Factores de patogenicidad de Botrytis cinerea

1 Rev Iberoam Micol 2000; 17: S43-S46S43 Revisi nBotrytis cinerea Pers.: Fr [teleomorfo: Botryotiniafuckeliana(de Bary) Whetzel], agente causal de la podre-dumbre gris , infecta m s de 200 especies vegetales dis-tintas, determinando serias p rdidas econ micas antes ydespu s de la recolecci n [1]. El pat geno puede atacar alcultivo en cualquier estado de desarrollo del mismo ypuede infectar cualquier parte de la planta. Debido a laconsiderable incidencia del pat geno y a las repercusionesecon micas que tiene en cultivos de importancia talescomo vid, tomate, fresa, son muy numero-sos los estudios que se han realizado sobre la biolog a deB. cinerea , sobre las interacciones en las que ste participay sobre los posible m todos de control del pat geno [2].La mayor parte de las estrategias de control utilizadashasta el momento se han basado en el empleo de agentesqu micos.

2 Sin embargo, la utilizaci n de fungicidas escada vez menos recomendable y m s restringida debido alos problemas de contaminaci n ambiental que de su apli-caci n se derivan y por la frecuente aparici n de cepas delpat geno resistentes a los fungicidas utilizados. Las posi-Key wordsSummaryFactores de patogenicidad deBotrytis cinereaErnesto P. Benito, M nica Arranz y Arturo P. EslavaArea de Gen tica, Departamento de Microbiolog a y Gen tica, Universidad de Salamanca, Espa aBotrytis cinereaes un hongo fitopat geno importante que infecta una ampliavariedad de plantas y que puede hacer uso de diferentes mecanismos de infec-ci n. Aunque se ha observado cierta variabilidad gen tica en algunas especiesen cuanto a su resistencia a B. cinerea , en ning n caso se ha encontrado unarelaci n gen a gen. El desarrollo de genotipos resistentes resulta, por lo tanto,complicado. Cualquier intento de control de la enfermedad exige un conocimien-to detallado tanto de los mecanismos de infecci n del hongo como de los meca-nismos de defensa de la planta.

3 La aplicaci n de distintas aproximacionesexperimentales est permitiendo analizar en detalle el proceso de infecci n delpat geno sobre distintos hu spedes, describir los elementos que participan encada fase del mismo e identificar aquellos Factores de patogenicidad que sonesenciales para que tenga lugar el establecimiento de la interacci n. La caracte-rizaci n de estos ltimos proporcionar informaci n acerca de elementos clavesobre los que intervenir con el objeto de desarrollar estrategias de control dura-deras, efectivas y respetuosas con el medio ambiente. Botrytis cinerea , Factor de patogenicidad , Ciclo de infecci nPathogenicity factors in Botrytis cinereaBotrytis cinereais an important plant pathogenic fungi with a wide host range,which can make use of different infection mechanisms. Although genetic varia-tion for resistance to B. cinereahas been observed within some species, nogene-for-gene relationship has been found.

4 The development of resistantgenotypes is, therefore, complicated. Any attempt to develop control strategiesmakes it necessary a detailed knowledge of both the fungal infection mecha-nisms and the plant defence mechanisms. The application of different experi-mental approaches allows the analysis of the infection process in different hosts,the description of the elements that participate in each stage of the process andthe identification of those pathogenicity factors which are essential for the esta-blishment of the interaction. The characterisation of the latter will provide infor-mation about key elements of the infection process as the basis for thedevelopment of effective, long term and environmentally friendly control strate-gies. Botrytis cinerea , Pathogenicity factor, Disease cycleResumenDirecci n para correspondencia:Dr. Ernesto P. BenitoArea de Gen tica, Dpto. de Microbiolog a y Gen tica,Universidad de Salamanca, Edificio Departamental,Plaza de los Doctores de la Reina s/n,37007 Salamanca, Espa aTel.

5 Y fax: 923 294663; E-mail: 1999 Revista Iberoamericana de Micolog aApdo. 699, E-48080 Bilbao (Spain).1130-1406/99 EurosRev Iberoam Micol 2000; 17: S43-S46S44bilidades de desarrollar estrategias de control basadas engenotipos resistentes son reducidas, ya que no se han des-crito genes de resistencia en las especies que infecta y,adem s, la diversidad fenot pica que muestran los distin-tos aislamientos del hongo es enorme. En este contexto, ycon el objeto de dise ar estrategias de control v lidas,resulta imprescindible profundizar en el conocimiento delos mecanismos de patogenicidad del hongo y de losmecanismos de defensa de la an lisis de los mecanismos de infecci n suponecaracterizar los Factores de patogenicidad del hongo. Lagen tica molecular, aplicada al an lisis de las interaccio-nes planta-pat geno, est poniendo al alcance del investi-gador poderosas herramientas de trabajo que posibilitanestrategias experimentales muy tiles para profundizar enel an lisis de los mecanismos que participan en estos pro-cesos.

6 En esta comunicaci n describimos en primer lugarel ciclo general de infecci n de B. cinereasobre una plan-ta hu sped tipo. Se presentan a continuaci n las distintasaproximaciones experimentales que pueden resultar v li-das para tratar de identificar aquellos Factores importantespara que tenga lugar el proceso de infecci n, y se conside-ran algunos de los resultados que cada estrategia ha pro-porcionado. Factores DE patogenicidad DEB. CINEREAC iclo de infecci esporas de B. cinereapue-den ser producidas sobre cualquier material vegetal ytransportadas grandes distancias por corrientes de aire [1].Una vez que la espora ha alcanzado la superficie del hu s-ped se inicia el ciclo de infecci n que, para facilitar sudescripci n y estudio, puede considerarse dividido envarias fases (Figura 1): 1) la adhesi n y germinaci n delas esporas sobre la superficie del hu sped; 2) su penetra-ci n en el tejido vegetal, bien a trav s de heridas o deaberturas naturales, bien directamente mediante la partici-paci n de distintas actividades enzim ticas o mediante laparticipaci n de diversos procesos mec nicos (incluyendola diferenciaci n de estructuras de penetraci n en algunossistemas).

7 3) el establecimiento del pat geno en la zona depenetraci n, determinando la muerte de las c lulas adya-centes al punto de penetraci n y dando lugar a la forma-ci n de una lesi n primaria como consecuencia de laexpresi n de los mecanismos de defensa de la planta;4) en muchos casos se inicia entonces una fase de latenciadurante la cual los mecanismos de defensa de la plantaparecen controlar al pat geno que permanece localizadoen la reas de necrosis correspondientes a las lesiones pri-marias; 5) transcurrido un tiempo, en algunas lesiones pri-marias el pat geno es capaz de vencer las barrerasdefensivas de la planta e inicia su diseminaci n en el teji-do vegetal circundante a partir de aqu llas, determinandola colonizaci n y la maceraci n del tejido infectado en unbreve periodo de tiempo. Sobre el tejido infectado el pat -geno produce una nueva generaci n de esporas que pue-den iniciar un nuevo ciclo de infecci DE patogenicidad :APROXIMACIONES EXPERIMENTALES PARASU IDENTIFICACI NCada fase del proceso de infecci n requiere dife-rentes estadios de desarrollo e implica la participaci n dediferentes determinantes o Factores de factor de patogenicidad como cualquierfactor que contribuya a la penetraci n, invasi n, coloniza-ci n y maceraci n de un tejido vegetal vivo.

8 Su identifica-ci n puede abordarse desde distintos puntos de vista yaplicando estrategias experimentales diferentes. Aproximaciones primer lugar, yteniendo en cuenta las numerosas descripciones que sobrela fisiolog a y la bioqu mica del proceso de infecci n sehan realizado en distintas interacciones en las que partici-pa B. cinerea , es posible considerar ciertos Factores que apriori pudieran estar implicados en alguna de las fases delproceso de patog nesis. Algunos han atra do un inter sespecial y su posible participaci n ha sido investigada endetalle. Es el caso de enzimas como una cutinasa, presu-miblemente necesaria para la penetraci n a trav s de lacut cula [3,4], enzimas hidrol ticas extracelulares talescomo endo- y exo-poligalacturonasas [5], pectin metilesterasas [6], pectin liasas [7], enzimas celulol ticas [8].

9 Implicadas en la degradaci n de la pared celular vegetal, oproteasas [7,9] implicadas en la degradaci n de membra-nas celulares. Para progresar sobre su hu sped Botrytisnecesita que el tejido que va invadiendo est muerto [10],lo que sugiere la participaci n, adem s, de toxinas produ-cidas por el propio pat geno que matan las c lulas que acontinuaci n coloniza. Por otra parte, la planta despliegadiversos mecanismos de defensa ante el ataque del pat -geno, entre ellos la producci n de distintos tipos de fitoa-lexinas [11]. B. cinerea , a su vez, produce enzimasresponsables de la detoxificaci n de estos compuestos,enzimas que tambi n han atra do un considerable inter s[12].Para determinar si alguno de los Factores objeto deestudio es esencial en el proceso de patog nesis es necesa-rio disponer de mutantes deficientes espec ficamente encada uno ellos, y de un sistema experimental que permitacomparar su capacidad para infectar a la planta hu spedcon la de la cepa silvestre.

10 En la actualidad es posibleobtener mutantes alterados en cualquier gen de inter s deB. cinereamediante t cnicas de interrupci n g nica, unavez se dispone del alelo silvestre del mismo. En algunosde los casos mencionados este tipo de an lisis ya ha sidocompletado. As , se ha aislado el gen cutA, codificador deuna enzima cutinasa de 18 kDa [13] para la cual eviden-cias experimentales previas permit an anticipar un papelimportante durante la fase de penetraci n [3]. Se han obte-nido mutantes deficientes en este gen cuyo an lisis fun-cional indica que stos no manifiestan ninguna alteraci napreciable en relaci n con la cepa silvestre en cuanto a sucapacidad de penetraci n en la c lula hu sped, demostran-do que la enzima cutinasa codificada por el cutAno esesencial en el proceso de patog nesis [14]. Recientementeha sido aislado el gen codificador de una enzima endopo-ligalacturosasa y, como en el caso anterior, se han obteni-do mutantes deficientes en el mismo medianteinterrupci n g nica [15].