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NUEVA ESCALA DE EVALUACIÓN DE LA RESISTENCIA VARIETAL FRENTE AL RAQUITISMO DE LOS RETOÑOS DE LA CAÑA DE AZÚCAR EN CUBA
NEW SCALE FOR THE EVALUATION OF THE VARIETAL RESISTANCE AGAINST RATOON STUNTING DISEASE IN SUGARCANE
Aleika Iglesia*, Esther Lilia Peralta**, Elba Alvarez*, J. Milián*** y Madyu Matos***
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*Centro Nacional de Sanidad Agropecuaria (CENSA), Apartado 10, San José de las Lajas, La Habana, Cuba. Correo electrónico: aiglesia@censa.edu.cu; **Instituto de Investigaciones de Fruticultura Tropical (IIFT) Ciudad de La Habana, Cuba; ***Instituto de Investigaciones de la Caña de Azúcar (INICA), Ciudad de La Habana, Cuba
RESUMEN
La búsqueda de métodos eficaces para la evaluación de la resistencia varietal frente al raquitismo de los retoños de la caña de azúcar (RSD) constituye uno de los tópicos de mayor interés en la actualidad. Mediante el empleo de la técnica de tinción de haces funcionales (STM), se determinó la relación existente entre el porcentaje de haces funcionales y la reacción varietal. Se propone una escala de evaluación del comportamiento de variedades basada en la funcionalidad de los haces del xilema que permite establecer diferencias entre las categorías (resistentes, intermedias y susceptibles). Se determinó la veracidad de la escala mediante un análisis de discriminante con 96.4% de buena clasificación. Esta escala constituye una herramienta de gran valor en la etapa de certificación de semilla dentro del programa de mejoramiento de la caña de azúcar.
Palabras clave: raquitismo de los retoños; resistencia; STM; escala de evaluación.
ABSTRACT
The search of effective methods for the evaluation of the varietal resistance to Ratoon Stunting Disease (RSD) in sugarcane is of major interest nowadays. Thus, there is a need of validated procedures of diagnostic and evaluation of the variety behavior. The relationship existent between the percentage of functional bundles and the varietal reaction was determined by the staining transpiration methods (STM). A statically proved evaluation scale of the variety behavior with 96.4 percent of good classification was determined. It is a practical approach for this matter that can be helpful for the National Genetic Improvement Program.
Key words: ratoon stunting disease; resistance; STM; evaluation scale.
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INTRODUCCIÓN
La caña de azúcar se cultiva comercialmente en numerosas zonas tropicales y sub-tropicales y abarca 18 millones de hectáreas en 90 países, con cosechas anuales que producen el 64% del azúcar que se consume mundialmente. Su interés económico no sólo radica en su valor energético, sino también en su enorme potencialidad como materia prima para las industrias farmacéuticas, biotecnológicas y químicas (17).
Entre las principales enfermedades bacterianas que afectan a la caña de azúcar en Cuba y el mundo se encuentran la escaldadura foliar (Xanthomonas albilineans) (10, 23) y el raquitismo de los retoños (RSD) Leifsonia xyli subsp. xyli (8, 11). Esta última está presente en Cuba desde 1953 y en la actualidad se considera una de las más importantes, por sus altos niveles de propagación e intensidad, así como las considerables pérdidas que ha ocasionado en los últimos años (4).
El control de esta enfermedad se basa, fundamentalmente, en el uso de material de siembra saneado mediante diferentes métodos, la utilización de medidas que limiten su diseminación en campo y la búsqueda de variedades resistentes (7).
La obtención de variedades mejoradas es responsable, de al menos, el 50% del incremento de los rendimientos de la caña de azúcar en las últimas décadas (18, 19). En este sentido, la experiencia internacional y los resultados obtenidos en Cuba (3, 6, 17, 20), sugieren que el organismo causal del RSD posee una estrecha adaptación a los tejidos del xilema, un grado de parasitismo elevado y una alta eficiencia de propagación mecánica, por lo que afecta a una gran cantidad de genotipos, independientemente de su procedencia genética y geográfica. Esto explica la dificultad para encontrar variedades resistentes al ataque de este patógeno, la predominancia de resistencia horizontal en aquellas en las que la presencia bacteriana no induce síntomas y en general, la limitada existencia de fuentes de resistencia frente a esta enfermedad (13, 14).
Adicionalmente, su alta distribución en las plantaciones cañeras y la dificultad en el diagnóstico de campo, han conllevado a que las evaluaciones de la resistencia varietal frente al RSD resulten engorrosas y frecuentemente contradictorias. En Cuba hasta el momento solo se cuenta con una escala de evaluación basada en los síntomas de la enfermedad (5) que no es recomendable por la falta de precisión que implicaría la misma, dada por la inespecificidad de los síntomas de esta enfermedad, los que pudieran expresarse por el ataque de otros patógenos y el inadecuado manejo del cultivo (6). Internacionalmente, aunque este método ha sido empleado para determinar la presencia de la bacteria y eliminar cultivares con alta incidencia de la enfermedad, no se han establecido, hasta el momento, escalas de evaluación del comportamiento varietal frente a esta enfermedad, basadas en la funcionalidad de los vasos del xilema.
El presente trabajo tiene el propósito de establecer una escala de evaluación de la resistencia varietal frente al ataque del raquitismo de los retoños de la caña de azúcar basada en el uso de la técnica de tinción de haces funcionales la que proporcionará mayores ventajas de utilización, que la establecida con anterioridad.
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MATERIALES Y MÉTODOSSe realizaron dos experimentos en condiciones de campo en la Estación Experimental de la Caña de Azúcar "Antonio Mesa" de Jovellanos, provincia Matanzas, en los que se prepararon tres surcos de siete metros para cada una de las variantes. En el primero se plantó cinco variedades de caña de azúcar con diferente grado de resistencia frente a la enfermedad: resistente (My5514), intermedias (C111-79, C323-68) y susceptibles C120-78, CP31-294), de acuerdo a lo establecido anteriormente (5, 20, 21). Un segundo experimento incluyó, además de las variedades anteriores, la evaluación de diez adicionales cuyo comportamiento no había sido determinado previamente (C334-64, C86-12, C87-51, C90-228, C90-67, C94-36, C94-38, C94-39, ROT-1, Dos Ríos). A los 10 meses después de plantados los propágulos, se evaluaron 10 tallos por réplica, correspondientes a plantones diferentes mediante el procedimiento de tinción de los haces funcionales (2, 9).
En todos los casos se montaron tratamientos con las referidas variedades saneadas e inoculadas artificialmente. El saneamiento se realizó por tratamiento hidrotérmico durante 2h a 50.5oC, mientras que las inoculaciones con suspensiones de bacterias se ejecutaron por la introducción de los propágulos durante cinco minutos en extractos previamente preparados a partir de plantas infectadas (21).
Para la tinción de los haces vasculares se preparó una solución alcohólica de safranina (2.25% p:v), diluida 1:10. Esta dilución se distribuyó a razón de tres litros por cada caja plástica, en las que se colocaron 30 tallos de cada variedad, cortados próximos al nivel del suelo, en los que se mantuvieron las hojas fisiológicamente activas. Después de una hora de exposición se retiraron los tallos y se extrajeron pequeños cilindros de 10mm de diámetro, que se dejaron secar a temperatura ambiente. Estos se observaron al estereomicroscopio para el conteo de los haces funcionales y no funcionales, los cuales fueron identificados por la presencia o ausencia de una coloración rosada, respectivamente. Con estos resultados se calculó el porcentaje de vasos funcionales (VF) y no funcionales (VNF) (15).
Se efectuó un total de 889 determinaciones: 450 para las plantas saneadas y 439 para las inoculadas (30 tallos por muestras). Los resultados se evaluaron estadísticamente mediante: análisis de conglomerado por el método del Promedio de las Distancias Ponderadas empleando la distancia euclidiana, para determinar las posibilidades de distinguir grupos de diferente resistencia a la enfermedad; histogramas de frecuencia a partir de los porcentajes de vasos funcionales para determinar el comportamiento de las diferentes clasificaciones y análisis de discriminante para determinar la efectividad de la escala que se propone en este trabajo para la clasificación de la resistencia varietal. Para todos los análisis se utilizaron los paquetes de programas SAS versión 8.02.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Al analizar los datos obtenidos, se evidenció que las variedades susceptibles y altamente susceptibles (CP31-294 y C120-78) se caracterizaron por la disminución del porcentaje de sus vasos funcionales producto de la infección y el marcado efecto que sobre estos ejerce el saneamiento (termoterapia), lo que hace que la diferencia de la cantidad de haces funcionales entre una y otra sea amplia (Tabla 1).
Sin embargo, la variedad resistente (My5514), se caracterizó por el efecto limitado de la infección y del tratamiento sobre la funcionalidad de sus vasos, lo que provocó que la diferencia entre el porcentaje de VF de las variedades inoculadas y saneadas, fuera menor que en las susceptibles. Estos resultados coinciden con los obtenidos por otros autores, quienes observaron diferencias marcadas entre genotipos susceptibles y resistentes en cuanto a la funcionalidad de sus haces e informaron que las principales pérdidas ocasionadas por esta enfermedad están dadas, fundamentalmente, por la obstrucción de los haces vasculares debido a la presencia de células bacterianas en los mismos, así como por la formación de geles o gomas producidos por la respuesta defensiva de la planta al ataque del patógeno (1,3,12).
Se puso en evidencia además, que en las variedades intermedias analizadas inicialmente, los porcentajes de haces funcionales, aunque disminuyeron por la infección, nunca llegaron a los niveles de las susceptibles. Las diferencias de los porcentajes de VF entre infectadas y saneadas fue variable, pero siempre menor que en las variedades susceptibles (Fig. 1).
Un elemento importante que se deriva de los resultados mostrados y los análisis realizados, es que los datos sobre la funcionalidad de los haces en plantas saneadas no permiten su utilización para la clasificación de la reacción varietal, por las diferencias apreciables que se presentan en las plantas infectadas. Es por ello que cualquier análisis deberá realizarse sobre plantas previamente inoculadas, sin que necesariamente se trate de retoños.
Las determinaciones en plantas inoculadas mostraron que el comportamiento de las variedades C334-64 y C87-51, fue semejante al de la C120-78 y My5514, respectivamente. Las restantes variedades presentaron un comportamiento similar al de las variedades intermedias. Esta categoría es difícil de enmarcar con exactitud, pues en ocasiones se solapan con otras de diferente comportamiento.
Por otra parte, se observó dispersión en los datos de las diferentes determinaciones de cada variedad (en ocasiones elevada y fundamentalmente en las plantas inoculadas), lo cual puede atribuirse principalmente a la respuesta individual de cada una de las plantas y obliga a que las evaluaciones abarquen un número superior de muestras, que las establecidas nacionalmente. Treinta determinaciones para cada variedad demostraron ser un número adecuado para arribar a resultados confiables.
En la Figura 2 puede apreciarse la formación de dos grandes grupos, uno de los cuales representó a las variedades susceptibles. En el otro grupo, aunque la variedad resistente se distinguió, se apreciaron las relaciones existentes entre esta y las consideradas como intermedias.
Cuando se incluyeron todas las variedades en estudio (Fig. 3) se evidenció la formación de dos grandes grupos, el primero de los cuales incluyó a las variedades susceptibles divididas en dos subgrupos. El más extremo de estos estuvo formado por las variedades C120-78 y C334-64, con la mayor afectación de sus vasos funcionales producto de la infección; el segundo, estuvo conformado por la variedad CP31-294, en la que estos porcentajes, aunque más bajos que en las restantes, fluctuaron entre 38 y 51%. Las primeras podrían clasificarse como altamente susceptibles, si se tiene en cuenta que la variedad C120-78 se considera como tal, de acuerdo a los estudios experimentales realizados en Cuba basados en la evaluación del efecto de la enfermedad sobre los parámetros de rendimiento (5, 22).
En el segundo gran grupo pudieron definirse dos subgrupos mayores con numerosas subdivisiones. El más extremo agrupó la variedad My5514 junto a la C90-228 y C87-51, que mantuvieron un comportamiento semejante; el resto de los subgrupos incluyó las variedades intermedias, con sus diferentes variaciones.
La caracterización de variedades de las cuales no se tiene información sobre su comportamiento frente a la enfermedad resulta de gran importancia, si se tiene en cuenta que la mayoría de las variedades bajo estudio se encuentran ubicadas en el banco de germoplasma de la Estación Experimental de Jovellanos, Matanzas, donde se conserva todo el potencial genético del cultivo con el objetivo de reunir la mayor cantidad de genes de interés para la mejora genética del cultivo. Así, un conocimiento más profundo acerca del comportamiento de las variedades frente a esta enfermedad, proporcionará a la colección un valor considerable, como material de partida para el trabajo de mejoramiento genético considerando además, que esta patología se encuentra afectando todas las zonas cañeras del país y a la mayoría de los genotipos (4). ]]>
Los resultados obtenidos en estos ensayos sugieren que es posible utilizar el método de tinción de haces funcionales para la clasificación del comportamiento varietal frente al RSD, siempre que se empleen para ello plantas inoculadas y 30 determinaciones, como se ha señalado anteriormente. Teniendo en cuenta estos resultados se propone la siguiente escala de evaluación (Tabla 2).
Al verificar la veracidad de la escala para las tres categorías se obtuvo un 96.4% de buena clasificación. En la Tabla 3 se observa que la mayor cantidad de valores se encontró en los intervalos establecidos de la escala para las categorías extremas (susceptibles y resistentes), con total coincidencia para el caso de las resistentes. Las divergencias se ubicaron en las variedades intermedias, con valores que se comportaron en algunos casos como susceptibles y en otros como resistentes.
Estos resultados demuestran la validez de la escala establecida y la posibilidad real de diferenciar el comportamiento frente al RSD de las variedades de caña de azúcar mediante un procedimiento simple. La aparente variabilidad detectada en los valores de las variedades intermedias responde al comportamiento natural de este tipo de variedades, las que se han catalogado como medianamente susceptibles o medianamente resistentes (5). El hecho de considerar en la escala la media o promedio de los valores estimados en las diferentes determinaciones para cada variedad, constituye el punto clave para lograr una buena clasificación y reitera la necesidad de realizar un número elevado de evaluaciones.
No obstante, teniendo en cuenta los pocos datos disponibles sobre los efectos del RSD en Cuba, sería conveniente complementar estos resultados con un estudio más amplio de la afectación que produce la enfermedad en todas las variedades clasificadas de acuerdo a la escala establecida.
En Cuba, hasta el momento además de la escala basada en la sintomatología se ha utilizado la microscopia de contraste de fase (5). No obstante, este método posee desventajas referidas a la evaluación masiva de muestras, por lo trabajosa que resulta y la experiencia que debe tener el que la ejecuta; además de los bajos niveles de sensibilidad que posee para el diagnóstico de enfermedades (8, 12)
Por su parte la metodología que se propone en este trabajo para la evaluación de la resistencia varietal frente al RSD, posee algunas ventajas relacionadas con su facilidad de realización, ejecución directamente en el campo por los técnicos y obreros, pocos requerimientos de equipamiento para el conteo de los haces funcionales y no funcionales y la disponibilidad de una escala para la interpretación de los resultados. La correspondencia determinada entre esta y la inmunoimpresión (16), de más alta sensibilidad que la microscopia de contraste de fase (1) constituye una ventaja adicional y lo sitúa como un procedimiento útil y valioso en la evaluación de la resistencia al raquitismo de los retoños durante las diferentes etapas del esquema de selección, aspecto que en la actualidad no dispone de un criterio de definido. ]]>
REFERENCIAS
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(Recibido 25-9-2005; Aceptado 14-7-2006) ]]>
