INTRODUCCIÓN

El amplio y exitoso uso de herbicidas sintéticos durante los últimos 70 años ha supuesto una intensa presión de selección que ha conllevado que cientos de especies de malas hierbas presenten resistencia (^{Gaines et al., 2020}). De hecho, en la actualidad se conocen malas hierbas resistentes a los principales modos de acción de los herbicidas (^{Délye et al., 2013}). Digitaria sanguinalis (L.) Scop. es una mala hierba cosmopolita muy frecuente en cultivos de verano, de la cual se conocen varias poblaciones resistentes a herbicidas (Aceres-Berazain, 2022).

Las interacciones bióticas que se establecen entre plantas y patógenos o insectos fitófagos representan un escenario interesante para poder estudiar el fenómeno de la resistencia a herbicidas desde la dinámica eco-evolutiva (^{Cousens & Fournier-Level, 2018}), pero son escasos (^{Vila-Aiub, 2019}). Se trata de dos factores (el organismo patógeno y los herbicidas) que pueden promover cambios en las poblaciones de la mala hierba de distinta índole, pero que, por lo menos en parte, dependerán de la capacidad que tengan las plantas de contrarrestar la entrada del hongo y del herbicida. En 2004, en Caldes de Montbui (Barcelona), se encontraron plantas de D. sanguinalis que presentaban carbón reemplazando las espiguillas; se trata del hongo patógeno Ustilago syntherismae (Schwein.) Peck (^{Mas et al., 2006}), capaz de infectarlas en fase de plántula (Mas & Verdú, 2014).

El objetivo del trabajo fue conocer y comparar la susceptibilidad a la infección por el patógeno U. syntherismae en plántulas de D. sanguinalis de dos biotipos distintos, uno susceptible a los herbicidas inhibidores de la acetolactato sintasa y otro resistente a este tipo de herbicidas.

MATERIALES Y MÉTODOS

La teliósporas de U. syntherismae se obtuvieron en un experimento realizado en invernadero en verano de 2022 utilizando espiguillas y soros de plantas recolectadas en 2021 en Torre Marimon (Caldes de Montbui, Barcelona).

Las espiguillas de DIGSA que se infectaron con dichas teliósporas se obtuvieron multiplicando dos biotipos cedidos por Christophe Délye. Inicialmente las del biotipo resistente (DIGSA-C008) se recolectaron en un campo de maíz cerca de Saint Georges de Pointindoux, al Sur de Nantes (Francia), y las del biotipo susceptible (DIGSA-SF) de un campo de soja cerca de Dijon (Francia) (C. Délye, comunicación personal).

Las espiguillas y las teliósporas se pusieron en contacto mediante vacío, en una suspensión de teliósporas en solución nutritiva completa para plantas, siguiendo el protocolo propuesto por ^{Mas &Verdú (2014}). Se dispusieron en placas de Petri humedecidas con la misma suspensión de teliósporas a temperatura ambiente (25ºC) en semioscuridad durante 30h, y posteriormente se colocaron en una cámara en condiciones de 12h a 20ºC en oscuridad /12h a 30ºC con luz. A medida que se observó la protusión de la radícula las semillas germinadas se transfirieron, en grupos de 20-25, a nuevas placas de Petri humedecidas con una suspensión de teliósporas preparada con 48h de anterioridad e incubada en las mismas condiciones de temperatura e iluminación. Cada una de estas placas constituyó una unidad experimental. Pasados 10 días, las plántulas de transparentaron, se tiñeron con azul de toluidina y se observaron al microscopio óptico siguiendo la metodología de Mas & Verdú (2014).

Los datos obtenidos fueron el número de plántulas de D. sanguinalis infectadas, con hifas de U. syntherismae visibles en el mesocótilo y/o en el meristemo apical caulinar, respecto al número de plántulas de cada unidad experimental. Estos datos se analizaron con un modelo lineal generalizado de la distribución binomial considerando un solo factor de variación: el biotipo de D. sanguinalis. Los parámetros se estimaron con la función complementaria (link) logit por máxima verosimilitud restringida; el cociente entre la deviancia y los grados de libertad se utilizó para ajustar todos los estadísticos con el fin de evitar sobredispersión. Las medias estimadas de los dos niveles del factor, resistentes a los inhibidores de la ALS (R) o susceptibles (S) se compararon con test de Tukey. El procedimiento GENMOD del paquete estadístico SAS (SAS, 2013) se empleó tanto para conocer la significación del factor como para comparar las medias.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En general el desarrollo de las plántulas, dispuestas en 34 placas de Petri, fue el adecuado para permitir el procesado y la observación de 563 plántulas. En la Figura 1 se muestra el aspecto de una preparación microscópica de una plántula infectada con el micelio teñido, en visión longitudinal. También son visibles los refuerzos de la pared secundaria de los vasos xilemáticos.

Figura 1 Aspecto microscópico de las hifas de Ustilago syntherismae, teñidas intensamente, orientadas paralelamente a los vasos xilemàticos con refuerzos anillados y espiralados de lignina, en una plántula de Digitaria sanguinalis. 

El conjunto de las plántulas resultó ser altamente susceptible a la infección por U. syntherismae en las condiciones empleadas, extremadamente favorables para el hongo. Sólo 21 de las 563 plántulas observadas no presentaban hifas. El porcentaje de plántulas infectadas obtenido superó en un 43% al encontrado por ^{Mas & Verdú (2014}) siguiendo el mismo protocolo de inoculación, crecimiento y procesado de plántulas, realizado con semillas y teliósporas recolectadas en Torre Marimon en 2009. En la Tabla 1 se muestran los parámetros del análisis estadístico de la proporción de plántulas infectadas.

El factor biotipo fue muy significativo y las medias estimadas de los dos niveles del factor, R y S, se separaron significativamente (P<0.05) a pesar de ser similares.

De los resultados obtenidos destaca la elevada proporción de plántulas infectadas, algo prometedor de cara a un posible control biológico de estas poblaciones. La población resistente a los herbicidas inhibidores de la ALS (R, DIGSA-C008) se infectó, en promedio, un 6% más que el biotipo susceptible a estos herbicidas, por lo que no puede descartarse que la mencionada resistencia reduzca la capacidad reproductiva (fitness) de ese biotipo si entra en contacto con el hongo.

Que una planta esté infectada es el primer paso para que el hongo transforme las inflorescencias en soros que contengan teliósporas, pero no en todas las plantas la esterilización es completa, puesto que se conocen fenotipos que producen teliósporas y espiguillas y también plantas infectadas asintomáticas (^{Mas & Verdú, 2020}). Por lo tanto, son necesarios experimentos que incluyan el desarrollo de plantas reproductivas para completar la evaluación de la penalización en la aptitud biológica que pueda comportar la resistencia al herbicida en presencia del patógeno.

CONCLUSIONES

Las plántulas del biotipo resistente a los herbicidas se infectaron, por término medio, un 6% más que las plántulas del biotipo susceptible. Es posible, pues, que la aptitud reproductiva del biotipo resistente se vea penalizada en la interacción con el patógeno.