defensa de plantas 2010

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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