Nuevas perspectivas sobre la histopatología de la infección de Pinus Radiata por Fusarium Circinatum

Zusammenfassung

El chancro resinoso de los pinos es una enfermedad causada por Fusarium circinatum Nirenberg et O'Donnell, un hongo filamentoso ascomiceto que afecta a más de 50 especies de pino en todo el mundo. La presente tesis caracteriza en detalle la dinámica espacial y temporal del proceso de infección in planta durante las interacciones compatibles entre Pinus radiata D. Don y F. circinatum que conducen al desarrollo de la enfermedad. Se obtuvo una cepa de F. circinatum, mediante el sistema de transformación genética mediado por Agrobacterium tumefaciens, que portara y expresara eficazmente el gen de la proteína verde fluorescente (GFP). Dicho transformante se utilizó tanto para inocular el tallo de los pinos (air-borne inoculation) como el sustrato de crecimiento de las plántulas de P. radiata (soil-borne inoculation) y monitorizar así el proceso de infección usando un microscopio láser confocal de barrido (CLSM). Además se diseñó un protocolo de PCR cuantitativa (qPCR) específico para estimar la biomasa del patógeno in planta y determinar su curva de crecimiento a lo largo del proceso de infección. Una vez que F. circinatum invade la medula del tallo de los pinos (en caso de infección por transmisión aérea) o que invade la región central del cuello de la raíz (en caso de que la infección suceda a través de las raíces) la tasa de propagación del hongo, mediante la generación de esporas asexuales dentro de los pinos, excede la posibilidad de la planta de frenar el ataque patógeno y, entonces, la proliferación del hongo se ve favorecida. Al finalizar los ensayos de patogenicidad, solo sobrevivieron en torno al 10-15% de las plántulas de P. radiata cuyo tallo había sido inoculado con esporas del patógeno. Este resultado fue similar al índice de supervivencia mostrado tras la inoculación del sustrato de crecimiento de las plantas, que fue del 15%. Tanto el estudio histopatológico mediante microscopia confocal como los análisis de qPCR, indicaron que el marchitamiento de la parte aérea de la planta, que es el síntoma típico de la enfermedad, se debe a tres eventos que de forma combinada causan el bloqueo del suministro de agua. Estos eventos son: i) la obstrucción de las traqueidas por las hifas y las esporas patógenas; ii) el colapso generalizado de la red de células parenquimáticas del xilema; y iii) la acumulación de resina en el xilema como consecuencia de la formación de nuevos conductos resiníferos traumáticos en respuesta a la invasión patógena. En la presente tesis se describen por primera vez en el género Fusarium estructuras fúngicas relacionadas con la penetración de la planta huésped (Martín-Rodrigues et al., 2015). Así, la penetración directa de las raíces de P. radiata por F. circinatum puede darse de forma directa a través de estructuras tipo hifopodio, con el desarrollo de hifas bulbosas y de estrechas hifas invasivas (ambos tipos de hifas son características de la invasión biotrófica del huésped). Se describe también por primera vez la producción de esporas por un hongo patógeno en el interior del sistema vascular de una planta gimnosperma y la relación de este suceso con la diseminación del patógeno dentro de la planta huésped. Además, se constató la presencia de estructuras conidiogénicas de F. circinatum en la médula de los pinos tras su inoculación en el tallo y antes de que se manifestaran los primeros síntomas de marchitamiento en las plantas (Martín-Rodrigues et al., 2013). La confirmación de la capacidad de F. circinatum de crecer y reproducirse en el sustrato orgánico, así como su potencial para explorar el suelo (a través de estructuras tipo rizomorfo) e infectar eficazmente las raíces de sus hospedadores, sin que sea necesaria una herida por la que penetrar, junto con el hecho de que este patógeno sea capaz de completar su ciclo asexual dentro del hospedador durante el periodo de incubación de la enfermedad, resaltan la importancia de evitar, mediante el correcto manejo y gestión de los plantones en el vivero y de los arboles en las plantaciones, que la infección sirva como inoculo secundario y que se extienda a otras plantas.