Resistance of Botrytis cinerea to fungicides: molecular bases, production risks and new control technologies

Within the framework of SIFLOR 2025, on November 20, the technical conference “Botrytis Resistance to Fungicides” was delivered by Francisco Javier Flores, specialist in molecular biology applied to plant pathology. The presentation addressed, from a scientific and production-oriented perspective, the genetic mechanisms explaining Botrytis cinerea resistance and the direct implications for management programs in export floriculture.

A critical premise was established: resistance has already been reported for the main fungicides used against Botrytis, making this pathogen one of the most significant technical challenges for cut flower production, particularly in intensive greenhouse systems.

Molecular bases: from DNA to field-level loss of efficacy

The analysis was based on the central dogma of molecular biology—DNA → RNA → protein.

Mutations mainly occur during DNA replication. When a genetic sequence alteration modifies a codon (a nucleotide triplet), it may change the corresponding amino acid and consequently alter the three-dimensional structure of the resulting protein. If that protein is the fungicide’s target, binding is reduced and efficacy is lost.

A technical example presented was the mutation in the beta-tubulin protein, which prevents Carbendazim binding and allows fungal survival despite application.

There is no “standard time” for resistance to appear. It depends on random mutations whose probability increases when multiple structural changes in a protein can confer tolerance. The phenomenon parallels bacterial resistance to antibiotics in human medicine.

Two critical resistance types

1. Target-site mutation (multiple resistance)

• Structural alteration in the fungicide’s target protein

• Specific resistance to a particular mode of action

• Progressive accumulation of mutations in repeatedly exposed populations

2. Multidrug resistance (MDR)

• Does not alter the target protein

• Modifies membrane efflux pump proteins

• Increases active expulsion of toxic molecules

• Confers resistance to a broad range of fungicides, even across chemical families

The most concerning scenario is coexistence of both mechanisms in the same population, generating strains extremely difficult to control.

Reversibility and biological fitness cost

Some resistance-conferring mutations impose a fitness cost, reducing fungal competitiveness when the fungicide is withdrawn.

Under certain conditions, resistant populations may decrease if the active ingredient is suspended. However, before reintroducing it, sensitivity testing (dose-response assays or molecular analysis) is recommended to avoid control failure.

Management strategies

Recommended actions include:

• Strict rotation of active ingredients with different modes of action

• Avoiding consecutive applications of the same product

• Alternation with biological agents (e.g., Trichoderma, Bacillus, Pseudomonas)

• Considering that some bioinputs may be affected by broad-spectrum fungicides

Complementary cultural practices:

• Humidity and ventilation control

• Plant density management

• Removal of plant debris and sclerotia

• Proper irrigation management to limit sporulation-favorable conditions

Emerging technologies

Nanotechnology: use of nanoparticles to improve mobility, stability, and fungicide efficiency.

Gene editing (CRISPR): potential silencing of susceptibility genes in the host plant. In Ecuador, if the final product contains no foreign DNA, it may not be classified as a GMO.

RNA interference (RNAi) — one of the most promising technologies:

• Uses double-stranded RNA to block production of essential fungal proteins

• Can be applied as a spray

• High stability due to double-stranded structure

• Additional protection through nanoparticles (e.g., clay)

• Scalable production in modified bacteria such as E. coli HT115

• Extremely low probability of generating new resistance

Final perspective

Botrytis cinerea resistance is not an isolated event but an evolutionary process driven by constant chemical pressure. Technical management must transition from a reactive model to a preventive, molecular evidence-based approach.

ESPAÑOL

En el marco de SIFLOR 2025, el 20 de noviembre, se desarrolló la conferencia técnica “Resistencia de Botrytis a fungicidas”, dictada por Francisco Javier Flores, especialista en biología molecular aplicada a fitopatología. La ponencia abordó, con un enfoque científico y productivo, los mecanismos genéticos que explican la resistencia de Botrytis cinerea y las implicaciones directas para los programas de manejo en floricultura de exportación.

La exposición partió de una premisa crítica: actualmente existe resistencia reportada para los principales fungicidas utilizados contra Botrytis, lo que convierte a esta patología en uno de los mayores desafíos técnicos para la producción de flores de corte, especialmente en sistemas intensivos bajo invernadero.

Bases moleculares de la resistencia: del ADN a la pérdida de eficacia en campo

El análisis se sustentó en el dogma central de la biología molecular —ADN → ARN → proteína— como eje explicativo del fenómeno.

Las mutaciones ocurren principalmente durante la replicación del ADN. Cuando una alteración en la secuencia genética modifica un codón (triplete de nucleótidos), puede cambiar el aminoácido correspondiente y, en consecuencia, la estructura tridimensional de la proteína resultante. Si esa proteína es la diana del fungicida, la molécula deja de unirse correctamente y pierde eficacia.

Un ejemplo técnico presentado fue la mutación en la proteína beta-tubulina, que impide la unión del Carbendazim, permitiendo la supervivencia del hongo pese a la aplicación del producto.

No existe un “tiempo estándar” para que aparezca resistencia. El proceso depende de mutaciones aleatorias, cuya probabilidad aumenta cuando múltiples cambios estructurales en una proteína pueden conferir tolerancia. El fenómeno es análogo a la resistencia bacteriana a antibióticos en medicina humana.

Dos tipos críticos de resistencia: mutación de diana y multidrogorresistencia

Existen dos mecanismos celulares:

1. Resistencia múltiple (mutación de proteína diana)

• Alteración estructural en la proteína objetivo del fungicida.

• Resistencia específica a un mecanismo de acción determinado.

• Acumulación progresiva de mutaciones en poblaciones expuestas repetidamente.

2. Multidrogorresistencia (MDR)

• No altera la proteína diana.

• Modifica proteínas de bombeo en la membrana celular.

• Incrementa la expulsión activa de múltiples moléculas tóxicas.

• Confiere resistencia a una amplia gama de fungicidas, incluso de diferentes familias químicas.

El escenario más preocupante identificado es la coexistencia de ambos mecanismos en una misma población, generando cepas extremadamente difíciles de controlar.

Reversibilidad y costo biológico de la resistencia

Algunas mutaciones que confieren resistencia pueden generar un costo en el “fitness” del hongo, reduciendo su capacidad competitiva cuando el fungicida deja de aplicarse.

Esto implica que, bajo ciertas condiciones, poblaciones resistentes pueden disminuir en frecuencia si se suspende el uso del ingrediente activo. Sin embargo, antes de reintroducirlo, se recomienda realizar pruebas de sensibilidad (ensayos dosis-respuesta o análisis moleculares) para evitar fallas de control.

Estrategias de manejo: enfoque integrado y reducción de presión de selección

Se recomienda:

• Rotación estricta de ingredientes activos con diferentes mecanismos de acción.

• Evitar aplicaciones consecutivas del mismo producto.

• Alternancia con agentes biológicos (ej. Trichoderma, Bacillus, Pseudomonas).

• Considerar que algunos bioinsumos, al ser organismos vivos, pueden verse afectados por fungicidas de amplio espectro.

Además de tomar acciones basadas en datos reales y medibles como:

• Control de humedad y ventilación.

• Manejo de densidad de siembra.

• Eliminación de restos vegetales y esclerocios.

• Manejo adecuado de irrigación para limitar condiciones favorables a esporulación.

  
  

Tecnologías emergentes: nanotecnología, edición génica y ARNi

Ya existen y se pueden empezar a aplicar soluciones de próxima generación.

Nanotecnología: Uso de nanopartículas para mejorar movilidad, estabilidad y eficiencia de fungicidas.

Edición génica (CRISPR): Posibilidad de silenciar genes de susceptibilidad en la planta hospedera. En Ecuador, si el producto final no contiene ADN foráneo, podría no clasificarse como OVM.

ARN de interferencia (ARNi) - una de las tecnologías más prometedoras:

• Utiliza ARN de doble cadena para bloquear la producción de proteínas esenciales del hongo.

• Puede aplicarse como spray.

• Alta estabilidad al ser de doble cadena.

• Protección adicional mediante nanopartículas (ej. arcilla).

• Producción a escala en bacterias modificadas como E. coli HT115.

• Probabilidad casi nula de generar nuevas resistencias.

La resistencia de Botrytis cinerea no es un evento puntual, sino un proceso evolutivo impulsado por presión química constante. La gestión técnica debe pasar de un modelo reactivo a uno preventivo y basado en evidencia molecular.