Alteraciones histopatológicas causadas por la roya Puccinia nakanishikii (Pucciniales: Pucciniaceae) en plantas de Cymbopogon citratus (Poaceae)

Introducción: Los aspectos histopatológicos e histoquímicos relacionados con el ataque de royas en plantas, así como su relación con los diferentes estados espóricos, son escasos en la literatura científica. Objetivos: Describir y analizar los aspectos histopatológicos e histoquímicos en Cymbopogon citratus y su relación con los diferentes estados espóricos de la roya Puccinia nakanishikii. Métodos: Durante abril y agosto 2013 se recolectaron hojas sanas e infectadas con Puccinia nakanishikii en la escarpa noroccidental de la meseta de Bucaramanga-Colombia. Las muestras con lesiones en diferentes etapas del desarrollo se fijaron y procesaron de acuerdo a protocolos estándar para la inclusión y corte en parafina y resina. Las secciones obtenidas en parafina (5-7 µm) fueron teñidas con Safranina-azul de Alcian y azul de Alcian-Hematoxilina. En tanto que las secciones obtenidas en resina (0.5 µm) se tiñeron con azul de Toluidina. También se elaboraron secciones a mano alzada para análisis de autofluorescencia. Las observaciones y registro fotográfico se efectuaron con microscopio fotónico y microscopía de epifluorescencia. Para observaciones con microscopía electrónica de barrido (MEB), las muestras se fijaron en Glutaraldehído, se deshidrataron con 2,2 dimetoxipropano, se desecaron a punto crítico y se metalizaron con oro. Resultados: Las hojas son por lo general hipostomáticas, con células epidérmicas largas y cortas formando filas paralelas y con la presencia de tricomas unicelulares espinosos y microtricomas. La superficie abaxial está cubierta por una densa capa de ceras epicuticulares y la adaxial está formada por agrupaciones de células buliformes y células epidérmicas de contorno rectangular o cuadrado. En el mesófilo no hay diferenciación entre parénquima de empalizada y esponjoso y su anatomía refleja el metabolismo C4 presente en esta gramínea. Se observó la formación de urediosoros y teliosoros hipófilos. Las urediosporas son la fase de reinfección y estas tienen de 4-5 poros germinativos ecuatoriales y su pared es equinulada. Las teliosporas son de pared lisa y de pedicelo persistente. Las urediosporas forman tubos de geminación por lo general sobre la superficie abaxial de la hoja y se desarrollan en dirección de los estomas, por donde penetran al interior del mesófilo. No se observó la presencia de apresorios. La epidermis se desprende y levanta por del desarrollo de las urediosporas y las paráfisis capitadas, a medida que el urediosoro crece. Con el avance de la infección, los tejidos fotosintéticos se desorganizan, pierden la autofluorescencia de la clorofila y las células sufren necrosis. Posteriormente, los tejidos vasculares se fragmentan y colapsan. Para este momento, la infección se ha extendido sobre toda la lámina foliar llevando a la muerte de la hoja y defoliación de la planta. Durante etapas avanzadas de la infección en los urediosoros se observaron picnidios, probablemente del hiperparásito Sphaerellopsis, asociados estrechamente a los tejidos infectados por la roya. Conclusiones: Puccinia nakanishikii se desarrolla sobre las hojas de Cymbopogon citratus produciendo urediosoros y teliosoros. Las urediosporas son la fase de reinfección, y las teliosporas solo se observaron en etapas avanzadas de la infección. La epidermis y los tejidos fotosintéticos son severamente afectados por la necrosis celular. En etapas avanzadas de la infección los tejidos vasculares se ven afectados.

Introduction: Histopathological and histochemical aspects linked to the attack of fungal rusts to plants, as well as its relation with the different spore stages are topics rather scarce in the scientific literature. Objective: To describe and analyze the histopathological and histochemical aspects of Cymbopogon citratus and its relation with the different stages of the spores from the rust fungi Puccinia nakanishikii. Methods: During the months April and August 2013, leaves healthy and infected by Puccinia nakanishikii were collected in the Northwestern scarp of the Bucaramanga-Colombia plateau. The samples with injuries on diverse developmental stages were fixated and processed according to the standard protocols for embedding and sectioning in paraffin and resin. Sections obtained from paraffin (5-7 µm) were stained with Safranin-Alcian blue and Alcian blue-Hematoxylin. On the other hand, sections obtained from resin (0.5 µm) were stained with Toluidine blue. Further, freehand sections were obtained for an autofluorescence analysis. The observations and photographic record were done via photonic microscope and epifluorescence microscope. For the observations via scanning electron microscopy (SEM), the samples were fixated in Glutaraldehyde, dehydrated with 2,2 dimethoxypropane, then desiccated to critical point and finally coated with gold. Results: The leaves are generally hypostomatic, with long and short epidermic cell forming parallel rows and showing unicellular prickle trichomes and micro-trichomes. The abaxial surface is covered by epicuticular wax forming a dense layer. The adaxial epidermis is formed by groupings of bulliform cells and epidermal cells with rectangular or squared contour. In the mesophyll, there is no differentiation between palisade and spongy parenchyma, its anatomy reflects the C4 metabolism. The formation of uredosori and teliosori both hypophyllous was observed. Urediniospores are the reinfecting agents phase, they have 4-5 equatorial germ pores and echinulate wall. Teliospores have smooth wall and a persistent pedicel. The urediniospores form a germ tube, generally on the abaxial leaf surface, these tubes develop towards the stomata reaching the mesophyll interior. No appressorium were observed. The epidermis limiting the uredosorus detaches due the development and pressure that exert both the urediniospores and capitate paraphyses. As the infection progresses, autofluorescense of the chlorophyll is lost and the cells undergo necrotic processes. Afterwards, the phloem collapses and the xylem becomes slightly disorganized. At this moment, the infection is extended along the whole leaf blade, resulting in the leaf death and the plant defoliation. On advanced stages of the infection, the uredosori showed pycnidia, probably belonging to the hyperparasite Sphaerellopsis, these structures were closely associated to the rust infected tissues. Conclusions: Puccinia nakanishikii develops on the leaves of Cymbopogon citratus producing uredosori and teliosori. Urediniospores are the reinfective stage, teliospores were only observed at late stages of the infection. The epidermis and photosynthetic tissue are severely affected by cell necrosis. The vascular tissues are deeply affected on the advances stages of the infection.

RUST FUNGI ON SOME POACEOUS WEEDS OF WHEAT CROPS IN PAKISTAN.

The article enlists common poaceous weeds found in wheat crop sand their specific parasitic rust fungi. In this study, four (04) plant taxa of Poaceae infected with rust fungi are collected from different wheat crops grown in different areas of Pakistan. The rust fungi are isolated, characterized and identified. All these host plants are known weeds of wheat crop in Pakistan. This work would help to identify and enlist the potential rust fungi on weeds of wheat crop that could be utilized to control these noxious weeds in future.

Filogenia de hongos roya (Uredinales) en la zona andina colombiana mediante el uso de secuencias del ADN ribosomal 28S

Phylogenetic analysis of rust fungi (Uredinales) from the Colombian Andean region using 28S ribosomal DNA sequences. Rust fungi (Uredinales, Basidiomycetes) are one of the most diverse and economically important plant-obligated parasites. Taxonomy of this group has been under revision during the last years using molecular techniques to define phylogenetic relationships. In this study we evaluated the phylogenetic affinities of a group of 40 rust fungi obtained from different plants in the Colombian Andean region using sequence analysis of the 28S ribosomal DNA, specifically D1/D2 domains. Comparisons were undertaken with sequences of rust fungi from around the world deposited in the GenBank database. An alignment of sequences was used to build a phylogenetic tree through Maximum parsimony analysis. Our results support the taxonomical validity of families Pucciniaceae, Phakopsoraceae, Phragmidiaceae, Pileolariaceae, Mikronegeriaceae, Coleosporiaceae and Cronartiaceae, while Pucciniosiraceae represents redundant taxa with Pucciniaceae. The analyses indicated that Uropyxidaceae, Raveneliaceae, Chaconiaceae and Pucciniastraceae correspond to poly-phyletic families. Melampsoraceae appear to be a basal taxon to the Uredinales. Information obtained in this study will be useful to incorporate a higher number of sequences from tropical rust fungi within global efforts to redefine the taxonomy of order Uredinales. Additionally, we propose to give priority to future phylogenetic studies of taxa: Gerwasia, Hemileia, Phragmidium, Prospodium, Puccinia and Uromyces, genera that include a high number of rust fungi from the tropics. Rev. Biol. Trop. 59 (2): 517-540. Epub 2011 June 01.

Los hongos roya (Uredinales, Basidiomycetes) representan uno de los grupos de fitoparásitos más diversos y con mayor importancia económica agrícola mundial. Su taxonomía se ha basado en el estudio de caracteres morfológicos, que resulta en muchos casos en la formación de taxones polifiléticos. Sin embargo, en los últimos años se han tratado de incorporar herramientas moleculares que conduzcan a la generación de sistemas de clasificación basados en afinidades evolutivas. Este trabajo pretendió aumentar la base del conocimiento sobre la uredobiota tropical, mediante el estudio de características morfológicas y filogenéticas de un grupo de royas de los Andes de Colombia. Para esto se secuenció parte de la región 28S del ADNr y se realizó un análisis de agrupamiento mediante Máxima parsimonia. Los resultados confirmaron la validez de las familias Pucciniaceae, Phakopsoraceae, Phragmidiaceae, Pileolariaceae, Mikronegeriaceae, Coleosporiaceae y Cronartiaceae, mientras que Pucciniosiraceae es un taxón redundante con Pucciniaceae. Por su parte, Uropyxidaceae, Raveneliaceae, Chaconiaceae y Pucciniastraceae se muestran como familias polifiléticas. Aparentemente Melampsoraceae se presenta como un taxón basal al grupo. La información que se deriva de este estudio se espera sea incorporada en los estudios mundiales que buscan redefinir el sistema taxonómico de los hongos roya.

GENERALIDADES DE LOS UREDINALES(Fungi: Basidiomycota) Y DE SUS RELACIONES FILOGENÉTICAS / Fundamentals Of Rust Fungi (Fungi: Basidiomycota)And Their Phylogentic Relationships

Los hongos-roya (Uredinales, Basidiomycetes) representan uno de los grupos de microorganismos fitoparásitos más diversos y con mayor importancia económica mundial en la producción agrícola y forestal. Se caracterizan por ser patógenos obligados y por presentar una estrecha coevolución con sus hospedantes vegetales. Su taxonomía se ha basado fundamentalmente en el estudio de caracteres morfológicos, resultando en muchos casos en la formación de taxones polifiléticos. Sin embargo, en los últimos años se han tratado de incorporar herramientas moleculares que conduzcan a la generación de sistemas de clasificación basados en afinidades evolutivas. En esta revisión se ofrece una mirada general a las características de los uredinales, enfatizando en el surgimiento reciente de estudios filogenéticos que plantean la necesidad de establecer una profunda revisión de la taxonomía de este grupo. Finalmente se alerta sobre la necesidad de que en dichos estudios taxonómicos se incluya un alto número de especies de royas neotropicales, pues esta zona es reconocida no sólo por su alta diversidad de hongos-royas, sino también por las características únicas de sus ciclos de vida.

Rust fungi (Uredinales, Basidiomycetes) are one of the most diverse and economically important plant pathogens of crops world-wide. They are obligated parasites and have a close evolutionary relationship with their plant hosts. Taxonomy of this group has been based on morphological treats, resulting in generation of polyphyletic taxa. Recently, different studies have incorporated molecular techniques addressed to establishing evolutionary affinities between these fungi. This review presents a general view of the biological characteristics of rust fungi, with a detailed discussion on the phylogenetic studies regarding the group. Finally, the review proposes the necessity to establish phylogenetic studies on rust fungi from the neotropics, where these fungi present a very high diversity and unique life cycles.

Calidion bombacis, a new combination for Uredo bombacis with the record of Bombacopsisglabra (Bombacaceae) as a new host from Brazil / Calidion bombacis, uma nova combinação para Uredo bombacis e o relato de Bombacopsisglabra (Bombacaceae), como um novo hospedeiro no Brasil

The new combination Calidion bombacis is proposed for the rust species formerly known as Uredobombacis. This nomenclatural change is based on the examination of newly collected material of this fungus from a new host, Bombacopsisglabra from Brazil, and reexamination of the isotype. Until now this fungus was only known to occur in Asia (China, India and Sri Lanka). Therefore, this is also the first record of this fungus from the Neotropics.

A combinação nova Calidion bombacis é proposta para a ferrugem anteriormente conhecida como Uredo bombacis. Esta modificação nomenclatural é proposta baseada no exame de material deste fungo coletado em um novo hospedeiro, Bombacopsisglabra (Bombacaceae) no Brasil e reexame do isotipo. Até então este fungo tinha sido relatado apenas na Ásia (China, Índia e Sri Lanka). Portanto, este é o primeiro relato deste fungo nos Neotrópicos.