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Revista mexicana de fitopatología

versión impresa ISSN 0185-3309

Rev. mex. fitopatol vol.27 no.1 Ciudad Obregón ene. 2009

 

Artículos científicos

 

Incidencia de Carbón de la Panoja Sporisorium reilianum (Kühn) Langdon y Fullerton en Híbridos de Sorgo [Sorghum bicolor (L.) Moench.] para Grano

 

Incidence of head smut Sporisorium reilianum (Kühn) Langdon and Fullerton in grain sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench.] hybrids

 

Héctor Williams–Alanís1, Víctor Pecina–Quintero2, Noé Montes–García3, Gerardo Arcos–Cavazos4, Francisco Zavala–García5, y Alfredo Josué Gámez–Vázquez6.

 

1 INIFAP, Campo Experimental Río Bravo (CERIB), Apdo. Postal 172, Río Bravo, Tamaulipas, México CP 88900. Correspondencia: hectorwilliamsa@yahoo.com.mx

2 INIFAP, Campo Experimental Bajío (CEBAJ), km 6 Carr. Celaya–San Miguel Allende, Apdo. Postal 112, Celaya, Guanajuato, México CP 38010.

3 INIFAP–CERIB.

4 INIFAP, Campo Experimental Las Huastécas, km 55 Carr. Tampico–Cd. Mante, Apdo. Postal C–1 Suc. Aeropuerto, Tampico, Tamaulipas, México. CP 89339

5 Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Agronomía, km 17.5 Carr. Zuazua–Marín, Marín, Nuevo León, México CP 66700.

6 INIFAP–CEBAJ.

 

Recibido: Diciembre 9, 2008
Aceptado: Febrero 6, 2009

 

Resumen

El carbón de la panoja del sorgo (Sporisorium reilianum) es una enfermedad de gran importancia en el norte de Tamaulipas, México, ya que en algunos años y áreas puede afectar a genotipos susceptibles hasta en un 80%. En este trabajo se evaluó la reacción de 49 híbridos experimentales y comerciales de sorgo para grano a S. reilianum, con el fin de identificar híbridos resistentes a la enfermedad (0–3% de incidencia), y detectar líneas que puedan servir como progenitoras. La evaluación se realizó bajo condiciones de infección natural en Empalme, municipio de Matamoros, Tamaulipas, México, en riego, durante los ciclos agrícolas Otoño–Invierno 2005–2006 y 2006–2007. Se utilizó un diseño de látice simple duplicado 7 x 7 con cuatro repeticiones. Se detectaron híbridos comerciales y experimentales resistentes y con buen rendimiento de grano (4 ton ha–1), entre los que destacan Pioneer 82G63, RB–5x204, RB–118x437, Asgrow Ámbar, RB–118x204 y RB–119x430 con 0, 0.8, 1.1, 1.2, 1.6 y 2.1% de incidencia, respectivamente. Los progenitores que formaron los híbridos más resistentes fueron la línea hembra 46038 y los machos Tx437 y LRB–204, con los cuales se formó el híbrido experimental más resistente 46038x437 que presentó 0.2% de incidencia.

Palabras clave: Selección de híbridos, progenitores, resistencia.

 

Abstract

Sorghum head smut (Sporisorium reilianum) is an important disease in Northern Tamaulipas, Mexico. In some years, this disease may affect sorghum susceptible genotypes up to 80% in certain areas. In this study, the reaction of 49 experimental and commercial grain sorghum hybrids to S. reilianum was evaluated, with the objective to identify resistant hybrids to this disease (0–3% incidence), which could be used as parental lines. The evaluation was conducted under irrigation and natural infection in Empalme County in Matamoros, Tamaulipas, Mexico, during the Fall–Winter seasons 2005–2006 and 2006–2007. The experimental design was a duplicated simple latice 7 x 7 with four replications. Commercial and experimental resistant hybrids with acceptable grain yield (4 ton ha–1) were detected; the most outstanding were Pioneer 82G63, RB–5x204, RB–118x437, Asgrow Ámbar, RB–118x204 and RB–119x430 with 0, 0.8, 1.1, 1.2, 1.6, and 2.1% incidence, respectively. The parental lines that produced the most resistant hybrids were the female line 46038 and male lines Tx–437 and LRB–204. They generated the most resistant experimental hybrid 46038x437 with only 0.2% incidence of head smut.

Key words: Hybrid selection, parental lines, resistance.

 

El carbón de la panoja (CP) del sorgo causado por el hongo Sporisorium reilianum (Kühn) Langdon y Fullerton, es dimórfico y puede crecer como saprófito, pero requiere de la reproducción sexual y pasar a un hospedero compatible para completar su ciclo de vida (Naidoo y Torres–Montalvo, 2002). Las teliosporas germinan en el suelo, infectan las plántulas durante la emergencia y se desarrollan en forma sistémica (Frederiksen y Reyes, 1980). Durante la floración se forma una agalla cerosa lo que provoca la esterilidad en la planta madre y los hijuelos. Al romperse la agalla antes de la cosecha, se liberan las teliosporas, las cuales caen al suelo y/o son transportadas por aire a corta distancia (Montes–García y Díaz–Franco, 2006). La diversidad genética en el patógeno es baja como lo demostró un estudio con marcadores moleculares (Naidoo y Torres–Montalvo, 2002), lo que sugiere que el hongo es relativamente nuevo en los cultivos de maíz (Zea mays L.) y sorgo [Sorghum bicolor (L.) Moench.] (Torres–Montalvo, 1998). En México, el estado de Tamaulipas es el principal productor de sorgo, ya que se siembran alrededor de 800,000 ha al año y se obtiene una producción media de más de dos millones de ton (SAGAR, 2003; Williams–Alanís et al., 2006). Los primeros reportes de la enfermedad en Tamaulipas se dieron a principios de los años 60's (Betancourt, 1981) y a la fecha se han identificado cuatro razas fisiológicas (Aguirre et al., 1993). Las razas 1 y 3 se presentan cuando las condiciones son calientes y secas, mientras que la 4, solamente se presenta en años calientes y húmedos. Por su parte la raza 2 se ha presentado en sólo dos ciclos de producción (Aguirre et al., 1993; Montes–García y Díaz–Franco, 2006; Narro et al., 1992). A la fecha se han formado y liberado algunos materiales tolerantes a CP, entre los que destacan RB–3030, RB–3006 (Williams–Alanís, 1981); la línea LRB–63 resultó resistente a las cuatro razas fisiológicas (Williams–Alanís et al., 1990; 1995). También se ha observado que las líneas y los híbridos de sorgo formados con el citoplasma A1 son más tolerantes a la enfermedad (Pecina–Quintero et al., 2004). En la mayoría de los programas de mejoramiento genético, la selección contra el CP se realiza en campo (Rooney et al., 2002). Se requiere un vivero establecido en áreas que presentan un alto grado de infestación de CP (Frederiksen y Reyes, 1980). El presente trabajo se planteó con el objetivo de evaluar un grupo de híbridos experimentales y comerciales de sorgo para grano por su reacción al CP causado por S. reilianum, seleccionar los resistentes (0–3% de incidencia) e identificar los progenitores asociados a la resistencia.

 

MATERIALES Y MÉTODOS

Se establecieron dos experimentos uniformes en condiciones de riego en Empalme, Municipio de Matamoros, Tamaulipas, durante los ciclos Otoño–Invierno 2005–2006 y 2006–2007, con fechas de siembra del 31 de enero y 6 de febrero, respectivamente. Empalme localizado geográficamente a 25° 54' LN/ 97° 47' LO y a 14 msnm, se encuentra a 25 km al oriente de la Cd. de Río Bravo. Su clima es similar al de esta ciudad, semicálido, subhúmedo con lluvias escasas todo el año [(A)Cx] y más de un 18% de lluvia invernal (Silva–Serna y Hess–Martínez, 2001). El lote experimental se caracteriza por la presencia natural y sistemática de la enfermedad a través de los años. Se evaluaron 49 híbridos, de los cuales 33 se obtuvieron del INIFAP, Campo Experimental Río Bravo, cinco de la Facultad de Agronomía de la Universidad Autónoma de Nuevo León (FAUANL) y 11 híbridos de las compañías comerciales de semillas (Cuadro 1). La nomenclatura de los híbridos experimentales se formó con los números que corresponden a las líneas hembra (x) y macho. Los testigos comerciales fueron seleccionados de entre los mejores recomendados para Tamaulipas. Los 49 híbridos se aleatorizaron en un diseño de látice simple duplicado 7 x 7 con cuatro repeticiones y las parcelas fueron de un surco de 5 m de largo y 0.80 m de separación. La siembra se realizó en tierra venida tirando 5 g de semilla por surco y aclareando 20 días después de nacidas las plantas, para obtener una población de 200,000 plantas ha–1. El manejo del cultivo se realizó de acuerdo a las recomendaciones regionales para el cultivo de sorgo para el norte de Tamaulipas (Montes–García y Aguirre–Rodríguez, 1992). La evaluación se realizó bajo condiciones naturales de infección, durante la época de madurez fisiológica del cultivo contando el número de plantas infectadas y el número total de plantas por parcela. Se utilizó una escala para la evaluación de la enfermedad, donde: 0–3% de incidencia es resistente; 4–6% es moderadamente resistente; 7–10% es moderadamente susceptible y más de 10% es susceptible (Aguirre–Rodríguez, 1986). Se compararon los resultados con el híbrido RB–4040, el cual se conoce que es resistente a CP. Los datos del porcentaje de CP fueron transformados por arcoseno para homogeneizar las varianzas, y se analizaron bajo un diseño de bloques al azar por año y un análisis combinado de ambos. Para la diferenciación estadística de los resultados se realizó la comparación de medias (DMS p < 0.05). Con los promedios de incidencia de CP, se realizaron pruebas de contrastes ortogonales entre híbridos agrupados por progenitores comunes, para detectar aquéllos que forman los mejores descendientes. También se evaluó el rendimiento de grano por parcela, trasformando a kg ha–1. Además, se estimó el coeficiente de correlación de Pearson entre el porcentaje de incidencia de S. reilianum y el rendimiento de los genotipos.

 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Incidencia de la enfermedad. El análisis de varianza por año (Cuadro 2) indicó diferencias altamente significativas (p < 0.01) entre híbridos para la incidencia de CP en sorgo en los dos años evaluados (2006 y 2007), y en el análisis combinado (Cuadro 3). Lo anterior es consecuencia de las diferencias genéticas entre materiales y de las interacciones entre líneas A (progenitor femenino) y líneas R (progenitor masculino), ya que al agrupar híbridos con progenitores comunes las diferencias en tolerancia fueron notorias. La localidad de Empalme municipio de Matamoros utilizada para evaluar el CP fue adecuada, ya que se presentaron incidencias en los genotipos más susceptibles hasta del 31.9% en 2006 y 23.40% en 2007. También se detectaron diferencias altamente significativas (p < 0.01) entre años y para la interacción genotipo–año (Cuadro 3). Durante el año 2006 se presentó una incidencia promedio de CP de 11.0% estadísticamente superior al 6.7% que se presentó en el año 2007 (Cuadro 4). No se cuenta con la información climática de una estación cercana al experimento, pero los datos colectados de la estación de Río Bravo, indican que la temperatura media durante el ciclo del 2006 fue mayor (34.1°C) y el ambiente fue más seco (70.1% HR) en comparación con el del 2007 (31.4°C y 85% HR), condiciones que pudieron resultar más favorables para el desarrollo de la enfermedad. Para el norte de Tamaulipas se reporta que durante los años secos y calientes aumenta la incidencia de las razas 1 y 3 (Montes–García y Díaz–Franco, 2006; Narro et al., 1992), que son las predominantes en esta región (Aguirre–Rodríguez, 1986). También en otros lugares se ha observado que durante los años secos la incidencia de la enfermedad es mayor (Frowd, 1980). La interacción genotipo–año, indicó que algunos híbridos se comportan de manera diferencial a través de los años (Cuadros 3 y 4), por lo tanto su resistencia es afectada por el ambiente y por el tipo de material evaluado tal como lo reportan Aguirre–Rodríguez (1986) y Rooney et al. (2002). En el Cuadro 4 se presentan los resultados de los híbridos experimentales y testigos comerciales para la incidencia de CP por año y el promedio de los dos años. Se observaron grandes diferencias estadísticas entre los híbridos tanto en el 2006, 2007 y el combinado entre años. Estas diferencias se pueden deber al origen diverso de los materiales evaluados; híbridos comerciales de las compañías semilleras e híbridos experimentales formados y derivados con germoplasma del INIFAP, Campo experimental Bajío, INIFAP, Campo experimental Río Bravo, Texas A&M University (EUA), Universidad de Nuevo León y del International Crops Research Institute for the Semiarid Tropics (ICRISAT).

Selección de híbridos y progenitores. Tanto en los resultados del año 2006, 2007 y el combinado de ambos (Cuadro 4), se observan híbridos comerciales con un alto grado de resistencia a CP (< 3%) como Pioneer 82G63 (0%), Asgrow Ámbar (1.2%), Asgrow Z–400 (1.5%), RB–4040 (1.7%) y DK–65 (2.7%). El híbrido RB–4040 fue liberado por el Campo Experimental Río Bravo, INIFAP en el año de 1996 por su adaptación al noreste de México y por su resistencia a CP y pudrición carbonosa del Tallo Macrophomina phaseolina (Tassi) Goid. En evaluaciones realizadas durante los años 1993, 1994 y 1995 en nueve ambientes del norte de Tamaulipas, presentó un rango de incidencia de CP de 0.45 a 2.32% en condiciones naturales de infección (Williams–Alanís, 1996). En este estudio se corrobora la resistencia a CP del híbrido RB–4040. En cuanto a los híbridos experimentales tanto en el año 2006, 2007 y combinado, destacan por su resistencia un numeroso grupo de genotipos, entre los cuales se encuentran 46038x437, RB–27x437, 46038x430 CEA y RB–5x204. Por otra parte, al observar los progenitores que forman los híbridos experimentales más sobresalientes, se detectó que la resistencia al CP está asociada a la presencia de ciertos progenitores en dichas cruzas (Tx–437, LRB–204 y 46038). El análisis de contrastes ortogonales para incidencia de CP (datos no presentados), indicó diferencias altamente significativas entre progenitores masculinos y femeninos en casi todos los contrastes elaborados, siendo los progenitores Tx–437 y LRB–204, quienes participaron en las combinaciones híbridas con menores daños y presentaron el mejor comportamiento promedio (Cuadro 5), lo que los hace excelentes progenitores. Por su parte, el progenitor femenino 46038 fue el mejor con sólo 1.3% de incidencia en promedio y la combinación con Tx–437 produjo el híbrido experimental más resistente al CP (0.2%). Por otra parte, los híbridos susceptibles (> 10%) fueron estadísticamente diferentes a los materiales resistentes y el progenitor masculino LRB–25 CEA tuvo gran influencia en este comportamiento (Cuadros 4 y 5); de tal forma que todos los híbridos formados con Tx–437 y LRB–204 fueron resistentes (< 3% de incidencia) y los formados con el progenitor LRB–25 CEA se clasificaron entre susceptibles (> 10%) a moderadamente susceptibles (7–10%). Esto indica que al menos con los progenitores masculinos utilizados, tanto en la resistencia como en la susceptibilidad están involucrados genes dominantes. Esto está de acuerdo a lo reportado por Rooney et al. (2002), quien indica que en la herencia a CP se encuentran involucrados genes aditivos y genes dominantes y recesivos. La línea Tx–437 fue liberada por Texas A&M University (EUA) y una de sus características es la resistencia a CP (Rooney et al., 2003), lo cual se confirma con los resultados de este estudio. La línea LRB–204 fue formada en el INIFAP, Campo Experimental Río Bravo, y se ha encontrado que es tolerante a la pudrición carbonosa del tallo (Pecina–Quintero et al., 1999; Williams–Alanís et al., 1994) y a CP (Williams–Alanís et al., 1994). La línea 46038 es manejada por la Universidad de Nuevo León y fue originada en Nebraska University (EUA). Otra de las líneas progenitoras masculinas utilizadas en este estudio, la Tx–430 fue liberada por Texas A&M University (EUA) y una de sus características fue su resistencia a CP (Miller, 1984); sin embargo, con el paso del tiempo se perdió la resistencia al presentarse la raza 4 de CP (Aguirre–Rodríguez, 1986), ya que en su origen intervino la línea SCO 170–6 (Miller, 1984), la cual es susceptible y es utilizada como diferencial para detectar la raza 4 (Aguirre–Rodríguez, 1986). Esto se comprueba en este trabajo, ya que algunos de los híbridos experimentales y comerciales formados con este progenitor masculino, fueron moderadamente resistentes a CP (> 3–6%). Podría parecer que la incidencia de CP encontrada en estos híbridos es baja (1.34.7%), pero la presencia de la raza 4 fue reportada baja (1.33%) en los años 80's en el norte de Tamaulipas (Aguirre–Rodríguez, 1986); pero resultó de 6.75% en los 90's (Pecina–Quintero et al., 2004), ya que cuando las condiciones ambientales se tornan calientes y húmedas su presencia aumenta (Montes–García y Díaz–Franco, 2006; Narro et al., 1992) y puede dañar más a este tipo de materiales. Por otra parte, dentro de este grupo se encuentra el híbrido RB–Patrón liberado por el INIFAP en el año 2002, del cual se reportó una incidencia promedio de CP de 5.48% (Williams–Alanís et al., 2004). En este estudio se encontró una incidencia de 4.7%, similar al promedio anterior. Aunque se puede considerar que la incidencia es baja (3–6%), a algunos productores no les gusta por que da mal aspecto, y prefieren los híbridos resistentes (0–3%). Por esta razón la mejor opción la constituye remplazar este híbrido por uno resistente, considerando también su potencial de rendimiento y sus características agronómicas.

Rendimiento de grano. En rendimiento de grano (kg ha–1) se encontraron diferencias significativas entre híbridos para el año 2006 y el combinado de los dos años, y altamente significativas para el año 2007 (Cuadro 2). También en el análisis combinado (Cuadro 3) se encontraron diferencias altamente significativas entre años, y en la interacción híbridos por años. Esto se debe a las diferencias entre los híbridos y a las diferencias climáticas entre años. El promedio de rendimiento de grano (3,996 kg ha–1) obtenido en el experimento del 2006 (Cuadro 4), fue superior al obtenido durante el 2007 (3,410 kg ha–1). Se encontró un grupo de híbridos comerciales y experimentales con buen potencial de rendimiento (< 4 ton/ha), y además con resistencia a CP. Dichos híbridos compiten favorablemente con el híbrido RB–4040 en resistencia a CP y potencial de rendimiento, por lo que es factible seleccionar alguno de los híbridos experimentales para su posible liberación comercial. Así mismo, no se observó correlación entre el porcentaje de CP y el rendimiento de grano para el año 2006 (r = –0.15), 2007 (r = 0.05) y el combinado para los dos años (r = –0.02), lo cual no coincide con lo reportado por Frederiksen (1977), el cual encontró por cada incremento en porcentaje de la enfermedad, una pérdida en el rendimiento de grano de 48 kg/ha.

 

CONCLUSIONES

Se encontraron híbridos comerciales y experimentales resistentes (< 3% de incidencia) a S. reilianum y con buen rendimiento de grano (4 ton ha–1), entre los que destacan Pioneer 82G63, RB–5x204, RB–118x437, Asgrow Ámbar, RB–118x204 y RB–119x430 con 0, 0.8, 1.1, 1.2, 1.6 y 2.1% de incidencia, respectivamente. Los progenitores que formaron los híbridos más resistentes fueron la línea hembra 46038 y los machos Tx437 y LRB–204, con los cuales se formó el híbrido experimental más resistente 46038x437 que presentó 0.2% de incidencia.

 

AGRADECIMIENTOS

Se agradece el apoyo financiero proporcionado por la Fundación Produce Tamaulipas, A.C. a través del proyecto No. 2016247A titulado: Obtención de híbridos y/o variedades de sorgo para grano con tolerancia a sequía y enfermedades para el noreste de México. Al Dr. Sebastián Acosta–Núñez Director del CIR Noreste del INIFAP, por su invaluable apoyo para realizar las actividades de investigación que permitieron obtener los resultados que se describen en el presente artículo.

 

LITERATURA CITADA

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