Un método rápido y eficiente para evaluar la patogenicidad de Ustilago maydis en las líneas de maíz y teosinte

Summary

Se describe el uso de un método de inyección con aguja para inocular plantas de maíz y teosinto con el patógeno biotrófico Ustilago maydis. El método de inoculación por inyección de agujas facilita la entrega controlada del patógeno fúngico entre las hojas de la planta donde el patógeno entra en la planta a través de la formación de appresoria. Este método es altamente eficiente, permitiendo inoculaciones reproducibles con U. maydis.

Abstract

El maíz es uno de los principales cultivos de cereales en todo el mundo. Sin embargo, la susceptibilidad a patógenos biotróficos es la principal limitación para aumentar la productividad. U. maydis es un patógeno fúngico biotrófico y el agente causal del smut de maíz en el maíz. Esta enfermedad es responsable de pérdidas significativas de rendimiento de aproximadamente $ 1.000 millones anuales en los EE. UU. 1 Varios métodos, incluida la^rotación de cultivos, la aplicación de fungicidas y los tratamientos de semillas, se utilizan actualmente para controlar el smut de maíz². Sin embargo, la resistencia del huésped es el único método práctico para el manejo de la muda de maíz. La identificación de plantas de cultivo como el maíz, el trigo y el arroz que son resistentes a diversos patógenos biotróficos ha disminuido significativamente las pérdidas de rendimiento anualmente^3-5. Por lo tanto, el uso de un método de inoculación de patógenos que entregue de manera eficiente y reproducible el patógeno entre las hojas de la planta, facilitaría la rápida identificación de líneas de maíz que son resistentes a U. maydis. Como un primer paso hacia la identificación de las líneas de maíz que son resistentes a U. maydis,se utilizó un método de inoculación por inyección de agujas y un método de detección de reacción de resistencia para inocular líneas de introgresión de maíz, teosinte y maíz x teosinte con una cepa de U. maydis y para seleccionar plantas resistentes.

Las líneas de introgresión de maíz, teosinte y maíz x teosinte, que constan de unas 700 plantas, fueron plantadas, inoculadas con una cepa de U. maydis,y examinadas para detectar resistencia. Los métodos de inoculación y cribado identificaron con éxito tres líneas de teosinte resistentes a U. maydis. Aquí se presenta un protocolo detallado de cribado de inoculación por inyección de aguja y reacción de resistencia para las líneas de introgresión de maíz, teosinte y teosinte de maíz x teosinte. Este estudio demuestra que la inoculación por inyección de agujas es una herramienta invaluable en la agricultura que puede entregar eficientemente U. maydis entre las hojas de las plantas y ha proporcionado líneas de plantas que son resistentes a U. maydis que ahora se pueden combinar y probar en programas de mejoramiento para mejorar la resistencia a las enfermedades.

Introduction

Las enfermedades fúngicas de las plantas representan una de las amenazas más eminentes para la agricultura. La necesidad de desarrollar cultivos con mayor resistencia a las enfermedades está aumentando debido a las necesidades alimentarias de una creciente población mundial. Los patógenos de las plantas infectan naturalmente a las plantas de cultivo en el campo causando enfermedades que afectan negativamente el rendimiento de los cultivos⁶. Se ha demostrado que la identificación y utilización de plantas resistentes puede mejorar la resistencia y disminuir la pérdida de rendimiento. Se han identificado cultivares resistentes en muchas especies de plantas, in....

Protocol

1. Crecimiento de material vegetal

1. Seleccione las líneas de la planta para la inoculación y la investigación. Para este trabajo se utilizaron dos líneas de maíz, cinco líneas de teosinte y cuarenta líneas de maíz x teosinte con resistencia no caracterizada a U. maydis (Tabla 1).
2. Planta semillas para experimentos experimentales (inyecciónde U. maydis) y de control (inyección de agua) de inyección de agujas. Haga esto para cada línea de planta.
3. Plantar cuatro semillas (réplicas) para cada línea de planta en pequeños pisos empujando las semillas alrededor de 1/2 pulgada en el suelo con el dedo y cubriendo c....

Results

Una inoculación exitosa de inyección de agujas se puede determinar visualizando el fenotipo de las plantas inoculadas con U. maydis (experimental). La mayoría de las plantas experimentales eran susceptibles a la infección por U. maydis. Las plantas susceptibles mostraron un desarrollo de enfermedad muy grave demostrado por la formación de tallo y agalla basal con teliosporas negras(Figuras 3D y 3E, Tabla 2). Varias plantas murieron después de la inocula.......

Discussion

En este estudio, el método de inoculación por inyección de aguja utilizado para entregar una cepa de U. maydis en el tallo de 700 plantas de maíz y teosinte tuvo éxito. Además, se utilizó una escala de clasificación de resistencia a enfermedades revisada para examinar las plantas y detectar el desarrollo de patógenos. Como resultado del uso de ambos métodos, se identificaron líneas de plantas que son resistentes a U. maydis entre 700 plantas de maíz y teosinte que ahora se pueden combinar y probar en pr.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Semilla para plantas			Recolectada de cruces originales Cámara de
crecimiento	Conviron	PGR14 REACH-IN
Planitos de plantación	Hummert International	14-3385-2
Tierra (3 partes de corteza de pino; 1 parte de turba con perlita)	Hummert International	10-1059-2
Campana de flujo laminar	Lab Conoco	70875372
Stock de glicerol del patógeno (U. maydis) o patógeno fúngico de interés			Las existencias se cultivaron a partir de un cultivo original
Asa estéril	Fisher Scientific	S17356A
Placas de agar patata dextrosa (PDA)	Incubadora Fisher Scientific	R454311
a 30 grados; C	Fisher Scientific	11-690-650F
Palillos de dientes estériles	Walmart		Comprados en Walmart y esterilizados en autoclave
Caldo de patata y dextrosa (PDB)	Fisher Scientific	ICN1008617
Incubadora-agitadora ajustada a 30 grados; C	New Brunswick	14-278-179
Espectrofotómetro	Fisher Scientific	4001000
U. maydis  cultivo en suspensión celular (1 x 106 células/ml)	Cultivado a partir de caldo de glicerol como se describe en los métodos
3 ml Jeringas	Becton Dickinson
mm x 1.3 cm Agujas hipodérmicas	Kendall Brands 8881250321