Evaluación de la resistencia a roya parda de la caña de azúcar en Cuba

Evaluation of sugarcane brown rust resistance in Cuba

Joaquín Montalván Delgado, Isabel Alfonso Terry, Eida Rodríguez Lema, Yaquelín Puchades Izaguirre, José Rodríguez Zayas, Osmany Aday Díaz, Omelio Carvajal Jaime y Javier Delgado Padrón

Instituto Nacional de Investigaciones de la Caña de Azúcar (INICA). Carretera al Central Manuel Martínez Prieto, km 2½, Edificio IPROYAZ, Boyeros, Ciudad de La Habana, Cuba. CP 19390, E-mail: jmontalvan@eticacm.azcuba.cu

En Cuba, la metodología que se utiliza al evaluar la resistencia a la roya parda (Puccinia melanocephala Sydow and P. Sydow) de la caña de azúcar, adolece de aspectos cuantitativos, así como de la definición de localidades representativas para las pruebas de resistencia y presenta limitada dotación de patrones. Para establecer nuevos criterios que contribuyan al perfeccionamiento del Sistema Evaluativo de Resistencia a la Roya Parda en el Programa de Mejoramiento de la Caña de Azúcar se estudiaron, durante el periodo 2007- 2015, seis patrones de reacción conocida y 11 cultivares comerciales, en las seis localidades de prueba del Instituto de Investigaciones de la Caña de Azúcar (INICA). Se registraron las variables, largo, cantidad y porcentaje de área foliar ocupada por pústulas, además del largo de la pústula mayor. Se ratificaron las seis localidades de prueba de resistencia. Las evaluaciones se deben realizar en el tercio medio de la hoja +3 de diez plantas, a los tres y cinco meses de edad, con una escala de evaluación que contiene nuevos criterios cuantitativos (área con pústulas y largo de la pústula mayor). Se incluyen como patrones los cultivares SP70-1284, C88-380 y C323-68. Se reclasifican C334-64, Ja60-5 y B4362. Se modifica la metodología de evaluación de la roya parda de la caña de azúcar en Cuba y se propone una nueva escala de evaluación de la enfermedad.

Palabras clave: área afectada, pústula, Puccinia melanocephala, resistencia, Sacharum spp.

ABSTRACT

In Cuba, the methodology used for the evaluation of resistance to sugarcane brown rust (Puccinia melanocephala Sydow and P. Sydow) lacks quantitative aspects, as well as the definition of representative localities for resistance tests and has limited patterning. In order to establish new evaluation criteria that contribute to the improvement of the Evaluative System of the Resistance to the brown rust in the Program of Improvement of the Sugar Cane in Cuba, during the 2007 – 2015, six patterns of known reaction and 11 commercial cultivars were study in 6 localities. The variables length, quantity and percentage of leaf area occupied by pustules and length of the major pustule were recorded. The six localities of resistance test were ratified and the evaluations must be carried out in the middle third of the leave +3 of ten plants at three and five months of age, with an evaluation scale with new quantitative criteria (area occupied by pustules and length of the major pustule). Cultivars SP70-1284, C88-380 and C323-68 are included as standards. C334-64, Ja60-5 and B4362 are reclassified. The methodology for evaluating the brown rust of sugarcane in Cuba is modified and a new scale of evaluation of the disease is proposed.

Keywords: affected area, pustule, Puccinia melanocephala, resistance, Sacharum spp.

INTRODUCCIÓN

Es por ello que el objetivo de este trabajo, fue realizar ajustes a la metodología para la evaluación de resistencia a roya parda de la caña de azúcar en Cuba.

MATERIALES Y MÉTODOS

Durante el periodo 2007-2015 se realizó un experimento, replicado en seis Estaciones Experimentales (Quivicán, Jovellanos, Ranchuelo, Florida, Guaro y Palma Soriano), con la finalidad de realizar nuevos ajustes a la metodología actual de evaluación a la roya parda de la caña de azúcar. Se plantaron 11 cultivares (actualmente en explotación comercial) que representaban en diciembre 2015 el 46,30 % del área cañera nacional (INICA, 2016). Los cultivares seleccionados fueron: C1051-73, C132-81, C266-70, C323-68, C86-12, C86-503, C86-56, Co997, C88-380, C90-530 y SP70-1284. Además, se utilizaron como patrones de resistencia a la enfermedad para los ensayos en foco de infección los cultivares PR980 (AR), Ja64-11 (R) C334-64 (MR), Ja60-5 (S), My55l4 (S) y B4362 (AS) (INICA, 2011).

Se utilizó un diseño experimental de bloque al azar con tres réplicas y se estudiaron las cepas en planta y retoño. Las evaluaciones fueron realizadas sobre las hojas +1, +3 y +5 a los tres, cuatro, cinco, seis y nueve meses del cultivo. Se tomaron en cada réplica 2 cm² del tercio medio de cada hoja a 10 plantas. Se utilizó para ello una lupa graduada a 2 cm² (Tamayo, 2010). Los parámetros evaluados fueron cantidad de pústulas (CPUST), largo de la pústula más frecuente (LPUST), largo de la pústula mayor (LPM) y porcentaje de área ocupada por pústulas en los 2 cm² (PAOPUST).

Los datos se procesaron mediante análisis de varianza y prueba Tukey. Además, se usó el análisis factorial discriminante para determinar la importancia de las localidades y las edades óptimas de evaluación. Al definir la reacción de los cultivares y patrones, se aplicó el análisis de conglomerados con todas las variables estudiadas, según el método del vecino más cercano y la distancia Euclidiana. Los nuevos cultivares patrones fueron definidos a través de la comparación de los grupos formados por el Análisis de Conglomerados y los cultivares patrones de resistencia establecidos en las Normas Metodológicas (INICA, 2011).

Adicionalmente, se realizó un análisis de varianza de clasificación simple y pruebas de Tukey a los grupos aportados por el dendrograma, para las variables CPUST, LPUST, LPM y PAOPUST, y estableció un intervalo, con los valores máximos de estas para cada patrón. Eso permitió establecer una propuesta de rangos de reacción frente a la enfermedad que contribuyó a realizar nuevos ajustes a la metodología y escala actual, con la utilización de variables cuantitativas y tangibles.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El análisis discriminante para las localidades mostró el 87,25 % de buena clasificación (Tabla 1), esto denota la importancia que tiene cada localidad de estudio, en la clasificación de cultivares, ya que en cada centros de prueba se evalúan materiales diferentes. Por eso se sugiere mantener las seis localidades para realizar pruebas de resistencia y utilizar Quivicán, Ranchuelo, Florida y Palma Soriano para validar los cultivares de reacción susceptible.

Estos resultados corroboran lo expresado por Infante y col. (2009) cuando enuncian que la interacción genotipo-ambiente es un problema muy específico, por lo que se debe tener precaución al hacer generalizaciones de los casos. La interacción genotipo-ambiente es un fenómeno universal, que está presente en todos los estudios experimentales y durante todas las etapas de selección de cultivares, con las consecuencias generales y particulares de cada caso. Igualmente, Xavier y col. (2013) sugieren que para definir la reacción de los cultivares frente a la roya parda de la caña de azúcar estos deben ser evaluados en distintas localidades, ratificando su categoría de resistencia para diferentes niveles de infección.

Al analizar las edades de evaluación con relación a las variables estudiadas (Figura 1), se pudo apreciar la tendencia a la disminución de los valores a partir de la máxima expresión a los cinco meses, disminuyendo gradualmente al incrementarse la edad del cultivo. Los conteos de pústulas a los tres y nueve meses resultaron inferiores a los efectuados en las restantes evaluaciones; esto no implica la exclusión de la primera evaluación debido a que a esa edad la planta es suficientemente joven para que el patógeno se establezca en su tejido foliar.

Las mayores manifestaciones de la enfermedad se presentan a los 150 días de edad del cultivo, pero disminuyen las afectaciones en edades superiores a los seis meses. Según Infante y col. (2009), varios autores hacen alusión a la relación de la edad con la manifestación de la enfermedad y expresan que las plantas jóvenes (de dos a seis meses) son más sensibles, por lo que a menudo la severidad disminuye con la edad.

Los resultados obtenidos son similares a los logrados anteriormente en Cuba y otros países cañeros, ratificando que el periodo de máxima manifestación de la enfermedad coincide con las edades comprendidas entre los tres y cinco meses. Esto permite dirigir las evaluaciones de roya parda de la caña de azúcar hacia este periodo de desarrollo fenológico del cultivo e introducir adecuaciones a las metodologías actuales de evaluación. La Tabla 2 muestra los resultados del análisis discriminante para las diferentes edades de evaluación, manifestando que el porcentaje de buena clasificación para las edades tres, cinco y nueve meses son las mejores clasificadas, sin existir grandes diferencias entre las dos últimas edades. Esto confirma lo expuesto anteriormente, al considerar que con las evaluaciones a los tres y cinco meses de edad se puede llegar a conclusiones satisfactorias de la reacción ante la enfermedad, y descartar los nueve meses porque, aunque se aprecia un 92,32 % de buena clasificación, no aporta nuevos elementos al manifestar afectaciones inferiores todos los individuos.

Los resultados obtenidos aportan nuevos elementos a las metodologías actuales de evaluación al simplificar las evaluaciones a solo dos. Se sugiere eliminar las de los cuatro, seis y nueve meses de edad del cultivo, lo que significa ahorro de recursos e incrementa la eficiencia del sistema evaluativo. Al analizar el análisis de conglomerado (Figura 2), se observa la formación de siete grupos, lo que permite realizar una clasificación correcta de los individuos.

Los patrones utilizados en las metodologías actuales para las pruebas de resistencia frente a la roya parda de la caña de azúcar PR980 (AR), Ja64-11 (R) y My5514 (S) mantuvieron su reacción ante la enfermedad (INICA, 2011). Los cultivares C334-64 (MR), Ja60-5 (S), y B4362 (AS), utilizados como MR, S y AS se reclasifican como MS, AS y MAS respectivamente. El grupo con las menores afectaciones quedó conformado por C1051-73, C132-81, C266-70, C86-12, C86-56, C90-530 y Co997, así como los patrones de marcada resistencia a la enfermedad PR980 y Ja64-11.

Estos resultados devienen en un perfeccionamiento de las metodologías actuales al contar con un mayor número de patrones, lo que permite mejorar la caracterización y clasificación en lo referente a la reacción de los cultivares frente a esta enfermedad. Al analizar los resultados, para la conformación de la escala, se tuvo en cuenta, los valores máximos obtenidos por los patrones de reacción estable en las distintas variables a considerar en las evaluaciones (Tabla 3 y 4).

La integración de los resultados obtenidos durante el proceso de investigación permite realizar modificaciones a la metodología actual. Las enmiendas que se sugieren a la misma se reflejan en la siguiente propuesta.

Propuesta de nueva metodología para la evaluación de roya parda de la caña de azúcar en las etapas finales del esquema de obtención de cultivares en Cuba

Los experimentos se desarrollarán en Quivicán, Jovellanos, Ranchuelo, Florida, Guaro y Palma Soriano, durante el período comprendido entre los meses de septiembre a octubre, paralelo al desarrollo de los estudios replicados de ciclo de frío. De esa manera se hace coincidir las condiciones favorables del desarrollo de la enfermedad con la etapa de mayor susceptibilidad de la planta.

Se utilizará un diseño experimental de bloques al azar con tres réplicas. Cada parcela contará con 9,60 m² (un surco de seis metros de longitud y 1,60 de ancho) por réplica. Los genotipos se distribuyen al azar, cada dos cultivares y en los bordes, se planta el patrón B4362 para incrementar y homogeneizar la presión de inóculo.

Se utilizan como cultivares patrones de resistencia PR980 (AR), Ja64-11 (R), SP70-1284 (MR), C334-64 y C88-380 (MS), My5514 y C323-68 (S), Ja60-5 (AS) y B4362 (MAS), ubicados de forma aleatoria, como el resto de los cultivares. Las evaluaciones serán en los plantones centrales de cada surco, en la hoja +3 (tercer hoja con cuello visible), de 10 plantas, a los 3 y 5 meses de edad durante la cepa de caña planta.

Se utiliza una estación de muestreo de 2 cm² en el tercio medio de la hoja y determina la cantidad de pústulas, el largo medio de la pústula más frecuente y el largo de la pústula mayor. Estos datos permitirán realizar el cálculo del área ocupada por pústulas mediante la siguiente ecuación (Montalván y col., 2017):

• ]]> Pústulas / cm² (%) = Área ocupada por las pústulas en cada cm²

• CPUST = Número de pústulas en los 2 cm²

• LPUST = Longitud de la pústula más frecuente en la muestra (mm)

• 0,38 = Ancho medio en mm de la pústula

Para definir la reacción de los cultivares se utilizará la escala propuesta. Además, se realizará una regresión lineal con los valores esperados y reales de los patrones para descartar la posible influencia del ambiente, lo que permite brindar un resultado más confiable de la reacción ante la enfermedad del material que se evalúa.

La aceptación o rechazo del material evaluado depende del grado de reacción:

]]>

Aceptar todos los cultivares AR y R

• Los cultivares MR y MS que se seleccionen deben ser manejados adecuadamente

• Para definir la reacción de los cultivares S con perspectivas comerciales, estos deben ser probados en Quivicán, Ranchuelo, Florida y Palma Soriano, posteriormente debe trazarse la estrategia de manejo donde la prevalencia de la enfermedad sea baja

• Rechazar todos los cultivares AS y MAS

La aceptación de cultivares S, MR y MS en la metodología propuesta está condicionada a un correcto manejo de los mismos y permite en un entorno de resistencia, el cultivo y explotación de los comprendidos en esta categoría que manifiesten un alto potencial agroproductivo.

CONCLUSIONES

1. Las localidades de Quivicán, Jovellanos, Ranchuelo, Florida, Guaro y Palma Soriano son útiles para evaluar la resistencia a la roya parda de la caña de azúcar.

2. Excepto Jovellanos y Guaro, las localidades se proponen para definir los cultivares MR, MS y S.

3. Las edades óptimas para evaluar la reacción de los cultivares ante la enfermedad son a los tres y cinco meses de edad del cultivo, período en el que se presentan las mayores manifestaciones de los síntomas.

4. ]]> Se perfecciona la metodología, mediante el uso de una escala cuantitativa de 7 grados para evaluar la resistencia a la roya parda de la caña de azúcar, donde se reafirman los patrones actuales e incorporan SP70-1284 (MR) y C88-380 (MS). Se reclasifican My5514 y C323-68 como (S), Ja60-5 (AS) y B4362 (MAS).

5. Se recomienda incorporar la metodología propuesta, como parte de las Normas y Procedimientos del Programa de Mejoramiento de la Caña de Azúcar en Cuba, para la evaluación de la resistencia a la roya parda de la caña de azúcar de los cultivares obtenidos por el proceso de mejora.

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Recibido: 14/03/2017

Aceptado: 12/02/2018