IICAR   25568
INSTITUTO DE INVESTIGACIONES EN CIENCIAS AGRARIAS DE ROSARIO
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
Estudio de la resistencia a herbicida a través del análisis digital de imágenes de plántulas de trigo
Autor/es:
PICARDI, LILIANA; BISIO, MARÍA BELÉN; BRECCIA, GABRIELA; NESTARES, GRACIELA
Lugar:
Casilda
Reunión:
Jornada; II REUNIÓN TRANSDISCIPLINARIA EN CIENCIAS AGROPECUARIAS 2017 UNIVERSIDAD NACIONAL DE ROSARIO; 2017
Resumen:
Los herbicidas constituyen una de las herramientas fundamentales para el control de malezas y el aumento consecuente en el rendimiento y la calidad de la cosecha de los cultivos. Las imidazolinonas (IMI) son una familia de herbicidas pertenecientes al grupo de inhibidores de la AHAS (acetohidroxiácido sintasa). La disponibilidad de variedades de trigo resistentes a los herbicidas de la familia de las IMI resulta en una alternativa eficiente para el control de un amplio espectro de malezas. Estos actúan inhibiendo la acetohidroxiácido sintasa (AHAS), enzima clave en la biosíntesis de aminoácidos de cadena lateral ramificada. En trigo se han encontrado tres genes ahasL-A1, ahasL-B1 y ahasL-D1 que codifican para la subunidad catalítica de AHAS. Las variedades comerciales de trigo resistentes poseen los alelos AhasL-B1 y AhasL-D1 que codifican para isoformas de la enzima insensibles al herbicida. La resistencia a IMI puedeverificarse en variedades de respuesta conocida en etapas tempranas a través de la evaluación de la germinación en presencia de herbicida. El objetivo de este trabajo fue caracterizar la respuesta al herbicida imazamox de plántulas de distintas variedades de trigo mediante el análisis digital de imágenes. Seevaluaron tres variedades comerciales susceptibles a IMI (IMI-S): Nidera Baguette 9, Buck SY 300 y Klein Serpiente; y tres variedades resistentes a IMI (IMI-R): Fidel FS-4 y BW755 que poseen el alelo AhasL-D1 y TealIMI11A que posee el alelo AhasL-B1. Las semillas fueron germinadas mediante el sistema entre papeles e incubadas durante cinco días. Se utilizaron toallas de papel humedecidas hasta saturación con distintas concentraciones de imazamox en un rango logarítmico de 0 a 1000 uM. La incubación se realizó en cámaraclimática a 23 ± 2ºC con un fotoperíodo de 16 h. La medición de las variables se realizó mediante análisis digital de imágenes. Las plántulas fueron seccionadas en parte áera y radical y posteriormente fueron escaneadas. Para evaluar el crecimiento de raíces en las imágenes obtenidas se seleccionó el programaRootNav1 ya que permite el análisis semi-automático de la arquitectura radical de las plántulas de trigo mientras que el programa ImageJ2 se utilizó para medir el crecimiento aéreo. Las variables evaluadas fueron: longitud de raíz total (LRT) y longitud de parte aérea (LA). El diseño experimental fue completamentealeatorizado y se realizaron 4 repeticiones para cada combinación de tratamientos. La unidad experimental consistió en un rollo de papel con 15 semillas. Los datos se analizaron mediante regresión no linealutilizando el paquete drc dentro del programa R3. Los datos fueron ajustados a un modelo log-logístico de tres parámetros con límite inferior igual a cero:f(x)= d 1 + exp(b(log(x) - log(e)))donde x es la concentración de herbicida, d es el límite superior, b es la pendiente en el punto de inflexión y e es el valor de x que reduce la variable respuesta en un 50% también conocido como GR50. Las curvas dosis-respuesta para cada variable ajustaron adecuadamente al modelo mencionado (Figura 1). Los valores de los parámetros estimados se muestran en la Tabla 1. Las variedades IMI-R presentaron los mayores valores estimados de GR50, más de 100 veces superiores a los correspondientes a variedades IMI-S. Elparámetro d que refleja la respuesta en ausencia de herbicida mostró variabilidad entre las variedades evaluadas lo cual puede explicarse por el distinto fondo genético de las mismas.Figura 1. Curvas dosis-respuesta para las variables longitud de parte aérea (LA) y longitud de raíz total(LRT) en función de concentraciones crecientes del herbicida imazamox. En color rojo se muestran lasvariedades de trigo resistentes a imidazolinonas (IMI-R) y en color verde las variedades susceptibles (IMIS).Tabla 1. Parámetros estimados en el ajuste de curvas al modelo log-logístico de 3 parámetros: b (pendientede la curva), d (límite superior) y GR50 (concentración de imazamox que reduce en un 50% la variablerespuesta). LA: longitud de parte aérea, LRT: longitud de raíz total, IMI-S: susceptible a imidazolinonas, IMIR:resistente a imidazolinonas.Variable Variedad Resistencia aherbicidaParámetro estimadob (cm/μM) d (cm) GR50 (μM)LA Serpiente IMI-S 1,1 ± 0,2 6,8 ± 0,4 3,3 ± 0,6Baguette 9 IMI-S 1,1 ± 0,2 7,6 ± 0,4 3,8 ± 0,7SY 300 IMI-S 1,1 ± 0,1 7,6 ± 0,4 2,7 ± 0,5Fidel FS-4 IMI-R 1,2 ± 0,2 6,9 ± 0,4 414,3 ± 68,2BW755 IMI-R 1,7 ± 0,2 7,6 ± 0,3 394,7 ± 44,2TealIMI11A IMI-R 1,2 ± 0,1 8,5 ± 0,4 253,9 ± 39,2LRT Serpiente IMI-S 0,9 ± 0,1 27,7 ± 1,4 2,2 ± 0,4Baguette 9 IMI-S 1,0 ± 0,2 18,9 ± 1,0 5,2 ± 1,0SY 300 IMI-S 1,3 ± 0,4 17,0 ± 0,8 9,2 ± 1,8Fidel FS-4 IMI-R 1,4 ± 0,2 23,3 ± 1,0 453,2 ± 58,7BW755 IMI-R 2,1 ± 0,3 25,2 ± 0,9 511,1 ± 50,0TealIMI11A IMI-R 1,1 ± 0,2 26,9 ± 1,1 366,0 ± 53,8Los ensayos de dosis-respuesta con variedades de genotipos conocidos permiten poner a punto protocolosde diagnóstico de resistencia para su posterior uso de rutina en la evaluación de un gran número deindividuos4. La implementación del análisis digital de imágenes en estos ensayos permite ahorrar tiempo yaporta objetividad a las mediciones de variables de crecimiento aéreo y radical. Se concluye que el análisisde imágenes de plántulas obtenidas mediante un bioensayo sin suelo resultó eficaz para caracterizar larespuesta a IMI de variedades de trigo con distintos niveles de resistencia. Este bioensayo permite evaluarun gran número de individuos en un período de tiempo y espacio reducidos por lo que presenta potencialpara ser utilizado en pruebas de calidad de semillas así como para selección de individuos resistentes enprogramas de mejora.BIBLIOGRAFÍA1. Pound, M. P., French, P., Atkinson, J., Wells, D. M., Bennett, M. J., & Pridmore, T. (2013). RootNav:navigating images of complex root architectures. Plant Physiology, 162, 1802?1814.2. Schneider, C., Rasband, W. S., & Eliceiri, K. W. (2012). NIH Image to ImageJ: 25 years of imageanalysis. Nature Methods, 9, 671?675.3. Ritz, C., Baty, F., Streibig, J. C., & Gerhard, D. (2015). Dose-response analysis using R. Plos One,10, e0146021.4. Beckie, H. J., Heap, I. M., Smeda, R. H., & Hall, L. M. (2000). Screening for herbicide resistance inweeds. Weed Technology, 14(2), 428?445.