Curso
           
 

 

TECNICAS PARA LA INOCULACION DE FUSARIUM MONILIFORME Y EL VIRUS DEL RAYADO FINO PARA DESARROLLAR POBLACIONES DE MAIZ CON RESISTENCIA GENETICA

Pedro H. Injante Silva
Estación Experimental Baños del Inca, Apdo. Postal 169. Cajamarca, Perú.

Resumen

El maíz es uno de los cultivos que se siembra en los más variados ambientes, encontrándose desde el nivel del mar hasta alturas cercanas a los 3300 msnm. y en latitudes del Ecuador hasta mas de 50 grados al norte y al sur. Motivo por el cual, el cultivo puede padecer de varias enfermedades causada por diferentes patógenos que se encuentran en los diferentes microclimas; siendo las enfermedades causadas por los hongos que producen pudriciones del tallo y a la mazorca del maíz, los mismos que pueden producir micotoxinas sumamente dañinas a los animales y al ser humano, al momento de ser ingeridas. En estudios preliminares se ha determinado la importancia de seis razas de Fusarium spp, siendo tres de ellas productoras de micotoxinas, estas razas de Fusarium han sido identificado como Fusarium moniliforme Sheldon (W& R,B,J), Fusarium proliferatum (Matsushima Nirenberg) y Fusarium subglutinams (Wollenw & Reinking) Nelson, Toussoun & Marasas comb.nov, en estudios posteriores se ha determinado la taxonomía y biología del F. moniliforme uno de los hongos más estudiados en la ultima década. Siendo los virus, otro de los patógenos limitantes en el rendimiento del cultivo de maíz, los cuales se reportan en casi todos los valles maiceros de América Latina. El virus del Rayado Fino del Maíz (MRFV) es el que genera mayores pérdidas, el mismo que es transmitido por el insecto vector Dalbulus maidis (este insecto está ampliamente diseminado en los países como México, los de Centro América, Colombia, Brasil y Perú), además este vector puede transmitir simultáneamente al MRFV y al Spiroplasma Kunkelli causante del achaparramiento. En la actualidad existen importantes métodos y técnicas de inoculación de Fusarium spp por medio del método de inóculo con jeringa de inyección aplicado a los 07 días después del 50 % de la floración femenina y para el MRFV se utilizó al vector del virus el mismo que se transmite al momento de alimentarse, métodos que han permitido evitar escape de plantas al momento de ser seleccionadas en la búsqueda de resistencia genética. El CIMMYT determinó que dos pools de genes TLYF(maíz tropical amarillo cristalino tardío) y TIWD (maíz blanco dentado tropical de madurez intermedia), tienen altos niveles de resistencia al Fusarium moniliforme, determinando la reducción en promedio de 22 y 30 % respectivamente y la ganancia de rendimiento después de 14 y 15 ciclos se obtuvo de 814 y 767 kg/ha. Por los resultados se determinó que la herencia a este hongo es poligénica. Con respecto al virus MRFV se determinó que la variedad criolla San Mateo y H-58 son los cultivares más afectados en su rendimiento: 83,9 y 81,5% respectivamente; mientras que el CP - HSI es el cultivar menos afectado (72,7%).

Introducción

En América Latina las enfermedades es uno de los factores más importantes en la disminución del rendimiento del cultivo de maíz. Algunas son producidas por hongos y virus; una alternativa viable y duradera es obtener resistencia genética a las enfermedades. Existen dos clases de resistencia: la resistencia horizontal (RH) y la resistencia vertical (RV). La primera caracterizada por la ausencia de interacciones genéticas entre los genotipos del huésped y el patógeno; y la segunda caracterizada por la presencia de interacciones genéticas entre los genotipos del huésped y el patógeno. Conceptos que se deben tener en cuenta para definir las estrategias a seguir en la búsqueda de resistencia a los dos importantes patógenos del maíz: Fusarium moniliforme (causante de la pudrición de la mazorca y al Virus del Rayado Fino del Maíz), los mismos que pueden producir importantes pérdidas al cultivo.

El objetivo del presente trabajo es determinar un método apropiado para desarrollar poblaciones de maíz con resistencia genética al Fusarium moniliforme y al Virus del Rayado Fino.

Materiales y métodos

a) Pudrición de la mazorca

Se realizó un experimento en Canadá con seis métodos de inoculación en seis diferentes líneas de maíz con Fusarium graminearum, obteniéndose el mejor resultado con el método de aplicación de inoculo por medio del uso de jeringa de inyección, así mismo determinaron que el momento oportuno es a los 07 días después del 50% de la presencia de la floración femenina. Determinado el mejor método de aplicación, el CIMMYT realizó un experimento en la Estación Experimental de Poza Rica – Veracruz a dos de los 08 pools de maíz el TLYF y TIWD, ambos adaptados a trópicos bajos

A este material se le inyecto 500,000 conidias de F. moniliforme 500/ml. Cada Pool estaba conformado por 500 familias de medios hermanos, seleccionándose a la cosecha el 10% de las mejores familias con buenas características agronómicas, para facilitar la interpretación de datos, se transformaron todos los valores por medio del arco seno de la v% de la pudrición de la mazorca, así como se utilizaron al coeficiente de regresión, el test de significación (LSD) y el porcentaje del coeficiente de variabilidad (% CV).

b)El Virus del Rayado Fino de Maíz

Con respecto al MRFV, se realizó un monitoreo para determinar su presencia, confirmándose en ocho países Latinoamericanos, por medio del uso de marcadores moleculares cARN, utilizado en los laboratorios del Centro de Investigación en Biología Celular y Molecular (CIBCM), ubicado en San José - Costa Rica. Además se ha confirmado que existen varios vectores del MRFV como son el Dalbulus elimatus (Ball), Baldulus tripsaci Kromen & Whitcomb, Stirellus bicolor (Van Duzee), Graminella nigrifrom (Forbes) y el Dalbulus maidis (De Long) este último es el principal transmisor del virus. Los vectores adquieren el virus al momento de alimentarse de una planta enferma y a los 12 días posteriores, el vector será infectivo durante toda su vida y al picar a las plantas sanas de maíz, aparecerán los primeros síntomas a los seis a ocho días después. El CIMMYT - México, con la finalidad de garantizar altos niveles de transmisión, utilizó 10 D. maidis infectivos por plántulas de 14 días de edad, a los 07 días después se aplicó Metasistox 50% (oxydimeton - methyl) a la dosis de 1 l/ha para eliminar los vectores. 25 días después de la inoculación se calificó la severidad del daño, basándose en la escala de 1 a 5 (con el número 1 la planta tiene síntomas menos severos y el 5 el síntoma más severo).

Material de maíz a ser utilizado

Este material fue sembrado en un campo experimental del Valle de México, utilizando el diseño en bloques completos al azar con cuatro repeticiones y ocho tratamientos, los cultivares de maíz evaluados se describen en el Cuadro 1.

Este experimento se realizó por duplicado: uno inoculado y el otro sin inocular al MRFV. En la etapa de madurez fisiológica se cosechó y se tomaron todos los datos biométricos medibles.

Resultados y discusión

Material a pudrición de la mazorca
En el TIWD existe un incremento en el rendimiento de grano en 767 kg/ha en el ciclo 15 (C15). Con respecto a TLYF el incremento es de 814 kg/ha del CO al C14. En ambos Pools TLYF y TIWD la reducción en promedio de la pudrición de la mazorca es de 30 y 22% respectivamente. El porcentaje de los coeficiente de variación (% CV), son bajos para rendimiento de grano, altura de planta y generalmente alto en pudrición de la mazorca (cuadro 2).

En TIWD y TLYF, los rendimientos decrecen de CO para C7 y C5 respectivamente exhibiendo un incremento significativo en los efectos lineal y cuadráticos (cuadro 3). Sólo es significativo en el efecto lineal para la pudrición de la mazorca en el pool TLYF, y altamente significativo para los efectos cuadráticos en TIWD.

Material probado al MRFV

Con respecto a los resultados del experimento de búsqueda de resistencia al MRFV, se obtuvo lo siguientes datos: El número de plantas con síntomas entre cultivares y el número de mazorcas podridas no presentaron diferencias significativas, lo que indica que el virus afectó por igual a todos los cultivares incluidos en este experimento. No hubo correlación lineal con ninguna otra variable cuadros 4 y 5.

La densidad de grano presentó una diferencia altamente significativa entre cultivares (Cuadro 4), lo que indica que el MRFV modificó sustancialmente el peso del grano, en forma diferencial, de los cultivares. Hubo una ligera correlación negativa con el número de días a la aparición de síntomas (cuadro 6), lo cual se deduce que la densidad de grano aumenta cuando los síntomas aparecen menos temprano.

El rendimiento no presentó diferencia significativa porque todos los materiales fueron muy afectados. Pero hubo correlación lineal negativa con el número de mazorcas sin grano, indicando que si aumenta el número de mazorcas sin grano, el rendimiento baja; y fue positiva con los días a la aparición de síntomas, altura de planta, índice de cosecha y número de granos por mazorca (cuadro 5), estos resultados significan que el rendimiento disminuye menos cuando aumentan los días a la aparición de síntomas, la altura de planta, el índice de cosecha y el número de granos por mazorca. Obviamente, si el rendimiento disminuyera, asimismo disminuirán las variables mencionadas.

En el análisis combinado de los dos experimentos, con y sin inoculación de MRFV, los efectos se suponen aleatorios y el efecto del virus se prueba contra experimentos, a diferencia de probar tratamientos contra la interacción de los tratamientos por los experimentos como ocurre en investigaciones genéticas

El número de plantas con síntomas, 32.93 por parcela (85.2%), se considera muy aceptable para los fines de este trabajo

El rendimiento del grano disminuyó significativamente (78%) por el efecto del virus (cuadros 4 y 5). Alterando el normal tamaño de las hojas de la planta

Conclusiones

a) El mejor método de inoculación de Fusarium moniliforme se realizó usando el método de inóculo con jeringa de inyección y los 07 días después del 50% de la floración femenina.

b) El rendimiento de TIWD a los 15 ciclos se obtuvo una ganancia de selección en 767 kg/ha y en el pool de genes del TLYF el incremento en el rendimiento después de 14 ciclos (C14) fue de 814 kg/ha.

c) La reducción en promedio de la pudrición de la mazorca es de 30 y 22% respectivamente.

d) La ganancia por ciclo de selección del rendimiento de grano de los dos Pools TIWD y TLFY es de 1,12 y 1,54 % en promedio respectivamente.

e) Los días de floración femenina se reducen en cada ciclo en un promedio de -0,50% por ciclo (repuesta lineal).

f) Para la pudrición de la mazorca existe una reducción –1,52 y –1,46 % ** (ambos altamente significativos en los dos Pools TLFY y TIWD, respectivamente.

g) La pudrición de la resistencia de mazorca en promedio 11, 55 y 33% entre cruzas de padres resistentes, entre padres susceptibles y resistentes y padres susceptibles, respectivamente. Indicando herencia poligénica por la acción aditiva de genes para estos tratamientos.

h) El uso del vector Dalbulus maidis es un método eficiente para inocular el virus del MRFV en el campo (85,2%).

i) El virus aumentó el número de mazorcas sin grano por planta (0.92 en promedio) y redujo la producción de grano por unidad de superficie (78% en promedio)

j) El H-58 y el criollo San Mateo (83,9 y 81,5%, respectivamente) fueron los cultivares más afectados en su rendimiento.

k) El CP-HS1 fue el cultivar menos afectado (72.7%), mostrando un cierto nivel de resistencia.

Cuadro 1.  Genotipos, tipo de cultivar, generación de endogamia y origen de los progenitores de los genotipos utilizados en el experimento.

Genotipo

Tipo de cultivar

Generación de endogamia

Origen de progenitores

H–33

H- 36 E

H._38E

H –58 E

H -89 E

H – CPI

H -CP 2

Criollo San Mateo

Cruza doble

Cruza simple

Cruza simple

Cruza simple

Cruza simple

Cruza trilineal

Cruza trilineal

S3 x S3 S3xS3**

S5 x S4

S5 x S4

S5 x S4

S5 x S4

S3 x S3*  X  S3**

S3 x S3*  X  S3**

VAxVA  X  VAxVA

VA  x  VA

VA  x  VA

VA  x  VA

VA  x  VA

VaxVA XvA

VaxVA xVA

H = híbridos  E = experimental,  * = hembra,  ** = macho y  VA = valles altos  S = autofecundación

Cuadro 2. Medias de los cuatro diferentes ciclos de selección en los pools de genes TIWD y TLYF, para la pudrición de la mazorca. Las medias están basadas en dos campañas: verano 1982 y el invierno 1983. Poza Rica, México. Cada pools fue evaluado en experimento separado.

Pools

Ciclo de Selección

Rendimiento en grano kg/ha

Días al 50 % de la floración

Femenina

Altura de planta (cm)

Resistencia a la pudrición de la Mazorca datos   Transformados en  (%)

 

 

TlWD

 

 

 

 

 

 

 

TLYF

CO

C7

C10

C15

Medias

LSD (0,05)

CV (%)

 

CO

C5

C9

C14

Medias

LSD (0,05)

CV (%)

4427

4305

4617

5194

4636

369

13.5

 

4044

3887

4330

4858

4280

438

12.2

73

70

69

67

70

2.1

1.1

 

74

73

71

70

72

1.0

1.3

190

169

167

168

173

4.3

3.6

 

201

192

183

186

190

13.4

5.2

34

36

34

29

33

3.3

23.1

 

19

26

27

22

26

3.4

30.3

Cuadro 3.  Coeficiente de Regresión para 04 tratamientos de los pools, TIWD y TLYF seleccionados para resistencia a pudrición de la mazorca y cualidades agronómicas. Evaluación realizada en dos diferentes ambientes: verano 1982 e invierno 1983 en Poza Rica, México.  Cada pool fue evaluado en experimentos separados (1)

Rdto en grano    Días a f. f..    Alt. de Planta                Resistencia a Pudrición de la Mazorca

Pool

Lineal    Cuadrática

Lineal

Lineal   Cuadrática

Lineal   Cuadrática (2)

 

Kg/ha

cm

 

TIWD

-62,9**      7,7 **

 0,4**

-4,2 **       0,2 **

  0,76 **        -0,07 **

TLYF

- 44.4 **     7,6 *

-0,3 **

-1,2 *

- 0,44 **

Combinado (3)

- 54,8 **     7,7 **

-0,3 **

- 3,4 **      0,2 **

  0,30 **        - 0,04 **

*** Significativa al 0,05 y 0,01 de niveles de probabilidad respectivamente.

(1) Efectos cuadráticos no significativos para días al 505 de floración femenina

(2) Calculo realizado usando arco seno  % mazorca podridas transformadas.

(3) Respuestas calculada para ambos pools de genes combinados.

Cuadro 4. Análisis de varianza, entre cultivares, de las variables del experimento de campo, inoculado con el Virus del Rayado Fino del Maíz, mediante D. maidis.

Variables

C,

F-CAL

PR>F

CV

DMS

Plantas con síntoma

Mazorcas podridas

Indice de cosecha

Altura de planta

Densidad de grano

Síntomas en escala de 1 a5

Días a la aparición de síntomas

Número de mazorcas en grano

Granos por mazorca

Rendimiento (t/ha)

11.81

12.48

0.002

0.06

0.06

1.62

5.1

226.1

25364

0.808

1.54

0.64

3.62

2.47

12.03

2.22

5.76

1.03

15.85

2.14

0.20ns

0.72ns

0.01**

0.05*

0.0001**

0.07ns

0.0008**

0.44ns

0.0001**

0.084ns

8.45

57.72

22.70

7.50

7.86

24.02

12.47

44.30

10.44

28.51

6.57

10.51

0.06

0.38

0.016

5.05

3.84

25.39

94.87

1.45

Cuadro 4. Análisis de varianza, combinado de los experimentos de maíz, con y sin inoculación de MRFV en campo.

Variables

CM

F CAL

PR>F

CV

DMS

Plantas con síntoma

Floración femenina

Floración masculina

ASI1

Mazorcas podridas

Altura de planta

Densidad de grano

Indice de cosecha

Número de mazorcas

Granos por mazorca

Rendimiento (t/ha)

15907

6.25

0.01

0.25

147.01

5.43

0.85

1.13

319.51

923761

878.97

2610

1.99

0.00

0.93

11.02

400.29

87.38

548.78

2.77

236.04

977.09

0.0001**

0.1656ns

0.9471ns

0.5000ns

0.0019**

0.0001**

0.0001**

0.0001**

0.1034ns

0.0001**

0.0001**

14050

2.10

2.16

28.86

58.01

5.15

8.86

18.25

30.55

11.90

11.51

3.93

2.82

2.98

0.98

5.82

0.20

0.15

0.07

0.98

56.0

1.06

DMS  = Diferencia   mínima   significativa, ns  =  No   significativo,   CM   =  Cuadrado medio, Pr > F= Probabilidad de F,  ** = Altamente significativa, 1 = Del inglés Anthesis Silking Interval, F CAL = F calculada, CV = coeficiente de variación.

Cuadro 5. Coeficientes de correlación lineal de ocho variables del experimento con MRFV.

 

CH

DAS

ESC

AP

DG

IC

NG

DAS

-0.262

0.381

 

 

 

 

 

 

ESC

0.183

0.278

-0.508

0.003

 

 

 

 

 

AP

-0.038

0.031

-0.230

0.269

-0.129

0.250

 

 

 

 

DG

-0.043

0.303

-0.330

0.064

0.024

0.390

0.044

0.194

 

 

 

IC

-0.559

0.009

0.330

0.074

-0.158

0.278

0.396

0.024

0.184

0.265

 

 

NG

0.342

0.054

0.547

0.007

-0.593

0.005

0.237

0.190

0.278

0.123

0.380

0.031

 

REN

-0.542

0.001

0.522

0.002

-0.301

0.096

0.402

0.050

0.360

0.048

0.525

0.002

0.410

0.019

NOTA:  El número de la parte superior de cada celda es el coeficiente de correlación y el inferior define la significancia estadística del mismo.

CH = Número de mazorcas sin grano, ESC= Calificación de síntomas en la escala de 1 a 5, DG = densidad de grano, NG=  Promedio de número de granos por mazorca, DAS=  Días a la aparición de síntomas, AP=   Altura de planta, IC= Indice de cosecha, REN= Rendimiento.