TECNOLOGÍAS PARA CARACTERIZAR

LA RESPUESTA DE CULTIVARES DE SOJA

AL SÍNDROME DE LA MUERTE SÚBITA

Dra. Claudia P. Spampinato

CEFOBI (CONICET-UNR)

Antecedentes

1971 - EEUU, Arkansas Roy. Plant Dis. 81 (1997) 566

1983 - Sudden death syndrome (SDS) Hirrel. Phytopathology 73 (1983) 501

1981/82 – Brasil Nakajima y col. 7th Int Fusarium Workshop (1993) 79

Nakajima y col. JARQ 30 (1996) 31

1991/1992 - Argentina, Pergamino (Buenos Aires) Scandiani et al. Plant Dis. 87 (2003) 447

1992/1993 - Argentina, Santa Fe y Noroeste Scandiani et al. Plant Dis. 88 (2004) 1044

1993 - Canadá Anderson yTenuta. Plant Dis 82 (1998) 448

2000 - Bolivia, Paraguay, Uruguay Yorinori. Mercosoja (2002) 181

Yorinori. Mercosoja (1999) 40

Ploper y col. XI Congreso de AAPRESID (2003) 163

2013/2014 - Sudáfrica, Malasia Chehri y col. Australas Plant Dis Notes 9 (2014) 1

Tewoldemedhin y col. Plant Dis 98 (2014) 569

Agentes causales

Fusarium virguliforme

Fusarium brasiliense

Fusarium tucumaniae

Fusarium crassistipitatum

faostat.fao.org

EEUU

Fv y Fb

Brasil

Fv, Fb y Fc

Argentina

Fv, Fb, Ft y Fc

cortos

anchos

Agentes causales

Fusarium virguliforme

Fusarium brasiliense

Fusarium tucumaniae

Fusarium crassistipitatum

Amarilla

Azul-verdosa

largos

delgados

cortos

anchos

tamaño

variable

Macroconidios Reproducción

Asexual y sexual

Asexual

Asexual

Asexual

O´Donnell et al. Phytopathology 58 (2009) 71

Scandiani et al. Plant Dis. 94 (2010) 1411

Aoki et al. Mycoscience 53 (2012) 167

Síntomas

+ F. tucumaniae

Moteado clorótico

Clorosis internerval

Rugosis

Necrosis

Defoliación prematura

Metabolitos secundarios

Toxinas proteicas

Decoloración y podredumbre

+ F. crassispititatum

Epidemiología

• Genotipo

• Rotación y métodos de labranza

• Compactación del suelo y riego

• Interacción con nemátodo del quiste de la soja (Heterodera glycines)

• Tratamientos con herbicidas y fungicidas

• Factores bióticos y abióticos

Manejo de la enfermedad

• Rotación del cultivo Leandro et al. Plant Dis. 102 (2018) 1748

Fusarium spp. puede colonizar otros cultivos y malezas sin causar síntomas, pero aumentando inóculo

• Técnicas de labranza Hartman et al. Crop Prot. 73 (2015) 60

Fusarium spp. puede pasar el invierno en residuos de soja y maíz

• Tratamiento de las semillas con fungicidas Kandel et al. Crop Prot. 106 (2018) 103

Depender de un sólo modo de acción de los fungicidas podría generar patógenos resistentes

• Uso de cultivares parcialmente resistentes

Evaluación de cultivares frente al SMS

Método de la capaGranos de sorgo

Susceptible

Parcialmente resistente

F. tucumaniae

CCC 130-11

5 semillas

por maceta

Scandiani et al. J Exp Bot 66 (2015) 391

Diseño experimental7 dpi

10 dpi

14 dpi

21 dpi

7 dpi

10 dpi

14 dpi

21 dpi

7 dpi

10 dpi

14 dpi

21 dpi

7 dpi

10 dpi

14 dpi

21 dpi

control

+ F. tucumanie

+ 5 semillas PR

+ 5 semillas S

+ 5 semillas PR

+ 5 semillas S

Scandiani et al. J Exp Bot 66 (2015) 391

0

20

40

60

80

100

7 10 14 25

Inc

ide

nc

ia d

e lo

s

sìn

tom

as

fo

lia

res

(%

)

dpi

ndnd

b

c

b

d

bd

Resultados fenotípicos

Scandiani et al. J Exp Bot 66 (2015) 391

0

10

20

30

40

7 10 14 25

Alt

ura

(c

m)

dpi

a aa a

a a

cb a

cd

c

ee

c

d

Inoculado

Control

Susceptible

Inoculado

Control

Parcialmente Resistente

Fenotipo - parte RADICULAR

Grado 5

76-100%

de raíces y corona

necróticas,

plantas

muertas.

Grado 1

sin síntomas.

Grado 2

1-25% de

necrosis en

raíces sin

necrosis en

corona.

Grado 3

26-50% de

necrosis en

raíces, sin

necrosis en

corona.

Grado 4

51-75% de

necrosis en

raíces y

necrosis en

corona.

• Peso

• Severidad de los síntomas

Fenotipo - parte RADICULAR

Inoculado

Control

Susceptible

Inoculado

Control

Parcialmente Resistente0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

7 10 14 25

Pe

so

de

la

s r

aìc

es

(g

)

dpi

a aaaa a

ab

bb

b

c

a

d

e

c

0

1

2

3

4

5

7 10 14 25

Se

ve

rid

ad

de

lo

s

sín

tom

as

ra

dic

ula

res

dpi

a a

aa a

b c

d

Scandiani et al. J Exp Bot 66 (2015) 391

Fenotipo - parte FOLIAR

• Peso

• Severidad de los síntomas

Grado 1

Sin síntomas.

Grado 2

1-20%

de hojas afectadas,

pocos síntomas, moteado y

mosaico.

Grado 3

21-50%

de hojas afectadas,

síntomas moderados,

clorosis y necrosis intervenal.

Grado 4

51-80%

de hojas afectadas,

síntomas importantes, con

clorosis y necrosis intervenal.

Grado 5

81-100%

de las hojas afectadas,

síntomas severos,

clorosis y necrosis intervenal,

plantas muertas.

0

1

2

3

4

5

7 10 14 25

Se

ve

rid

ad

de

lo

s

sín

tom

as

fo

lia

res

dpi

a a

bb

c

b

d

c

Fenotipo - parte FOLIAR

Inoculado

Control

Susceptible

Control

Parcialmente Resistente

InoculadoScandiani et al. J Exp Bot 66 (2015) 391

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

7 10 14 25

Pe

so

de

la

pa

rte

aé

rea

(g

)

dpi

a a a a a

bb b

a a

b ba

ce

d

SI-7

SI-10

SI-14

SI-25

SC-7

SC-10

SC-14

SC-25

RI-7

RI-10

RI-14

RI-25

RC-7

RC-10

RC-14

RC-25

-3

-2

-1

0

1

2

3

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4

CP

2 (

34

.02

%)

CP1 (59.89 %)

Análisis estadístico

Altura de la planta

Incidencia de los síntomas foliares

Peso de las raíces

Severidad de los síntomas

radiculares

Peso de la parte aérea

Severidad de los síntomas foliares

Scandiani et al. J Exp Bot 66 (2015) 391

Cromatografía gaseosa acoplada a espectrometría de masas

Extractos

raíces

parte aérea

ác. orgánicos

otros

azúcares lípidos

aa

100 150 200 250 300 350 400 450 500 5500

100

%

73

147

103

75

101

117

133

205

148

204177

218

219293264235 350299 335 498366 458

376 397411 475 505

533587566

m/z

Ab

uin

da

ncia

Tiempo de retención

Ab

uin

da

ncia

si

10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00Time0

100

%

21.62

13.75

5.53

5.89

15.85

18.02

29.29

27.08

23.82

43.51

30.19

31.79

34.3641.34 46.21

GC-MS

si

Comparación con la

librería de referencia de

los espectros de masa del

Instituto Nacional de

Tecnología y Estándares

(NIST)

Cromatografía gaseosa acoplada a espectrometría de masas

10 desconocidos

Aminoácidos

Ácidos orgánicos

Azúcares

Alcoholes

Ácidos grasos

Otros

42

Parte aérea 52 metabolitos

4 desconocidos

Aminoácidos

Ácidos orgánicos

Azúcares

Alcoholes

Ácidos grasos

Otros

38

Parte radicular 42 metabolitos

Scandiani et al. J Exp Bot 66 (2015) 391

Rosati et al. Plant Sci 274 (2018) 91

SI - Susceptible Inoculado

SC - Susceptible Control

RI - Resistente Inoculado

RC – Resistente Control

disminución

aumento

< límite detección

sin variaciones

Cromatografía gaseosa acoplada a espectrometría de masas

SI/SC RI/RC SC/RC SC RC

7 10 14 25 7 10 14 25 7 10 14 25 10/7

14/7

25/7

10/7

14/7

25/7

días

Parte radicular

Scandiani et al. J Exp Bot 66 (2015) 391

SI - Susceptible Inoculado

SC - Susceptible Control

RI - Resistente Inoculado

RC – Resistente Control

disminución

aumento

< límite detección

sin variaciones

Parte aérea

Cromatografía gaseosa acoplada a espectrometría de masas

Rosati et al. Plant Sci 274 (2018) 91

La evaluación patogénica permitió confirmar a los cultivares NA 4613 y DM 4670

como susceptible y parcialmente resistente, respectivamente.

El análisis de los perfiles metabolómicos de las PARTES RADICULARES

permitió indicar que las plantas parcialmente resistentes acumularon menor cantidad de AMINOÁCIDOS

con respecto a las plantas susceptibles durante las primeras etapas de la infección (7 dpi).

El análisis de los perfiles metabolómicos de las PARTES AÉREAS

permitió indicar que las plantas parcialmente resistentes acumularon menor cantidad de AMINOÁCIDOS

con respecto a las plantas susceptibles durante las primeras etapas de la infección (10 dpi).

Conclusiones

La metabolómica permitió reducir el tiempo de detección de la respuesta

de los cultivares al SMS comparado con la evaluación de la sintomatología foliar y

sugiere que esta técnica podría ser utilizada para una

RÁPIDA CARACTERIZACIÓN de la respuesta del cultivar al SMS.

Estos resultados se validarán con otros cultivares

(susceptibles o con resistencia parcial o intermedia)

y otras especies de Fusarium spp.

Conclusiones

Agradecimientos

Dra. Alicia Luque

Dra. Mercedes Scandiani

Lic. Ma. Valeria Razori

Lic. Romina Rosati

Dra. Luciana Lario

Lic. Rocío Ramos

Lic. Antonella Santone

Dr. Gerardo Cervigni

Lic. Valentina Gonzalez

Biol. Michelle Chirinos-Arias