Introducción

En 2001, el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) liberó la variedad de trigo Atil C2001, con alto potencial de rendimiento (^{Camacho et al., 2001}) desarrollada en cooperación con el programa de mejoramiento del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT). Desafortunadamente, una nueva raza de roya de la hoja (BBG/BN) de origen exótico venció la resistencia no solo de Atil C2001 y Altar C84, también de más de 80% del germoplasma de trigos cristalinos disponibles en México (^{Singh et al., 2004}).

Desde que Altar C84 fue liberada en 1984, la raza más común de roya de la hoja identificada en muestras de trigos cristalinos fue BBB/BN siendo esta solo parcialmente virulenta en la variedad Mexicali C75 y otros trigos harineros cuya resistencia se basa en los genes Lr10, Lr23 o en la combinación de ambos (^{Singh, 1991}) pero a virulenta en Altar C84.

Júpare C2001, se liberó en 2001 por su resistencia a BBG/BN después de evaluar miles de líneas (^{Singh et al., 2004}) y un programa especial urgente de multiplicación de semilla (^{Camacho et al., 2002}).

La resistencia en Júpare C2001 a la raza BBG/BN, se basa en los genes complementarios de resistencia a roya de la hoja Lr27+31 (^{Herrera-Foessel et al., 2005}; ^{Huerta-Espino et al., 2009}, ²⁰¹⁰). Durante el mismo 2001, se identificó en baja frecuencia otra raza denominada BCG/BN (^{Singh et al., 2004}) que difiere de BBG/BN por su virulencia a Lr26 presente en la translocación 1B.1R proveniente del centeno. La virulencia para este gen en aislamientos de roya de la hoja provenientes de trigos cristalinos se considera innecesaria (^{Huerta-Espino et al., 2006}).

Pues este gen en particular, no se encuentra de manera natural en el genoma de los trigos cristalinos. Posteriormente, en 2004 se liberaron las variedades Samayoa C2004 y Banamichi C2004 con los genes de resistencia Lr14a+ y Lr27+31 respectivamente (^{Herrera-Foessel et al., 2005}). Durante el 2008, una variante de BBG/BN adquirió virulencia para los genes Lr27+31 y el gen de planta adulta Lr12, consecuentemente, Júpare C2001 y Banamichi C2004 se tornaron susceptibles. Esta raza fue designada como BBG/BP (^{Huerta-Espino et al., 2009}).

Durante este mismo ciclo en una frecuencia muy baja, se detectó la raza CBG/BP que venció la resistencia de Storlom y cuya resistencia se basa en el gen Lr3 (^{Herrera-Foessel et al., 2005}). La única diferencia entre las razas CBG/BP y BBG/BP es que la primera posee virulencia para el gen Lr3, mientras que la segunda es a virulenta. La raza BBG/BN desde su introducción en 2001, continúa evolucionando; sin embargo, Samayoa C2004 (Lr14a+), aún mantiene su resistencia, no así Júpare C2001 y Banamichi C2004.

En la actualidad se mantienen en la colección de razas de roya de la hoja las razas BBB/BN con virulencia para las variedades Mexicali C75, DW7276 y los genes de resistencia Lr10, 23, 28 y 33, pero avirulenta en Altar C84 y Atil C2001. Las razas BBG/BN y BCG/BN, son virulentas en Altar C84 y Atil C2001, pero avirulentas a Lr28. La raza BBG/BP es virulenta además de Altar C84 y Atil C2001, a Júpare C2001 y Banamichi C2004, pero avirulenta a Storlom; mientras que CBG/BP es virulenta además de Altar C84 y Atil C2001, a Júpare C2001, Banamichi C2004 y Storlom.

En orden de complejidad (más genes de virulencia) entonces podríamos ubicar a BBG/BN como la menos compleja seguida de BCG/BN, BBG/BP y CBG/BP respectivamente. Para la obtención de aislamientos mono postulares o para incrementar urediniosporas de roya de la hoja, se recomienda el uso de variedades susceptibles y de ser posible que la susceptibilidad sea casi universal como es el caso de la variedad Morocco.

Durante el ciclo de cultivo de trigo otoño-invierno (O-I) 2008-2009, se sugirió al programa de mejoramiento de trigos cristalinos del CIMMYT el uso de la raza CBG/BP para realizar selección en contra de esta raza en el proceso de selección de plantas resistentes en las diferentes generaciones segregantes por presentar un mayor espectro de virulencia, dicha raza venció la resistencia de la variedad Storlom durante el 2008 y apareció ese mismo año junto con BBG/BP, causando pérdidas en la producción en el sur de Sonora de 40 millones de pesos como lo reportan ^{Huerta-Espino et al., 2011}, por lo cual, se consideró importante realizar selección hacia esa raza.

Sin embargo, no se obtuvieron resultados satisfactorios, adjudicándose estos a que el bordo susceptible que se usó como dispersante del inóculo no fue el adecuado o a que posiblemente la raza CBG/BP tiene problemas de ajuste o que el hecho de poseer virulencia adicional a Lr3 no la hace apta para sobrevivir en el campo y competir con otras razas de roya de la hoja como BBG/BP. Por tanto, el objetivo del presente estudio; fue medir la habilidad de competencia de cuatro razas de roya de la hoja que preferentemente atacan trigos cristalinos, incluyendo CBG/BP en condiciones de invernadero.

Materiales y métodos

Resultados y discusión

Después de inocular las 25 diferenciales con las urediniosporas provenientes del compuesto masal (M3) de cada genotipo, no se observó diferencia entre ellas. Sin embargo, es importante hacer notar que no fue posible hacer una identificación de razas adecuada, pues las diferenciales clave en este caso, Lr3, Lr26, Lr27+31 presentaron los dos tipos de infección posibles (reacción de resistencia y susceptibilidad), lo que indicó que al menos dos razas estuvieron representadas en cada una de las 25 mezclas.

La prueba de los 100 aislamientos permitió identificar las cuatro razas con las que se inició el estudio. Los resultados se enlistan en el Cuadro 3 agrupados por la variedad en que se obtuvieron las tres generaciones de reproducción asexual en forma sucesiva. Al agrupar las cuatro razas, se determinó que la raza CBG/BP, fue la más común, seguida de BBG/BP y BBG/BN, la raza que se identificó en menor frecuencia fue la raza BCG/BN como se ilustra en los Cuadros 3 y 4.

Cuando se comparó la frecuencia de razas identificadas a partir de la variedad donde se obtuvieron los aislamientos monopostulares con la frecuencia de razas identificadas tomando como base donde se hicieron las multiplicaciones en masa, se observaron diferencias no en el total de razas, pero si en la frecuencia individual de éstas (Cuadro 4).

Cuando se multiplicaron los aislamientos en un genotipo en particular y en este mismo se hicieron los aislamientos monopostulares, solo se identificaron las cuatro razas con que se inició el estudio en Morocco y RL6005. Se observó la presencia de tres razas en la combinación Atil-Atil y RL6005-RL6005, dos razas en las combinaciones Morocco-Morocco y Samayoa-Samayoa y solo una raza en la combinación Júpare-Júpare (Cuadro 5). En este caso la raza más frecuente fue CBG/BP, seguida de BBG/BN y BBG/BP y la menos frecuente BCG/BN (Cuadro 5).

Por otra parte, se observó que cuando las razas se incrementaron por separado en Atil C2001, siguieron prosperando, pero cuando se realizó la mezcla se manifestó la habilidad competitiva de las razas, y en el genotipo Atil C2001 no se recuperó la raza (BCG/BN) con menor habilidad competitiva.

Autores como ^{Matens (1973)} indica que existen diferencias en la habilidad competitiva entre razas de hongos fitopatógenos y la capacidad para sobrevivir en mezclas de razas varía considerablemente; estudios de ^{Watson y Singh (1952)} con Puccinia graminis f. sp. tritici y ^{Leonard (1969)}, con P. graminis f. sp. Avenae.

Indicaron que las razas simples en mezclas fueron más predominantes que las razas más complejas en términos de genes de virulencia. Sin embargo, ^{Katsuya y Green (1967)}; ^{Osoro y Green (1976)} en estudios con mezclas de razas de roya del tallo en trigo no pudieron establecer una relación clara entre sobrevivencia y la complejidad de las razas.

En estudios con mezclas de razas de hongos, en el invernadero, se ha reportado que algunas razas tienden a dominar cuando se inoculan en genotipos susceptibles. ^{Watson (1942)} encontró que la raza 34 de roya del tallo siempre se mantuvo e inclusive aumentaba en frecuencia, pero la raza 147 siempre era eliminada de la mezcla después de varias generaciones sucesivas en un genotipo susceptible. La raza 34 difiere de la raza 147 en que 34 es virulenta a Sr9d y a virulenta a Sr9e, mientras que la raza 147 es a virulenta a Sr9d, pero virulenta a Sr9e (^{Stakman et al., 1962}).

Resultados similares han sido reportados en P. graminis f. sp. tritici (^{Browder, 1965}; ^{Katsuya y Green, 1967}; ^{Watson y Luig, 1968}) y en P. graminis (^{Irish, 1950}), Phytopthora infestans (^{Thurston, 1961}), Tilletia caries y T. foetida (^{Rodenhiser y Holton, 1953}). En la mezcla de razas de Colletotricum graminicola con diferencias en su rango de virulencia e inoculadas en plantas de sorgo bajo condiciones de invernadero por cinco y seis generaciones sucesivas.

Encontró que el aislamiento con el rango más pequeño de virulencia predominó sobre aislamientos más complejos y existieron diferencias en la capacidad de sobrevivencia en las razas (^{Casela et al., 2001}); ^{Watson (1958)} concluyó que razas de P. graminis con mayor número de genes de virulencia fueron incapaces de mantenerse en la población en genotipos susceptibles en relación con razas con un menor número de genes de virulencia.

Resultados similares fueron reportados por ^{Black (1952}) en P. infestans y ^{Flor (1956)} en Melanpsora lini. Por otra parte, muchos investigadores creen que las razas con un mayor número de genes de virulencia son las menos competitivas y no sobreviven cuando se crecen en genotipos susceptibles e indican que existe una correlación negativa en la capacidad de sobrevivencia y el número de genes de virulencia en una raza determinada, inclusive ^{Vander plank (1968)} considera que virulencia innecesaria reduce la capacidad de sobrevivir y puede prevenir que razas altamente virulentas sean abundantes en el campo. Tal podría ser el caso de la raza BCG/BN que tiene virulencia innecesaria para Lr26 (^{Huerta-Espino et al., 2006}). Existe evidencia que ciertos factores como la temperatura y la densidad de inóculo determina que ciertas razas de P. graminis sobrevivan en competencia o no.

A partir de 2001 en que la raza BBG/BN que venció la resistencia de Altar C84 y Atil C2001 fue identificada en México, la mayoría de los aislamientos monopostulares de roya de la hoja provenientes de muestras de trigos cristalinos, se realizaron en la variedad Atil C2001. Indudablemente, con esto se eliminaron otras posibles razas a virulentas en Atil C2001 o Altar C84, consecuentemente la frecuencia con que se identificó BBB/BN que es la raza anterior al 2001 y típica de trigos cristalinos fue mucho menor (^{Bárcenas-Santana et al., 2015}).

Para evitar lo anterior; se determinó que todos los aislamientos monopostulares de roya de la hoja independientemente de su origen se deben realizar en la variedad susceptible Morocco. En el presente estudio además de indicar la dominancia de una raza en particular que podría tener una mayor habilidad competitiva, también permitió medir el efecto del genotipo donde se multiplican las muestras de campo y el efecto del genotipo donde se realizan los aislamientos monopostulares.

Se esperaría que las cuatro razas con que se inició el estudio se recuperaran en la misma frecuencia suponiendo que las cuatro tienen la misma habilidad competitiva y que los genotipos de trigo utilizados en el estudio no ejercen una presión de selección permitiendo la infección de una(s) raza(s), pero no de otra(s). Coincidentemente, las razas que se identificaron en mayor proporción son las razas de identificación más recientemente CBG/BP y BBG/BP identificadas en 2008 (^{Huerta-Espino et al., 2009}) y consecuentemente las que poseen más genes de virulencia comparadas con BBG/BN y BCG/BN identificadas en el 2001 (^{Singh et al., 2004}) y que poseen menos genes de virulencia.

La frecuencia con que se identificó a CBG/BP con virulencia adicional a Lr3 en comparación con BBG/BP sugeriría que la virulencia adicional sobre Lr3 trae también consigo mayor habilidad competitiva, la cual a la vez adquirió virulencia para los genes complementarios Lr27+31 en comparación con la raza BBG/BN que se puede considerar como la raza base o raza original. Bajo este criterio, la raza BCG/BN debería tener mayor habilidad competitiva que la raza BBG/BN al adquirir virulencia a Lr26; sin embargo, en el presente estudio, fue la raza identificada con menos frecuencia.

Una posible explicación es que Lr26 es un gen de resistencia proveniente del centeno y si bien fue común en los trigos harineros cultivados en México por un tiempo, incluyendo Seri M82 y Bacanora T88 (^{Singh, 1993}), nunca ha estado presente en variedades de trigo cristalino liberadas en México, aunque existan genotipos cristalinos con este gen de resistencia (^{Mujeeb-Kazi et al., 1996}). También se puede deber a que el adquirir virulencia para Lr26, perdió su habilidad competitiva como es el caso de la raza 147 de roya del tallo al adquirir virulencia para Sr9e, perdió virulencia para Sr9d (^{Watson, 1942}) y su habilidad competitiva.

La raza BBG/BP para poder causar la epidemia en Júpare C2001 y Banamichi C2004 en campos comerciales de trigo en Sonora durante el ciclo 2007-2008 debió tener además de virulencia adicional para Lr27+31 adaptaciones a las condiciones del Sur de Sonora (^{Huerta-Espino et al., 2009}, ²⁰¹⁰). CBG/BP por otro lado venció la resistencia de Storlom aunque no es una variedad comercial, esta se usa extensivamente en el programa de mejoramiento y posiblemente pasó por el mismo mecanismo de adaptación que BBG/BP.

La mayor habilidad competitiva de BBG/BP y CBG/BP con mayor número de genes de virulencia que las razas BBG/BN y BCG/BN con menor número de genes de virulencia concuerda con lo reportado por ^{Watson y Luig (1968)} quienes mostraron que bajo condiciones de invernadero, independientemente de las proporciones iniciales de las razas en competencia, las razas con un mayor número de genes de virulencia fueron las más predominantes después de cuatro generaciones sucesivas de urediniosporas, una generación más que en el presente estudio.

De la misma forma, ^{Brown y Sharp (1969)} reportaron que las razas de roya amarilla del trigo con el mayor número de genes de virulencia (más complejas) predominaron en competencia, independientemente de la proporción de cada tipo en la mezcla de razas; sin embargo, las razas menos complejas prevalecieron, aunque en una proporción baja después de siete generaciones sucesivas de urediniosporas.

Existen sin embargo dos tendencias claras; en las razas identificadas en 2001 (BBG/BN y BCG/BN) la virulencia innecesaria para Lr26 aparentemente es negativa en términos de competencia, mientras que en las razas identificadas en 2008 la virulencia adicional para Lr3 en la raza CBG/BP, le confiere mayor habilidad competitiva.

Conclusiones

En el presente estudio se pudo identificar que existen diferencias en la habilidad competitiva de las cuatro razas involucradas en el estudio y estas diferencias son influenciadas tanto por el genotipo donde se multiplicó el inóculo por tres generaciones sucesivas (compuesto masal CM) como por el genotipo donde se hicieron los aislamientos monopostulares.

La raza CBG/BP fue la más frecuente y competitiva e identificada en las colecciones del CM de Júpare y Morocco, así como también en la obtención de los AMP e inclusive en las combinaciones Júpare-Júpare y Morocco-Morocco en la relación CM-AMP. En el caso de Júpare esta dominancia se podría atribuir a la presencia de los genes complementarios Lr27+31 que determina la resistencia de Júpare y que estos genes fueron los que el patógeno tuvo que vencer para poder causar la epidemia tanto en Júpare como en Banamichi y en el caso de Morocco, solo se demuestra la habilidad de competencia de la raza cuando no existen genes de resistencia.

Las cuatro razas con las que se inició el estudio solo fueron recuperadas cuando el CM se realizó en la variedad susceptible Morocco y también cuando los aislamientos monopostulares se realizaron en esta misma variedad, lo que sugiere que para evitar eliminar razas con baja habilidad competitiva o razas nuevas con distintas capacidades de virulencia tanto en el inicio de purificación de muestras como la obtención de aislamientos monopostulares se deben de hacer en la variedad Morocco.