Mutagenesis and somaclonal variation to develop new resistance to Mycosphaerella leaf spot diseases

• Chapter Authors : Roux, N.; Toloza, A.; Busogoro, J.P.; Panis, B.; Strosse, H.; Lepoivre, P.; Swennen, R.; Zapata-Arias, F.J.


• Document type : Conference paper


• Year of publication : 2003


• Book title : Mycosphaerella leaf spot diseases of bananas: present status and outlook


• Editors : Jacome, L.; Lepoivre, P.; Marin, D.H.; Ortiz, R.; Romero, C.R.A; Escalant, J.V.


• Publisher(s) : INIBAP


• Place of publication : Montpellier, France


• Pages : 239-250


• Language(s) : English


• Abstract : Mycosphaerella leaf spot diseases can reduce fruit yield by up to 50 percent. Chemical strategies exist to combat these diseases, but they are environmentally unsound, hazardous and very expensive for many farmers. The only sustainable means to reduce the use of pesticides is breeding for tolerant cultivars. Whereas breeders are looking for genetic variability to develop new varieties, edible Musa cultivars are multiplied vegetatively, polyploid and sterile. Spontaneous somatic mutation has already contributed largely to obtaining new cultivars of Musa. Nevertheless, the rate of occurrence is too low to satisfy practical breeding needs. Mutations can be induced by physical or chemical mutagens. With the development of tissue culture techniques, in vitro mutagenesis and somaclonal variation raised hopes in the 1980-1990s. In spite of this, very few useful and stable mutants/somaclones were obtained. The multicellular structure of meristems which leads to chimerism is certainly an impeding factor. Additionally, the random process in mutation induction calls for the screening of several thousand plants after treatment. Recently, following a five-year FAO/IAEA/DGIC coordinated research project, it has been possible to overcome these two barriers by mutagenic treatment of embryogenic cell suspensions and by establishing an early mass screening method resting on infiltration of juglone, a toxic metabolite of M. fijiensis. After screening approximately 4000 plants, 15 putative mutants showed tolerance to this metabolite. These plants must be evaluated for their resistance to M. fijiensis infection under controlled conditions and field experiment.
  
  [Les maladies foliaires causées par Mycosphaerella spp. peuvent réduire le rendement de jusqu'à 50 pourcent. Des moyens chimiques existent pour lutter contre ces maladies, mais ils sont nocifs pour l'environnement, dangereux et très coûteux pour nombre de fermiers. La seule manière durable de réduire le recours aux insecticides est de créer des cultivars tolérants. Sauf que pour y arriver, les sélectionneurs ont besoin de variabilité génétique et que les cultivars de bananiers sont polyploïdes, stériles et multipliés végétativement. Les mutations somatiques spontanées ont déjà passablement contribuées à l'obtention de nouveaux cultivars, mais leur fréquence est trop faible pour satisfaire les besoins des sélectionneurs. Des agents mutagènes chimiques et physiques peuvent provoquer des mutations. Dans les années 1980-1990, le développement des techniques de culture de tissus, mutagenèse in vitro et variation somaclonale ont soulevé bien des espoirs. Malgré cela, peu de mutants/somaclones ont été obtenus. La structure multicellulaire des méristèmes, qui produit des chimères, est sans doute un facteur limitant. De plus, l'induction de mutations est un processus aléatoire qui nécessite le criblage de plusieurs milliers de plants. Récemment, suite à un projet de recherche de cinq ans coordonné par FAO/IAEA/DGIC, il a été possible de contourner ces deux obstacles en faisant subir un traitement mutagène à des suspensions de cellules embryogéniques et en mettant au point une méthode de criblage précoce basée sur l'infiltration de juglone, un métabolite toxique de M. fijiensis. Après avoir criblé 4000 plants, 15 mutants présomptifs ont montré une tolérance à ce métabolite. Ces plants doivent être évalués pour leur résistance à M. fijiensis sous des conditions contrôlées et en champ.]
  
  [Las enfermedades de las manchas foliares causadas por Mycosphaerella spp. afectan significativamente el cultivo bananero y puede reducir el rendimiento de la fruta en hasta un 50 porciento. Existen estrategias de control químico para combatir estas enfermedades, pero estas causan daños al ambiente, son peligrosas y muy costosas para muchos agricultores. El único medio sostenible para reducir el uso de plaguicidas es el mejoramiento de los cultivares tolerantes. Los mejoradores que están investigando la variabilidad genética para desarrollar nuevas variedades, toman en cuenta que las variedades comestibles de Musa se multiplican vegetativamente, son poliploides y estériles. La mutación somática espontánea es una fuente de variación que ya ha contribuido en gran medida en la obtención de las nuevas variedades en Musa spp. Sin embargo, la tasa de ocurrencia es muy baja para satisfacer las necesidades prácticas de mejoramiento. Las mutaciones pueden ser inducidas por mutágenos físicos o químicos. Con el desarrollo de las técnicas del cultivo de tejidos, la mutagénesis y variación somaclonal in vitro elevaron las esperanzas en las décadas de los 80 y 90. A pesar de esto, se obtuvieron pocos mutantes o somaclones útiles y estables. La estructura multicelular de los meristemas que conduce al quimerismo es ciertamente un factor de impedimento. Adicionalmente, el proceso aleatorio para inducir la mutación requiere el cribado de varios miles de plantas después del tratamiento. Recientemente, después de realizar un proyecto de cinco años investigación de coordinado por FAO/IAEA/DGCI, fue posible vencer estas dos barreras mediante un tratamiento mutagénico de las suspensiones de células embriogénicas y el establecimiento de un método de cribado masivo temprano que se basa en la infiltración de juglone, un metabolito tóxico de M. fijiensis. Después de realizar el cribado de aproximadamente 4000 plantas, 15 mutantes putativos mostraron tolerancia a este metabolito.]


• Keywords : DISEASE RESISTANCE; MYCOSPHAERELLA FIJIENSIS; MUTANTS; CELL CULTURE; SOMATIC MUTATION; SOMACLONAL VARIATION; MUTAGENESIS


• Open access : Yes


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• Musalit document ID : IN030296

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