Caracterización preliminar de la población de Fusarium oxysporum f. sp. lactucae de España

Abstract

España es el principal país productor a nivel europeo y su importancia a nivel económico reside principalmente en su exportación. La producción de lechuga se ve amenazado actualmente por múltiples enfermedades, entre las que destaca la fusariosis vascular o marchitamiento, causada por el hongo Fusarium oxysporum forma especial. lactucae. Dentro de esta forma especial, existen diferentes razas, que presentan diferentes niveles de virulencia según el cultivar que afecte de lechuga (raza 1, 2, 3 y 4). Actualmente, en España únicamente se ha descrito la raza 1, pero en los últimos, se ha descrito la raza 4 por primera vez en varios países de Europa como son los Países Bajos, Bélgica e Italia. La discriminación entre estas razas se realiza mediante ensayos se patogenicidad utilizando cultivares diferenciales y mediante métodos moleculares basados en la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) con cebadores específicos para cada raza.

En el presente estudio se utilizaron aislados monospóricos de FOLac provenientes de muestras de lechugas sintomáticas de Albacete y otras regiones geográficas de España tomados de la colección de hongos del Laboratorio de Protección Vegetal de la ETSIAAL (UPM) para realizar estudios moleculares para la determinación de la raza fisiológica de F. oxysporum. Estos aislados también se utilizaron para realizar un estudio filogenético de las relaciones de los mismos con otros aislados de diferentes países productores de lechuga. Por último, se realizaron pruebas de patogenicidad de diferentes aislados de FOLac para comprobar la identificación de las razas.

El análisis de las secuencias de los 18 aislados de España permitió identificarlos como Fusarium oxysporum f. sp. lactucae. Los resultados de las electroforesis tras la amplificación de los productos de PCR con sus correspondientes cebadores específicos para la determinación de la raza 1 (Hani3’-HaniLatt3Rev), raza 3 (FOLR3F-FOLR3RR) y raza 4 (FPUF-FPUR) mostraron que todos los aislados de Albacete dieron positivo para la raza 4 (8 aislados de Albacete), menos el aislado AL3C que dio positivo para la raza 3.

Los resultados estadísticos de los índices de gravedad (IGE) de los ensayos de patogenicidad mostraron que los cultivares diferenciales “Romabella”, “Banchu Red Fire” y “Costa Rica” fueron susceptibles a la raza 4 de FOLac, en concreto con los aislados de Albacete AL2C1, AL2B, AL1A1 y Fus1.01 (utilizado como control positivo de raza 4), siendo más sensible el cultivar “Costa Rica” y mostrando una resistencia parcial en “Romabella” y “Banchu Red Fire”. El aislado NAV5 (positivo para la raza 1) se mostró patógeno para los cultivares diferenciales “Banchu Red Fire” y “Costa Rica”. El aislado AL3C (raza 3) sólo fue patógeno para el cultivar diferencial “Banchu Red Fire”. Por otro lado, los datos de menores pesos de la parte aérea fueron observados igualmente en el cultivar “Costa Rica” en los aislados correspondientes a la raza 4 (AL2C1, AL2B, AL1A1 y Fus1.01).

El análisis filogenético de las secuencias parciales del gen del factor de elongación (EF-1α) y de las secuencias de la región IGS situaron a los aislados españoles (menos DE04 del País Vasco en el dendograma del gen EF-1α) en un mismo grupo junto con otros aislados FOLac de razas 1 y 4 de otros países, indicando bajo nivel de diversidad genética entre los aislados españoles y con respecto a aislados de otros países, lo que sugiere un único origen común para todos.

Los resultados del trabajo permiten sugerir que es necesario realizar más estudios en la búsqueda de cultivares de lechuga que permitan discriminar más claramente las diferentes razas de FOLac según los niveles de afección en las plantas de lechuga. Además, de conseguir variedades comerciales resistentes a la raza 4, descrita por primera vez en nuestro país debido a la realización de este trabajo, como una herramienta más en el manejo integrado de dicha enfermedad en campo.

ABSTRACT

Spain is the main producing country in Europe and its economic importance lies mainly in its export. Lettuce production is currently threatened by multiple diseases, among which is vascular fusariosis or wilt, caused by the fungus Fusarium oxysporum special form. lactucae. Within this special form, there are different races, which present different levels of virulence depending on the lettuce cultivar affected (race 1, 2, 3 and 4). Currently, in Spain only race 1 has been described, but in recent years, race 4 has been described for the first time in several european countries such as the Netherlands, Belgium and Italy. The discrimination between these races is carried out by pathogenicity tests using differential cultivars and by molecular methods based on the polymerase chain reaction (PCR) with specific primers for each race.

In the present study, monosporic FOLac isolates from symptomatic lettuce samples from Albacete and other geographical regions of Spain taken from the fungal collection of the ETSIAAL Plant Protection Laboratory (UPM) were used to carry out molecular studies to determine the physiological race of F. oxysporum. These isolates were also used to carry out a phylogenetic study of their relationships with other isolates from different lettuce-producing countries. Finally, pathogenicity tests of different FOLac isolates were performed to verify the identification of the races.

The analysis of the sequences of the 18 isolates from Spain allowed them to be identified as Fusarium oxysporum f. sp. lactucae. The results of the electrophoresis after the amplification of the PCR products with their corresponding specific primers for the determination of race 1 (Hani3'-HaniLatt3Rev), race 3 (FOLR3F-FOLR3RR) and race 4 (FPUF-FPUR) showed that all the Albacete isolates tested positive for race 4 (8 isolates from Albacete), except for the AL3C isolate that tested positive for race 3.

The statistical results of the severity indices (IGE) of the pathogenicity tests showed that the differential cultivars "Romabella", "Banchu Red Fire" and "Costa Rica" were susceptible to race 4 of FOLac, specifically with the isolates of Albacete AL2C1, AL2B, AL1A1 and Fus1.01 (used as positive control of race 4), the cultivar "Costa Rica" being more sensitive and showing partial resistance in "Romabella" and "Banchu Red Fire". The NAV5 isolate (positive for race 1) was pathogenic for the differential cultivars “Banchu Red Fire” and “Costa Rica”. The AL3C isolate (race 3) was only pathogenic for the differential cultivar “Banchu Red Fire”. On the other hand, the data of lower weights of the aerial part were also observed in the cultivar "Costa Rica" in the isolates corresponding to race 4 (AL2C1, AL2B, AL1A1 and Fus1.01).

The phylogenetic analysis of the partial sequences of the elongation factor gene (EF-1α) and of the sequences of the IGS region placed the Spanish isolates (minus DE04 from the Basque Country in the dendrogram of the EF-1α gene) in the same group. together with other FOLac isolates of races 1 and 4 from other countries, indicating a low level of genetic diversity among the Spanish isolates and with respect to isolates from other countries, which suggests a single common origin for all.

The results of the work allow us to suggest that it is necessary to carry out more studies in the search for lettuce cultivars that allow to more clearly discriminate the different races of FOLac according to the levels of affection in the lettuce plants. In addition, to obtain commercial varieties resistant to race 4, described for the first time in our country due to the realization of this work, as one more tool in the integrated management of said disease in the field.