Defensa de Plantas 2010
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7/21/2019 Defensa de Plantas 2010
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DEFENSA DE LAS
PLANTAS A LOSFITOPATGENOSProf.a Yonis Hernndez
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ESTUDIO DE UNA ENFERMEDAD
Sintomatologa Etiologa Patognesis (Relacin hospedante-
patgeno) Epidemiologa
Control
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Pat
geno
Tiempo y Vector
Cantidad deEnfermedad
CondicionesA
mbientales
Hospedante
DESARROLLO DE LA ENFERMEDAD
Planta susceptiblePatgeno virulento
Condiciones ambientales favorables
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Variabilidad en los patgenos deplantas
Variante: cuando la progenie de un patgeno
exhibe una caracterstica que es diferente ala presentada por los progenitores.
Biotipo: Poblacin de individuos
genticamente homogneos.
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Patotipo: Biotipo con ciertascaractersticas en comn.
Raza Fisiolgica: Individuos quetienen una particular patogenicidad
en comn.
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Aislamiento: Trminos usado paradistinguir un grupo o individuos.
Virulencia: Habilidad de un parasito paraoriginar enfermedad.
Medida del grado de patogenicidad de unaislamiento o raza del patgeno.
Avirulento: No virulento.
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VANDERPLANK
La virulencia y avirulencia en el
patgeno son la contraparte desusceptibilidad vertical y resistenciaen el hospedante
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Agresividad: capacidad de un parsitopara invadir y crecer en su planta
hospedante y reproducirse sobre o en l.
La agresividad y no agresividad delpatgeno son la contraparte de su
susceptibilidad horizontal y resistenciaen el hospedante
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Variabilidad en patgenos de plantasNuevas razas de hongos patgenos son producidas porrecombinacin de genes nucleares durante la reproduccinsexual Por intercambio de material gentico en clulassomticas Por mutacin y por variacin extracromosomal.
Hongos Bacterias Virus
Hibridacin HibridacinHeterocariosis Transformacin
Parasexualismo Transduccin
Mutacin Mutacin MutacinAdaptacincitoplasmtica
Conjugacin
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HETEROCARIOSIS
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HETEROCARIOSIS EN HONGOS
Ncleo de Homocariona
Ncleo de Homocarion b
Anastomosis
Migracin del Ncleo a
Migracin del Ncleo b
Dos hifas heterocarioticas
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TRANSFORMACIN
ADN Genmico
Ruptura de la membrana yse libera el ADN
Toma de ADN
Integracin de ADN
DONADOR RECEPTOR
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CONJUGACINADN
Cromosmico
Plsmido o ADNepisomal
ADN del plsmidotransferido
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Clula bacterial
Bacterifago
Ciclo ltico
Clula transducda
Clula bacterial
TransduccinPartcula con ADN delHospedero
Transduccin
Recombinacingentica
TransduccinADN
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DEFENSA Vs. RESISTENCIA
Planta: ResistenteTolerante
Inmune
Teora de Flor: Por cada gen de resistenciaen el hospedante hay un gen de virulencia
en el patgeno.
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La capacidad de resistir al patgeno est condicionada por la presencia en el patgeno de los llamados genes de
avirulencia, y en la planta del correspondiente gen de resistencia. Los genes de avirulencia determinan los hospedantes
que el patgeno infecta. La no existencia en la planta del correspondiente gen R, imposibilita la deteccin del patgeno
por parte de la planta y su capacidad de resistir al ataque del mismo.
MODELO DE FLOR.
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FENMENO DE RECONOCIMIENTO : CONCEPTOINTERACCIN COMPLEJA DINMICA
COMIENZOS ANTES DE PENETRACION
REQUERIMIENTOS DE FORMAS VIVIENTES A NIVEL CELULAR
INTERACCIN COMPONENTES DE SUPERFICIE
MOLCULAS COMPLEMENTARIASPRODUCTOS DE GENES
CORRESPONDENCIA ENTRE GENES
TEORIA DE FLOR
INTERACCIN POSITIVA: MULTIPLICACIN DEL PATOGENO---ENFERMEDAD
INTERACCIN NEGATIVA: RESTRINGE LA INVASIN
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El hongo produce una serie de enzimas hidrolticas, poligalacturonasas y peptato liasas, que degradan lospolisacridos de la pared de la planta, esta degradacin trae consigo la liberacin de sustancias que afectan eldesarrollo del hongo. As por ejemplo las quitinasas de la planta actan degradando la quitina del hongo, que es a
su vez reconocida por la planta como una molcula elicitora, indicadora de la presencia del patgeno. La unin delelicitor a su receptor activa una respuesta de defensa en la clula vegetal.
El reconocimiento de las molculas elicitoras por parte de los receptoresde la planta
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Las bacterias se desplazan por la superficie de los tejidos de la planta haciendo uso del flagelo bacteriano. La
presencia de heridas en la planta o de aberturas naturales, como son los estoma, permite el acceso de las bacterias al
interior de los tejidos. En el espacio intercelular, las bacterias pierden molculas de flagelina como consecuencia de
roturas del flagelo y/o durante su formacin. La presencia de receptores FLS2 en la superficie de las clulas vegetales
permite la deteccin de la flagelina como indicador de la presencia de bacterias patgenas en el medio, lo que lleva a
un desencadenamiento de las respuestas de defensa de la planta.
Modelo de reconocimiento y sealizacin desencadenado por el elicitorflagelina en Arabidopsis
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Mecanismo de resistencia
Resistencia InducidaEscape
Tolerancia
Inmunidad
Hipersensibilidad
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Basada sobre el modo de herencia.Monognica-Polignica.
Resistencia basada sobre el efecto de los genes
Resistencia basada sobre la especificidad delhospedante.
Resistencia basada sobre los estados de crecimientode la planta hospedante.
Resistencia en trminos epidemiolgicos.
Resistencia basada sobre la durabilidad
Tipos de Resistencia(Singh & Singh, 2005)
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Tipos de resistencia(Agrios, 2005)
Resistencia
Horizontal
General
CuantitativaControl de muchos genes
Nivel de la ResistenciaNo especficaEficaz contra cada uno desus patgenos.Resistencia polignica o de
genes mltiples
Resistencia VerticalEspecficaCualitativaDiferencial
Especfica contra razas delpatgeno
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Control por uno o algunos genes - Resistenciamonognica u oligognica
Resistencia de genes mayores
Inhibe el establecimiento inicial del patgeno
Resistencia Citoplsmica
Resistencia aparente
Resistencia Vertical
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RESISTENCIAHORIZONTAL
RESISTENCIAVERTICAL
General. No especfica Especfica
Cuantitativa Cualitativa
Muchos genes- polignica Monognica u oligognicaEficaz contra cada uno desus patgenos
Especfica contra razas delpatgeno
El hospedante puedepermitir la infeccin
Inhibe el establecimientoinicial del patgeno
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1.-Escape:Plantas susceptibles no son infectadas, los tres factores
necesario para el desarrollo de la enfermedad no coinciden e
interactan en el momento oportuno o tengan duracin
suficiente.
2.-Tolerancia a la enfermedad:
Capacidad de las plantas para producir una buena cosecha
aun cuando sean infectadas por un patgeno.
Las plantas son susceptibles pero no destruidas por el
patgeno.
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CATEGORAS GENERALES DE DEFENSAResistencia basada sobre mecanismos de
defensa
PREFORMADA
(PASIVA)
INDUCDA
(ACTIVA)
ESTRUCTURALES Y BIOQUMICAS
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Preformadas(Pasivas)
Inducibles(Activas)
Estructural EstructuralBarreras
anatmicas
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Esquema de las principales vas de sealizacin intracelular quese activan en la reaccin de defensa inducida.
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Cmo se defiendenlas plantas
de los Patgenos?
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1.- Defensas Preformadas o
preexistentes
Presentes antes del ataque o contacto del patgeno conel hospedante.
1.1.- Estructural- Cutcula gruesa y ceras cuticulares (hojas, tallos,frutos)- Tricomas (pelos foliares)- Estructura y funcin de estomas- Tipos de clulas especializadas como clulas deesclernquima (paredes gruesas, clulas lignificadas)se encuentran en muchas gramneas y plantas de
fibras (palma, algodn)
Cutcula
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Representacin esquemtica de la estructura y composicin de la
cutcula y pared celular de las clulas epidrmicas foliares
Cutcula
Lamela celulosa
Proyecciones de ceras
Lmela de cera
Cutina
Clulas epidrmicas
Lamela de Pectina
Capa de celulosa
Membrana plasmtica
Citoplasma
Capa de cera
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Morfologa de proyecciones de cera cuticular de diferentes superficies de hojas. (A)Vista de la superficie de ceras en una hoja de maz. (B) Vista de la seccin transversal
de las ceras de la misma hoja. (C) Proyecciones de cera alrededor de un estoma. (D)Cera degradada por el paso de un micelio fungal.
D f P f d l
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Defensas Preformadas estructurales1. Tricomas pelos- pueden prevenir que el patgeno llegue a la
superficie de contacto; o reduce la retencin de agua.
La primera Lnea de defensa contra un patgeno es lasuperficie de la planta.
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Pelos simples y glandulares del malvn(Pelargonium sp.), MEB 250x.
Pelos peltados de Tillandsia meridionalis;MEB 300x
Epidermis de una Gramnea, note elaparato estomtico oval y los pelos
simples en forma de aguijones.Imagen obtenida
(http://www.mcs.csuhayward.edu/sem/images/horsel4.gif).
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Microfotografa electrnica debarrido de una hoja de papa
(Solanum tuberosum) mostrando la
disposicin al azar de sus estomas.
Microfotografa electrnica de barridode una hoja de maz (Zea mays)mostrando la disposicin paralela desus estomas.
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TAMAO Y NMERO DE ESTOMAS:
Morfologa y estructura, limitanpenetracin.X. a. pv. citri
Mandarina Skinkum (Citrus nobilis)Resistente. Cresta en estoma, aberturas
externas < 1,5 m
Grape Fruit (Citrus grandis) susceptible,estomas 9,8 m hasta 11 m
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1.2.- Defensas qumicas preformadas(metabolitos secundarios) pueden estar presentes en:
Precursores inactivosAlmacenados en vacuola uorgnulos
Forma biolgica
activa, o inhibidoresde la patogenicidad.Ej. Saponinas yglicoalcaloides
Necrotrofos estimulan laconversin de grandes
cantidades de precursoresinactivos a activos
Biotrofos ejercen pocoestimulo de produccin de
inhibidores por parte delhospedante
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Defensa bioqumica-Defensa bioqumica preexistente
a.-Inhibidores liberados por las plantas en sumedio ambiente.
b.-Inhibidores presente en las clulas vegetalesantes de la infeccin
-Compuestos fenlicos y taninos
-Protenas
-Enzimas hidrolticas: gluconasas, quitinasas.
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.-Defensa debido a la falta defactores esenciales
a-Falta de reconocimiento entre el hospedante yel patgeno
b-Falta de receptores sensibles del hospedantepara las toxinas del patgeno.
c-Falta de nutrientes esenciales para el
patgeno.
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2.1.- Estructurales
- Cambios en la estructura y funcin de la
pared celular
- Cambios histolgicos diseados para
bloquear el avance del patgeno
- Histolgicas: Capas de corcho, capas de
abscisin; gomas, tilosasFORMACIN DE PERIDERMO: BACTERIAS QUE CAUSAN
PUDRICIONES BLANDASFELOGENO, FELEN Y FELODERMO
(RESISTENCIA ACTIVA)
2.- Defensas Inducidas
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Formacin de una cubierta protectora en torno a una hifa que perforala pared celular. CW= pared celular, H= hifa, A= apresorio, AH= hifapenetrante an encerrada en la cubierta, HC= hifa en el citoplasma,
S= cubierta protectora
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Formacin de una capa de corcho entre las zonas sanas e infectadas de la hoja.CL= Capa de corcho, H= Zona foliar sana, I= zona foliar afectada; P= felgeno.
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Formacin de una capa de corcho en el tubrculo de papa despus de haber sido
afectado por Rhizoctonia
Micelio
Epidermis
Granos dealmidn
Corcho
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Formacin esquemtica de una zona de abscisin en torno a un punto de infeccin de
una hoja de Prunus. (A-C)manchas foliares causadas por Xanthomonas arboricolapv.pruni.
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DEPOSICIN DE GOMAS
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ENCAPSULAMIENTO
Defensas Inducidas
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Defensas Inducidas
2.2.- Bioqumicas
2.2.1.-Funcin de sntesis inducida de enzima
Patgeno
altera sntesis de enzima
tejidos enfermos fenilalanina amonaco liasa (PAL)
Base en biosntesis de fenoles y otros compuestos.
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-Defensa metablica inducida por el ataquede los patgenos
-Inhibidores bioqumicos que producen las plantasen respuestas a los daos ocasionados por elpatgeno.
-Compuestos fenlicos comunes (mayorconcentracin)
cido clorognico
cido cafeicoescopoletina
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Bioqumicas Inducidas
-Defensa debida a la liberacin de cianuros
fungitxicos a partir de complejos notxicos
Glucsidos o esteres cianognicos no txicosDao fsico a clulas o estrs que las rompen
Reaccin con enzimas hidrolticas
Liberan cianuro (txico) (HCN)
Interfiere con proceso respiratorio en mitocondrias
formamida destoxifica el cianuro.
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-Defensa debida a la destoxificacin delas toxinas del patgeno
Acido Fusrico
Ejemplo de destoxificacin: Piricularia
Variedades Resistentes: Metabolizan
rpidamente combinan con otras sustancias yforman compuestos menos txicos o no
txicos.
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-Defensa debido a la formacin desustratos resistente a las enzimas delpatgeno
Compuestos no fcilmente degradados por enzimas
Pectinas- protenas- Cationes polivalentes
(calcio-magnesio)
Formacin de sales- confinan al patgeno
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2.2.3.-Defensa debida a la inactivacin delas enzimas del patgeno
Fenoles o productos de oxidacin ---- Inhibenenzimas pectolticas y otras.
Variedades resistentes > polifenolesLa poligalacturonasa del hongo Diplodia(Pudricin postcosecha de las naranjas)
inhibida por una protena
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Fitoalexinas:
Sustancias txicas que las plantasproducen en cantidades apreciables,solo despus de haber sido estimuladas
por diferentes tipos demicroorganismos fitopatgenos, o bien
despus de haber sufrido daoscausados por agentes qumicos o
mecnicos.
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Estimulacin por inductores (sustancias delpatgenos de alto peso molecular:
glucanos, quitosano, glucoprotenas ypolisacrido).
Supresores:(relacin hospedante- patgenocompatible) glucanos, glucoprotenas o
toxinas
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Especies FitoalexinasCannavalia ensiformis Medicarpin
Phaseolus vulgaris PisatinPhaseolin
PhaseollidinKievitone
Glycine max GlicoproteinasA soybeanGliceolinas
Pisum sativum Pisatin
Maackiain
Medicago sativa Sativan(Singh & Singh, 2005)
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Figura 2: Mecanismos de defensa activados por el patgeno. El esquemamuestra las reacciones de defensa que ocurren en las clulas infectadas(reaccin de hipersensibilidad, HR), en el tejido vecino al sitio de infeccin(resistencia local adquirida, LAR) y en los tejidos distantes al sitio de infeccin
(resistencia sistmica adquirida, SAR).
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REACCIN DE HIPERSENSIBILIDAD:
-Patgenos incompatibles-Muerte rpida de clulas-Localiza al patgeno
Xanthomonasy Pseudomonas(Manchasfoliares, tizones), otros patgenos, necrosis
Pseudomonas- tabaco
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Muchas defensas qumicas inducidas estnbasadas en la Respuesta de
Hipersensibilidad( HR), que es una muertecelular localizada en el punto de infeccin.
La HR resulta de una reaccin deincompatibilidad entre el patgeno y el
hospedante. Ocurre en un lapso de 24 horas
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1 2 4 -Defensa debida a la
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Resistencia inducida- no especficaplantas preinoculadas con varios agentesbiticos o tratados con agentes qumicoso fsicos.
Resistencia local-----Resistencia sistmica
Plantas tratadas con compuestosnaturales. Extractos vegetales
1.2.4.-Defensa debida a laresistencia inducida
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Defensa debida a la resistenciainducida
Protenas de la cpside de los virus
Protenas de bacterias u hongos Lipoprotenas, polisacridos
ARN de levaduras
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RESISTENCIA INDUCIDA
Bacterias vivas o muertas componentes
subcelulares
E. Amylovora--- raza virulentaSaprfita estrechamente relacionada , protege
contra infeccin---raza virulenta
Rizobacterias que inducen crecimiento
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