Validación del gen de resistencia a “escaldadura” Rrs2 en los cultivares de cebada cervecera con mayor difusión en Argentina

Abstract

La “escaldadura” es una enfermedad importante en el cultivo de cebada. En la literatura se han descripto genes que confieren resistencia genética (Rrs) a esta enfermedad. En Argentina, más del 80% del área sembrada de cebada corresponde a las variedades Shakira, Andreia y Scarlett. La primera porta alelos de resistencia para el gen Rrs2, los cuales pueden ser identificados por técnicas moleculares. Sin embargo, no existen reportes de la respuesta fenotípica de estos cultivares en zonas de producción agrícola de cebada en Argentina. El objetivo de este trabajo fue validar el gen Rrs2, involucrado en la resistencia para “escaldadura” en las variedades de cebada más difundidas en Argentina y determinar si el marcador desarrollado sobre dicho gen puede ser aplicado en selección asistida en programas de mejoramiento. Para ello, se utilizaron los cultivares Scarlett, Andreia y Shakira y una población biparental RIL de 158 individuos derivada del cruzamiento de Andreia y Shakira. Los genotipos fueron caracterizados fenotípicamente a campo en las localidades de Bordenave, Balcarce y Coronel Suárez. Además, se caracterizaron molecularmente por la presencia (Rrs2+) o ausencia (Rrs2-) de alelos de resistencia. Los resultados muestran que los genotipos parentales Shakira y Andreia presentan respuestas altamente contrastantes en los tres ambientes de evaluación. Las líneas derivadas de este cruzamiento mostraron diversas respuestas frente al patógeno. Se observó que no existen diferencias significativas entre las líneas que portan el alelo de resistencia (Rrs2+) y la variedad Shakira. Tampoco se encontraron diferencias significativas al analizar la respuesta de las líneas que portan el alelo de susceptibilidad (Rrs2-) y la variedad Andreia. Sin embargo, ambos grupos de líneas difieren significativamente entre sí, de la misma manera que lo hacen las variedades usadas como parentales. Tanto la variedad Shakira como las líneas portadoras de Rrs2+ presentaron buena respuesta frente a la enfermedad. Esto indica que dicho alelo sería el responsable de la resistencia frente al patógeno para estos genotipos. En contraste, la variedad Andreia y las líneas Rrs2- mostraron alta presencia de síntomas de la enfermedad, lo cual confirma que estos genotipos carecen de genes de resistencia efectivos para dicha enfermedad. Además, el marcador molecular desarrollado sobre el gen Rrs2 mostró ser eficaz en la selección de líneas derivadas del cruzamiento entre ambos cultivares. Esto indica que dicho marcador podría ser utilizado en planes de mejoramiento que utilicen fondos genéticos derivados de la variedad Shakira para la selección de individuos que porten alelos de resistencia a la enfermedad. Por último, este trabajo representa la primera caracterización a nivel fenotípico y molecular de cultivares de cebada cervecera utilizados ampliamente en sistemas de producción agrícola en las principales zonas agroecológicas de Argentina.

“Scald” is an important disease in barley cultivation. In the literature, genes responsible for resistance (Rrs) have been described, which are present in barley cultivars. In Argentina, more than 70% of the area planted with barley corresponds to the Shakira and Andreia varieties. Shakira carries resistance alleles for the Rrs2 gene which can be identified by molecular techniques; however there are no reports of the response of these materials in agricultural production areas of barley in Argentina. The objective of this work was to validate the Rrs2 gene as a carrier of resistance alleles for “scald” in the most widespread varieties of barley in Argentina and to determine if the molecular marker developed on said gene can be applied in assisted selection in breeding programs. For this purpose, we used a biparental population RIL of 158 individuals derived from Andreia and Shakira. The materials were phenotypically characterized to field in the localities of Bordenave, Balcarce and Coronel Suárez. In addition, they were characterized molecularly by the presence (Rrs2 +) or absence (Rrs2-) of resistance alleles. The results show that the parents Shakira and Andreia present highly contrasting responses in the three evaluation environments. The lines showed different responses to the pathogen, it was observed that there are no significant differences between the lines carrying the resistance allele (Rrs2 +) and the Shakira variety, not were significant differences found when analyzing the response of the lines carrying the allele susceptibility (Rrs2-) and the variety Andreia. However, both groups of lines differ significantly from each other, in the same way that the varieties used as parental do. Both, the Shakira variety and the Rrs2 + lines showed good response to the disease, indicating that the allele would be responsible for the resistance to the pathogen for these materials. In contrast, Andreia and Rrs2- lines showed high presence of symptoms, indicating that these materials lack effective resistance genes for this disease. In addition, the molecular marker developed on the Rrs2 gene was shown to be effective in selecting lines derived from the crossing of both materials, indicating that this marker could be used in breeding programs that use genetic backgrounds derived from the Andreia and Shakira varieties for the selection of individuals carrying alleles of resistance to the disease. Finally, this work represents the first phenotypic and molecular approximation of brewing barley materials widely used in agricultural production systems in the main agroecological zones of Argentina.