Incidencia, severidad y variabilidad genética de Phyllachora maydis, en zonas productoras de maíz y selección de genotipos resistentes

Abstract

El Complejo Mancha de Asfalto CMA se muestra como una enfermedad que puede causar grandes pérdidas en rendimiento dependiendo de las condiciones ambientales, época en la que se presente y la susceptibilidad de los genotipos de maíz. En Colombia, se tienen reportes de la enfermedad desde el año 1969 y en algunos casos, reportando, grandes pérdidas en algunas zonas del país. Con el fin de conocer el estado actual de esta enfermedad, se desarrolló este trabajo en el que se determinó la incidencia y severidad del Complejo Mancha de Asfalto CMA, se caracterizó morfológica y molecularmente a Phyllachora maydis, y se identificó materiales de maíz por su resistencia o tolerancia al Complejo Mancha de Asfalto CMA. Para determinar la incidencia y severidad del CMA, se visitaron 67 municipios de los departamentos de Córdoba, Huila. Meta, Quindío, Tolima, Risaralda y Valle del Cauca durante los años 2014-2016, en los que se encontró la presencia del CMA en el Huila, Meta, Quindío y Valle del Cauca, en donde el mayor porcentaje de incidencia, 100%, se presentó en Armenia – Quindío, asi mismo se pudo establecer que las altas temperaturas con valores superiores a los 25°C influeyeron en la no presencia del CMA. Igualemente, el municipio de Granada, que no obstante a que la temperatura y la humedad relativa estuvieron fueron de los rangos óptimos, el fenómeno de topoclima, favorecio el desarrollo de la enfermedad con incidencias entre 65 y 100% con severidades del 3% y que Bajo las condiciones en los cuales se realizaron los monitoreos, se pudo establecer que la temperatura y la humedad relativa son las variables que mejor explican la incidencia del CMA y la altitud es la variable que mejor explica la severidad del CMA Para la caracterización morfológica y molecular de Phyllachora maydis, en los departamentos donde hubo la presencia del CMA, se colectaron hojas de maíz con síntomas característicos de la enfermedad para su análisis en el laboratorio. Se encontró una alta variabilidad morfológica de las muestras de Phyllachora maydis colectadas en varios departamentos del país, que el análisis de clasificación jerárquica agrupo en cuatro grupos representativos, pero que no estuvieron asociadas a los sitios de colecta. Las muestras del hongo, presentaron ancho de ascoscarpo entre 88-176 µm; largo de ascoscarpo entre 122-222 µm; ancho de ascospora entre 5,1-7,8 µm; largo de ascospora 6,7-11,8 µm; largo de asca entre 52-90 µm; ancho de ascostroma entre 346-1434 µm; largo de ascostroma entre 382-1736 µm; ancho del halo del ascostroma entre 546-2312 µm y largo del halo del ascostroma entre 784-3638 µm. En la caracterización molecular, las muestras colectadas en los departamentos de Huila, Meta, Quindío y Valle del Cauca y secuenciadas con los primers PYITS1 e ITS4, presentaron un porcentaje de identidad del 99% con la accesión KU184459.1 de Phyllachora maydis, reportada por Ruhl, et al (2016). Los primers PYITS1 e ITS4, no permitieron detectar la gran variabilidad encontrada con la evaluación de los caracteres morfológicos. Para la identificación de la resistencia al CMA, se sembraron 289 materiales de maíz (23 híbridos comerciales convencionales, 10 híbridos comerciales transgénicos, 110 híbridos experimentales, 123 líneas avanzadas, 20 razas y 3 variedades), en los municipios de El Cerrito (2014A, 2014B y 2015A) y Roldanillo (2016A) en el Valle del Cauca y La Tebaida (2015B) en el Quindío. Los resultados mostraron que la línea de maíz LB555, fue el único material que en ninguno de los ciclos evaluados presentó síntomas del CMA, pero con rendimientos de grano muy bajos de 1.559 kg ha-1. El hibrido de maíz de mejor comportamiento fue el HEB9294, que presentó para las variables ABCPEI y ABCPES, valores por debajo de 83, con un coeficiente de regresión cercano o menores a uno y desviación de la regresión cercanos a 0, lo que demuestra que, para ambientes favorables y desfavorables, este material tiene una tolerancia marcada a esta enfermedad y que su respuesta es predecible y con un rendimiento de 7.587 kg ha-1. La línea de maíz LB2167 presentó para las variables ABCPEI y ABCPES valores por debajo de 40, con coeficientes de regresión y desviación de la regresión menor a 1, mostrando menor enfermedad del CMA en ambientes favorables para su desarrollo y su respuesta es predecible y rendimiento de 2.843 kg ha-1. Dentro de las razas de maíz evaluadas, sobresalió la raza Satinga, que presentó porcentajes de incidencia y severidad por debajo del promedio y en dos ambientes, no presentó síntomas del CMA, con rendimientos de grano de 504,6 kg ha-1. Otras razas de maíz que se destacaron fueron Criollo y Criollo Amarillo, que presentaron bajos valores de ABCPEI y ABCPES, con rendimientos superiores a 3.500 kg ha-1. La variedad de maíz ICA V156, mostró ser un material con una tolerancia marcada al CMA, a través de los diferentes ambientes evaluados, con valores promedios de Área Bajo la Curva Progreso de la Enfermedad ABCPE para incidencia y severidad menores a 27 con un buen rendimiento de grano de 6.877 kg ha-1. Igualmente, sobresalieron por su respuesta al CMA, 15 híbridos con valores de ABCPEI y ABCPES menores a 102 y rendimiento de grano entre 5.114 – 8.584 kg ha-1 y 18 líneas de maíz con valores de ABCPEI y ABCPES menores a 94 y rendimientos de grano entre 1.936 a 4.225 kg ha. El desarrollo de este trabajo permitirá a los centros de investigación de maíz, utilizar los resultados aquí encontrados dentro de sus programas de mejoramiento para la obtención de maíz con resistencia al CMA.

//Abtracts: The Tar Spot Complex TSA is shown as a disease that can cause large losses in yield depending on the environmental conditions, the time in which it is present and the susceptibility of maize genotypes. In Colombia, there have been reports of the disease since 1969 and in some cases, reporting large losses in some areas of the country. In order to know the current state of this disease, this research was developed in which the incidence and severity of the Tar Spot Complex TSA was determined. It was morphologically and molecularly characterized to Phyllachora maydis, and maize materials were identified for their resistance or tolerance to the Tar Spot Complex TSA. To determine the incidence and severity of the TSA, 67 municipalities of the departments of Cordoba, Huila, Meta, Quindío, Tolima, Risaralda and Valley Cauca were visited during the years 2014-2016, in which the presence of the TSA was found in Huila, Meta, Quindío and Valley Cauca, where the highest percentage of incidence, 100% was presented in Armenia - Quindío, it was also possible to establish that high temperatures with values higher than 25 ° C influenced in the presence of TSA. Equally, the municipality of Granada, which despite the fact that temperature and relative humidity were of the optimal ranges, the phenomenon of topoclimate, favored the development of the disease with incidences between 65 and 100% with severities of 3% and that Under the conditions in which the monitoring was carried out, it was possible to establish that temperature and relative humidity are the variables that best explain the incidence of TSA and altitude is the variable that best explains the severity of TSA For the morphological and molecular characterization of Phyllachora maydis, maize leaves with symptoms characteristic of the disease were collected in the departments where the TSA was present for analysis in the laboratory. We found a high morphological variability of the samples of Phyllachora maydis collected in several departments of the country, which hierarchical classification analysis grouped into four representative groups, but were not associated with collection sites. The fungus samples showed ascoscarp width between 88-176 μm; ascoscarpo between 122-222 μm; ascospore width between 5.1-7.8 μm; ascospore length 6.7-8.8 μm; length of asca between 52-90 μm; width of ascent between 346-1434 μm; length of ascent between 382-1736 μm; width of the ascostroma halo between 546-2312 μm and length of the ascostroma halo between 784-3638 μm. In the molecular characterization, samples collected in the departments of Huila, Meta, Quindío and Valley Cauca and sequenced with the primers PYITS1 and ITS4, presented a percentage of 99% identity with the accession KU184459.1 of Phyllachora maydis, reported by Ruhl, et al (2016). The primers PYITS1 and ITS4, did not allow to detect the great variability found with the evaluation of the morphological characters. In order to identify resistance to TSA, 289 maize materials (23 conventional commercial hybrids, 10 commercial transgenic hybrids, 110 experimental hybrids, 123 advanced lines, 20 races and 3 varieties) were planted in the municipalities of El Cerrito (2014A, 2014B and 2015A) and Roldanillo (2016A) in Valley Cauca and La Tebaida (2015B) in Quindío. The results showed that the LB555 maize line was the only material that in any of the cycles evaluated showed symptoms of TSA, but with very low grain yields of 1,559 kg ha-1. The best-performing maize hybrid was HEB9294, which presented for area under the curve for disease progress incidence (AUCDPI) and area under the curve for disease progress severity (AUCDPS) variables values below 83, with a regression coefficient close to or less than one and regression deviation close to 0, which shows that, for favorable and unfavorable environments, this material has a marked tolerance to this disease and that its response is predictable and with a yield of 7,587 kg ha-1. The maize line LB2167 presented values for AUCDPI and AUCDPS values below 40, with regression coefficients and regression less than 1, showing lower disease of MAC in favorable environments for its development and its response is predictable and yield 2,843 kg ha-1. Among the maize races evaluated, the Satinga race, which presented below-average incidence and severity percentages and in two environments, showed no TSA symptoms, with grain yields of 504.6 kg ha-1. Other maize races that stood out were Criollo and Criollo Amarillo, which presented low values of AUCDPI and AUCDPS, with yields higher than 3,500 kg ha-1. The ICA V156 maize variety was shown to be a material with a marked tolerance to the TSA, through the different environments evaluated, with mean values of AUCDP for incidence and severity lower than 27 with a good yield of grain of 6,877 kg ha-1. Likewise, 15 hybrids with AUCDPI and AUCDPS values lower than 102 and grain yield between 5,144 - 8,584 kg ha - 1 and 18 maize lines with values of AUCDPI and AUCDPS less than 94 and yields of grain between 1,936 and 4,225 kg ha. The development of this work will allow maize research centers to use the results found here within their breeding programs for maize with resistance to TSA.