Birusen aurkako gudari irribarratsua

Ameriketatik etorri eta geure bilakatu

CAF-Elhuyar 2024 saria (Neiker saria)

Ojinaga Juárez, Mikel

NEIKEReko ikertzailea, agronomia-ingeniaria eta Biologian doktorea

Piperra Ameriketatik ekarritako laborea den arren, egun Euskadin landatutako piper-mota nagusiak, “Gernikako piperra” eta “Ibarrako piparra” (1. irudia), gure baldintza agroklimatikoetara egokituta daude. Gure agrodibertsitatearen parte garrantzitsu dira, eta lurraldearekin oso lotura estua duten produktuak bilakatu dira.  

1. irudia. Bertako piper-mota nagusiak. A) Ibarrako pipermina (Ibarroria barietatea) eta B) Gernikako piperra (Derio barietatea). Arg. NEIKER

Jatorria eta kalitatea ziurtatzen dituzten piper-­barietateak dira. Adierazpen Geografiko babestu edo kalitate-aitortzei esker, produktu hauek ekoizten dituzten ustiategiak lehiakorrak dira. Izan ere, kontsumitzaileentzako ezagunak eta preziatuak dira, eta eroslea prest egoten da prezio altuagoak ordaintzeko, hurbiltasuna eta kalitatea adierazten duten piper hauengatik.  

Piper-ustiategietako ekoizpenean eta lehiakortasunean, baina, hainbat faktorek eragin dezakete, eta, horien artean, azpimarratzekoak dira landare-­osasuneko arazoak; besteak beste, onddo eta birusek sortutako gaixotasunak nabarmendu behar dira. Neurri handi batean, azken hamarkadetan laboreetan erabili den ekoizpen-sistema intentsibo konbentzionalak eragin ditu gaitz horiek. 

2. irudia. Birusek bertako piper-laboreen hosto eta fruituetan eragindako sintomak. Arg. NEIKER

Duela hamarkada bat, lurraldeko piper- eta pipermin-ekoizleak, sektoreko teknikariekin batera, administrazio publikoekin eta baratzezaintzako ikertzaileekin harremanetan jarri ziren, beren laboreetan zituzten landare-osasuneko arazoen berri emateko, nola aurre egin bilatu nahian. Izan ere, sektorea oso kezkatuta agertu zen gaitz horiek laboreetan eragindako ondorio larriekin, galera handiak sortu baitziren ekoizpenean, ustiategietako jasangarritasun ekonomikoa kolokan jarrita (2. irudia).   

Bertako piper- eta pipermin-barietateak birusekiko sentikor 

Lehenengo eta behin, erabaki zen landareetan gertatzen ari ziren arazoak zein birusek sortzen zituen zehaztea. Horretarako, prospekzio-lanak egin ziren nekazarien piper- eta pipermin-sailetan. Bizkaian eta Gipuzkoan gehien bat, berotegiz berotegi eta baratzez baratze, birus-sintomak zituzten landareak lagindu, eta, ondoren, diagnosi-azterketak egin ziren laborategian. Zazpi birus analizatu ziren, DAS-ELISA bidez, milatik gora landaretan. Analizatutako birusak honako hauek izan ziren: afidoek transmititutako PVY patataren birusa (Potyvirus generokoa), tripsek transmititutako TSWV tomatearen zimeltze tantotuaren birusa (Orthotospovirus generokoa) eta Tobamovirus generoko bost birus, kontaktuz eta hazi bidez transmititzen direnak. Analizatu ziren tobamobirusak hauek izan ziren: TMV tabakoaren mosaikoaren birusa, ToMV tomatearen mosaikoaren birusa, TMGMV tomatearen mosaiko berde arinaren birusa, PaMMV piper gorriaren tanto arinaren birusa eta PMMoV piperraren tanto arinaren birusa. 

Horrela, piper-landareetan presente zeuden birus agente nagusiak ezagutu ziren. Birus batzuk berotegietako landareetara hertsiki lotuta azaldu ziren, eta beste batzuk aire libreko landareetan garatu ziren gehiago; batzuk intsektuek transmititutakoak ziren, eta besteak hazitik landarera transmititzen ziren. Horrez gain, landareetan kalte larrienak eragiten zituzten birusak identifikatu ziren. Aire libreko landareetan PVY izan zen arazo handienak sortu zituena. Berotegietako landareetan berriz, Tobamovirus generoko birusak eta TSWV nagusitu ziren. Analisi guztiak kontuan hartuta, tobamobirusak hartu ziren mehatxu nagusitzat bertako barietateetan, hazitik landarera transmititzen direlako, eta ondoren landareetan kontaktu bidez oso erraz zabaltzen direlako nekazariek landareak manipulatzean. Hortaz, fruituen errendimendua eta kalitatea asko murrizten da. Nabarmentzekoa da, orobat, birus horien iraunkortasuna, urte luzez egon daitezkeelako nekazaritza-sailetan modu kutsakorrean. 

Oinarrizko arazoa zehaztuta, soluzioa: hobekuntza genetikoa 

Tobamobirusek eragindako ziurgabetasunaren aurrean, nahitaezkoa zen birusen kontrolerako irtenbideak bilatzea, eta aukerarik onena zen birus horiekiko erresistentzia-geneak bertako barietate sentikorretan txertatzea eta arazo horiek dituzten landareetan beharrezkoak diren neurri kulturalak ezartzea. Haziak merkaturatzen dituzten enpresak ez dira sekula sartzen horrelako barietateak hobetzeko inbertsioetan, interes komertzial baxua duten barietateak izaki. Horrelako kasuetan, oso garrantzitsua da ikerkuntza eta teknologia garatzen duten erakunde publikoen papera, euren esku baitago eskala txikian ekoizten diren barietateak hobetzea. NEIKERek heldu zion erronka horri. 

Piperraren tobamobirusekiko erresistentzia gene nagusi bakar batek erregulatzen du: `L´ geneak. Eta hori daramaten hainbat espezie eta barietate aurkitu daitezke Capsicum generoan, lau aleloren bidez (L1, L2, L3 eta L4). Bestetik, tobamobirusen artean, zenbait patotipo daude (P0, P1, P1.2 edo P1.2.3), eta `L´ genearen aleloek eragindako erresistentzia gainditzeko duten gaitasunaren arabera sailkatzen dira. Ondorioz, P0 patotipoa duten birusek ezin dituzte L genea daramaten landareak kutsatu. P1, P1.2 edo P1.2.3 patotipoak dituzten birusek, berriz, L1, L1 eta L2 eta L1, L2 eta L3 aleloak dituzten landareak kutsa ditzakete, hurrenez hurren (1. taula). 

1. taula. Piper-barietateetan tobamobirusen patotipo ezberdinekiko aurkitu daitezkeen erresistentzia-geneak. Arg. International Seed Federation: ISF; 2012tik moldatuta

`L´ erresistentzia-gene horiek dituzten barietateek tobamobirusekin kontaktuan jartzen diren puntuan bertan abiatzen dute “erantzun hipersentikorra” deritzon prozesua; leku horretan, landareak zelulen heriotza programatua bultzatzen du eta birusari garatzeko aukerak eragozten dizkio (3. irudia).  

3. irudia. Barietate sentikor eta erresistenteetan tobamobirusak inokulatzean agertzen diren sintoma nagusiak. Landare sentikorretan inokulatutako hostoetan, ez da sintomarik, baina inokulatu gabeko hostoetan gaixotasun-sintomak ikus daitezke. Landare erresistenteetan inokulatutako hostoetan, puntu nekrotikoak eta abzisioa azaltzen dira, eta inokulatu gabeko hostoetan landarea osasuntsu ikusten da. Arg. NEIKER

2014. urtean egindako prospekzioan, PMMoV tobamobirusarekin kutsatutako 36 lagin `L´ genearen alelo ezberdinak zituzten barietateak inokulatu ostean, argi ikusi zen L3 aleloarekin kontrolatu zitezkeela Euskadiko piper-landareari erasotzen dioten tobamobirus guztiak (1. taula). Hala ere, erabaki zen bertako barietate bietan L3 eta L4 geneak era bereizian txertatzea, etorkizunean Euskadiko piper-landareetan sar daitezkeen tobamobirus gehiago kontrolatu ahal izateko. 

4. irudia. Gernikako piperrean eta Ibarrako piperminean tobamobirusekiko erresistenteak diren barietateak lortzeko, markatzaile molekularrekin lagundutako atzeragurutzaketen (AG) bidez gauzatutako hobekuntza-programaren eskema. Hobekuntza genetikoko programa hau 7 belaunaldiz osatuta egon zen: PseudoF1 (bertako barietate sentikorren eta italiar barietateko hibrido erresistenteen arteko gurutzaketa bidez), 4 atzeragurutzatze eta 2 autopolinizazio. “Derio” eta “Ibarroria” barietate sentikorrak “Palermo” eta “Giulio” barietate heterozigoto erresistenteekin gurutzatuz, lau hobekuntza-material desberdin lortu ziren: Ibarrako pipermina L3 genearekin, Ibarrako pipermina L4 genearekin, Gernikako piperra L3 genearekin eta Gernikako piperra L4 genearekin. Beheko aldean ikusten da nola berreskuratu genituen 4 atzeragurutzaketa eginda Ibarrako piparraren ezaugarri morfologikoak. Arg. NEIKER

Markatzaile molekularrez lagundutako atzeragurutzaketa programa abian 

Gauzak horrela, Mendelen legeetan eta gurutzaketetan oinarritutako hobekuntza genetiko klasikoko programa jarri zen abian 2015ean, markatzaile molekularrez lagundutako atzeragurutzaketa (MMLAG) bidez (4. irudia). Batetik, piper ama bat, Gernikako piper ederra, kalitatezko labelduna, merkatuan oso preziatua eta gure sukalde eta mahaietan baloratua dena. Bestetik, beste piper ama bat, Ibarrako pipermin fina, bai frijitzeko edo ozpinetan onduta jateko egokia. Barietate biak Italiatik ekarritako piper aita gozoekin gurutzatu ziren, zeinek birusen aurkako erresistentzia genetikoa baitzuten: “Palermo” (L3 genea) eta “Giulio” (L4 genea). Azken helburua zen oinordetzak amaren itxura eta ezaugarri agronomikoak izatea eta aitaren erresistentzia genetikoa jasotzea. Lehen gurutzaketa hori egiteko, barietate hibrido erresistenteen polena batu zen, eta barietate sentikorren lore zikiratuetan jarri zen, barietateen arteko gurutzaketa ahalbidetzeko (5. irudia). 

Lehenengo gurutzaketa egitean, bertako barietateen genomaren % 50 galdu zen, baina, aldi berean, oinordekotzaren erdiari erresistentzia-genea sartzea lortu zen (3. irudia). Ondoren, atzeragurutzaketetan landare erresistenteak hautatu eta jatorrizko genoma errekuperatu zen. Landare erresistenteak hautatzeko, erresistentzia-geneei lotutako markatzaile molekularrak erabili ziren hobekuntza-­programako belaunaldi guztietan. Horrela, hobekuntza-­programan egindako atzeragurutzaketa bakoitzean bertako barietateen genomaren % 50 berreskuratzen denez, lau gauzatu ostean eta interesdun barietateen genomaren ia % 97 berreskuratu ostean, erabaki zen L3 eta L4 geneak homozigosian txertatuta uztea autopolinizazio biren bitartez (4. irudia). Barietate horiek ez dira transgenikoak, inolaz ere, gurutzaketa eta hautaketa bidez sortutakoak baizik. 

5. irudia. Barietate erresistenteak lortzeko egin beharreko lanak. Polena jasotzen da barietate erresistenteetatik, eta barietate sentikorren loreak polinizatzen dira, horiek zikiratu ostean. Arg. NEIKER

Barietate erresistente berriak: GUDARI eta IRRIBARRA 

Hobekuntza-programa hauek epe luzeko lana dakarte. Kasu honetan, 7 landare-ziklo behar izan ziren amaren oso antzeko piper eta pipermin erresistenteak lortzeko. Hala ere, Mendelek bere garaian gauzak egiten zituen moduan egin ordez, kasu honetan markatzaile molekularrak erabili dira. Horrela, berariazko tresna molekularrak garatu eta erabili ziren, oinordetzaren erresistentzia genetikoari buruzko informazioa era arin eta eraginkorrean lortzeko eta prozesua arintzeko. Bestalde, urte bitan, barietate erresistente berrien portaera produktiboa balioztatu zen entseguen bidez, eta ikusi zen jatorrizko barietate sentikor bien parean ekoizteko gai zirela. Entseguetan, garatutako barietate erresistente emankorrenak hautatu ziren. Gainera, piper horien portaera labore komertzialetan aztertu zen; batez ere, birosi-arazoak zituzten ustiategietan, eta produktibitate- eta erresistentzia-maila altuak jaso ziren. Azkenik, birus-inokulazioak egin ziren, barietate berriak tobamobirusekiko erresistenteak zirela ziurtatzeko. Lortutako Gernikako piper berriari GUDARI izena jarri zitzaion, arazoak konpontzeko behar den lan, bokazio eta grinari erreferentzia eginez. Ibarrako pipermin erresistentea ordea, IRRIBARRA izendatu zen, barietate honi etorkizun zoriontsu eta emankorra opa baitiogu. Arbasoak kontuan hartuta, gaurko arazoei eta etorkizuneko soluzioei begira sortutako barietateak dira biak. Baina, erresistentzia denboran iraunkorra izan dadin, baratzeetako eta berotegietako birus-karga ahalik eta txikiena izatea komeni da. Hala, higiene-praktiken protokolo bat adostu da ustiategietan, birus-karga txikia izan dadin eta birusaren andui berriek erresistentziak iraultzeko arriskua ahalik eta txikiena izan dadin. 

Arazo berrien konponbidean 

Lortu dira tobamobirusen aurka borrokatuko diren bertako piper- eta pipermin-barietateak. Ekoizleen kalteak asko gutxitu dira, eta, horrekin batera, ustiategien errentagarritasun ekonomikoa berreskuratu da, neurri batean. Hala ere, azken urteetan, labore-azalerak beherantz egin du, bereziki Bizkaian (Gernikako piperrari lotutako azalera izugarri murriztu da). Hemendik aurrera, funtsezkoa izango da nekazaritza-ekoizpenarekin zerikusia duten arazo sozioekonomikoak ere konpontzen joatea, Euskadiko baratze-sektorearen belaunaldi-erreleboa ziurtatu eta etorkizunean herritarron elikagai preziatuen hornidura bermatu ahal izateko.

Eskerrak

Eskerrak eman nahi dizkiet Santiago Larregla nire doktore-tesiaren zuzendariari, lan hau egiteko beharrezko baliabideak lortzeagatik; eta Sorkunde Mendarteri, sari honetan parte hartzera animatzeagatik. Baita Xabi Ojinaga, Aitor Marcos eta Igone Menikari ere, testuan egin dituzten ekarpenengatik.

Bibliografia

[1]    Tomita R, Murai J, Miura Y, Ishihara H, Liu S, Kubotera Y, Honda A, Hatta R, Kuroda T, Hamada H, et al. Fine mapping and DNA fiber FISH analysis locates the tobamovirus resistance gene L3 of Capsicum chinense in a 400-kb region of R-like genes cluster embedded in highly repetitive sequences. Theor Appl Genet. 2008;117(6):1107-18. doi: 10.1007/s00122-008-0848-6. 

[2]    Tomita R, Sekine KT, Mizumoto H, Sakamoto M, Murai J, Kiba A, Hikichi Y, Suzuki K, Kobayashi K. Genetic basis for the hierarchical interaction between Tobamovirus spp. and L resistance gene alleles from different pepper species. Mol Plant Microbe Interact. 2011;24(1):108-17. doi: 10.1094/MPMI-06-10-0127. 

[3]    Di Dato F, Parisi M, Cardi T, Tripodi P. Genetic diversity and assessment of markers linked to resistance and pungency genes in Capsicum germplasm. Euphytica. 2015;204:103–119. doi: 10.1007/s10681-014-1345-4. 

[4]    Genda Y, Kanda A, Hamada H, Sato K, Ohnishi J, Tsuda S. Two Amino Acid Substitutions in the Coat Protein of Pepper mild mottle virus Are Responsible for Overcoming the L(4) Gene-Mediated Resistance in Capsicum spp. Phytopathology. 2007 Jul;97(7):78793. doi: 10.1094/PHYTO-97-7-0787. 

[5]    Dombrovsky A, Smith E. Seed transmission of Tobamoviruses: Aspects of global disease distribution. In: Advances in Seed Biology. 2017. doi: 10.5772/intechopen.70244. 

[6]    International Seed Federation. Differential sets in Tobamoviruses. Nyon (Switzerland). February 2020.   

Idatzi zuk zeuk Gai librean atalean

Gai librean aritzeko, bidali zure artikulua aldizkaria@elhuyar.eus helbidera
Hauek dira Gai librean atalean Idazteko arauak

Gai honi buruzko eduki gehiago

Elhuyarrek garatutako teknologia

Babesleak
Eusko Jaurlaritzako Industria, Merkataritza eta Turismo Saila