotype characterization of this population was conducted using a new group of monogenic differential lines, which represent 25 resistance genes, and the methodology developed by Hayashi and Fukuta (2009) to determine the number of races of the pathogen in this population; analysis was also performed for the similarity index of Sokal and Michenner, multiple correspondence analysis, compatibility frequency, geographic distribution and pathotype diversity index. Genetic analysis was performed using the rep- PCR POT2 technique, proposed by Hamer et al (1992). The genetic structure of this population was analyzed by similarity index of Nei-Li, multiple correspondence analysis and genetic diversity index. The pathotype analysis showed 61 races or pathotypes within the 114 blast isolates, where 89% of these races were representative of the Meta department and 62% of this 89% were found on the Santa Rosa Research Station (SRRS), which is a “HOT SPOT” for this pathogen. The cluster analysis indicated the presence of seven pathotype groups; the groups 1, 2, 3 and 4 were represented by the most virulent isolates of the population, with group 3 including blast isolates that overcame the resistance of the 25 resistance genes used in the study. This population showed a 97.5% pathotype diversity, which indicate that it is highly diverse. The lower frequencies of virulence in the pathogen population were presented against the resistance genes Pi-9(t), Pita-2, Pik-m, Pik-h, Pi20(t) and Piz-t; these resistance genes should be used in rice breeding programs. 95 isolates of a total of 114 were used to characterize genetically the pathogen population; it was not possible to extract DNA of the remaining 19 isolates.These 95 isolates were grouped into 67 haplotypes, expressing a diversity genetic index of 98.7%, indicating the high genetic diversity of this pathogen in Colombia. As the pathotype analysis, the largest number of haplotypes were found in the Meta department (74.6%) and 72% of these haplotypes were representatives of the Santa Rosa Research Station, corroborating again that this site has the highest for both pathotype and genetic diversity in Colombia. This finding corroborates the great importance of this research station to select resistant germplasm to Magnaporthe oryzae. The blast population studied was set in seven genetic groups, four of which (1, 3, 5 and 6) are highly similar with the genetic lineages SRL-1 to SRL-6 and ALL-7, reported by Levy et al (1993); the groups 2, 4, and 7 are reported here as new genetic groups because have not similarity with the groups reported before by Levy et al (1993) or any other study. No correlation between the pathotype and genetic groups was observed.

Tipo de documento:Tesis/trabajos de grado - Thesis (Doctorado)
Colaborador / Asesor:Mosquera, Gloria María and Gomez, Eyder Daniel
Información adicional:Línea de investigacion proteccion de cultivos
Palabras clave:Añublo, Patotipo, Haplotipo, Grupo patotipico, Grupo genetico, Gen de resistencia, Rice blast, Pathotype, Haplotype, Pathotype group, Genetic group, Resistance gene
Temática:6 Tecnología (ciencias aplicadas) / Technology > 63 Agricultura y tecnologías relacionadas / Agriculture
Unidad administrativa:Sede Palmira > Facultad de Ciencias Agropecuarias > Doctorado en Ciencias Agrarias
Código ID:54159
Enviado por : Agronomo Gustavo Adolfo Prado Patiño
Enviado el día :11 Noviembre 2016 16:54
Ultima modificación:11 Noviembre 2016 16:54
Ultima modificación:11 Noviembre 2016 16:54
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