Casi han pasado 20 años desde la primera detección del virus del bronceado del tomate (TSWV) en las Islas Canarias y, aunque la situación ha ido cambiando durante estas dos décadas, la problemática de la enfermedad sigue vigente en nuestro país. La epidemiología de la enfermedad determinó una rápida expansión llegando a ser, en pocos años, un factor limitante para el cultivo de algunas de las principales especies hortícola como son el tomate y el pimiento. La incorporación de genes de resistencias en los híbridos comerciales de estas especies, mediante programas de mejora genética, se mostró como el único método eficaz para el control de la enfermedad, una década después de su detección. Desde entonces y debido a la rápida aceptación de estos híbridos por parte de los agricultores, la enfermedad del bronceado en términos generales pasó a un segundo plano. Sin embargo, la variabilidad y gran capacidad de cambio que poseen los virus y, en concreto el TSWV, ha dado lugar a que en el transcurso de unos pocos años hayan aparecido cepas o variantes del virus que son capaces de sobrepasar dichas resistencias. La superación de esas resistencias está originando una gran problemática, no sólo por las pérdidas económicas que se han producido o se lleguen a producir, sino también desde el punto de vista legal por el enfrentamiento de los agricultores con las empresas productoras de semilla que publicitan semillas híbridas resistentes a la enfermedad del bronceado.
Antecedentes
La enfermedad del bronceado está causada por el virus del bronceado del tomate (TSWV) y se detectó por primera vez en España en el año 1988. A partir de esa fecha, el virus se propagó por todo el litoral mediterráneo afectando a una gran variedad de cultivos hortícolas, ornamentales y especies de malas hierbas. Esta expansión coincidió con la entrada en España de su agente transmisor el trips de las flores (Frankliniella occidentalis). Aunque existen nueve especies de trips capaces de transmitir el virus, F. occidentalis es la que lo transmite de forma más eficaz. Además, se da la circunstancia de que estos insectos, al igual que TSWV, tienen una amplia gama de especies hospedantes, lo cual facilita de forma importante la transmisión de la enfermedad. La enfermedad del bronceado del tomate es una de las 10 virosis más importantes ya que es capaz de infectar a más de 550 especies de plantas y es la causa de cuantiosas pérdidas económicas en todo el mundo.
Control de la enfermedad
Los cultivos hortícolas que en España se han visto más seriamente afectados desde la aparición de la enfermedad causada por TSWV han sido tomate, pimiento y lechuga. Debido a las características epidemiológicas de la enfermedad, la utilización de métodos preventivos combinados como el uso de insecticidas, el control biológico y la modificación de algunas prácticas culturales no ha resultado eficaz para controlar su progresión en las explotaciones agrarias. Así, la enfermedad en los últimos años se ha instalado de manera crónica en toda la costa mediterránea. Únicamente la introducción de híbridos comerciales que incorporan genes de resistencia natural frente al virus ha permitido controlar la enfermedad de forma efectiva. Tomate y pimiento son las dos especies hortícolas en las cuales se han podido incorporar genes de resistencia natural a través de programas de mejora genética. Las variedades comerciales de tomate resistentes a TSWV son portadoras del gen Sw-5 procedente de la especie Solanum peruvianum. En el caso del pimiento se ha utilizado la resistencia conferida por el gen Tsw, procedente de la especie Capsicum chinense.
Genética de la resistencia a TSWV
Las resistencias incorporadas en tomate y pimiento son genéticamente diferentes, son genes que no parecen tener ningún tipo de parentesco evolutivo entre sí y cuyo mecanismo de acción es diferente.
Sin embargo, ambas producen un efecto fenotípico similar caracterizado por desencadenar una respuesta hipersensible frente a la infección, consistente en la aparición de lesiones locales necróticas que confinan la infección en el punto de entrada e impiden la invasión sistémica a toda la planta.
Gen Sw-5
Es un gen dominante con un coeficiente de penetración incompleta estimado en un 98,7% lo que determina que en un pequeño porcentaje de plantas portadoras del gen, inferior al 2%, éste no se exprese correctamente y el virus sea capaz de infectarlas sistémicamente. La resistencia se muestra eficaz en toda la planta salvo en el fruto, donde la alimentación directa de trips infectivos induce la formación de lesiones locales que no son capaces de detener la progresión del virus. En las lesiones locales se originan sucesivos anillos concéntricos debido a continuadas reacciones de hipersensibilidad.
La infección no es capaz de pasar al resto de la planta a través del pedúnculo quedando restringida, únicamente, a aquellos frutos en los que se alimentó el trips virulífero. Evidentemente, la incidencia de la enfermedad debida a estas deficiencias en la eficacia del gen no tiene apenas repercusión económica.
Gen Tsw
Se trata también de un gen dominante con un coeficiente de penetración incompleta, cuya eficacia, a diferencia del gen Sw-5, puede verse disminuida por varios factores como la cantidad de inóculo a la que están sometidas las plantas, el estado fenológico de éstas y de manera muy determinante por el aumento de la temperatura. Este último aspecto ha sido la causa de que en las zonas más cálidas de la costa mediterránea española se hayan podido alcanzar en algunos casos porcentajes de infección nada despreciables.
A pesar de las limitaciones anteriormente expuestas, el uso de variedades portadoras de genes de resistencia permitió disminuir drásticamente la incidencia de la enfermedad en los cultivos de tomate y pimiento. Únicamente en el cultivo de lechuga se siguieron produciendo epidemias de importancia al no disponer de ningún gen de resistencia.
No obstante, en este cultivo también se apreció de forma paralela una disminución de la incidencia de la enfermedad probablemente debido a que el cultivo de tomate y pimiento, especies con las que habitualmente la lechuga entra a formar par te de ciclos de cultivo rotativo y solapado, habrían dejado de actuar como reservorios de infección.
Identificación de aislados de TSWV que rompen las resistencias
Desde la aparición de aislados o variantes virales que sobrepasan la resistencia de los genes Sw-5 y Tsw, los agricultores han podido observar cómo progresa la infección de TSWV en los campos plantados con híbridos resistentes. Esta situación plantea siempre una duda razonable entre dos premisas; que la infección sea debida a la presencia de estas nuevas variantes, o bien que las semillas consideradas resistentes, no lleven el gen de resistencia.
Para resolver esta problemática bastaría con identificar la presencia de dicho gen en la planta o demostrar que las variantes de TSWV, presentes en el campo, son capaces de romper la resistencia. El gen de resistencia se puede identificar mediante el uso de marcadores moleculares asociados al mismo.
Los marcadores moleculares, en el mejor de los casos, se encuentran dentro del propio gen, pero en la mayoría de los casos están localizados en su proximidad y dependiendo de que esta sea mayor o menor variará la fiabilidad del diagnóstico.
Así, el gen Sw-5 esta identificado y se conoce su secuencia completa, por lo que su detección se puede realizar con completa fiabilidad. Sin embargo, en el caso del gen Tsw esto aún no es posible y su detección únicamente se puede realizar de manera indirecta a través de marcadores que están situados fuera del gen, por lo que la fiabilidad de su identificación no es del 100%.
Por otro lado, la identificación y caracterización de los aislados de TSWV se puede realizar a su vez mediante dos procedimientos: A) Por medio del análisis de secuencia de los aislados de TSWV con el fin de localizar los nucleótidos o aminoácidos responsables de la rotura de la resistencia.
Sin embargo, este procedimiento todavía no es posible aplicarlo puesto que únicamente se ha conseguido acotar el segmento del genoma en el que se localizan los cambios responsables de la rotura de la resistencia, pero no su identificación concreta, aunque es previsible que se pueda lograr en breve. B) A través de ensayos biológicos de infección sobre lotes de plantas de los que se tiene la certeza que llevan incorporado el gen de resistencia.
Mediante la inoculación mecánica del virus en lotes de 10 plantas portadoras de estos genes, mantenidas bajo invernadero protegido y en condiciones de temperatura controlada, es posible identificar en un periodo aproximado de 15 días después de la inoculación las variantes de TSWV que superan la resistencia proporcionada tanto por el gen Sw-5 como por el gen Tsw.
Superación de las resistencias
La comercialización de híbridos portadores de genes de resistencia resolvió el grave problema provocado por la expansión del TSWV en los primeros años, en los que llegó a ser la virosis más limitante para el cultivo de tomate y pimiento. Sin embargo, esta situación únicamente se ha mantenido hasta la aparición de variantes virales capaces de sobrepasar el efecto de protección proporcionado por los citados genes de resistencia. En el año 2001 se detectaron variantes virales de TSWV, en las principales zonas de cultivo hortícola de la provincia de Barcelona, capaces de infectar plantas de tomate portadoras del gen Sw-5. Desde entonces las explotaciones de tomate situadas en las Comarcas del Maresme y del Baix Llobregat situadas al norte y al sur de la capital, respectivamente, se han visto afectadas en mayor o menor grado por la enfermedad. No obstante, cinco años después de la primera detección de estas variantes de TSWV, la epidemia parece haber quedado restringida únicamente a estas dos Comarcas, ya que no se tienen noticias de su presencia en el resto de la costa mediterránea española, si bien desde el año 2005 también se ha descrito su presencia en Italia. Se ha especulado con que la escasa dispersión de las variantes que superan la resistencia podría estar relacionada con una baja eficacia de su transmisión, ya que en los ensayos de inoculación mecánica realizados sobre lotes de plantas de tomate portadoras del gen Sw-5 raramente se consigue infectar todas las plantas; sin embargo, en los ensayos de infección realizados a través de su agente transmisor, el trips Frankliniella occidentales, presenta la transmisión es tan eficaz como con las variantes convencionales. La razón de esta diferencia probablemente sea que el trips es capaz de introducir un mayor número de partículas virales por célula que por medio de la inoculación mecánica. A la vista de estos resultados, la escasa dispersión de las variantes que superan la resistencia podría estar más relacionada con el hecho de que los agricultores, en vista de la poca utilidad de plantar híbridos con resistencia, hayan vuelto a plantar híbridos convencionales más económicos y con mayor aceptación en el mercado. Evidentemente, esta vuelta atrás no ha disminuido la problemática de la enfermedad, puesto que se ha favorecido el resurgimiento de las antiguas variantes de TSWV, pero ha impedido la proliferación de las nuevas al haberse eliminado el elemento que ejercía un efecto selectivo en su favor, el gen Sw-5. Por otro lado, cabe destacar que cualquier cambio genético en una población viral, aparte de que pueda aportar una ventaja concreta como es en este caso el facilitar la rotura de la resistencia, también puede ir acompañado de un coste biológico como puede ser la pérdida de capacidad infectiva, disminución del rango de huéspedes, pérdida de afinidad por el insecto transmisor?etc.
En el caso del pimiento, la presencia de variantes de TSWV capaces de sobrepasar la resistencia proporcionada por el gen Tsw se constató en muestras recogidas en Almería en el año 2003. Sin embargo, es muy probable que hubieran aparecido con anterioridad debido a la elevada incidencia de la enfermedad observada en algunos cultivos de pimiento temprano, difícilmente explicable por otros factores como la alteración de la expresión del gen Tsw como consecuencia de una elevada temperatura.
A diferencia de las variantes que rompen la resistencia en tomate, en el caso del pimiento la dispersión de estas nuevas variantes se ha mostrado mucho más eficaz y actualmente ya se ha detectado su presencia en zonas tan distantes como Almería, Murcia, Barcelona y Tenerife. El motivo de esta rápida dispersión podría estar relacionado con la presencia de un mayor número de cepas de TSWV que son capaces de romper la resistencia.
Así, las cepas procedentes de Canarias y Almería infectan sistémicamente plantas de pimiento con el gen Tsw, induciendo los típicos síntomas de bronceado, pero sin llegar a observarse previamente ningún tipo de reacción hipersensible. Este hecho podría indicar que los cambios producidos en el virus afectan al reconocimiento del propio virus por parte del gen de resistencia, impidiendo el desencadenamiento de la respuesta hipersensible. Por el contrario, al inocular las cepas procedentes de Barcelona, sobre plantas de pimiento portadoras del gen Tsw, se observa un tipo de respuesta hipersensible atípica que da lugar a grandes anillos y líneas necróticas en las hojas inoculadas que progresa hacia el pecíolo provocando la sucesiva caída de hojas a medida que progresa la infección sistémica. Todo parece indicar que en este caso, sí que existe reconocimiento del virus por parte del gen de resistencia, pero la respuesta hipersensible no es suficientemente eficaz y se ve sobrepasada por este tipo de variantes. Esta diferencia en fenología de la infección podría ser debida a que la rotura de la resistencia en pimiento esta producida por diferentes variantes virales y no a la dispersión de una única variante aparecida por primera vez en Almería.
Genética del TSWV
El genoma de TSWV está formado por tres segmentos de RNA denominados L (8,9 kb), M (4,9 kb) y S (2,9 kb) (Figura 1). En el RNA del segmento L está codificada la RNA polimerasa (RdRp). En el segmento M está codifica la proteína no estructural NSm o proteína de movimiento (PM), implicada en el movimiento célula a célula, y los precursores de las glicoproteínas G1-G2 que participan en la maduración y en el ensamblaje de las partículas virales en la planta o en el trips. En el segmento S está codifica otra proteína no estructural denominada NSs, implicada en la inducción de síntomas y en la supresión del silenciamiento de RNA, y la proteína N, también denomina proteína de la cápsida o proteína de cubierta (PC), que encapsida el RNA viral.
El TSWV presenta un alto potencial de cambio debido; i) a la alta frecuencia de mutación de su replicasa, ii) a la capacidad del virus de replicarse en los trips que actúan como vectores, incrementando la diversidad genética de las poblaciones, y iii) a la organización tripartita de su genoma, lo que permite la recombinación y el reordenamiento de fragmentos completos para formar distintos aislados. Mediante el reordenamiento de fragmentos, se ha demostrado que los determinantes responsables de la rotura de la resistencia del gen Sw-5 se localizan en el segmento M, mientras que en el caso del Tsw se localizan en el segmento S.
Respecto al gen Sw-5, un estudio comparado de la secuencia de nucleótidos del segmento M, de una colección de aislados de TSWV, ha permitido localizar diferencias entre los aislados que superan la resistencia y los que la no la superan en el gen que codifica la proteína de movimiento NSm. En la rotura de la resistencia parecen estar implicados solamente unos pocos cambios nucleótidos, a pesar de que ello significa un gran cambio en la patogenicidad.
En el caso de las variantes que rompen la resistencia del gen Tsw, algunos autores han localizado estas diferencias en el gen que codifica la proteína NSs, aunque el análisis de secuencias de este fragmento realizado en algunos de los aislados españoles no parecen confirmar este hecho, al menos con algunas de las variantes, lo cual también podría reafirmar la posibilidad de orígenes diferentes, tal y como se apuntaba en le apartado anterior.
Como ya se ha comentado, la genética de la resistencia de los genes Sw-5 y Tsw es diferente, por lo que era lógico pensar que la genética de las variantes de TSWV capaces de sobrepasarlas también lo fuese, como así lo demuestran las pruebas existentes. De ahí que las variantes de TSWV que rompen la resistencia del gen Sw-5 en tomate como normal general no sean capaces de sobrepasar la resistencia del gen Tsw en pimiento y viceversa. Eso no excluye que con el tiempo puedan llegar a aparecer variantes de TSWV que incorporen en su genoma los cambios que les permitan sobrepasar simultáneamente ambas resistencias.
Las plantas de tomate y pimiento con genes de resistencia a TSWV ¿Son realmente resistentes?
Claramente, las plantas de tomate y pimiento portadoras de los genes Sw-5 y Tsw, respectivamente, son resistentes a determinados aislados de TSWV. Sin embargo, el alto potencial de variación de las poblaciones virales, hace que exista un riesgo significativo de que las resistencias sean superadas por nuevas cepas. Esa elevada capacidad de variación de las poblaciones virales es la responsable de que hayan aparecido en algunas zonas productoras de tomate y pimiento del litoral mediterráneo español, determinadas cepas de TSWV capaces de superar la resistencia conferida por los genes Sw-5 y Tsw. Por tanto, los genes Sw-5 y Tsw presentan resistencia específica de aislado, de ahí que agricultores que adquieren variedades de tomate y pimiento portadoras de estos genes, observen en ocasiones plantas infectadas por TSWV. El agricultor no entiende cómo las plantas, por las que ha pagado un elevado precio, desarrollan la enfermedad para la cual se le había asegurado que eran resistentes. Esta circunstancia está siendo en algunos casos motivo de litigio entre agricultores y productores de semillas.
Algunas casas comerciales han optado por expresar la resistencia con términos como "tolerancia" o "resistencia parcial" para describir una resistencia específica de aislado. Esta terminología incorrecta contribuye a generar más confusión.
Una planta presenta resistencia completa a un patógeno cuando bloquea el ciclo biológico del mismo y no sufre enfermedad. En el caso de una resistencia parcial, el bloqueo no es total y la planta presenta el desarrollo de la enfermedad pero en grado menor al de una planta susceptible.
Existe tolerancia a una enfermedad, cuando siendo el patógeno capaz de infectar sistémicamente una planta, esta no muestra síntoma alguno asociado a la enfermedad. En el caso de TSWV, los cultivares con los genes Sw5 y Tsw no muestran tolerancia ni resistencia parcial, sino resistencia completa a determinados aislados, basada en una respuesta hipersensible que impide la infección sistémica, pero no son resistentes a otros aislados de reciente aparición en algunas áreas del litoral mediterráneo.
¿Cómo podría especificarse mejor la respuesta de un cultivar a TSWV?
Para el desarrollo de resistencias a patógenos más durables y efectivas, es imprescindible conocer la biología de los patógenos, así como las estrategias de defensa de las plantas frente a su ataque. Dentro de la interacción planta-patógeno podemos distinguir en la planta el carácter resistencia a la infección por el patógeno y en el caso del patógeno el carácter capacidad de infectar a la planta. Ambos son el resultado de la combinación de los genotipos del hospedante y del patógeno, más que de los genotipos separados de cada uno de ellos. En este contexto para caracterizar de forma precisa el comportamiento de un cultivar frente a una enfermedad, y en concreto frente a la causada por el TSWV, sería necesario especificar qué genes de resistencia porta la planta, y frente a qué aislados del patógeno ésta es efectiva.
La mejor forma de especificar un gen es indicando su secuencia, pero no se hace habitualmente en las obtenciones vegetales, aunque sí en algunas patentes. Quizás, la ley de patentes del año 2002 por la que se modifica la ley del año 1986 (BOE 30 de abril de 2002, núm. 103), que incorpora al derecho español la directiva del Parlamento Europeo relativa a la protección jurídica de las invenciones biotecnológicas, permita regular más eficazmente la identificación en organismos biológicos de nuevos genes de resistencia. En otros casos se puede conseguir la patente aportando información complementaria que delimite con más precisión qué genes incorpora, sin llegar a especificar su secuencia. Sin embargo, la especificación de las poblaciones del patógeno frente a las cuales es efectivo un cierto gen de resistencia es más difícil, teniendo en cuenta la elevada capacidad de variación de esas poblaciones. Por lo tanto, ofrecer una garantía al agricultor de que lo que compra va a responder a sus expectativas, estará condicionado a que en la población del patógeno no aparezcan aislados que superen los genes de resistencia.
¿Cuál es la solución para la actual situación de la enfermedad?
Una posible estrategia sería el desarrollo de plantas transgénicas que expresen secuencias del virus, de manera que se hagan resistentes a la infección (resistencia basada en el patógeno). Sin embargo, este tipo de resistencia presenta también especificidad para determinadas cepas del patógeno, con lo que no solucionaría el problema anteriormente expuesto. Por otra parte, la no aceptación de las plantas transgénicas por parte de la sociedad imposibilita la utilización de esta estrategia en la actualidad.
Teniendo en cuenta la experiencia previa que ha dado el convivir con la enfermedad durante 20 años, es previsible pensar que la solución más práctica seguirá siendo la búsqueda y selección de nuevas fuentes de resistencia natural que sean eficaces contra las nuevas cepas de TSWV. En este sentido, nuestro grupo de trabajo está tratando de obtener nuevas fuentes de resistencia, mediante inoculación mecánica de aislados virales que superan la resistencia, en entradas de diferentes especies silvestres relacionadas con el tomate cultivado. Así, se han ensayado un gran número de entradas de las especies Solanum habrochaites, S. chilense, S. pennellii, S. peruvianum y S. pimpinellifolium. Esta labor ha sido posible gracias a la extensa colección de recursos fitogenéticos de tomate presente en el Banco de Germoplasma del Instituto de Conservación y Mejora de la Agrodiversidad Valenciana de la Universidad Politécnica de Valencia. Actualmente, se dispone de distintas entradas de las especies S. habrochaites y S. peruvianum que muestran niveles elevados de resistencia a los aislados de TSWV capaces de superar la resistencia conferida por el gen Sw5. Se está procediendo a determinar el control genético de estas resistencias para, posteriormente, transferir los genes responsables a variedades de tomate de interés agronómico.
En el caso del pimiento no se dispone de resultados concluyentes. Fruto de la inoculación mecánica de un gran número de entradas de distintas especies relacionadas con el pimiento cultivado (Capsicum annuum, C. baccatum, C. chacoense, C. chinense, C. frutescens y C. pubescens), se han identificado algunas entradas que poseen determinados niveles de resistencia a los aislados que superan la resistencia del gen Tsw, pero cuyo comportamiento está pendiente de confirmación.
Comprar Revista Phytoma 194 - DICIEMBRE 2007
