INTRODUCCIÓN

La enfermedad viral en un cultivo de maíz es la excepción a la regla. La planta se enferma cuando existen varias condiciones que rompen el equilibrio normal del cultivo. Para que exista una epidemia viral se requiere que los siguientes factores confluyan todos al mismo tiempo en el mismo lugar: a) la presencia del virus, b) condiciones ambientales favorables para el desarrollo del virus, c) un hospedero o planta de maíz susceptible, y d) el vector que transmita la enfermedad. Cuando estos factores ocurren en un mismo lugar los virus pueden afectar severamente el cultivo y causar importantes pérdidas al rendimiento, como los reportados en China, Kenia, Ruanda y Ecuador [1-4].

Entre los síntomas más comunes de las enfermedades virales en maíz están la clorosis en las hojas en forma de rayas, bandas, o mosaicos irregulares, plantas con visible achaparramiento o enanismo, mazorcas pequeñas con irregular llenado de grano, y en ciertas ocasiones la muerte de la planta.

En el Ecuador existen varios virus reportados en maíz. Vázquez y Mora reportaron la incidencia y pérdidas causadas por el Maize rayado fino virus (MRFV) en la Provincia de Imbabura [5]. Recientemente, Quito-Avila y colegas reportaron la presencia de la enfermedad conocida como necrosis letal del maíz en la Provincia de Manabí, que es causada por la interacción de dos virus: Sugarcane mosaic virus (SCMV) y Maize chloroticmottle virus (MCMV) [4].

En el continente americano, los virus de mayor importancia por la incidencia y las pérdidas que estos causan en maíz son los Potyvirus: Maize dwarf mosaic virus (MDMV) y SCMV. Así mismo, la resistencia genética del maíz a estos virus son los más estudiados a nivel mundial [6]. Le sigue el Maize rayado fino virus (MRFV) de importancia en Centro América y en la zona andina por su incidencia y el daño ocasionado al cultivo [7]. Maize mosaicvirus (MMV) es de relativamente menor importancia, existiendo reportes esporádicos del virus en Estados Unidos (Hawai) y Venezuela [8].

Para todos los virus anteriormente descritos existe resistencia genética disponible en ciertos genotipos de maíz, sin embargo no siempre la resistencia está disponible en los cultivares comerciales [9]. Las bases genéticas de la resistencia a virus han sido relativamente mejor estudiadas, sobre todo en lo referente a los Potyvirus, habiéndose identificado resistencia cualitativa y cuantitativa en varios genotipos [10,11]. A nivel genómico se han identificado regiones (QTLs) en los cromosomas dos, tres, seis y diez responsables por la resistencia a varias enfermedades virales, en un aparente cluster o agrupamiento de genes, o genes con efectos pleiotrópicos [12].

De entre los métodos de control o prevención de las enfermedades virales, la más efectiva y económicamente rentable para el agricultor es la resistencia genética, ya que el agricultor no requiere de ningún esfuerzo o gasto adicional para evitar o aplacar el daño que estas enfermedades puedan causar en su cultivo. Existen varios métodos que pueden usar los programas de mejoramiento genético para desarrollar variedades o líneas con resistencia a enfermedades virales [9]. El mejor método combina la selección asistida por marcadores moleculares con evaluaciones realizadas en ambientes controlados inoculando el virus. La identificación de genotipos con resistencia a la enfermedad es el primer paso para emprender programas de mejoramiento genético, y al mismo tiempo permite recomendar a los productores variedades o híbridos resistentes o tolerantes a la enfermedad. El objetivo del presente estudio fue evaluar la resistencia genética de 32 híbridos comerciales a SCMV bajo inoculación artificial, a fin de determinar la existencia de genotipos resistentes a la enfermedad.

MATERIALES Y MÉTODOS

Inóculo del virus

A principios de 2015, se informó que los campos de maíz en el valle del río Portoviejo y sus alrededores estaban infectados por una enfermedad desconocida. Los síntomas se observaron por primera vez en líneas endogámicas plantadas para la producción de semillas durante la estación seca de 2014, y más tarde en los campos de los agricultores plantados con híbridos de varias marcas comerciales. Fuertes síntomas de mosaico estuvieron presentes en las hojas más jóvenes de las plantas infectadas. Muestras de plantas sintomáticas fueron llevadas al laboratorio y luego congeladas. Todas las muestras fueron positivas cuando se analizaron con tiras genéricas de diagnóstico de Potyvirus (Agdia). La presencia del Potyvirus SCMV en las muestras fue confirmada por DAS ELISA, según lo descrito por McDaniel y Gordon [13].

El virus se transfirió a la línea de maíz Oh28 por inoculación con frotación [11]. Se aisló ARN de plantas Oh28 infectadas y se amplificó con primers cebadores para SCMV (8400F: TGYGAYGCNGATGGYTC y 9200R: CAGCWGTGTGNCGNTCWGT) usando RT-PCR. Las bandas esperadas (1600 pb) se clonaron y secuenciaron. Las secuencias de amplicones se alinearon con otras secuencias en la base de datos GenBank (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/) usando BLAST. Los resultados mostraron una alineación idéntica del 82 al 94% a un aislado de SCMV de Ohio (EEUU) para las regiones amplificadas. El virus se encuentra congelado en el Laboratorio de Protección Vegetal de la Estación Experimental Litoral Sur del INIAP.

Material vegetal e inoculación

El experimento se condujo bajo invernadero en la Estación Experimental Litoral Sur del INIAP utilizando un diseño completo al azar con 32 tratamientos, correspondientes a 32 híbridos comerciales y experimentales del INIAP, CIMMYT y empresas privadas Tabla 1. Cada híbrido fue sembrado en cinco macetas plásticas de 500 ml, que contenía suelo estéril, empleando cinco semillas en cada maceta, para un total de 25 plantas por tratamiento. Cada planta representó una observación.

Una semana después de la siembra se realizó la primera inoculación del virus en cuatro macetas (20 plantas) utilizando la técnica de frotación [12], repitiendo dos inoculaciones adicionales pasando un día, según lo descrito por Jones et al. [11]. Una maceta (5 plantas) quedó de control y no fue inoculada. El experimento se repitió por tres ocasiones en diferentes fechas de siembra.

Análisis estadístico

A los 14 días después de la primera inoculación se evaluó la incidencia de la enfermedad, en porcentaje, registrando el número de plantas que presentaron síntomas de infección por SCMV. Con el porcentaje de incidencia de cada réplica se realizó un análisis de varianza y se estimó el promedio y error estándar para cada tratamiento utilizando el paquete estadístico R [14].

RESULTADOS

A los siete días de la inoculación se observaron los primeros síntomas de la enfermedad, con plántulas ligeramente cloróticas a manera de mosaico en el foliolo más joven (datos no mostrados). A los 14 días de la primera inoculación se registró el número de plantas con síntomas de virosis y se estimó el porcentaje de incidencia. Las plantas testigos que no fueron inoculadas no presentaron síntomas de infección viral.

El análisis de varianza realizado para el porcentaje de incidencia de plantas afectadas con el virus del SCMV detectó diferencias estadísticas significativas al 1% (p<0.01) entre los híbridos de maíz inoculados. Los resultados indicaron que no existió resistencia completa a la enfermedad, presentando una distribución continua en el porcentaje de incidencia de la misma, con híbridos que presentaron resistencia parcial con 33.30% de incidencia, hasta híbridos completamente susceptibles con 96.67% de incidencia Tabla 1.

DISCUSIÓN

La evaluación de la resistencia genética de 32 híbridos tropicales de maíz a el virus SCMV determinó la existencia de resistencia parcial a la enfermedad (incidencia < a 40%) en solo dos de los híbridos evaluados: PIONEER 4226 y TROPI-101, que son híbridos de amplia adaptación en Latinoamérica. El 94% de los híbridos evaluados presentó susceptibilidad a SCMV “Tabla 1”, lo que demuestra la vulnerabilidad de la producción comercial de maíz frente a esta enfermedad.

La resistencia genética de genotipos tropicales de maíz amarillo duro al virus SCMV mediante inoculación artificial ha sido relativamente poco estudiada en la región. Rodriguez-Osorio et al. [15] evaluó en Venezuela la reacción de 21 híbridos de maíz a SCMV, encontrando pocos cultivares de empresas privadas que mostraron resistencia a la enfermedad; además se concluyó que los híbridos obtenidos en programas nacionales de mejoramiento de maíz mostraron una susceptibilidad importante, similar a lo encontrado en este estudio con los híbridos desarrollados por INIAP; sin embargo, CIMMYT reporta trabajos de selección para resistencia a SCMV en los procesos de mejoramiento genético [16, 17], habiendo identificado varias líneas resistentes. Interesantemente, el híbrido DK-7088 que fue reportado como resistente en Venezuela con 0 % de infección, en la presente investigación mostró una incidencia de 42.70%. Esta diferencia podría estar dada por la diferencia en virulencia de la cepa utilizada.

La resistencia genética del maíz a SCMV es uno de los casos más analizados a nivel mundial [9]. La resistencia genética del maíz a SCMV está dada en ciertas líneas de origen tropical y templado por QTLs mayores ubicados en los cromosomas tres, seis y diez con genes de efecto dominante [11]. Por ejemplo, el gen Mdm1, ubicado en el brazo corto del cromosoma seis, confiere resistencia parcial a SCMV, dependiendo de la virulencia del inóculo y la fuente de origen de la resistencia. Dos genes dominantes, Scm1 y Scm2, ubicados en el brazo corto del cromosoma seis y cerca del centrómero del cromosoma tres, respectivamente, confieren resistencia a SCMV en una línea de maíz de origen europeo [10].

Retrocruzas entre líneas élites de maíz y líneas donadoras de genes de resistencia a ciertos virus han sido utilizados para generar nuevas líneas con resistencia mediante selección asistida por marcadores moleculares [18], lo que abre la posibilidad de utilizar esta metodología para incorporar resistencia genética a la enfermedad.

La falta de híbridos con resistencia a la enfermedad y los avances en mejora genética obtenidos hasta el momento sugieren que es necesario implementar acciones en los programas de mejoramiento genético públicos y privados para desarrollar híbridos resistentes a SCMV para los trópicos latinoamericanos, ya que no se encontró germoplasma con altos niveles de resistencia. El desarrollar materiales con resistencia a SCMV será de gran beneficio para los productores latinoamericanos ya que evitarán las pérdidas que esta enfermedad está causando en ciertas regiones productoras de maíz.

Agradecimientos

A los organizadores de la XXII Reunión Latinoamericana del Maíz, en la cual se presentó un resumen del presente trabajo.

Referencias

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Información adicional

CONTRIBUCIONES DE LOS AUTORES: José Luis Zambrano y Lenín Paz concibieron la investigación, desarrollaron la metodología y realizaron el trabajo de campo. J. Zambrano realizó los análisis estadísticos y escribió el manuscrito. Margaret Redinbaugh realizó el análisis molecular del virus y revisión de los resultados.