Marchitez Vascular del Tomate: II. Herencia de la Resistencia a la Raza 3 de Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (Sacc.) Snyder y Hansen en Tres Especies del Género Lycopersicon

Vascular wilt of tomato: II. Inheritance of resistance to race 3 of Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (Sacc.) Snyder and Hansen in three species of the genus Lycopersicon

Ada Ascencio–Álvarez^1*, Alfonso López–Benítez¹, Fernando Borrego–Escalante¹, Sergio Alfredo Rodríguez–Herrera¹, Alberto Flores–Olivas¹, Florencio Jiménez–Díaz¹, y Alfredo Josué Gámez–Vázquez²

¹ Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, Departamento de Fitomejoramiento y Parasitología, Apdo. Postal 342, km 7.5 Carr. a Zacatecas, Buenavista, Saltillo, Coahuila, México CP 25315 (*Dirección actual: INIFAP, Campo Experimental Valle de Culiacán, km 17.5 Carr. Culiacán–Eldorado, Culiacán, Sinaloa, México CP 80000). Correspondencia: adascencio@hotmail.com

² INIFAP, Campo Experimental Bajío, Apdo. Postal 112, km 6.5 Carr. Celaya–San Miguel Allende, Celaya.

Recibido: Marzo 23, 2007
Aceptado: Julio 17, 2007

Resumen

En Sinaloa, San Luis Potosí y Nayarit, principales Estados productores de tomate (Lycopersicon esculentum) en México, la producción está en riesgo debido al ataque de la marchitez causada por Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici, principalmente la raza 3 (Fol–3). Existen pocas variedades resistentes a esta raza, no obstante que este método de control es el más económico, efectivo e inocuo para el manejo de la enfermedad. La identificación de fuentes de resistencia en germoplasma silvestre ha cobrado importancia, por lo que este trabajo se realizó con la finalidad de determinar la herencia de la resistencia a la raza Fol–3 en las especies de tomate Lycopersicon esculentum, L. peruvianum y L. pimpinellifolium en invernadero. De cada una de las cruzas representativas a las tres especies se inocularon 300 plantas F₂ de tomate de 15–25 días mediante inmersión de sus raíces en una suspensión con 10^–7 mL L^–1 conidios de Fol–3, y la evaluación se hizo a los 30 días de la siembra clasificando las plantas en resistentes y susceptibles. Se usó la prueba G cuya bondad de ajuste permitió determinar si las frecuencias observadas se ajustaban a no a las proporciones esperadas. En los seis genotipos de tomate evaluados, se determinó que la herencia de la resistencia fue de tipo mendeliano, con una proporción de tres plantas con resistencia completa dominante por una susceptible.

Palabras claves: Características cualitativas, herencia mendeliana, prueba G, Lycopersicon esculentum, L.peruvianum, L.pimpinellifolium.

Abstract

Tomate (Lycopersicon esculentum) production in the states of Sinaloa, San Luis Potosi, and Nayarit, Mexico, es at risk because of wilt disease caused by Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici, particularly race Fol–3. There are few resistant cultivars despite that this control method is the most economic, effective, and innocuous to manage the disease. Identification of sources of resistance in wild germplasm has gained importance; therefore, the objective of this work was to determine the inheritance of resistance to race Fol–3 in three tomato species: Lycopersicon esculentum, L. peruvianum, and L. pimpinellifolium in the greenhouse. Three hundred F₂ tomato plants, 15–25 days old, from each cross were inoculated by root immersion in a 10^–7 mL L^–1 conidial suspensión of Fol–3; evaluation was carried out 30 days after planting, plants were classified as resistant or susceptible. The G test was used since its goodness of fit allowed to determine if the observed frequencies adjusted or not to the expected ratios. The inheritance of resistance in the six genotypes evaluated was mendelian, with a ratio of three resistant plants with complete dominance to one susceptible.

El tomate (Lycopersicon esculentum Mill.) se cultiva en más de cien países con una producción de dos millones de toneladas anuales, destinado para consumo en fresco como para la industria. Los principales productores son: China, Turquía, Estados Unidos, India, Italia, Egipto, España, Irán, Brasil y México (SEGPyA, 2006). La enfermedad fúngica más importante en tomate es la marchitez vascular causada por Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (Fol) (Sacc.) Snyder y Hansen, la cual disminuye el rendimiento hasta en un 60% y afecta la calidad del producto (Agrios, 2004). Se han reportado tres razas de Fol, las cuales se distinguen por su virulencia a cultivares de tomate diferenciales como lo son: Bonny Best, sin genes de resistencia; Manapal, resistente sólo a la raza 1; Walter, resistente a las razas 1 y 2; e I3R3, resistente a la raza 3. La raza 1 se describió en 1886 y la 2 se reportó en 1945 en Ohio, EUA. La raza 3 se observó en Australia en 1978 y en California, Florida, Georgia, Arkansas, Carolina del Norte y Tennessee, EUA; mientras que en México se reportó en 1996 (Valenzuela–Ureta et al., 1996). Actualmente hay pocas variedades comerciales disponibles con resistencia a esta raza (Cai et al., 2003).

El género Lycopersicon es uno de los más estudiados genéticamente; sin embargo, existe poca información sobre la herencia de la resistencia lo cual es importante ya que existe gran diversidad de especies silvestres, fuentes potenciales de variabilidad genética (Pratta et al., 2003). Para determinar el tipo de herencia en una resistencia se pueden considerar variables con una distribución continua (resistencia horizontal) o discreta (resistencia vertical). Las continuas son variables cuantitativas que pueden representarse a través de la curva de Gauss (Alexander, 1963), tienen una distribución normal y se analizan con herramientas genético estadísticas, como el diseño de cruzas dialélicas (Griffin, 1956) y medias generacionales (Hayman, 1958; Hayman y Mather 1955). Las variables cualitativas no presentan una variación continua; su respuesta se puede clasificar en categorías por lo que sólo pueden ser nominales u ordinales (Falconer y Mackay, 2001). Los caracteres que varían cualitativamente pueden estar presentes o ausentes; postulan la existencia de unidades discretas de herencia, y predicen la proporción de la descendencia que mostrará o no un carácter cualitativo, i.e. resistente (no se observa daño del patógeno) o susceptible (con síntomas de daño) (McDonald et al., 1996). Para analizar variables discretas se usa la prueba de Ji cuadrada, X^2, y la prueba de G. Los datos observados se comparan con los esperados, por lo que ambas calculan una expectativa teórica. La prueba G es un cociente de verosimilitud o prueba estadística de máxima verosimilitud, cuyo uso se ha extendido cuando la prueba de X² ha sido recomendada (Sokal y Rohlf, 1994). La bondad de ajuste e independencia de las tablas de contingencia de la prueba de X², son una aproximación a los cocientes del logaritmo de verosimilitud en los cuales está basada la prueba G. Sin embargo, la aproximación a la distribución teórica es mejor en la prueba G en comparación con la de X² (Dunning, 1993; McDonald et al., 1996). El presente trabajo se realizó con la finalidad de estudiar la genética de la resistencia a la raza 3 de Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici en los genotipos resistentes de Lycopersicon.

Materiales de utilizados. Se emplearon los materiales genéticos Lycopersicon esculentum cv. Motelle LA.2823 (87L0382); L.e. cv. Prim LA.473 (90L3543); L. peruvianum LA.462 (79L4445–4449); L.e. cv. Prim. LA.1162 (89L2530); L. pimpinellifolium LA.2184 (87L0413) y L.e. cv. Prim. LA.34C (90L3516) procedentes del Conservation Genetic Resources Program de California State University en Davis, California, EUA. De estos genotipos se emplearon tres resistentes a Fol como progenitores hembra, los cuales se seleccionaron por presentar resistencia a la raza 3 y tres susceptibles como progenitores machos; sin embargo, presentan características deseables para el productor (rendimiento, tamaño de fruto, y sabor entre otros). Las cruzas se realizaron en los invernadersos de la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro.

Siembra. La semilla F₁ (25 plantas de cada material) de las cruzas entre materiales resistentes y susceptibles (Cuadro 1) se sembró en charolas de poliestireno con 200 cavidades, utilizando como sustrato una mezcla de peat moss y suelo de bosque estéril. Durante el desarrollo de las plántulas se emplearon las recomendaciones técnicas para este cultivo (INIFAP, 2005). Cuando las plantas (25 de cama material) comenzaron a presentar flores con estigmas receptivos y el polen maduro, se cubrieron los botones florales de cada planta con la finalidad de conseguir la autofecundación de la F₁ y obtener así la semilla de la población segregante F₂, con la cual se evaluó la herencia de la resistencia a dicha enfermedad.

Inoculación de la F₂. En el invernadero se inocularon plantas de cada material con un desarrollo de 15–25 días después de la siembra; se utilizó una suspensión conidial de la raza 3 de Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (Ascencio–Álvarez et al. (2008) a una concentración de 10^–7 mL L^–1, mediante una inmersión de raíces a las cuales previamente se les hicieron pequeñas heridas con una aguja hipodérmica. Las plantas inoculadas se colocaron de inmediato en recipientes de unicel de ½ litro con suelo desinfectado y se les proporcionó agua según se necesitó durante el experimento. Se utilizó un diseño completamente al azar con cuatro repeticiones de 25 plantas cada una (100 plantas por material). La temperatura ambiente del invernadero fue de 25 ± 1°C durante todo el día, tomándose los resultados el 30 de agosto de 2005. Se observó y se registró la respuesta de las plantas inoculadas 30 días después de la inoculación; la evaluación se basó en la respuesta típica de resistencia vertical a través de la observación de síntomas (plantas sanas o enfermas)

Análisis estadístico y determinación de la herencia de la resistencia. El análisis estadístico se realizó a través de la prueba G (p < 0.05), la cual se calculó obteniendo un valor observado (O), dividiéndolo entre uno esperado (E), para posteriormente calcular el logaritmo natural (ln) de dicho cociente. El logaritmo natural de 1 es 0; si el número observado es mayor que el esperado, el ln(O/E) es positivo, mientras que si O es menor que E, ln(O/E) es negativo. Cada logaritmo se multiplicó por el número observado; posteriormente estos productos se sumaron y se multiplicaron por dos. Para determinar la estadística de la prueba G se empleó el software propuesto por McDonald et al. (1996). De acuerdo al análisis de la prueba G, L. esculentum, peruvianum y pimpinellifolium presentaron genes de resistencia vertical a la raza 3 (Cuadro 1), cada una de las cuales está representadas por los tres progenitores hembra. Para el caso de la primera población segregante se encontró que la variedad motelle de la especie esculentum debe considerarse como una importante fuente de resistencia a esta enfermedad, ya que además tendría características deseables para el mercado. En este sentido, McGrath (1988), encontró que una línea de L. esculentum (BHRS 2–3), presentaba resistencia a la raza 1, 2 y 3 de Fol, además de que dicha resistencia está determinada por un gen dominante simple. Las frecuencias fenotípicas 3:1 de plantas resistentes y susceptibles para el caso de la segunda población segregante, fue similar a la anterior, ya que en ambos casos el valor G (2.8 y 0.68, respectivamente) tienen una p > 0.05, por lo que presentan una herencia mendeliana simple. Sin embargo, en este caso es importante señalar que la especie peruvianum, además de haber presentado genes de resistencia vertical a la raza 3, también presentó genes de resistencia a la raza 2 (datos no presentados), por lo que esta especie representa una buena opción para los programas de mejoramiento genético del tomate. Pocos estudios se han realizado en esta especie, sin embargo, Rick (1990), ya la había descrito como una fuente de variabilidad genética con genes mayores de resistencia a diferentes enfermedades entre las que destaca Fol. La tercera población segregante también presentó una proporción mendeliana determinada por genes mayores de resistencia a la raza 3, de herencia simple y al igual que en el caso de la primera población segregante, también se han reportado en estudios previos la presencia de genes de resistencia vertical para la raza 1 (Bohn y Tucker, 1939).

CONCLUSIONES

La resistencia vertical a la raza 3 en las tres cruzas se ajustó a una relación 3:1 de genotipos resistentes y susceptibles, lo que indica herencia monogénica con dominancia completa. Lycopersicon esculentum cv. motelle puede ser considerada como una fuente de resistencia importante a esta enfermedad, ya que además tendría características deseables para el mercado.

AGRADECIMIENTOS

Se agradece al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología por el apoyo económico al primer autor, becario de doctorado, para la realización del presente trabajo y a la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro por el apoyo para la realización del proyecto (02–03–0203–2509).

LITERATURA CITADA

Agrios, G.N., 2004. Plant Pathology. Fourth Ed. Academic Press. New York, USA 635 p.         [ Links ]

Alexander, L.J. 1963. Transfer of a dominant type of resistance to the four known Ohio pathogenic strains of TMV from Lycopersicon peruvianum to L. Esculentum. Phytopathology 53:869.         [ Links ]

Ascencio–Álvarez, A., López–Benítez, A., Borrego–Escalante, F., Rodríguez–Herrera, S.A., Flores–Olivas, A., Jiménez–Díaz, F. y Gámez–Vázquez, A.J. 2008. Marchitez vascular del tomate: I. Presencia de razas de Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (Sacc.) Snyder y Hansen en Culiacán, Sinaloa, México. Revista Mexicana de Fitopatología 26:114–120.         [ Links ]

Bhon, G.W., and Tucker, C.M. 1939. Immunity to Fusarium wilt in tomato. Science 89:603–604.         [ Links ]

Cai, G., Gale, I.R., Scheider, R.W., Kistler, H.C., Davis, R.M., Elias, K.S., and Miyao, E.M. 2003. Origin of race 3 of Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici at a single site in California. Phytopathology 93:1014–1022.         [ Links ]

Dunning, T. 1993. Accurate methods for the statistics of surprise and coincidence. Computational Linguistics 19:61–74.         [ Links ]

Falconer, D.S., and Mackay, T.F.C. 2001. Introducción a la Genética Cuantitativa 1ª Ed., Ed. Acribia. Barcelona, España. 470 p.         [ Links ]

Griffing, B. 1956. Concept of general and specific combining ability in relation to diallel crossing systems. Australian Journal of Biological Sciences 9: 463–493.         [ Links ]

Hayman B.I., and Mather, K. 1955. The description of genetic interaction in continuous variation. Biometrics 11:69–82.         [ Links ]

Hayman B.I. 1958. The separation of epistasis from additive and dominance variation in generation means. Heredity 12:371–390.         [ Links ]

INIFAP. 2005. Manejo integrado del cultivo del jitomate en el Estado de San Luis Potosí. Folleto Técnico No. 22, INIFAP, Campo Experimental San Luis. San Luis Potosí, México. 72 p.         [ Links ]

McDonald, J.H., Verrelli, B.C., and Geyer, L.B. 1996. Lack of geographic variation in anonymous nuclear polymorphisms in the american oyster, Crassostrea virginica. Molecular Biology and Evolution 13:1114–1118.         [ Links ]

McGrath, D.J. 1988. BHRS 2–3 Fusarium wilt–resistant tomato. HortScience 23:1093–1094.         [ Links ]

Pratta, Lauthier, J.J., López, M., Pereyra, V y Sayate, E. 2003. Informe final de taller de genética. Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa, Facultad de Ciencias Naturales, Cátedra de Genética . Ciudad de Arequipa, Perú. 24 p.         [ Links ]

Rick, C.M. 1990. Perspectives From Plant Genetics: The Tomato Genetics Stock Center. Genetic Resources at Risk; Scientific Issues, Tecnologies, and Funding Policies. Report No. 5. Published by the Genetic Resources Conservation Program. Division of Agriculture and Natural Resources. University of California. Davis, California, USA. 60 p.         [ Links ]

Secretaría de Agricultura, Ganadería, Pesca y Alimentos (SEGPyA). 2006. http://www.alimentosargentinos.gov.ar/03/revistas/r_31/cadenas/tomate_indus.htm. República de Argentina. Fecha de consulta: Septiembre 25, 2006.         [ Links ]

Sokal, R.R., and Rohlf, F.J. 1994. Biometry: The Principles and Practice of Statistics in Biological Research. Freeman, Third edition. New York, USA. 887 p.         [ Links ]

Valenzuela–Ureta, J.G., Lawn, D.A., Heisey, R.F., and Zamudio–Guzman, V. 1996. First report of Fusarium wilt race 3, caused by Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici, of tomato in Mexico. Plant Disease 80:105.         [ Links ]