Identificación de regiones genómicas para resistencia a enfermedades como aporte a la sustentabilidad del cultivo de maíz.

PELLEGRINO CAMILA; GASTON RAMONDA; RUIZ M.

Paraná

Congreso; Congreso Internacional de maíz; 2023

Maizar

Introducción. El maíz (Zea mays L.) es uno de los cultivos más antiguos y versátiles conocidos por la humanidad, el cual comenzó como fuente de alimento básico y logró convertirse en un componente esencial de diversos aspectos de nuestra vida cotidiana. Desde la nutrición hasta la indumentaria, pasando por la industria cosmética y farmacéutica, el maíz se entrelaza con todas nuestras actividades. Su naturaleza sustentable y su huella de carbono favorable han posicionado a este cultivo como un protagonista clave en la búsqueda de prácticas agrícolas sostenibles. En éste contexto, se decidió profundizar en la comprensión genética del maíz, con el fin de optimizar su resistencia a enfermedades y contribuir a la sustentabilidad. El Mal de Río Cuarto (MRC) causada por el virus de Mal de Río Cuarto, cuyo insecto vector es Delphacodes kuscheli, es una enfermedad que, en condiciones favorables, provoca importantes pérdidas de producción en el área en donde es endémica. A su vez, la presencia de la bacteriosis Bacterial leaf streak (BLS) causada por Xanthomonas vasicola pv. vasculorum provoca un daño foliar que disminuye el rendimiento del cultivo y un daño cosmético desfavorable para la industria semillera. Para MRC el control de la enfermedad consiste en la elección de fecha de siembra y utilización de insecticidas en la semilla; mientras que, para BLS no existe control químico debido a la ausencia de antibióticos registrados para el cultivo de maíz. La resistencia genética es el método ambiental y económicamente más sustentable para el manejo de ambas enfermedades. El mapeo por asociación se basa en que los marcadores moleculares cercanos a un loci asociado a un carácter fenotípico de interés tienen frecuencias alélicas diferentes entre dos grupos contrastantes; por ejemplo, resistente y susceptible a la enfermedad en estudio. La identificación de regiones genómicas asociadas a las enfermedades en estudio podrían ser utilizados como caracteres secundarios para realizar selección asistida por marcadores. Esta estrategia aporta a la sustentabilidad al incrementar la eficiencia de selección de líneas parentales involucradas en la producción de híbridos, aumentando así la productividad al reducir el tiempo de producción y el costo. A su vez, cobra vital importancia cuando se incorpora material exótico en los programas de mejoramiento locales, ya que permite seleccionar líneas resistentes sin la necesidad de evaluarlas fenotípicamente.Objetivo.El objetivo de este trabajo es aportar a la sustentabilidad al aumentar la eficiencia de programas de mejoramiento de maíz mediante la identificación de regiones del genoma útiles para mejorar su reacción frente a Mal de Río Cuarto y Bacterial leaf streak.Materiales y métodos.Para la identificación de regiones genómicas se utilizó el enfoque de mapeo por asociación. Para ello, se evaluó fenotípicamente, en múltiples ambientes, una población diversa de líneas de maíz desarrolladas y provistas por el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) de México. Los materiales han sido evaluados previamente por su comportamiento frente a diferentes enfermedades y poseen la información genotípica (polimorfismos de una única base o SNPs). En los ensayos a campo para la evaluación de MRC y BLS, se utilizó un diseño parcialmente repetido donde un 25% de los genotipos presentaron tres repeticiones, mientras que el resto sólo una repetición. La siembra fue de forma manual, en surcos espaciados a 0,52m, con cuatro surcos de maíz híbrido como bordura. Luego se procedió a evaluar la reacción fenotípica a MRC y/o BLS de cada línea de maíz (genotipo) mediante la severidad de enfermedad (SEV). Para MRC la SEV se expresó como el promedio por genotipo del valor individual de cada planta evaluada con una escala de cuatro grados donde 0 = planta sana y 3 = planta con enaciones, enanismo y espiga pequeña, múltiple y sin granos. Para BLS la SEV se expresó como el promedio por genotipo del porcentaje del área foliar afectada de cada planta, utilizando una escala de 5 grados donde grado 1 es planta sana y grado 5 es planta con 100% de las hojas con lesiones y 75% de lesiones graves en las hojas inferiores. Posteriormente, se ajustó un modelo lineal mixto a los datos de SEV para obtener el mejor predictor lineal insesgado (BLUP) del efecto de cada genotipo en sentido amplio a través de ambientes. Por último, se modeló la asociación entre el BLUP de genotipo y la variación genómica expresada por 46.990 marcadores del tipo SNP usando distintos modelos de mapeo por asociación (GWAS). Resultados.Los resultados muestran que el germoplasma explorado contiene alto nivel de variabilidad genética para resistencia a MRC y BLS. A su vez, el mapeo por asociación permitió identificar regiones genómicas asociadas a la resistencia a MRC y BLS en los distintos cromosomas de maíz. No se encontraron regiones genómicas promisorias para mejorar la resistencia de ambas enfermedades simultáneamente.Conclusión.La identificación de regiones genómicas asociadas a la resistencia de Mal de Río Cuarto y Bacterial leaf streak aportan a la sustentabilidad al aumentar la eficiencia de programas de mejoramiento de maíz. De esta manera se contribuye a una agricultura de calidad, sin comprometer al medio ambiente y garantizando la satisfacción de las necesidades futuras.