Un equipo de científicos del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) y de una universidad ha lanzado dos nuevas líneas de germoplasma de avena para reforzar las defensas del cultivo de cereales contra su enfermedad fúngica más devastadora, conocida como «roya de la corona».
por el Servicio de Investigación Agrícola
El equipo creó específicamente las líneas de avena para que se puedan cruzar con variedades comerciales de élite para fortalecerlas con nuevas fuentes genéticas de resistencia a la roya de la corona , que es causada por el hongo Puccinia coronata f. sp. avenae. La roya de la corona es una plaga de la avena en todo el mundo y puede provocar pérdidas de rendimiento de grano de hasta el 50% en cultivos sin protección.
El equipo anunció el desarrollo de líneas de germoplasma de avena resistentes —denominadas CDL-111 y CDL-167— en la edición de mayo de 2024 del Journal of Plant Registrations , culminando más de 25 años de selección de germoplasma, mapeo genético de plantas, mejoramiento selectivo y evaluación en ensayos de invernadero y de campo.
«En la actualidad, la mayoría de las variedades de avena resistentes a la roya tienen uno o dos genes de resistencia (a menudo denominada resistencia de las plántulas) a un aislado específico de la roya de la corona», dijo Shahryar Kianian, coautor del artículo de la revista y líder de investigación del Laboratorio de Enfermedades de Cereales mantenido por ARS en St. Paul, Minnesota.
Sin embargo, el hongo de la roya de la corona es un patógeno genéticamente diverso y muy apto para evolucionar hacia nuevas formas virulentas, llamadas razas. Esto puede suceder tan rápidamente que la vida productiva promedio de una variedad de avena con resistencia a las plántulas es de entre tres y cinco años, lo que hace necesario el uso de fungicidas químicos en los sistemas de producción convencionales.
Si no se controla, el hongo infecta las hojas inferiores y, a veces, las gavillas de las plantas de avena vulnerables, formando pústulas de forma redonda u ovalada llenas de masas de esporas anaranjadas que pueden ser arrastradas por el viento o la lluvia. Los daños a las hojas pueden disminuir la fotosíntesis e interrumpir el movimiento de los azúcares desde las hojas hasta el grano en desarrollo, arrugándolo y reduciendo su valor alimenticio.
Para equilibrar las probabilidades a favor de la planta de avena, el equipo recurrió a una estrategia de mejoramiento vegetal llamada «apilamiento de genes» (o «piramidificación»). Una parte clave de esa estrategia consistió en realizar una serie de cruces entre una variedad de avena cultivada y parientes silvestres, una conocida como avena desequilibrada, que porta genes de «resistencia de las plantas adultas».
«La resistencia de las plantas adultas, a veces denominada ‘oxidación lenta’, proporciona a la planta de avena cierta inmunidad, pero no inmunidad completa», dijo Kianian. «En este caso, la presión de selección sobre el patógeno para cambiar se reduce y la planta no sufre muchos daños, por lo que aún puede producir y rendir granos para los agricultores».
En total, el equipo apiló plantas descendientes derivadas de cruces con tres genes para la resistencia de las plantas adultas a la roya de la corona. Luego, sometieron a las plantas descendientes a una especie de prueba de fuego, a partir de 2020. En esencia, esto implicó cultivarlas en parcelas de vivero de espino cerval común, un huésped secundario de la roya de la corona y fuente conocida de brotes. En las parcelas, bajo intensa presión de la enfermedad, dos líneas de plantas descendientes se comportaron consistentemente mejor que las otras, a saber, CDL-111 y CDL-167.
Desde entonces, las líneas de avena resistentes se han propagado para obtener semillas, que están disponibles para su uso en programas de desarrollo de variedades bajo un acuerdo de transferencia de material con el ARS, dijo Kianian. Esto es para asegurar la eficacia de la estrategia de apilamiento de genes si las líneas de avena se cruzan con variedades comerciales, independientemente de si ya poseen resistencia a la roya de la corona en las plántulas.
Al cumplir con este requisito, los fitomejoradores pueden proporcionar a las variedades de avena de élite adaptadas a regiones de producción particulares un doble golpe contra el hongo de la roya de la corona: un «golpe» a través de la resistencia de las plántulas y un «gancho de derecha» con la resistencia de las plantas adultas.
«Para ello, también estamos aportando marcadores moleculares vinculados a los tres genes que pueden utilizarse para seleccionar las líneas que los portan», añadió Kianian, que colaboró con Eric Nazareno y Kevin Smith (ambos de la Universidad de Minnesota), Melanie Caffe (Universidad Estatal de Dakota del Sur), Roger Caspers (ARS), Howard Rines (ARS, fallecido) y Marty Carson (ARS, fallecido). Carson empezó parte del trabajo con la avena hace 20 años y continuó con gran parte de él después de jubilarse, señaló Kianian.
Más información: Eric S. Nazareno et al, Registro de líneas de germoplasma de avena CDL-111 y CDL-167 con resistencia a la roya de la corona en plantas adultas piramidales, Journal of Plant Registrations (2024). DOI: 10.1002/plr2.20372
