Phytophthora infestans: Situación actual en el Perú - S. Gamboa, H. Lindqvist-Kreuze - CGSpace
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Phytophthora infestans:
Situación actual en el Perú
S. Gamboa, H. Lindqvist-Kreuze
23 SETIEMBRE, 2021
Análisis de poblaciones y monitoreo de cambios de P. infestans.
¿Por qué es importante?
Phytophthora infestans es el principal patógeno del cultivo de
la papa:
▪ Ocasiona grandes pérdidas a nivel mundial
▪ Afecta además a otros cultivos de importancia económica
▪ Tiene amplio rango de hospedantes
▪ Su distribución y gran variabilidad hacen difícil su control
▪ Plasticidad del genoma: diversidad de efectores supera la resistencia del
huésped
Como controlamos al Tizón tardío:
• Evitando inóculo primario
• Uso apropiado de fungicidas
• Uso de variedades resistentes
El conocimiento de la estructura de poblaciones de
P. infestans, ¿para qué sirve?
Efectividad en el manejo actual de la enfermedad:
• Entendiendo la procedencia del inoculo – naturaleza, origen
• Actualizando los sistemas de apoyo a la toma de decisiones
• Manejando la resistencia a fungicidas (eficacia de fungicidas)
• Seguimiento de la ruptura de resistencia del hospedero
• Considerar si las estrategias de manejo pueden ser transferidas de una región a otra
Estrategias de manejo duraderas:
• Desarrollo de nuevas resistencias (convencional o a través de ingenieria genética)
• Temas de bioseguridad / cuarentena – incremento del movimiento de semilla
• Uso de aislamientos para la selección de resistencia
Alta diversidad de hospederos de Phytophthora
en Perú Host Isolation year mtDNA haplotype
Solanum tuberosum 1996-2009 IIa/EC-1, Ia/PE-3, Ib/US-1
S. andigena 1999-2003 IIa/EC-1
S. billhoockerii 1999 IIa/EC-1
S. caripense 1999-2000 IIa/EC-1, Ib/US-1
S. goniocalyx 1999-2013 IIa/EC-1, Ia/PE-3, Ia/PE-7
S. grasilifrons 1999 IIa/EC-1
S. hypacrathrum 1999-2000 IIa/EC-1
S. mochiquense 1999 IIa/EC-1
S. sogarandinum 1999 IIa/EC-1
S. urophylum 1999 IIa/EC-1
S. wittmackii 1999-2000 IIa/EC-1
S. huancabambense 2000 IIa/EC-1
S. piurae 2000 IIa/EC-1, Ib/US-1
Improved varieties S. medians 2000 IIa/EC-1, Ia/PE-7
S. raquialatum 2000 Ia/PE-3, Ib/US-1
S. paucisectum 2000-2003 IIa/EC-1
S. phureja 2000-2008 IIa/EC-1
S. chaucha 2000-2009 IIa/EC-1, Ia/PE-3
S. bulbocastanum 2000-2009 IIa/EC-1
S. chiquidenum 2008 IIa/EC-1
S. cajamarquense 2008 Ib/US-1
S. lycopersicum 2008 IIa/EC-1
Lycopersicon sp. 1999-2000 IIa/EC-1, Ib/US-1
L. peruvianum 1996-1999 IIa/EC-1
L. hirsutum 1999-2000 IIa/EC-1, Ia/PE-7, Ib/US-1
Physalis sp. 2000 IIa/EC-1
S. betaceum 2003-2008 Ic/PE-8
Base de datos P. infestans, CIP 2020 (https://data.cipotato.org/dataset.xhtml?persistentId=doi:10.21223/74Q9SX)
Especies hospedantes de Phytophthora en la
Colección CIP (hasta 2013)
Urera laciniata
S. andigenum Other Solanum
S. hirsutum
S. betaceum
S. caripense
S. goniocalyx
S. phureja
S. bulbocastanum x
S. tuberosum Solanum
tuberosum
Rol de los hospedantes silvestres
P. infestans puede permanecer activo en los campos de papa refugiado en plantas
silvestres durante períodos donde las condiciones no son propicias para su
supervivencia (Garry et al., 2005).
Solanáceas silvestres:
• Alto nivel de resistencia
• Seleccionadas en programas de
mejoramiento
• Poco se conoce de los tipos de patógeno
que las infectan
• Se está transfiriendo susceptibilidad a
nuevos tipos de patógeno?
• Sirven como fuente de inóculo?
• Manejo de la enfermedad
Tizón tardío en los Andes Peruanos
Linaje Hospedante Mt- Grupo Especie
clonal haplotipo apareamiento
PE-3
PE3, Papa cultivada, Ia
sol. silvestres
PE7
PE-7 Sol. silvestres Ia
US-1
US1 Papa cultivada, Ib
papa silvestr, A1 P. infestans
otras Solanaceas
EC1
EC-1 Papa cultivada IIa
new
new Papa cultivada ?
PE8
PE-8 Tomate de arbol Ic A2 P. andina
Durante 2016-2017 muestreo a nivel nacional en papa cultivada
y otras solanáceas
Fondos RTB –CGIAR y Proyecto PNIA 028-2015-INIA-PNIA/UPMSI/IE
Muestreo: Placas Petri y Tarjetas FTA
Solanum tuberosum
Uso de tarjetas FTA para muestreo rápido en campo
IIaEC-1
IbUS-1
IaPE-3
Evitar:
• Hojas muertas, lesiones viejas o secas, foliolos con varias
lesiones 720 bp
• Hojas muy húmedas, cubiertas de agua (infectadas con
350 bp
203 bp
bacterias)
• Lesiones muy pequeñas y restringidas
79 bp
Haplotipo Microsatelites (SSR)
mitocondrialAislamientos de P. infestans para caracterización por SSR plex-12 (Li, 2013)
Region Altitud Nr. Aisl. papa Nr. Aisl. otras Otras Total Nr. en
Departmento
Andes (msnm) cultivada Solan. Splanaceas Aisl. FTA
Norte 2091 - 3680 Cajamarca 11 11 48
5 (S.
2274 - 3019 Amazonas 23 10 zahlbrukneri), 5 33 41
719 aislamientos de (S. ochrantum)
nueva Colección 3220 - 3382 La Libertad 9 9 25
+ 2 (S.
grandidentum), 2
207 colectados entre 1996 (Iochroma
y 2013 1844 - 3212 Piura 24 15 grandiflorum), 7 39 42
(S. caripense), 4
(S.
huancabambense)
Centro 2875 - 3864 Ancash 18 18 64
2542 - 3274 Huanuco 12 12 60
2218 - 4011 Junin 47 1 S. candolleanum 48 69
3607 - 4078 Huancavelica 49 1 S. acaule 50 75
2685 Pasco 0 7 S. muricatum 7 0
Sur 3005 - 4125 Cusco 5 5 32
2746-4278 Puno 0 0 31
TOTAL 198 34 232 487Caracterización de aislamientos de P. infestans
PCZ050
PCZ098
PCZ043
PCZ031
RG 57 RFLPHerramientas para estimar diversidad genética • Análisis del haplotipos mitochondrial para el estudio de migraciones • Análisis por SSRs multiplex, para el studio de diversidad genética
Los Microsatélites (SSRs): herramienta eficiente para el análisis de
diversidad en poblaciones de patógenos
SSRs: Simple Sequence Repeats (Repeticiones de Secuencia Simple)
Características importantes:
• Similar al análisis forense en humanos
• Objetivo: fácil de comparar entre laboratorios
• Específicos
• Ambos alelos son registrados
• Buena resolución
• Rápidos
Amplificación
por PCR
ej. producto de 162 bp
tamaño preciso n.b diploide
12 marcadores / loci =
muchas combinaciones potenciales o
genotiposRepeticiones de Secuencia Simple (SSRs) - Método
Marcador G11
Multiplex PCR - Protocolo
en: www.eurobligth.org
Ying Li , et. al. Efficient multiplex simple sequence repeat genotyping of the oomycete plant pathogen
Phytophthora infestans. http://dx.doi.org/10.1016/j.mimet.2012.11.021Sensibilidad de aislamientos de P. infestans al fungicida
metalaxyl
Frequencia de respuesta a metalaxyl
25.0
Frequenca de respuesta (%)
20.0
15.0
10.0
5.0
0.0
Sensitive Resistance Moderate resistance
232 aislamientos analizados
197 (86%) fueron resistentes
9 (MR)
26 (S).
EC-1 mayor proporción de aislamientos
resistentes a metalaxylFrecuencia de Virulencia en aislamientos de P. infestans por
departamento.
41 razas fisiológicas identificadas entre 176 aislamientos.
EC-1 amplio espectro de virulencia
La raza más frecuente (1,3,4,7,10,11): 35% de la población, en
papa cultivada y otros hospedantes.
22% de los aislamientos podrían infectar la línea R5 y solo unos
pocos aislaron la línea R9.Solanaceas silvestres infectadas con P. infestans S. zahlbruckneri √ S. ochrantum S. candolleanum S. acaule S. muricatum Iochroma grandiflorum √ S. grandidentatum √ S. caripense S. huancabambense Se han identificado tres nuevos hospedantes silvestres!
Gráfico de análisis discriminante de componentes principales (DAPC) basado en el análisis de marcadores de microsatélites que separa los aislados de P. infestans en cuatro linajes clonales EC1, PE3, US1 y PE7. https://doi.org/10.1111/ppa.13125
Diversidad genética de P. infestans
Utilizando SSR plex 12 (Li 2013)
PE-3 = 5.4%
US-1 = 2.8%
Alta variabilidad, 260 MLGs
EC-1: Linaje predominante, 178 MLGs
US-1: solo en hospedantes alternativos
Papa cultivada: EC-1 y PE-3
Hospedantes alternativos: EC-1 y US-1
EC-1 = 91.8%
Dendogram of 749 P. infestans isolates, including five reference isolates PPU103,
POX067, PCZ007, PCA023 y POX119, obtained using neighbor joining in DARwin 5.0.
Bootstrap values are based in 30 000 replicates.Diversidad Genética linaje EC-1
160
A. 140 B.
wild
120 cultivated_potato
MLG.179 100 wild_tomato
80 pepino
60 wild_potato
MLG.177 40
MLG.154
20
MLG.177 MLG.221 0
MLG.179 MLG.257 MLG.221 MLG.177 MLG.126
160
140 C.
MLG.257 120 North
100 Center
80
South
60
40
MLG.126 20
0
Red de expansión mínima (MSN) de los MLG de Phytophthora infestans linaje EC1 de Perú muestreadas
en 2016 y 2017 (actual) y 1997-2013 (antigua) (A), diversidad de hospedantes (B) y distribución geográfica
(C) de las MLG más comúnmente muestreadas.Monitoreo de cambios en el patógeno
Tizón Latino
Con socios en LA recopilar
información valiosa que
permita a los productores de
papa alinear de manera óptima
su elección en fungicidas y
variedades resistentes a los
genotipos del patógeno que
están presentes en su región.Base de datos de P. Infestans con acceso abierto
P. Infestans
Datos
1,889 muestras
http://potpathodiv.orgPoblación actual de P. infestans en Perú - Conclusiones • Los mismos linajes que en población antigua (EC-1,PE-3, US-1 y PE-7) y comprende un solo grupo de apareamiento: A1 • El linaje clonal EC-1 tiene la distribución más amplia en las tres regiones andinas, infectando papa cultivada y hospedantes alternativos, mientras que los linajes PE-3 y US-1 generalmente se encontraron con menor frecuencia. • PE-3 se encontró únicamente en S. tuberosum y S. chaucha, en el norte del Perú (Amazonas, Cajamarca y La Libertad) • US-1 se encontró en muy pocos lugares y solo en solanáceas silvestres • Población US-1 en Puno ha sido desplazada por una nueva variante de PE-7 (PE-7.1)
….Población actual de P. infestans en Perú - Conclusiones • Población subestructurada geográficamente a nivel de linajes clonales y genotipos multi locus presentando alta variabilidad dentro de los linajes clonales. • Se aisló P. infestans de nueve especies silvestres en los departamentos de Piura, Amazonas, Pasco, Junín y Huancavelica, S. zahlbruckneri, S. ochrantum, S. caripense, S. huancabambense, S.grandidentatum, I. grandiflorum, S. acaule, S. candolleanum y S. muricatum. Se reportan por primera vez como hospedantes de P. infestans:Solanum zahlbruckneri, S. grandidentatum y Iochroma grandiflorum). • Los cultivos comerciales de papa y tomate son infectados por la misma población de P. infestans que afecta solanáceas silvestres, constituyendo estas últimas una fuente de inóculo primario.
Nuevas propuestas para manejo de la enfermedad • 86% de aislamientos resistentes al metalaxyl conlleva a encontrar un fungicida sistémico efectivo para el control de TT y el uso de variedades resistentes. • Los MLG actuales y predominantes de P. infestans EC-1 deben usarse en la selección de resistencia. • Nuevo genotipo encontrado en Puno, por lo que es necesario hacer un análisis más intensivo en esta región cercana a Bolivia.
Gracias! Soledad Gamboa s.gamboa@cgiar.org
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