Artículos

 

Retos y oportunidades en la selección asistida de frijol resistente a BCMV y BCMNV en México. II. Oportunidades para la selección asistida*

 

Challenges and opportunities in assisted selection of resistant bean to BCMV and BCMNV in Mexico. II. Opportunities for assisted selection

 

José Luis Anaya-López¹, Fulgencio Espejel², Víctor Montero-Tavera¹, Jorge Alberto Acosta-Gallegos¹ y Laura Silva-Rosales^2§

 

¹ Campo Experimental Bajío-INIFAP. Carretera Celaya-San Miguel de Allende, km 6.5. A. P. 112, C. P. 38110, Celaya, Guanajuato, México. (anaya.jose@inifap.gob.mx; montero.victor@inifap.gob.mx; acosta.jorge@inifap.gob.mx).

² Laboratorio de Interacciones Planta-Virus, Departamento de Ingeniería Genética, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPN, Cinvesta Irapuato, México. (fulespejel@yahoo.com.mx). ^§Autora para correspondencia: lsilva@ira.cinvestav.mx.

 

* Recibido: octubre de 2014
Aceptado: febrero de 2015

 

Resumen

Considerando información reciente, el objetivo fue revisar el conocimiento de los mecanismos de resistencia a BCMV y BCMNV, describir el uso de marcadores de ADN para la selección asistida de variedades de frijol resistentes a ambos virus y señalar la necesidad de diseñar y generar marcadores moleculares más eficientes. La forma más económica y eficiente para prevenir los daños causados por ambos virus es sembrar variedades resistentes obtenidas mediante la piramidación de genes, en la que se combine una resistencia de amplio espectro contra los patogrupos de BCMV y BCMNV. Desde hace más de 30 años se conoce la función del gen dominante I, que confiere resistencia a cepas no necróticas, y de los genes recesivos bc, que incluyen bc-u, bc-1, bc-1², bc-2, bc-2², y bc-3, que confieren resistencia específica a algunos patogrupos de BCMV y BCMNV. Sin embargo, a excepción del gen bc-3 que corresponde al gen PveIF4E, se desconoce la identidad de todos ellos. En relación al gen bc3 se han identificado al menos tres alelos, bc3¹, bc3² y bc3³, de los cuales solo el alelo bc3², en combinación con el gen I, confiere inmunidad a la cepa NL3 de BCMNV. Hasta el presente, los dos marcadores moleculares más utilizados para monitorear resistencia a BCMV: ROC11 y SW13 no han sido consistentes a través de germoplasma diverso. Por esta razón es necesario desarrollar nuevos o marcadores de resistencia adicionales basados en el conocimiento de la función biológica de los genes correspondientes. 

Palabras clave: BCMV, BCMNV, marcadores moleculares, SAMM, bc3, eIF4E.

 

Abstract

Considering recent information, the objective was to review the knowledge on the mechanisms of resistance to BCMV and BCMNV, describe the use of DNA markers for assisted selection of bean varieties resistant to both viruses and point out the need to design and generate more efficient molecular markers. The most economical and efficient way to prevent damage caused by both viruses is to plant resistant varieties obtained by gene pyramiding, in which a broad-spectrum resistance against pathogroups of BCMV and BCMNV are combined. For over 30 years the role of the dominant I gene are known, which confers resistance to non-necrotic strains, and bc recessive genes, including c-u, bc-1, bc-1², bc-2, bc-2², and bc-3, which confer resistance to some specific pathogroups of BCMV and BCMNV. However, except for bc-3 gene which corresponds to PveIF4E gene, their identity is unknown. Regarding to bc3 gene has been identified at least three alleles, bc3¹, bc3² and bc3³, of which only the bc3² allele in combination with I gene, confers immunity to strain of NL3 from BCMNV. To date, the two most used molecular markers to monitor BCMV resistance: ROC11 and SW13 have not been consistent through diverse germplasm. It is therefore necessary to develop new or additional resistance markers based on knowledge of the biological function of the corresponding genes.

Keywords: BCMV, BCMNV, molecular markers, SAMM, bc3, eIF4E.

 

Introducción

El BCMV y BCMNV son dos especies del género Potyvirus estrechamente relacionados con el frijol que producen las enfermedades conocidas como mosaico común y raíz negra. Se han identificado y caracterizado al menos 19 cepas diferentes de BCMV y cuatro de BCMNV: TN-1, NL-3, NL-5 y NL-8 (Larsen et al., 2005), todas pueden transmitirse mecánicamente, y aunque se ha reportado la transmisión de esto virus a través del polen, este mecanismo es de poca relevancia pues el frijol es un planta autógama. Por el contrario, la alta incidencia de infección del embrión por estos potyvirus, hace de la semilla el medio de diseminación más importante, ya que su transmisibilidad por semilla puede ser de hasta 80% dependiendo del genotipo de frijol, las condiciones ambientales y la cepa del virus (Morales y Castaño, 1987).

Una vez transmitidos por la semilla, estos virus pueden transmitirse secundariamente por varias especies de áfidos dentro y fuera del cultivo, perpetuando al agente etiológico y dando lugar a un nuevo ciclo de la enfermedad (Morales y Castaño, 2008), por lo que el mosaico común es la enfermedad viral más difundida a nivel mundial en este cultivo.

Recientemente en México se ha detectado una alta incidencia de BCMV y BCMNV (Flores-Esteves et al., 2003; Lepe-Soltero et al., 2012) que podría incrementar debido a las condiciones climáticas que se anticipan y a las prácticas agrícolas intrínsecas con los sistemas de producción de frijol en nuestro país, ya que como el mosaico común no afecta el llenado, el número de granos por vaina, ni la apariencia de la semilla el agricultor utiliza el grano infectado como semilla para el siguiente ciclo de cultivo favoreciendo la dispersión del virus.

Una alternativa para contribuir a la solución de este problema es la incorporación de resistencia genética en nueva variedades de frijol adaptadas a las localidades específicas de cada región e impulsar el uso de semilla certificada libre de enfermedades. De ambas, la estrategia más económica es el uso de variedades resistentes, pues la siembra de semilla libre de virus sin la incorporación de resistencia sería también susceptible a la infección mediada por los insectos vectores o a la introducción de semilla procedente de otro país. El proceso de selección de variedades resistentes puede acelerarse mediante selección asistida por marcadores moleculares (SAMM). Sin embargo, hasta ahora en México, sólo la variedad Dalia resistente a BCMV generada por el INIFAP (Acosta-Gallegos et al., 2012), se ha seleccionado mediante esta estrategia usando los marcadores moleculares SW13 (Haley et al., 1994; Melotto et al., 1996) y ROC11 (Johnson et al., 1997), por lo que presumiblemente tiene los genes de resistencia I y bc3 que les confieren resistencia a BCMV y BCMNV.

Sin embargo, esta variedad y otras líneas de frijol, seleccionadas con estos mismos marcadores moleculares por el programa de mejoramiento genético del INIFAP, fueron susceptibles a la inoculación mecánica con la cepa NL3 de BCMNV. Lo que indicó que los materiales evaluados tienen el gen I, pero carecen del gen bc-3 que les confiere resistencia a las cepas necróticas, por lo que el marcador ROC11 no es consistente en la selección de resistencia mediada por el gen bc3.

 

Genes de resistencia recesivos y dominantes a BCMV y BCMNV

De acuerdo a criterios genéticos, los genes de resistencia tienen una herencia dominante o recesiva que se relaciona estrechamente con el mecanismo molecular subyacente a la interacción del patogrupo viral con el genotipo de frijol. Los genes dominantes típicamente desencadenan una respuesta hipersensible y, aunque su mecanismo de acción no ha sido perfectamente entendido, involucra el reconocimiento de un componente específico del patógeno seguido por una serie de eventos de señalización que culminan en el establecimiento de la resistencia (Martin et al., 2003). Se propone que los genes tipo R de resistencia a virus funcionan de manera análoga a los de resistencia a hongos y bacterias de acuerdo al modelo evolutivo de resistencia tipo zig-zag propuesto por Jones y Dangl (2006), donde los patrones moleculares asociados a patógenos (PAMPS) pueden ser proteínas virales estructurales como la CP, de replicación como la helicasa del tobamovirus TMV o inclusive, intermediarios de la replicación viral como cadenas dobles de RNA. En este modelo de interacción una única copia funcional del gen tipo R es suficiente para establecer la resistencia al patógeno.

El gen I de P. vulgaris, que se cree codifica para una proteína tipo R, controla la resistencia a BCMV y se ha usado ampliamente en los programas de mejoramiento genético en el mundo. Aunque su resistencia se caracterizó inicialmente como un rasgo monogénico dominante (Ali, 1950), en realidad tiene una dominancia incompleta (Whitmer-Collmer et al., 2000). Drijfhout et al. (1978a) señalaron que el gen I confiere resistencia a algunos BCMV de manera dependiente de la temperatura, pero que las plantas desarrollan necrosis sistémica en cualquier temperatura al infectarlas con patogrupos de BCMNV.

Adicionalmente, la resistencia conferida por el gen I depende del fondo genético: a 23 °C las plantas homocigotas I/I muestran resistencia extrema o inmunidad, mientras que los heterocigotos I/i, y los homocigotos i/i una reacción hipersensible y mosaico sistémico, respectivamente. Sin embargo, cuando se incrementa la temperatura a 34 °C se induce una respuesta hipersensible, así como necrosis sistémica en la mitad de los homocigotos I/I y en todos los heterocigotos (Whitmer-Collmer et al., 2000). A la fecha permanece la duda de si el locus I tiene un sólo gen con amplio espectro de resistencia, o si representa un grupo de genes de resistencia con recombinación suprimida.

Drijfhout et al. (1978a, 1978b) dedujeron la existencia de seis genes recesivos bc localizados en cuatro loci, de los cuales bc-1, bc-1², bc-2, bc-2², y bc-3 son genes específicos de resistencia a algún patogrupo, a diferencia del gen bc-u que parece ser necesario para la expresión de los otros genes bc, a menos que el gen I este presente (Drijfhout, 1978a). Los genes bc muestran distintas respuestas en función del patogrupo del virus y la combinación entre ellos y el gen I. En presencia del gen I los genes bc-1, bc-1² y bc-3 confieren resistencia aún en ausencia de bc-u (Silbernagel, 1995, Miklas et al., 2000a). Por su parte, bc-1² es dominante a bc-1 en conferir resistencia a la necrosis apical en presencia del gen I (Miklas et al., 2000a).

Cuando los genotipos I + bc-1² se inoculan con los patogrupos NL-8 y NL-3 de BCMNV, exhiben únicamente lesiones localizadas y necrosis de las venas de las hojas inoculadas, pero si se inoculan con el patogrupo NL-5 expresan necrosis apical, aunque con un desarrollo de síntomas retardado (Miklas et al., 2000a). La combinación de los genes I + bc-u + bc-2² confrontada con patogrupos de BCMNV resulta sólo en lesiones locales en la hoja inoculada (Kelly, 1997); sin embargo, no se identifican lesiones o respuesta en las hojas inoculadas con patogrupos de BCMV o BCMNV si los genes bc-u + bc-3 están presentes, independientemente de la presencia o ausencia del gen I (Drijfhout et al. 1978a). En la actualidad la naturaleza proteica del gen I se desconoce, aun cuando se propone que pueda ser un gen tipo R involucrado en la teoría guardiana de resistencia viral.

 

Identidad de los genes recesivos de resistencia a potyvirus: factores del inicio de la traducción

Aunque los genes recesivos contra los virus de plantas se han reconocido desde hace más de 30 años (Drijfhout et al., 1978a, 1978b), no fue sino hasta hace poco que su naturaleza molecular comenzó a dilucidarse. Los genomas de RNA de BCMV y de BCMNV son reconocidos y procesados en la planta como si fueran RNA mensajeros y usan, por lo tanto factores de inicio de la traducción de la célula que infectan para favorecer la traducción de su genoma viral. Cuando hay cambios en esos factores de tal manera que no pueden ser usados por el virus, se da la resistencia viral en la planta pues el genoma viral no puede traducirse (Ruffel et al., 2004).

Fraser (1986) propuso que debido a que los virus de plantas sintetizan pocas proteínas y reclutan muchos componentes moleculares del hospedero para desarrollar su ciclo infectivo, los genes de resistencia podrían corresponder a cambios por pérdidas o disminución de función de esos componentes requeridos en un paso del ciclo de vida del virus. Estos cambios podrían estar dados por mutaciones no sinónimas, de tal manera que se interrumpe el reconocimiento entre estas proteínas del hospedero y las virales.

Esta hipótesis se confirmó recientemente por evidencias que señalan que la mutación en la secuencia de aminoácidos de algunos componentes del inicio de la traducción son los responsables de la resistencia a virus de ARN. En efecto, a la fecha todos los genes recesivos involucrados en las interacciones planta-potyvirus, grupo al que pertenecen BCMV y BCMNV, se han caracterizado como factores del inicio de la traducción, principalmente eIF4E, eIF4G o sus isoformas (Wang et al., 2011). Estos incluyen 14 genes de resistencia recesivos, de los cuales 12 son eIF4E o su isoforma y dos eIF4G o su isoforma (Albar et al., 2006; Lee et al., 2010). Por lo tanto, la familia de proteínas eIF4E y eIF4G son particularmente importantes, pues son esenciales tanto para la susceptibilidad como la resistencia a las infecciones por algunos virus de ARN (Potyvirus, Cucumovirus, Carmovirus y Bymovirus) en plantas como Arabidopsis, Capsicum spp., Lactuca spp., Lycopersicon spp., Cucumis melo, y Hordeum vulgare (Robaglia y Caranta, 2006).

Las proteínas eIF4E forman parte de un complejo de inicio de la traducción eIF4F (Marcotrigiano et al., 1999). Existe un segundo complejo de isoformas llamado eIF (iso) 4F con sus correspondientes eIF (iso) 4E y eIF (iso) 4G (Browning, 2004). Estos dos complejos realizan esencialmente la misma tarea en traducción, pero tienen diferentes afinidades para ciertas clases de ARN mensajeros y están probablemente involucrados en diferentes eventos celulares (Gallie y Browning, 2001). Se ha demostrado que los virus pueden usar selectivamente las isoformas de ambos complejos de traducción para completar exitosamente su ciclo de infección (Sato et al., 2005). Por ejemplo, Duprat et al. (2002) encontraron resistencia al TuMV y el LMV en líneas mutantes de Arabidopsis thaliana que no expresaban el gen eIF(iso)4E, pero estas mismas líneas no fueron resistentes al nepovirus TBRV ni al cucumovirus CMV. Mientras que Nicaise et al. (2007) encontraron resistencia al TuMV en una línea de A. thaliana con doble mutación insercional que eliminaba la expresión de los genes eIF(iso) 4G1 y eIF(iso) 4G2, sugiriendo así la necesidad de dichos factores en el proceso de infección del virus. Además, la preferencia por una forma específica de eIF4E puede cambiar con el tipo de hospedero (Duprat et al., 2002).

Con respecto al BCMV Naderpour et al. (2010) demostraron que la resistencia atribuida al gen bc-3 se relaciona con mutaciones puntuales en cuatro nucleótidos posicionados en los sitios159, 194, 227 y 332 de la secuencia del gen eIF4E de P. vulgaris (PveIF4E), y que la resistencia a BCMV requiere el estado homocigótico de estas mutaciones, por lo que el gen bc-3 muy probablemente corresponde al gen PveIF4E. Adicionalmente, la combinación del gen I con un heterocigoto de bc-3, o con un homocigoto que carezca de estas mutaciones, resulta en el desarrollo de necrosis apical o mosaicos severos cuando se inocula con el patogrupo NL-3 del BCMNV (Hart y Griffiths, 2012). Es por esto que en función a la presencia o ausencia de estas mutaciones, el gen recesivo bc-3 podría clasificarse en bc-3¹, bc-3² y bc-3³ (Naderpour et al., 2010; Hart y Griffiths, 2012), de los cuales sólo bc-3² confiere resistencia a la cepa NL-3 de BCMNV, cuando se encuentra en estado homocigótico (Hart y Griffiths, 2012).

Además de eIF4E existen otros factores del inicio de la traducción, como proteínas reclutadoras, helicasas, proteínas de unión a colas de poli A, y proteínas que facilitan el reclutamiento a sitios de entrada directa al ribosoma (IRES), que se requieren en diversas etapas de la traducción (Cheng y Gallie, 2006; Huang et al., 2010; Parsyan et al., 2011). Aparentemente el reclutamiento de eIF4E/iso4E por el virus, incluido el BCMV en frijol, es a través de la interacción directa con la proteína de unión al genoma viral o VPg (Figura 1).

La interacción física de VPg y eIF4E/iso4E correlaciona con infecciones compatibles en muchas interacciones planta-potyvirus (Gao et al., 2004; Charron et al., 2008). Por ello, mutaciones en algunos aminoácidos dentro de la secuencia del gen eIF4E, por ejemplo en el gen pvr-1 o pvr-2 de pimiento, eliminan la interacción con la VPg del PVY estableciendo la resistencia al virus (Charron et al., 2008). En contraparte, las variaciones en la VPg pueden contrarrestar la resistencia conferida por los genes codificantes de formas modificadas de eIF4E/iso4E.

En muchos aislamientos potyvirales que rompen la resistencia de genes recesivos el determinante de virulencia es la VPg (Duprat et al., 2002; Charron, et al., 2008; Gallois, et al., 2010), y se sabe que muchas de las mutaciones de la VPg están localizadas en la región central involucrada en la interacción con eIF4E (Roudet-Tavert et al., 2007). Esto pone a la interacción entre la VPg y el eIF4E como un determinante clave de la virulencia o avirulencia en muchas, pero no en todas, las infecciones por potyvirus, ya que hay diversos casos reportados donde no encuentran interacción de la VPg con el eIF4E o su isoforma, aún en plantas susceptibles. Un ejemplo es en chícharo con el gen sbm1 en su forma susceptible y el virus PSbMV (Gao et al., 2004), así como otros patosistemas entre eIF4Es y diversas VPg reconocidas como virulentas o aviruentas (Gallois et al., 2010).

Existen otros factores del complejo de traducción que interactúan con la VPg, como son la proteína de unión a cola de poli-A en A. thaliana (PABP2), donde se cree que la interacción entre VPg, eIF4E y PABP2 puede promover la circularización del RNA viral para facilitar la traducción (Léonard et al., 2004). Como ya se había mencionado antes, la VPg, también interactúa con eIF4G formando un complejo trimolecular a través del intermediario eIF4E, que se piensa favorece la traducción viral disminuyendo la afinidad por los ARN mensajeros de la planta (Michon et al., 2006). Por otra parte, la proteína tipo helicasa de RNA de A. thaliana AtRH8 (la cual se relaciona con eIF4A), es necesaria para la replicación de los potyvirus y es un interactor más de la VPg como lo demostró Huang et al. (2010).

Igualmente, el factor de elongación 1 alfa (eEF-1A), interacciona con la PVg y la RdRp viral (RNA polimerasa dependiente de RNA viral) (Thivierge et al., 2008), por lo que podría estar implicada también en la replicación del genoma viral. Pero la VPg no sólo interacciona con proteínas del complejo de la traducción, se sabe que también puede interactuar con una proteína rica en cisteína de A. thaliana designada como PVIP e implicada en el movimiento del virus en la planta. Esta interacción se da cerca de la región N-terminal de la VPg, que es distinta de la región asociada con el eIF4E (Dunoyer et al., 2004). Otra proteína que se sabe interacciona con VPg es la proteína nucleolar Fibrillarina, la cual se demostró que también se requiere para el movimiento a larga distancia en las plantas hospederas (Rajamaki et al., 2009). Paradójicamente la proteína eIF (iso) 4E de A. thaliana también se ha involucrado en el movimiento a larga distancia del TEV (Contreras-Paredes et al., 2013). Esto, si bien interesante, hace más compleja la participación de los factores de inicio de la traducción de la célula hospedera.

Puesto que durante el proceso de replicación el ARN de los potyvirus requiere circularizarse por yuxtaposición de sus extremos 3’ y 5’ de manera similar a los ARNm celulares, la proteína de unión al extremo 3´no traducible que se une al segmento de poli A o PABP y en consecuencia, su gene codificante, es un potencial de resistencia recesivos a los potyvirus y merece ser investigado (Thivierge et al., 2005).

 

Oportunidades para la selección asistida de frijol resistente a BCMV y BCMNV

El gen I se localiza en el cromosoma B2 (Kelly et al., 2003) y es independiente de la resistencia recesiva condicionada principalmente por tres diferentes genes bc: bc-3, bc-1²y bc-2². El gen bc-3 se localiza en B6 (Mukeshimana et al., 2005), mientras que bc-1² (Miklas et al., 2000a) y el alelo no específico bc-u, necesario para la resistencia de bc-2², se encuentran en B3 (Strausbaugh et al., 1999). La combinación de genes dominantes y recesivos, con diferentes mecanismos de resistencia, ofrece una mayor durabilidad que cuando se usa un solo gen; además, debido a que algunos de estos genes residen en distintos grupos de ligamiento, su piramidación es una estrategia aplicable a los programas de mejoramiento genético de frijol (Kelly et al., 2003).

La resistencia conferida únicamente por el gen I se rompe al confrontarse con todas las cepas necróticas (TN-1, NL-3, NL-5 y NL-8) y con las cepas NL2 y NL6 de BCMV (Morales y Castaño, 2008). Sin embargo, la respuesta hipersensible se disminuye o elimina al piramidarse con los genes recesivos, principalmente con bc-3. Cuando se trata de incorporar el gen bc-3 en un genotipo con el gen I mediante selección directa por confrontación con el virus, se corre el riesgo de perder este último, debido a que la acción del gen bc-3 enmascara la del gen I (Miklas et al., 2006). En este sentido la aplicación de los marcadores moleculares ofrece la oportunidad para mantener y seguir utilizando el potencial del gen I como un gen de resistencia en futuras variedades de frijol.

Hasta hace muy poco todos los marcadores moleculares de resistencia a BCMV y BCMNV, correspondían a marcadores que no permitían determinar el carácter homocigótico del gen. Esta es una limitante importante debido a que los marcadores ligados pueden seleccionar individuos con el marcador pero sin la resistencia, debido en parte a que el gen bc-3 no se encuentra en forma homocigótica, una característica que ha demostrado ser necesaria en la selección de resistencia efectiva (Naderpour et al., 2010; Hart y Griffiths, 2012). Además, en comparación con un marcador codominante diseñado sobre la secuencia de un gen específico, la confirmación requiere más tiempo.

El Programa de Mejoramiento de Frijol del INIFAP ha usado los marcadores exitentes SW13 para el gen I (Haley et al., 1994; Melotto et al., 1996), y ROC11 para bc-3 (Johnson et al., 1997). En el caso del marcador SW13, que se encuentra a ~5 cM del gen I, se pueden obtener recombinantes que poseen el marcador pero carecen del gen. Sin embargo, la coincidencia entre la presencia del amplicón del gen I y la resistencia fue 92.4% (Vandemark y Miklas, 2005), valor aceptable cuando se estudian grandes poblaciones, el restante 7.6% pudo deberse a la ausencia del gen o al efecto de la dominancia parcial. Por lo tanto, este marcador es una excelente herramienta para trabajar en condiciones de campo con cientos o miles de plantas, en donde la confrontación con el virus se produce de manera natural.

Por su parte, los marcadores codominantes que se encuentran dentro de la secuencia del gen son capaces de distinguir desde la primera generación filial (F₁), e incrementan la eficiencia de la SAMM, ya que pueden distinguir el estado homocigótico del gen (Miklas et al., 2006). Actualmente sólo existe un marcador codominante que probablemente corresponde al gen bc-3 (Naderpour et al., 2010), el cual se diseñó una vez que se identificó molecularmente al gen responsable de la resistencia que codifica para eIF4E. Sin embargo, este marcador identifica los alelos bc-3² y bc-3³ y por ser de tipo CAPS requiere el corte de restricción del producto de PCR con la enzima RsaI.

Adicionalmente, el uso de tecnologías como High Resolution Melting (HRM), para amplificar y monitorear en tiempo real cambios puntuales alrededor de los sitios de restricción enzimática, podría hacer más rápida la detección de individuos homocigotos posibilitando el análisis de poblaciones mayores. Por lo tanto el desarrollo de marcadores a partir del conocimiento de genes de resistencia es una opción viable en los programas de fitomejoramiento. En este sentido, tecnologías de reciente desarrollo como las ómicas, la genotipificación por SNPs o HRM, la secuenciación masiva del genoma y el transcriptoma, así como el análisis de expresión genética por qPCR, contribuirán a acelerar el proceso de identificación de nuevos marcadores ligados a un fenotipo específico de resistencia, ya sea que se encuentren adyacentes al gen o dentro de su secuencia. Desde luego, el conocimiento de las interacciones de las proteínas virales con las hospederas es el factor determinante en la propuesta de genes candidatos de resistencia viral. Este conocimiento aunado a la implementación de estas tecnologías podría crear programas de producción de semillas libres de virus en todas las regiones productoras, con el uso de metodologías rápidas, precisas y de costo accesible.

El uso de los marcadores disponibles, de manera paralela al desarrollo de nuevos marcadores, es una estrategia que puede acelerar y hacer más eficiente el fitomejoramiento. La variedad de frijol Dalia se obtuvo a partir de líneas avanzadas, y fue seleccionada para resistencia a BCMV mediante el uso de los marcadores moleculares SW13 y ROC11 (Acosta-Gallegos et al., 2012) en cuatro ciclos de cultivo.

Aunque el Programa de Mejoramiento de Frijol del INIFAP es quizá el primero en utilizar técnicas biotecnológicas para el mejoramiento de frijol en México, recientemente ha estrechado su colaboración con instituciones de distintas disciplinas como el CINVESTAV y el CIAT para la búsqueda de genes candidatos de resistencia. Este tipo de interacciones favorece la obtención de mayor número de productos de investigación en forma de variedades mejoradas en un corto tiempo, para incrementar la eficiencia en atención a las principales demandas del país.

 

Conclusiones

Para enfrentar la problemática actual y futura del cultivo de frijol en México se requiere usar tecnologías que hagan más eficientes los programas de mejoramiento en uso. Para generar variedades de frijol con resistencia a BCMV y BCMNV mediante SAMM se requiere desarrollar marcadores moleculares más eficientes que permitan la introducción de resistencia genética al mayor número de patogrupos posible. En este sentido, el conocimiento de los mecanismos de replicación viral y de la variedad de los componentes de la célula hospedera necesarios para llevar a cabo dicha replicación, permitirá determinar los genes importantes para el desarrollo de marcadores moleculares de interés en la resistencia a BCMV y BCMNV. La contraparte viral a partir del conocimiento de la diversidad de demás especies y patogrupos también será indispensable para vislumbrar estrategias de resistencia de amplio espectro.

El estado actual del conocimiento científico, así como el desarrollo de nuevas tecnologías para el estudio de ácidos nucléicos y proteínas, se encuentra en un estado tal que ya es posible llevar a cabo la identificación eficiente de genes y marcadores a partir de germoplasma con características de interés, en función a su resistencia a virus y aceptación por el consumidor. Para esto es necesario conjuntar esfuerzos de investigación en las áreas básica y aplicada de manera interdisciplinaria e interinstitucional, aprovechando las fortalezas de cada institución.

 

Agradecimientos

Al Fondo sectorial SAGARPA-CONACYT por apoyo al proyecto (Folio SIFP: 11-2008-0593) "Desarrollo de variedades de frijol de alto rendimiento, tolerantes a sequía, resistentes a patógenos y con la calidad que demanda el consumidor" (SAGARPA-2009-109621), y al proyecto "Identificación de virus que afectan la producción de frijol y desarrollo de marcadores moleculares para la selección asistida de variedades resistentes" apoyado con recursos fiscales y con número SIGI: 10242732533.

 

Literatura citada

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