Análisis genómico-funcional de proteínas con dominios tir en yuca

Dentro de las proteínas implicadas en inmunidad de plantas y animales se encuentran aquellas que poseen un dominio TIR (Toll Interleukin Related). El objetivo de este trabajo fue realizar un análisis genómico global de las proteínas que presentan un dominio TIR en yuca y discernir su posible función en la resistencia a la bacteriosis vascular. En el proteoma de yuca se logró identificar 46 proteínas con dominios TIR, los cuales fueron  divididos en cuatro categorías según la presencia o no de otros dominios: TIR (T), TIR-NB (TN), TIR-LRR (TL) y TIR-NB-LRR (TNL). El 56.5% de las 46 proteínas corresponde a la categoría TNL. Mediante alineamientos múltiples se encontró que no todos los dominios TIR de yuca presentan la región aE implicada en la dimerización y activacion de las respuestas de inmunidad. Tres de las cuatro categorías (T, TNL y TN) de proteínas presentan un mayor número de sustituciones sinónimas sugiriendo que no están implicadas en procesos de reconocimiento. Por doble híbrido de levadura y agroinfiltración se analizaron dos dominios TIR que no presentan la región aE, encontrando que ambos son capaces de formar homo y heterodímeros pero no desencadenan respuestas de defensa. Con este trabajo se pudo concluir que algunas proteínas que poseen dominios TIR pueden funcionar como adaptadores en la transducción de la señal con otras proteínas de resistencia. Además se puso en evidencia que no siempre la región aE es importante para la dimerización, pero si para activar las señales de respuestas de defensa

QTL identification for cassava bacterial blight resistance under natural infection conditions

Cassava, Manihot esculenta Crantz, represents the main food source for more than one billion people. Cassava’s production is affected by several diseases, one of the most serious is cassava bacterial blight (CBB) caused by Xanthomonas axonopodis pv. manihotis (Xam). A quantitative trait loci (QTL) analysis for CBB resistance was performed under natural infection conditions, using a mapping population of 99 full-sibs genotypes highly segregant and a SNP-based high dense genetic map. The phenotypic evaluation was carried out in Puerto López, Meta, Colombia, during the rainy season in 2015. Both resistant and susceptible transgressive segregants were detected in the mapping population. Through a non-parametric interval mapping analysis, two QTL were detected, explaining 10.9 and 12.6 % of phenotypic variance of resistance to field CBB. After a bioinformatics exploration four genes were identified in the QTL intervals. This work represents a contribution to the elucidation of the molecular bases of quantitative cassava resistance to Xam.La yuca, Manihot esculenta Crantz, representa la principal fuente de alimento para cerca de 1000 millones de personas. La producción de yuca se ve afectada por diversas enfermedades, una de las más serias es la bacteriosis vascular (CBB) causada por Xanthomonas axonopodis pv. manihotis (Xam). En este estudio se realizó un análisis de loci de rasgos cuantitativos (QTL) para la resistencia a CBB en condiciones naturales de infección, usando una población de mapeo constituida por 99 genotipos de hermanos completos segregantes y un mapa genético altamente denso basado en SNPs. La evaluación fenotípica se llevó a cabo en Puerto López (Meta), Colombia, durante la época de lluvias durante el segundo semestre de 2015. En la población de mapeo fueron detectados individuos con una segregación transgresiva tanto resistentes como susceptibles. A través de un análisis no paramétrico de intervalo simple, se detectaron dos QTL que explican el 10,9 y el 12,6 % de la varianza fenotípica de la resistencia en campo a CBB. Mediante análisis bioinformáticos se identificaron cuatro genes candidatos presentes en los intervalos de los QTL. Este trabajo representa un esfuerzo por dilucidar los mecanismos moleculares implicados en la resistencia de yuca a CBB

Silenciamiento de genes de la ruta de biosíntesis de almidón en yuca

La yuca (Manihot esculenta Crantz), por presentar gran cantidad de almidón en sus raíces almacenadoras, se constituye en una potencial materia prima para el mercado de agrocombustibles. En este proyecto se buscó aprovechar la estrategia del silenciamiento génico mediado por ARN de interferencia (ARNi), para silenciar algunos de los genes de la ruta de biosíntesis del almidón y así obtener variedades con contenidos y estructura de almidón diferentes. Los genes que codifican para GBSS, SBE y AGPasa se amplificaron y clonaron en el vector binario de silenciamiento pHELLSGATE. Estas construcciones fueron empleadas para transformar Callo Embriogénico Friable (CEF) de yuca de la variedad 60444. Tras varios experimentos de transformación se lograron obtener dos líneas transgénicas correspondientes a la construcción pHELLSGATE:SBE las cuales fueron confirmadas. Estas plantas presentaron problemas de crecimiento y deformaciones en las hojas. Estos resultados parecen sugerir que el silenciamiento de los genes implicados en la biosíntesis de almidón compromete la viabilidad de las plantas de yuca

Comparing inoculation methods to evaluate the growth of Xanthomonas axonopodis pv. manihotis on cassava plants

Xanthomonas axonopodis pv. manihotis (Xam) es el agente causal del tizón bacteriano de la yuca, una de las principales enfermedades de los cultivos de yuca en América del Sur y África. Hasta ahora, el desarrollo de la enfermedad se mide a través de AUDPC (Area Under Disease Progress curve), pero no hay disponibles métodos cuantitativos fiables, esto debido posiblemente a la alta variabilidad del crecimiento bacteriano en la planta. Para establecer un método exacto para la cuantificación bacteriana durante el curso de la infección Xam dentro de los tejidos del huésped, se analizaron las poblaciones de bacterias sobre tallo y hojas, así como corte de hojas de las variedades de yuca MCOL1522 y SG107-35 con la cepa virulenta CIO151 Xam. En esta investigación se muestra que el movimiento de las bacterias a lo largo de los tejidos y especialmente en las hojas es estocástico. Por otra parte, hemos podido demostrar el crecimiento diferencial de la cepa virulenta Xam CIO151 tras la punción al tallo y la cuantificación de la bacteria a 6 cm de distancia del punto de inoculación de dos variedades que presentan niveles contrastantes de susceptibilidad.Xanthomonas axonopodis pv. manihotis (Xam) is the causal agent of cassava bacterial blight (CBB), a major disease for cassava crops in South America and Africa. Until now the development of the disease is measured via AUDPC (Area Under Disease Progress Curve) but no reliable quantitative methods are available probably due to high variability of bacterial growth in planta. To establish an accurate method for bacterial quantification during the course of Xam infection within the host tissues, we analyzed bacterial populations upon stem and leaf-puncturing as well as leaf-clipping of cassava varieties MCOL1522 and SG107-35 challenged with the virulent Xam strain CIO151. Here, we show that the movement of bacteria along the tissues and especially in leaves is stochastic. Moreover, we were able to demonstrate differential growth of virulent Xam strain CIO151 upon stem-puncturing and quantification of bacteria 6 cm. away from the inoculation point of two varieties displaying contrasting levels of susceptibilit

Fitopatología Molecular

IlustracionesEl libro está estructurado como una obra de teatro en donde se describen los protagonistas y posteriormente estos entran en escena para hacer parte de cada uno de los diferentes actos (capítulos). En cierto sentido mi visión personal es que las relaciones de las plantas con sus patógenos es un continuo diálogo (molecular) como el que se encuentra en las obras de teatro. (Texto tomado de la fuente).ISBN de la versión impresa 9789587019247Primera edició

Expresión de dos genes candidatos a resistencia contra la bacteriosis vascular en yuca

La yuca (Manihot esculenta Crantz, Euphorbiaceae) es el cuarto cultivo en importancia a nivel mundial como fuente de calorías para la población humana y cuya producción se ve afectada por la bacteriosis vascular, enfermedad ocasionada por Xanthomonas axonopodis pv. manihotis (Xam). La resistencia a enfermedades en plantas depende de la presencia de genes de resistencia (R), los cuales reconocen a los patógenos y simultáneamente permiten desencadenar la respuesta de defensa. A pesar de recientes esfuerzos encaminados a la identificación de genes R en yuca, aún no se ha logrado clonar el primer gen R en este cultivo. En el presente trabajo se estudió el perfil de expresión de dos Genes Candidatos a Resistencia (RGCs) asociados a QTLs de defensa contra la bacteriosis vascular en yuca. A partir de la técnica transcripción reversa y reacción en cadena de la polimerasa (RT-PCR) se evaluó la expresión de los genes RXam1 y RXam2 en tallos y hojas de las variedades resistentes SG107-35 y MBRA685 de yuca, después de ser inoculadas con la cepa CIO151 de Xam. Se observó que RXam1 es inducido a partir de los cinco días post-inoculación tanto en tallos como hojas de las dos variedades, mientras que RXam2 es expresado de manera constitutiva en la variedad MBRA685

Construcción de una librería de adnc en yuca: una herramienta para el desarrollo biotecnológico del cultivo

La yuca es un cultivo de importancia en la seguridad alimentaria mundial ya que constituye la base de la alimentación de más de 600 millones de personas en el mundo. También es un alto productor de almidón con niveles que oscilan entre 73,7 y 84,9% de su peso seco total en raíces (FAO, 2007). El almidón de yuca puede utilizarse en una gama amplia de industrias (textil, cosmética, alimentaria, etc). Además, es empleado en la producción de biocombustibles. Una de las principales limitantes en la producción de yuca es la bacteriosis vascular producida por la bacteria Xanthomonas axonopodis pv. manihotis (Xam). Esta enfermedad puede comprometer no solo el suministro de almidón para las plantas industriales productoras de bioetanol sino que también puede amenazar la seguridad alimentaria. El mejoramiento genético convencional de yuca es complicado dado su largo ciclo reproductivo, su alta heterocigocidad y su naturaleza tetraploide. Por estas razones se deben buscar alternativas que involucren desarrollos en biotecnología que permitan un mejoramiento eficaz y rápido. En la actual era genómica y postgenómica muchos de los experimentos dependen de la posibilidad de contar con la secuencia de transcritos clonados. Dado que estos clones provienen de librerías de ADNc contar con este tipo de recursos de excelente calidad es un paso esencial. En este artículo reportamos la construcción de una librería de ADNc empleando el sistema Gateway® a partir de plantas de yuca que han sido inoculadas con la cepa CIO151 de Xam. La librería presentó un título de 1 x 107 unidades formadoras de colonias (ufc)/ml y el tamaño de los insertos osciló entre 600-1.500 pb. Los análisis de secuencia de 14 clones al azar confirmaron que se trata de genes expresados y mostraron similitud con genes previamente reportados en especies estrechamente relacionadas a yuca. Esta librería se convierte en un excelente recurso para identificar novedosos genes y para el estudio de su función a través de la identificación y la interacción entre proteínas

Unraveling the molecules hidden in the gray shadows of quantitative disease resistance to pathogens

One of the most challenging questions in plant breeding and molecular plant pathology research is what are the genetic and molecular bases of quantitative disease resistance (QDR)?. The scarce knowledge of how this type of resistance works has hindered plant breeders to fully take advantage of it. To overcome these obstacles new methodologies for the study of quantitative traits have been developed. Approaches such as genetic mapping, identification of quantitative trait loci (QTL) and association mapping, including candidate gene approach and genome wide association studies, have been historically undertaken to dissect quantitative traits and therefore to study QDR. Additionally, great advances in quantitative phenotypic data collection have been provided to improve these analyses. Recently, genes associated to QDR have been cloned, leading to new hypothesis concerning the molecular bases of this type of resistance. In this review we present the more recent advances about QDR and corresponding application, which have allowed postulating new ideas that can help to construct new QDR models. Some of the hypotheses presented here as possible explanations for QDR are related to the expression level and alternative splicing of some defense-related genes expression, the action of “weak alleles” of R genes, the presence of allelic variants in genes involved in the defense response and a central role of kinases or pseudokinases. With the information recapitulated in this review it is possible to conclude that the conceptual distinction between qualitative and quantitative resistance may be questioned since both share important components.Una de las preguntas más desafiantes del fitomejoramiento y de la fitopatología molecular es ¿cuáles son las bases genéticas y moleculares de la resistencia cuantitativa a enfermedades?. El escaso conocimiento de cómo este tipo de resistencia funciona ha obstaculizado que los fitomejoradores la aprovecharlo plenamente. Para superar estos obstáculos se han desarrollado nuevas metodologías para el estudio de rasgos cuantitativos. Los enfoques como el mapeo genético, la identificación de loci de rasgos cuantitativos (QTL) y el mapeo por asociaciones, incluyendo el enfoque de genes candidatos y los estudios de asociación amplia del genoma, se han llevado a cabo históricamente para describir rasgos cuantitativos y por lo tanto para estudiar QDR. Además, se han proporcionado grandes avances en la obtención de datos fenotípicos cuantitativos para mejorar estos análisis. Recientemente, algunos genes asociados a QDR han sido clonados, lo que conduce a nuevas hipótesis sobre las bases moleculares de este tipo de resistencia. En esta revisión presentamos los avances más recientes sobre QDR y la correspondiente aplicación, que han permitido postular nuevas ideas que pueden ayudar a construir nuevos modelos. Algunas de las hipótesis presentadas aquí como posibles explicaciones para QDR están relacionadas con el nivel de expresión y el splicing alternativo de algunos genes relacionados con la defensa, la acción de "alelos débiles" de genes R, la presencia de variantes alélicas en los genes implicados en la respuesta de defensa y un papel central de quinasas o pseudoqinasas. Con la información recapitulada en esta revisión es posible concluir que la distinción conceptual entre resistencia cualitativa y cuantitativa puede ser cuestionada ya que ambos comparten importantes componentes