Diferenciación morfológica de cultivares de ñame (Dioscorea rotundata y Dioscorea alata) y especies de Colletotrichum spp. asociadas

Abstract

In Puerto Rico, yam (Dioscorea spp.) is one of the most economically important tubers within the farinaceous screed. The most cultivated and consumed species are Dioscorea rotundata and Dioscorea alata. Imports of this crop on the island represent 80% of local demand. The lack of knowledge about yam species and its respective cultivars has been a problem that over the years has limited the production and adequate management of diseases in these crops. Colletotrichum spp. it is the most important genus of fungus in yams causing anthracnose, and the most destructive leaf disease. Correct management of these crops in terms of differentiation of cultivars and diseases requires tools that allow accurate identification of both plants and pathogens associated with them. The objectives of this research were to differentiate yam cultivars (Dioscorea alata and Dioscorea rotundata) through morphological descriptors and in silico analysis of RFLP, and in turn the identification of Colletotrichum species associated with the foliage anthracnose. Dioscorea spp morphological descriptors were evaluated in leaves, stems, roots, tubers and inflorescences, while the genetic analysis was performed evaluating RFLP of RbcL, MatK, and trnH-PsbA genetic regions. Colletotrichum spp. isolates identification was performed using morphological characteristics and for genetic identification ITS, TUB-2 and GAPDH genetic regions. With those isolates, growth curves and pathogenicity tests were performed following Koch's postulates. “Guinea Negro” (D. rotundata) cultivar turned out to be resistant to anthracnose and was differentiated from the D. alata species by the presence of spines on the stem, and tubers of cylindrical shape. While cultivars of D. rotundata differed from each other in the color of the stem, presence of spines in tuber roots, presence of aerial tubers, leaves color and dormancy of the tubers. The cultivar was differentiated from the rest of the D. rotundata cultivars by the presence of aerial tubers, and by having the shortest dormancy period. At the genetic level, the MatK gene proved to be a possible candidate for the study of species, while AluI and MseI enzymes can be considered as the most specific endonucleases for the separation of yam cultivars and species. Three Colletotrichum species were identified: C. karstii, C. siamense and C. tropicale. None of these identified species was pathogenic to “Guinea Negro” cultivar. Our research has shown that yam cultivars can be identified through morphological characters and RFLP analysis could be considered as an alternative to differentiate between cultivars of the same species.

En Puerto Rico, el ñame (Dioscorea spp.) es uno de los tubérculos de mayor importancia económica dentro del reglón de farináceos. Las especies más cultivadas y consumidas son Dioscorea rotundata y Dioscorea alata. Las importaciones de este cultivo en la isla representan el 80 % de la demanda local. El poco conocimiento que se tiene acerca de las especies de ñame y sus respectivos cultivares ha sido un problema que a través de los años ha limitado la producción y el manejo adecuado de enfermedades en este cultivo. Colletotrichum spp. es el género de hongo más importante en el ñame causando la antracnosis, enfermedad foliar más destructiva. El manejo correcto del cultivo en términos de diferenciación de cultivares y de enfermedades requiere de herramientas que permitan la identificación correcta tanto de las plantas como de los patógenos asociados a estas. Los objetivos de esta investigación fueron diferenciar cultivares de ñame (Dioscorea alata y Dioscorea rotundata) a través de descriptores morfológicos y análisis in silico de RFLP, y a su vez la identificación de especies de Colletotrichum asociadas al follaje. Los descriptores morfológicos en Dioscorea spp. fueron evaluados en hojas, tallos, raíces, tubérculos e inflorescencias, mientras que el análisis genético se realizó evaluando las regiones genéticas RbcL, MatK, y trnH-PsbA. La identificación de aislados de Colletotrichum spp. se realizó utilizando características morfologías y para la identificación genética se utilizaron los genes ITS, TUB-2 y GAPDH. Con estos aislados se realizaron curvas de crecimiento y pruebas de patogenicidad siguiendo los postulados de Koch. El cultivar Guinea Negro (D. rotundata) resultó ser resistente a la antracnosis y se diferenció de la especie D. alata por la presencia de espinas en el tallo, y tubérculos de forma cilíndrica. Mientras que los cultivares de D. rotundata se diferenciaron entre sí en el color del tallo, la presencia de espinas en las raíces de los tubérculos, presencia de tubérculos aéreos, el color de las hojas y la latencia de los tubérculos. El cultivar Guinea Negro se diferenció del resto de los cultivares de D. rotundata por la presencia de tubérculos aéreos, y por poseer el periodo más corto de latencia. A nivel genético, el gen MatK demostró ser un posible candidato para el estudio de especies, mientras que las enzimas AluI y MseI pueden considerarse como las endonucleasas más específicas para la separación de especies y cultivares de ñame. Se identificaron tres especies de Colletotrichum: C. karstii, C. siamense y C. tropicale. Ninguna de estas especies identificadas fue patogénica en el cultivar Guinea Negro. Nuestra investigación ha demostrado que es posible identificar cultivares de ñame a través de caracteres morfológicos y que el análisis RFLP podría considerarse como alternativa para diferenciar entre cultivares de la misma especie.