01/99 - Desarrollo de cultivares de plátano y banano de consumo local resistentes a la Sigatoka negra para América Latina

América Latina y el Caribe (ALC) es la región más productora de plátanos en el mundo con 7.3 millones de toneladas anuales, con un valor promedio estimado de cerca de 2000 millones de dólares. Este cultivo es producido casi en su totalidad para el consumo local y su relevancia como producto de la dieta básica de ALC es evidente si consideramos que el total de exportaciones a Norte América y Europa es de únicamente 1% de lo producido.

El control químico y la selección de plantas resistentes han sido, hasta la fecha, las únicas estrategias puestas en marcha para el control de esta enfermedad. En los cultivos a escala industrial destinados a la exportación, la utilización de fungicidas se realiza en forma rutinaria, lo que para los pequeños cultivadores resultaría imposible de pagar debido al alto costo (30% a 45% de sus ingresos brutos). Por otro lado, los productos químicos empleados en las aplicaciones, producen severos daños al medio ambiente y la salud humana (Orosco-Santos, 1988). Para los grandes productores, los cultivares que muestran cierto grado de tolerancia genética podrían parecer no prioritarios; mientras que, para los pequeños productores, en una agricultura de subsistencia, las variedades resistentes (o tolerantes) constituirían los medios de control mejor adaptados a la formación técnica de los agricultores y al contexto socioeconómico de este cultivo.

La producción de nuevas variedades resistentes a la Sigatoka Negra y a otras enfermedades, por medio de tecnologías convencionales ha sido limitada por la alta esterilidad y niveles de ploidía de los diferentes cultivares (Perea Dallos, 1998). Recientemente, han sido producidas nuevas variedades tolerantes a la Sigatoka Negra, pero la aceptación de la fruta no es tan buena para exportación como las variedades comerciales susceptibles (Belalcázar et al, 1995).. Otras tecnologías como por ejemplo la ingeniería genética, ofrecen la posibilidad de introducir características puntuales en variedades que tienen óptimas cualidades organolépticas. El uso de técnicas no convencionales como la transformación genética y la hibridación somática constituyen alternativas muy prometedoras para el desarrollo de plantas resistentes a estas enfermedades, como ya se ha demostrado en otros casos. Los métodos de biología molecular ofrecen la posibilidad de clonar y caracterizar genes relacionados con la respuesta de defensa de las plantas a patógenos y adicionalmente introducirlos en variedades con características comercialmente aceptadas. El objetivo primordial de este proyecto es, por tanto, explorar la posibilidad de producir plantas de plátano (variedades de consumo en toda ALC) y banano (sólo aquel de consumo local en brasil), resistentes a la Sigatoka Negra y otras enfermedades fungosas, usando dos metodologísa no convencionales: la transformación genética y la hibridación somática.

La transformación genética se utilizará para la introducción de los genes de las endoglucanohidrolasas, ß-1.3-glucanasa y quitinasa de clase I, las cuales poseen actividad antifúngica in-vitro a concentraciones fisiológicas. Esta actividad es probablemente debida a que la quitina y el ß-1.3-glucan son componentes importantes de la pared celular de los hongos. Además, en estudios realizados en el laboratorio de uno de los participantes de este proyecto se demostró que combinaciones de quitinasa y glucanasa de tabaco retrasan significativamente el crecimiento in vitro del hongo Mycosphaerella fijiensis (Díaz 1998).

El desarrollo de líneas transgénicas de plátano, las cuales expresan altos niveles de quitinasas y ß-1.3-glucanasas, será realizado por dos metodologías: Bombardeo de partículas y un sistema de transformación mediada por Agrobacterium. Ambas metodologías han sido utilizadas exitosamente en laboratorios de los miembros del consorcio que ejecutarán este proyecto.

La otra metodología empleada para el desarrollo de líneas de plátano y banano, resistentes a la Sigatoka Negra, será la hibridación somática por fusión de protoplastos, específicamente por medio de electrofusión. Para la fusión de protoplastos, se usarán tejidos vegetales de diploides mejorados resistentes a Sigatoka Negra y cultivares susceptibles de banano de consumo local en Brasil y de plátano de uso comercial en América Latina y el Caribe. La identificación de híbridos será hecha a nivel molecular usando las técnicas de citometría de flujo para determinación de ploidías y PCR/RAPD o microsatélites como marcadores moleculares. Los híbridos obtenidos será evualuados en relación a sus características agronómicas y su resistencia a Sigatoka Negra en condiciones de campo e invernadero.

Aunado el desarrollo de líneas transgénicas y de híbridos somáticos de plátano y banano resistentes a Sigatoka Negra, esta investigación también desarrollará un sistema de evaluación rápida de resistencia a dicha enfermedad, bajo condiciones controladas. Para el desarrollo de dicho sistema, se realizarán las siguientes actividades: a) Estandarización de un método de cultivo, esporulación in vitro y establecimiento de micoteca de cepas de M.fijiensis colectadas en diferentes rangos de altitud; b) Caracterizar aislados de M.fijiensis de diferentes orígenes geográficos por su poder inductor; c) Realizar pruebas de patogenicidad, bajo condiciones controladas, con clones de banano y plátano resistentes y susceptibles a Sigatoka Negra; d) Aislar y purificar las moléculas inductoras más activas; e) Desarrollo de un sistema para cuantificar la respuesta fisiológica y citológica de los inductores sobre vitroplantas, suspensiones celulares, células del mesófilo y/o protoplastos; f) Uso de inductores de M.fijiensis parcialmente purificados para inducir genes de resistencia para su posterior aislamiento; y g) Pruebas de patogenicidad bajo condiciones controladas de plantas transgénicas e híbridos somáticos.