Estudio de la genética de la resistencia de variedades de trigo, a roya amarilla (Puccinia striiformis f sp tritici) y roya de la hoja (Puccinia triticina Ericks).

Abstract

Las royas son las enfermedades más importantes en el cultivo de trigo (Triticum aestivum L.), porque reducen el rendimiento más de un 60%. Cultivar variedades resistentes es el método más económico y efectivo para controlar estas enfermedades. En la presente investigación la genética de la resistencia a roya de la hoja y roya amarilla fue investigada para dos poblaciones F5 de líneas endogámicas recombinantes (RIL), la primera derivada de la cruza entre ‘Avocet’ y ‘Chilero’, y la segunda de la cruza ‘Avocet’ y ‘New Pusa 876’ (NP876). Además, se realizó la postulación e identificación de genes de roya de la hoja y del tallo usando 75 líneas de origen mexicano. ‘Chilero’ es una línea desarrollada por el CIMMYT y ha mostrado altos niveles de resistencia a roya de la hoja y roya amarilla desde su distribución en 1984. La base genética de su resistencia fue investigada en una población de 96 RIL. Los parentales y las RIL fueron caracterizadas para roya de la hoja y roya amarilla en campo desde el 2012 al 2015 en tres localidades de México. La población de RIL fue genotipada con marcadores DArT-array, DArT-GBS y SSR. Un total de 6,168 marcadores polimórficos se usaron para construir el mapa de ligamiento genético. El mapeo de intervalos compuestos detectó cuatro loci de resistencia co-localizados para ambas royas así como dos loci de resistencia a roya amarilla. Entre estos, un QTL en el cromosoma 1BL que es el conocido gene de resistencia de planta adulta (RPA) Lr46/Yr29, además el QLr.cim-5DS/QYr.cim-5DS un nuevo loci co-localizado de resistencia para ambas enfermedades. De igual manera, un nuevo locus de resistencia a roya amarilla en el cromosoma 7BL fue mapeado en esta población. Por otra parte, la genética de la resistencia del cultivar Indio NP876 fue estudiada en 148 RIL. Los parentales y la población fueron fenotipados en ensayos de campo por tres y dos años, para resistencia a roya de la hoja y roya amarilla, respectivamente, y genotipados con marcadores moleculares ligados a genes conocidos. El análisis de segregación indicó que la resistencia de planta adulta (RPA) a roya de la hoja y roya amarilla es conferida por cinco y cuatro genes de efecto aditivo, respectivamente. Entre ellos, el gen Lr46/Yr29 que reduce 14% y 16% la severidad media de roya de la hoja y roya amarilla, respectivamente, en tanto que una reducción del 26% ocurre debido al gen Lr67/Yr46 para amabas enfermedades. Un efecto aditivo positivo entre los genes de roya de la hoja Lr46 y Lr67 fue detectado, este efecto reduce hasta 11% la severidad cuando están juntos. La aditividad para roya amarilla entre Yr29 y Yr46 fue positiva pero no significativa, por lo que la severidad media se reduce en 5%. El estudio de postulación de genes de resistencia de roya de la hoja y del tallo mostró que las 75 líneas de origen mexicano poseen un total de siete genes de plántula para roya de la hoja: Lr1, Lr10, Lr14a, Lr16, Lr17, Lr23 y Lr26. Adicionalmente, Lr27 y Lr34 fueron identificados usando marcadores moleculares. Además, se postularon usando diferentes razas, tres genes de resistencia en plántula para roya del tallo (Sr7a, Sr8a y Sr11) y se identificaron cuatro genes de resistencia (Sr2, Sr12, Sr31 y Sr57) empleando marcadores moleculares. Las líneas portan estos genes ya sean solos o combinando más de dos genes. Se identificó seis líneas que portan genes de resistencia a roya de la hoja desconocidos, tres de los cuales portan un gen con una reacción similar al gen Lr28. _______________ GENETIC ANALYSIS OF ADULT PLANT RESISTANCE TO STRIPE RUST (Puccinia striiformis f. sp. tritici) AND LEAF RUST (Puccinia triticina Ericks.) IN COMMON WHEAT. ABSTRACT: Rusts are the most important diseases to affect wheat production (Triticum aestivum L.), causing more that 60% on yield losses. Growing resistant varieties is the most effective and economical method for controlling those diseases. Genetics resistance of leaf rust and stripe rust were investigated in two F5 recombinant inbred lines (RIL) populations respectively derived from a cross between ‘Avocet’ and ‘Chilero’ and a cross of ‘Avocet’ and ‘New Pusa 876’ (NP876). In addition, a gene postulation analyses and identification was conducted using 75 Mexican lines. ‘Chilero’ is a line developed by CIMMYT and has shown high levels of resistance to leaf rust and stripe rust since its development in 1984. The genetic basis of its resistance was investigated in a 96 RIL population. The parents and RIL were characterized in field trials for resistance to leaf rust and stripe rust at three locations in Mexico from 2012 to 2015. RIL population was genotyped with DArT-array, DArT-GBS and SSR markers. A total of 6,168 polymorphic markers were used to construct genetic linkage maps. Inclusive composite interval mapping detected four co-located resistance loci to both rusts as well as two stripe rust resistant loci. Among these, QTL on chromosome 1BL was the known pleotropic adult plant resistance (APR) gene Lr46/Yr29, whereas QLr.cim-5DS/QYr.cim-5DS was a new co-located resistance loci to both rusts in Chilero. Additionally, one new stripe rust resistance locus on chromosome 7BL was mapped in the present population. On the other hand, the genetics of the resistance of the Indian cultivar NP876 was studied in 148 RILs. The parents and the RIL population were phenotyped for resistance in field trials for three and two years for leaf rust and stripe rust, respectively, and genotyped with the known gene-linked molecular markers. The segregation analyses indicated that the adult plant resistance (APR) to leaf rust and stripe rust was conferred by five and four additive effect genes, respectively. Among them, the slow-rusting APR gene Lr46/Yr29 reduced 14% and 16% of mean leaf rust and stripe rust severities, respectively, whereas a severity reduction of 26% occurred due to Lr67/Yr46 for both rusts. Both resistance genes were contributed by NP876. A positive additivity effect between leaf rust resistance genes Lr46 and Lr67 was detected with a reduction up to 11% when they were present together. The additivity for stripe rust between Yr29 and Yr46 was positive but not significant with a mean reduction of 5% in severity. Leaf rust and stem rust resistance gene postulation study showed that a total of seven leaf rust seedling resistance genes, viz. Lr1, Lr10, Lr14a, Lr16, Lr17, Lr23 and Lr26 have been speculated among 75 Mexican wheat lines. In addition, Lr27 and Lr34 were identified based on molecular markers. Furthermore, three stem rust seedling resistance genes (Sr7a, Sr8a and Sr11) postulated by difference races and four resistance genes (Sr2, Sr12, Sr31 and Sr57) identified by closely linked molecular markers. The lines either carries single resistance gene or combines more than two genes. Six lines carrying unknown leaf rust resistance genes was identified, three of them with a gene reaction similar to Lr28.