¿Qué es el mejoramiento de la resistencia a las enfermedades de los árboles?
(mejoramiento de árboles forestales resistentes a enfermedades)
(Shen Xihuan)
Mejoramiento para mejorar la resistencia de los árboles forestales a la invasión de patógenos. Los factores biológicos como hongos, bacterias, virus, micoplastos y nematodos, así como factores abióticos como la contaminación ambiental, pueden causar enfermedades de los árboles. Sin embargo, el mejoramiento de la resistencia a las enfermedades de los árboles forestales se refiere principalmente a mejorar la resistencia a las enfermedades causadas por hongos.
Historia y situación actual
El mejoramiento genético de árboles forestales para resistencia a enfermedades se lleva realizando desde hace más de medio siglo. Desde 1924, Estados Unidos ha llevado a cabo cruces de castañas a gran escala para resistir el marchitamiento por fusarium. En 1926, los Países Bajos iniciaron una investigación sobre la resistencia al marchitamiento del olmo. En 1950, se inició en Idaho, EE.UU., el mejoramiento del pino blanco para resistir la roya ampollosa; en 1951, el mejoramiento del pino taeda y del pino rojizo para resistir la roya fusiforme también comenzó en el sureste de los Estados Unidos. En 1964 se celebró en Pensilvania (Estados Unidos) el primer simposio internacional sobre mejoramiento genético resistente a árboles forestales. En 1967, la Federación Forestal Mundial estableció un grupo de mejoramiento de la resistencia a las enfermedades, que incluía grupos de investigación sobre la roya del pino, el marchitamiento del olmo, las enfermedades del álamo, la enfermedad de las ramas de los pinos y la roya fusiforme. El segundo simposio internacional se celebró en Idaho, Estados Unidos, en 1969. El tercer seminario se celebró en los Países Bajos en 1980. Estas actividades académicas promueven los esfuerzos de mejoramiento de la resistencia a las enfermedades. Según estadísticas incompletas, a principios de la década de 1980, las principales especies de árboles y patógenos estudiados eran: pino rojizo, pino taeda, pino blanco occidental - roya del fusel; pino de cinco agujas, pino blanco occidental - roya ampollada; alerce japonés - enfermedad de muerte regresiva; enfermedad de defoliación temprana, roya del alerce y del álamo; roya del álamo, mancha parda, podredumbre, sarna del castaño, etc.
La investigación sobre el mejoramiento de árboles resistentes a enfermedades ha arrojado resultados iniciales en producción. Por ejemplo, en los Estados Unidos, las masas forestales cultivadas a partir de semillas producidas en huertos de semillas de pino fusiforme resistentes a la roya del sur tienen una tasa de susceptibilidad a las enfermedades entre un 10 y un 28% menor que el control, y los beneficios económicos aumentan en un 35%. A principios de la década de 1980, cada año se plantaban más de 40.000 hectáreas de áreas boscosas con árboles jóvenes resistentes a enfermedades en el sur de Estados Unidos. Los países de Europa han cultivado una gran cantidad de variedades de álamo y olmo resistentes a enfermedades. Se han desarrollado variedades de álamo resistentes a la sarna y a la mancha parda, y variedades de olmo resistentes al marchitamiento por fusarium, algunas de las cuales se han puesto en producción. China llevó a cabo el trabajo de selección de Casuarina para resistir la marchitez bacteriana en 1972 y realizó investigaciones preliminares sobre la fisiología y bioquímica del patógeno, la diferenciación racial y la resistencia del huésped a la marchitez bacteriana.
El mecanismo de resistencia a las enfermedades de los árboles
A menudo existen diferencias en el grado de infección de un mismo patógeno entre especies, procedencias e individuos. Los que son susceptibles a la infección por un determinado patógeno se denominan susceptibilidad; los que no son susceptibles a la infección se denominan resistencia a la enfermedad; los que no están infectados se denominan inmunidad. La resistencia de los árboles a las enfermedades depende de la influencia integral de tres factores: huésped, patógeno y medio ambiente. Según la relación entre huésped y patógeno, la resistencia a las enfermedades de los árboles forestales se puede dividir en resistencia vertical a las enfermedades y resistencia horizontal a las enfermedades. La resistencia vertical a las enfermedades significa que el huésped es altamente resistente a ciertas razas fisiológicas pero no a otras razas. La resistencia horizontal a las enfermedades significa que la respuesta de varias razas es similar sin respuestas diferentes obvias. Generalmente se cree que la resistencia vertical a las enfermedades está controlada por uno o unos pocos genes principales, mientras que la resistencia horizontal es el resultado de la acción combinada de muchos genes menores. En el mejoramiento de la resistencia a las enfermedades de los árboles forestales generalmente se hace hincapié en el mejoramiento horizontal.
La fisiología de la resistencia de los árboles forestales a las enfermedades fúngicas se puede dividir en cuatro categorías: resistencia a la invasión de patógenos, inhibición del crecimiento y destrucción después de la invasión, y resistencia a las enfermedades. Las características estructurales morfológicas y anatómicas de los árboles forestales, como el espesor de la cutícula y de las capas de corcho, el número y tamaño de los estomas y la presencia o ausencia de cubiertas cerosas, están relacionadas con la invasión de patógenos, que son factores mecánicos. que afectan la invasión de patógenos. El estado nutricional de los árboles forestales, el contenido de humedad de los tejidos, el pH, la presión osmótica celular y los componentes químicos de los árboles forestales, como los monoterpenos y los fenoles, también están relacionados con la propagación o inhibición de patógenos. Cuando el huésped es invadido por patógenos, se producen diversas reacciones, como necrosis tisular, decoloración o cambios en el contenido de ciertos compuestos macromoleculares. Estos cambios pueden considerarse reacciones defensivas. Los árboles potencialmente susceptibles a enfermedades a veces pueden evitar el ataque de patógenos y exhibir una resistencia a las enfermedades que en realidad no existe debido a factores como el lugar, el tiempo y las condiciones del cultivo. Esto debería entenderse en el mejoramiento de la resistencia a enfermedades.
Enfoques y métodos de reproducción resistente a enfermedades
①Seleccione especies de árboles resistentes a enfermedades: diferentes especies de árboles tienen diferentes niveles de infección con el mismo patógeno. Por ejemplo, los pinos de origen euroasiático son más resistentes a las enfermedades que los pinos de Estados Unidos y México; el pino de hoja corta es más resistente a la roya fusiforme que el pino taeda. ② Seleccionar procedencias resistentes a enfermedades: por ejemplo, las procedencias de pino taita al oeste del río Mississippi son más resistentes a la roya fusiforme que otras procedencias del sur de abeto Douglas son más sensibles al patógeno de la gota de aguja. ③Seleccione plantas individuales resistentes a enfermedades según el fenotipo en áreas gravemente enfermas: debido a las diferencias en la capacidad de combinación de resistencia a enfermedades de las plantas individuales, la selección de plantas individuales según el fenotipo generalmente se combina con pruebas de progenie para seleccionar padres o descendientes resistentes a enfermedades, estableciendo pedigríes. Huertos semilleros resistentes a enfermedades. ④Cría de híbridos: por ejemplo, pino de hoja corta × pino piñonero, se puede introducir el gen de resistencia a enfermedades fusiformes del pino de hoja corta, y luego, mediante selección y retrocruzamiento, el híbrido puede mantener las excelentes características de buena forma seca y crecimiento rápido del pino piñonero. Los materiales obtenidos mediante selección e hibridación deben pasar por procesos de inoculación e identificación artificiales o naturales antes de que finalmente se puedan descartar materiales verdaderamente resistentes a enfermedades. Si los materiales seleccionados requieren propagación de semillas, a menudo se utilizan para establecer jardines de semillas; si pueden propagarse asexualmente, se propagan mediante jardines de recolección de mazorcas.
Problemas existentes y perspectivas
① Aunque la selección de materiales resistentes a enfermedades en poblaciones naturales, especialmente resistencia a la roya y enfermedades tumorales, es exitosa, debido a la comprensión del mecanismo de resistencia a las enfermedades de los árboles Aún no es profundo, esto no solo ha afectado el progreso actual del mejoramiento de la resistencia a las enfermedades, sino que también ha obstaculizado el desarrollo del mejoramiento de la resistencia a las enfermedades multigeneracional. ②El éxito del mejoramiento de la resistencia a las enfermedades depende del manejo correcto de las intrincadas interrelaciones entre los tres factores: huésped, patógeno y medio ambiente. Existen variaciones en el anfitrión como se mencionó anteriormente. Debido a que los patógenos a menudo mutan para adaptarse a los cambios de huésped, se ha descubierto que la patogenicidad de ciertos hongos de la roya de la rejilla y de los hongos de la roya Clostridium recolectados de diferentes huéspedes es significativamente diferente cuando se inoculan. La nueva variedad de álamo resistente a la roya creada con éxito por Nu Skin fue atacada por nuevas enfermedades antes de ser puesta en producción en masa. Esto probablemente esté relacionado con la nueva mutación del patógeno. Esta es la razón por la cual el mejoramiento genético para la resistencia a las enfermedades es más complejo que el mejoramiento genético para el rendimiento y la calidad. ③ Investigar y mejorar las técnicas de aislamiento, cultivo, recolección, inoculación e identificación de bacterias patógenas y establecer la correlación entre el desempeño del laboratorio y el desempeño en el campo son medidas importantes para acelerar y mejorar el proceso y la eficiencia del mejoramiento de la resistencia a las enfermedades.
Bibliografía
H.M.Heybroek et al, Resistance to Diseases and Pests in Forest Trees, Wageningen, Nueva York, 1982.