@PHDTHESIS{Pad_Pot_2022, author = "Padilla Hurtado, Beatriz Elena", title = "Potencial genético de germoplasma de tomate para la resistencia al nematodo nodulador Meloidogyne spp.", abstract = "spa:La caracterización y evaluación de los recursos fitogenéticos de tomate están dentro de las áreas de investigación estratégica para poder responder a los retos en los sistemas agrícolas productivos actuales y futuros. El tomate es originario de la cordillera de los Andes y ocupa el primer lugar dentro de la lista de producción mundial de hortalizas de la FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura). El tomate Solanum lycopersicum L. es la única especie domesticada dentro de la sección Lycopersicon del Genero Solanum. Presenta una baja diversidad, ya que contiene menos del 5% de la variación genética de sus parientes silvestres. Por tanto, sus parientes silvestres son fuente promisoria de resistencia a patógenos y reservorio de genes para la producción sostenible de la especie cultivada. Una de las principales enfermedades del cultivo del tomate es la nodulación radical causada por Meloidogyne spp, debido a que los nematodos penetran en las raíces y migran hacia los haces vasculares, lo que resulta en la formación de nódulos, que afectan la captación de nutrientes y agua por parte de la planta; ocasionando un retraso en el desarrollo, debilitamiento generalizado, amarillamiento en las hojas más viejas y una reducción considerable en la cantidad y calidad de la producción. Se han reportado pérdidas en producción causadas por éste patógeno en el cultivo de tomate entre el 25 al 68%. Las plantas han evolucionado para protegerse del ataque de patógenos mediante mecanismos de defensa, en los cuales están involucradas las Proteínas de Resistencia (PR), mecanismo conocido como resistencia gen a gen, en la cual cada gen R de la planta corresponde a un gen Avr específico del patógeno. Estos genes R están en constante selección y diversificación para mantener el mismo ritmo de la evolución de los patógenos. En la resistencia de tomate a Meloidogyne spp, un único gen R dominante, denominado Mi-1, se encontró en la especie silvestre S. peruvianum, el cual, fue introgresado en variedades de tomate aportando el rasgo de resistencia, observado como reducción en la reproducción de las especies, M. incognita, M. arenaria, y M. javanica. Los bancos de germoplasma contienen enormes recursos sin explotar de distintos alelos de los genes R, que pueden tener una aplicación potencial en programas de mejoramiento genético. La contrastación de la respuesta en campo de los diferentes genotipos frente a la enfermedad, permiten corroborar o encontrar alternativas para el uso de los recursos genéticos, derivado posiblemente de otros mecanismos de defensa inducidos en la interacción planta-patógeno. De esta forma, la evaluación del potencial genético de germoplasma de tomate para patógenos de importancia económica como Meloidogyne spp., contribuirá al aprovechamiento de este recurso fitogenético, al seleccionar accesiones e identificar genes involucrados en la resistencia, que permitan aportar información para el diseño de estrategias de manejo integrado de la enfermedad, involucrando nuevas fuentes de resistencia, o variantes de las mismas, para efectos más durables en el campo. El uso de marcadores moleculares estrechamente relacionados con genes R y su aplicación en la selección asistida por marcadores (SAM), ha tenido éxito en programas de mejoramiento genético de tomate, especialmente para resistencia a enfermedades. El marcador codominante Mi-23, tipo SCAR (siglas en inglés Sequenced Characterized Amplified Region, o secuencia amplificada de una Región conocida) ligado al gen de resistencia a Meloidogyne spp., Mi-1, permitió identificar fenotipos resistentes (dominantes y heterocigotos) y susceptibles (recesivos). En el presente estudio se evaluaron 92 accesiones mediante la amplificación del marcador molecular codominante tipo SCAR Mi-23, amplificando la banda de resistencia en 18 accesiones, 12 en heterocigosis y 6 en homocigosis resistente. En el presente estudio mediante la evaluación de diferentes densidades de población de Meloidogyne spp. (0, 1000, 2000, 3000, 4000 y 5000 individuos/planta en cuatro accesiones silvestres de tomate y dos testigos comerciales uno resistente y uno susceptible, se determinó que, la densidad de población de Meloidogyne spp. que permitió evaluar el potencial de resistencia del germoplasma de tomate a Meloidogyne spp fue de 1000 individuos por planta, siendo ésta, la densidad de población seleccionada para la fenotipificación de la resistencia de 48 accesiones de tomate silvestres. Se realizó la clasificación de la respuesta mediante la medición de las variables: índice reproductivo del patógeno y la escala de daño ocasionada en las raíces, a los 60 días de inoculadas con Meloidogyne spp. Las accesiones que amplificaron la banda de resistencia con el marcador molecular Mi-23 y presentaron una clasificación en su fenotipo comomedianamente resistente en campo, fueron LA0111 (Solanum peruvianum) y LA2076 (Solanum lycopersicum var ceraciforme), las cuales pueden ser incluidas para el desarrollo de nuevas variedades de la especie cultivada o como portainjertos resistentes a dicho patógeno, alternativas que al ser incluidas en un programa de manejo integrado, pueden mitigar el impacto de patógenos de importancia económica como Meloidogyne spp. Por medio de la amplificación y secuenciación de fragmentos de las subunidades ribosomales 28S (LSU) y 18S (SSU1 y SSU2), se determinó que el inóculo experimental, usado para la evaluación de resistencia genética de germoplasma de tomate a Meloidogyne spp. está compuesto por las especies M. incognita y M. arenaria en una proporción de aproximadamente 92.3% y 7.7% respectivamente. La resistencia genética de tomate a Meloidogyne en genotipos comerciales, se ha basado únicamente en el gen Mi-1, sin embargo, dicha resistencia no se garantiza cuando hay altas densidades de población del patógeno, biotipos virulentos del patógeno al gen Mi-1 y cuando la temperatura del suelo cultivado es superior a 28°C, por lo tanto, en el presente estudio, se llevó a cabo la identificación in silico de tres secuencias para cada uno de los genes candidatos a Mi-9 y el Mi-3 reportados previamente mediante mapeo genético como resistentes al patógeno, por su característica de termoestabilidad a temperaturas superiores a 28°C. Los genes Mi-9 y el Mi-3, fueron encontrados en las accesiones de las especies silvestres de Solanum arcanum (LA2157) y Solanum peruvianum (LA3858) respectivamente, Adicionalmente, se logró integrar el conocimiento del mapa genético, el genoma y el transcriptoma de la accesión LA3858 de S. peruvianum, registrada como resistente a Meloidogyne spp. en temperaturas del suelo hasta 32°C y reportar 3 secuencias de genes candidatos al gen Mi-3. Lo anterior permitió ampliar las alternativas de resistencia genética y aprovechamiento de los parientes silvestres de la especie cultivada para proyectar sistemas de producción de tomate más sostenibles La identificación de secuencias de genes candidatos a genes Mi con resistencia termoestable a Melodogyne spp, como son el gen Mi-9 y el Mi-3 sumado al tradicional Mi-1 y posteriores estudios experimentales de genómica funcional o silenciamiento génico, se podrán incluir dentro de las alternativas del manejo integrado del patógeno, utilizando estrategias de pirimidización de genes que, produzcan una resistencia más durable, en diferentes condiciones de siembra del cultivo de tal modo que los sistemas de producción del tomate sean más sostenibles y amigables con el ambiente.", year = 2022, institution = "Universidad de Caldas", url = "https://repositorio.ucaldas.edu.co/handle/ucaldas/17557", }