Estudio taxonómico, molecular y fitopatológico del complejo Diaporthe-Phomopsis que afecta el cultivo de girasol en la región semiárida

• Autores: Colombo, Denis Nahuel
• Año de publicación: 2024
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Paniego, Norma Beatriz; Comerio, Ricardo Mario
• Materia: DIAPORTHE; CANCRO DEL TALLO; PODREDUMBRE SECA DEL CAPITULO; PATOGENICIDAD; GIRASOL; DIAPORTHE; PHOMOPSIS STEM CANKER; PHOMOPSIS HEAD ROT; PATHOGENICITY; SUNFLOWER
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Las enfermedades causadas por el complejo Diaporthe-Phomopsis están ampliamente difundidas en las principales regiones girasoleras de Argentina ocasionando importantes pérdidas económicas. El objetivo de esta Tesis consistió en el estudio taxonómico, molecular y fitopatológico del complejo Diaporthe/Phomopsis en la región semiárida pampeana. Se confirmó que D. helianthi es el agente causal predominante del cancro del tallo y la podredumbre seca del capítulo de girasol en la región de estudio. Eventualmente, con muy baja frecuencia se detectó a D. ambigua en material sintomático de tallo. La prevalencia de CT y PSC aumentó con el transcurso de las campañas analizadas y se observaron variaciones interanuales en la incidencia de ambas enfermedades. Como resultado del relevamiento realizado se construyó un cepario de 393 aislamientos. Las características morfológicas de ambos taxones específicos encontrados se enmarcaron en los respectivos protologos de cada especie. El análisis filogenético con distintos marcadores (ITS, EF1-α y TUB) confirmó ambas especies y evidenció diferencias entre los aislamientos de D. helianthi de la región semiárida y aislamientos reportados en otras regiones productoras de girasol. El estudio de la diversidad genética interespecífica de Diaporthe spp. reafirmó los resultados filogenéticos y reveló la eficacia informativa de cada marcador utilizado, sustentando su uso en el diagnóstico molecular. La exploración de los loci mating type en 139 aislamientos permitió describir por primera vez el locus MAT 1-2-1 para D. helianthi. Se observó de forma inédita que el 55 % de éstos amplificó los genes MAT1-1-1 y MAT1- 2-1. Para estudiar la diversidad intraespecífica se seleccionaron 49 aislamientos según tejido de origen y localización geográfica. Se identificaron polimorfismos de nucleótido simple (SNP) utilizando la estrategia de genotipificación por secuenciación con doble digestión con enzimas de restricción (ddRADseq) teniendo como referencia la cepa pública 7/96 (GCA_001702395.2). El estudio de la filogenia a partir de una matriz de 1066 SNPs permitió observar dos grupos filogenéticos que se diferenciaron a su vez de la cepa de referencia. Las inferencias de ancestría sugirieron al menos dos orígenes diferentes de la población local estudiada. La diversidad intraespecífica de los aislamientos observada en los análisis previos no se correlacionó con el tejido sintomático de origen, su ubicación geográfica, los mating type que portan y diferentes niveles de patogenicidad. Para estudiar la agresividad, inicialmente se realizaron ensayos in vitro diseñados a partir del conocimiento de los loci mating type a fin de obtener ascosporas de D. helianthi. Si bien se alcanzaron resultados positivos estos no pudieron reproducirse, razón por la cual se utilizó micelio como inóculo en las pruebas de patogenicidad. Se observaron diferencias significativas en la agresividad entre diez aislamientos de D. helianthi frente a híbridos de girasol. Se identificaron aquellos aislamientos que permitieron determinar comportamientos diferentes de dos híbridos de girasol frente a cancro del tallo, resultados que fueron consistentes con el comportamiento de estos materiales a campo. Los avances generados en esta Tesis contribuyeron al entendimiento del patosistema, la actualización de los protocolos de diagnóstico, así como al progreso de los programas de mejoramiento en el estudio de fuentes de resistencia.
Diseases caused by the Diaporthe-Phomopsis complex are widespread in the main sunflower growing areas in Argentina, causing significant economic losses. The aim of this doctoral thesis was to conduct a taxonomic, molecular, and phytopathological study of the Diaporthe/Phomopsis complex in the semi-arid Pampas region. It was confirmed that D. helianthi is the predominant causal agent of sunflower Phomopsis stem canker and Phomopsis head rot in the study region. D. ambigua was occasionally detected in symptomatic stem material, although at very low frequency. The prevalence of Phomopsis stem canker and Phomopsis head rot increased during the campaigns analyzed, with interannual variations observed in the incidence of both diseases. The survey conducted resulted in a collection of 393 isolates. The morphological characteristics of the two specific taxa found agreed with the respective protologues of each species. Phylogenetic analysis using the different markers (ITS, EF1-α, and TUB) confirmed both species and revealed differences between D. helianthi isolates from the semi-arid region and isolates reported from other sunflower growing regions. The study of interspecific diversity of Diaporthe spp. consolidated the phylogenetic analysis and revealed the informative value of the individual markers used, validating their use in molecular diagnosis. The study of mating type loci in 139 isolates allowed the first description of the MAT 1-2-1 gene for D. helianthi. It was observed, unprecedentedly, that 55% of the isolates amplified both the MAT1-1-1 and the MAT1-2-1 genes. To study intraspecific diversity, 49 isolates were selected based on tissue of origin and geographic location. Single nucleotide polymorphisms (SNPs) were identified using double digest restriction-site associated DNA sequencing (ddRADseq) methodology, taking the public strain 7/96 (GCA_001702395.2) as a reference. A phylogenetic study using a matrix of 1066 SNPs revealed two phylogenetic groups that differed from the reference strain. The ancestry inferences suggested at least two different origins of the local population studied. The intraspecific diversity of isolates observed in previous analyses showed no correlation with factors such as symptomatic tissue of origin, geographical location, carried mating types, or different levels of pathogenicity. To investigate aggressiveness, in vitro tests based on knowledge of mating type loci were first performed to obtain ascospores of D. helianthi. Although positive results were obtained, they could not be reproduced, leading to the use of mycelium as inoculum in pathogenicity tests. Significant differences were found in the aggressiveness of 10 D. helianthi isolates against sunflower hybrids. Isolates that allowed to determine the different behavior of two sunflower hybrids against Phomopsis stem canker were identified, which is consistent with the behavior of these materials in the field. The progress made in this Thesis contributed to the understanding of the pathosystem, the updating of the diagnostic protocols, as well as to the progress of breeding programs in the investigation of sources of resistance.
Fil: Colombo, Denis Nahuel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.