The diversity of Passalora fulva Isolates Collected from Tomato Plants in US high tunnels

High tunnels extend the growing season of high value crops, including tomatoes, but the environmental conditions within high tunnels favor the spread of the tomato leaf mold pathogen, Passalora fulva (syn. Cladosporium fulvum). Tomato leaf mold results in defoliation, and if severe, losses in yield. Despite substantial research, little is known regarding the genetic structure and diversity of populations of P. fulva associated with high tunnel tomato production in the United States. From 2016 to 2019, a total of 50 P. fulva isolates were collected from tomato leaf samples in high tunnels in the Northeast and Minnesota. Other Cladosporium species were also isolated from the leaf surfaces. Koch’s postulates were conducted to confirm that P. fulva was the cause of the disease symptoms observed. Race determination experiments revealed that the isolates belonged to either race 0 (six isolates) or race 2 (44 isolates). Polymorphisms were identified within four previously characterized effector genes Avr2, Avr4, Avr4e, and Avr9. The largest number of polymorphisms were observed for Avr2. Both mating type genes, MAT1-1-1 and MAT1-2-1, were present in the isolate collection. For further insights into the pathogen diversity, the 50 isolates were genotyped at 7,514 single-nucleotide polymorphism loci using genotyping-by-sequencing: differentiation by region but not by year was observed. Within the collection of 50 isolates, there were 18 distinct genotypes. Information regarding P. fulva population diversity will enable better management recommendations for growers, as high tunnel production of tomatoes expands.

Hongos causantes de la mancha gris de la hoja en Lycopersicon esculentum Mill., su variabilidad y el rol de la resistencia sistémica adquirida (RSA) en la reducción de su incidencia

En Argentina el tomate (Lycopersicon esculentum Mill.) es el segundo cultivo hortícola en importancia, ampliamente difundido en el Cinturón Hortícola Platense. Asimismo, esta especie vegetal representa un sistema modelo en el estudio de interacciones planta-microorganismo. La Resistencia Sistémica Adquirida (RSA) es un mecanismo de defensa activo en las plantas que confiere protección inespecífica en tejidos distantes del sitio de la interacción (sitio localizado) contra un amplio espectro de microorganismos. Diferentes agentes químicos, algunos sintéticos análogos al ácido salicílico (AS), como el ácido benzo-(1,2,3)-tiadiazol-7-carbotioico S-metil ester (BTH), actúan como inductores de RSA. Actualmente entre los problemas sanitarios que afectan a los cultivos de tomate, se destacan los hongos asociados a manchas foliares, entre ellos representantes del género Stemphylium Wallr., siendo los agentes causales de la “mancha gris de la hoja de tomate”. Los síntomas típicos son manchas angulares-circulares de color pardo, ligeramente hundidas y con el centro grisáceo que puede desprenderse (autotomía), lo que constituye una característica diagnóstica. En este sentido es necesario identificar taxonómicamente los hongos del género Stemphylium, y establecer las diferencias morfológicas con hongos afines. La relación entre estos hongos es ambigua y por ello aún se encuentra bajo análisis y discusión. Estas enfermedades se controlan con fungicidas, pero se desconoce el efecto de la RSA sobre las mismas, información que es clave para realizar un manejo sustentable de la enfermedad. La “mancha gris de la hoja del tomate” tiene una incidencia que está aumentando considerablemente, siendo cada vez más severa en latitudes más australes del país, puesto que el manejo de los fitopatógenos es frecuentemente dificultoso y además no hay disponibilidad de variedades resistentes de gran parte de los cultivares de tomate la inducción de RSA podría ser una alternativa conducente a lograr una agricultura sustentable. De esta manera, el objetivo general de este trabajo fue profundizar el conocimiento de los hongos causantes de la “mancha gris de la hoja en tomate” y evaluar su control utilizando la aplicación de compuestos activadores de la RSA. Se obtuvieron 49 aislamientos monospóricos pertenecientes al género Stemphylium a partir muestras de hojas con síntomas de “mancha gris de la hoja de tomate”, colectadas de diversas variedades comerciales y procedentes de las provincias de Buenos Aires y Corrientes durante las campañas correspondientes al periodo 2010-2013, los que se conservaron en cultivos stock para los estudios posteriores; los cuales están depositados en el cepario del CIDEFI, FCAyF-UNLP. Tres aislamientos se confirmaron pertenecientes al género Stemphylium utilizando el marcador molecular ITS (Internal Transcribed Spacer) y las características morfométricas de los conidios que coincidieron a las reportadas para S. lycopersici. Se obtuvo el perfil de metabolitos secundarios de los aislamientos CIDEFI estudiados, existiendo variabilidad en su capacidad para sintetizar un espectro diferencial de metabolitos específicos. Se registraron 23 compuestos, varios de los cuales aún no estaban registrados para Stemphylium, con la infectopirona como el metabolito más representado. El aislamiento CIDEFI 216 cuyo fenotipo varió según las condiciones de cultivo, incluyendo su respuesta al estrés hídrico, fue capaz de afectar diferencialmente distintos cultivares de tomate. Este aislamiento reveló ser polífago, mostrando también sintomatología típica de manchas foliares de la enfermedad estudiada sobre otras especies vegetales como Capsicum anum L., Cucumis sativus L., Cucurbita máxima var. zapallito (Carrière) Millán, Cucurbita pepo L., Eruca sativa Mill., Lactuca sativa L., Phaseolus vulgaris L., Solanum melongena L. y Zea mays L. Se evaluó el efecto del BTH frente a la inoculación con el aislamiento CIDEFI 216 en tres sistemas de estudio: i, bajo condiciones in-vitro sobre hojas desprendidas de tomate; ii, en plantas de tomate cultivadas en macetas en invernáculo; y iii, en cultivo en invernáculos de producción comercial. Bajo ciertas condiciones de aplicación el BTH redujo la severidad del aislamiento CIDEFI 216, aunque su respuesta en planta no fue estable y causó cierto grado de fitotoxicidad. Aunque en invernáculos de producción comercial el BTH redujo la severidad de la enfermedad, provocada por infección natural de Passalora fulva, no se observaron alteraciones en los rendimientos del cultivo. Todos estos resultados sugieren que el BHT es un compuesto que tiene potencial en la inducción de protección del tomate frente a la “mancha gris de la hoja de tomate”. Sin embrago, parámetros como TBARS, fenoles totales y la actividad POX no resultaron ser indicadores fidedignos en la detección de RSA.

Extracellular proteolytic cascade in tomato activates immune protease Rcr3

Proteolytic cascades regulate immunity and development in animals, but these cascades in plants have not yet been reported. Here we report that the extracellular immune protease Rcr3 of tomato is activated by P69B and other subtilases (SBTs), revealing a proteolytic cascade regulating extracellular immunity in solanaceous plants. Rcr3 is a secreted papain-like Cys protease (PLCP) of tomato that acts both in basal resistance against late blight disease (Phytophthora infestans) and in gene-for-gene resistance against the fungal pathogenCladosporium fulvum (syn.Passalora fulva). Despite the prevalent model that Rcr3-like proteases can activate themselves at low pH, we found that catalytically inactive proRcr3 mutant precursors are still processed into mature mRcr3 isoforms. ProRcr3 is processed by secreted P69B and other Asp-selective SBTs in solanaceous plants, providing robust immunity through SBT redundancy. The apoplastic effector EPI1 ofP. infestanscan block Rcr3 activation by inhibiting SBTs, suggesting that this effector promotes virulence indirectly by preventing the activation of Rcr3(-like) immune proteases. Rcr3 activation inNicotiana benthamianarequires a SBT from a different subfamily, indicating that extracellular proteolytic cascades have evolved convergently in solanaceous plants or are very ancient in the plant kingdom. The frequent incidence of Asp residues in the cleavage region of Rcr3-like proteases in solanaceous plants indicates that activation of immune proteases by SBTs is a general mechanism, illuminating a proteolytic cascade that provides robust apoplastic immunity.