Desarrollo de una Estrategia para la Obtención de Resistencia

PROPUESTA de PROYECTO
FONDO REGIONAL de TECNOLOGIA AGROPECUARIA (FONTAGRO)
CONVOCATORIA 1999
Desarrollo de una Estrategia para la
Obtención de Resistencia Durable
a Pyricularia grisea en
Arroz en el Cono Sur
Versión ajustada
Marzo 2001
Programa Cooperativo para el Desarrollo Tecnológico Agropecuario del Cono Sur
- PROCISURAndes 1365, piso 8 - Montevideo, Uruguay
Tel.: (598 2) 902 0424 - Fax: (598 2) 902 2292 - Email: [email protected]
http.//www.procisur.org.uy
CONTENIDO
1.
Identificación de la Propuesta ...................................................................................... 1
2.
Resumen de la Propuesta .............................................................................................. 2
3.
Antecedentes y justificación .......................................................................................... 3
4.
Objetivos y metas ........................................................................................................... 5
5.
Materiales y métodos ..................................................................................................... 6
6.
Resultados esperados ..................................................................................................... 7
7.
Divulgación de resultados ........................................................................................... 14
8.
Cronograma de actividades ......................................................................................... 14
9.
Bibliografía .................................................................................................................. 16
10. Equipo técnico ............................................................................................................. 17
11. Presupuesto (US$) ....................................................................................................... 19
FONTAGRO – Convocatoria 99
Resistencia a Pyricularia grisea en arroz
__________________________________________________________________________________________________
1.
Identificación de la Propuesta
1.1
Propuesta
Título:
Desarrollo de una estrategia para la obtención de resistencia durable a Pyricularia
grisea en arroz en el Cono Sur
Período de ejecución:
3 años
Area prioritaria del PMP:
Mejoramiento genético en cereales.
Investigador principal:
Alberto Blas Livore, Ph. D. - EEA INTA Concepción del Uruguay, Casilla de
Correo Nº 6; Entre Ríos 3260; ARGENTINA. Tel./ Fax: +54 3442 425561/78;
E-mail: [email protected]
1.2
Coordinación y Ejecución
Institución coordinadora/ejecutora:
Programa Cooperativo para el Desarrollo Tecnológico Agropecuario del Cono Sur
(PROCISUR) - Andes 1365, piso 8; 11100 Montevideo, Uruguay. Tel.: +598 2
9020424; Fax +598 2 9002292; E-mail: [email protected] /
procisur@montevideo,com.uy; Internet: http://www.procisur.org.uy
Instituciones co-ejecutoras:
•
•
•
•
•
•
Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA) – Argentina
Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) – Brasil
Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria (INIA) – Uruguay
Instituto Riograndense de Arroz (IRGA) – Brasil
Universidad de PURDUE – Estados Unidos
Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT) – Colombia
2.
Resumen de la Propuesta
La producción de arroz en el área del Cono Sur abarca una superficie de 4.300.000
ha de las cuales 1.300.000 ha son de arroz irrigado. Los principales países productores son
Brasil, Argentina y Uruguay con una producción total de aproximadamente 12.000.000 Ton
que representan el 65% de la producción de toda América Latina.
Una de las principales limitantes del cultivo de arroz es la enfermedad causada por
el hongo Pyricularia grisea cuyos efectos pueden ocasionar perjuicios desde una simple
reducción de calidad en el producto final hasta una pérdida de más del 80 % en rendimiento
y calidad.
Los perjuicios están íntimamente relacionados a las condiciones de ambiente y de
manejo que invariablemente se presentan en las regiones de cultivo ya sea de secano o
irrigado si bien varían en intensidad.
Los programas de mejoramiento internacionales y nacionales han obtenido
cultivares con resistencia vertical que es usualmente vencida en el corto plazo por los
nuevos patotipos del hongo.
El uso de fungicidas debe ser preventivo para ser efectivo y una estimación
conservadora arroja un valor de 94.000.000 US$, como costo de estos tratamientos, para
toda la región.
La generación de cultivares con resistencia durable proveería una herramienta para
mejorar sensiblemente la seguridad de cosecha del cultivo, mejorar los rendimientos y
reducir los costos operativos mejorando la conservación del ambiente al minimizar el uso
de fungicidas.
El objetivo general de este proyecto es crear resistencia durable a la enfermedad
más importante en el arroz causada por el hongo Pyricularia grisea, mediante la
intervención de un equipo internacional multidisciplinario integrado por fitopatálogos,
biotecnólogos, genetistas y mejoradores para contribuir al aumento de la productividad,
satisfaciendo los requerimientos de calidad y favoreciendo un sistema sostenible desde el
punto de vista ambiental dentro del área del Cono Sur.
La metodología de trabajo incluye técnicas de genética molecular (MGR
fingerprinting) para la identificación de linajes y los tests de patogenicidad para establecer
la estructura de las poblaciones y su relación con el perfil de compatibilidades entre
patotipos y hospedantes.
Se espera obtener una descripción de las poblaciones en cuanto a su estructura de
linajes, identificar genes de resistencia para excluir los mismos, reconocer posibles “hot
spots” y marcadores moleculares que permitan realizar una selección mas efectiva sobre las
poblaciones segregantes de los programas de mejoramiento.
2
Se estima una duración mínima de tres años que se continuará en cada plan de
mejoramiento nacional como una estrategia para obtener cultivares con resistencia durable.
Las actividades de muestreo, recolección, aislamiento monoconidio, cultivo, extracción de
ADN, Southern e hibridación MGR y/o utilización de PCR y análisis estadístico de
similitud serán realizadas en cada país. La Universidad de Purdue realizará el análisis
comparativo entre los linajes identificados por los países como representativos. El CIAT
contribuirá como consultor para la identificación de marcadores moleculares de los genes
de resistencia que excluyan los linajes presentes en las regiones para ser usados en los
planes de mejoramiento como herramienta de selección y su capacidad de entrenamiento en
estas técnicas.
El presupuesto del proyecto estará compuesto por la contribución de cada
institución de la siguiente forma: Institucional: EMBRAPA 744900, INTA 378760, INIA
355720, IRGA 568260US$, PURDUE UNIV. 38000 US$ y componente externo:
FONTAGRO 125.000 US$.
3.
Antecedentes y justificación
El arroz es el principal cereal cultivado en la región de Latino América cuya
producción es estimada en 20 millones de toneladas y consumidas en su totalidad en los
países que conforman la región. La subregión formada por Brasil, Argentina y Uruguay
contribuye con el 60 % de esa producción y a su vez representa el área (4.300.000 ha) y el
número de productores más importante. La región como un todo es deficitaria en
aproximadamente un 10 % de su producción y se estima que el crecimiento de la demanda
aumentara el déficit mencionado. La respuesta a esta demanda creciente esta centrada en el
incremento de la productividad de los países proveedores locales. Los rendimientos
potenciales de los cultivares actualmente utilizados en los sistemas productivos de arroz no
han sido explotados en su capacidad y existen numerosas practicas de manejo que, al ser
implementadas, contribuirían significativamente al aumento de la producción en la región.
Sin embargo existen limitantes biológicas como las enfermedades que conspiran contra el
logro de realizar los potenciales fisiológicos de los cultivares vigentes. El control químico
preventivo o curativo es una de las herramientas que están disponible para reducir los
efectos de los patógenos. Estas practicas, si bien resuelven el problema coyuntural, no
aportan la solución de fondo del problema, crean una mayor dependencia económica
(necesidad de mayor capital para insumos), y aumentan el posible impacto ambiental
negativo.
El hongo Pyricularia grisea es el causante del quemado del arroz, considerada
como la enfermedad más importante de este cultivo en todo el mundo. El hongo se
reproduce en forma asexual conformada por numerosos patotipos o formas virulentas
capaces de vencer las resistencias que son incorporadas a través de los programas de
mejoramiento tradicionales. Diversas hipótesis han sido propuestas para explicar la
supuesta alta variabilidad del patógeno desde las mutaciones hasta mecanismos
parasexuales. La realidad confirma que los esfuerzos en los programas de mejoramiento se
ven superados a los 2 o3 años de difundirse el cultivar con la nueva fuente de resistencia
vertical.
3
Los perjuicios provocados por esta enfermedad pueden alcanzar el 100% del cultivo
dependiendo del sistema productivo donde se manifieste. Los sistemas de secano y secano
favorecido presentan mayor grado de perjuicio que los sistemas de arroz irrigado. El efecto
del patógeno se manifiesta en la reducción de rendimiento y/o en la disminución de la
calidad industrial. En los sistemas de arroz de secano y secano favorecido la presencia de la
enfermedad obliga a la aplicación de fungicidas que inciden significativamente en el costo
de producción. La necesidad de utilizar un mayor número de insumos (que exige mayor
disponibilidad de capital) favorece la exclusión de los productores de menos recursos, que
coincidentemente, son los más numerosos en estos sistemas de producción.
En el sistema de arroz irrigado, si bien la importancia relativa del control de esta
enfermedad en el costo de producción es menor que en el arroz de secano, su incidencia
puede ser importante pues reduce la mayor de las ventajas que presenta este sistema, que es
su seguridad de cosecha con respecto a cualquier otro cultivo.
Del mismo modo que en los otros sistemas y en lo que hace al uso de agroquímicos,
el aumento del riesgo-cultivo, perjudica en mayor medida a los productores de menores
recursos o disponibilidad de capital e imprime una inestabilidad a todo el sistema
productivo.
Estado de la ciencia
El mejoramiento genético para lograr una resistencia durable ha sido una prioridad
de largo plazo en los programas orientados a desarrollar nuevos cultivares. Aunque la
metodología de usar genes de resistencia vertical ha contribuido a una reducción de la
incidencia de las enfermedades en el arroz, la permanencia de esa resistencia se ha visto
consistentemente comprometida por la aparición de nuevos patotipos compatibles con el
hospedante. Se considera una resistencia durable a aquella que permanece efectiva en un
cultivar a pesar de la amplia expansión del mismo en un ambiente favorable para el ataque
de la enfermedad (Johnson 1981). Las bases genéticas de una resistencia durable no están
completamente definidas y diferentes autores sugieren la acción de genes simples,
poligenes o una combinación de ambos (Johnson, 1981, Ikehashi & Khush, 1979).
Casos de cultivares con resistencia durable ampliamente conocida se restringen al
cultivar tradicional africano, Moroberekan y al cultivar desarrollado por el CIAT (Centro
Internacional de Agricultura Tropical) Oryzica Llanos 5 (Bonmam and Mackill, 1988,
Thome et al.) 1992) basado en la estrategia de seleccionar, por resistencia al patógeno, en
una localidad con altísima presión de esta enfermedad y una acumulación de genes de
resistencia que provean la combinación para una resistencia durable.
El hongo causante del quemado del arroz, Pyricularia grisea, exhibe un alto numero
de formas virulentas (patotipos) que han impedido o entorpecido la obtención de cultivares
con resistencia durable. Generalmente los cultivares seleccionados por su resistencia a los
patotipos presentes durante el proceso de mejoramiento pierden esta condición después de
dos o tres años de difundirse ampliamente. (Ou, 1985).
4
El hongo causante de esta enfermedad se reproduce asexualmente y se destaca por
su alto número de patotipos virulentos. Diferentes mecanismos y orígenes de estos
nuevos patotipos como recombinación parasexual, mutaciones y aneuploidia, han sido
sugeridos por diferentes autores (Crawford et al. 1986, Giatgong and Frederiksen 1969,
Row et al. 1985).
En 1991 Levy et al. en USA y luego en el Centro Internacional de Agricultura
Tropical desarrollaron la metodología denominada MGR-fingerprinting (según Hamer et al.
1989) cuya función es describir la diversidad genética y la estructura genética de la
población del patógeno. Estos trabajos y otros estudios en otras partes del mundo (Han et
al. 1993, Chen et al. 1995, Zeigler et al. 1995, Shen et al. 1996, Roumen et al. 1997) han
demostrado que la población de Pyricularia grisea esta conformada por decenas de familias
o linajes genéticos. Aunque cada linaje puede contener muchos patotipos diferentes, para
cada uno de los linajes existe, al menos un gen de resistencia o cultivar que es incompatible
con todos los miembros de ese linaje. Esta condición nos indica que el patógeno no es
generalmente hipervariable sino que evoluciona bajo restricciones genéticas como lo hacen
otros hongos de reproducción predominantemente asexual y haploides.
Esta estructura de la población nos permite pensar en una estrategia de
mejoramiento dirigida a usar genes de resistencia (R) que excluyan al linaje en su totalidad
y no genes que muestren resistencia a los patotipos comúnmente presentes. (Zeigler et al.
1994). Estas resistencias (R) pueden encontrarse inclusive en cultivares que son
susceptibles a unos pocos componentes del espectro de virulencia y que normalmente
serian descartados o ignorados por el mejorador. Consecuentemente se puede por esta
metodología, identificar combinaciones de genes de resistencia que potencialmente
proveerían una resistencia más durable que la que usualmente se consigue con la estrategia
tradicional de excluir patotipos específicos.
Nuevos avances como el uso de elementos repetidos basados en PCR (rep-PCR), en
este caso con primers de un transposon invertido, Pot2 encontrado en Magnaporthe grisea
(Kachroo, P. et al. 1994) (George, M.L.C. et al 1998) proveen una alternativa para lograr
“fingerprints” similares a los de MGR pero con metodología de menor complejidad
operativa.
4.
Objetivos y metas
4.1
Objetivos
General:
Crear resistencia durable a la enfermedad más importante en el arroz causada por
el hongo Pyricularia grisea, mediante la intervención de un equipo internacional
multidisciplinario integrado por fitopatálogos, biotecnólogos, genetistas y mejoradores para
contribuir al aumento de la productividad, satisfaciendo los requerimientos de calidad de la
demanda agroindustrial y favoreciendo un sistema sostenible desde el punto de vista
ambiental dentro del área del Cono Sur.
5
Específicos:
•
Determinar la estructura y la diversidad genética de la población regional de
Pyricularia grisea: (a) composición individual en cada país (b) estimación de
los futuros movimientos geográficos de los componentes de cada subpoblación.
Identificación de linajes (familias genéticas) mediante marcadores genéticos
moleculares (MGR y/o Pot2 PCR).
•
Implementar una estrategia regional para obtener resistencia durable utilizando
la información genética y molecular sobre la relación huésped – patógeno entre
Pyricularia grisea y arroz.
5.
Identificar las reacciones patogénicas de todos los aislamientos y familias,
sobre los cultivares comerciales, NILs con genes de resistencia conocida y
posibles dadores de resistencia.
Establecer la relación entre las variaciones patogénicas y moleculares en el
patógeno.
Desarrollar la estrategia regional de “Hot Spots” (lugares de amplia
variabilidad genética y alta presión de selección) para la selección de genes
de resistencia durable y evaluación del origen de nuevas formas patogénicas
del hongo.
Identificar los genes de resistencia en arroz que excluyan todos los
aislamientos de Pyricularia integrantes de los linajes detectados.
Desarrollar una estrategia de selección asistida por marcadores moleculares
(basados en el uso de PCR) utilizando los genes de resistencia conocidos en
los programas de mejoramiento de cada país.
Materiales y métodos
Muestreo y recolección de aislamientos:
Se realizará un muestreo estadístico representativo en las diferentes regiones
productoras de arroz en cada país. Las condiciones del muestreo deberán cubrir todos los
cultivares comerciales y en cuatro localidades se establecerán viveros con alta variabilidad
de hospedantes para, consecuentemente, tratar de captar la máxima variabilidad presente.
La técnica de recolección se realizara según manual del CIAT (Aricapa y Correa-Victoria,
1994)
- Aislamiento monoconidio:
Se utilizará la metodología sugerida por CIAT basada en el manual de John Tuite
- Cultivo in vitro del hongo en medio líquido:
6
Se utilizará la metodología propuesta por Zeller y Levy en el manual del Taller de
Pyricularia grisea 1994.
- Colección de largo plazo:
Según método de CIAT (Aricapa y Correa-Victoria).
- Extracción de ADN:
Según Zeller y Levy.
- Southern e hibridación MGR utilizando marcador no radioactivo:
Según Sambrook et al. 1989; Manual del Kit ECL Amersham y sugerencias del
CIAT.
- Utilizacion del metodo de PCR con los primers provenientes del transposon
invertido Pot2.
- Análisis estadístico de similitud. Según Xu S. & M. Levy 1992.
- Análisis de distribución geográfica y distribución de la variabilidad a nivel
regional utilizando métodos estadísticos especiales (Análisis de Varianza
Molecular: AMOVA)
- Vivero de evaluación de patogenicidad (cámara de cría):
Se evaluarán las reacciones de patogenicidad en una localidad elegida en cada país y
en Purdue University según el criterio de evaluación internacional sobre plántulas crecidas
en cámara de cría.
- Vivero de evaluación de patogenicidad a campo:
Se realizarán evaluaciones en viveros a campo durante la época de crecimiento del
arroz sobre plántulas crecidas en viveros con condiciones favorables para la expresión de la
enfermedad (humedad, temperatura e inóculo).
6.
Resultados esperados
6.1
Principales productos
7
•
•
•
•
•
6.2
Definición de una estrategia genética basada en el conocimiento del patógeno
para lograr una “resistencia durable” en arroz
Identificación de una combinación específica de genes conocidos de resistencia
que provea una “resistencia durable” mediante la exclusión de todos los lineages
o familias genéticas del hongo para cada ambiente y para ser incorporado a
cada programa de mejoramiento.
Conocimiento de la estructura genética responsable de la patogenicidad en la
población regional y las subpoblaciones en particular de Pyricularia grisea, que
permita reconocer las capacidades de patogenicidad actuales y potenciales
Definición de las particulares vulnerabilidades de los cultivares de alto
rendimiento actualmente cultivados susceptibles y resistentes.
Definición de “Hot Spots” (lugares de alta presión de selección por Pyricularia
grisea) para la evaluación de las poblaciones segregantes de los programas de
mejoramiento.
Impacto económico, financiero y social
Impacto económico
•
Ambito geográfico del proyecto: Area del Cono Sur ( Argentina-UruguayBrasil)
•
Producto afectado: arroz
•
Area de Investigación: mejoramiento genético
Datos socioeconómicos y de mercado
Producto/Precio
Unidad
Arroz
t
Precio al productor
US$ / t
1995/96
1996/97
1997/98
Total
11.786.212
11.743.400
10.433.700
33.963.312
220
220
220
---
(Cáscara Argentina)
•
8
Número de productores potencialmente afectados por el Proyecto:
1574 Uruguay y Argentina (producción empresarial de arroz irrigado).
Se estiman 14.000 productores en Rio Grande do Sul (Brasil) , 10000
productores en Santa Catarina (Brasil) conformando el sistema de arroz
irrigado y aproximadamente 100.000 productores en el resto de Brasil
dedicados al cultivo de arroz de secano (preferentemente productores de
subsistencia).
•
Porcentaje máximo de la producción regional que eventualmente seria afectada
por los resultados del Proyecto: 100%
Datos de investigación y desarrollo
•
Se estima que el 50% de la superficie con arroz será tratada al menos con una
aplicación de fungicida cuyo costo promedio es de US$ 45/ha:
Total superficie: 4.187.040.ha
Superficie fumigada: 2.093.520 ha
Ahorro en el costo con el proyecto: US$ 94.208.400
•
Cambio esperado en rendimiento si la investigación es exitosa y adoptada
plenamente:
Se estima un aumento del 17.5 %, teniendo en cuenta no solo un mayor
volumen (10%), sino también una sustancial mejora en la calidad sanitaria.
•
Cambio esperado en los costos de producción si la investigación es exitosa y
adoptada plenamente, traducida a kg. de producto y expresada en % equivalente
de variación del rendimiento inicial.
La estimación de mínima para una aplicación de fungicida con un costo de US$
45/ha, en el 50% de la superficie total de la región es:
US$ 94.208.400, a US$ 220/t, equivale a 428.220 t de arroz (costo ahorrado en
equivalente producto).
Estimación Rendimiento Promedio Regional (1995/96)
Países
Brasil
Uruguay
Argentina
Total
Rendimiento
kg/ha
2598
5800
5117
Superficie
(ha)
3.862.800
134.000
190.240
10.035.554
777.200
973.458
4.187.040
11.786.212
Rinde promedio ponderado: 2.815 kg/ha
9
Producción
(t)
La reducción del costo de producción en términos del rendimiento inicial (50%
de la producción total) es: 428.220t / 5.893.106t = 7,27%
A este beneficio concreto que constituye el ahorro en los costos, hay que
sumarle el positivo impacto ambiental , obteniéndose un efecto favorable
sobre la flora fúngica al suprimirse los tratamientos con fungicidas.
•
¿Cuál es la probabilidad que la investigación sea exitosa en lograr sus metas?
95%
•
¿Cuántas personas en total se requieren para hacer la investigación?
7 Personas/año
Cálculo de indicadores de beneficios
•
Q t = Q95/96 + Q96/97 + Q97/98 = 33.963.312 t
•
Valor Promedio de la Producción (VPi) =
(P1 x Q95/96 Q95/96 + P2 x Q96/97 Q96/97 + P3 x Q97/98 Q97/98 ) =
Qt
Qt
Qt
US$ 2.498.300.318
•
Eficiencia Bruta (EBi) = VPi x Ai(100%techo de Adop.) x Ei(95% Prob. Exito)
x Ki(17.5% Aum%Rend.+7.27% Reduc. costo Prod.) = US$ 587.887.539
En cuanto a la relación entre los resúmenes producidos en la región y los volúmenes
comercializados a nivel internacional, existe una fuerte dinámica de comercio
intrarregional, donde Uruguay y Argentina exportan un alto porcentaje de su producción a
Brasil como destino prioritario. La región constituye una unidad de producción-consumo
donde la principal demanda para el aumento de la producción proviene del consumo
doméstico de los propios países. No obstante, los niveles de calidad obtenidos permiten
comercializar parte de la producción en otros mercados extrarregionales, especialmente en
el caso de Uruguay.
Impacto financiero
Este proyecto pretende desarrollar una estrategia de mejoramiento para resistencia
durable a la enfermedad mas importante del arroz mediante la cual se generarán cultivares
por los programas nacionales de investigación. El resultado de esta investigación genera un
producto tecnológico con costo idéntico a la tecnología actualmente utilizada lo cual no
10
requiere inversión por parte del productor. El valor agregado del nuevo cultivar, por poseer
una fuente de resistencia durable, es intrínseco del mismo y no exige mas que su adopción
para obtener el beneficio de la tecnología.
El beneficio se estima en un 17 % de incremento en el ingreso debido a la mejora en
productividad y calidad del producto. Este aumento introduce un cambio cualitativo al
permitir acceso a mercados de mejor precio que con el producto anterior no era posible.
Respecto al análisis de costos existe una reducción de los mismos en el caso de los
productores que controlan la enfermedad mediante el uso de fungicidas. Expresado en área
de producción se estima el 50% del área total de la región incurre en al menos en una
aplicación , sin embargo, en cantidad de productores representa el 65% del total dado el
mayor número de pequeños productores en el sistema de arroz de secano y Santa Catarina.
El resto de los productores no utiliza agroquímicos para el control de la enfermedad
principalmente por la alta incidencia del tratamiento en el costo total (especialmente
pequeños productores de secano). Consecuentemente son los mas afectados por la
enfermedad y expuestos a una alta inestabilidad en su producción. La única forma de
control accesible para este estrato es a través de resistencia en la variedad sembrada.
Se reitera la importancia de incorporar a la región mayor estabilidad de producción al
reducir la incidencia de esta enfermedad en el cultivo.
Impacto social
Si se considera el gran número de pequeños productores involucrados y que
normalmente se ubican en el estrato económico de menores recursos se puede estimar el
enorme beneficio que representa contar con una defensa contra un patógeno devastador
como Pyricularia grisea .
El resultado de este trabajo de investigación es transferible a toda América Latina lo
cual implica que los 800.000 productores de bajos recursos que plantan menos de 3 ha,
podrán beneficiarse de la tecnología de variedades de resistencia duradera.
La pobreza en América Latina y el Caribe cubre un gran porcentaje de la población:
casi un tercio (31%) de los 472 millones de habitantes son identificados como pobres y un
quinto (21%) son desesperadamente pobres. El 15% de su ingreso esta destinado a comprar
arroz para cubrir parte de sus necesidades alimenticias. Es sin dudad la fuente de energía
mas conveniente y económica. Los pequeños productores de arroz de secano se encuentran
en estos estratos produciendo para su consumo y un pequeño excedente para su
comercialización. El 92% de lo producido en América Latina bajo este sistema se genera
en Brasil. Esto da un indicador del efecto multiplicador de contar con una tecnología que
reduce costos, mejora calidad y provee estabilidad al sistema productivo.
Finalmente facilita la participación de los pequeños productores en ciertos nichos de
mercado, hoy en día vedados para ellos, al no tener los medios necesarios para realizar
aplicaciones de control del hongo ni recursos para el agroquímico.
11
Se estima que el proyecto puede generar una sensible mejora en la estabilidad de la
pequeña empresa tanto desde el punto de vista económico por la reducción de costos así
como en la certeza de cosecha que permite la continuidad de la actividad agrícola aun en
condiciones climáticas favorables para el ataque de patógenos.
6.3
Impacto ambiental
El Proyecto minimiza el daño ambiental causado por el uso de productos químicos
en productos alimenticios para el ser humano y del medio ambiente en general.
Con este proyecto se espera favorecer la biodiversidad al disminuir a largo plazo los
efectos negativos de los fungicidas sobre la flora fúngica.
Un medio de verificación del positivo impacto ambiental sería una evaluación de la
biodiversidad, implicando la caracterización del número de especies de hongos del suelo,
en determinada superficie.
Otro impacto positivo estaría constituido por una menor contaminación del agua al
reducirse el número de agroquímicos. De esta manera también minimiza el impacto
negativo de los tratamientos preventivos sobre la fauna.
Para el sector arrocero se daría entre 5-10% de incremento del valor de producto por
una mayor calidad. Esto significa un mejor aprovechamiento en la producción de arroz con
disminución de las pérdidas.
El uso de cultivares resistentes es la práctica de manejo más efectiva y
económicamente conveniente para eludir o reducir los efectos de una enfermedad. Este
método se basa fundamentalmente en la incorporación de genes de resistencia provenientes
de otras fuentes dentro de la especie o de especies emparentadas. En el caso de Pyricularia
grisea el alto grado de variabilidad que presenta la población del patógeno en el campo,
favorece que los cultivares liberados como resistentes, sean superados en esta característica
por nuevas razas o patotipos y se conviertan en susceptibles.
La práctica de manejo alternativa cuando un cultivar resistente no esta disponible es
el control preventivo mediante el uso de fungicidas. Desde ya que esta práctica no siempre
es efectiva dado que su eficacia esta ligada a factores ambientales y no siempre es necesaria
pues la prevención permite controlar el agente si es que las condiciones ambientales lo
favorecen y por lo tanto se convierte en un insumo improductivo si esto no sucede. Ya sea
que el hongo se desarrolle o no lo haga, nunca es ambientalmente conveniente la aplicación
del fungicida.
La adopción de cultivares resistentes y un conjunto de prácticas culturales que
reducen las condiciones favorables al desarrollo del hongo forman el concepto de manejo
integrado del cultivo que permite obtener altos rendimientos, mantener un sistema
productivo estable y al mismo tiempo proteger el ambiente.
12
La resistencia genética es la forma más “saludable”, en términos de ambiente, para
controlar una enfermedad y es de libre acceso a los productores de todo el mundo.
13
7.
Divulgación de resultados
•
8.
Publicaciones periódicas de avances a los participantes e instituciones de
América Latina:
Publicación fin de Año 1
Publicación e incorporación de información regional en la Base de Datos
Internacional - Años 2 y 3
Cronograma de actividades
AÑO 1
1
PAISES
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Recolección y cultivo
ADN y Southern-PCR
Patogenicidad
PURDUE
14
Análisis Comparativo Molecular
AÑO 2
1
PAISES
2
3
4
5
6
7
8
9
Recolección y cultivo
10
11
12
Hot Spot
ADN y Southern –PCR
Publicación
Cruzamientos con resistencias elegidas
Patogenicidad
PURDUE
Análisis Comparativo Molecular
AÑO 3
1
PAISES
2
3
4
5
Recolección y cultivo
6
7
8
9
10
11
12
Hot Spot
ADN y Southern –PCR
Publicación
Patogenicidad
PURDUE
15
Análisis Comparativo Molecular
9.
Bibliografía
Bonman, J.M. and Mackill, D.J. 1988. Durable resistance to rice blast disease. Oryza 25,
103-110.
Chen, D. H.; R.S. Zeigler; H. Leung and R.J. Nelson. 1995. Population structure of
Pyricularia grisea at two screening sites in the Philippines. Phytopathology 85-10111020.
Correa-Victoria, F.; M. Levy and R.S. Zeigler. 1994. Virulence characteristics of genetic
families of Pyricularia grisea in Colombi. In, Poc. Intl. Symp. On Rice Blast Disease,
R.S. Zeigler, S. Leong and P. Teng, eds., Commonwealth Agriculture Bureaux,
International, UK, and IRRI, Los Baños, The Philippines, 211-229.
Crawford, M.S.; Chumley, F.G.; Weaver, C. G. And Valent, B. 1986. Characterization of
the heterokaryotic and vegetative diploid phases of Magnaporthe grisea. Genetics
114, 1111-1129.
George, M.L.C., Nelson R.J., Zeigler, R.S., and Leung, H. 1998. Rapid population analysis
of Magnaporthe grisea by using rep-PCR and endogenous repetitive DNA sequences.
Phytopathology. 88:223-229.
Giatgong, P. and Frederiksen, R.A. 1969. Pathogenic variability and cytology of
monoconidial subcultures of Pyricularia oryzae. Phytopathology 59, 1152-1157
Hamer, J.E.; Farral, L.; Orbach, M.J.; Valent, B. And Chumley, F.G. 1989. Host species
specific conservation of a family of repeated DNA sequence in the genome of a
fungal plant pathogen. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 86: 9981-9985.
Han, S.S.; Ra, D.S. and Nelson, R 1993. Comparison of RFLP-based phylogenetic trees
and pathotypes of Pyricularia oryzae in Korea. RDA. J. Agri. Sci. 35:315-323
Ikehashi, I. And Khush, G.S. 1979. Breeding for blast resistance at IRRI. In: Proceeding of
the Rice Blast Worshop. International Rice Research Institute, P.O. Box 933, Manila,
The Philippines, 467 pp.
Johnson, R 1981. Durable resistance: definition of, genetic control, and attainment in plant
breeding. Phytopathology 71, 567-568.
Kachroo,P. Leong, S.A. and Chattoo, B.B. 1994. Pot2, an inverted repeat transposon from
the rice blast fungus Magnaporthe grisea. Mol. Gen. Genet. 245:39-348.
Levy M.; F.J. Correa-Victoria; R.S. Zeigler; S. Xu and J.E. Hamer. 1993. Genetic diversity
of the rice blast fungus in a disease nursery in Colombia. Phytopathology 83:14271433.
Levy, M.; J. Romao; M.A. Marchetti and J.E. Hamer. 1991. DNA fingerprinting resolves
pathotype diversity in a plant pathogenic fungus. The Plant Cell 3:95-102.
Levy, M.; S. Xu and J.E. Hamer. 1992. MGR-DNA fingerprinting for blast population
analysis: SAS programs for inferring lineage phylogenies. Proc. Intl. Rice Res. Conf.,
21-25 April, Intl. Rice Res. Inst., Los Baños, Philippines, offprint, 19 pages.
Ou, S.H. 1985. Rice Diseases. 2nd. Edition, Pages 109-201. Commonwealth Mycological
Institute, C.A.B. Kew, Surrey, England.
Roumen, E.; M. Levy and J.L. Notteghem. 1997. Characterization of the European
pathogen population of Magnaporthe grisea by DNA fingerprinting and pathotype
analysis. European Journal of Plant Pathol. 103: in press.
Shen, Y. ; P. Zhu; X. Yuan; X. Zhao; J. Manry; C. Rojas; A.K.M. Shahjahan and M. Levy.
1996. The genetic diversity and geographic distribution of Pyricularia grisea in
China. Scientia Agricultura Sinica 29:39.46.
16
Tohme J., F. Correa-Victoria and M. Levy. 1992. Know your enemy: A novel strategy to
develop durabble resistance to rice blast fungus through understanding the genetic
structure of the pathogen population. CIAT Working Document N 140, Cali,
Colombia
Zeigler, R.S.; J. Tohme; R. Nelson,; M. Levy and F. Correa-Victoria. 1994. Lineage
exclusion: A proposal for liking blast population analysis to resistance breeding. In,
Proc. Intl. Symp. On Rice Blast Disease, R.S. Zeigler; S. Leong and P. Teng, eds.,
Commonwealth Agriculture Bureaux, International, UK, and IRRI, Los Baños, The
Philippines, pp. 267-292.
10.
Equipo técnico
El Proyecto se desarrollará en el ámbito del Subprograma Biotecnología (SBIO) del
PROCISUR.
El Investigador Principal coordinará las actividades apoyado por un Comité Técnico
integrado por un representante de cada institución ejecutora.
El seguimiento y evaluación del Proyecto estarán a cargo de la Secretaría Ejecutiva
del PROCISUR conjuntamente con el Coordinador Internacional del SBIO y el
Investigador Principal.
El Proyecto será administrado por el PROCISUR.
10.1
Identificación del equipo
ARGENTINA
Alberto B. Livore - EEA INTA Concepción del Uruguay
Carlos De Zar - EEA INTA Concepción del Uruguay
María Inés Plata Tamayo - EEA INTA Concordia
Susana A.G. de Arriola - Cátedra de Fitopatología, Fac. Ciencias Agr., UNNE,
Corrientes
INTA Concepción del Uruguay: Casilla de Correo 6; 3260 C. del Uruguay;
Entre Ríos. Tel.: +54 3442-425578/425561, Fax: +54 3442-425578
UNNE: Sargento Cabral 2131, 3400 Corrientes, Tel.: +543783-427589
BRASIL
A. S. Prabhu - EMBRAPA Arroz e Feijão
Cristina de Filippi - EMBRAPA Arroz e Feijão
Oneides Avozani - IRGA
Dieter Kempf - IRGA
EMBRAPA Arroz e Feijão: Caixa Postal 179, 74001-970 Goiania, GO; Brazil.
Phone: +55 62 8332172; Fax: +55 62 8332100
17
IRGA: Rua Bonifácio Carvalho Bernardes, 1494; 94930-030 Cachoeirinha,
RS; Fone: +55 51 4701313, Fax +55 51 4705566
URUGUAY
Mariflor Stella Avila - INIA Treinta y Tres
Andrea Branda - INIA Las Brujas
Fabian Capdevielle - INIA Las Brujas
Pedro Blanco - INIA Treinta y Tres
Fernando Pérez de Vida - INIA Treinta y Tres
Martha Francis - INIA Las Brujas
INIA Treinta y Tres: Ruta 8, km 281; Casilla de Correo 42; Treinta y Tres.
Tel: +598 45 22023, Fax: +598 45 5701
INIA Las Brujas: Ruta 48, km 10; Casilla de Correo 33085; 90000 Las Piedras,
Canelones. Tel.: +598 2 3677641/3678005, Fax: +5989 2 3677609
ESTADOS UNIDOS DE NORTEAMERICA
Morris Levy – Dpto. de Biología, Universidad de Purdue
West Lafayette, IN 47907; Tel: +1 765 494 8134; Fax +1 765 494 0876
Dedicación Equipo Técnico:
Nombre
Alberto Livore
Carlos Dezar
María I. Plata
Susana Arriola
Stella Avila
Andrea Branda
Fabián Capdevielle
Pedro Blanco
Fernando Pérez
Martha Francis
A. Prabhu
Cristina de Filippi
Dieter Kempf
Oneides Avozani
Morris Levy
18
Institución
INTA
INTA
INTA
UNNE
INIA
INIA
INIA
INIA
INIA
INIA
EMBRAPA
EMBRAPA
IRGA
IRGA
PURDUE
Responsabilidad
Coord. Mejoramiento
Genética Molecular
Fitopatología
Fitopatología
Fitopatología
Genética Molecular
Genética Molecular
Mejoramiento
Mejoramiento
Genética Molecular
Fitopatología
Fitopatología
Fitopatología
Genética Molecular
Genét. Y Poblaciones
Tiempo
30%
100%
50%
50%
90%
50%
20%
20%
20%
10%
90%
90%
90%
80%
40%
11.
Presupuesto (US$)
AÑO 1
INIA
Personal
Salarios
Honorarios
Pers. No Staff
Auxiliar
Costos oper.
Viáticos
Muestreo
Pasajes
Movilidad
Muestreo
Materiales
92400
INTA
94800
PURDUE
12000
CIAT
EMBRAPA
144000
IRGA
FONTAGRO
144000
24000
3500
5200
40900
12900
3840
1920
38400
11520
6500
11000
15000
11000
Equipos
7000
10000
Divulgación
Talleres
(Curso)
Otros Gastos
Coordinación
5000
5000
5000
5000
5000
5000
5000
5000
2000
123240
132920
248300
189420
62000
Total Año 1
19
10000
26000
12000
AÑO 2
INIA
Personal
Salarios
Honorarios
Pers. No Staff
Auxiliar
Costos oper.
Viáticos
Muestreo
Pasajes
Movilidad
Muestreo
Materiales
92400
INTA
94800
PURDUE
14000
CIAT
EMBRAPA
144000
IRGA
FONTAGRO
144000
24000
3500
5200
40900
12900
3840
1920
38400
11520
6500
11000
15000
11000
5000
5000
5000
5000
5000
5000
5000
5000
2000
116240
122920
248300
189420
36000
10000
Equipos
Divulgación
Talleres
Otros Gastos
Coordinación
Total Año 2
20
14000
AÑO 3
INIA
Personal
Salarios
Honorarios
Pers. No Staff
Auxiliar
Costos oper.
Viáticos
Muestreo
Pasajes
Movilidad
Muestreo
Materiales
92400
INTA
94800
PURDUE
12000
CIAT
EMBRAPA
144000
IRGA
FONTAGRO
144000
15000
3500
5200
40900
12900
3840
1920
38400
11520
6500
11000
15000
11000
6000
5000
5000
5000
5000
1000
111240
117920
12000
243300
184420
22000
350720
373760
38000
739900
563260
125000
Equipos
Otroa Gastos
Coordinacion
Total Año 3
Total
Proyecto
Notas al presupuesto:
Equipamiento
21
•
Termocicladores para reacción de PCR, con capacidad para utilizar adaptadores
para tubos y placas, 1equipo (1 para INTA y 1 para INIA), costo estimado de
cada equipo US$ 7000.
•
Micropipetas, rango de 2 a 200 microlitros, 1 juego de 3 micropipetas para cada
uno de los participantes (INTA e INIA), costo estimado de cada juego de tres
micropipetas US$ 1500.
•
Sistema para control de temperatura y humedad para cámara húmeda,
incluyendo regulación programable, 1 equipo para INTA y 1 equipo para INIA,
costo estimado de cada equipo US$ 4500.
Honorarios
Bajo este rubro se han incluido las retribuciones de 1 auxiliar técnico
temporario (personal eventual sin condición de permanencia en la institución) para
cada laboratorio durante los dos primeros años del proyecto y para la mitad del
último año. La distribución es de INIA US$ 7.000, INTA US$ 7.000, PURDUE
US$ 5.000, CIAT US$ 5.000 para cada uno de los dos primeros años e INIA US$
5.000, INTA US$5.000, PURDUE US$2.500, CIAT US$ 2.500 en el tercer
período.
22