Mejoramiento genético

Científicos argentinos buscan un maíz que resista a múltiples enfermedades

Mediante el estudio del ADN, un equipo de investigadores del INTA Pergamino –Buenos Aires– busca identificar cuáles son las regiones del genoma y los mecanismos que se ponen en marcha frente al ataque de diversos patógenos. Estos resultados ayudarán al desarrollo de nuevas variedades y será uno de los ejes del XI Congreso Nacional de Maíz.

Fotos gentileza investigadoras
Científicos argentinos buscan un maíz que resista a múltiples enfermedades

Originario de América, el maíz es el cereal más difundido del mundo. Según datos del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA, por sus siglas en inglés), en 2017, su producción mundial alcanzó los 1.030 millones de toneladas. Sin embargo, año tras año, esos valores son modificados por diversas enfermedades que afectan su productividad y la calidad de los granos.

En este sentido, un equipo de investigadores del INTA Pergamino –Buenos Aires– estudia el ADN del maíz para identificar los mecanismos que se ponen en marcha frente al ataque de diversos patógenos. El objetivo: detectar plantas que posean los mayores atributos génicos para resistir a las enfermedades más comunes y de interés económico.

Juliana Iglesias, especialista en genética vegetal del INTA y responsable del estudio, utiliza herramientas de asociación genómica para encontrar regiones en el ADN del maíz que se activen y le permitan a la planta resistir a múltiples enfermedades.

“Nos enfocamos en la búsqueda e identificación de ejemplares que tengan resistencia genética a varias enfermedades para, en un futuro, desarrollar variedades que tengan mejor comportamiento al ataque de múltiples patógenos”, señaló Iglesias y agregó: “Apostamos a que sea una herramienta para reducir el uso de los productos fitosanitarios y contribuir a su manejo sustentable”.

De acuerdo con Iglesias, la búsqueda de resistencia a múltiples enfermedades (MDR, por su sigla en inglés) se basa en poder encontrar hotspots de resistencia (según el término académico). “Conocidos como las regiones donde se acumulan genes para resistencia a varias enfermedades, el hallazgo de los hotspot, además de posibilitar la localización del gen o grupo de genes que se encienden para resistir a las enfermedades, nos ayudará en el estudio de los mecanismos que se ponen en marcha frente al ataque de diversos patógenos”, explicó.

“Los grupos de genes nos hablan de patrones, de una relación entre los hábitos patogénicos y la respuesta de defensa o susceptibilidad que puede dar la planta”, analizó Iglesias, quien realizó un doctorado en Biología celular y Molecular, en la Universidad de Estrasburgo, Francia.

“Nos enfocamos en la búsqueda e identificación de ejemplares que tengan resistencia genética a varias enfermedades para, en un futuro, desarrollar variedades que tengan mejor comportamiento al ataque de múltiples patógenos” (Juliana Iglesias).

Estudios realizados en Pergamino –Buenos Aires– y en Leales –Tucumán– permitieron identificar cuáles son los genotipos con mejor comportamiento a patógenos y enfermedades. Resultados preliminares mostraron que es posible agruparlos según su comportamiento frente a patógenos que poseen el mismo método de ataque.

La lista de enfermedades evaluadas fue organizada en función del órgano de la planta afectado, el tipo de infección que recibió (natural o artificial), el tipo de patógeno y la respuesta inmune observada, entre otros aspectos.

En espiga se estudió la presencia de Diplodia sp., Nigrospora sp. y Penicillium sp. En cuanto a podredumbres de espiga, se enfocaron en Fusarium spp., Aspergillus spp. y Diplodia spp.

Las enfermedades que afectan a las hojas evaluadas fueron roya Puccinia sorgui, rayados y manchas (spiroplasmas, micoplasmas, virus), mancha gris Cercospora zeae y C. maydis, tizón Helminthosporium turcicum, Phaeospheria sp., Kabatiella sp.

En cuanto a las que afectan al tallo de la planta, hicieron foco en antracnosis Colletotrichum graminícola y Fusarium spp.

Los patógenos pueden ser biótrofos, hemiótrofos y necrótrofos, cada uno tiene mecanismos distintos para nutrirse, infectar y producir síntomas. A su vez, las plantas poseen diferentes estrategias de defensa que se ponen en funcionamiento según el tipo de ataque que recibe.

“Enfermedades tales como royas, podredumbre de espiga y tizones generan determinadas respuestas de defensa que se deben al reconocimiento del patógeno que ataque”, expresó la bióloga del INTA y agregó: “Con estos resultados, podremos combinar esos genes, que se activan frente a mecanismos de ataque similares y replicar su estructura para la obtención de variedades con caracteres mejorados”.

La evaluación de enfermedades foliares en Pergamino (Roya, tizón, bacteriosis, carbón o carbones de la espiga) y en Leales (Mancha gris y Tizones), más la información obtenida sobre podredumbres de espiga y granos (Fusarium y Aspergillus), permitió que el equipo de investigadores identifique genotipos con resistencia a más de una enfermedad.

“Evaluamos la respuesta sanitaria de aproximadamente 100 líneas endocriadas, que son parte del Programa de Mejoramiento de Maíz del INTA”, indicó Iglesias y agregó: “En Pergamino, es importante la presencia de roya, el tizón y otras enfermedades de fechas tardías. Este verano tuvimos mucho registro de Carbón del maíz”.

Mientras que, en Leales, pudieron discriminar cuáles fueron las líneas endocriadas –ejemplares utilizados como punto de partida para el mejoramiento genético de vegetales en maíz para híbridos–que mostraron resistencia y las que fueron susceptibles frente a enfermedades de relevancia como mancha gris (Cercospora zeae- maydis), tizón foliar (Exserohilum turcicum) y tizón sureño (Bipolaris maydis).  

Para el estudio, Iglesias junto con Maria Belen Kistner –becaria INTA-Conicet–, Gerardo Cervigni –especialista en Genómica del Centro de Estudios Fotosintéticos y Bioquímicos del Conicet en Rosario, Santa Fe–, Francisco Canteros del Instituto de Investigación Animal del Chaco Semiárido –Leales, Tucumán– y el Grupo INFOSTAT de la cátedra Estadística de la Facultad de Ciencias Agropecuarias de la Universidad Nacional de Córdoba

Del proyecto también participan el Banco de Germoplasma que el INTA tiene en Pergamino y la Unidad Integrada que el INTA tiene con la Universidad Nacional del Noroeste de la Provincia de Buenos Aires (UNNOBA).   

 

Cultivos del futuro

En el mundo, las mermas en los rindes o pérdida de calidad, causados por bacterias u hongos, pueden ascender hasta el 8 %; mientras que los virus causan un 2,9 % de las enfermedades. Sin embargo, el clima puede hacer que esos valores aumenten.

“Enfermedades tales como royas, podredumbre de espiga y tizones generan determinadas respuestas de defensa que se deben al reconocimiento del patógeno que ataque” (J. Iglesias).

El cambio en el clima transformó el régimen de lluvias y de temperaturas a escala global y, la Argentina no es ajena a esta situación. En este punto, la clave para el sector agropecuario estará en implementar las prácticas necesarias para adaptarse y no quedar en el intento.

Según el último informe del Panel Intergubernamental de la ONU sobre Cambio Climático (IPCC), la temperatura en la superficie continuará en aumento a lo largo del siglo XXI, con la posibilidad de alcanzar un incremento de entre 0,3 °C y 0,7 °C para el período 2016-2035 y de entre 1,5 y 4,6 °C al 2100, con respecto a los niveles preindustriales. Datos que proyectan un futuro cada vez más complejo.

En este sentido, la Agencia Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA, por sus siglas en inglés) de los Estados Unidos informó en 2016 que, por tercer año consecutivo, las temperaturas fueron las más altas desde que comenzaron los registros en 1880. “La temperatura global fue 0,94 °C superior a la media del siglo XX”, señaló el documento.

Las modificaciones en los patrones de lluvias y en las temperaturas, por un lado, alterarán la productividad de los cultivos y de los rodeos; y por el otro, aumentarán la presión que ejercen las malezas, plagas y enfermedades. “Frente a un contexto complejo, es importante enfocar las estrategias a maximizar la selección de genotipos resistentes a la mayor cantidad de enfermedades posibles, debido a que se convertirán en alternativas más durables y socio-ambientalmente más amigables”, reflexionó Iglesias.

 

Encuentro internacional

La propuesta de compartir conocimiento y difundir nuevos avances, invita a un nuevo encuentro de expertos nacionales e internacionales en el cultivo de maíz. Organizado por el INTA junto con la Universidad Nacional del Noroeste de la Provincia de Buenos Aires (UNNOBA) y la Asociación de Ingenieros Agrónomos del Norte de la Provincia de Buenos Aires (AIANBA), el XI Congreso Nacional de Maíz se realizará del 21 al 24 de agosto en Pergamino.

Ambiente y Producción, Nuevas tecnologías para el mejoramiento, Tecnologías emergentes para asistir a la toma de decisiones agronómicas, Protección Vegetal, El maíz en nuevos esquemas sustentables y Bioeconomía y Bionegocios, serán los ejes centrales que marcarán el camino en la decimoprimera edición del congreso.

“En esta edición vamos a contar con la participación de Peter Balint-Kurti, investigador de la Universidad Estatal de Carolina del Norte y del USDA, que es experto en el estudio de maíces resistentes a múltiple enfermedades”, confirmó Iglesias quien destacó su estudio sobre la arquitectura genética y la reacción frente a enfermedades fúngicas foliares, como bacteriosis, tizones y mancha gris.