Induction of defensive responses in sugarcane against Sugarcane mosaic virus with two bioproducts

Sugarcane (Saccharum spp.), main sugar crop worldwide, is affected by multiple pathogens. One of the most important viral diseases in this crop is mosaic, caused by Sugarcane mosaic virus (SCMV). This research was conducted with the objective of demonstrating the ability of two bioproducts to induce defenses response against this virus. The first based on the encapsulation of the endopolygalacturonase enzyme of the yeast Kluyveromyces marxianus CCEBI 2011 and another whose active principle is constituted by phenolic compounds produced by sugarcane in temporary immersion bioreactors. SP70-1284 cultivars susceptible to SCMV and resistant C323-68 were treated with the bioproducts and inoculated with SCMV. The severity of the infection, the accumulation of superoxide radicals and the expression of 10 defense-related genes were evaluated. The resistant cultivar did not show symptoms of infection during the development of the experiment, while in the susceptible the application of both bioproducts decreased the severity of the infection between 38.9 and 44.4% with respect to the control. The presence of superoxide radicals was observed in the first hours of sugarcane-SCMV interaction, while at 28 days’ post inoculation, a differentiated expression of three genes related to antiviral defense was observed. The ability of both bioproducts to induce defensive responses in sugarcane against SCMV was demonstrated

Assessment of sugarcane cultivars with stable reaction to Xanthomonas albilineans under mechanical inoculation conditions

Leaf scald caused by Xanthomonas albilineans in sugarcane is one of the most important diseases around the world since it causes severe losses in both agricultural and industrial yields. In Cuba, resistance to this disease is considered a major selection criterion within the breeding program. The aim of this work was to detect sugarcane cultivars with stable reaction to X. albilineans by using both additive main effects and multiplicative interaction (AMMI) and linear general models. For this, 16 cultivars planted simultaneously in 2015, 2016, and 2017 in two locations: Jovellanos (Matanzas) and Florida (Camagüey) in Cuba were mechanically inoculated with a bacterial isolate previously characterized by sequencing its DNA fragment. Disease severity was recorded in plant cane and first ratoon, and results were consistent in both analyses and revealed that L55-5 and C323-68 were the most susceptible cultivars and C1051-73 was the most resistant; however, C1051-73, C275-80, C86-12, C88-382, C89-147, My5514, and Ty86-28 were the most stable across the years and localities evaluated. Results will allow adapting the methodology for the evaluation of the reaction to leaf scald of new sugarcane cultivars.Fil: La O Hechavarría, María. Instituto de Investigaciones de la Caña de Azúcar; CubaFil: Puchades Izaguirre, Yaquelín. Instituto de Investigaciones de la Caña de Azúcar; CubaFil: Pérez Pérez, Yosel. Instituto de Investigaciones de la Caña de Azúcar; CubaFil: Michavila, Gabriela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Instituto de Tecnología Agroindustrial del Noroeste Argentino. Provincia de Tucumán. Ministerio de Desarrollo Productivo. Estación Experimental Agroindustrial "Obispo Colombres" (p). Instituto de Tecnología Agroindustrial del Noroeste Argentino; ArgentinaFil: Casas González, Mario A.. Instituto de Investigaciones de la Caña de Azúcar; CubaFil: Pérez Pérez, Juana. Instituto de Investigaciones de la Caña de Azúcar; CubaFil: Carvajal Jaime, Omelio. Instituto de Investigaciones de la Caña de Azúcar; CubaFil: Montalván Delgado, Joaquín. Instituto de Investigaciones de la Caña de Azúcar; CubaFil: Peña Malavera, Andrea Natalia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Instituto de Tecnología Agroindustrial del Noroeste Argentino. Provincia de Tucumán. Ministerio de Desarrollo Productivo. Estación Experimental Agroindustrial "Obispo Colombres" (p). Instituto de Tecnología Agroindustrial del Noroeste Argentino; ArgentinaFil: Mesa Lopez, José. Instituto de Investigaciones de la Caña de Azúcar; CubaFil: Castagnaro, Atilio Pedro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Instituto de Tecnología Agroindustrial del Noroeste Argentino. Provincia de Tucumán. Ministerio de Desarrollo Productivo. Estación Experimental Agroindustrial "Obispo Colombres" (p). Instituto de Tecnología Agroindustrial del Noroeste Argentino; ArgentinaFil: Perera, María Francisca. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Instituto de Tecnología Agroindustrial del Noroeste Argentino. Provincia de Tucumán. Ministerio de Desarrollo Productivo. Estación Experimental Agroindustrial "Obispo Colombres" (p). Instituto de Tecnología Agroindustrial del Noroeste Argentino; Argentin

Técnicas para el estudio de la interacción caña de azúcar - Sporisorium scitamineum

The main goal of this work was to reviewthe tools and laboratory techniques employed to studythe interaction of sugarcane and Sporisorium scitamineum(Syd.) M. Piepe nbr., M. Stoll & F. Oberw. (Ustilagoscitaminea Sydow), smut’s causal agent. The sugarcaneresistance to this disease is determined by several factors,among them the activation of several resistance proteins, andother related genes. This interaction has been studied withdifferent tools, such as histological techniques for assessingthe disruptions at the cellular level caused by funguspenetration; the biochemical ones used to detect changesin the composition of several antimicrobial substances, thehistochemistry useful to stain in situ specific proteins, andmolecular biology, which provides us with valuable tools todiscover the activation or suppression of transcripts duringthe interaction. These approaches contribute to the betterunderstandings of plant defense responses and to createmolecular bases for genetic improvement to be applied asindicator in molecular assisted programs.El objetivo del presente trabajo fue revisar las herramientas y técnicas de laboratorio empleadas para conocer la interacción entre la caña de azúcar y Sporisorium scitamineum (Syd.) M. Piepenbr., M.Stoll & F. Oberw. (Ustilago scitaminea Sydow), agente causaldel carbón. La resistencia a esta enfermedad, en la caña,está dada por diversos factores, entre los que se destacan,la activación de numerosas proteínas de resistencia ademásde otros genes relacionados con el proceso de patogénesis.Para el estudio de esta interacción se han utilizado diferentesherramientas, entre las que se encuentran: las histológicas,en las que se evalúan los trastornos de la célula ante la penetracióndel hongo, las bioquímicas, las cuales se caracterizanpor cambios en la composición de diferentes sustancias antimicrobianas;las histoquímicas a través del marcaje in situde proteínas específicas y las moleculares que permiten laidentificación de transcriptos que se activan o reprimen durantela interacción. Estas técnicas contribuyen a un mejorconocimiento de los mecanismos que participan durante larespuesta defensiva de la planta. Ello puede sentar las basespara el mejoramiento genético y además de poder ser utilizadocomo indicador en los programas de selección asistidapor marcadores moleculares

Distribución temporal de síntomas del amarillamiento de la hoja en la caña de azúcar en Cuba

Temporary distribution of symptoms of the sugarcane leaf yellowing in Cuba. The objective of this study was to determine the temporal distribution of the physiological symptoms of leaf yellowing disease of sugarcane and its relationship with weather variables in thecentral region of Cuba. Field evaluations were conducted in three experiments in two locations, during the periodfrom 2003 to 2007. Monthly evaluations were carried out starting with the appearence of the first symptoms, usinga hand refractometer to record values of refractometric brix of the basal third of the third leaf with visible dewlap(TVD). Correlations of the values of observed brix were with climatic variables were obtained. The fi rst symptomsof leaf yellowing appeared in plants of five months of age, independently of the time of sowing, at the beginning of the winter season, and then decreased with the beginning of thespring. The brix of the leaf increased from November and reached a maximum in April, after which the plants became asymptomatic. The decrease of the maximum, minimumand monthly average temperatures below 30, 21 and 25°C,respectively, as well as monthly precipitations lower than 50mm, favored the expression of the symptoms, which weremore related to climate than to crop age, in coincidence with the dry period of maturation and harvesting time of sugarcane.Distribución temporal de síntomas del amarillamiento de la hoja en la caña de azúcar en Cuba. El objetivo del presente estudio fue determinar la distribución temporal de los síntomas fisiológicos de la enfermedad amarillamiento de la hoja (SCYP) y su relación con las variables climáticas en la región central de Cuba. Las evaluaciones mensuales de campo se efectuaron en tres experimentos ubicados en dos localidades, durante el período del 2003 al 2007 desde el comienzo de los primeros síntomas. Conun refractómetro de mano se registraron los valores de brix refractométrico del tercio basal de la tercera hoja con cuello visible (TVD). Se determinaron las correlaciones de los valores de Brix observados con las variables climáticas. Los primeros síntomas del amarillamiento de la hoja, aparecieron en plantas de cinco meses de edad, independientemente de la época de plantación, se manifestaron con el inicio de la estación invernal y disminuyeron con el inicio de la primavera. El brix de la hoja se incrementó desde noviembre y alcanzó un máximo en el mes de abril, posteriormente las plantas se tornaron asintomáticas. La disminución de las temperaturas máximas, mínimas y medias inferiores a 30, 21 y 25°C, respectivamente, así como precipitaciones mensuales inferiores a 50 mm, favorecieron la expresión de los síntomas; ellos estuvieron más relacionadas con el clima que con la edad del cultivo, en coincidencia con el período seco de maduración y cosecha de la caña

Técnicas para el estudio de la interacción caña de azúcar - Sporisorium scitamineum.

The main goal of this work was to reviewthe tools and laboratory techniques employed to studythe interaction of sugarcane and Sporisorium scitamineum(Syd.) M. Piepe nbr., M. Stoll & F. Oberw. (Ustilagoscitaminea Sydow), smut’s causal agent. The sugarcaneresistance to this disease is determined by several factors,among them the activation of several resistance proteins, andother related genes. This interaction has been studied withdifferent tools, such as histological techniques for assessingthe disruptions at the cellular level caused by funguspenetration; the biochemical ones used to detect changesin the composition of several antimicrobial substances, thehistochemistry useful to stain in situ specific proteins, andmolecular biology, which provides us with valuable tools todiscover the activation or suppression of transcripts duringthe interaction. These approaches contribute to the betterunderstandings of plant defense responses and to createmolecular bases for genetic improvement to be applied asindicator in molecular assisted programs.El objetivo del presente trabajo fue revisar las herramientas y técnicas de laboratorio empleadas para conocer la interacción entre la caña de azúcar y Sporisorium scitamineum (Syd.) M. Piepenbr., M.Stoll & F. Oberw. (Ustilago scitaminea Sydow), agente causaldel carbón. La resistencia a esta enfermedad, en la caña,está dada por diversos factores, entre los que se destacan,la activación de numerosas proteínas de resistencia ademásde otros genes relacionados con el proceso de patogénesis.Para el estudio de esta interacción se han utilizado diferentesherramientas, entre las que se encuentran: las histológicas,en las que se evalúan los trastornos de la célula ante la penetracióndel hongo, las bioquímicas, las cuales se caracterizanpor cambios en la composición de diferentes sustancias antimicrobianas;las histoquímicas a través del marcaje in situde proteínas específicas y las moleculares que permiten laidentificación de transcriptos que se activan o reprimen durantela interacción. Estas técnicas contribuyen a un mejorconocimiento de los mecanismos que participan durante larespuesta defensiva de la planta. Ello puede sentar las basespara el mejoramiento genético y además de poder ser utilizadocomo indicador en los programas de selección asistidapor marcadores moleculares

Distribución temporal de síntomas del amarillamiento de la hoja en la caña de azúcar en Cuba.

Temporary distribution of symptoms of the sugarcane leaf yellowing in Cuba. The objective of this study was to determine the temporal distribution of the physiological symptoms of leaf yellowing disease of sugarcane and its relationship with weather variables in thecentral region of Cuba. Field evaluations were conducted in three experiments in two locations, during the periodfrom 2003 to 2007. Monthly evaluations were carried out starting with the appearence of the first symptoms, usinga hand refractometer to record values of refractometric brix of the basal third of the third leaf with visible dewlap(TVD). Correlations of the values of observed brix were with climatic variables were obtained. The fi rst symptomsof leaf yellowing appeared in plants of five months of age, independently of the time of sowing, at the beginning of the winter season, and then decreased with the beginning of thespring. The brix of the leaf increased from November and reached a maximum in April, after which the plants became asymptomatic. The decrease of the maximum, minimumand monthly average temperatures below 30, 21 and 25°C,respectively, as well as monthly precipitations lower than 50mm, favored the expression of the symptoms, which weremore related to climate than to crop age, in coincidence with the dry period of maturation and harvesting time of sugarcane.Distribución temporal de síntomas del amarillamiento de la hoja en la caña de azúcar en Cuba. El objetivo del presente estudio fue determinar la distribución temporal de los síntomas fisiológicos de la enfermedad amarillamiento de la hoja (SCYP) y su relación con las variables climáticas en la región central de Cuba. Las evaluaciones mensuales de campo se efectuaron en tres experimentos ubicados en dos localidades, durante el período del 2003 al 2007 desde el comienzo de los primeros síntomas. Conun refractómetro de mano se registraron los valores de brix refractométrico del tercio basal de la tercera hoja con cuello visible (TVD). Se determinaron las correlaciones de los valores de Brix observados con las variables climáticas. Los primeros síntomas del amarillamiento de la hoja, aparecieron en plantas de cinco meses de edad, independientemente de la época de plantación, se manifestaron con el inicio de la estación invernal y disminuyeron con el inicio de la primavera. El brix de la hoja se incrementó desde noviembre y alcanzó un máximo en el mes de abril, posteriormente las plantas se tornaron asintomáticas. La disminución de las temperaturas máximas, mínimas y medias inferiores a 30, 21 y 25°C, respectivamente, así como precipitaciones mensuales inferiores a 50 mm, favorecieron la expresión de los síntomas; ellos estuvieron más relacionadas con el clima que con la edad del cultivo, en coincidencia con el período seco de maduración y cosecha de la caña

Proteínas relacionadas con la defensa en la interacción Sporisorium scitamineum - caña de azúcar

Proteínas relacionadas con la defensa en la interacción sporisorium scitamineum - caña de azúcar. el presente trabajo se realizó en el centro nacional de sanidad agropecuaria (censa), habana, cuba, durante el periodo 2001-2005, con el objetivo de determinar los patrones isoenzimáticos superóxido dismutasa y las secuencias de proteínas relacionadas con la defensa inducida en la interacción s. scitamineum - caña de azúcar, para lo cual fueron inoculadas con el patógeno las yemas de las variedades ja60-5 (susceptible) y m31/45 (resistente) con una suspensión de esporidios del patógeno. la separación electroforética en condiciones nativas permitió la detección de dos isoformas ácidas de la enzima, una que se induce en mayor magnitud en la variedad resistente en comparación con la susceptible y otra que mantiene su nivel constitutivo para ambas variedades. el análisis adnc-aflp permitió la obtención de secuencias de prs homólogas a glucanasas (pr2), quitinasas (pr3) y osmotina (pr5) inducidas diferencialmente en la variedad resistente. los resultados obtenidos sugieren la participación de la enzima superóxido dismutasa en la señalización de la infección en esta interacción; así como la participación de prs en la respuesta de resistencia inducida. todo esto brinda la posibilidad de utilizar dichas proteínas como posibles marcadores bioquímicos y moleculares en programas de selección de variedades resistentes al carbón de la caña de azúcar

Genealogy of resistant and susceptible sugarcane cultivars to the yellow lea

This work was done at the seedbank of Instituto Nacional de Investigaciones de la Caña de Azúcar (INICA). The objective was to diagnose the presence of the Sugarcane yellow leaf virus (SCYLV) by serological method. The pedegree of commercial cultivars and ancestor lines, that are part of the genetic base of the cultivated sugar cane in Cuba, were traced back. In this way, a possible selection for resistance to SCYLV was determined in the breeding program. The presence of this disease symptoms was evaluated in 27 cultivars exploded during 1965 to 2008, and in 37 ancestor lines. In the evaluated collection, 18 ancestors with possible resistance to SCYLV were identified. 45,45% of the commercial cultivars more exploited during 1965 to 1999, and 81,25% from 2000 up to date, were infected by SCYLV. These high ratings may be linked to the fact that breeding programs developed previously in the country, did not include the resistance to this virus. It was observed that the cultivars B77418, B63118, C323-68, C89-176 and My5514 were tested negative not only for the symptoms but also to the presence of SCYLV virus, and they could be candidates for resistant parents to this disease

Distribución del Virus de la hoja amarilla de la caña de azúcar en Cuba

El presente estudio tuvo el propósito de determinar la distribución del Virus de la hoja amarilla (Sugarcane yellow leaf virus, SCYLV), en diferentes provincias del país y las variantes genéticas presentes. Se analizaron 35 campos (348 ha), de los cuales se tomaron 525 muestras de hojas en 13 cultivares comerciales. La detección del virus se realizó por Inmunoimpresión de Tejidos y por Reacción en Cadena de la Polimerasa con Transcripción Reversa (RT-PCR). Las muestras que resultaron positivas fueron utilizadas para identificar las variantes genéticas por RT-PCR con cebadores específicos. En la mayoría de las provincias fue alta la incidencia de síntomas asociados a esta enfermedad (82,29%). Se detectó, por primera vez, la presencia de este patógeno en áreas comerciales de todas las provincias que cultivan la caña de azúcar en Cuba. En la mayoría de los cultivares infectados, se observó el mayor grado de severidad de los síntomas, asociada a esta enfermedad. Se determinó la presencia de tres variantes genéticas de SCYLV: BRA-PER, CUB y REU. También se observaron infecciones mixtas de los genotipos BRA-PER + CUB y BRA-PER + REU.Palabras clave: hoja amarilla de la caña de azúcar, SCYLV, distribución geográfica, variantes genéticas.DISTRIBUTION OF THE SUGARCANE YELLOW LEAF VIRUS IN CUBAABSTRACT: The present study had the purpose of determining the distribution of the Sugarcane yellow leaf virus (SCYLV) and its genetic variants occurring in different provinces of the country. Thirty five fields were examined (348 ha), and 525 samples of leaves were taken in 13 commercial cultivars. Detection of the virus was carried out by Tissue Blot Immunoassay (TBIA) and the molecular analysis by Reverse Transcription- Polymerase Chain Reaction (RT-PCR). The positive samples were used to identify the genetic variants by RT-PCR with specific primers. In most of the provinces, the incidence of symptoms associated with this disease (82.29%) was high. This is the first time that this pathogen has been detected in commercial areas of all the provinces where sugarcane is cultivated in Cuba. In most of the infected cultivars, the highest severity grade of the symptoms associated with this disease was observed. The presence of three genetic variants of SCYLV was determined: BRA-PER, CUB and REU. Mixed infections of the genotypes, BRA-PER + CUB and BRAPER + REU, were also observed.Key words: Sugarcane yellow leaf virus, SCYLV, geographical distribution, genetic variants