Histocompatibilidad y compuestos bioactivos en injertos de chile Pimiento y Serrano (Capsicum annuum L.) con dos portainjertos resistentes a Phytophthora capsici Leo

Abstract

RESUMEN Los chiles, pimientos, y ajíes del género Capsicum son hortalizas importantes a nivel mundial, sin embargo, es un cultivo altamente susceptible a Phytophthora capsici. Las estrategias de manejo actuales del oomiceto no son efectivas y resultan nocivas para el medio ambiente. La técnica del injerto es ampliamente utilizada en hortalizas de las familias Cucurbitaceae y Solanaceae con el fin de brindar resistencia a enfermedades transmitidas por el suelo, estrés abiótico, y para el mejoramiento en el rendimiento y producción. Así también, existen reportes de la influencia del portainjerto sobre la producción y calidad de los frutos. El género Capsicum se ha distinguido por la falta de portainjertos que sean compatibles y que presenten resistencia a P. capsici. El Criollo de Morelos 334 (CM334) se ha utilizado a nivel mundial en cruzas y como portainjerto para proteger contra P. capsici. Otras fuentes de resistencia como criollos regionales del chile Pasilla siguen sin explorarse. Los objetivos de la presente investigación fueron (1) evaluar la sobrevivencia y compatibilidad histológica de injertos utilizando Pasilla 18M y CM334 como portainjertos de dos cultivares comerciales susceptibles: Pimiento California Wonder (CW) y Serrano Coloso, (2) evaluar la efectividad del injerto frente a P. capsici mediante evaluación de severidad e incidencia, y (3) examinar los compuestos bioactivos obtenidos de los frutos de plantas sobrevivientes al injerto y a la inoculación con P. capsici. La sobrevivencia al injerto se analizó durante 58 días después del injerto (DDI) en 60 plantas por tratamiento distribuidas en cuatro repeticiones. Se tomaron muestras de tallo antes del proceso de injertación para el análisis morfométrico. La severidad e incidencia se registraron durante 24 días después de la inoculación con P. capsici (DDPc). También se evaluó la incidencia a los 54 y 84 DDPc. Se aplicó una escala de severidad de 0 (planta sana) a 4 (planta muerta) para evaluar la pudrición de raíz por planta. La incidencia se registró como el porcentaje de plantas enfermas (Severidad>0). Se analizaron tres compuestos bioactivos (fenoles solubles totales, ácido ascórbico, y capsaicina) de frutos en maduración comercial (verde) obtenidos de las plantas sobrevivientes al proceso de injerto y a la inoculación con P. capsici. La sobrevivencia al proceso de injertación de los injertos intervarietales fue del 87-94%, similar a la de los cultivares sin injertar y superior a la sobrevivencia de los autoinjertos. No se encontró correlación en las diferencias dimensionales de las variables histológicas (diámetro largo y ancho de tallo, dimensiones del córtex, y dimensiones del tejido vascular) variedad-portainjerto de las muestras de tallo con el porcentaje de sobrevivencia al injerto, sin embargo, las dimensiones del tejido vascular fueron similares entre las variedades y los portainjertos. Las variedades Pimiento y Serrano sin injertar y autoinjertados mostraron severidades de pudrición de la raíz de 2.3-3.3, con una incidencia del 89-100%. Por el contrario, los injertos intervarietales permanecieron casi libres de infección (Severidad 0.14; incidencia 0-4%). La concentración de todos compuestos bioactivos analizados tuvo diferencias altamente significativas dependiendo de la combinación varietal. La concentración de fenoles fue similar en injertos intervarietales y plantas no injertadas, sin embargo, la concentración cambio a ± con la exposición al patógeno dependiendo de la combinación varietal. La concentración de ácido ascórbico fue similar en los injertos intervarietales y las plantas sin injertar, así mismo, con la inoculación las concentraciones aumentaron o se mantuvieron, dependiendo de la combinación varietal. Por su parte, la concentración de capsaicina en injertos intervarietales el proceso de injertación e inoculación incrementaron la concentración del compuesto bioactivo. Los portainjertos CM334 y Pasilla 18M son altamente compatibles con Serrano Coloso y Pimiento CW. Pasilla 18M confiere el mismo nivel de protección contra P. capsici que CM334. El proceso de injertación y la exposición al patógeno influyó en la síntesis de compuestos bioactivos de los frutos de maneras diferentes. Se necesita seguir en la búsqueda de portainjertos contra P. capsici, y explorar la compatibilidad histológica y compuestos bioactivos de los miembros involucrados en los injertos, para mejorar la producción de hortalizas.

ABSTRACT Chilli peppers of the genus Capsicum are one of the most important vegetables in the world. However, it is a highly susceptible crop to Phytophthora capsici. Current management strategies for the oomycete are not effective and are harmful to the environment. The grafting technique is widely used in vegetables of the Cucurbitaceae and Solanaceae families to provide resistance to soilborne diseases, abiotic stress, and improve yield and production. Likewise, there are reports of the influence of the rootstock on the production and quality of the fruits. The genus Capsicum has been distinguished by the lack of rootstocks that are compatible with the cultivars, and resistant to P. capsici. The Criollo de Morelos 334 (CM334) has been used worldwide in crosses and as a rootstock to protect against P. capsici. Other sources of resistance such as Pasilla landraces remain unexplored. The objectives of the present investigation were (1) to evaluate the survival and histological compatibility of the grafts using Pasilla 18M and CM334 as rootstocks of two susceptible commercial cultivars: Sweet Pepper California Wonder (CW) and Serrano Coloso, (2) to evaluate the efficiency of the grafts against to P. capsici by the evaluation of severity and incidence, and (3) analyze the bioactive compounds obtained from the fruits of plants that survived grafting and inoculation with P. capsici. Grafting survival was analyzed over 58 days after grafting (DAG) in sets of 60 plants per varietal combination. Stem samples were taken before the grafting process for morphometric analysis. Disease severity and incidence were recorded during 24 days after inoculation with P. capsici (DAI). Incidence was also evaluated at 54 and 84 DAI. A severity scale from 0 (healthy plant) to 4 (dead plant) was applied to evaluate root rot per plant. Incidence was recorded as the percent of diseased plants (severity>0). Three bioactive compounds (soluble phenols, ascorbic acid, and capsaicin) from commercially ripening fruits (green) obtained from plants surviving the grafting process and inoculation with P. capsici were analyzed. Grafting survival of intervarietal grafts was 87-94%, similar to ungrafted cultivars and exceeding autografts survival. No correlation was found in the dimensional differences of the histological variables (stem length and width diameter, cortex dimensions, and vascular tissue dimensions) scion-rootstock of the stem samples with the grafting survival rate, however, the vascular tissue dimensions were similar between the scions and the rootstocks. Ungrafted and autografted Sweet pepper and Serrano showed root rot severities 2.3-3.3, with 89-100% incidence. In contrast, intervarietal grafts remained almost free of infection (severity 0.14; incidence 0-4%). The concentration of all bioactive compounds analyzed had highly significant differences depending of the varietal combination. The concentration of phenols was similar in intervarietal grafts and ungrafted plants, however, the concentration changed to ± with exposure to the pathogen depending on the varietal combination. The concentration of ascorbic acid was similar in the intervarietal grafts and the ungrafted plants, likewise, with the inoculation the concentrations increased or maintained, depending on the varietal combination. On the other hand, the concentration of capsaicin in intervarietal grafts, the grafting and inoculation process increased the concentration of the bioactive compound. CM334 and Pasilla 18M rootstocks are highly compatible with Serrano Coloso and Sweet pepper CW. Pasilla 18M confers the same level of protection against P. capsici as CM334. The grafting process and exposure to the pathogen influenced the synthesis of bioactive compounds in the fruits in different ways. It is necessary to continue in the search for rootstocks against P. capsici, and to explore the histological compatibility and bioactive compounds of the members involved in the grafts, to improve the production of vegetables.