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Resistencia genética.
Evaluación de la resistencia y
susceptibilidad de genotipos de soja a la
mancha ojo de rana
Bibiana Ferrari
Asociados DON MARIO S.A
[email protected]
TE
EN
BI
AM
PA
TÓ
G
EN
O
PATOSISTEMA
HUÉSPED
RESISTENCIA GENÉTICA
TIPO DE RESISTENCIA
1. Resistencia vertical, oligogénica, completa, cualitativa o de interacción
diferencial entre el genotipo del patógeno y del huésped. Genes mayores. La
resistencia vertical inhibe el desarrollo de epifitias.
1. 3 GENES DE HERENCIA SIMPLE Y DOMINANTE
1. Rcs1 (Probst,et.al 1958) en la variedad Lincoln
2. Rcs2 (Probst et.al 1965) en la variedad Kent.
3. Rcs3 (Yorinori 1980; Phillips & Boerma, 1982) en la variedad Davis
2. Genes no alélicos a Rcs3 (estudios de relaciones R/S en F2 de poblaciones x
DAVIS dan relación 15:1) Stonewall, Ransom, Lee (Pace,et.al 1993) ,en
Peking (Baker,et.al 1999). Santa Rosa, 2 genes de resistencia.(Cordeiro, 1986)
3. Gen Rcsc7 en Hardison, Dong Nong 84-898 y Ozzie resistencia a Raza 7 de
China. (Zou et.al 1999) no está homologada por el Comité Internacional de
genética de soja.
4. Tantos genes de resistencia como razas del patógeno- probablemente 50.
Com.personal. Dan Phillips.2010
TIPO DE RESISTENCIA
Dentro de resistencia vertical podemos observar estructuras de defensa
necrótica. Reacción de hipersensibilidad en función de la agresividad del
patógeno (velocidad de infección). A 7 días de la inoculación
Yang,W & D.Weaver, 2001 Davis 1.8% area afectada sobre testigo susceptible con
18.1% area afectada.
TIPO DE RESISTENCIA
Gravina, Sediyama, et.al (2004) efectos genéticos dominantes, aditivos y pleiotrópicos
Por la presencia de genes en distintos loci.
Cristalina sel. UFV_1 [(S100x CNS) X (sel. Nanking)], Davis & Uberaba [Sta.Rosa x UFV-1]
Resistencia aparente
Tolerancia- susceptibles al patógeno (reacción compatible) pero muestran
pocos daños.
MR
S
S
Respuesta Gen a Gen en Resistencia Vertical
Cualquier gen mayor de resistencia (R) puede actuar solamente
si el patógeno es portador del correspondiente gen de avirulencia (Avr)
Reacción de compatibilidad entre patógeno y huésped: SUSCEPTIBILIDAD (+).
Reacción de incompatibilidad entre el patógeno y huésped: RESISTENCIA (-).
Formulas de virulencia: nos dan las RAZAS DEL PATÓGENO, variación intraespecífica
a través de la especialización patogénica sobre distintos genotipos del huésped
DIFERENCIALES:
DIFERENCIALES CON GEN CONOCIDO: DAVIS. KENT, LINCOLN
DIFERENCIALES CON GEN DESCONOCIDO (complica los estudios
de determinaciones genéticas) PEKING, CNS, PALMETTO, TRACY, S100,
RICHLAND, HOOD, LEE
RAZAS DE MOR PROPUESTAS EN USA Y BRASIL
DIFERENCIAL
Peking
Lincoln
Kent
Lee
Davis
Hood
HILL
Roanoke
Bragg
Santa Rosa
Clark
Bienville
Tanner
R1 CsR2
R2 R3
CsR1
CsR3 R4
CsR4R5CsR5 CsR6 CsR7 CsR8 CsR9 CsR10 CsR11 CsR12 CsR13 CsR14 CsR15 CsR16 CsR17 CsR18 CsR19 CsR20
+
- -/+ -+ ++ + + - ++
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
- - -++
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
--+ + + + +
+
+
+
+
--- + - - ++
+
+
+
+
+
+
+
-+
-- + + + + + +
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-+ -/++
+
+
+
+
+
I
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Phillips, Boerma, 1982
Razas en Brasil _Yorinori, 1992
• 14 RAZAS EN CHINA (MA & LI, 1997)
• 23 RAZAS EN BRASIL (YORINORI 1992)
• 12 RAZAS EN USA (GRAU et.al, 2004).
no hay un set de diferenciales que homologue
las razas entre estos países
NUEVO SET DE DIFERENCIALES SOBRE 93
AISLAMIENTOS Y 38 GENOTIPOS
Mian, Missaoui, Walker, Phillips y Boerma,2008- Estudiaron la reacción de
3534 combinaciones de aislamientos y genotipos
93 aislamientos: 71 USA, 15 BRASIL y 7 DE CHINA.
Davis
Hood
Lee
CNS
Peking
Tracy
Kent
Palmetto
Lincoln
S 100
Richland
Blackhawk
R5
(5)
+
+
-
R6
(6)
+
-
-
-
+
+
+
R7
(8)
+
+
+
+
+
Designated race (isolate)
R8
R9
R10
(7)
(4)
(8)
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
R11
(4)
+
+
+
+
+
R12
(3)
+
+
+
+
+
+
R13
(12)
+
+
+
+
+
+
+
R14
(1)
+
+
+
+
+
+
+
R15
(2)
+
+
+
+
+
+
+
+
Prevalencia del Rcs3 en el genotipo de soja
Mian, et al 2009 Haplotipo Davis_ Rcs3
•DE 1350 GENOTIPOS INOCULADOS CON RAZA 11, ENTRE
VARIEDADES DE GRUPOS III A V SÓLO EL 5% FUE R A MOR
•El 16% de los R a MOR poseen el gen Rcs3 (0.8%)
grupo madurez
III
IV
V
total
R a MOR
13
45
15
73
%
0.96
3.33
1.11
5.41
En la Recso el 10% de las variadades GM III, IV & V son R a MOR,
La mayoría con haplotipo Davis
CARACTERIZACIÓN DEL HUESPED
CA
M
PO
•INFECTARIOS
ASISTIDOS
ES
R ES
O
D AR
C A UL
AR EC
M OL
M
•ECR-LOTES
INVERNÁCULO
PROTOCOLOS-DIFERENCIALES
PRINCIPIOS BÁSICOS PARA UNA EVALUACIÓN CORRECTA
1. CONOCIMIENTO O PONDERACIÓN DEL GENOTIPO A SER EVALUADO
(IMPORTANCIA DE EQUIPOS DE TRABAJO MULTIDICIPLINARIO)
2. SIEMBRA DE PATRONES, TESTIGOS Y/O DIFERENCIALES DE
COMPORTAMIENTO CONOCIDO
3. CON LA ALEATORIZACIÓN CORRESPONDIENTE AL ENSAYO O
DISEÑO EN EL PROTOCOLO DE INVERNÁCULO.
4. DE LOS GRUPOS DE MADUREZ PRESENTES EN EL ENSAYO
CARACTERIZACIÓN Y SELECCIÓN
DIFERENCIALES: LÍNEAS HOMOCIGOTAS PARA EL GEN DE RESISTENCIA.
LINEAS DONORAS DE LA RESISTENCIA.
VARIEDAD: conjunto vegetal distinto, homogéneo y estable. PARA LOS
CARACTERES SELECCIONADOS.
SI PARTIMOS DE UNA LINEA R X LINEA S
1. BAJO PRESIÓN DE LA ENFERMEDAD (FENOTIPO) O POR MM
seleccionamos R HOMOCIGOTA.
2. SIN PRESIÓN DE MOR EN LA SELECCIÓN:
1. HOMOCIGOTAS DOMINANTES R
DISTINTAS COMBINACIONES R_S.
2. HOMOCIGOTAS RECESIVOS S
3. HETEROCIGOTAS. 50 R_ 50 S
DE ACUERDO A LA RELACIÓN R/S Y EL UMBRAL DE DAÑO DEBE DEFINIRSE
LA NOMENCLATURA A UTILIZAR EN SU CARACTERIZACIÓN.
ATRIBUTOS QUE DESCRIBEN LA INFECCIÓN
PARA LA CARACTERIZACIÓN
LA ENFERMEDAD SERÁ POSIBLE SI EXISTE REACCION DE COMPATIBILIDAD
PATOGENO: VIRULENCIA O
PATOGENICIDAD
HUESPED: SUSCEPTIBILIDAD
GENÉTICA
1. INCIDENCIA: caracteristica cuantitativa,
Genotipos
presente
R+S o ausente
INCIDENCIA: N°PL. QUE PRESENTAN ENFERMEDAD/ PLANTAS TOTALES
Podríamos confundir una baja incidencia en una variedad susceptible.
SEVERIDAD: AREA AFECTADA Y TAMAÑO DE LA LESIÓN- función del tiempo
INDICE DE LA ENFERMEDAD: área afectada x (diam.promedio lesión)2
SEV
INC
El nivel de incidencia dependerá del porcentaje de plantas R y S
CALCULO DE INDICE DE ENFERMEDAD
TESTIGO
area af. tam.lesion
0.10
1
0.20
1
0.25
1
0.10
2
0.15
2
0.20
2
0.10
3
0.21
2
0.25
2
0.30
2
0.35
2
0.21
3
0.25
3
0.30
3
0.35
3
0.36
3
0.40
3
0.45
3
0.50
3
0.36
4
0.40
4
0.45
4
0.50
4
0.36
4.5
0.40
4.5
0.45
4.5
0.50
4.5
IE
0.10
0.20
0.25
0.40
0.60
0.80
0.90
0.84
1.00
1.20
1.40
1.89
2.25
2.70
3.15
3.24
3.60
4.05
4.50
5.76
6.40
7.20
8.00
7.29
8.10
9.11
10.13
REACCION Rating Campo
R
10
R
15
R
15
R
15
R
15
R
15
MR
MR
20
MR
20
MR
20
MR
20
MR
20
MR
20
MR
20
MR
20
S
25
S
30
S
30
S
40
S
40
S
40
S
45
S
50
S
50
S
50
S
50
S
50
incidencia*
H
TÉRMINOS UTILIZADOS EN ESCALAS DE EVALUACIÓN
1. NUMERO DE LESIONES POR CM2
2. NUMERO DE LESIONES POR AREA FOLIAR
3. DIAMETRO DE LA LESIÓN
4. DIAMETRO PROMEDIO DE LAS LESIONES Y RANGO
5. % AREA FOLIAR AFECTADA 2 X 4
6. INDICE DE LA ENFERMEDAD: NUM. LESIONES/HOJA X (DIAM. PROM) 2
SEVERIDAD (da prioridad a tamaño de la lesión)
Las evaluaciones son válidas y comparativas con alta severidad.
Testigos susceptibles >36% área TL 3-5
ESCALA DE EVALUACIÓN
Reacción
R
area afectada (%) tamaño lesión (mm)
R
0-20
1-2
MR
21-35
2-3
S
> 36
3-5
35% 1-3
MR
20% 2-3
<10% 1-2
35% 2-4
80% 4-5
S
S
35% 3-5
55-60% 1-5
50% 3-5
EVALUACIÓN A CAMPO
Conocer el tipo de reacción. Ambiente ideal para caracterizar.
En parcelas de ensayo de 2 o 4 surcos.
Se evalúan los testigos S conocidos. Si se observa alta severidad
y el 100% de las plantas con síntomas, se procede a la
evaluación de las líneas experimentales
3. Reacción SUSCEPTIBLE, se confirma con pocas
repeticiones/ambientes (localidad, año, modalidad). Menos
dependiente de la severidad del ataque.(ya que las MS luego serán
S o AS)
4. Reacción RESISTENTE, MAYOR NÚMERO DE AMBIENTES
(grados de libertad) aumentan confianza del dato. A campo se
sobreestiman en infecciones de baja severidad. Alta severidad,
puede aparecer reacción HIPERSENSIBLE.
5. Reacción MOD.RESISTENTE, sólo se confirma en ambientes con alta
severidad. Baja severidad sobreestima MR que luego serán MS/S
Utilidad de cada ambiente de evaluación
CARACTERÍSTICA
CAMPO/INF. ASISTIDO
INVERNÁCULO
INÓCULO
Real/actual _ desconocido**
Raza/s conocidas
Datos relevados
No extrapolables _citar
Aislamiento de “…..
REPETIBLES
Diferenciación en
inscripción
Purificación genética.
Variedades MR
Correcta caracterización
subestimadas
Nuevos aislamientos
Cambio de comportamiento
Protocolos en desarrollo de
los progenitores.
SELECCIÓN DE
PROGENIES
Ventajas
** siembra de diferenciales
EVALUACIÓN EN INVERNÁCULO
DESARROLLO DEL PROTOCOLO DE TRABAJO
INSTALACIONES DE DON MARIO
EVALUACIÓN CONJUNTA CON EL EQUIPO DE FITOPATOLOGOS
(M.Scandiani, M.Carmona, A. Luque, N.Formento, Tartabini y Ferri)
ESTUDIOS PREVIOS
Autores
Baker & Weaver
Yang, Weaver
Gravina, Sediyama
Missaoui, Phillips, Boerma
Mian. Et.al
Cruz & Dorrance
año volumen asp.
1999
1 ml/planta
2001 0.25 ml/hoja
2003 10 ml/planta
2007
2.5 ml/hoja
2008
0.3 ml/hoja
2009
0.3 ml/hoja
conc. Inóculo
4
4x10
6
4-6x10
4
4x10
4
4-6x10
4
4-6x10
4
4-6x10
cam.húmeda
(16+8)*3
72 hs
48 hs
72 hs
48 hs
72 hs
temp.
30°C
25-30°C
20-30°C
20-30°C
25-30°C
22-28°C
DDI
21 días
14 días
20 días
14 días
14 días
14 días
EVALUACIÓN EN INVERNÁCULO
DESARROLLO DEL PROTOCOLO DE TRABAJO
•
AJUSTE DEL AMBIENTE FAVORABLE PARA LA EXPRESIÓN DE LA INFECCIÓN
1. En la etapa de ajuste de ambiente, luego de la inoculación:
cámara húmeda 72 hs. luego invernáculo cond. normales (40-45% HR)
cámara húmeda 48 hs. luego cond. normales
cámara húmeda 48 hs. luego foggers, 180 seg. / 15 min.
ELcasos
AMBIENTE
QUE MÁS
en todos los
se mantuvieron
12 hs.DISCRIMINÓ
de día/noche CH. 72 HS luego cond. normales
EVALUACIÓN EN INVERNÁCULO:
PROTOCOLO UTILIZADO
Patógeno :
El aislamiento utilizado fue el denominado CCC 172-09 (=09-320, código ingreso
Laboratorio Río Paraná) (=LARP70 código colección Laboratorio Río Paraná) obtenido
de hojas con lesiones de MOR, de cultivos de soja del sur de Monte Buey
Para la inoculación se utilizó una suspensión de conidios de C. sojina con una
concentración de 1,3 x 105 conidios/ml, a la que se adicionó una gota del dispersante
Tween 20 (1ml/l)
Hospedante:
Los genotipos de soja inoculados fueron: Davis, Peking, Lee, Hood, Palmeto,
S100, CNS, Kent, Roanoke, Richland, Lincoln y Blackhaw en macetas de 15 cm de
diámetro, 10 plantas por maceta en 2 macetas/rep por genotipo.
La inoculación se realizó en estado fenológico V2-V3 utilizando mochila manual
aplicando un total de 10 ml/ maceta (1 ml/ planta)
EVALUACIÓN EN INVERNÁCULO:
PROTOCOLO UTILIZADO
Ambiente:
En la duración del ensayo se registró una temperatura media de 26°C, una mínima 20ºC
durante la noche y una máxima de 32°C durante las horas de la tarde, registrados con
data logger (Gráfico 1).
temp. °C
32
31
30
29
28
27
26
25
24
23
22
20
EVALUACIÓN EN INVERNÁCULO:
PROTOCOLO UTILIZADO
Evaluación:
La lectura de la reacción varietal de genotipos de soja a C. sojina se efectuó a los
21 DDI, considerando las 10 hojas trifoliadas más afectadas, las que se extrajeron en
bandejas plásticas rotuladas.
Genotipo
Reacción
Davis
Peking
Tracy
Palmetto
Hood
Kent
CNS
Lee
Lincoln
S 100
Richland
Blackhawk
RAZA 11
–
–
–
–
–
–
_
+
+
+
+
+
R
R
R
R
R
R
R
S
S
S
S
S
CONSIDERACIONES FINALES
•HAY MUCHAS FUENTES DE RESISTENCIA GENÉTICA
•LAS EVALUACIONES TANTO A CAMPO COMO EN INVERNÁCULO
DEBEN SER REALIZADAS TENIENDO EN CUENTA EL
COMPORTAMIENTO DE TESTIGOS CONOCIDOS Y LA EXPRESIÓN
Y REPETIVIDAD QUE EN ELLOS OBSERVEMOS .
•TODO COMPORTAMIENTO DISTINTO AL ESPERADO NOS DEBE
LLEVAR A DESARROLLAR HIPÓTESIS DE TRABAJO EN BUSCA DE
NUEVAS RESPUESTAS.
•LA CARACTERIZACIÓN DEL MATERIAL GENÉTICO CON EL QUE
TRABAJAMOS NOS PERMITIRÁ, LA CREACIÓN DE POBLACIONES
ESPECÍFICAS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MARCADORES,
TENDIENTES A COMBINAR AL MAXIMO TODAS LAS FUENTES
POSIBLES.
•DEBEMOS APROVECHAR LAS LÍNEAS MR PARA CRUZAR CON
LAS R DE DISTINTO ORIGEN.
CONSIDERACIONES FINALES
•A 50 AÑOS DEL DESCUBRIMIENTO DEL Rcs3 DEBEMOS
APROVECHAR LA POSIBILIDAD DE SABER, A TRAVÉS DEL MM DE
SU PRESENCIA EN UNA LÍNEA R PARA COMBINARLA CON OTRAS
FUENTES.
•TAL VEZ NO PODAMOS REPETIR LECTURAS A CAMPO COMO EN
LAS DOS ÚLTIMAS CAMPAÑAS QUE NOS PERMITIERON UN
PROFUNDO CONOCIMIENTO DE LAS DISTINTAS FUENTES DE
RESISTENCIA PRESENTES EN LOS PROGRAMAS DE
INVESTIGACIÓN, DE ALLÍ LA IMPORTANCIA DEL AJUSTE DE LAS
LECTURAS EN INVERNÁCULO, ASÍ COMO LA IMPLEMENTACIÓN
DE INOCULACIONES ARTIFICIALES A CAMPO.
•ES FUNDAMENTAL TENER LA ENFERMEDAD, CARACTERIZADA EN
CUANTO A SU RAZA PARA PODER TRABAJAR CORRECTAMENTE EN LA
SELECCIÓN.
TRABAJOS FUTUROS PROGRAMADOS
RELEVAMIENTO DE LAS RAZAS PREDOMINANTES EN ARGENTINA
HOMOLOGAR RAZAS ARGENTINAS CON LOS DIFERENCIALES
USADOS EN BRASIL.
DEFINIR NOMENCLATURA A UTILIZAR PARA LA VARIEDADES QUE NO
HABIENDO SIDO SELECCIONADAS EN AMBIENTE CON MOR POSEEN
DISTINTA RELACIÓN p+q