Science and Technology Production
Thesis
Date
01/01/2014
Summary
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SIGEVA
La enfermedad conocida como fusariosis, golpe blanco o tizón de la espiga ocurre en todas las regiones cerealeras del mundo, causando serios daños económicos, especialmente en los cultivos de trigo (Triticum aestivum L.) y cebada (Hordeum vulgare L.). La fusariosis se observa periódicamente, principalmente en las regiones de clima húmedo y altas temperaturas, coincidiendo con los estadíos de floración del trigo y de la cebada. Los daños ca...
La enfermedad conocida como fusariosis, golpe blanco o tizón de la espiga ocurre en todas las regiones cerealeras del mundo, causando serios daños económicos, especialmente en los cultivos de trigo (Triticum aestivum L.) y cebada (Hordeum vulgare L.). La fusariosis se observa periódicamente, principalmente en las regiones de clima húmedo y altas temperaturas, coincidiendo con los estadíos de floración del trigo y de la cebada. Los daños causados por esta enfermedad son cuantitativos y cualitativos, a través de la reducción del rendimiento de granos, del poder germinativo y del vigor de las semillas, del tenor proteico y por la presencia de toxinas nocivas para la salud (Mesterhaz & Bartók 1996; Reis & Carmona 2002). Las micotoxinas comprenden un grupo de compuestos químicamente diverso, originadas principalmente por cinco géneros de hongos filamentosos: Alternaria, Aspergillus, Claviceps, Fusarium y Penicillium (Steyn 1995). El tipo y la cantidad de micotoxinas producidas por una especie varía año a año, dependiendo fundamentalmente de los factores ambientales, de los cultivos y del almacenamiento (Placinta et al. 1999). Muchas micotoxinas son estables luego de normales procesos de elaboración de alimentos y bebidas, por lo tanto, es posible detectarlas no solo en alimentos sin procesar, sino también en los procesados (Gutleb et al. 2002). Un ejemplo de ello, son los estudios realizados por Schollenberger et al. (2002, 2005), en el cual detectan la presencia de diversas toxinas generadas por diversas especies del género Fusarium en distintos productos alimenticios procesados, siendo Fusarium el género de hongos toxicogénicos más importante en regiones templadas (Gutleb et al. 2002). La fusariosis puede ser causada por un complejo de hongos del género Fusarium, pero cinco especies son las predominantes en todo el mundo: F. graminearum (forma perfecta, Gibberella zeae), F. culmorum (forma perfecta desconocida), F. poae (forma perfecta desconocida), F. avenaceum (Gibberella atenacea) y F. nivale (Monographella nivalis), siendo la primera de estas la que ocurre con mayor frecuencia (Galich 1997; Reis & Carmona 2002). F. culmorum es la especie de índole secundaria más frecuente en Europa, mientras que F. poae lo es en América. Las dos restantes especies, F. avenaceum y F. nivale, solamente se las ha aislado esporádicamente. Dentro de los más de 80 tipos de toxinas causadas por el género Fusarium, las que integran el grupo de los tricotecenos son las más importantes. Los tricotecenos son metabolitos secundarios sesquiterpenoides de algunos hongos, biológicamente activos, de bajo peso molecular y de elevada termoestabilidad. Son tóxicos potentes de las células eucarióticas y causan lesiones dérmicas, alteraciones de la respuesta inmunológica e inhibición de la síntesis de macromoléculas, con acción letal en dosis altas. Los tricotecenos producidos por los hongos pueden ser clasificados en dos grupos o tipos: el tipo A, caracterizados por poseer en el C-8 un grupo funcional distinto a una cetona, y el tipo B, caracterizados por poseer una cetona como grupo funcional en el C-8 (Gutleb et al. 2002). Los de tipo A (conocidos por ser más tóxicos que los de tipo B) incluyen al: Diacetoxyscirpenol (DAS); Monoacetoxyscirpenol (MAS); T-2 y HT-2, entre otras. Los de tipo B incluyen al: Deoxynivalenol (DON), conocida también como Vomitoxina; Nivalenol (NIV); Fusarenona-X (FUS o FX); y sus derivados, entre otros. Otras toxinas producidas por el género Fusarium que se pueden mencionar son la Bauvericina , inhibidor específico de la acetiltransferasa del colesterol y causante de muerte celular en humanos (Macchia et al. 1995); Fumonisinas, asociadas al cáncer esofágico humano, leucoencefalomalacia equina y edema pulmonar porcino (Carrillo 2003); Zearalenonas, débilmente fitotóxicas, que producen hiperestrogenismo y problemas reproductivos en el ganado, y comúnmente producida junto con los tricotecenos (Carrillo 2003; Placinta et al. 1999). De las tres especies del género Fusarium mencionadas anteriormente como más frecuentes, F. graminearum y F. culmorum son conocidas como productoras de tricotecenos del tipo B (DON, NIV, FUS, etc.) y Zearalenonas, entre otras. Fusarium poae es una especie de reconocida importancia mundial capaz de producir ambos tipos de tricotecenos, A y B, aparte de bauvericina, fumonisina, entre otras (Thrane et al. 2004). Es más, se ha sugerido como regla general y no como excepción, que un solo aislamiento es capaz de producir más de un tipo de toxinas (Richardson et al. 1989). Mundialmente se ha visto un incremento en la ocurrencia de Fusarium poae, no solo en países como Alemania, Austria, Canadá, Francia, Hungría, Inglaterra, Irlanda, Polonia, sino también, en la Argentina. Se ha determinado hasta un 7% de incidencia y hasta un 86% de prevalencia de F. poae en muestras de cebada tomadas en la Argentina (Barreto et al. 2004). Recientemente, Stenglein et al. (2008a), observaron una alta ocurrencia del patógeno en muestras de cebada y trigo. Es más, se determinó por primera vez, la presencia de F. poae en tomate, una especie hortícola de consumo masivo (Stenglein et al. 2008b). A partir del año 2006 la Comunidad Europea, por reglamento numero 401/2006, estableció nuevos estándares de muestreo y análisis para el control oficial del contenido de micotoxinas en los productos alimenticios. Por ejemplo, muestras de cebada con concentraciones de DON menores a 0,6 g/g son generalmente descartadas en la industria cervecera, siendo posiblemente el efecto visual más conocido e indicativo de contaminación por toxinas de Fusarium, el de ?gushing? en las cervezas (Schwartz et al. 1995). En condiciones naturales la presión de selección recíproca entre el hospedante y el patógeno, así como la acción del medio ambiente, son mecanismos considerados responsables de la variabilidad encontrada en un patosistema (Thompson & Burdon 1992). Así, la variabilidad genética es una condición presente en patosistemas naturales que se ha preservado, e incrementado, en los agroecosistemas. La ampliación de las fronteras agrícolas, la introducción de cultivos a nuevas regiones, el uso desmedido de plaguicidas, los cambios climáticos, etc. son factores que aumentan la fuerza de selección ejercida sobre las poblaciones de patógenos presentes en esos sistemas disturbados por el hombre. Todos estos factores favorecen la expresión de polimorfismos genéticos en la estructura de la población de patógenos y sus hospedantes. En este sistema es primordial conocer la variabilidad presente en el patógeno para luego poder seleccionar materiales con resistencia/tolerancia a esas variantes y eventualmente iniciar la introgresión de esos genes en los genotipos comerciales adaptados a una región. El desarrollo de la Biología Molecular a fines de la década del 80 y principios del 90 permitió disponer de técnicas para identificar con mayor precisión la variabilidad genética de los individuos. Dentro de las técnicas que surgieron con el desarrollo de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR-Polymerase Chain Reaction) se encuentran las técnicas ?Simple Sequence Repeat? (SSR o microsatélites) y ?Amplified Fragments Length Polymorphism? (AFLP). Los Microsatélites son secuencias compuestas por 4-6 nucleótidos que se repiten en tandem, que se distribuyen a lo largo del genoma y que son altamente polimórficos en los genomas de los eucariotas, y que dada su amplia distribución en el genoma, lo transforma en uno de los métodos más apropiados para el estudio de la variabilidad. Sin embargo, para el uso de esta técnica, es necesario disponer de información previa del genoma del organismo bajo estudio. La técnica de AFLP es una de las técnicas más apropiadas para estudios de variabilidad dada su robustez, reproducibilidad y poder discriminatorio entre organismos, y no necesita de un conocimiento previo del genoma del organismo bajo estudio. Esta técnica consiste en la combinación de los métodos de análisis de fragmentos de restricción y de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), basándose en la amplificación selectiva, vía PCR, de fragmentos de restricción de ADN genómico, permitiendo detectar polimorfismos debido a modificaciones en la secuencia de ADN que comprende los sitios de corte de las enzimas de restricción. Diversos estudios filogenéticos en hongos filamentosos, han descripto la importancia que tiene la comparación de secuencias nucleotídicas conservadas que varían internamente, como son el análisis de la subunidad pequeña mitocondrial (mss rDNA) y el factor de elongación 1- (EF-1) en el género Fusarium, para determinar variabilidad inter e intraespecífica (O?Donell et al. 1998, Knutsen et al. 2004, Mbofung et al. 2007). En la actualidad nuestro grupo de trabajo está caracterizando regiones conservadas de distintos aislamientos de F. poae de la Argentina e Inglaterra (Stenglein et al., no publicado aún). Por otra parte, con la disponibilidad de secuencias de ADN en bancos de datos de libre acceso, es posible contar con información de gran utilidad para diseñar estrategias que permitan mediante la aplicación de técnicas moleculares identificar regiones codificantes asociadas a la síntesis de distintas toxinas, disminuyendo los elevados costos, ideando cebadores específicos capaces de amplificar regiones de síntesis de diferentes toxinas. La utilización de estos cebadores específicos permitiría la rápida identificación de diversos aislamientos de F. poae capaces de expresar diversas toxinas, que a futuro podrían ser utilizados para la detección de estas toxinas en granos para consumo humano y de los animales.
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Key Words
FUSARIUM POAEMICOTOXINASVARIABILIDAD GENETICAMARCADORES MOLECULARES