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Revista fitotecnia mexicana

versión impresa ISSN 0187-7380

Rev. fitotec. mex vol.46 no.2 Chapingo abr./jun. 2023  Epub 02-Abr-2024

https://doi.org/10.35196/rfm.2023.2.167 

Artículos científicos

Evolución del hongo Puccinia striiformis W. causante de la roya amarilla del trigo en México e identificación de fuentes de resistencia

Evolution of the fungus Puccinia striiformis W. causing wheat yellow rust in Mexico and identification of sources of resistance

Julio Huerta-Espino1  * 

Héctor Eduardo Villaseñor-Mir1 

Salvador Carranza-González1 

René Hortelano-Santa Rosa1 

Eliel Martínez-Cruz1 

Ravi P. Singh2 

1Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias, Campo Experimental Valle de México, Chapingo, Estado de México, México.

2International Maize and Wheat Improvement Center, Mexico City, Mexico.


RESUMEN

La roya amarilla, causada por el hongo Puccinia striiformis W., sigue siendo una enfermedad importante del trigo en la región de El Bajío, el Noroeste de México y en los Valles Altos del centro de México. Durante el ciclo 2014 se observó una epidemia de roya amarilla del trigo en los Valles Altos de México, de donde se tomaron muestras y se analizaron en líneas diferenciales en invernadero. Los resultados indicaron que las combinaciones de virulencia de Yr1, Yr2, Yr3, Yr6, Yr7, Yr8, Yr9, Yr17, Yr27 y Yr31 fueron identificadas por primera vez en México. Estas combinaciones estuvieron representadas por las razas MEX14.122, MEX 14.501, MEX14.191, MEX14.146, MEX14.157 y Mex14.300 con virulencia a Yr1. Tomando como base siete líneas diferenciales se identificaron 25 razas, lo que significó una diversidad amplia en la población de P. striiformis presente durante 2014. La combinación de virulencia de Yr27 y Yr31 en las poblaciones del patógeno, representadas por la raza MEX14.191, entre otras, causaron que la variedad Nana F2007 se mostrara como susceptible. Los resultados indicaron una evolución contínua y acumulación de virulencias en las razas de P. striiformis de linaje agresivo adaptadas a temperaturas por arriba de 18 oC durante el periodo de incubación. De 2014 hasta 2022 la raza predominante, tanto en El Bajío como en los Valles Altos, siguió siendo MEX14.191. Pruebas en invernadero y campo mostraron que el 65% de líneas de trigo harinero provenientes del 48-IBWSN del CIMMYT fueron resistentes y su resistencia fue más efectiva en planta adulta.

Palabras clave: Triticum; epidemias; hongos fitopatógenos; razas

SUMMARY

Yellow rust, caused by the fungus Puccinia striiformis W., remains a major wheat disease in El Bajio region, Northwestern Mexico and the High Valleys of central Mexico. During the 2014 cycle, an epidemic of yellow rust of wheat was observed in the High Valleys of Mexico, from where samples were taken and analyzed in differential lines in greenhouse. Results indicated that virulence combinations of Yr1, Yr2, Yr3, Yr6, Yr7, Yr8, Yr9, Yr17, Yr27 and Yr31 were identified for the first time in Mexico. These combinations were represented by the races MEX14.122, MEX 14,501, MEX14.191, MEX14.146, MEX14.157 and Mex14.300 with virulence to Yr1. Based on seven differential lines, 25 races were identified, which meant a wide diversity in the population of P. striiformis present during 2014. The combination of virulence of Yr27 and Yr31 in the populations of the pathogen represented by the MEX14.191 race, among others, caused the variety Nana F2007 to be shown as susceptible. Results indicated a continuous evolution and accumulation of virulence in the races of P. striiformis of aggressive lineage adapted to temperatures above 18 oC during the incubation period. From 2014 to 2022, MEX14.191 remained as the predominant race in both El Bajio and the High Valleys. Greenhouse and field tests showed that 65 % of bread wheat lines from CIMMYT 48-IBWSN were resistant, and their resistance was more effective in adult plant.

Index words: Triticum; epidemics; phytopathogenic fungi; races

INTRODUCCIÓN

La roya amarilla, causada por el hongo Puccinia striiformis W., se ha convertido en la principal enfermedad del trigo en México y otros países productores de este grano a nivel mundial. El hongo causante de esta enfermedad puede mutar rápidamente, evolucionar adquiriendo nuevas formas de virulencia y moverse a grandes distancias por medio del viento, pues las hojas enfermas producen miles de esporas que trasmiten la enfermedad, teniéndose evidencias de movimientos intercontinentales (Ali et al., 2017). En México la principal zona productora de trigo de temporal se ubica en los Valles Altos del centro del país, compuesta por regiones de los estados de Puebla, Hidalgo, Tlaxcala y Estado de México, donde una de las enfermedades que causa pérdidas importantes en el rendimiento del cultivo de temporal es la roya amarilla (Villaseñor et al., 2012); además, esta roya, es aun una enfermedad importante del trigo en las regiones de El Bajío, el Noroeste y Norte de este país.

En las poblaciones de patógenos existen razas que sólo se distinguen por los genes de virulencia o avirulencia que éstas poseen, de tal forma que una variedad con un gene o combinaciones de genes de resistencia específicos muestra síntomas de susceptibilidad cuando el patógeno evoluciona y es capaz de infectar plantas que poseen estos genes de resistencia. Los genes de virulencia o avirulencia que las razas de patógeno poseen se determinan indirectamente por la respuesta de plantas que poseen genes de resistencia específicos, denominadas diferenciales. Hasta el año 2000, la raza de P. striiformis más común era la identificada como MEX96.11, con virulencia para los genes Yr2, Yr3, Yr6, Yr7, Yr9 y Yr27, pero avirulenta a Yr17 y Yr31 (Huerta-Espino et al., 2015; Com. Pers.)1.

La evolución de esta raza hacia nuevas formas de virulencia fue relativamente lenta (más de 10 años), y desde la identificación de MEX96.11, varios genes de resistencia, incluyendo el gen presente en Pollmer (triticale) ahora son inefectivos. La evolución de P. striiformis con virulencia para Yr8 fue detectada por primera vez en los Estados Unidos en el año 2000 (Chen et al., 2002; Milus et al., 2009), generalizándose en México en el año 2003, y continuó evolucionando a un ritmo más rápido con virulencia a Yr1 (Huerta-Espino et al., 2015; Com. Pers.)1.

La identificación de una nueva raza debe venir acompañada de la determinación de las variedades o genotipos de trigo que permanecen resistentes y los genotipos que se tornan susceptibles a la misma. Las variantes del hongo con virulencias a Yr17 y Yr31 se detectaron en 2007 y 2008, respectivamente (Huerta-Espino et al., 2015; Com. Pers.)1. Las razas con virulencia para Yr31 afectaron principalmente a la variedad Rebeca F2000 y otras líneas avanzadas derivadas de Pastor F2000 (Huerta-Espino et al., 2015; Com. Pers.)1, cuya resistencia es en parte asociada con la presencia de Yr31. Hortelano et al. (2014) reportaron que la merma en el rendimiento de la roya lineal era del 7 % (200 kg ha-1) en la variedad Nana F2007. Al momento de liberación de Nana F2007 se desconocían los genes de resistencia que la variedad poseía; sin embargo, lo más probable es que parte de su resistencia se deba a la combinación de Yr27 y de Yr31, pero no se habían identificado razas que fueran virulentas a la combinación de Yr27+Yr31. Las nuevas formas de virulencia hicieron inefectiva su resistencia, determinándose que si esta variedad se sembraba era necesario realizar dos aplicaciones de fungicidas para el control de la roya, minimizando las pérdidas que ascendieron hasta al 84 % cuando no se protegía el cultivo (Díaz et al., 2018).

Como parte del monitoreo de razas de royas, en cada ciclo de cultivo de trigo de temporal y de riego se toman muestras de hojas enfermas en campos de agricultores, ya sea en viveros trampa o en viveros de selección del Programa de Trigo del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias (INIFAP). En cada muestra viable se determina la raza a la que pertenece mediante el uso de las líneas diferenciales. Si una nueva variedad presenta síntomas de la enfermedad, existe la probabilidad de que una nueva raza del patógeno esté presente. Debido a la relevancia de la roya amarilla del trigo en los Valles Altos de México, el objetivo de la presente investigación fue caracterizar aislamientos de roya amarilla, determinar la existencia de nuevas razas, explicar la susceptibilidad de Nana F2007, sentar precedente para la identificación de nuevas razas e identificar fuentes de resistencia en líneas avanzadas provenientes de 48-IBWSN del CIMMYT.

MATERIALES Y MÉTODOS

Toma de muestras en campo y determinación de razas

Durante la temporada de cultivo 2014, en las siembras comerciales de trigo de temporal en los Valles Altos de México se observó una epidemia de roya amarilla, de donde se colectaron al menos 500 muestras de hojas infectadas con dicha roya en diferentes campos de trigo harinero de varias localidades de Tlaxcala, Puebla, Hidalgo y el Estado de México; además, se tomaron muestras de hojas enfermas de genotipos de trigo incluidos en los viveros de observación y ensayos de rendimiento establecidos por el INIFAP. Las muestras obtenidas de todos los sitios se caracterizaron en las líneas diferenciales (las provenientes de Nana F2007). El resto de las muestras, después de multiplicarse se mantuvo en un refrigerador a -70 oC. para su caracterización posterior.

En los invernaderos del CIMMYT el Batán, México, se sembraron semillas de la variedad Moroco-Lr19 en vasos de unicel, cuando éstas germinaron fueron tratadas con ácido maleico (MH30) a una concentración de 500 mg L-1 de agua. El tratamiento con MH30 restringe el crecimiento de las plántulas, con lo que se incrementa la producción de esporas. Las plántulas de ocho días de edad fueron inoculadas con esporas recolectadas de cada muestra de campo, se colocaron en una cámara de rocío (100 % HR) durante 16 h a 7 °C, luego se colocaron en cámaras de plástico transparente en un invernadero con temperaturas entre 17 y 20 °C. Una uredínea (pústula) de cada muestra de campo que resultó viable se volvió a multiplicar en la misma variedad Moroco-Lr19 siguiendo el procedimiento descrito. Las plántulas que se incrementaron inoculadas con cada aislamiento se colocaron en cámaras individuales de plástico transparente para evitar contaminación entre los aislamientos y obtener suficiente inóculo para inocular las líneas diferenciales (Cuadro 1). La mayoría de las cuasi-isolíneas o diferenciales para los genes conocidos de resistencia a roya amarilla (genes Yr) fueron desarrolladas en Australia y se les conoce como Avocet (Wellings et al., 2009). Las variedades de trigo harinero Seri M82, Pavón F76, Ópata M85, Bacanora T88 (Kauz), TAM 200, Rebeca F2000, Pastor F2000, la línea Reedling y el triticale Pollmer también se incluyeron en la serie de diferenciales.

Cuadro 1 Líneas diferenciales de Avocet y variedades usadas en México para describir la variación fenotípica de Puccinia striiformis W. 

Diferencial Diferencial
1 Moroco (Susceptible) 15 Avocet Yr15
2 Avocet-YrA 16 Avocet Yr17
3 Avocet + YrA 17 Avocet Yr24
4 Avocet Yr1 18 Avocet Yr26
5 Kalyansona Yr2 19 Avocet Yr5b
6 PBW 343 Yr3+Yr9 20 Pavón F76 (Yr6+Yr7)
7 Tatara Yr3+Yr9+ 21 Seri M82 (Yr2+Yr9)
8 Avocet Yr5a 22 Opata M85 (Yr27+)
9 Avocet Yr6 23 Kauz (Yr9+Yr27+)
10 Avocet Yr7 24 Pollmer Tcl (YrPoll)
11 Avocet Yr8 25 Tam 200 (YrTam200)
12 Avocet Yr9 26 Avocet Yr31
13 Avocet Yr10 27 Pastor F2000 (Yr31+)
14 Trident (Yr17+) 28 Reedling (Yr17 +)

Las plántulas de 12 días de las diferenciales fueron inoculadas mediante aspersión con urediniosporas suspendidas en aceite mineral ligero (Soltrol 170, Chevron Phillips Chemical Co., Woodlands, Texas, EUA) a una concentración de 1 × 106 urediniosporas mL-1 y luego colocadas en una cámara de rocío, como se describió anteriormente, antes de transferirse a un invernadero a temperaturas entre 17 y 20 °C. El tipo de infección se evaluó aproximadamente ١5 días después de la inoculación utilizando la escala de ٠ a 9 descrita por McNeal et al. (1971). Los aislamientos fueron designados con el acrónimo MEX (México), seguido del año y el número de aislamiento; por ejemplo, MEX14.191, que significa aislamiento 191 registrado en México en el año 2014.

Identificación de fuentes de resistencia

Las líneas designadas como 48 Vivero Internacional de Trigos Harineros (IBWSN) fueron evaluadas el 8 de septiembre y 1 de diciembre de 2014 en plántula en el invernadero en contra de las razas MEX96.11, MEX08.13 y MEX14.191 siguiendo el mismo procedimiento que en la inoculación de las diferenciales.

Para la evaluación en planta adulta se sembraron los 653 genotipos de trigo harinero candidatos al IBWSN del CIMMYT en el Campo Experimental Bajío del INIFAP en Roque, Guanajuato, México durante el ciclo 2014-2015 con el fin de determinar los niveles de resistencia a esta nueva raza. Se sembraron bordos con semillas en partes iguales de Luminaria F2012 y Nana F2007 que sirvieron como dispersores de inoculo. Los 653 genotipos y los testigos Nana F2007 y PBW343 se sembraron en un ensayo de campo siguiendo un diseño completamente al azar sin repeticiones, en surcos dobles de 1.0 m de longitud y 0.3 m de separación. La densidad de siembra fue de aproximadamente 100 semillas por parcela. Los bordos susceptibles se inocularon con urediniosporas de la raza MEX14.191 mediante una suspensión de 5 mg de esporas del hongo por mL-1 de aceite mineral Soltrol 170 y se inocularon alrededor de la etapa de encañe de las plantas. La severidad de la enfermedad se evaluó el 23 de marzo, 3 y 13 de abril del 2015 la cual se estimó por el porcentaje de área de la hoja cubierta por las colonias o pústulas del patógeno (Kishii et al., 2019).

Al mismo tiempo, la reacción de la planta se evaluó según el método de Roelfs (1992), cuando las hojas no presentaron lesiones o sólo mostraron clorosis se registraron como resistentes (R); cuando las hojas mostraron uredíneas rodeadas de necrosis o clorosis se registraron como moderadamente resistentes (MR). Una reacción de susceptibilidad moderada (MS) se registró cuando las hojas presentaron uredíneas con ausencia de necrosis y clorosis. Cuando las hojas mostraron respuestas de MRMS o la combinación de MR y MS y presentaron uredíneas rodeadas de necrosis y un nivel de infección moderada o clorosis, se registraron como M, y S se registró cuando las hojas mostraron grandes áreas cubiertas de uredíneas o lesiones sin tejido necrótico o clorosis (Kishii et al., 2019). Los genotipos se agruparon de acuerdo con la severidad final de la enfermedad y se clasificaron en grupos con intervalos del 10 % de infección.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Identificación de razas

De los 28 genotipos usados como diferenciales, se observó variación en ocho de ellos como respuesta a las inoculaciones del hongo causante de roya amarilla de las muestras colectadas durante 2014. La combinación de virulencia para Yr2, Yr3, Yr6, Yr7, Yr8, Yr9, Yr17, Yr27 y Yr31, que fue identificada por primera vez y representada en las razas MEX 14.191, y otra similar, MEX14.146 virulenta a Yr1 (Cuadro 2).

Cuadro 2 Tipos de infección y frecuencia de razas de P. striiformis identificadas con base en siete diferenciales seleccionados de las muestras tomadas durante el 2014 en trigo de temporal en los Valles Altos de México y grupo correspondiente. 

Grupo Raza Diferencial
Yr1 Tatara Yr8 Opata Kauz Pastor Reedling %
1 MEX14.114 0 5 5 4 6 9 9 2.8
2 MEX14.113 0 5 5 8 8 9 4 1.8
3 MEX14.107 0 5 3 4 3 4 4 2.8
4 MEX14.222 0 5 5 5 9 7 5 5.6
5 MEX14.122 0 8 9 9 9 9 7 2.8
6 MEX14.501 0 9 9 9 9 9 5 9.3
7 MEX14.152 0 7 7 1 1 4 0 1.0
8 MEX14.152.1 0 7 7 5 6 4 1 1.0
9 MEX14.191 1,7 9 9 9 9 8 5 19.6
10 MEX14.224 1,7 5 5 5 8 9 5 2.8
11 MEX14.140 0,7 4 4 4 5 5 4 1.0
12 MEX14.209 1,7 5 4 8 9 7 4 1.0
13 MEX14.132 0,7 5 5 5 5 9 5 1.0
14 MEX14.502 7,1 5 5 5 7 5 5 1.0
15 MEX14.201 1,7 5 5 8 8 7 5 1.8
16 MEX14.146 7 9 9 9 9 9 5 5.6
17 MEX14.115 8 5 9 5 7 9 5 2.8
18 MEX14.516 9 5 5 5 7 9 5 10.2
19 MEX14.206 9 5 5 5 8 5 5 2.8
20 MEX14.202 9 5 4 5 8 5 8 1.8
21 MEX14.241 9 5 5 7 8 8 5 7.4
22 MEX14.300 9 9 9 9 9 9 5 5.6
23 MEX14.157 9 7 9 9 9 9 9 1.0
24 MEX14.187 9 5 4 5 7 9 9 6.5
25 MEX14.160 9 7 5 7 9 9 4 1.0

Escala 0-9 de McNeal et al. (1971). Las razas fueron virulentas a Yr2, Yr3, Yr6, Yr7, Yr9 y Yr17. No se detectó virulencia para los genes Yr5a, Yr5b, Yr10, Yr15, y Yr24 (=Yr26).

Considerando la respuesta de Yr1 a las diferentes razas, se discriminaron tres grupos entre las 25 identificadas; 10 fueron virulentas, ocho avirulentas y en siete de ellas hubo respuesta diferencial heterocigota con plantas resistentes y susceptibles (Cuadro 2). En la variedad Tatara, que inicialmente fue usada como diferencial para Yr3, se postuló la presencia de otros genes de resistencia (Yr3, Yr9, Yr27+); además, por su comportamiento, es posible que adicionalmente posea Yr8, ya que se observó que las razas avirulentas (15) o virulentas (ocho) en Tatara también fueron avirulentas o virulentas en Yr8 (Cuadro 3), con excepción de la raza MEX14.115. Lo anterior indicaría la presencia en Tatara de un gen de resistencia adicional (+) a los ya mencionados, pero inefectivo a la raza MEX14.160, y que puede ser similar al identificado en Ópata M85 (Cuadro 2). Las variedades Ópata M85 (Yr27, +) y Kauz (Yr9, 27, +) usadas para verificar el comportamiento de Yr27 cuando existe virulencia para Yr9, tuvieron un comportamiento diferente. Once de las 25 razas identificadas fueron virulentas tanto en Ópata M85 como en Kauz, mientras que cinco fueron avirulentas en ambos genotipos (Cuadro 2); sin embargo, ocho de ellas, fueron virulentas en Kauz, pero avirulentas en Ópata M85, lo que indicaría que Ópata M85 posee un gene de resistencia adicional a Yr27 (+).

Cuadro 3 Diferencias importantes en los tipos de infección entre MEX96.11 y Mex08.13 prevalentes hasta el año 2012 y los cambios observados en respuesta a MEX14.191 identificada durante 2014. 

Diferencial Razas de P. striiformis y Tipos de infeccion (TI)
MEX96.11 MEX08.13 MEX14.191
AOC-Yr27 8 5 8
Ópata M85 (Yr27 +) 8 4 9
Kauz (Yr9, 27 +) 8 5 9
PBW343 (Yr3, Yr9, Yr27 +) 8 3 9
AOC-Yr31 5 8 9
Pastor F2000 (Yr31+) 5 8 9
Ópata/Pastor (Yr27+Yr31) 3 3 9
Don Carlos M2015 4 5 8
Luminaria F2012 2 4 8
Nana F2007 4 5 9
AOC-Yr8 4 5 8
Tatara (Yr3, Yr9, Yr27 +) 4 4 9
AOC-Yr32 3 4 8

Escala 0-9 de McNeal et al. (1971).

En el presente estudio se usaron dos fuentes de Yr31, Avocet Yr31 y la variedad Pastor F2000 (Yr31+) (Cuadro 1), ambas con un comportamiento similar, pero sólo la respuesta de Pastor F2000 se presenta en el Cuadro 3. De las 25 razas identificadas, 18 fueron virulentas y siete avirulentas, entre las cuales cuatro de estas últimas también fueron avirulentas en Kauz. La raza MEX14.114, proveniente de una muestra obtenida de Rebeca F2000 (Yr31+), fue virulenta en Pastor F2000, pero avirulenta en Kauz y sólo los aislamientos MEX14.202 y MEX14.206 fueron avirulentos en Pastor F2000, pero virulentos en Kauz (Cuadro 2). En plántula, las razas identificadas en la presente investigación fueron virulentas a Yr17. Dos fuentes adicionales de Yr17 fueron incluidas como diferenciales, Trident y Reedling (Borlaug 100 Yr17+). Avocet Yr17 y Trident tuvieron el mismo comportamiento, pero Reedling se comportó diferencialmente, aunque la mayoría de las razas fueron avirulentas y sólo MEX14.114, MEX14.122, MEX14.202, MEX14.187 y MEX14.160 fueron virulentas (Cuadro 2), lo que indicó que Reedling puede poseer resistencia adicional a Yr17 en plántula.

Estas nuevas combinaciones de virulencia (Yr27+Yr31) vencieron la resistencia de la variedad Nana F2007 sembrada en los Valles Altos de México, y de Luminaria F2012 liberada para las zonas de riego de El Bajío. Estos resultados indican una continua evolución y acumulación de virulencias que dan lugar a razas más agresivas de P. striiformis. Cuando se comparó el comportamiento de ciertos genotipos y diferenciales a la raza MEX14.191 con las dos razas identificadas anteriormente, una virulenta a Yr27, pero avirulenta a Yr31 (MEX96.11) y una segunda que fue virulenta a Yr31 pero avirulenta a Yr27 (MEX08.13), es claro que la combinación de virulencia sobre Yr27+Yr31 fue capaz de causar la enfermedad en plántula en genotipos resistentes a las dos razas anteriores como Don Carlos M2015, Francolín, Luminaria F2012, Kronstad F2004 y Nana F2007, entre otros (Cuadro 3).

Entre las muestras analizadas durante 2014, y las pruebas de plántula, se observó que los aislamientos fueron virulentos a Yr2, Yr3, Yr6, Yr7, Yr9 y Yr17, además de los ya mencionados en los Cuadros 2 y 3; así mismo, entre los aislamientos evaluados en estado de plántula no se observó virulencia para los genes Yr5a, Yr5b, Yr10, Yr15, y Yr24 (=Yr26). La fórmula de avirulencia/virulencia de MEX14.191 es: Yr1, Yr5a, Yr5b, Yr15, YrPoll/Yr2, Yr6, Yr7, Yr8, Yr9, Yr17, Yr27, Yr31 y Yr32. Del 2014 al 2023 la raza predominante continuó siendo MEX14.191. Se han detectado nuevas razas, incluyendo MEX16.04, virulenta para Yr10 y Yr24 (Huerta-Espino y Singh, 2017) sin llegar a causar epidemias en las variedades actualmente cultivadas. A partir del año 2015, MEX14.191 se ha utilizado para hacer selección en contra de roya amarilla, tanto en generaciones segregantes como en líneas avanzadas.

Las epidemias de roya amarilla con frecuencia son causadas por razas que existen en baja frecuencia y luego de que una variedad se siembra en superficie mayor, como en el caso de Nana F2007, estas razas también tienden a incrementar su frecuencia, por lo que la enfermedad se presenta a un nivel epidémico; en otras palabras, una variedad resistente al momento de liberarse, en pocos años uede hacerse susceptible debido a la presencia de una nueva raza. Esta nueva raza puede presentarse por evolución local, como es el caso de la evolución que combinó virulencia para Yr27 y Yr31 en los Valles Altos (García et al., 2015; Com. Pers.)2 o por incursión de razas provenientes de otras regiones del país, del continente o de otras partes del mundo, sin excluir el origen de recombinación sexual en el hospedante alterno.

En Europa, por ejemplo, las epidemias de roya amarilla en 12 países entre 2002 y 2014 fueron causadas por tres razas denominadas por la variedad donde se encontró virulencia (Guerrero, Kranich y Triticale agresivo) y las razas que aparecieron después de 2011 fueron de origen exótico (Hovmøller et al., 2016). En general, las epidemias de roya amarilla del trigo han sido causadas por un número reducido de razas, como es el caso de MEX14.191 en la variedad Nana F2007 en México (García et al., 2015; Com. Pers.)2. Otro ejemplo se basa en datos de 35 países que de 2009 a 2015 revelaron variación en las razas de acuerdo con las regiones productoras de trigo; así, mientras algunas fueron dominantes en América del Norte, otras los fueron en Asia Occidental, África del Norte y África Oriental, y distintas de las que prevalecieron en Asia Central y Europa (Ali et al., 2017).

En términos de virulencia, las razas prevalentes o causantes de las epidemias de roya amarilla han aparecido a causa de la evolución hacia nuevas formas de virulencia influenciadas en parte por los genes presentes en las variedades cultivadas en grandes extensiones, sin descartar el movimiento global de razas cuyo origen puede ser el producto de la recombinación sexual en regiones donde se encuentran los hospedantes alternos. En Turquía y parte de Europa, por ejemplo, la mayoría de los aislamientos caracterizados fueron virulentos en diversas frecuencias para los genes de resistencia Yr1, Yr6, Yr7, Yr8, Yr9, Yr10, Yr17, Yr24, Yr27, Yr32, Yr43, Yr44, YrSp (=Yr5b) y YrTr1, pero avirulentos en Yr5 y Yr15 (Cat et al., 2021). La virulencia para Yr9 y Yr27 fue común en epidemias en África y Asia, mientras que la virulencia a Yr17 y Yr32 prevaleció en Europa, lo que corresponde a genes de resistencia ampliamente desplegados en las variedades comerciales (Ali et al., 2017). Al comparar la situación global de la roya amarilla en varios países, se concluyó que las razas prevalentes y su variación ha dependido de las variedades cultivadas y otros factores presentes en las regiones productoras de trigo (Sharma-Poudyal et al., 2013), aunque las frecuencias de los factores de virulencia fueron diferentes, la mayoría de los aislamientos (razas) de P. striiformis de estos países compartían factores de virulencia comunes (Sharma-Poudyal et al., 2013).

Identificación de fuentes de resistencia

Con la evolución de virulencia para Yr27 y Yr31 en Nana F2007, Luminaria F2012 y otras variedades, se planteó la necesidad de identificar fuentes de resistencia efectiva a MEX14.191, entre otras. Con los datos de la evaluación en plántula en contra de las razas MEX96.11, MEX08.13 y MEX14.191 (Cuadro 3) en planta adulta en el campo se formaron seis grupos (Cuadro 4): A) resistentes en plántula a las tres razas, B) líneas resistentes en plántula a MEX96.11 pero susceptibles a MEX08.13 y MEX14.191, C) líneas susceptibles en plántula a MEX96.11 y MEX14.191 pero resistentes a MEX08.13, D) líneas susceptibles en plántula a las tres razas, E) líneas resistentes en plántula a MEX96.11 y MEX08.13 pero susceptibles a MEX14.191 y F) líneas con comportamiento en planta adulta independiente del comportamiento en plántula. La evaluación de estos seis grupos en planta adulta en el campo mostró que existen altos niveles de resistencia en las líneas evaluadas.

Cuadro 4 Número de líneas y porcentaje por grupo de acuerdo con su comportamiento en plántula en contra de las razas MEX96.11, MEX08.13 y MEX14.191 de roya amarilla y severidad en planta adulta en campo.  

Severidad (%) Grupos
A B C D E F
No. % No. % No. % No. % No. % No. %
0-10 58 84.1 28 65.3 57 49 30 42 296 83.9 472 72.8
11-20 5 7.2 8 18.6 34 29 20 27.7 32 9.1 95 14.7
21-30 2 2.9 2 4.6 9 7.7 5 6.9 7 1.9 25 3.8
31-40 0 0 3 6.9 4 3.4 8 11.1 6 1.7 21 3.2
41-50 3 4.3 1 2.3 4 3.4 4 5.5 1 0.3 13 1.5
51-60 1 1.5 1 2.3 2 1.7 2 2.7 5 1.4 11 1.5
61-70 0 0 0 0 1 0.8 0 0 4 1.1 5 0.8
71-80 0 0 0 0 3 2.5 0 0 1 0.3 4 0.6
81-90 0 0 0 0 3 2.5 2 2.7 1 0.3 6 0.9
91-100 0 0 0 0 0 0 1 1.4 0 0 1 0.2
Total 69 100 43 100 117 100 72 100 353 100 653 100

Más del 65 % de las líneas evaluadas tuvieron niveles de infección iguales o menores de 5 %, que son las que se consideraron con niveles de resistencia altos, siendo el mayor grupo casi inmune (0 % de infección) y representaron el 36 % del total de las líneas evaluadas, seguidas de líneas que mostraron el 5 % de infección (19.13 %) y líneas con el 1 % de infección (11.11 %). Los datos no se muestran en el Cuadro 4, pero están incluidas en el intervalo de clasificación (10 en 10) de los genotipos de acuerdo con el porcentaje de infección en los diferentes grupos del Cuadro 4.

La identificación de fuentes de resistencia sigue siendo un reto para fitopatólogos y mejoradores; afortunadamente, en México se han identificado fuentes con genes de resistencia de raza específica a roya amarilla y se han incorporado a variedades con alto potencial de rendimiento, como es el caso de los genes Yr5, Yr15 y Yr17 en la variedad Borlaug 100 (Valdez-Rodríguez et al., 2020) o se han desarrollado genotipos con resistencia en planta adulta, como en el presente estudio, donde se observó que al menos 70 % de las líneas tuvieron niveles aceptables de resistencia. En países como Pakistán, India y Egipto (Badoni et al., 2017; Elbasyoni et al., 2019; Rehman et al., 2019; Sood et al., 2020) se han identificado fuentes de resistencia a las razas prevalentes en esos países. Estas líneas incluyen resistencia de raza específica y resistencia parcial de planta adulta, como es el caso de las líneas evaluadas en el presente estudio. Los resultados indicaron que los genes Yr18, Yr29, Yr46 y Yr30, solos o en diferentes combinaciones, estuvieron presentes entre las variedades de trigo evaluadas y continúan siendo la columna vertebral de la resistencia en el germoplasma mexicano actual (Huerta-Espino et al., 2020).

Otra forma de identificar fuentes de resistencia es mediante mapeo por asociación utilizando datos genómicos (GWAS); por ejemplo, de una colección mundial de 1000 accesiones de trigo de primavera en condiciones de campo se evaluaron cuatro razas de P. striiformis en seis ambientes en el oeste de los Estados Unidos, en estado de plántula; se observaron mayores niveles de resistencia en una subpoblación del sur de Asia, GWAS identificó 97 loci que fueron significativos; pero sólo tres de 10 QTL representan nuevos loci de resistencia (Maccaferri et al., 2015). Por otro lado, en una colección de 1175 accesiones de germoplasma de trigo de invierno de la Colección Nacional de Granos Pequeños de los Estados Unidos, el análisis por GWAS identificó 127 loci de resistencia (Bulli et al., 2016). En otro estudio de asociación de todo el genoma del trigo se evaluaron 23,346 líneas de trigo del CIMMYT en India, Kenia y México contra razas predominantes en esos países. Se identificaron 114 marcadores repetibles que marcan 20 loci de rasgos cuantitativos (QTL) asociados con YR en 10 cromosomas, incluyendo 1D, 2A, 2B, 2D, 3A, 4A, 4D, 5A, 5B y 6B, entre los cuales cuatro QTL, QYr.cim-2DL.2, QYr.cim-2AS.1, QYr.cim-2BS.2 y QYr.cim-2BS.3 fueron significativos en más de diez conjuntos de datos (Juliana et al., 2020).

Las líneas de trigo harinero identificadas como resistentes en el presente estudio son el producto de cruzamientos y selección en contra de las razas en México previas a 2014, donde se ha hecho énfasis en la resistencia de planta adulta. Estas líneas tienen, además de resistencia a roya amarilla, resistencia a la roya de la hoja e inclusive a la roya del tallo, potencial de rendimiento alto y buena calidad industrial. De este vivero, las líneas resistentes se pueden seleccionar de acuerdo con su adaptación para condiciones de temporal o de riego y liberarse como variedades para cada uno de estos ciclos.

CONCLUSIONES

El hongo causante de la roya amarilla del trigo continúa su evolución hacia nuevas formas de virulencia o combinaciones de virulencia previamente no identificadas en México. La raza MEX14.191, entre otras con virulencia para Yr27 y Yr31, fueron la causa de que las variedades Nana F2007, Luminaria F2012 y otras variedades mostraran síntomas de susceptibilidad. Los resultados de las pruebas de campo mostraron que más de 70 % de los materiales del 48avo vivero IBWSN del CIMMYT poseen niveles altos de resistencia de planta adulta, éstos se pueden evaluar bajo condiciones de temporal o riego y seleccionar aquellos que mejor se adapten a estas condiciones, y en un futuro ser liberados como nuevas variedades mejoradas resistentes a roya amarilla.

AGRADECIMIENTOS

La presente investigación fue financiada parcialmente por el proyecto CONACYT-SAGARPA México No. 146788.

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Recibido: 11 de Julio de 2022; Aprobado: 09 de Mayo de 2023

*Autor de correspondencia (j.huerta@cgiar.org)

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