Caracterización y variación patogénica de Pyrenophora spp. y localización de la resistencia en trigo
Authors:   , Uranga Juan Pablo 
Published: October 2019

El trigo pan (Triticum aestivum L.) es uno de los primeros cultivos domesticados por el hombre y a lo largo de la historia ha sido junto al arroz y el maíz el alimento básico de la mayoría de las civilizaciones. En la actualidad, es sembrado en una superficie de tierra mayor que la de cualquier otro cultivo comercial. El rendimiento aumentó a una tasa de 3,6 % anual durante el periodo 1966-1979, reduciendo de manera significativa el hambre y la pobreza en muchas partes de mundo. A partir de ese momento, el crecimiento de la productividad en el trigo ha disminuido de manera constante. Esto, sumado a que se prevé que la demanda mundial de trigo aumente a un ritmo más rápido que el de las ganancias genéticas actuales, pone de manifiesto la necesidad de aumentar la tasa de mejora del rendimiento. Además el efecto del cambio climático y las pérdidas ocasionadas por enfermedades y plagas, deja en claro la necesidad de incrementar las tasas de ganancia, y aun más considerando que la demanda de trigo auementa a un ritmo más alto que el aumento de rendimiento. Para lograr esto es fundamental el estudio y explotación de la diversidad genética a niveles moleculares y su integración con métodos de mejora convencionales. Con esto se busca la incorporación de resistencia durable, ya que no es posible obtener genotipos de alto rendimiento estable sin adecuada resistencia a las principales enfermedades del cultivo, que se encuentran entre las principales limitantes bióticas que reducen la expresión de la potencialidad de los rendimientos. Éstas se han incrementado en los últimos años en Argentina y otros países, debido a factores culturales, tales como el incremento de la siembra directa, como así también la susceptibilidad de los cultivares y la alta variabilidad genética de los patógenos causales. La mancha amarilla ocasionada por el hongo necrotrófico Pyrenophora tritici-repentis (Died) Drechs (anamorfo Drechslera tritici-repentis) (Died) Shoem), se encuentra entre las principales restricciones bióticas que limitan el rendimiento del cultivo de trigo pan en Argentina y otros países. El manejo frente a esta patología en gran medida se ha basado en el uso de fungicidas; sin embargo, el aumento de la resistencia o menor sensibilidad frente a los grupos químicos más utilizados, revela la necesidad e importancia de alcanzar adecuados niveles de resistencia genética. Esta medida de manejo presenta una baja relación costo-beneficio, evita la contaminación ambiental, determinando además el éxito de otras estrategias de manejo. A su vez, en los últimos años se ha detectado al hongo Pyrenophora teres, patógeno en cebada, causando síntomas en trigo similares a los ocasionados por P. tritici-repentis, por lo que es necesario investigar su patogenicidad, virulencia y/o agresividad sobre cultivares comerciales de Argentina y localización molecular de la resistencia en un set de genotipos previamente mapeados. El objetivo general de esta tesis es contribuir al mejoramiento de la resistencia a la mancha amarilla del trigo a través de la investigación de la estructura de especies del género Pyrenophora y la localización molecular de la resistencia en una población de genotipos de trigo previamente seleccionados. En el Capítulo 1 se presenta una introducción general a la tesis, en la que se describen las características del cultivo de trigo y el contexto actual. Adicionalmente, se presentan las características de P. tritici-repentis y su implicancia sobre las medidas disponibles para su manejo. En el Capítulo 2 se presenta la identificación y caracterización morfológica y molecular de aislamientos de Pyrenophora spp. recolectados de cultivos de trigo en distintas regiones de Argentina. Con estos aislamientos se realizaron pruebas de patogenicidad bajo invernáculo en cultivares de trigo y luego se procedió a la caracterización morfológica de las colonias y de las estructuras reproductivas. Las características morfoculturales descriptas fueron compatibles con P. teres. A su vez se realizó la identificación molecular la cual corroboró que la especie en cuestión era P. teres f. maculata. En el Capítulo 3, se presenta la caracterización fenotípica de la resistencia, en plántula y estado adulto, de un panel compuesto por 30 cultivares de trigo argentinos utilizados comercialmente, frente a tres aislamientos monospóricos de los patógenos caracterizados, dos de P. teres y uno de P. tritici-repentis que no se corresponde con las razas conocidas. Los ensayos se realizaron durante el 2016 en dos ambientes, en macetas y a campo. Las inoculaciones se realizaron en la etapa de dos hojas totalmente desplegadas (GS 12) y macollaje (GS23) y se evaluó la severidad en plántula y adulto como porcentaje de área afectada por clorosis y necrosis. Se destacaron por presentar una buena resistencia en ambos estados los cultivares Algarrobo de Don Mario, Buck SY 110 y ACA Cedro. Mientras que los cultivares con mayor susceptibilidad durante todo el ciclo fueron Sursem LE2330, Floripan 200 y ACA 602. Esto sugiere la necesidad de seguir mejorando genéticamente la sanidad de los cultivares locales, lo que implica la búsqueda de materiales que posean genes de resistencia para ser utilizados en futuros programas de mejoramiento. En el Capítulo 4 se exponen los resultados del estudio de mapeo asociativo de todo el genoma en una colección de 110 genotipos de trigo de diverso origen. En esta población de mapeo se evaluó la resistencia a dos aislamientos de P. tritici-repentis y dos de P. teres, lográndose identificar numerosos marcadores y QTL asociados a cada uno de ellos. A su vez se evaluaron otros caracteres como días desde emergencia a espigazón y altura de planta, para determinar su relación con la resistencia. Los ensayos se realizaron a campo en los años 2014 y 2015 realizando inoculaciones artificiales y evaluando el porcentaje de severidad en plántula y adulto. La severidad en adulto se correlacionó positivamente con los días a espigazón. Se encontró una alta variabilidad fenotípica en la resistencia y muy pocos genotipos mostraron resistencia en ambas etapas. El mapeo asociativo arrojó como resultado un total de 187 asociaciones marcador – caracter (severidad) (AMC). Estas asociaciones involucraron 110 marcadores, los cuales se distribuyeron en 57 regiones cromosómicas en 19 de los 21 cromosomas, de los cuales aquellos presentes en el cromosoma 6D no se habían documentado hasta el momento. Se detectaron 41 regiones cromosómicas que se asociaron con resistencia a P. tritici-repentis, de las cuales 15 de ellas son novedosas; mientras que para P. teres se detectaron 43 regiones. Resulta relevante que 27 regiones cromosómicas presentaron asociación con aislamientos de ambos patógenos, ya que de esta manera se amplía el espectro de la resistencia. Por último, en el Capítulo 5, se presenta la discusión general de los principales resultados obtenidos en cada una de las investigaciones llevadas a cabo en esta tesis. Adicionalmente, se analiza la importancia de los nuevos conocimientos generados, así como también la posibilidad de su utilización y los trabajos adicionales requeridos a fin de aplicarlos en programas de mejora del cultivo de trigo.