Selección de nuevas variedades de vid resistentes a enfermedades

III Workshop en Investigación Agroalimentaria – WiA3.14. Cartagena, 12‐13 de mayo de 2014
Selección de nuevas variedades de vid resistentes a enfermedades fúngicas, generadas mediante cruzamientos con Monastrell B. García, A. Fuentes, J.A. Martínez, C. Egea, A. Martínez‐Cutillas, L. Ruiz‐
García Instituto Murciano de Investigación y Desarrollo Agrario y Alimentario (IMIDA). Departamento Viticultura. Equipo: Viticultura y Enología C/ Mayor s/n, 30150‐La Alberca (Murcia), España. [email protected] RESUMEN La viticultura y la vinicultura han sido tradicionales desde la antigüedad en Murcia (España), siendo la vid un cultivo de gran importancia económica en esta zona. Sin embargo, las enfermedades causadas por hongos afectan gravemente al rendimiento, el coste y la calidad de la producción de la vid. Estas enfermedades se controlan en la actualidad mediante tratamientos con fungicidas, repetidos durante cada temporada de cultivo. La obtención de nuevas variedades resistentes de alta calidad reduce tanto el coste de producción de la vid como el riesgo ambiental. Basándonos únicamente en los datos de evaluación fenotípica, es poco factible conseguir la acumulación de genes de resistencia en una nueva línea mejorada. El uso de marcadores moleculares proporciona una nueva herramienta para los mejoradores y puede ayudar a superar este problema. En este trabajo, se presentan las actividades de investigación en el IMIDA orientadas a establecer una selección asistida por marcadores (MAS) para la resistencia a las enfermedades por hongos en la vid, mediante cruzamientos de 'Monastrell', una variedad de vinificación muy bien adaptada a las condiciones secas del clima mediterráneo, con plantas resistentes a enfermedades fúngicas.
Palabras clave: mildiu; oidio; mejora; marcadores; progenies segregantes. 1. Introducción y Objetivos La mayoría de las variedades de vid (Vitis vinifera) en Europa son susceptibles a hongos patógenos. El oidio y el mildiu, causados por los hongos patógenos Uncinula necator (sin. Erysiphe necator) y Plasmopora viticola, respectivamente, son un riesgo importante para la viticultura y pueden reducir sustancialmente el rendimiento y la calidad. Las enfermedades fúngicas son controladas mediante la utilización de fungicidas aplicados periódicamente durante el período vegetativo. Muchos de los productos químicos se emplean constantemente para evitar las pérdidas en los cultivos y para garantizar la cosecha de uvas sanas. Podría lograrse una reducción del nivel de fungicidas aplicados mediante el desarrollo de variedades de vid que combinan una mayor resistencia a patógenos fúngicos junto con una fruta de alta calidad. Diversas fuentes de resistencia a las enfermedades fúngicas se han identificado en variedades de Vitis americana, en especies de Vitis asiática y también en Muscadinia rotundifolia. En los programas de mejora, se puede introducir una resistencia en Vitis vinifera mediante cruzamientos inter‐específicos con estas especies. Sin embargo, y debido a la baja calidad de la uva, es necesario incluir cruces adicionales con variedades de Vitis vinifera para lograr altas calidades. Por lo tanto, el desarrollo de una nueva variedad de vid resistente a una enfermedad fúngica es un proceso a largo plazo y costoso. Por el momento, distintos programas de mejora han dado como resultado una gama de variedades nuevas con características de alta calidad y resistencia a hongos. Las investiga‐
ciones recientes han llevado a la identificación genética de diferentes loci de resistencia. También han sido identificados diferentes marcadores asociados a estos loci de resistencia (www.vitisgen.org/marker.html; www.vivc.de). El empleo de marcadores moleculares asocia‐
dos a loci que confieren resistencia permite rastrear la introgresión de los loci correspon‐ dientes en las plantas en una etapa temprana de desarrollo, lo que resulta en una aceleración del proceso de mejora [1]. Desde el punto de vista de la mejora, es altamente deseable combinar P á g i n a 89 | 274 III Workshop en Investigación Agroalimentaria – WiA3.14. Cartagena, 12‐13 de mayo de 2014
en una misma línea mejorada tantos genes de resistencia como sea posible debido a que la presencia de un único locus de resistencia puede no ser suficiente para una resistencia robusta. En este sentido, la selección asistida por marcadores (MAS) permite la selección de genotipos con una resistencia combinada y distinguir, además, las diferentes fuentes de resistencia utilizadas [2]. La viticultura y la elaboración del vino han sido actividades tradicionales en Murcia. Desde finales del siglo pasado, se está llevando a cabo un programa de mejora de la uva de vinificación en el IMIDA (Murcia). El objetivo principal de este programa es la obtención de nuevos cultivares, con la mejor combinación genética posible para mantener la competitividad internacional. 'Monastrell' es un cultivar local de vino español muy bien adaptado a las condiciones secas del clima mediterráneo. Por esta razón, se han desarrollado cuatro progenies F1: 'Monastrell' x 'Cabernet Sauvignon', 'Monastrel' x 'Syrah', 'Monastrell' x 'Tempranillo' y 'Monastrell' x 'Barberá'. Estas progenies son muy interesantes para la identificación de QTL (Quantitative Trait Loci) responsables de caracteres de calidad. Recientemente, hemos iniciado un proyecto cuyo objetivo es la selección de híbridos de vid resistentes a las enfermedades por hongos, generados por cruces que involucran a 'Monastrell'. Las nuevas variedades de vid resistentes, permitirán elaborar vinos de calidad, reducir el impacto ambiental de los fungicidas y garantizar una seguridad alimentaria de alto nivel. Nuestro objetivo es utilizar marcadores moleculares asociados al rasgo de resistencia a hongos para ayudar en los programas de mejora tradicionales, seleccionando con ello vides mejoradas portadoras de alelos de resistencia a mildiu y oidio. 2. Materiales y Métodos Inicialmente, las investigaciones se llevarán a cabo en tres progenies F1: “Monastrell” x “Regent” , “Monastrel” x “Kishmish vatkana” y “Monastrell” x “Vitis romanetii” . “Regent” es un híbrido con resistencia cuantitativa contra mildiu y oidio [3, 4], obtenido en Alemania en 1996 para uso comercial. “Kishmish vatkana” (Vitis vinifera), variedad de vid cultivada en Asia Central, y Vitis romanetii son resistentes al oidio [5, 6]. Tras la germinación de las semillas (figura 1), las plántulas se plantarán en campo (figura 2) con sus propias raíces y serán evaluadas para la resistencia a mildiu y oidio en condiciones de infección natural. El área experimental no será tratada con fungicidas para aumentar la presión y la tasa de infección de oidio. La clasificación de la susceptibilidad a los hongos en los híbridos evaluados se realizará mediante la observación visual y se anotarán desde 0 (ausencia de la infección en las hojas) a 5 (una infección muy fuerte), según la clasificación de la Organisation Internationale de la Vigne et du Vin (OIV). Los marcadores asociados con la resistencia a patógenos fúngicos se utilizarán para la selección de los híbridos mejorados (Tabla 1). Los híbridos resistentes seleccionados se replicarán y serán evaluados de nuevo en condiciones controladas, para su resistencia a mildiu y oidio. Actualmente, mantenemos 185 plantas F1 que proceden del cruce de “Monastrell” x “Regent” (figura 3), cultivadas sobre sus propias raíces en un campo experimental situado en la finca Hacienda Nueva (Cehegín, Murcia). Estos híbridos se evaluarán para ver la resistencia a hongos este año, y la presencia o ausencia de los alelos de resistencia relacionada ‐ transferidas desde “Regent” (REN3 +, Rpv3 +, Rpv4 +, Rpv11 +). La progenie de “Monastrel” x “Kishmish vatkana” y “Monastrell” x Vitis romanetii se desarrollarán en 2014. La finalidad del programa es seleccionar híbridos con la presencia de alelos de resistencia transferidos desde “Regent”, “Kishmish vatkana” y “V. romanetii”. Éstos híbridos serán utilizados como padres en nuevos cruces y utilizaremos una MAS para hacer un seguimiento de la acumulación de genes de resistencia en una nueva variedad mejorada. El resultado esperado de este proyecto es el desarrollo de variedades de vid que combinen una mayor resistencia a patógenos fúngicos y que presenten alta calidad de la baya y produzcan un buen vino. 3. Resultados y Discusión Actualmente estamos comenzando con las extracciones de ADN para evaluar la presencia o ausencia de los diferentes alelos ligados a resistencia en “Regent”, y se iniciará la caracterización fenotípica en campo para síntomas de las enfermedades. Este año vamos a comenzar también a realizar los cruzamientos de Monastrell con los otros parentales.
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4. Agradecimientos
Tablas y Figuras Los autores desean agradecer el apoyo financiero del Fondo Europeo de Desarrollo Regional y de la Consejería de Agricultura y Agua de la Región de Murcia. Este trabajo está financiado por el proyecto PO07‐37 cofinanciado al 80% por fondos FEDER. Tabla 1. Marcadores utilizados para la selección de variedades de vid resistentes a enfermedades fúngicas. Locus
Resistance Source References
to Ren1
Powdery ‘Kishmish 5
mildew vatkana’ Ren3
Powdery ‘Regent’ 3
mildew Ren4
Powdery V. romanetii 6
mildew Rpv3
Downy ‘Regent’ 3
mildew Rpv4
Downy ‘Regent’ 3
mildew Rpv11
Downy ‘Regent’ 4
mildew 5. Referencias bibliográficas [1] Töpfer, R., Hausmann, L., Eibach, R. 2011. Molecular breeding. In: Adam‐Blondon AF, Martinez‐Zapater JM, Kole C (eds) Genetics, genomics and breeding of grapes. Science Publishers, Enfield, pp 160–185. [2] Eibach, R., Zyprian, E., Welter, L., Töpfer, R. 2007. The use of molecular markers for pyramiding resistance genes in grapevine breeding. Vitis 46: 120–124. “Kishmish vatkana” y “V. romanetii” proceden del IMIDRA (El Encía, Alcalá de Henares, Madrid). “Regent” procede del JKI Institute for Grapevine Breeding Geilweilerhof (Siebeldingen, Alemania). [3] Welter, L.J., Gokturk‐Baydar, N., Akkurt, M. et al. 2007. Genetic mapping and localization of quantitative trait loci affecting fungal disease resistance and leaf morphology in grapevine (Vitis vinifera L). Mol Breeding 20: 359–374 [4] Fischer, B.M., Salakhutdinov, I., Akkurt, M. et al. 2004 Quantitative trait locus analysis of fungal disease resistance factors on a molecular map of grapevine. Theor Appl Genet 108: 501–
515. Figura1. Germinación semillas [5] Hoffmann, S., Di Gaspero, G., Kovács, L., Howard, S., Kiss, E., Galbács, Zs., Testolin, R., Kozma P. 2008. Resistance to Erysiphe necator in the grapevine ‘Kishmish vatkana’ is controlled by a single locus through restriction of hyphal growth. Theor. Appl. Genet. 116: 427‐438. Figura 2. Trasplante en campo [6] Riaz, S., Tenscher, A.C., Ramming, D.W., Walker, M.A. 2011. Using a limited mapping strategy to identify major QTLs for resistance to grapevine powdery mildew (Erysiphe necator) and their use in marker‐assisted breeding. Theor Appl Genet 13: 1059–1073. Figura 3. Racimos de Monastrell y Regent P á g i n a 91 | 274