Área de Investigación: Genómica funcional de interacciones planta/microorganismo

Genes asociados con la tolerancia del aguacate criollo mexicano a la podredumbre radicular por Phytophthora

Responsables:
Dr. Alfonso Méndez Bravo ¹^,2 , Dr. Martín Mata Rosas ³ .
Grupo de trabajo:
MSc. Edgar Couttolenc Brenis³ , Dr. Luis Herrera Estrella⁴ , Dra. Selene L. Fernández Valverde⁴ , Dr. Rafael Salgado Garciglia⁵ .

¹ Escuela Nacional de Estudios Superiores, Unidad Morelia, Universidad Nacional Autónoma de México
² Laboratorio Nacional de Análisis y Síntesis Ecológica
³ Instituto de Ecología A.C. (INECOL)
⁴ Unidad de Genómica Avanzada del CINVESTAV (LANGEBIO)
⁵ Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo

La amplia diversidad vegetal actual es el resultado de procesos adaptativos que incluyen mecanismos de co-evolución con el resto de seres vivos con los que las plantas interactúan en sus ambientes naturales. De tal forma que la mayoría de las especies vegetales son capaces de lidiar y coexistir de manera exitosa con sus potenciales patógenos, sin embargo, la modificación de las condiciones de crecimiento, la pérdida de variabilidad genética en los cultivos comercialmente atractivos, las prácticas agrícolas exhaustivas, el uso de monocultivos y la aplicación desmedida de fertilizantes y pesticidas, entre otras causas, han situado a las pérdidas ocasionadas por plagas y enfermedades como uno de los principales retos económicos, científicos y sociales a resolver en los siguientes años. Desde la perspectiva científica, la exploración y el entendimiento de los mecanismos de defensa inducidos en las plantas en respuesta a agentes patogénicos, así como el discernimiento de las variaciones puntuales en los genes regulados diferencialmente durante etapas tempranas de las interacciones de plantas adaptadas naturalmente a tolerar la infección por agentes infecciosos de importancia agrícola, representan las bases más importantes para la eventual solución a dicha problemática.

El aguacate (Persea americana Mill) es uno de los cultivos frutales más importante en México. La industria aguacatera nacional genera más de 100 mil empleos directos y permite una entrada de divisas por la exportación del fruto cercana a los 800 millones de dólares al año (FAOSTAT, SAGARPA, 2010).

Uno de los problemas crecientes que limita y encarece el cultivo del aguacate es ocasionado por las enfermedades radiculares de los árboles. La “tristeza del aguacatero” es la enfermedad de pudrición de la raíz más destructiva e importante de este cultivo y es causada por la infección del el oomiceto hemibiotrófico Phytophthora cinnamomi Rands; actualmente se conocen más de 3,000 especies susceptibles a su infección, todas ellas plantas leñosas, árboles o arbustos, cultivados, ornamentales y silvestres (Coffey, 1984; Hardham, 2005). P. cinnamomi ataca arboles de aguacate de todas las edades, incluyendo a las plántulas producidas en viveros que serán utilizadas como porta-injertos de las variedades comerciales en los huertos, y destruye las raíces absorbentes pequeñas, las cuales se tornan negras y quebradizas y eventualmente mueren.

A pesar de la severidad del ataque de P. cinnamomi y el desconocimiento de los mecanismos de defensa vegetal que confieren resistencia contra su ataque, se han identificado diferentes selecciones de la raza mexicana provenientes de poblaciones naturales y resguardados en bancos experimentales de campo y germoplasma nacionales que presentan tolerancia o incluso son resistentes a la infección, pero cuyos distintivos genéticos son desconocidos.

Actualmente estamos trabajando en la caracterización transcripcional a gran escala de la respuesta diferencial que hay en las raíces de aguacate (P. americana var. drymifolia) de estas selecciones tolerantes al ataque por el oomiceto P. cinnamomi.

Aislamiento e identificación de microorganismos rizosféricos del aguacate con actividad fitopatógena y promotora del crecimiento vegetal

Responsable:
Dr. Alfonso Méndez Bravo ¹^,2 .
Grupo de trabajo:
M. en C. Violeta Patiño Conde¹ , Dra. Frédérique Reverchon³ , Dr. Edgar Guevara Avendaño³ .

¹ Escuela Nacional de Estudios Superiores, Unidad Morelia, Universidad Nacional Autónoma de México
² Laboratorio Nacional de Análisis y Síntesis Ecológica
³ Instituto de Ecología A.C. (INECOL)

El crecimiento de las plantas está condicionado por la diversidad microbiana que se encuentra asociada con ellas, particularmente la microbiota rizosférica. La microbiota rizosférica se compone mayoritariamente por microorganismos que impactan de forma positiva en el crecimiento y el desarrollo vegetal, la nutrición, la defensa contra enfermedades, y diversas respuestas favorables frente a variables ambientales adversas; sin embargo, la presencia de microorganismos con potencial fito-patógeno es un componente frecuente de esta microbiota, particularmente en el caso de la rizósfera de agroecosistemas.

A pesar de la reconocida influencia que tiene en el desarrollo vegetal la composición de su microbiota rizosférica, y de la actividad reguladora de los exudados radiculares sobre su microbiota -de acuerdo al estado de salud de la planta-, se desconocen los mecanismos que regulan la dinámica y funcionalidad microbiana de la rizósfera, así como las redes de comunicación que determinan su actividad benéfica, neutral o patogénica. Caracterizar el potencial fito-patogénico y promotor del crecimiento vegetal de los microorganismos cultivables asociados con la rizósfera de un cultivo, representa una estrategia viable hacia el desarrollo de prácticas de manejo amigables que promuevan el uso de bioinoculantes benéficos en sistemas agrícolas.

Actualmente estamos aislando e identificando los microorganismos con potencial fitopatogénico y con actividad promotora del desarrollo vegetal más abundantes, asociados a la rizósfera de árboles de aguacate de un huerto del estado de Veracruz, en el que coexisten árboles saludables y enfermos

Hemos generado una colección de más de 45 aislados bacterianos, pertenecientes al menos a 23 morfotipos. Hasta el momento, 15 han presentado actividad reguladora del crecimiento vegetal en ensayos de co-inoculación con la planta modelo Arabidopsis thaliana, y 2 provocan síntomas de patogenicidad; adicionalmente, se han aislado más de 25 morfotipos fúngicos, de los cuales 6, con base en sus características morfológicas y de crecimiento, han sido identificados como géneros de hongos y oomicetos previamente reportados como patógenos del aguacate.

La abundancia de bacterias cultivables aisladas a partir de la rizósfera de árboles de aguacate creciendo en dos zonas contrastantes de acuerdo a su estado de salud (árboles enfermos, zona A; árboles saludables, zona B), fue similar en ambas zonas (Costazar-Murillo, 2016); sin embargo, la riqueza de morfotipos fue mayor en la zona A (árboles enfermos) que en la zona B (árboles sanos). La colección de microorganismos rizosféricos del aguacate que hemos generado, representa un repositorio genético con potencial de aplicación para fines agrícolas, sentando bases funcionales para interpretar en estudios futuros -a nivel metagenómico y meta-transcriptómico- las redes de interacción entre las plantas y su microbioma rizosférico.

Cambios funcionales en la microbiota rizosférica causados por la marchitez por Fusarium en aguacate

Responsables:
Dr. Alfonso Méndez Bravo ¹^,2 , Dra. Frédérique Reverchon ³ .
Grupo de trabajo:
Dr. Luis Herrera Estrella⁴ , Dra. Selene L. Fernández Valverde⁴ , Dr. Akif Eskalen⁵ , Dr. Edgar Guevara Avendaño³ .

¹ Escuela Nacional de Estudios Superiores, Unidad Morelia, Universidad Nacional Autónoma de México
² Laboratorio Nacional de Análisis y Síntesis Ecológica
³ Instituto de Ecología A.C. (INECOL)
⁴ Unidad de Genómica Avanzada del CINVESTAV (LANGEBIO)
⁵ University of California, Riverside

La infección de las plantas por agentes patógenos puede modificar la microbiota asociada su rizósfera, a través de competencia por nicho o por recursos, o mediante la producción de metabolitos por el patógeno. Por lo tanto, es necesario correlacionar el estudio de la diversidad microbiana con la diversidad rizosférica a nivel de expresión de genes después de la infección por un agente fitopatógeno, para poder evaluar la posible pérdida de diversidad microbiana que ocurre después de una infección por un agente fitopatógeno y los cambios funcionales consecuentes.

Transmisión de tolerancia contra la roya del café por injertación en genotipos resistentes

Responsables:
Dr. Alfonso Méndez Bravo ¹^,2 , Dr. Martín Mata Rosas ³ .
Grupo de trabajo:
MSc. Edgar Couttolenc Brenis³ .

¹ Escuela Nacional de Estudios Superiores, Unidad Morelia, Universidad Nacional Autónoma de México
² Laboratorio Nacional de Análisis y Síntesis Ecológica
³ Instituto de Ecología A.C. (INECOL)