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Control genético de la tolerancia a los aislados del ToMV que superan la
resistencia del gen Tm-22 en tomate.
S. Soler-Aleixandre y F. Nuez
Instituto de Conservación y Mejora de la Agrodiversidad Valenciana, Universidad
Politécnica de Valencia, Camino de Vera 14, 46022 València.
Palabras clave: resistencia, tomate, virus.
Resumen
La incorporación del gen Tm-22 en las variedades comerciales de tomate está
permitiendo en la actualidad el control de la enfermedad ocasionada por el virus del
mosaico del tomate (Tomato mosaic virus, ToMV) en este cultivo. Sin embargo,
recientemente se han identificado aislados del ToMV en Catalunya capaces de
superar la resistencia conferida por este gen, procedente de Solanum peruvianum. La
realización de ensayos de inoculación mecánica permitió identificar elevados niveles
de resistencia en la línea de tomate LYC-3. Las plantas inoculadas de esta variedad
presentaron niveles de acumulación viral muy bajos y muchas veces indetectables
mediante la técnica serológica DAS-ELISA. En ningún caso se observaron síntomas
de la enfermedad. Estos resultados hacen de LYC-3 una fuente de resistencia muy
prometedora para el desarrollo de variedades de tomate resistentes a estos nuevos
aislados de ToMV. El hecho de que el híbrido de la línea LYC-3 con el control
susceptible RDD muestre un comportamiento resistente similar a LYC-3 indica que
la resistencia es de tipo dominante. Por otra parte, la observación clara de una
proporción 3: 1 (plantas resistentes: plantas susceptibles) en la F2, sugiere un
control monogénico para el comportamiento resistente de LYC-3 frente al ToMV.
Estas características de la resistencia identificada facilitan en gran manera su
incorporación a las variedades comerciales de tomate. Además, disponer de esta
nueva fuente de resistencia al ToMV en tomate constituye una seguridad frente a la
posible dispersión en nuestro país de los aislados del ToMV que superan la
resistencia del gen Tm-22.
INTRODUCCIÓN
El virus del mosaico del tomate (Tomato mosaic virus, ToMV) pertenece al género
Tobamovirus, del cual es miembro tipo el virus del mosaico del tabaco (Tobacco mosaic
virus, TMV). El ToMV, fue considerado durante mucho tiempo la raza tomate (Solanum
lycopersicum L.) del TMV. La enfermedad causada por el virus del mosaico del tomate
fue descrita en Holanda en 1910 y en EEUU en 1916. En la actualidad se conocen tres
genes de resistencia al ToMV: el Tm-1, el Tm-2 y el Tm-22. Este último es alélico del
segundo. El gen Tm-1, procedente de S. habrochaites Humb & Bonpl. (Pelham, 1966),
produce una restricción de la acumulación viral y una ausencia de síntomas asociados a la
enfermedad (Motoyoshi y Oshima, 1977) y es más efectivo en homocigosis que en
heterocigosis (Fraser et al., 1980). Los genes Tm-2 y Tm-22 de S. peruvianum L. (Pelham,
1966) son alélicos y desencadenan una respuesta hipersensible. Recientemente ha sido
clonado el gen Tm-22 Teniendo en cuenta la existencia de estos genes, los aislados de
ToMV se clasifican en los tipos 0, 1, 2 y 22 según no superen ningún gen de resistencia, al
gen Tm-1, al gen Tm-2 o al Tm-22 respectivamente.
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En la actualidad la mayoría de las variedades comerciales de tomate incorporan
alguno de estos genes (principalmente el Tm-22) y el ToMV ha dejado de ser un problema
en el cultivo del tomate e incluso no había hasta la actualidad cepas que superaran
completamente esta resistencia (Fraser, 1990). La aparición en Cataluña de aislados de
ToMV capaces de superar la resistencia conferida por el gen Tm22 (tipo 22), nos ha
llevado a plantear de nuevo la búsqueda de nuevas fuentes de resistencia a este patógeno.
El objetivo del presente trabajo ha sido la búsqueda de fuentes de resistencia frente
a los nuevos aislados del ToMV que superan la resistencia del gen Tm-22. Posteriormente
se ha procedido al estudio del control genético de aquellos materiales más prometedores.
MATERIAL Y MÉTODOS
Material vegetal
1. Ensayo 1: Búsqueda de fuentes de resistencia.
Se ha utilizado la línea NE-1 de S. lycopersicum (7 plantas) tolerante a los aislados
antiguos del ToMV, como control resistente. Como control susceptible hemos empleado
las líneas Fortuna-C (20 plantas) y RDD (7 plantas) de S. lycopersicum. En ensayos
previos se cribó una colección de germoplasma formada por 120 entradas de la especie
cultivada y las especies silvestres S. peruvianum y S. habrochaites. Las mejores
respuestas se encontraron en las entradas LYC-1 de S. habrochaites y LYC-3 de S.
lycopersicum. Tratamos aquí de confirmar la utilidad de estas entradas para el desarrollo
de variedades tolerantes o resistentes. Por tanto, el material a ensayar consistió en la
entrada LYC-1 (20 plantas) y la variedad de tomate LYC-3 (20 plantas).
2. Ensayo 2: Estudio del control genético de la resistencia al ToMV en la variedad
LYC-3
Con el fin de estudiar los sistemas genéticos implicados en el control de la
tolerancia de LYC-3, se cruzó esta línea con la línea de tomate RDD susceptible al
ToMV. A partir de esta F1 se obtuvo mediante autofecundación la generación F2. Se
utilizaron 10 plantas de las líneas NE-1, RDD y la variedad LYC-3, 5 plantas de la
generación F1 y 156 de la generación F2.
En los dos ensayos las semillas de cada entrada o variedad fueron sometidas a un
tratamiento con una solución de lejía comercial (10% de hipoclorito sódico) al 30%,
durante 10 minutos, para desinfectarlas y facilitar su germinación en placas Petri. Las
placas se mantuvieron en el interior de una cámara de germinación en condiciones
controladas de temperatura (25 ºC/18 ºC (día/noche)), humedad relativa (60-65 %/ 95100% (día/noche)) y fotoperiodo (14 horas de luz). Una vez germinadas las semillas, las
plántulas fueron puestas en macetas de 6x6x8 cm con turba negra y ubicadas en una
cámara de cultivo con las condiciones ambientales anteriormente citadas.
Aislado del virus
Se ha utilizado el aislado TM04-1 que rompe la resistencia del gen Tm22. Este
aislado fue suministrado por el Dr. José Aramburu de l’Institut de Recerca i Tecnologia
Agrària i Alimentària (IRTA) de Cabrils (Catalunya).
Método de inoculación
La inoculación del virus se realizó mecánicamente. Para esto se preparó un
inoculo a partir de hojas de plantas de tomate infectadas con el aislado TM04-1. El
material infectado se pesó y trituró en un mortero con una maza de vidrio. A este triturado
se añadió poco a poco agua destilada. El volumen (ml) de agua destilada necesaria se
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determinó siguiendo una relación 1/20 (peso en gramos del material vegetal/volumen en
ml de agua destilada). La inoculación mecánica se realizó mediante un aplicador de
algodón, el cual, una vez humedecido en el inóculo, se deslizó por toda la superficie foliar
de las plantas a inocular. Las plantas fueron inoculadas en el estado de 4 a 5 hojas
desarrolladas. Una semana más tarde se volvieron a inocular las hojas nuevas que se
habían formado, con el fin de asegurar la infección de las plantas y evitar escapes.
Criterios de evaluación
Se tomaron muestras de hojas apicales no inoculadas de cada planta a los 15, 30,
45 y 60 días después de la segunda inoculación (DDI). Éstas fueron analizadas por medio
de la técnica serológica DAS-ELISA para detectar la presencia o ausencia del ToMV. La
absorbancia de la reacción serológica se midió a una longitud de onda de 405 nm en un
fotómetro Titertek multiscan MCC/340. Las muestras se consideraron positivas cuando la
absorbancia fue mayor de tres veces la media de la absorbancia de muestras tomadas de
plantas no inoculadas. Paralelamente a la toma de muestras se realizó un seguimiento de
los síntomas de la enfermedad en las plantas a los 15, 30, 45 y 60 días después de la
segunda inoculación, utilizando un índice de síntomas generales que varía entre 0 para
una planta sin síntomas y 4 para una planta que muestra síntomas muy graves o está
muerta.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Se ha observado elevados niveles de resistencia en las dos entradas probadas. En
primer lugar la entrada LYC-1 muestra un comportamiento heterogéneo, con plantas
susceptibles y plantas con una fuerte tolerancia (Tabla 1). No obstante, para su utilización
habría que proceder a fijar este comportamiento tolerante. La línea NE-1 también mostró
un buen comportamiento. Sin embargo, la tolerancia que presenta se ve superada por los
aislados de ToMV del tipo 1 (datos no mostrados). Cabe destacar el comportamiento de la
línea de tomate LYC-3. Las plantas inoculadas de esta variedad presentaron niveles de
acumulación viral muy bajos y muchas veces indetectables mediante la técnica serológica
DAS-ELISA. En ningún caso se observaron síntomas de la enfermedad, presentando una
clara tolerancia. Estos resultados hacen de LYC-3 una fuente de resistencia muy
prometedora para el desarrollo de variedades de tomate resistentes a estos nuevos aislados
de ToMV. Además presenta también el mismo nivel de tolerancia frente a los aislados de
tipo 0, 1 y 2 (datos no mostrados).
El hecho de que todas las plantas de la F1 (LYC-3 x RDD) mostraran un
comportamiento resistente similar a LYC-3 (Tabla 2), indica que la tolerancia es de tipo
dominante. Por otra parte, la observación clara de una proporción 3: 1 (plantas tolerantes :
plantas susceptibles) en la F2, sugiere un control monogénico para el comportamiento
tolerante de LYC-3 frente al ToMV. El análisis estadístico efectuado confirma esta
hipótesis (Tabla 3). Estas características de la resistencia identificada facilitan en gran
manera su incorporación a las variedades comerciales de tomate. Además, disponer de
esta nueva fuente de resistencia al ToMV en tomate constituye una seguridad frente a la
posible dispersión en nuestro país de los aislados de ToMV que superan la resistencia del
gen Tm-22.
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Referencias
Fraser, R. S. S., Loughlin, S. A. R., y Connor, J. C. 1980. Resistance to Tobacco mosaic
virus in tomato: Effects of the Tm-1 gene on symptom formation and multiplication of
virus strain 1. J. Gen. Virol. 50: 221-224.
Fraser, R. S. S. 1990. The genetics of resistance to plant viruses. Annu. Rev. Phytopathol.
28: 179-200.
Pelham, J. 1966. Resistance in tomato to Tobacco mosaic virus. Euphytica 15: 258-267.
Motoyoshi, F. y Oshima, N. 1977. Expression of genetically controlled resistance to
Tobacco mosaic virus infection in isolated tomato leaf mesophyll protoplasts. J. Gen.
Virol. 34: 499-506.
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Tabla 1. Respuesta frente a la inoculación mecánica con el aislado TM04-1 de ToMV de
las líneas NE-1,RDD y Fortuna-C de S. lycopersicum, la entrada LYC-1 de S.
habrochaites y la variedad LYC-3 de S. lycopersicum.
Índice de síntomas
Absorbancia
% de plantas con
Entrada
máximo medio2
máxima media3
infección sistémica
LYC-1 (20)1
0,43
1,149
100,0
LYC-1-1 (15+)
0,57
1,398
100,0
LYC-1-2 (5-)
0,0
0,399
100,0
LYC-3 (20)
0,0
0,419
100,0
NE-1 (7)
0,0
0,272
100,0
RDD (7)
2,1
2,144
100,0
Fortuna-C
4,0
2,467
100,0
1: Número de plantas inoculadas. En el caso de LYC-1 se diferencian plantas con niveles elevados de absorbancia (LYC-1-1) o con
niveles reducidos de absorbancia (LYC-1-2).
2: Índice de síntomas máximo medio calculado como la media del índice de síntomas máximo de cada planta de la entrada (0, planta
sin síntomas; 1, planta con síntomas leves; 2, planta con síntomas moderados; 3, planta con síntomas graves; 4, planta con síntomas
muy graves o muerta).
3: Absorbancia máxima media calculada como la media de la absorbancia máxima de cada planta de la entrada.
Tabla 2. Respuesta frente a la inoculación mecánica con el aislado TM04-1 de ToMV de
las generaciones F1 (LYC-3 x RDD) y F2 (LYC-3 x RDD).
Generación
Índice de
síntomas
máximo medio2
Absorbancia
máxima
media3
% de plantas
con infección
sistémica
% de plantas
tolerantes
LYC-3
(10)1
0,0
0,07
100,0
100,0
RDD
(10)
3,3
1,88
100,0
0,0
F1 (LYC-3 x RDD)
(5)
0,0
0,01
0,0
100,0
(118)
0,0
0,15
100,04
100,0
(38)
2,1
1,77
100,0
0,0
(10)
3,7
2,12
100,0
0,0
F2 (LYC-3 x RDD)
Fortuna-C
1: Número de plantas inoculadas. En el caso de la F2 se diferencian 118 plantas con niveles reducidos de absorbancia (tolerantes) o 38
con niveles elevados de absorbancia (susceptibles).
2: Índice de síntomas (0, planta sin síntomas; 1, planta con síntomas leves; 2, planta con síntomas moderados; 3, planta con síntomas
graves; 4, planta con síntomas muy graves o muerta) máximo medio calculado como la media del índice de síntomas máximo de cada
planta de la entrada
3: Absorbancia máxima media calculada como la media de la absorbancia máxima de cada planta de la entrada.
4: Ninguna de estas plantas mostraron síntoma alguno asociado a la enfermedad producida por el ToMV. Sin embargo, presentaron
acumulaciones virales variables; algunas elevadas, entre 0,5 y 0,7 unidades de absorbancia, y otras tan bajas como las de la generación
F1.
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Tabla 3. Análisis genético de la respuesta frente a la inoculación mecánica con el aislado
TM04-1 de ToMV de las generaciones F1 (LYC-3 x RDD) y F2 (LYC-3 x RDD).
Proporción
Número
Número de Número
plantas
Generación
de Plantas
Plantas
total de
χ2
tolerantes susceptibles plantas resistentes:plantas
susceptibles
LYC-3
10
0
10
1:0
RDD
0
10
10
0:1
F1 (LYC-3 x RDD)
5
0
5
1:0
F2 (LYC-3 x RDD)
118
38
156
3:1
0,034ns
1300