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La “piriculariosis”, causada por el hongo Magnaporthe oryzae Couch, es la enfermedad del arroz más importante a escala mundial; también en España ha causado pérdidas importantes algunos años. Se han obtenido diversas variedades resistentes, principalmente al incorporar genes de resistencia completa (genes Pi), pero la mayoría se han vuelto susceptibles en pocos años. Actualmente, para conseguir una resistencia efectiva y duradera, se busca incorporar resistencia parcial, o una combinación de ambos tipos de resistencia; la resistencia parcial está controlada, generalmente, por un tipo de genes a los que se denomina OTLs. Hemos realizado diversos estudios para conocer mejor la población del patógeno presente en la zona de la Albufera, y qué genes y QTLs de resistencia pueden ser efectivos en varias zonas arroceras de España. Para ello, por un lado se ensayaron durante varios años 31 variedades diferenciales, que son líneas con un gen Pi diferente cada una. Estos estudios demostraron que la estructura de la población del hongo varía con los años, incluso en una misma parcela; además, ninguno de los genes Pi ensayados confirió inequívocamente una resistencia efectiva. Por otro lado, realizamos estudios genéticos sobre la resistencia a M. oryzae en varias poblaciones, procedentes del cruzamiento entre variedades con buenas características agronómicas, por variedades resistentes. Aquí presentamos los resultados de dos de ellas: la procedente de un cruzamiento entre Sivert y CNA-6159 (SixCNA), y la derivada del cruzamiento entre Jsendra y Gigante Vercelli (JSxGV). En ambas se determinó la resistencia en campo, en condiciones favorables para el ataque del hongo, en hojas y órganos productivos de líneas F3 de cada población: en SixCNA, en una parcela de la Albufera, y en JSxGV, en 4 localidades de Valencia, el Delta del Ebro y Sevilla. En la segunda población, además, se realizaron inoculaciones en condiciones controladas. Se detectaron 10 OTLs en SixCNA, y 55 OTLs en JSxGV, la mayoría de los cuales sólo se expresan en una localidad. Todos los parentales aportan alelos de resistencia, no sólo los que, a priori, se consideran resistentes; pero los OTLs identificados son de efectos pequeños y, a menudo, con un notable componente dominante. Muchos de ellos co-localizan con OTLs identificados en otros estudios. Hemos encontrado pocas coincidencias entre QTLs que controlan la incidencia en panículas y los que determinan la severidad en las hojas, lo que apoya la hipotesis de que los mecanismos de resistencia en ambos órganos son diferentes, y explicaría porqué la correlación entre ambos caracteres es baja. Con los resultados del análisis, se seleccionaron con marcadores (MAS) los genotipos de JSxGV con el mayor número de alelos favorables en los OTLs, y se comprobó la respuesta a la selección en líneas F4, en dos localidades. Estas líneas mostraron una resistencia mejorada, tanto en caracteres de hoja como de panícula; aunque los cambios en la población de M. oryzae con los años nos hacen ser prudentes con esta conclusión. Esto demostraría que, aunque los QOTLs detectados en estos estudios no aportan, individualmente, una resistencia significativa, la combinación en un mismo genotipo de diversos factores que ayuden a controlar el hongo podría ser efectiva. Pero para poder utilizar la MAS en programas de mejora, de manera eficaz, deberíamos poder realizar las diversas fases (genotipado, evaluación, análisis y selección) en una sola generación; esto es algo que van a permitir los avances técnicos más recientes, tales como la secuenciación masiva o el “genotipado en profundidad”.

Durante mucho tiempo, la Estación Arrocera de Sueca (actualmente Departamento del Arroz del I.V.I.A.) fue el único lugar de España donde se obtenían nuevas variedades de arroz. Desde su fundación, en 1913, se obtuvieron primero por selección de líneas puras dentro de variedades tradicionales, y a partir de 1929, por mejora genealógica (cruzamiento seguido de selección). Las variedades más importantes del Departamento han sido: Balilla x Sollana (Secretari), en 1960, de grano redondo perlado, cultivada sobre todo en Calasparra, en cultivo ecológico; Sequial, en 1967, de grano medio cristalino, productiva, también cultivada en Grecia; Bahía, en 1968, de grano medio perlado, productiva, también cultivada en ltalia; estas dos variedades ya estaban adaptadas a la recolección mecánica; Senia, en 1984, de grano medio perlado, productiva, la variedad más cultivada en España durante más años; Tebre, en 1986, de grano medio perlado, muy cultivada en el Delta del Ebro; JSendra, en 2005, de grano medio perlado, productiva; Albufera, en 2007, de grano redondo perlado, con calidad similar a Bomba. El Departamento también ha obtenido variedades de grano largo B cristalino, resistentes a pyricularia, como Alena (en 2002) y Cormorán (en 2006). Una de las variedades recientes (Sarcet, en 2007) fue obtenida por cultivo de anteras. Actualmente hay cuatro variedades productivas de grano medio perlado en proceso de registro.

La selección asistida por marcadores (MAS) consiste en seleccionar los genotipos deseados indirectamente, mediante marcadores ligados a los genes de interés. En los casos en que está indicada (caracteres monogénicos o controlados por pocos genes, o de baja heredabilidad, o cuando la evaluación directa del carácter presenta dificultades de tipo práctico), el uso de MAS puede aumentar sustancialmente la eficacia del proceso. Puesto que uno de los objetivos de mejora básicos para el Departamento del Arroz del IVIA es la calidad del grano, en este trabajo se describe cómo el uso de marcadores moleculares nos permite efectuar una selección más eficiente y temprana de algunos de estos caracteres: la mejora de la textura y el aspecto del grano cocido (esponjosidad, brillo, humedad superficial, integridad y adherencia entre granos), y la presencia de aroma. Lo primero, mediante la selección de genotipos con un contenido de amilosa en el grano intermedio-alto, lo cual logramos utilizando un marcador dentro del gen waxy. La selección de genotipos aromáticos, por su parte, se efectúa cribando dos marcadores que flanquean al gen sk2, el principal determinante de la presencia de aroma en nuestros cruzamientos. También se discute en qué otros casos sería interesante la aplicación de esta metodología a la mejora del arroz. Ya que la utilización de MAS tiene interés cuando se puede realizar el cribado inicial en un tamaño muestral importante, para descartar todos aquellos genotipos que no van a presentar el carácter deseado, hemos diseñado un protocolo que nos permite analizar un gran número de individuos de forma rápida y económica: podemos analizar entre 600 y 800 plántulas de cada población F2, y las seleccionadas pueden ser trasplantadas en dos semanas desde la siembra, con un coste reducido.

El Departamento del Arroz del IVIA (anteriormente Centro Agronómico del Arroz, Granja o Estación Arrocera) lleva prácticamente cien años dedicado a obtener nuevas variedades de arroz que satisfagan las demandas del sector. Inicialmente, este Centro se creó para evitar “falladas” del nivel de la que se produjo en los arrozales valencianos en 1911, probablemente como consecuencia de un brote de pyriculariosis (causada por el hongo Magnaporthe grisea); con posterioridad, ha dedicado principalmente sus esfuerzos a obtener variedades que combinaran las mejores características agronómicas, para favorecer la más alta productividad en diferentes regiones arroceras de España (adaptación del ciclo vegetativo y reproductivo a nuestras condiciones climáticas, talla reducida, arquitectura de la planta, etc.) Otro de los objetivos de mejora al que se ha prestado una atención especial ha sido la calidad del grano, tanto en lo referente a la calidad industrial como a los parámetros de apariencia y a las características sensoriales del grano cocido. Existen varios problemas para seleccionar de acuerdo a la calidad en las primeras etapas de un programa de mejora: por una parte, se dispone de cantidades de muestra insuficientes para realizar algunas de las evaluaciones; por otra, ciertas determinaciones son laboriosas y no permiten el procesado de un número elevado de muestras; y, por último, el elevado grado de variabilidad genética que se encuentra en las primeras generaciones. Por ello, generalmente no se inician las evaluaciones de estos caracteres hasta la cuarta o quinta generación, con lo cual se pueden haber descartado genotipos interesantes en las etapas previas.

Rice lodging is still a problem in many countries, as all rice-growing countries have some varieties that get lodged. Direct evaluation of lodging resistance requires visual estimates in plots, but is not feasible in early generations of breeding programs, where genetic variability is too high. The aim of this study was to compare two methods for indirect evaluation of lodging resistance, especially in field conditions: the recovery ability after bending (measured as the tiller angle difference before and after bending); and, to test the sturdiness of the lower part of the plant, we have measured its resistance to pulling. Sixteen rice varieties and two F(5) breeding lines were grown in plots and rows; 20 additional F(5) breeding lines were only tested in rows. Visual estimates of plot lodging were significantly correlated with their tiller angle difference (r = 0.56*), but not with plant height or pulling resistance, although the latter was also correlated with visual lodging when only susceptible accessions were considered (r = -0.72*). Tiller angle difference was not significantly correlated with pulling strength, but it correlates with plant height (r = 0.56*). The scoring of tiller angle difference is simpler and less dependent on the evaluator than pulling resistance. It is concluded that it can be a valuable trait to select for resistance to lodging in early segregating generations of a pedigree breeding program.

Recientemente se han cumplido dos años desde la aprobación del proyecto “Estudio de las bases genéticas de la resistencia a Pyricularia oryzae con el fin de obtener variedades de arroz resistentes en las condiciones de cultivo europeas”. Por eso creemos que es el momento de comentar y explicar determinados aspectos del mismo.

A segregating population derived from a cross between L. esculentum cv Madrigal and a line of L. pimpinellifolium was used to identify genetic markers linked to QTLs involved in salinity tolerance in terms of yield, under a conductivity of 15 dS/m (l71.1 mM NaC1). Six markers resulted, associated with QTLs affecting average fruit weight, fruit number and total weight under salinity. One of them, Aco-1, behaves reversely to the expectation from parental means; this and other features make it a promising target to obtain salt-tolerant tomatoes. Epistatic interactions were also found, thus affecting the criteria for marker-assisted selection. Although only 41% of the loci assayed were polymorphic, a high efficiency in identifying QTLs was achieved, since 43% of the marker loci are linked to QTLs for the trait under study.

Salt tolerance defined in terms of fruit yield under different NaCl concentrations (171.1 and 325.1 mM) is analyzed in 11 lines belonging to: Lycopersicon esculentum, L. cheesmanii, L. chmielewski, L. peruvianum and L. pimpinellifolium. Four L. pimpinellifolium lines and two L. cheesmanii lines tolerated the 171.1mM treatment; the latter species even tolerates 325.1 mM of NaCl. Changes in gene expression induced by salt treatment were also investigated by studying anther and leaf zymograms for L. esculentum and one salt-tolerant L. pimpinellifolium line, and leaf proteinograms for all lines. Changes in leaf PRX and MDH enzymatic systems were detected, mainly in the salt-sensitive genotype (L. esculentum). Four saltrelated peptides from 14 500 to 40 000 daltons were found. A polyclonal antibody raised against one of these peptides (number 2), also binds another peptide, named 2′, of much higher molecular weight, present both in control and salt-tolerant L. cheesmanii lines at the end of 171.1 mM treatment. The xero halophyte shrub Atriplex halimus also showed a likely 2′-homologous peptide with this treatment, while its counterpart C3 species A. triangularis did not.

Eleven quantitative traits, mostly related to tomato plant growth and fruit set, and their association with salt tolerance in terms of fruit yield under a 171.1 mM NaCl treatment have been investigated in 206 progeny derived from an interspecific hybrid, L esculentum x L. pimpinellifolium, by self-pollination. None of the traits were highly correlated phenotypically to salt tolerance; however, the immunologically-detected presence of peptide 2' was significantly associated with high total fruit weight (TW) and number (FN) under saline treatment. Broad-sense heritability was estimated for these two salt-tolerance components as 53.44 and 72.59 %, respectively. Non-additive gene effects, which have to be considered in a breeding program for salt tolerance, have been detected in TW, FN and in average fruit weight (FW). Given that different types of gene action have been found depending on the presence or absence of a high NaCl concentration in the nutrient solution, a different set of genes, or genes, differently regulated, must be involved in the expression of TW, FN and other fruit-related characters depending on this environmental condition.

En una parcela de arroz, situada en la localidad de Llaurí (Valencia), en el entorno del Parque Natural de la Albufera, se realizó un ensayo sobre el aprovechamiento de la paja de arroz, durante el periodo desde el 2003 hasta el 2010. Las modalidades de manejo de la paja comparadas en el ensayo fueron: a) quema después de la recolección, b) incorporación directa al suelo en las labores de finales del invierno preparatorias del cultivo, y e) recogida. El diseño estadístico seguido ha sido el de bloques al azar con 3 repeticiones de cada uno de los tratamientos comparativos, utilizando parcelas elementales de unos 400 m”. En todas las unidades experimentales se aplicaron las mismas técnicas de cultivo: laboreo, fertilización, herbicidas, control fitosanitario, etc., las usuales del cultivo del arroz en la zona. Los resultados de producción de arroz durante las ocho campañas que ha durado el ensayo, únicamente mostraron significación estadística en el primer año, registrándose el valor más bajo con la incorporación de la paja. Pero las cifras de rendimiento medio de todas las campañas han sido bastante similares: 8,69, 8,45 y 8,43 t/ha, con los tratamientos de quema, incorporación y recogida de la paja, respectivamente, no presentado diferencias significativas a nivel estadístico. Los resultados de producción de paja tampoco han dado diferencias significativas entre los tres tipos de gestión de la paja. Asimismo el efecto del manejo de la paja de arroz tuvo una escasa repercusión en los contenidos de nutrientes esenciales en los órganos de las plantas de arroz, tanto en el grano como en la paja. Y en cuanto a la calidad del suelo, se ha constatado que ninguno de los parámetros fundamentales del suelo (químicos, físico-químicos y biológicos) ha resultado modificado de forma significativa por la modalidad de gestión de la paja generada en la cosecha del arroz. Estos resultados indican que los suelos de arrozal de la Comunidad Valenciana debido a su alto poder amortiguador (textura arcillo-limosa, y niveles altos de materia orgánica), precisan de un periodo muy largo de tiempo para que la incorporación de la paja al suelo genere modificaciones significativas en las propiedades básicas del suelo.