Investigadores encuentran método para dotar de inmunidad a cultivos de avena contra óxido de la corona

Un equipo del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) de Estados Unidos, junto con científicos de universidades, ha desarrollado dos nuevas líneas de germoplasma para proteger los cultivos de cereales, como la avena, contra una enfermedad fúngica muy dañina denominada óxido de la corona.

El germoplasma es material genético que proviene de semillas, plantas o células, y contiene la información hereditaria que puede ser utilizada para mejorar una especie. En este caso, las nuevas líneas de germoplasma están diseñadas para ser más resistentes a la enfermedad, de acuerdo con el estudio.

Los expertos expusieron que el óxido de la corona es una enfermedad fúngica que afecta a los cultivos de cereales. Este hongo ataca la planta, debilitándola y reduciendo su rendimiento. Es una de las enfermedades más peligrosas para estos cultivos, ya que puede causar grandes pérdidas en la producción de alimentos.

“El óxido de la corona es una plaga de avena en todo el mundo y puede infligir pérdidas de rendimiento de grano de hasta el 50 por ciento en cultivos desprotegidos”, expusieron los investigadores.

Durante la investigación, el equipo creó líneas de avena que tienen características genéticas específicas que las hacen más resistentes al óxido de la corona, causada por el hongo Puccinia coronata f. sp. avenae. 

Estas son como plantas base con cualidades mejoradas que pueden ser utilizadas para mejorar otras variedades comerciales de avena.

"Actualmente, la mayoría de las variedades de avena con resistencia al óxido llevan uno o dos genes para la resistencia (a menudo denominado resistencia a las plántulas) a un aislado específico de óxido de la corona", dijo Shahryar Kianian, líder de investigación del Laboratorio de Enfermedades de Cereales ARS en St. Paul, Minnesota.

Desafíos en el estudio del hongo

Desarrollar la resistencia del huésped es todo un desafío debido a la alta variabilidad genética del patógeno.

El hongo que causa el óxido de la corona (también conocido como "rusa de la corona") es muy variable y cambia rápidamente. Tiene muchas formas genéticas diferentes y la capacidad de evolucionar rápidamente hacia formas más fuertes y agresivas, que se conocen como razas.

Este proceso de evolución es tan rápido que, incluso si se encuentra una variedad de avena resistente al hongo, esa resistencia no dura mucho tiempo. En promedio, una planta de avena resistente puede durar entre tres y cinco años antes de que el hongo evolucione a tal grado que pueda atacar esa variedad, nuevamente.

Por esta razón, los agricultores que cultivan avena con los métodos tradicionales necesitan usar fungicidas químicos para proteger las cosechas contra el hongo, ya que las variedades resistentes dejan de ser efectivas tan rápido debido a su evolución.

“El daño a las hojas puede disminuir la fotosíntesis e interrumpir el movimiento de azúcares de las hojas para desarrollar el grano, marchitándolo y reduciendo el valor del alimento”, explicaron los investigadores.

Cruces de variedades

En la investigación, el equipo recurrió a una estrategia de reproducción de plantas llamada "apilamiento de genes" (piramidificación). 

Parte de este análisis consistió en una serie de cruces entre una variedad de avena cultivada y parientes silvestres, una conocida como avena desequilibrada, que llevan genes para la "resistencia de las plantas adultas".

"La resistencia de las plantas adultas, a veces conocida como 'oxidación lenta', proporciona a la planta de avena cierta inmunidad, pero no una inmunidad completa", dijo Kianian. "En este caso, la presión de selección sobre el patógeno para cambiar se reduce, y la planta no se daña mucho para que aún pueda producir y producir grano para los productores".

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Entonces, combinaron varias plantas de avena, cruzándolas para incorporar tres genes diferentes que proporcionan resistencia al óxido de la corona en plantas adultas. 

Después a las descendientes de esas cruzas los sometieron a una especie de "prueba de resistencia". En esta prueba de resistencia se estudió cómo respondían las nuevas plantas frente al hongo y si realmente tenían la capacidad de resistir la enfermedad.

Para ello, se cultivaron las plantas en parcelas de un vivero de espino amarillo común, que actuó como huésped secundario del óxido de la corona, causante de los brotes del hongo. 

En estas parcelas, expuestas a una fuerte presión de la enfermedad, dos líneas de plantas descendientes destacaron por su resistencia, mostrando un desempeño consistentemente superior al de las demás: las líneas CDL-111 y CDL-167.

Nuevas variedades de avena

Estas líneas se propagaron para obtener semillas que puedan ser utilizadas en el desarrollo de nuevas variedades de avena. 

Las semillas tienen el potencial para usarse en programas de mejoramiento bajo un acuerdo de transferencia de materiales con el Servicio de Investigación Agrícola (ARS) de los Estados Unidos.

La "estrategia de apilamiento de genes" o la técnica de mejora genética combina varios genes de resistencia en una sola variedad para hacerla más robusta frente a la enfermedad. 

Si estas líneas resistentes se cruzan con variedades comerciales (que son las que normalmente se cultivan a gran escala), es importante que el apilamiento de genes funcione bien, incluso si ya tienen algún tipo de resistencia al óxido de la corona en las plantas jóvenes.

“Estamos proporcionando marcadores moleculares vinculados a los tres genes que se pueden usar para seleccionar las líneas que los llevan", agregó Kianian,

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