Transgenic approaches for resistance to mycosphaerella leaf spot diseases in musa spp

Abstract

Abstract: In smallholdings, average banana and plantain yields per unit have not increased significantly in the last 30 years. Increases in production are due almost exclusively to an increase in the area under cultivation. Increasing pest and disease pressure, especially from leaf spot diseases, and the deteriorating natural resource base have collectively been responsible for these low yields. Resistant high yielding bananas have been bred and supplied to smallholders in the 1990s after nearly 70 years of conventional breeding. This very slow progress was due to the high sterility, poor seed germination rate, need for interploidy crosses, the long generation cycle, which are inherent to bananas and plantains. A breeding program can only supply a few promising hybrids per year for further evaluation. The few selected hybrids are high yielding and resistant to some diseases but have usually lost other desired characteristics such as shelf life or pulp texture. Genetic transformation tools offer an opportunity for plant breeders to overcome the constraints imposed by the high level of sterility of the most popular cultivars. Good progress has been made in the development of a molecular toolbox for bananas and plantains in the areas of 1) cell suspension, 2) genetic transformation (particle bombardment and Agrobacteriummediated transformation),3) high expression of foreign genes,4) insertion of multiple genes and 5) identification of genes for resistance to fungal disease. Resumen: Enfoques transgénicos para la resistencia a las enfermedades de las manchas foliares en banano (Musa spp.) Durante los últimos 30 años, los rendimientos promedio de los bananos y plátanos no han aumentado significativamente en las pequeñas fincas y los aumentos de producción se deben casi exclusivamente a un aumento del área bajo cultivo. El aumento de la presión de plagas y enfermedades, especialmente de las enfermedades de las manchas foliares, y el deterioro de la base de recursos naturales han sido responsables de manera colectiva de estos rendimientos tan bajos. En la década de los 90,se seleccionaron bananos resistentes de alto rendimiento los cuales fueron suministrados a los pequeños productores, después de casi 70 años de mejoramiento convencional. Este progreso tan lento se debió a una alta esterilidad, una tasa pobre de germinación de las semillas, una necesidad de cruzamientos interploídicos, un largo ciclo de regeneración, etc., inherentes a los bananos y plátanos. Básicamente, un programa de mejoramiento puede proporcionar solo unos pocos híbridos prometedores por año para realizar las evaluaciones consiguientes. Los pocos híbridos seleccionados son de alto rendimiento y resistentes a algunas enfermedades,pero usualmente pierden otras características deseadas como vida verde, textura de la pulpa, etc. Las herramientas de la transformación genética ofrecen una oportunidad a los fitomejoradores para vencer las limitaciones impuestas por el alto nivel de esterilidad en las variedades más populares. También se alcanzó un buen progreso en el desarrollo de una serie de herramientas moleculares para los bananos y plátanos en las áreas de (1) desarrollo de las suspensiones celulares; (2) tecnologías de transformación genética (bombardeo con partículas o transformación con Agrobacterium); (3) alta expresión de genes foráneos; (4) inserción de genes múltiples; (5) identificación de genes para la resistencia a enfermedades fungosas. Résumé: Approches transgéniques de la résistance aux maladies foliaires causées par les Mycosphaerella chez les Musa spp. Dans les exploitations de petite taille, les rendements en bananes et bananes plantain n’ont pas significativement augmenté au cours des 30 dernières années. L’augmentation de la production est due presque exclusivement à une augmentation de la surface cultivée.L’accroissement de la pression des maladies et ravageurs, et particulièrement des maladies foliaires, et la détérioration de la base de la ressource naturelle ont été collectivement responsables de ces faibles rendements. Des bananiers résistants et à rendement élevé ont été produits et distribués aux petits producteurs dans les années 90, après près de 70 ans d’amélioration conventionnelle. Ces progrès très lents sont dus à la stérilité élevée,au faible taux de germination des semences,au besoin de réaliser des croisements interploïdes et au long cycle de génération, qui sont propres aux bananiers et aux bananiers plantain. Un programme d’amélioration ne peut produire que quelques hybrides prometteurs par an pour leur évaluation ultérieure. Les quelques hybrides sélectionnés ont une production élevée et sont résistants à certaines maladies mais ont généralement perdu d’autres caractéristiques désirées, telles que la durée de conservation ou la texture de la pulpe. Les outils de transformation génétique offrent une opportunité aux sélectionneurs de surmonter les contraintes imposées par le niveau élevé de stérilité des cultivars les plus populaires.Des progrès importants ont été faits dans le développement d’une boîte à outils moléculaires pour les bananiers et les bananiers plantain dans les domaines : 1) des suspensions cellulaires ; 2) de la transformation génétique (bombardement de particules et transformation avec Agrobacterium ; 3) du niveau d’expression élevé de gènes étrangers ; 4) de l’insertion de gènes multiples et 5) de l’identification de gènes de résistance aux maladies fongiques.