Uso del marcador molecular csLV34 para la identificación de una zona ligada al gen Lr34 de resistencia a roya de la hoja en poblaciones segregantes de trigo (Triticum aestivum L.)

Abstract

La roya de la hoja causada por Puccinia triticina Eriks es una de las enfermedades fúngicas más importantes del trigo (Triticum aestivum L.) en todo el mundo. En Argentina es considerada la enfermedad foliar de mayor impacto sobre el rendimiento del cultivo. Dentro de las medidas de manejo de la enfermedad, la resistencia genética es considerada la más económica y ambientalmente segura para reducir pérdidas del cultivo, dado que no implica incrementos de costos de producción ni contaminación del ambiente debido al uso indiscriminado de fungicidas. Actualmente, se dispone de más de 67 genes de resistencia a roya de la hoja identificados y caracterizados en trigo y especies cercanas; la mayoría de ellos confieren resistencia específica (genes mayores) y permanecen efectivos solamente unos pocos años cuando son desplegados a gran escala. La resistencia no específica o durable por el contrario, está asociada a la presencia de genes menores con efecto aditivo, los que se expresan mayormente en estado de planta adulta. Materiales con esta característica han demostrado resistencia efectiva y estable por varios años. El gen Lr34 constituye uno de los genes más importantes de resistencia no específica o duradera; su forma de acción lenta y parcial ha permanecido efectiva durante varias décadas y el germoplasma que lo contiene ha sido utilizado desde la primera parte del siglo XX. En la práctica este tipo de genes presentan la dificultad de ser enmascarados por genes mayores y su expresión es condicionada por el ambiente. Esto dificulta su utilización en programas de mejoramiento tradicional. Actualmente la selección asistida por marcadores (MAS), es la vía más económica y efectiva cuando se requiere la incorporación de genes menores de resistencia a enfermedades, los que no pueden ser visualizados fácilmente o donde el efecto ambiental es importante. Los objetivos de este trabajo fueron, a) utilizar la MAS para la identificación de genotipos portadores de una zona ligada al gen Lr34 en una progenie segregante, b) identificar el marcador molecular csLV34 ligado a la Guillermo S. Gerard y Sergio L. Lassaga 30 RCA. Rev. cient. agropecu. 19(1-2): 29-37 (2015) resistencia en la población segregante y c) analizar el tipo de segregación presentada por el marcador. Se estudiaron 728 genotipos resultantes del cruzamiento entre 3 líneas caracterizadas por la presencia del Lr34 y 19 cultivares comerciales sin caracterización. Se realizó un análisis genotípico utilizándose el marcador csLV34, el que amplifica una zona ligada al gen de resistencia sobre el cromosoma 7D. Se identificó en la progenie segregante los genotipos portadores del alelo asociado a la resistencia; obteniéndose como resultado que el 31 % de ellos presentó el marcador asociado al Lr34. Existieron diferencias en la segregación de las progenies provenientes de las tres líneas con caracterización previa, siendo la proveniente de Klein Tauro la que presentó una mayor proporción de individuos con el alelo asociado a la resistencia (52 %). Esto permitió concluir que el gen Lr34 ligado al marcador csLV34 se transmite de una generación a la siguiente como un carácter mendeliano simple y que la selección asistida por marcadores moleculares resulta una herramienta de gran utilidad en la identificación de este tipo de genes de difícil determinación por métodos tradicionales.

The leaf rust caused by Puccinia triticina Eriks is one of the most important fungal diseases of wheat (Triticum aestivum L.) worldwide , being considered in Argentina the most important foliar disease of the crop. Among the measures of disease management genetic resistance is the most economical and environmentally safe way to reduce their losses, since it does not increase production costs and environmental pollution due to indiscriminate fungicides use. Currently there are more than 60 resistance genes for leaf rust identified and characterized in wheat and related species, most of them, confer specific resistance (major genes) and remain effective only a few years when they are deployed on a large scale. Durable resistance on the contrary, is associated with the presence of minor genes with additive effect that are expressed primarily in adult plant stage, existing various materials with this feature that have proven effective and stable resistance for several years. The Lr34 gene is one of the most important and lasting non-specific resistance gene, its mode of action slow and partial has remained effective for decades and the germplasm containing this gene has been in use since the early part of the twentieth century . In practice, this type of genes has the difficulty of being masked by major genes, being its expression further conditioned by the environment. This hinders their use in traditional breeding programs, currently being marker-assisted selection (MAS) the most economical and effective way when incorporation of minor genes for resistance to diseases its requires, which may not be easily visualized or where the environmental effect is important. The objectives of this work were to, a) use MAS to identify genotypes carrying the Lr34 gene linked-region in segregating progeny, b ) tune up assisted selection technique c ) identify the molecular marker csLV34 linked to resistance and d) analyze the type of segregation by the marker. 728 genotypes were studied resulting from crosses between three lines previously characterized by the Lr34 presence and twenty cultivars without characterization. Genotypic analysis was performed using csLV34 marker, which amplifies a region linked to the resistance gene on chromosome 7DS. Genotypes carrying the allele associated with resistance were identified in the segregating progeny, obtaining that the 31% of them carried the marker associated with Lr34. There were differences in the segregation progeny from the three lines with previous characterization, being the ones from Klein Tauro which had the highest proportion of individuals with the allele associated with resistance (52 %). It was concluded that the Lr34 gene linked to csLV34 marker is passed from one generation to the next as a simple Mendelian character and that molecular marker-assisted selection is a useful tool in the identification of such genes difficult to determine by traditional methods.