Identificación taxonómica y molecular de especies del nematodo lesionador de la raíz Pratylenchus (Nematoda: Pratylenchidae) asociado a cuatro cultivos de Costa Rica

Abstract

Los nematodos del género Pratylenchus spp. son considerados los segundos con mayor impacto económico en los cultivos a nivel nacional. El objetivo de este estudio fue identificar especies del nematodo lesionador de la raíz Pratylenchus asociados al cultivo de arroz (Oryza sativa) en Laurel, Corredores, Puntarenas; plátano (Musa sp.) en Paraíso de Sixaola, Talamanca, Limón; piña (Ananas comosus) en dos zonas Pital de San Carlos, Alajuela y Guápiles, Limón; finalmente pasto estrella (Cynodon nlemfuensis) en San Vicente de Ciudad Quesada, San Carlos, Alajuela. Con la información recopilada se pretende la toma de decisiones y el manejo de las plantaciones. Se realizaron estudios taxonómicos (morfológico, morfométrico) y moleculares. Se llevaron a cabo un total de 3500 mediciones morfométricas, que facilitaron la elaboración de un análisis estadístico descriptivo. Además, un total de 2000 microfotografías de hembras y machos que permitieron discriminar entrelas especies de Pratylenchus asociadas a los cultivos muestreados. Los análisis PCR-RFLP del ITS1 indicaron que la especie asociada al cultivo del plátano fue P. coffeae con un peso molecular de 700 pb; en la plantación de arroz y cultivo de pasto estrella se encontró P. zeae que mostró un peso molecular de 500 pb; en piña se encontró P. brachyurus y presentó un peso molecular de 500 pb en ambas zonas muestreadas. El análisis de RFLP con la enzima Ded I reveló fragmentos de 100 y 250pb para P. coffeae; 200 y 250 pb para P. zeae; y 450pb para P. brachyurus. Las enzimas de restricción Pst I y Hind III, no permitieron la discriminación entre las tres especies de nematodos. Además, se amplificaron los segmentos de expansión D2-D3 del 28S ADNr, usando los cebadores D2A y D3B, y se amplificó la región ITS1 utilizando los cebadores 18S y rDNA1. La secuenciación generó resultados similares a la identificación morfológica, morfométrica y de PCR-FRLP para las tres especies analizadas, donde se confirmó nuevamente cada una de ellas, asociadas a los cultivos muestreados. Además, se establecieron relaciones filogenéticas entre especies de Pratylenchus a partir de segmentos de expansión D2-D3 de la región 28S del ARNr y genes de secuenciación de la región ITS del ARNr, utilizando los métodos de Inferencia Bayesiana (IB). De las tres especies de Pratylenchus identificadas en esta investigación, la especie P. zeae asociada al cultivo de pasto estrella es el primer reporte para Costa Rica, no así para el caso del arroz en el que se encuentra altamente asociado. Para el caso de P. coffeae en plátano, ya existen reportes de la especie en el cultivo. En lo que respecta a las especies P. brachyurus es frecuente encontrarla asociada a plantaciones de piña en el territorio nacional. Por último, la detección de especies de nematodos en plantaciones agrícolas permite el establecimiento e implementación de una estrategia de manejo que minimice los daños ocasionados por estos organismos.Nematodes of the genus Pratylenchus spp. They are considered the second with the greatest economic impact on crops nationwide. The objective of this study was to identify species of the root lesion nematode Pratylenchus associated with the cultivation of rice (Oryza sativa) in Laurel, Corredores, Puntarenas; banana (Musa sp.) in Paraíso de Sixaola, Talamanca, Limón; pineapple (Ananas comosus) in two areas Pital de San Carlos, Alajuela and Guápiles, Limón; finally star grass (Cynodon nlemfuensis) in San Vicente de Ciudad Quesada, San Carlos, Alajuela. The information gathered is intended to make decisions and manage the plantations. Taxonomic (morphological, morphometric) and molecular studies were carried out. A total of 3,500 morphometric measurements were carried out, which facilitated the elaboration of a descriptive statistical analysis. In addition, a total of 2000 photomicrographs of females and males that allowed to discriminate between the Pratylenchus species associated with the sampled cultures. The PCR-RFLP analysis of ITS1 indicated that the species associated with the plantain crop was P. coffeae with a molecular weight of 700 bp; In the rice plantation and star grass cultivation, P. zeae was found that showed a molecular weight of 500 bp; P. brachyurus was found in pineapple and presented a molecular weight of 500 bp in both sampled areas. RFLP analysis with Ded I enzyme revealed 100 and 250 bp fragments for P. coffeae; 200 and 250 bp for P. zeae; and 450bp for P. brachyurus. The restriction enzymes Pst I and Hind III did not allow discrimination between the three species of nematodes. In addition, 28S rDNA expansion segments D2-D3 were amplified, using primers D2A and D3B, and the ITS1 region was amplified using primers 18S and rDNA1. The sequencing generated results similar to the morphological, morphometric and PCR-FRLP identification for the three species analyzed, where each of them was confirmed again, associated with the sampled cultures. In addition, phylogenetic relationships between Pratylenchus species were established from D2-D3 expansion segments of the 28S region of rRNA and sequencing genes of the ITS region of rRNA, using Bayesian Inference (IB) methods. Of the three species of Pratylenchus identified in this research, the species P. zeae associated with the cultivation of star grass is the first report for Costa Rica, but not in the case of rice in which it is highly associated. In the case of P. coffeae in plantain, there are already reports of the species in the crop. Regarding the P. brachyurus species, it is common to find it associated with pineapple plantations in the national territory. Finally, the detection of nematode species in agricultural plantations allows the establishment and implementation of a management strategy that minimizes the damage caused by these organisms.