soldado sonriente anti-virus
Aunque el pimiento es un cultivo importado de América, los principales tipos de pimientos plantados actualmente en Euskadi, “Pimiento de Gernika” y “Guindilla de Ibarra” (figura 1), están adaptados a nuestras condiciones agroclimáticas. Son una parte importante de nuestra agrodiversidad y se han convertido en productos muy relacionados con el territorio.
Son las variedades de pimientos que aseguran su origen y calidad. Gracias a las Indicaciones Geográficas protegidas o a los reconocimientos de calidad, las explotaciones productoras de estos productos son competitivas. De hecho, son conocidos y apreciados para los consumidores, y el comprador está dispuesto a pagar precios más altos por estos pimientos que indican cercanía y calidad.
Sin embargo, en la producción y competitividad de las explotaciones pimentales pueden influir diversos factores, entre los que destacan los problemas de sanidad vegetal, destacando las enfermedades por hongos y virus. En gran medida, estas enfermedades han sido causadas por el sistema de producción intensiva convencional empleado en los cultivos en las últimas décadas.
Hace una década, los productores de pimientos y guindillas del territorio, junto con los técnicos del sector, se pusieron en contacto con las administraciones públicas e investigadores de horticultura para informarles sobre los problemas de salud vegetal que padecían en sus cultivos, con el fin de buscar cómo afrontarlos. De hecho, el sector se mostró muy preocupado por los graves efectos que estas enfermedades tienen sobre los cultivos, con importantes pérdidas en la producción, que ponen en peligro la sostenibilidad económica de las explotaciones (Figura 2).
Variedades locales de pimientos y guindillas sensibles a los virus
En primer lugar, se decidió determinar qué virus originaban los problemas que se estaban produciendo en las plantas. Para ello se llevaron a cabo trabajos de prospección en las plantaciones de pimientos y guindillas de los agricultores. En Bizkaia y Gipuzkoa, principalmente, se realizaron estudios de invernadero y huerta a huerta, se muestrearon plantas con síntomas virales y posteriormente se realizaron estudios de diagnóstico en laboratorio. Se analizaron siete virus mediante DAS-ELISA en más de mil plantas. Los virus analizados fueron el virus de la patata PVY transmitida por los afidos (género Potyvirus), el virus de la marchitez goteada del tomate TSWV transmitido por los trips (género Orthotospovirus) y cinco virus del género Tobamovirus que se transmiten por contacto y semilla. Los tobamovirus analizados fueron los siguientes: El virus del mosaico del tabaco TMV, el virus del mosaico del tomate ToMV, el virus del mosaico verde ligero del tomate TMGMV, el virus de la gota ligera del pimiento rojo PaMMV y el virus de la gota ligera del pimiento PMMoV.
Así, se conocieron los principales agentes de virus presentes en las plantas pimentales. Algunos virus aparecieron estrechamente ligados a las plantas de los invernaderos, mientras que otros se desarrollaron más en plantas al aire libre, algunas transmitidas por insectos y otras transmitidas de la semilla a la planta. Además, se identificaron los virus que causaban los daños más graves en las plantas. En plantas al aire libre, PVY fue el que generó los mayores problemas. En las plantas de los invernaderos, los virus del género Tobamovirus y TSWV fueron los más prevalentes. Todos los análisis llevaron a los tobamovirus a ser considerados como la principal amenaza en las variedades locales, ya que se transmiten de la semilla a la planta y posteriormente son fácilmente propagables por contacto en las plantas durante la manipulación de las plantas por parte de los agricultores. Por lo tanto, el rendimiento y la calidad de los frutos se reduce mucho. También es destacable la persistencia de estos virus, que pueden estar presentes durante años de forma contagiosa en las zonas rurales.
Definiendo el problema fundamental, solución: mejora genética
Ante la incertidumbre provocada por Tobamobirus, era necesario buscar soluciones para el control de los virus, y la mejor opción era incorporar los genes de resistencia a estos virus en las variedades sensibles locales y establecer las medidas culturales necesarias en las plantas que presentan estos problemas. Las empresas que comercializan semillas nunca entran en las inversiones para mejorar este tipo de variedades, por tratarse de variedades de bajo interés comercial. En estos casos, es muy importante el papel de las instituciones públicas dedicadas a la investigación y al desarrollo tecnológico, ya que en sus manos está la mejora de las variedades producidas a pequeña escala. NEIKER afronta este reto.
La resistencia al tobamovirus del pimiento está regulada por un único gen principal: Genes `L´. Y varias especies y variedades que lo llevan se pueden encontrar en el género Capsicum a través de cuatro alelos (L1, L2, L3 y L4). Por otro lado, entre los tobamovirus se encuentran varios patotipos (P0, P1, P1.2 o P1.2.3) que se clasifican en función de su capacidad para superar la resistencia provocada por los alelos del gen `L´. En consecuencia, los virus con patotipo P0 no pueden contaminar las plantas que llevan el gen L. Los virus con patotipos P1, P1.2 o P1.2.3 pueden contaminar plantas con alelos L1, L1 y L2 y L1, L2 y L3 respectivamente (tabla 1).
Las variedades que contienen estos genes de resistencia `L´ inician en el punto de contacto con los tobamobirus el proceso denominado “respuesta hipersensible”, en el que la planta favorece la muerte programada de las células y impide el desarrollo del virus (Figura 3).
En la prospección realizada en 2014, tras la inoculación de 36 muestras contaminadas con tobamovirus PMMoV de variedades con distintos alelos del gen `L´, se observó que con el alelo L3 se podían controlar todos los tobamovirus que afectan a la planta pimental de Euskadi (tabla 1). No obstante, se decidió introducir los genes L3 y L4 de forma diferenciada en las dos variedades autóctonas, de forma que en el futuro se pudiera controlar más tobamovirus que pudieran entrar en las plantas pimentales de Euskadi.
En marcha un programa de retroceso asistido por marcadores moleculares
Así, en 2015 se puso en marcha un programa de mejora genética clásica basada en leyes y cruzamientos de Mendel a través del retroceso asistido por marcadores moleculares (MMLAG) (Figura 4). Por un lado, un pimiento madre, un bonito pimiento de Gernika, con label de calidad, muy apreciado en el mercado y valorado en nuestras cocinas y mesas. Por otro lado, otro pimiento madre, la guindilla fina de Ibarra, ideal para freír o para comer en vinagre. Las dos variedades se cruzaron con pimientos dulces de origen italiano, que tenían resistencia genética a los virus: “Palermo” (gen L3) y “Giulio” (gen L4). El objetivo final era que la sucesión tuviese un aspecto y características agronómicas de la madre y recibiera la resistencia genética del padre. Para este primer cruzamiento se unificó el polen de las variedades híbridas resistentes y se colocó en las flores castradas de las variedades sensibles para posibilitar el cruce entre las variedades (figura 5).
En el primer cruce se perdió el 50% del genoma de las variedades autóctonas, pero al mismo tiempo se consiguió introducir el gen resistente a la mitad de la sucesión (Figura 3). Posteriormente, en los repliegues se seleccionaron plantas resistentes y se recuperó el genoma original. La selección de plantas resistentes se llevó a cabo mediante marcadores moleculares asociados a genes de resistencia en todas las generaciones del programa de mejora. Así, dado que en cada reversión realizada en el programa de mejora se recupera el 50% del genoma de las variedades autóctonas, tras la ejecución de cuatro y tras la recuperación de casi el 97% del genoma de las variedades interesadas, se decidió incluir los genes L3 y L4 en la homocirugía mediante dos autopolinizaciones (Figura 4). Estas variedades no son transgénicas, en ningún caso, sino las producidas por el cruce y la selección.
Nuevas variedades resistentes:GUDARI e IRRIBARRA
Estos programas de mejora suponen un trabajo a largo plazo. En este caso, se necesitaron 7 ciclos vegetales para obtener pimientos y guindillas muy resistentes a la madre. Sin embargo, en lugar de hacer las cosas tal y como lo hacía Mendel en su día, en este caso se han utilizado marcadores moleculares. Así, se desarrollaron y utilizaron herramientas moleculares específicas para obtener información sobre la resistencia genética de la sucesión de forma ágil y eficaz y agilizar el proceso. Por otra parte, en dos años se valoró el comportamiento productivo de las nuevas variedades resistentes mediante ensayos, y se comprobó que eran capaces de producir a la par de las dos variedades sensibles originales. En los ensayos se seleccionaron las variedades resistentes más fructíferas desarrolladas. Además, se analizó el comportamiento de estos pimientos en cultivos comerciales, sobre todo en explotaciones con problemas de virosis, con altos niveles de productividad y resistencia. Por último, se realizaron inoculaciones virales para asegurar que las nuevas variedades son resistentes a los tobamovirus. El nuevo pimiento de Gernika obtenido se denominó GUDARI, haciendo referencia al trabajo, la vocación y la pasión que se necesita para resolver los problemas. Pero la guindilla resistente de Ibarra se llamó IRRIBARRA, una variedad a la que deseamos un futuro feliz y productivo. Son dos variedades creadas teniendo en cuenta a nuestros antepasados, de cara a los problemas de hoy y a las soluciones de futuro. Pero, para que la resistencia sea duradera en el tiempo, es conveniente que la carga viral de las huertas y invernaderos sea lo más baja posible. Así, se ha consensuado un protocolo de prácticas de higiene en las explotaciones que minimicen la carga viral y minimicen el riesgo de vuelco de resistencias por las nuevas cepas del virus.
En la solución de nuevos problemas
Se han obtenido variedades autóctonas de pimientos y guindillas que lucharán contra los tobamovirus. Los daños de los productores han disminuido considerablemente y con ello se ha recuperado en parte la rentabilidad económica de las explotaciones. Sin embargo, en los últimos años, la superficie de cultivo ha disminuido, especialmente en Bizkaia (la superficie ligada al pimiento de Gernika se ha reducido drásticamente). A partir de ahora será fundamental que también se vayan solucionando los problemas socioeconómicos relacionados con la producción agraria, para asegurar el relevo generacional del sector hortícola de Euskadi y garantizar en el futuro el suministro de alimentos valiosos para la ciudadanía.
Agradecimientos
Quiero agradecer a Santiago Larregla, director de mi tesis doctoral, por haber obtenido los recursos necesarios para realizar este trabajo, y a Sorkunde Mendarte por animarles a participar en este premio. Xabi Ojinaga, Aitor Marcos e Igone Menika también han participado en el texto.
Bibliografía
[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 Rlike 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. y l resistance gene alleles from different pepper species. Mol Plant Microbe Interact. 2011;24(1):108-17 Doi: 10.1094/MPMI-06-10-0127.
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. exactamente: 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-97-0787.
Dombrovsky A, Smith E. Seed transmission of Tobamoviruses: Aspects of global disease distribution. En: Advances in Seed Biology. Ajuste 2017: 10.5772/intechopen.70244.
[6] International Seed Federation. Differential sets in Tobamoviruses. Nyon (Switzerland) febrero 2020.
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