Identificación de resistencia contra Pepper golden mosaic virus (PepGMV) y Pepper huasteco yellow vein virus (PHYVV) en chiles mexicanos con diferente grado de domesticación mediante agroinoculación y biobalística

Abstract

RESUMEN: La presente tesis tuvo como objetivo general identificar accesiones de Capsicum annuum con resistencia a Pepper golden mosaic virus (PepGMV) y Pepper huasteco yellow vein virus (PHYVV), mediante el uso de dos estrategias de inoculación: agroinoculación y biobalística, y un experimento en campo. Este estudio se fundamenta en la amplia diversidad genética del chile, que incluye formas silvestres hasta cultivares domesticados, y en la evidencia de que el proceso de domesticación ha contribuido a la pérdida de mecanismos naturales de defensa frente a patógenos. En México, PepGMV y PHYVV representan una de las principales limitantes fitosanitarias en la producción de chile, al provocar reducciones importantes en el rendimiento y la calidad del fruto. La tesis se organizó en seis capítulos de acuerdo con los objetivos planteados en la investigación. El Capítulo I corresponde al planteamiento del problema y en éste se presenta la introducción general, la justificación, los objetivos y la hipótesis. El Capítulo II describe la colección de accesiones proveniente del Banco de Germoplasma de la Universidad Autónoma de Aguascalientes, así como la producción y manejo de plantas para los experimentos de compatibilidad con Agrobacterium tumefaciens, agroinoculación, biobalística y campo. En el Capítulo III se describe la evaluación de la compatibilidad de accesiones de C. annuum, con distinto grado de domesticación, frente a A. tumefaciens, mediante dos métodos de inoculación: infiltración y lesión. Este capítulo permitió determinar que la compatibilidad bacteriana no se relacionó directamente con el grado de domesticación, sugiriendo que la recalcitrancia observada en Capsicum podría estar asociada a procesos fisiológicos complejos. En el Capítulo IV se aborda la evaluación de la respuesta de las accesiones frente a PepGMV y PHYVV mediante agroinoculación y biobalística. Inicialmente, el experimento de agroinoculación se realizó en tres ocasiones; sin embargo, no se logró establecer la infección viral en las accesiones evaluadas. Ante esta limitante, se implementó la inoculación mediante biobalística como estrategia alternativa para garantizar la introducción del ADN viral. A través de este método, se analizaron la severidad y la incidencia de síntomas durante 35 días postinoculación, registrándose diferencias significativas entre accesiones y tiempos de evaluación. Los resultados evidenciaron una menor severidad e incidencia en accesiones silvestres, mientras que las domesticadas mostraron mayor susceptibilidad. Destacó la accesión Acc-106 (Pico Paloma) por su resistencia a PepGMV y tolerancia a PHYVV. El Capítulo V describe el establecimiento de un experimento en condiciones naturales en una zona con alta presión de Begomovirus en el municipio de Rincón de Romos, Aguascalientes. Aunque no se presentó la infección natural esperada, este capítulo documenta la variabilidad en la incidencia del vector y la interpretación de estudios bajo condiciones ambientales variables. Finalmente, en el Capítulo VI se llevó a cabo la identificación de accesiones con distintos niveles de respuesta frente a la infección viral, considerando la severidad de síntomas, la incidencia, el Área Bajo la Curva del Progreso de la Enfermedad (ABCPE) y la confirmación molecular de la inoculación mediante biobalística. Con base en estos criterios, las accesiones se agruparon en cinco categorías de reacción: Resistente (R), Tolerante (T), Moderadamente Susceptible (MS), Susceptible (S) y Altamente Susceptible (AS). Dado que los experimentos de agroinoculación y el ensayo en campo no lograron establecer la infección viral esperada, la determinación de accesiones con comportamiento sobresaliente se fundamentó exclusivamente en la información generada bajo condiciones de inoculación por biobalística. Los resultados del estudio permitieron concluir que existe variabilidad genética asociada al grado de domesticación que influye en la respuesta a Begomovirus, y que ciertas accesiones silvestres constituyen fuentes potenciales de resistencia genética. El estudio también permitió documentar la variabilidad interanual en la incidencia del vector, y resalta la necesidad de considerar la dinámica poblacional de B. tabaci en el diseño de ensayos de campo. Como productos académicos derivados de esta investigación, se generaron dos artículos científicos: uno publicado en 2025 en la revista Plants y otro aceptado en la revista Ecosistemas y Recursos Agropecuarios (bajo evaluación).

ABSTRACT: The present thesis aimed to identify Capsicum annuum accessions with resistance to Pepper golden mosaic virus (PepGMV) and Pepper huasteco yellow vein virus (PHYVV) using two inoculation strategies: agroinoculation and biolistic delivery. This study is based on the broad genetic diversity of chili pepper, which ranges from wild forms to highly domesticated cultivars, as well as on evidence that the domestication process has contributed to the loss of natural defense mechanisms against pathogens. In Mexico, PepGMV and PHYVV represent major phytosanitary constraints in chili production, causing significant reductions in yield and fruit quality. The thesis is organized into six chapters structured according to the objectives proposed in this research. Chapter I corresponds to the problem statement and presents the general introduction, justification, objectives, and hypothesis guiding the study. Chapter II describes the assembly of the plant collection obtained from the Germplasm Bank of the Universidad Autónoma de Aguascalientes, as well as the production and management of plants required for agroinoculation, biolistic, and field experiments. Chapter III describes the evaluation of the compatibility of several C. annuum accessions, differing in domestication level, with Agrobacterium tumefaciens using two inoculation methods: infiltration and wounding. This chapter showed that bacterial compatibility was not directly associated with the degree of domestication, suggesting that the recalcitrance observed in Capsicum may be linked to complex physiological processes. Chapter IV addresses the evaluation of accession responses to PepGMV and PHYVV through agroinoculation and biolistic inoculation. Agroinoculation experiments were initially conducted on three independent occasions; however, viral infection was not established in any accession. Due to this experimental limitation, biolistic inoculation was implemented as an alternative strategy to ensure viral DNA delivery. Using this method, symptom severity and incidence were assessed over 35 days post-inoculation, revealing significant differences among accessions and evaluation times. Results showed lower severity and incidence in wild accessions, whereas domesticated materials exhibited higher susceptibility. Notably, accession Acc-106 (Pico Paloma) showed resistance to PepGMV and tolerance to PHYVV. Chapter V describes the establishment of a field experiment under natural conditions in an area with historically high Begomovirus pressure in the municipality of Rincón de Romos, Aguascalientes. Although natural infection was not observed, this chapter documents variability in vector incidence and provides insights for interpreting studies conducted under fluctuating environmental conditions. Finally, Chapter VI presents the identification of accessions with different levels of response to viral infection, considering symptom severity, incidence, the area under the disease progress curve (AUDPC), and molecular confirmation of infection obtained through biolistic inoculation. Based on these criteria, accessions were classified into five reaction categories: Resistant (R), Tolerant (T), Moderately Susceptible (MS), Susceptible (S), and Highly Susceptible (HS). Because agroinoculation and field experiments did not result in successful viral infection, the identification of outstanding accessions was based exclusively on data generated under controlled biolistic inoculation conditions. Overall, the results indicate the existence of genetic variability associated with domestication level that influences Begomovirus response and highlight certain wild accessions as potential sources of genetic resistance. The study also documented interannual variability in vector incidence and emphasizes the importance of considering Bemisia tabaci population dynamics when designing field trials, reinforcing the value of complementing such studies with controlled inoculation methods such as biolistic deliver. As academic outputs derived from this research, two scientific articles were produced: one published in 2025 in the journal Plants and another accepted in the journal Ecosistemas y Recursos Agropecuarios (under evaluation).