Identificación de Candidatus Phytoplasma asteris asociado a la enfermedad elefantiasis en el cultivo de plátano y banano en Colombia

• Autores: Aliaga Valverde, Flavio Martín
• Año de publicación: 2018
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis de maestría
• Colaborador/a o director/a de tesis: Hopp, Horacio Esteban; Alvarez Cabrera, Elizabeth; Figuerola, Eva; Wright, Eduardo; Mac Cormack, Walter
• Materia: Elefantiasis; Musa acuminata; Musa balbisiana; Plátano; Colombia; Ciencias de la vida
• Institución: Universidad de Buenos Aires

Banana (Musa acuminata Group AAA) and plantain (Musa balbisiana Group AAB) are an important food sources to families and farmers dedicated to their production in the tropics and subtropics, vital to quality of life and the agricultural economy of the region. Banana Elephantiasis Disease (BED) has unknown etiology, but has been reported in Latin American countries where it causes many economic losses. BED is currently an emerging disease, which limits the crop development and reduces the production of theirs bunches. BED affect the cultivars of Gros Michel (AAA) and Dominico Harton (AAB) municipalitie of Ulloa and Alcalá, Department of Valle del Cauca and Quindío in Colombia; Seda (Group AAA), Platano Largo (Group AAB), William (Group AAA), Morado (Group AAA), Isla (Group AAB) and Palillo (Group AAB) districts of San Luis de Shuaro and Pichanaki, Department of Junín in Peru. BED causes an overgrowth from inside to outside of the pseudostem generating longitudinal and transverse ruptures of the leaf sheaths. The fruit size is reduced, the petioles reduces their insertion angles and remain rigid with a bunchy appearance; and finally, the dark brown rhizome develops conically with bud proliferation and the ruptures of the leaf sheaths lead to the collapse of the whole plant. The random distribution of the disease observed in the field suggests the possible participation of insect vectors, secondary hosts and the use of infected planting material. According to a survey conducted during 2016 and 2017, this disease reduces the yields of Gros Michel (Group AAA) and Dominico Hartón (Group AAB) anywhere from 9% to 71.6% in the municipalities of Ulloa and Alcala in the department of Valle del Cauca in Colombia. Total DNA was extracted with CTAB extraction protocol from symptomatic and asymptomatic plants. Conventional PCR used primers that amplify the phytoplasma 16S ribosomal RNA gene, P1/Tint followed by primers fU5/rU3 in a nested PCR reaction. The fTuf1/rTuf1, fTufu/rTufu and Tuf400/Tuf835 primer were used to amplify the phytoplasma EF-Tu (tuf) parcial gene. Plants grown in vitro were used as negative controls and positive controls were synthetic DNA of Candidatus Phytoplasma 16SrIII. All samples were evaluated by Real Time ? PCR with universal phytoplasma probe. To confirm that the observed symptoms were associated with phytoplasma, one sample of rhizome from symptomatic and asymptomatic plant was selected for each farm to amplify the V4 region of the 16S gene with the 515F/806R primers in the HiSeq Illumina platform. BLAST analysis of DNA sequences of 16S rRNA gene (MF629790, MF662673) from rhizome tissues of symptomatic banana, showed 99% sequence identity with Candidatus Phytoplasma asteris, phylogenetic analysis showed 99% of similarity with the 16SrI?S subgroup and RFLP analysis in silico with MseI, AluI and RsaI endonucleases showed fragment profiles that belong to the phytoplasma 16SrI group (?Aster Yellows?). Phylogenetic analysis of DNA sequences of EF?Tu (tuf) gene were associated as an independent group and at the same time showed 98% of similarity with the phytoplasma 16SrI and 16SrXII group. 12 OTUs of Candidatus Phytoplasma were found only in symptomatic plants. BLAST analysis showed a 99% sequence identity (MF977376-MF977387) with Candidatus Phytoplasma. This research demonstrates for the first time in the world that Candidatus Phytoplasma is an organism associated with Banana Elephantiasis Disease (BED) in Colombia.
Fil: Aliaga Valverde, Flavio Martín. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Buenos Aires, Argentina
El Banano (Musa acuminata Grupo AAA) y Plátano (Musa balbisiana Grupo AAB) son fuente importante de alimentación para las familias y agricultores dedicados a su producción en los trópicos y subtrópicos permitiéndoles mejorar su calidad de vida. La enfermedad de la Elefantiasis del Banano (?BED?) con etiología desconocida fue reportada en países de Latinoamérica causando enormes pérdidas, en la actualidad es una enfermedad emergente que limita el desarrollo del cultivo y reduce la producción de racimos en los cultivares Gros Michel (AAA) y Dominico Hartón (AAB) municipio Ulloa y Alcalá, Departamento Valle del Cauca y Quindío en Colombia; Seda (Grupo AAA), Plátano Largo (Grupo AAB), William (Grupo AAA), Morado (Grupo AAA), Isla (Grupo AAB) y Palillo (Grupo AAB) distrito San Luis de Shuaro y Pichanaki, Departamento Junín en Perú. BED ocasiona crecimiento desproporcional desde el interior al exterior del seudotallo generando las rupturas longitudinales y transversales de las calcetas (vainas foliares externas), se reduce los ángulos de inserción del peciolo dando una apariencia rígida y apiñada, finalmente, las rupturas de las calcetas ocasiona doblez del seudotallo causando la caída de la planta (embalconamiento), dejando expuesto el rizoma esférico color café oscuro con proliferación de yemas. La distribución aleatoria de la enfermedad observada en el campo sugiere la posible participación de insectos vectores, huéspedes secundarios y el uso de material de siembra infectado. Las encuestas realizadas durante 2016 y 2017 determinaron que BED recude los rendimientos de los cultivares Gros Michel (AAA) y Dominico Hartón (AAB) entre 9% a 71,6% en los municipios de Ulloa y Alcalá en el Departamento del Valle del Cauca en Colombia. El ADN fue extraído con el protocolo de extracción CTAB de muestras de plantas sintomáticas y asintomáticas. Se utilizaron los cebadores P1/Tint seguido de PCR anidado con los cebadores fU5/rU3 específicos de fitoplasma para amplificar parte del gen ARN ribosomal 16S. Se utilizaron los cebadores fTuf1/rTuf1, fTufu/rTufu y Tuf400/Tuf835 para amplificar parte del gen EF-Tu (tuf). Los controles negativos fueron plantas in vitro, y los controles positivos fueron ADN sintético de Candidatus Phytoplasma 16SrIII. Todas las muestras fueron evaluadas mediante PCR-Tiempo Real con sonda universal para fitoplasmas. Para confirmar que los síntomas observados se asociaron con fitoplasmas, se seleccionó una muestra de rizoma de planta sintomática y asintomática por cada finca para amplificar la región V4 del gen 16S con los cebadores 515F/806R en el equipo Hiseq de la plataforma de Illumina. El análisis BLAST de las secuencias del gen 16S ARNr (MF629790 y MF662673) de rizoma de banano sintomático, mostraron 99% de identidad de secuencia con Candidatus Phytoplasma asteris, los análisis filogenéticos mostraron 99% de similitud con el subgrupo 16SrI?S, y los análisis de RFLP in silico con endonucleasas MseI, AluI y RsaI mostraron perfiles pertenecientes al grupo 16SrI (?Aster Yellows?). Los análisis filogenéticos de las secuencias del gen EF-Tu (tuf) fueron asociadas como grupo independiente y mostraron 98% de similitud con los grupos 16SrI y 16SrXII. Se encontraron 12 OTUs de Candidatus Phytoplasma únicamente en plantas sintomáticas y los análisis BLAST de las secuencias mostraron 99% de identidad de secuencia (MF977376?MF977387) con Candidatus Phytoplasma. Es la primera investigación en el mundo en demostrar que Candidatus Phytoplasma es un organismo asociado a la enfermedad Elefantiasis en Plátano y Banano (BED) en Colombia.
Magíster de la Universidad de Buenos Aires en Biotecnología