Tolerancia genética de los nopales, Opuntia sps., cultivados en Jalisco, a la enfermedad “mancha negra” producida por Pseudocercospora opuntiae

Abstract

En el presente trabajo de investigación se identificó morfológica y molecularmente el hongo fitopatógeno (Pseudocercospora opuntiae) en sistemas productivos de nopal (Opuntia sps.) para fruta y verdura en México occidental (Ojuelos y Zapopan, Jalisco). La patogenicidad y virulencia del hongo se mostró en cladodios pre-cortados, en plantas completas en condiciones de campo, invernadero, in vitro y en Phaseolus vulgaris como una especie hospedera. Asimismo, se utilizaron distintos procesos de micropropagación y multiplicación de los genotipos seleccionados con aparente sanidad. En la obtención de callos el Picloram mostró un desempeño destacable aunque no se pudo obtener regeneración. No fue posible encontrar genotipos por su capacidad embriogénica. La propagación por trozos de cladodios resultó óptima para incrementar material seleccionado; los genotipos evaluados mostraron una respuesta diferencial en cuanto a número y longitud de brotes bajo las mismas condiciones ambientales y edad del cladodio. Se estableció un protocolo de germinación en semillas de diez cultivares de Opuntia sps. in vitro y ex vitro. La germinación se incrementó en un 40 % por escarificación mecánica. Se demostró que el ácido giberélico juega un papel esencial en la promoción de la germinación (por encima de 90 %), mediante el aumento de la actividad amilolítica en las semillas germinadas. Por otro lado se obtuvo un extracto de Pseudocercospora opuntiae en el que se evaluaron actividades enzimáticas de amilasa, proteasa y celulasa enzimas relacionadas con la patogenicidad y virulencia del hongo. También se observó que el extracto fungíco tiene la capacidad de generar patogenicidad en explantes jóvenes de Opuntia sps. con síntomas similares a los generados por el hongo puro. A través de colectas a campo y pruebas de patogenicidad, se seleccionaron materiales resistentes y susceptibles a la enfermedad. Se realizó un análisis de ISSR con el DNA genómico de los genotipos de interés. Los resultados de ISSR fueron evaluados en un dendrograma y componentes principales; que mostró que existe un agrupamiento entre los genotipos obtenidos como resistentes (R) y susceptibles (S). Un aporte importante fue el perfil fitoquímico de elementos de defensa en cladodios de O. ficus-indica; los metabolitos analizados: taninos condensados, compuestos fenólicos totales, flavonoides, se encontraron en mayor cantidad en los genotipos resistentes en comparación con los susceptibles. Asimismo existen diferencias en el contenido de proteínas entre ambos genotipos.

In this research the causal phytopathogenic fungus Pseudocercospora opuntiae disease in cactus pear production systems (Opuntia sps.) for fruit and vegetable in western Mexico (Ojuelos and Zapopan, Jalisco) was morphologically and molecularly identified. The pathogenicity and virulence of the fungus that was shown in pre-cut cladodes, whole plants under field and greenhouse conditions, in vitro explants and Phaseolus vulgaris as a host specie. Also, different micropropagation and multiplication processes of selected genotypes with apparent health were used. In callus generation, Picloram showed a remarkable performance but it could not produce regeneration. It was not possible to find genotypes with embryogenic capacity. Propagation by pieces of pads was optimal to increase the selected material. The evaluated genotypes showed a differential response in terms of number and length of sprouts under the same environmental conditions and cladode age. It was established a protocol on seed germination of ten Opuntia sps. cultivars in vitro and ex vitro. Germination was increased by 40 % using mechanical scarification. It was shown that gibberellic acid plays an essential role in promoting germination (above 90 %), as in the remobilization of carbohydrates, by increasing the amylolytic activity in germinated seeds. Moreover it was obtained an extract of P. opuntiae in this enzymatic activities of amylase, cellulase and protease were evaluated. These enzymes are related to pathogenicity and virulence of the fungus. It was also observed that the extract has the ability to generate pathogenicity in young Opuntia sps. explants. The fungal extract causes similar symptoms to those generated by pure fungus. Through field selection and pathogenicity tests, resistant and susceptible genotypes to the disease were selected. ISSR analysis of genomic DNA with genotypes of interest was conducted. ISSR results were evaluated in a dendrogram and principal components it showed that there is a grouping among the genotypes obtained as resistant (R) and susceptible (S). An important contribution of the study was the determination of phytochemical elements of defense against biotic factors in O. ficus-indica cladodes. Condensed tannins, total phenolic compounds, and flavonoids, were found in greater amounts in resistant genotypes compared to susceptible ones. There are also differences in the protein content between genotypes.