Notas fitopatológicas

 

Reacción de Variedades de Sorgo [Sorghum bicolor (L.) Moench] para Grano a Macrophomina phaseolina (Tassi) Goid

 

Grain Sorghum Varieties Reaction [Sorghum bicolor (L.) Moench] to Macrophomina phaseolina (Tassi) Goid

 

Héctor Williams–Alanís¹, Víctor Pecina–Quintero², Noé Montes–García¹, Oscar Palacios–Velarde³, Gerardo Arcos–Cavazos⁴ y Víctor Antonio Vidal–Martínez⁵

 

¹ INIFAP, Campo Experimental Río Bravo, Apdo. Postal 172, Río Bravo, Tamaulipas, México CP 88900. Correspondencia: hectorwilliamsa@yahoo.com.mx.

² INIFAP, Campo Experimental Bajío, Km. 6 Carr. Celaya–San Miguel Allende, Apdo. Postal 112, Celaya, Guanajuato, México CP 38010.

³ Campo Experimental Sur de Sinaloa, Apdo. Postal 85, Mazatlán, Sinaloa, México CP 82000.

⁴ INIFAP, Campo Experimental Sur de Tamaulipas, Carr. Tampico–Cd. Mante Km. 55Apdo. Postal C–1 Suc Aeropuerto, Tampico, Tam., México CP 89339.

⁵ INIFAP, Campo Experimental Santiago Ixcuintla, Km 5 Entronque Carr. Internacional México–Nogales a Santiago Ixcuintla. Apdo Postal 100, Santiago Ixcuintla, Nayarit, México CP 63300.

 

Recibido: Marzo 22, 2008
Aceptado: Junio 22, 2009

 

Resumen

La pudrición carbonosa del tallo causada por M. phaseolina es la enfermedad más importante del sorgo en el norte de Tamaulipas, México, ya que cuando se presentan sequías y altas temperaturas causa pérdidas hasta del 100 % de la producción de grano. El objetivo de la presente investigación fue evaluar la reacción a M. phaseolina de siete variedades comerciales y experimentales de sorgo para grano y dos híbridos comerciales. El experimento se estableció en Río Bravo, Tam. durante el ciclo Otoño–Invierno de 20052006 con un riego de presiembra únicamente y 2006–2007 en temporal, utilizando un diseño de bloques al azar con cuatro repeticiones. Las plantas se inocularon utilizando la técnica del palillo propuesta por Edmunds en 1964. Se detectaron diferencias significativas entre años en severidad de la enfermedad siendo mayor en O–I 2005–2006 (23.1cm) en comparación con el sembrado en O–I 2006–2007 (17.5 cm). Esto se relacionó a que en el primer año se presentaron mayores temperaturas y sequía durante las etapas de floración y llenado del grano. Los resultados indicaron en promedio de los dos años que la variedad Amarillo Precoz (9.2 cm) fue significativamente más tolerantes que las variedades S–23 (15.5 cm), VAR–9 (19.6 cm), Mazatlán 16 (21.6 cm) y Perla 101 (23.2 cm) y el híbrido RB–3030 (17.3 cm). Asimismo esta variedad resultó igual a las variedades Dulce (12.1 cm), Costeño 201 (14.2 cm) y al híbrido Asgrow.Ámbar (15.1 cm). No se encontró correlación entre longitud de lesión y rendimiento de grano. Los híbridos presentaron un rendimiento de grano superior a las variedades. Amarillo Precoz promete ser una fuente de tolerancia a M. phaseolina utilizable como variedad y para la formación de progenitores e híbridos tolerantes.

Palabras clave: pudrición carbonosa del tallo, sequía, inoculación artificial, tolerancia, rendimiento de grano.

 

Abstract

The present study is aimed to evaluate the reaction to M. phaseolina from seven commercial and experimental sorghum varieties and two hybrids. Sorghum stalk rot caused by M. phaseolina is the most important sorghum disease in northern Tamaulipas, Mexico because when drought and high temperatures are prevalent, it causes up to 100% losses in grain yield. This study was established in Rio Bravo, Tamaulipas, Mexico during 2006 autumn–winter cycles with a pre–planting irrigation, and in 2007 under rainfall conditions in a randomized block design with four replications. Sorghum plants were inoculated with M. phaseolina using the toothpick technique, as proposed by Edmunds in 1964. There were significant differences among years and, in 2006 there was a greater lesion length (23.1 cm) than in 2007 experiment (17.5 cm). This was related to higher temperatures and a more severe drought, present in 2006 at sorghum flowering and grain filling stages. Results indicated that in both years, Amarillo Precoz variety (9.2 cm) was significantly more tolerant than S–23 (15.5 cm), VAR–9 (19.6 cm), Mazatlán 16 (21.6 cm) and Perla 101 varieties (23.2 cm) and RB–3030 (17.3 cm) hybrid. Furthermore, Amarillo Precoz revealed a similar M. phaseolina tolerance than Dulce (12.1 cm), Costeño 201 (14.2 cm) and AsgrowAmbar. There was no correlation between lesion length and grain yield; hybrids showed a greater yield than varieties. Amarillo Precoz was selected as a source of tolerance to M. phaseolina and would be used as a variety or hybrid parental line.

Key words: charcoal rot, dry land, artificial inoculation, tolerance, grain yield.

 

INTRODUCCION

La pudrición carbonosa del tallo (PCT) causada por Macrophomina phaseolina (Tassi) Goid se presenta principalmente en las regiones tropicales y subtropicales. Este hongo infecta un amplio rango de plantas cultivadas y silvestres (Songa y Hillocks 1996). Es la enfermedad del tallo más agresiva en el cultivo de sorgo [Sorghum bicolor (L.) Moench] (Odvody y Dunkle, 1979). El patógeno penetra a través de la raíz y continua por la base del tallo, provocando la desintegración de los tejidos, el prematuro secado de la planta y el acame. En India y África las pérdidas provocadas por PCT son del orden de 23 a64% (Tuinstra et al., 2002). La enfermedad se presenta en todas las áreas productoras de sorgo [Sorghum bicolor (L.) Moench.] y es más severa en regiones donde frecuentemente se presentan temperaturas del suelo mayores a 32° C con sequía (Clafin y Giorda, 2002). En México, el estado de Tamaulipas es el principal productor de sorgo, ya que se siembran alrededor de 800 mil hectáreas al año y se obtiene una producción media de más de dos millones de toneladas (SAGAR, 2003). La pudrición carbonosa del tallo causada por M. phaseolina es la enfermedad más importante del sorgo en el norte de Tamaulipas y desde los años 80's afecta el área de temporal (Williams–Alanís et al., 1995). Las condiciones de alta temperatura y sequía que se presentaron durante los años 1984 a 1994, provocaron la mayor expresión de la enfermedad en este período, reduciendo la producción de sorgo en más del 30 % y en algunos ciclos agrícolas y en ciertos lotes las pérdidas en producción fueron del 100 % (Montes–García y Díaz–Franco, 2006). La inoculación de las plantas de sorgo por medio de la técnica del palillo específica para M. phaseolina es ampliamente utilizada en todo el mundo para realizar comparaciones entre genotipos (Edmunds, 1964; Tuinstra et al., 2002). Aunque se han desarrollado algunas prácticas agronómicas para el control de la enfermedad, el desarrollo de genotipos con resistencia genética, es sin duda la estrategia más importante a seguir, debido a que es la más económica y fácil de implementar (Smith y Carvil, 1997; Mayek–Pérez et al., 2001; Mayek–Pérez et al., 2002; Songa y Hillocks, 1996). Como respuesta a las pérdidas comerciales causadas por PCT se ha desarrollado un grupo de genotipos tolerantes (Pecina–Quintero, 1999; Williams–Alanís et al., 1994). Así mismo, se ha observado que la incidencia de la enfermedad en los progenitores fue menor a la incidencia de los híbridos, lo que indica que la heterosis no es un factor importante en la resistencia para la incidencia de la enfermedad (Pecina–Quintero et al., 1999). Se han formado y liberado genotipos con tolerancia a la enfermedad en el noreste de México (Williams–Alanís, et al., 1994; Williams–Alanís, 1996 y Williams–Alanís, et al., 2004) sin embargo, son insuficientes los genotipos en el mercado que pueden considerarse tolerantes. Por lo anterior, se planteó el presente trabajo con el objetivo de evaluar siete variedades experimentales y comerciales de sorgo para grano y dos híbridos comerciales por su reacción a PCT, para identificar las más tolerantes y adaptadas al norte de Tamaulipas.

 

MATERIALES Y MÉTODOS

En el Campo Experimental Río Bravo (CERIB) del INIFAP se establecieron dos ensayos uniformes durante los ciclos Otoño–Invierno 2005–2006 con riego de presiembra únicamente y 2006–2007 de temporal. El CERIB se localiza a 25⁰ 5 7' de LN y 98⁰ 10' de LO con clima semicálido subhúmedo [(A)Cx] ocurriendo el 18 % del total de lluvia anual durante el invierno (Silva–Serna y Hess–Martínez, 2001. El tipo de suelo es franco limoso pH = 6.4, contenido medio de N, bajo de P y alto de K. Antes de establecer el experimento se fertilizó con la fórmula 120–40 0. Cada experimento consistió de nueve genotipos de sorgo para grano: cinco variedades experimentales; Dulce, S–23, Amarillo Precoz, Mazatlán 16 y VAR–9. Dos variedades comerciales; Perla–101 y Costeño–201 y dos híbridos comerciales de sorgo para grano; RB–3030 y Asgrow Ámbar. Se utilizó un diseño de bloques al azar con cuatro repeticiones. Las variedades fueron originadas en el INIFAP, Campo Experimental Valle de Culiacán. La siembra del primer experimento fue el 14 de marzo, mientras que el segundo fue el 20 de febrero, ambos en tierra venida. Se tiraron 5 g de semilla sin fungicida por parcela de un surco de 5 m de largo y .80 m de separación. 20 días después de nacidas las plantas se realizó un aclareo para obtener una población de 200 mil plantas por hectárea. Para la inoculación del patógeno, se utilizaron esclerosios de una cepa de M. phaseolina aislada de tallos de sorgo colectados en Río Bravo. La virulencia de la cepa aislada ha sido probada en repetidas ocasiones (Pecina–Quintero and Vandemark, 1996; Pecina–Quintero, 1999; Pecina–Quintero et al., 1999; Pecina–Quintero et al., 2000; Williams–Alanís et al., 2004). Cuando se evaluó la virulencia de seis cepas de M. phaseolina en el sorgo DK–65 en dos localidades de México (Tamaulipas y Nayarit). Se encontró que la cepa utilizada en este estudio (1RB), fue más virulenta que las cepas aisladas en Texas y Arizona, Estados Unidos (Pecina–Quintero et al., 2000). En los experimentos establecidos en Río Bravo las plantas fueron inoculadas artificialmente usando la técnica descrita por Edmunds (1964). Por lo cual para reproducir el hongo se colocaron palillos de dientes estériles en cajas Petri con papa–dextrosa–agar (PDA) y la cepa del hongo. Se incubaron a 34° C durante siete días, después de lo cual se retiraron y secaron a temperatura ambiente. La inoculación de las plantas de sorgo en 10 plantas por parcela, se realizó a los 21 días después del inició de la floración. Insertando en los tallos aproximadamente a dos cm sobre la superficie del suelo, palillos de dientes cubiertos con esclerocios de PCT. La evaluación de la longitud de lesión se realizó a los 21 días después de la inoculación. Los tallos se abrieron y se midió la longitud de la lesión producida por el patógeno en cm. Los datos de longitud de lesión fueron transformados por arco seno para homogeneizar las varianzas y fueron analizados bajo un diseño de bloques al azar por localidad y un análisis combinado por años. También se tomaron datos de rendimiento de grano por parcela, transformando a kg ha^–1, días a floración y altura de planta en cm. Se realizó la comparación de medias (DMS p < 0.05) para la diferenciación estadística de los resultados y se estimó el coeficiente de correlación de Pearson entre la longitud de lesión causada por PCT y el rendimiento de grano. Las variedades se compararon con dos híbridos comerciales que son recomendados pare Tamaulipas por su adaptación y potencial de rendimiento de grano. RB–3030 fue liberado por su resistencia a las enfermedades de mildiu velloso Sclerospora sorghi (Kulk) Weston y Uppai y carbón de la panoja Sporisorium reilianum (Kühn) Langdon y Fullerton (Williams–Alanís, 1981), sin embargo con el paso del tiempo resultó susceptible a PCT (Williams–Alanís et al., 1995). En este estudio las variedades se comparan en relación al testigo RB–3030 susceptible a PCT.

 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Respuesta al Patógeno. No se presentó incidencia natural de la enfermedad por lo que los resultados obtenidos se refieren a la inoculación artificial. El análisis de varianza por años (Cuadro 1) indicó diferencias altamente significativas (p < 0.01) entre genotipos para severidad de lesión causada por PCT en sorgo, en Río Bravo solo en O–I 2006–2007 y diferencias significativas (p < 0.05) en el análisis combinado (Cuadro 2). También se observaron diferencias altamente significativas (p < 0.01), en longitud de lesión entre años y en la interacción genotipo años. Lo anterior es consecuencia de las diferencias genéticas entre los materiales evaluados. Ya que algunas de las variedades utilizadas en este estudio se formaron con germoplasma introducido de la India por el Internacional Crops Research Institute for the Semiarid Tropics (ICRISAT) y presentan características propias para consumo humano y elaboración de tortillas; planta color canela, grano de color blanco, con reducido contenido de taninos y polifenoles (Rodríguez–Herrera, et al., 1993). RB–3030 es un híbrido de grano color rojo formado en México por el INIFAP, Campo Experimental Río Bravo (Williams–Alanís, 1981) y Asgrow Ámbar fue desarrollado en Estados Unidos. En el experimento establecido en el 2006 (Cuadro 3), se observó una longitud de lesión significativamente mayor (23.1cm) en comparación con el sembrado en 2007 (17.5 cm). Las diferencias entre ambientes para longitud de lesión se debieron en parte, a que en las etapas de floración y llenado del grano del cultivo se observaron temperaturas promedio más cálidas. (34.1⁰ C) en 2006 en comparación con el 2007 (31.4⁰ C). Además la precipitación y HR (datos de HR no presentados) durante el ciclo 2006 fue de 54.6mm y 70 % en contraste con 120 mm y 85 % HR para el 2007 (Fig 1). Las altas temperaturas y la sequía durante 2006 favorecieron el desarrollo de la enfermedad (Clafin y Giorda, 2002; Williams–Alanís et al., 1995; Montes–García y Díaz–Franco, 2006; Tuinstra et al., 2002). La interacción genotipo–año, indicó que algunos genotipos se comportan de manera diferencial a través de años (Cuadro 2) por lo tanto, su tolerancia se ve afectada lo que ratifica que en la herencia de la resistencia se encuentran involucrados efectos epistáticos (Tenkouano et al., 1993 y Pecina–Quintero et al., 1999). Amarillo Precoz en ambos años fue la que presentó los valores más bajos de severidad de lesión y resultó significativamente más tolerante que algunos de los genotipos evaluados, por lo que su comportamiento fue estable. En los resultados del año O–I 2005–2006 (Cuadro 3) las variedades Amarillo Precoz y Dulce fueron más tolerantes que Mazatlán 16 y Perla 101. En el experimento establecido en O–I 2006–2007 Amarillo Precoz fue el material que presentó la menor severidad de lesión y fue más tolerante que Costeño 201, Perla 101 y VAR–9. De igual forma en el análisis combinado de los dos años (Cuadro 3), esta variedad (9.2 cm) fue significativamente más tolerante que S–23 (15.5 cm), RB–3030 (17.3 cm), VAR–9 (19.6 cm), Mazatlán 16 (21.6 cm) y Perla 101 (23.2 cm). También resultó igual que Dulce (12.1 cm) Costeño 201 (14.2 cm) y Asgrow Ambar (15.1 cm). Se confirma que el híbrido RB–3030 es susceptible a PCT, tal como lo reporta Williams–Alanís et al., 1995.

Características agronómicas. En rendimiento de grano (Cuadro 2) se encontraron efectos significativos para la interacción de genotipo por año. Esto indica que algunos genotipos se comportan de manera diferente cuando son evaluados a través de los años. Durante el O–I 2005–2006 se presentó un promedio de rendimiento de 2570 kg/ha superior al obtenido en el O–I 2006–2007 de 2115 kg ha^–1 (Datos no presentados). Aunque los experimentos fueron sembrados en fechas de siembra distantes (14 de marzo vs 20 de febrero), no se espera que este factor halla influido significativamente en el rendimiento de grano. De acuerdo a los estudios de fecha de siembra realizados en Río Bravo, esta diferencia entre fechas debió de disminuir el rendimiento en 1.69% para la fecha del 14 de marzo (Herrera–Yolimea y Betancourt, 1980). Por lo tanto las diferencias en rendimiento se deben de atribuir a condiciones climáticas diferentes. En promedio, el genotipo con mayor rendimiento de grano fue el híbrido RB–3030 el cual superó a las variedades S–23, Amarillo Precoz, Costeño 201, Perla 101, VAR–9, Mazatlán 16 y Dulce (Cuadro 3). Esto se encuentra dentro de lo normal, ya que en general los híbridos tienen un mayor potencial de rendimiento de grano en comparación con las variedades. (House et al., 1996; Palacios–Velarde et al., 2001). Estas diferencias se atribuyen al vigor híbrido (House et al., 1996). RB–3030 presenta un potencial de producción de grano en el noreste de México 16.9 % superior a los testigos comerciales (WIlliams–Alanís, 1981), por lo que los resultados del híbrido se encuentran dentro de lo esperado. Además RB–3030 presentó amplia adaptación, ya que se recomendó en las principales áreas sorgueras del país (Williams–Alanís et al., 1995). Aunque las variedades de polinización libre generalmente tienen menor potencial de rendimiento que los híbridos, hay que considerar que tienen la ventaja de que la semilla es más fácil de reproducir, es más barata y los agricultores pueden producir su propia semilla y con esto hay una reducción significativa de costos (Palacios–Velarde et al., 2001). Sin embargo, aunque RB–3030 presentó un mayor rendimiento de grano, fue más susceptible al patógeno en promedio de dos años que la variedad Amarillo Precoz. Por lo que se infiere que en este caso fue más importante el vigor híbrido que la tolerancia a PCT de la variedad. Sin embargo se reporta en el norte de Tamaulipas que cuando las condiciones ambientales son propicias para el desarrollo de M. phaseolina, las pérdidas económicas son considerables (Montes–García y Díaz–Franco, 2006). Así mismo, se observó una ausencia de correlación de Pearson (r=0.0222) entre la longitud de lesión y el rendimiento de grano, lo cual no concuerda con Williams–Alanís, et al., en 2004 quien encontró una correlación negativa entre estas dos características y con Mayek–Pérez et al., (2002) quien reportó una correlación negativa entre la lesión causada por PCT y acumulación de peso seco. Lo anterior es provocado por la destrucción parcial o total de los tejidos en la base del tallo por el patógeno, lo que impide la translocación de nutrientes hacia la panoja para la formación y llenado de grano (Tuinstra et al., 2002). Díaz–Franco et al. (2008) en maíz no encontró un efecto directo de la PCT con el rendimiento de grano, pero indica que en caso de presentarse fuertes vientos, se produce el acame del cultivo y la pérdida de rendimiento de grano por la imposibilidad de la cosecha mecánica. Por lo que puede ser que la pérdida mayor en el rendimiento del cultivo provocado por la enfermedad se deba más al acame de las plantas, que al efecto directo del patógeno en el grano (Díaz–Franco et al., 2008). Amarillo Precoz presentó un rendimiento de grano igual que el resto de las variedades utilizadas, pero con la ventaja de que fue de 9 a 18 días a la floración más precoz que aquellas (Cuadro 3). Esta característica le confiere ventaja para la siembra en condiciones de temporal, ya que por su ciclo más corto requiere de menos humedad para completar su desarrollo y escapar a la sequía tal como lo indica Levitt (1972). Se considera que su altura de planta de 161 cm mayor a la que presentó RB–3030 (117 cm) y Asgrow Ámbar (114 cm), es adecuada para la cosecha mecánica del grano.

Selección de Variedades. Se reporta que dentro de los programas de mejoramiento genético de un cultivo, la identificación de materiales resistente a enfermedades es muy importante (Smith y Carvil, 1997; Mayek–Pérez et al., 2001; Mayek–Pérez et al., 2002; Songa y Hillocks, 1996; Rooney et al., 2002). Como resultado de este estudio se considera a la variedad Amarillo Precoz, como fuente promisoria de tolerancia a PCT. En Sinaloa se indica que esta variedad se encuentra en proceso de liberación comercial para recomendarla en condiciones de temporal, siendo su precocidad una de sus característica más importante. Además se reporta que se comporta como línea R (macho) y es progenitora de un híbrido experimental sobresaliente (13A x amarillo precoz) para condiciones de temporal. (Comunicación personal de Ing. Tomás Moreno Gallegos del Campo Experimental Sur de Sinaloa del INIFAP).

Agradecimientos. Se agradece el apoyo financiero proporcionado por la Fundación Produce Tamaulipas, A. C. a través del proyecto No. 2016247A titulado: Obtención de híbridos y/o variedades de sorgo para grano con tolerancia a sequía y enfermedades para el noreste de México. Se agradece al INIFAP, Campo Experimental Valle de Culiacán (CEVACU) el haber proporcionado las variedades utilizadas en este estudio, las cuales fueron generadas gracias al apoyo financiero proporcionado por la Fundación Produce Sinaloa, A. C. Al Dr. Sebastián Acosta Núñez, Director del CIR Noreste del INIFAP, por su invaluable apoyo para realizar las actividades de investigación que permitieron obtener los resultados que se describen en el presente manuscrito.

 

LITERATURA CITADA.

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