Uso de germoplasma exótico para el mejoramiento de la resistencia genética a factores bióticos que afectan el cultivo de soja en Argentina

Abstract

En Argentina la ganancia genética lograda en soja entre los años 1980 y 2000 fue de 14,3 Kg/ha/año, lo que representa el 62 % del incremento en rendimiento logrado en este período. Esto fue posible debido al uso de pocos cultivares genéticamente superiores como progenitores, lo que generó un estrechamiento en la base genética de la soja cultivada. El INTA, considerando este hecho como una debilidad para la sustentabilidad del cultivo, viene destinando recursos para combinar técnicas de biología molecular y mejoramiento genético a fin de revertir esta situación. En el presente trabajo se piramidaron genes para la resistencia a Heterodera glycines, Phytophthora sojae y Phakopsora pachyrhizi a través de retro-cruzamientos (RC) y selección asistida por marcadores moleculares (SAM). Para lograr este objetivo se utilizó germoplasma exótico con el doble propósito de obtener resistencia a factores bióticos y nuevas combinaciones exóticas de genes para caracteres de importancia agronómica. Se lograron dos generaciones anuales de retro-cruzamientos, sincronizando la floración entre grupos de madurez extremos lo que permitió el flujo génico entre estos. En la primer parte del proceso los genes de interés localizados en genotipos exóticos fueron transferidos a germoplasma adaptado a través de tres generaciones de RC usando SAM y selección fenotípica para la recuperación de los principales caracteres de adaptación del parental recurrente. En la segunda parte, se obtuvieron plantas dobles homocigotas para todas las combinaciones entre los tres genes de interés; la evaluación de las progenies de estas plantas en relación a los factores bióticos estudiados determinó que Satt288 es eficiente para la selección del gen Rpp4, mientras que se necesitan al menos dos marcadores moleculares (SCAR-tgmr o Satt009 y Satt641) para la selección del gen Rps1-k; además se confirmó que la resistencia a Heterodera glycines no depende exclusivamente de Rhg4, sin embargo la región genómica asociada a este gen fue incorporada a germoplasma adaptado. Como resultado final se obtuvieron plantas con resistencia combinada a P. pachyrhizi y P. sojae que poseen un nivel adecuado de adaptación y variabilidad exótica que será usada como base para la selección de líneas transgresivas para caracteres de importancia agronómica.

Between 1980 and 2000 the genetic gain reached in soybean was 14,3 kg per hectare/year, which represents a 62 % increase in yield during this period. This is due to the little use of genetically superior crops as parent seeds, narrowing the genetics base of planted soybean. The INTA, considering this fact as a weakness for the crop´s sustainability, has been spending resources in combining molecular biology techniques and genetic improvement in order to revert this situation. In the study presented here genes were ordered in a pyramid fashion for resistance against Heterodera glycines, Phytophthora sojae and Phakopsora pachyrhizi through back-crossings (BC) and molecular marker assisted selection (MAS). To achieve this, exotic germplasm was used for the dual purpose of obtaining resistance to biotic factors and new exotic combinations of genes for traits of agronomic importance. Two annual generations of back-crosses were achieved by synchronizing the blooming stage between extreme maturing groups which allowed genetic flow amongst them. In the first part of the process the genes of interest, which were localized in exotic genotypes, were transferred to adapted germoplasm through three BC generations using MAS and phenotype selection for its recovery from the main traits of adaptation of the recurrent parent. In the second part, double homozygous plants were obtained for all combinations of the three genes of interest; the evaluation of the progeny of these plants in relation to biotic factors studied determined that Satt288 is efficient for the selection of Rpp4 gene, while as for the selection of gene Rps1-k at least two molecular markers (SCAR-tgmr or Satt009 and Satt641) are needed; it was also confirmed that Heterodera glycines resistance does not depend exclusively on Rhg4, however the genomic region associated with this gene was incorporated to adapted germoplasm. As a final result plants with combined resistance to P. pachyrhizi and P. sojae that have an adequate level of adaptation and exotic variability were obtained to be used as the basis for selection of transgressive lines for traits of agronomic importance.