Resistencia a Prodiplosis longifila (Negrita del tomate) (Díptera: Cecdomyiidae) a partir de cruzamientos entre tomate cultivado y la especie silvestre Solanum habrochaites var. grabatum
Jefferson Cando1,
Karen Estrella1, Marcelo Guevara1, Jessica Proaño1,
Andrei Toral 1, Andrés Valarezo1
1UCE, Estudiantes de
Ingeniería Agronómica, Facultad de Ciencias Agrícolas.
17243 Av. Universitaria, Ecuador
1.
Introducción
El
tomate riñón (Solanum lycopersicum) es la hortaliza más cultivada en
todo el mundo, constituye uno de los rubros de mayor dinamismo por su consumo
masivo, su demanda en la dieta diaria y su popularidad aumenta debido a la alta
rentabilidad y producción (Valarezo et al., 2003). En el Ecuador la
superficie sembrada de tomate riñón es de 1606 hectáreas con una producción de
4946 Toneladas métricas (ESPAC, 2018). En la Provincia del Guayas tiene un
impacto significativo en la economía de las familias campesinas (INEC, 2016).
El consumo per cápita de tomate riñón en Ecuador es de 5 kg por persona al año
y se espera que aumente debido a las nuevas tendencias de alimentación
(Cacoango, 2018).
Entre las plagas del tomate (Solanum lycopersicum) se
encuentran la mosca blanca y a Liriomyza
spp. sin embargo, Prodiplosis longifila (negrita del tomate) es la plaga
más agresiva ya afecta severamente los brotes tiernos, las inflorescencias y
los frutos pequeños, deformándolos y limitando su producción (Mena Pérez et
al., 2014). Su distribución a nivel nacional es muy amplia encontrándose
desde la zona tomatera del litoral hasta los valles abrigados de la región
interandina ubicados entre los 1000 y 1700 msnm (Valarezo et al., 2003).
Se establece que por causa directa de la plaga se reduce hasta un 72.04% del número
total de frutos sanos llegando a ocasionar pérdidas de hasta el 100% de la
producción si no se controla (Valarezo et al., 2003).
Para el control de Prodiplosis longifila se realizan
aplicaciones promedio de 2,8 aplicaciones por semana que representa un total de
45 aplicaciones por ciclo de cultivo (Chirinos et al., 2020) refiriendo
como uso indiscriminado de plaguicidas, estas prácticas conllevan a problemas
graves de salud hacia los trabajadores.
El mejoramiento vegetal ha dado origen a variedades o híbridos
cada vez más productivos, con mayor resistencia a hongos, virus, insectos,
frío, calor, sequía, acidez, salinidad y con gran adaptación a las diferentes
condiciones (Cabrera, 2016). El mejoramiento genético es un largo proceso,
esencialmente mendeliano y probabilístico, que termina con el desarrollo de
cultivares. Los Organismos Genéticamente modificados (OGM) es un proceso
mediante el cual el material genético que lleva una célula individual es
alterado mediante la incorporación de ADN exógeno en su genoma, es definitiva
se insertan genes de la misma especie o distintos (Rimieri, 2017).
El retrocruzamiento o cruzamiento prueba es el cruce de un
individuo F1 con uno de sus parentales (♂), se utiliza para diferenciar los individuos homocigóticos dominantes de los heterocigóticos respecto del mismo carácter ya que ambos presentan el mismo carácter dominante (Cabrera, 2016).
2.
Objetivos
2.1
Objetivo general
Crear un
esquema de mejora genética para la obtención de una nueva variedad que sea
resistente a Prodiplosis longifila
(negrita del tomate) en el cultivo de tomate riñón (Solanum lycopersicum) var. Dominique.
2.2
Objetivos secundarios
Aplicar
ingeniería genética en la fase uno para la obtención de la nueva variedad.
Evaluar
si los genes de interés predominan en la nueva variedad en los ciclos
posteriores.
3.
Hipótesis
Mediante
un esquema de mejora genética que se llevará a cabo en el presente trabajo, se
obtendrá una nueva variedad que sea resistente a Prodiplosis longifila (negrita del tomate) con el fin de erradicar
o moderar las perdidas en la producción de tomate riñón.
4.
Problema de estudio
Ecuador
al ser un sector agrícola dedicado a la producción de hortalizas se ha
demostrado que el cultivo de tomate riñón es una alternativa para las familias
campesinas, por los ingresos que genera al ser un producto básico de la canasta
familiar su demanda es evidente en los mercados. Sin embargo, se ha evidenciado
un descenso en la producción de tomate riñón por la presencia de Prodiplosis
longifila (negrita del tomate) hasta un 70%, ya que incide directamente en
la productividad del cultivo y por tanto genera posibles pérdidas económicas en
la provincia del Guayas y conlleva a la inestabilidad del agricultor en
sostener la rentabilidad del cultivo y con ello a su familia (Anexo 2)
5.
Revisión de literatura
5.1
Tomate silvestre
S. habrochaites es una planta anual, de tallos erectos con una alta
densidad de tricomas. Hojas con estípulas y bordes dentados. Racimos de 3 a 8
cm de largo, con brácteas en los pedicelos. Frutos con 1.5 a 2.5 cm de diámetro
y con abundantes tricomas. Presenta abundante floración, pero poco cuajamiento
de frutos (Muller, 1940).
Existen dos formas botánicas: typicum
y glabratum, las cuales se pueden diferenciar por la densidad de
tricomas. Es obligatoriamente alógama, debido a la autoincompatibilidad; sin
embargo, presenta sub-especies auto incompatibles. La variabilidad genética está
relacionada con las diferencias regionales (Vallejo & Estrada, 2004).
Esta especie silvestre se puede cruzar con S.
lycopersicum solamente cuando S. habrochaites es utilizada como
progenitor masculino; presenta resistencia a bajas temperaturas, daño por
congelamiento y a insectos fitófagos. Provee resistencia a catorce insectos
plagas, siendo la única fuente de resistencia a nueve de ellas (Rick, 1982).
Barona & Parra (1988), mencionan a S.
habrochaites como una de las especies a ser considerada en un programa de
hibridación que busque la transferencia de los genes de resistencia al tomate
cultivado S. lycopersicum.
El follaje de S. habrochaites var
glabratum, es letal para varias especies de plagas, debido a la presencia
de tóxicos como metil cetona (2 tridecanona y 2 undecanona), en los tricomas
glandulares tipo VI en LA1777, los cuales abundan en el follaje y cogollos. Las
cetonas comprenden el 90 % del contenido de la cabeza de los tricomas
glandulares tipo VI (Kennedy, 2003).
Vallejo (1999) considera que es difícil
encontrar resistencia a insectos plagas en las formas cultivadas de S.
lycopersicum; no obstante, en especies silvestres como S. habrochaites
var. glabratum, se ha identificado resistencia a la mayoría de los
artrópodos plagas en tomate (Parra et al., 1993; Nippes, 2005).
Williams et al. (1980) reportaron que la
2-tridecanona (2-TD) es el principio activo de la resistencia a insectos en la
accesión LA1777 de S. habrochaites var. glabratum. La 2-TD está ausente
en el interior de las hojas y se encuentra concentrada en la superficie de las
mismas en los tricomas glandulares.
5.2. Tomate riñón (Solanum lycopersicum)
var. Dominique
De la dinastía de Daniela es la variedad más conocida y
acreditada, llamada también Daniela Mejorado. Fruto de alta dureza, larga vida
y de primera clase, excelente calidad generosa en su carguío. Su planta es muy
vigorosa con buena cobertura de follaje (Jarrin, 2014). Con
excelente cuajado en frío, por lo que esta variedad tiene la ventaja de
adaptase muy bien desde los 0 a los 3000m de altura, sin perder sus
características (Cacoango, 2018)
Se considera la variedad de tomate suelto más vendida.
Excelente producción con larga vida y resistencia a Nematodos. Ampliamente
adaptable a diferentes condiciones de desarrollo. Presenta resistencia Alta: Verticillum dahliae, Fusarium oxysporum (raza 1,2), Virus del
mosaico del tomate (TMV), Meloidogyne javanica
(Jarrin, 2014).
La planta presenta un crecimiento indeterminado con
frutos de forma globosa y con un peso 160-220 gr y una producción de 8 a 12 kg
por planta, mismo que puede ser implementado tanto en campo como en invernadero
(Caguana, 2003).
5.3. Prodiplosis
longifila (Negrita del tomate)
Prodiplosis longifila, comúnmente denominado prodiplosis, negrita o caracha,
se encuentra entre los principales problemas fitosanitarios limitantes para el
cultivo del tomate (Solanum lycopersicum L.) (Chirinos
et al., 2020). Esta plaga es una
mosca neotropical, pequeña y polífaga, considerada de importancia económica por
los graves daños que causa, ya que afecta severamente los brotes tiernos, las
inflorescencias y los frutos pequeños, deformándolos y limitando la producción
de tomate (Cordova et al.,2017). Su presencia ha sido confirmada en Colombia,
Ecuador y Perú, países donde el daño es producido por las larvas en cogollos y
tejidos tiernos (Valarezo et al., 2003).
Según Chirinos et al., (2020) el ciclo biológico lo cumple en 17.25 días,
determinándose que la duración del adulto es de 1.35 días el estado larval que
se dividen en los instares I, II y III que llegan a durar 2.55, 2.70, y 2.80
días respectivamente, la fase de prepupa se cumple en 1.50 días y el estado pupal
en 6.35 días promedio. (INIAP 2001). Se establece que por causa directa de la
plaga se reduce hasta un 72.04% del número total de frutos sanos llegando a
ocasionar pérdidas de hasta el 100% de la
producción si no se controla (Valarezo et al.,
2003).
6.
Método de mejoramiento genético
6.1.
Localización geográfica
El presente trabajo se condujo en dos fases,
Fase uno, en el laboratorio de Biotecnología en la Facultad de Ciencias
Agrícolas de la Universidad Central del Ecuador, localizado en Quito, provincia
Pichincha, ubicado en las siguientes coordenadas 0°11′59″S 78°30′20″O. Segunda
fase se condujo en campo en el cantón Pedro Carbo, en la provincia del Guayas.
6.2. Fase uno
La
investigación dio inicio en el laboratorio donde se procedió a aplicar la
técnica de modificación genética (OGM) mismo que se basa en la inserción
de genes, o secuencias de genes en el genoma de células o individuos, mediante
tecnologías moleculares y celulares, in vitro e in vivo, para su explotación
potencial con diversas finalidades
(Legorreta et al., 2012). En este caso se tomará el plásmido de Agrobacterium para el procedimiento a
seguir. Se debe tener en cuenta que este procedimiento se realizó en un medio
in vitro, en un espacio aséptico.
Como primer paso se extrajo el ADN que afectan a la
planta del plásmido de Agrobacterium (C58)
con enzimas de restricción, para consiguiente con ayuda de la ligasa unir los
genes de interés que se extrajeron del progenitor masculino (S. habrochaites) var glabratum (Sesquiterpeno
sintasa LH2, cromosoma 6 ) (SSTLH2) en este caso el gen seleccionado es el que provoca
resistencia a plagas y enfermedades en la planta; el plásmido recombinante que
se obtuvo, se insertó de nuevo en la bacteria para su pronta multiplicación en
un medio de cultivo LB (Caldo de Lisogenia).
Se extrajo explantes (pedazo de hojas) del
progenitor femenino (Solanum lycopersicum) var, Dominique y se colocó en medios de cultivos,
para consiguiente insertar el plásmido recombinante con el fin de que estos
interactúen y se inserten en los cromosomas de los explantes. Por último, se obtuvo un cultivo con las células
transformadas, obteniendo 500 plántulas, las cuales fueron sometidas a aclimatación
y adaptación para pasar a la siguiente fase.
6.3. Fase Dos
Al tener
la población inicial de 500 plántulas se procedió a sembrar, con un
diseño de sub-lotes en una dimensión de 2500 m2. Cada parcela
experimental fue de 9x9 m2 y surcos realizados de acuerdo a la
gradiente de fertilidad, se realizaron monitoreos en etapa juvenil para
evidenciar que posean los mejores atributos descartando las plantas menos
vigorosas, con el fin de realizar un compuesto balanceado para el próximo
ciclo.
Al obtener la F1 se verificó que el gen de
interés estuviese presente y se descartó por vigor, tamaño, deformaciones y color.
En la F2 se realizó autofecundación y se seleccionó los mejores progenitores, se cruzó por la variedad comercial Dominique y se seleccionaron los mejores. Se procedió a realizar el backcross utilizando como padre recurrente la variedad Dominique, los materiales fueron seleccionados por el gen de interés. En total se realizó cuatro retrocruzamientos hasta obtener el ideotipo ideal con las características de la variedad comercial y con resistencia a Prodiplosis longifila. Esta variedad será lanzada al mercado como híbrido.
7.
Referencias
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Evaluación de especies silvestres de tomate Solanum spp. Como fuente de la
resistencia al cogollero Tuta absoluta (Meyrick) y su intento de transferencia
a la especie cultivada Solanum lycopersicum Mill. Palmira, 1988. 80p. Trabajo
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8.
Anexos
8.1 Árbol de problemas
8.2 Cuadro de evidencias
Tabla 1. Pérdidas económicas, incidencia en agricultores y posibles soluciones que ocasiona Prodiplosis longifila en el cultivo de tomate riñón.
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