Búsqueda de marcadores moleculares asociados con nuevas fuentes de resistencia a la roya marrón de la caña de azúcar

Abstract

La roya marrón de la caña de azúcar, causada por Puccinia melanocephala, es una enfermedad foliar severa mundialmente distribuida en todas las regiones en donde se cultiva caña de azúcar. El uso de cultivares resistentes constituye la principal estrategia para el manejo de esta patología debido a su eficiencia y sustentabilidad. Esto, sumado a la diversificación varietal, resultan claves para disminuir el impacto de la roya marrón. Por ello el Programa de Mejoramiento Genético de la Caña de Azúcar de la Estación Experimental Agroindustrial Obispo Colombres trabaja intensamente en el desarrollo de nuevos cultivares resistentes. El objetivo general de este trabajo fue identificar marcadores moleculares ligados a nuevas fuentes de resistencia a roya marrón en caña de azúcar, diferentes de la única fuente conocida hasta el momento para la cual se dispone de marcadores diagnóstico, denominada Bru1. Para ello se llevó a cabo una estrategia de Genotipado Selectivo a partir de una progenie F1 de 300 clones derivados del cruzamiento dirigido entre el clon promisorio TUC 00-36 y la variedad RA 87-3, altamente susceptible y altamente resistente a la enfermedad respectivamente, ambos negativos para la presencia del gen Bru1. De dicha progenie se seleccionaron 60 clones de acuerdo a su comportamiento frente a roya marrón. La población seleccionada y sus progenitores fueron evaluados exhaustivamente frente a la enfermedad en infecciones naturales a campo durante dos ciclos del cultivo y en infecciones artificiales en condiciones controladas. Posteriormente se realizó el genotipado mediante la tecnología de secuenciación masiva DArTSeq. A partir del análisis de los datos de infecciones en condiciones naturales se clasificaron 35 clones como resistentes y 25 clones como susceptibles. Por su parte en condiciones controladas se observaron 33 clones con comportamiento resistente y 27 clones susceptibles a la roya marrón. El genotipado mediante la tecnología DArTSeq fue exitoso y permitió identificar 23.299 marcadores de polimorfismo de un único nucleótido (SNP, siglas en ingles de “Single Nucleotide Polymorphism”). Los SNPs detectados fueron analizados para su limpieza y filtrado. Un total de 8625 SNPs fueron incluidos en el análisis de ligamiento por marca simple, mediante el cual se detectaron 48 SNPs ligados significativamente al carácter de resistencia a roya marrón. Finalmente, para validar y reforzar el ligamiento observado, se realizó una regresión múltiple a partir de la cual se identificaron 34 SNPs ligados significativamente en ambas condiciones de infección, que explican entre el 42% y el 65% de la variabilidad fenotípica observada. Estos marcadores resultarían de gran utilidad para el mejoramiento genético de la caña de azúcar, ya que permitirían una selección más precisa de clones resistentes a la roya marrón aún en ausencia de la enfermedad. Al ampliar las bases genéticas de la resistencia a roya marrón se lograría diversificar las fuentes de resistencia en el campo aumentando la durabilidad de la misma.