Estudios sobre resistencia genética del cultivo de arroz al añublo bacterial de la panícula Burkholderia glumae en Colombia

Las enfermedades constituyen una limitante en el cultivo de arroz, dentro de estas las causadas por bacterias han tomado mayor importancia en los últimos tiempos. En el primer semestre del año 2007, en las zonas de La Doctrina y Montería en Córdoba fue reportada por primera vez en Colombia la enfermedad denominada añublo bacterial de la panícula del arroz, producida por la bacteria Burkholderia glumae, causando pérdidas de importancia para esta zona. Dentro del planteamiento de un programa de manejo integrado de enfermedades se contempla como una de las estrategias más eficientes, económica y de bajo impacto ambiental, la obtención de variedades resistentes. Para esto es necesario proponer y fortalecer un programa de mejoramiento genético. El proceso de mejoramiento para la resistencia, incluye la identificación de fuentes, la determinación del ambiente favorable y el estado vegetativo de la planta para su evaluación.

Se presentan aspectos para la evaluación cualitativa y cuantitativa y finalmente, se discuten los diferentes procedimientos de selección y se presenta una revisión del concepto del manejo integrado.

En el caso del añublo bacterial de la panícula Fedearroz-Fondo Nacional del Arroz (F.N.A.) ha propuesto evaluar en el Centro de Investigación (C.I.) La Victoria el banco de germoplasma, variedades comerciales, líneas avanzadas y líneas segregantes provenientes del programa de cruzamiento nacional, con el objetivo de conseguir nuevas fuentes de genes de resistencia. Los genotipos seleccionados se pueden utilizar como parentales que aporten resistencia y buenas características agronómicas en los futuros planes de cruzamientos. Como resultado de las observaciones realizadas en este centro de investigación bajo condiciones naturales, en cinco semestres de observaciones, se estableció que las variedades comerciales Fedearroz 733 y Fedearroz Mocarí presentan hasta la fecha menor grado de susceptibilidad al añublo bacterial en la zona del Caribe Húmedo; según la escala visual de incidencia para B. glumae adaptada por Pé- rez, 2008. Se ha generado un vivero específico para esta enfermedad conformado por líneas avanzadas producto de la observación de genotipos con menor incidencia a esta enfermedad, luego de evaluación continua bajo las condiciones del C.I. La Victoria.

De acuerdo con los resultados anteriores, se determinó como necesario continuar con la evaluación, selección y validación del germoplasma en las condiciones del Centro de Investigación La Victoria, en el cual generalmente existe una alta disponibilidad de inóculo de la bacteria y condiciones medioambientales necesarias para el desarrollo de la enfermedad, características que lo constituyen como un punto caliente único y especial para selección por la presión de la enfermedad del añublo de la panícula.

 

Localización. Los ensayos se realizaron en el Centro de Investigación La Victoria, ubicado en el kilómetro 8 del municipio de Montería, perteneciente al departamento de Córdoba, con las siguientes coordenadas: 8º49'48,5" latitud norte y 75º51'05,9" longitud oeste, respecto al meridiano de Greenwich; a una altura de 20 msnm, temperatura promedio de 28ºC, 1.200 mm de precipitación anual y un promedio de 80% de humedad relativa. De acuerdo con la clasificación de las zonas de vida de Holdridge (1996), la formación vegetal del área de trabajo es bosque seco tropical, bs-T, subprovincia húmeda, bs-T, sh.

Se realizó la evaluación, caracterización y validación de la resistencia de genotipos de arroz al añublo bacterial en tres (3) ensayos de forma independiente, los cuales se describen a continuación.

Metodología. En el período 2008 A se sembró el banco de germoplasma compuesto por 550 genotipos entre los que se cuenta con variedades comerciales, líneas avanzadas y otras entradas. Fue sembrado en parcelas de cuatro surcos con una longitud de cinco metros, espaciados a 25 cm, con el objetivo de evaluar su resistencia a la bacteria en condiciones naturales de campo.

La evaluación se realizó determinando la incidencia del añublo bacterial de la panícula basado en la sintomatología causada por el patógeno B. glumae en la etapa de floración a maduración. Para ello se utilizó la escala visual de incidencia adaptada por Pérez, 2008 (Tabla 1) de acuerdo con el grado de infección y el porcentaje de panículas afectadas por la bacteria.

 

Tabla 1. Escala de evaluación de incidencia para Burkholderia glumae en arroz. Adaptada de IRRI, 1988 para evaluación de barrenadores

 

Esta escala se escogió teniendo en cuenta el tipo de patógeno, los síntomas que causa en la panícula y la variación en la expresión de la enfermedad a partir de la etapa de floración. Los genotipos seleccionados presentan menor susceptibilidad o tolerancia: definiendo esta como la capacidad de las plantas para producir una buena cosecha aun cuando sean infectadas por un patógeno. En la Tabla 2 se observa la relación de genotipos seleccionados por menor susceptibilidad al añublo bacterial, se destaca que en el año 2011 se escogieron 13 genotipos con menor incidencia de la enfermedad.

 

Tabla 2. Relación de genotipos evaluados en campo para determinar resistencia a B. glumae. Montería, 2008-2011

 

Este vivero fue caracterizado simultáneamente en el país por la reacción a otras características así: a enfermedades fungosas en C.I. Santa Rosa, Villavicencio, según las escalas de evaluación estándar del IRRI, al Virus de Hoja Blanca (VHB) y contenido de amilosa, bajo las condiciones de alta presión de campo y en el laboratorio de calidad del Centro Internacional de Agricultura Tropical, CIAT en Palmira, Valle y calidad molinera en el C.I. Piedrapintada de Aipe.

 

La evaluación del germoplasma inicia desde el año 2008, partiendo de la valoración de 550 genotipos. En el año 2011 se llega con la selección de 27 entradas por menor incidencia al añublo de la panícula. Estos genotipos fueron denominados como vivero de bacteria, de estos se escogieron 13 genotipos que representan el 29,6% de selección. De ellos 6 líneas registran buenas características agronómicas, bajo vaneamiento, potencial de rendimiento, calidad de molinería y sanidad foliar. Los genotipos FL00595- 12P-1-1P-M y P3085-F4-54 presentaron el mayor rendimiento, con valores de 5574 y 5378 kilogramos de paddy al 14% de humedad, con características de precocidad y buena senescencia.

En la Figura 1 observamos los resultados de las evaluaciones del vivero de bacterias realizado en las diferentes localidades a otras enfermedades de importancia nacional. Como resultados de la evaluación a Pyricularia, se aprecia que la frecuencia se distribuyó en 25% con calificación baja de 3, 45% con valor de 7 y 35% de los genotipos con reacción muy susceptible, o sea 9. Las líneas evaluadas mostraron buena reacción al patógeno Helminthosporium en hoja con valores de 1-3 en la escala. El 25% de los materiales tienen calificación 1 y el 75% con valor de 3 (Tabla 3). En la reacción al VHB, se aprecia que cuatro de los genotipos seleccionados, registraron calificación de 3 en la escala. La distribución de frecuencias indica que el 70% de los materiales evaluados mostraron valores de 7, siendo susceptibles al virus (Figura 1).

 

Tabla 3. Características agronómicas, reacción a enfermedades y rendimiento de líneas seleccionadas para el vivero de bacteria, Montería 2011 A

 

FIGURA 1. Frecuencia de enfermedades en genotipos de arroz. Montería 2011 A

 

En cuanto a la incidencia del añublo bacterial, se observa que el 80% de los genotipos de este vivero presenta valores de 1, que de acuerdo con los grados reportados en la Tabla 1, se asocia a la baja susceptibilidad o tolerancia a B. glumae, y el 20% presenta grado 3 que aún se asocia a una moderada susceptibilidad.

Metodología. El experimento se realizó en el primer semestre del año 2011, con 68 materiales de arroz así: 13 del vivero 2007 B y 55 nuevas entradas de 2010 A-B. Se evaluaron en un diseño de bloques aumentados, organizados en parcelas de 2 surcos x 5 m separadas 25 cm cada una. Los genotipos se sembraron a una densidad de 100 kilogramos por hectárea.

Se utilizaron los testigos: SUSCEPTIBLE: Fedearroz 2000, MODERADAMENTE SUSCEPTIBLE O TOLERANTE: Fedearroz 733 y Fedearroz MOCARÍ, denominadas así por las evaluaciones de baja incidencia en años anteriores bajo las condiciones de inóculo natural, RESISTENTE: NIPPONBARE, citada como testigo resistente en trabajos de Estados Unidos.

Para la validación de la resistencia se planteó realizar una inoculación artificial de la bacteria B. glumae, efectuando una aspersión de plantas al inicio de floración con una fuente de inóculo suministrada por solicitud de Fedearroz a la empresa BIOCULTIVOS, con una concentración de 106 ufc/ml, esto con el fin de contar con una mayor certeza y pureza de la fuente de inóculo.

 

 

Los materiales se sembraron en la época determinada por las evaluaciones en los últimos años, donde se registran las condiciones más favorables para el desarrollo de la enfermedad, relacionada con altas temperaturas nocturnas y alta humedad relativa, o sea abril y mayo para las condiciones de Montería. Se determinó la incidencia de acuerdo con la escala mencionada en la Tabla 1 y se evaluó la severidad B. glumae utilizando la escala de severidad propuesta por Rush, 2010 (Tabla 4) que se describe a continuación.

 

Tabla 4. Escala de severidad para la bacteria B. glumae. Rush, 2010

 

Complementariamente se tomaron muestras de panículas con la sintomatología encontrada en algunos genotipos. Las panículas se empacaron en bolsas de papel rotuladas con la información pertinente y se enviaron al Laboratorio de la Universidad Distrital para confirmar con la técnica de PCR convencional los síntomas reportados.

 

Rendimiento. De acuerdo con los resultados de las gráficas de frecuencia, el 5% de los genotipos evaluados presentó un rendimiento superior a las 5 t/ha. El 10% de los materiales alcanzaron un rendimiento de 4,4 t/ha y el 40% de los genotipos registraron 3,3 t/ ha (Figura 2).

Las líneas FA 366-4-3-A3-1A-2-M, FA336-1-1-V5-MA y FA 364-5-1-A1-1A-6-M presentaron un rendimiento de 5904, 5399 y 5051 kilogramos por hectárea respectivamente.

Vaneamiento (%). Los materiales evaluados registraron valores superiores al 30% para esta variable. De ellos, el 10% de los genotipos mostraron valores menores al 30% de vaneamiento.

Los genotipos LV 1063-4 y P3085-FA-54 alcanzaron el menor vaneamiento en campo con 18,0% y 18,3% respectivamente. Son materiales de porte intermedio con buena arquitectura de planta y habilidad de macollamiento.

Incidencia (%) y severidad. En la Figura 3 se observa que el 45% de los genotipos evaluados registraron calificación de 3 y el 35% con valor de 1 para la escala visual de incidencia. En severidad se aprecia que el 38% de los materiales presentaron buena reacción a la bacteria con valores de 1 y el 29% con calificación de 3, según la escala visual.

 

FIGURA 2. Distribución de frecuencia para el rendimiento y vaneamiento en genotipos de arroz. Montería 2012 A

 

FIGURA 3. Distribución de frecuencia para incidencia y severidad en los genotipos evaluados. Montería, 2012 A

 

El genotipo Nipponbare mostró reacción de baja susceptibilidad según la escala de incidencia y de moderadamente resistente a la bacteria según la escala de severidad, con valores de 1 para incidencia y severidad. Los resultados en laboratorio del análisis por PCR convencional son positivos para B. glumae, mostrando la presencia de la bacteria en la semilla de este genotipo. En las evaluaciones visuales realizadas en campo en el C.I. La Victoria se observa baja incidencia y poco daño en la panícula por el añublo bacterial. Es un material de porte muy bajo, escaso macollamiento, precoz y con granos gruesos.

El cultivar Fedearroz Mocarí registró la menor incidencia y severidad de acuerdo con las escalas de evaluación para el patógeno. Esto corrobora los resultados obtenidos por los autores en años anteriores en el C.I. La Victoria, Pérez y Saavedra, 2010. La variedad Fedearroz 2000 mostró una incidencia con valor de 3 y severidad con calificación de 1, contrastando esta reacción con evaluaciones anteriores donde alcanza valores de incidencia superiores a 5 en la escala.

De las 68 entradas se seleccionaron 7 genotipos que representan el 10,3% de selección. Las líneas registran buenas características agronómicas, bajo vaneamiento, potencial de rendimiento y sanidad en panícula. Las líneas FA 364-5-1-A1-8-M, NIPPONBARE y FA 415-4-1-A1-1A-1-M presentaron buena reacción a la bacteria. Los materiales son precoces con buena senescencia. Los genotipos FA 415-4-1-A1-1A- 1-M y FA 364-5-1-A1-8-M registraron el mayor rendimiento con 4.059 y 3.999 kilogramos por hectárea respectivamente (Tabla 5).

Según la Tabla 5, la línea FA 364-5-1-A1-8-M se puede denominar como inmune de acuerdo con la clasificación de Rush, 2010 y los demás genotipos como moderadamente resistente. Las líneas seleccionadas se constituyen en progenitores potenciales para los cruzamientos al futuro con tolerancia a la bacteria B. glumae.

Metodología. Desde el año 2007 a la fecha se ha venido evaluando la reacción de los cultivares comerciales de arroz a la presión natural del inóculo del añublo bacterial en el C.I. La Victoria. En el semestre A de 2012 se sembraron variedades comerciales y líneas de arroz en 10 surcos con una longitud de 5 metros, espaciados a 25 cm y una repetición por cada genotipo, con el propósito de determinar la incidencia de B. glumae. Se registró el porcentaje de incidencia en la etapa de floración, basado en la sintomatología causada por el añublo bacterial, de acuerdo con la metodología descrita anteriormente.

 

Tabla 5. Rendimiento y reacción a la bacteria B. glumae en genotipos de arroz. Montería, 2012 A

 

Resultados. La reacción de los materiales a la bacteria B. glumae registró valores de incidencia con rangos de 1-7 en la escala visual. La menor incidencia la mostró el genotipo Fedearroz Mocarí con calificación de 1. El cultivar Fedearroz 733 registró un valor de 3, denominada como moderadamente susceptible según la escala de incidencia. Las variedades Colombia XXI y Fedearroz 369, fueron los materiales más susceptibles con calificaciones de 7. Los genotipos CF-0099-10 (Fedearroz Lagunas CL) y CF-0099-15 (Fedearroz Chicalá CL) alcanzaron valores de 3 en la escala visual (Tabla 6).

En la Tabla 6 se aprecia que el cultivar Fedearroz Mocarí mostró reacción intermedia de Helminthosporium en hoja con una calificación de 3. Se destaca la sanidad foliar y en tallos de las variedades promisorias Fedearroz Mocarí, Fedearroz Caracolí y Fedearroz 174, para las condiciones de arroz riego en Montería.

 

La generación de genotipos resistentes a la bacteria B. glumae es una herramienta eficaz en un Manejo Integrado de Enfermedades. Los autores de este documento consideran que esta estrategia se debe complementar con el Manejo Integrado del Cultivo (M.I.C) de arroz. Resultados anteriores relacionados con el manejo del añublo bacterial demuestran la importancia de la época de siembra, rotación de cultivos, calidad de la semilla, densidades adecuadas y nutrición balanceada de acuerdo con la variedad, que permiten disminuir la cantidad de inóculo del patógeno y la incidencia y severidad de la enfermedad para las condiciones del cultivo de arroz en el Caribe Húmedo colombiano (Pérez y Saavedra, 2011).

 

Tabla 6. Reacción de enfermedades en demostrativo de líneas promisorias. Montería, 2012 A

 

 

GROTH, D. 2010. Rice panicle bacterial blight update. Rice Research Station News Vol 7 (4): 2 p.

GROTH, D. y HOLLIER, C. 2011. Bacterial panicle blight of rice. Louisiana Plant Pathology. Pub. 3106. Noviembre de 2011. www.lsuagcenter.com

PÉREZ, C. R. 2011. Informe resultados de trabajos de investigación. Fedearroz-Fondo Nacional del Arroz. Documento interno. CRP 0411. 4 p.

PÉREZ, C. R. 2010. Avances en el manejo integrado de Burkholderia glumae. Revista Arroz 58(488): 4-8.

PÉREZ, C. R. 2009. Informe resultados de trabajos de investigación. Fedearroz-Fondo Nacional del Arroz. Documento interno. CRP 0409. 3 p.

PÉREZ, C. R. 2008. Informe resultados de trabajos de investigación. Fedearroz-Fondo Nacional del Arroz. Documento interno. CRP 0408. 3 p.

PÉREZ, C. R. y SAAVEDRA, E. 2011. Avances en el manejo integrado de la bacteria Burkholderia glumae en el cultivo de arroz en el Caribe colombiano. Revista Colombiana de Ciencia Animal 3(1): 111-124.