The Significance of Wild Plants in the Evolutionary Ecology of Three Major Viruses Infecting Cultivated Sweetpotato in Uganda

The studies presented in this thesis contribute to the understanding of evolutionary ecology of three major viruses threatening cultivated sweetpotato (Ipomoea batatas Lam) in East Africa: Sweet potato feathery mottle virus (SPFMV; genus Potyvirus; Potyviridae), Sweet potato chlorotic stunt virus (SPCSV; genus Crinivirus; Closteroviridae) and Sweet potato mild mottle virus (SPMMV; genus Ipomovirus; Potyviridae). The viruses were serologically detected and the positive results confirmed by RT-PCR and sequencing. SPFMV was detected in 24 wild plant species of family Convolvulacea (genera Ipomoea, Lepistemon and Hewittia), of which 19 species were new natural hosts for SPFMV. SPMMV and SPCSV were detected in wild plants belonging to 21 and 12 species (genera Ipomoea, Lepistemon and Hewittia), respectively, all of which were previously unknown to be natural hosts of these viruses. SPFMV was the most abundant virus being detected in 17% of the plants, while SPMMV and SPCSV were detected in 9.8% and 5.4% of the assessed plants, respectively. Wild plants in Uganda were infected with the East African (EA), common (C), and the ordinary (O) strains, or co-infected with the EA and the C strain of SPFMV. The viruses and virus-like diseases were more frequent in the eastern agro-ecological zone than the western and central zones, which contrasted with known incidences of these viruses in sweetpotato crops, except for northern zone where incidences were lowest in wild plants as in sweetpotato. The NIb/CP junction in SPMMV was determined experimentally which facilitated CP-based phylogenetic and evolutionary analyses of SPMMV. Isolates of all the three viruses from wild plants were genetically similar to those found in cultivated sweetpotatoes in East Africa. There was no evidence of host-driven population genetic structures suggesting frequent transmission of these viruses between their wild and cultivated hosts. The p22 RNA silencing suppressor-encoding sequence was absent in a few SPCSV isolates, but regardless of this, SPCSV isolates incited sweet potato virus disease (SPVD) in sweetpotato plants co-infected with SPFMV, indicating that p22 is redundant for synergism between SCSV and SPFMV. Molecular evolutionary analysis revealed that isolates of strain EA of SPFMV that is largely restricted geographically in East Africa experience frequent recombination in comparison to isolates of strain C that is globally distributed. Moreover, non-homologous recombination events between strains EA and C were rare, despite frequent co-infections of these strains in wild plants, suggesting purifying selection against non-homologous recombinants between these strains or that such recombinants are mostly not infectious. Recombination was detected also in the 5 - and 3 -proximal regions of the SPMMV genome providing the first evidence of recombination in genus Ipomovirus, but no recombination events were detected in the characterized genomic regions of SPCSV. Strong purifying selection was implicated on evolution of majority of amino acids of the proteins encoded by the analyzed genomic regions of SPFMV, SPMMV and SPCSV. However, positive selection was predicted on 17 amino acids distributed over the whole the coat protein (CP) in the globally distributed strain C, as compared to only 4 amino acids in the multifunctional CP N-terminus (CP-NT) of strain EA largely restricted geographically to East Africa. A few amino acid sites in the N-terminus of SPMMV P1, the p7 protein and RNA silencing suppressor proteins p22 and RNase3 of SPCSV were also submitted to positive selection. Positively selected amino acids may constitute ligand-binding domains that determine interactions with plant host and/or insect vector factors. The P1 proteinase of SPMMV (genus Ipomovirus) seems to respond to needs of adaptation, which was not observed with the helper component proteinase (HC-Pro) of SPMMV, although the HC-Pro is responsible for many important molecular interactions in genus Potyvirus. Because the centre of origin of cultivated sweetpotato is in the Americas from where the crop was dispersed to other continents in recent history (except for the Australasia and South Pacific region), it would be expected that identical viruses and their strains occur worldwide, presuming virus dispersal with the host. Apparently, this seems not to be the case with SPMMV, the strain EA of SPFMV and the strain EA of SPCSV that are largely geographically confined in East Africa where they are predominant and occur both in natural and agro-ecosystems. The geographical distribution of plant viruses is constrained more by virus-vector relations than by virus-host interactions, which in accordance of the wide range of natural host species and the geographical confinement to East Africa suggest that these viruses existed in East African wild plants before the introduction of sweetpotato. Subsequently, these studies provide compelling evidence that East Africa constitutes a cradle of SPFMV strain EA, SPCSV strain EA, and SPMMV. Therefore, sweet potato virus disease (SPVD) in East Africa may be one of the examples of damaging virus diseases resulting from exchange of viruses between introduced crops and indigenous wild plant species. Keywords: Convolvulaceae, East Africa, epidemiology, evolution, genetic variability, Ipomoea, recombination, SPCSV, SPFMV, SPMMV, selection pressure, sweetpotato, wild plant species Author s Address: Arthur K. Tugume, Department of Agricultural Sciences, Faculty of Agriculture and Forestry, University of Helsinki, Latokartanonkaari 7, P.O Box 27, FIN-00014, Helsinki, Finland. Email: tugume.arthur@helsinki.fi Author s Present Address: Arthur K. Tugume, Department of Botany, Faculty of Science, Makerere University, P.O. Box 7062, Kampala, Uganda. Email: aktugume@botany.mak.ac.ug, tugumeka@yahoo.com

First report of Pythiogeton ramosum (Pythiales) in Australia

In 2012, a project was initiated to assess if the soft rot disease of ginger in Australian fields was associated with pathogens other than Pythium myriotylum. Together with nine Pythium spp., ten isolates of a Pythium-like organism were also recovered from ginger with soft rot symptoms. These Pythium-like isolates were identified as Pythiogeton (Py.) ramosum based on its morphology and ITS sequences. In-vitro pathogenicity tests allowed confirmation of pathogenicity of Py. ramosum on excised carrot (Daucus carota), sweet potato (Ipomoea batatas) and potato (Solanum tubersum) tubers, although it was not pathogenic on excised ginger (Zingiber officinale) and radish (Raphanus sativus) rhizome/roots. In addition it was found to be pathogenic on bean (Phaseolus vulgaris), capsicum (Capsicum annuum) and cauliflower (Brassica oleracea var. botrytis) seedlings. This is the first record of Py. ramosum and its pathogenicity in Australia.

Conservación in vitro a tasas mínimas de crecimiento del clon de camote N-1437 (Ipomoea batata (L) Lam) durante dieciseis semanas

El presente trabajo se realizó en el Programa adscrito a la Universidad Nacional Agraria, con el objetivo de estudiar el método de conservación in vitro a tasa mínimas de crecimiento en el cultivo de camote (Ipomoea batatas (L.) Lam.) clon N-1437, se procedió a inocular bajo condiciones de asepsia total, microesquejes entre 3 y 4 mm de longitud aproximadamente, conteniendo una yema axilar. En la evaluación final a las 16 semanas, se observó que en los tratamientos con 10 y 15 g/1 de manitol las variables altura, número de hojas y número de raíces presentaron menores valores de incremento mensual comparados con los alcanzados en los tratamientos testigo y a 5 g/1 de manitol, además se determinó que en el tratamiento testigo hubo mejores resultados en cuanto a la sobrevivencia de los tejidos en el 100%, menor formación de callo en un 5%, vitrificación 10% y en la coloración verde oscuro de las hojas en un 65% de las plántulas. En los tratamientos testigo y dilución de las sales MS, resultó que al 50% de dilución el incremento mensual presento valores intermedios en las variables altura de la plántula y número de hojas, pero el número de raíces fue menor presentando valores de 0.16 cm, 0.95 y 0.56 respectivamente. La sobrevivencia de los tejidos fue del 100%, no se presentó formación de callo ni vitrificación y la coloración verde oscuro de las hojas fue del 90%. Aun cuando el manitol fue efectivo en la reducción de la tasa presentaron morfológico de crecimiento efectos menos y fisiológico, deseables en el comparado con el aspecto efecto producido por las diluciones de las sales Ms.

La Agricultura de las Antillas: Un aporte substancial al mundo

A partir del 12 de octubre de 1492, el mundo ya no fue el mismo. El almirante Cristóbal Colón tocada tierras de un nuevo continente, al que llamaría América. Cuando descubrió Las Antillas, encontró que estas islas estaban habitadas por diversas tribus donde la agricultura era el epicentro de sus vidas, de sus usos y costumbres. De ella se han heredado muchas y se encuentran vigentes de uso cotidiano. El presente trabajo hace descripción de algunas de estas vigencias y se citan ejemplos de su variada influencia como los nombres de: maní (Arachis hypogea L.), maíz (lea mays L.) guanábana (Annona muricata L.), pitahaya (Hyfocereus undatus B & G) y tabaco (Nicotiana tabacum L.), en usos particulares en el caso del mamey (Mammea americana L.), icaco (Chysobafanus icaco L.) y yuca (Manihot esculenta C.), con propósito alimenticio el quequisque (Xanthosoma sagittifolium Shott), batata (lpomoea batatas L.) y topee tambo (Caffathea affonia) y de origen autóctono como la piña (Ananas comosus L.), nancite (Byrsonima crassifolia H.B.K.), guayaba (Psidium guajava L.), coco (Cocos nucifera L.), caímito (Chysophylum caimito L.), guayacán (Guayacum sanctum L.) y la caoba ( Swietenia microphyfa L.).

Caracterización y evaluación preliminar de diez clones de camote (Ipomoea batata L.)

El presente trabajo se refiere a la caracterización y evaluación preliminar de diez clones de camote Ipomea batatas L. para su realización de inicio con la colecta del germoplasma criollo y/o introducción de diferentes regiones del país. Se elaboró una guía preliminar de 46 descriptores para la caracterización de este material. Para su validación se realizaron dos ciclos de siembra, una en la finca Las Mercedes y la otra en las áreas experimentales del programa de Recursos Genéticos Nicaragüense (REGEN), localizadas en EL rodeo km 12 ½ carretera Norte , Managua. Mediante la investigación se eléboro una guía define de 36 descriptores, donde se eliminaron los que no definieron clones de la población estudiada. Se proponen además descriptores que deben tomarse en otros trabajos. Los descriptores se definieron en principales, secundarios e inútiles, de acuerdo a su variación presentada dentro de la población, así como su importancia para la diferenciación de los clones: los descriptores principales se consideran suficientes para realizar un buen trabajo de caracterización. Se presenta un catálogo de los 10 clones estudiados en que se anotan para valores mínimos, máximos, desviación estándar y la media para los descriptores cuantitativos, y la moda para los cualitativos. Para estos últimos se dan los códigos, pudiéndose observar sus estados en la guía de descriptores. Los clones sobresalientes por su rendimiento fueron N-77, N-1383, N1433 y N-178. Se recomienda a los clones N-179, N177 y N1437 para trabajos de investigación con fines forrajeros. Por último se recomienda a los clones de mayor contenido de materia seca para buscar materiales con porcentajes altos de almidón, sobresaliendo en este caso N-1301, N179, N1384 y N-177.

Comportamiento del crecimiento, desarrollo y rendimiento del nopal (Opuntia ficus-indica L.) en asocio con seis culltivos prehispánicos, Jardín Botánico, Apompuá, Carazo, 2013

El nopal (Opuntia ficus-indica L),pertenece a la familia de las cactáceas, sobrevive en zonas áridas o semiáridas. En Nicaragua la producción como planta de cultivo es incipiente, pero puede representar una alternativa para la dieta alimenticia tanto para humanos como animales, es importante por ser fuente de alimento a bajo costo, las bondades radican en la diversidad de utilidades que posee tanto por su valor nutritivo como por la adaptabilidad en las zonas del trópico seco de nuestro país. Este ensayo se estableció en el Jardín Botánico de la Asociación del Desarrollo Comunitario del Departamento de Carazo (ADECA), ubicado en la comunidad de Apompuá del municipio de Diriamba - Carazo kilómetro 40 carretera La Boquita-Casares, durante el período de Julio 2013 a Febrero 2014. Se utilizó un Bloque Completo al Azar (BCA), con cuatro repeticiones y seis tratamientos: pipián Cuarenteño (Cucurbita angyrosperma Huber), amaranto (Amaranthus caudatus L.), frijol blanco (Phaseolus cutifolius Gray), chan (Hyptis suaveolens L. Poit), batata o camote ( Ipomea batatas L. ) & yuca (Manihot esculenta Crantz), para evaluar con cuál de estos cultivos asociados tiene mejor rendimiento el nopal. El análisis de los datos obtenidos del estudio de nopal reflejan que obtuvo una sobrevivencia del 100 %, el mejor rendimiento 8285 kg ha -1 en el asocio con frijol blanco (T3), con respecto al comp ortamiento de los cultivos prehispánicos pipián Cuarenteño, amaranto, batata & yuca (T1,T2, T5 y T6) no llegaron a cosecha por no tolerar las condiciones climáticas de la zona, a excepción del frijol blanco y chan(T3 y T4), que completaron su ciclo biológico y obtuvieron una productividad en el asocio de 250 y 54% respectivamente. Palabras claves: zonas secas, alternativas de producción, cultivos precolombinos.

甘薯体细胞胚胎发生和原生质体培养及转化的研究

甘薯[Ipomoea batatm L.]胚性愈伤组织的诱导、生长及分化，受遗传背景、外植体来源、激素配比等多种因素的影响。以徐薯l8叶片为外植体，在Ms附加2mg／l2.4-D的培养基上，诱导、筛选出三种类型的愈伤组织（I型、Ⅱ型、IV型），虽然其来源和培养条件相同，但在外部形态、内部结构、分化途径、分化能力、同工酶酶谱、可溶性蛋白质组成以及DNA分子结构方面，都有显著差异。I型愈伤组织在Ms无激素培养基上分化出体细胞胚，其过氧化物酶及脂酶同工酶与Ⅱ型愈伤组织和lV型愈伤组织相比，酶带的数目、深浅不同，而与胚状体相类似，可以作为不回类型愈伤组织及其分化途径的生理指标。SDS-PAGE电泳分析表明：三种愈伤组织的总蛋白组成也有显著差异。I型愈伤组织与Ⅱ型愈伤组织相比，无论是酶带的数目，还是酶带的扫描高度，都占绝对优势，表明其具有相对较高的蛋白质合成代谢水平。RAPD分析表明，三种类型愈伤组织的遗传基础具有一定差异。在所用的10个随机引物中，引物G3(GAGCCCTCCA)扩增出了显著的多态性，在I型愈伤组织与胚状体中发现两个特异片段，有可能与体细胞胚胎发生过程特异相关。 以I型愈伤组织进行悬浮培养，建立了具有再生能力的胚性悬浮细胞系，并对其鲜重、干重、PCV体积、PH值等生长特性进行了测定，研究了在悬浮培养条件下，2.4-D浓度对体细胞胚胎发生的影响。在MS附加Img/12.4-D的培养基中，细胞呈园球型，细胞质浓厚，细胞核显著，分裂旺盛，转入不含2.4-D的分化培养基中，即可得到大量的游离胚状体：浓度过高（4-8mg／l）或过低（0.5mg/l），都不利于细胞的生长和分化。胞外同工酶研究发现：胞外过氧化物酶水平，随着2.4-D浓度升高、培养时间的延长、细胞生长速度的减缓而降低，随着体胚分化的开始而升高。这种变化趋势表明：2.4-D浓度、过氧化物酶及细胞的生长、分化之间，存在密切联系。蛋白质分析发现，2.4-D的浓度与细胞内可溶性蛋白质组成及含量也密切相关：在无激素培养基中的培养物，其蛋白质电泳图谱与在含有不同浓度2.4-D的培养基中的培养物相比，无论是谱带的数目还是谱带的峰值，都有深刻差异，表明在体胚分化和发育过程中，细胞内进行着旺盛的蛋白质合成代谢。 以胚性悬浮细胞为材料，进行原生质体培养。通过对游离条件的比较研究，发现采用PH值为6.0的E3酶液酶解2小时，可以得到大量具有旺盛活力的原生质体。采用液体浅层一固体平板双层培养方式进行培养，原生质体分裂旺盛，20天后形成肉眼可见的微型愈伤组织，在附加0.5mg/1 2.4-D的继代培养基中，出现根的分化，转入附加0.5mg/12.4-D和Img/16-BA的分化培养基中，有少量不定芽发生，并形成小苗，但无胚状体产生。 以来源于胚性悬浮细胞的原生质体为受体，通过与农杆菌共培养，将苏云金杆菌毒蛋白(Bt)基因导入甘薯细胞，经卡那霉素筛选，得到抗性愈伤组织，并有根的分化。经过PCR检测，证明了Bt基因在甘薯细胞染色体组中的整合。

干旱和复水条件下转基因甘薯的光合特性

以转铜锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)基因甘薯(TS)及未转基因甘薯(NT)为实验材料,研究在旱后复水条件下转基因甘薯及未转基因甘薯抗氧化酶活性和光合特性变化。结果显示,连续36 h胁迫条件下,TS和NT的SOD活性都先降低后升高,但TS的SOD活性始终高于NT。胁迫至24 h时,TS的SOD活性约为NT的1.2倍,复水后二者SOD活性都下降。持续胁迫,TS的APX活性先升高后降低,NT与之相反,复水后TS和NT的APX活性都是先升高后降低,复水12 h,TS的APX活性是NT的1.5倍。水分胁迫条件下TS的膜质受伤害程度要轻于NT,胁迫24 h,复水12 h,NT的MDA含量均约为TS的1.2倍。胁迫12 h,TS和NT净光合速率都下降,继续胁迫,TS净光合速率开始上升,NT几乎保持不变,胁迫36 h,TS的净光合速率约为NT的1.5倍。复水后二者净光合速率都开始上升,复水12 h,TS净光合速率约为NT的3倍。胁迫时TS、NT胞间CO2浓度(Ci)都逐渐增大,胁迫36 h时NT胞间CO2浓度显著高于TS,是其1.4倍。实验结果表明,同时转入SOD、APX抗氧化基因后,在...

Manejo integrado da mosca-branca Bemisia argentifolii.

Historico; Classificacao sistematica, descricao morfologica, biologia e danos; Ecologia; Hospedeiras e febologia; Metodos de controle de pragas; Manejo integrado.

Novas técnicas de multiplicação de ramas de batata-doce.

2005

Estudo da variabilidade genética de plantas oriundas da embriogênese somática de genótipos de batata-doce utilizando marcadores RAPD.

2005

Recomendações para manejo da podrigão-do-pé em batata-doce.

2011

Limpeza clonal de batata-doce: produção de matrizes com elevada qualidade fitossanitária.

2013

Viroses da batata-doce no Brasil: importância e principais medidas de controle.

2013

Ocorrência e danos do negrito da batata-doce Typophorus nigritus no Distrito Federal.

Além de informar a ocorrência de T. nigritus no Distrito Federal, este comunicado visa, também, fornecer subsídios para ajudar o produtor a identificar corretamente o inseto, com base na descrição das características morfológicas e de seus danos na planta. Além disso, são fornecidas informações básicas para o manejo correto de T. nigritus na cultura da batata-doce.