Lenteja

 Obtención de mutantes de lenteja variedad (INIAP 406), con resistencia a Ascochyta lentis.

Bajaña Samanta¹, Cuasapás Steven², Espinoza Alexande3², Ochoa Jazmín⁴, Tupiza Pamela⁵

Abstract. The cultivation of lentils is very important in the daily diet of human beings, for this reason the importance of obtaining a variety of lentils that is resistant to the different phytosanitary problems that has been causing many economic and quality losses at the time of production. That is why this research has been based on the La Esperanza parish sector, Pedro Moncayo canton, due to the increase in losses from lentil cultivation. Based on investigations with gamma rays in other crops that have had good results in obtaining mutants with better resistance characteristics and maintaining the characteristics of the variety used, the mutagenic irradiation technique in lentil with the application of cobalt-60 a allowed to obtain in phase three after micropropagating the buds of the INIAP 406 variety, obtaining a good quantity of buds resistant to Ascochyta (498) that will be released after field trials for organic agricultural production.

KEYWORDS: MUTANTS, IRRADIATION, RELEASE, MICROPROPAGATION, VARIABILITY

1.Introducción

La lenteja es una especie diploide (2n=2x=14) se reproduce por autofecundación, el consumo de esta leguminosa aumenta cada vez más en el mundo, contiene vitaminas B1, B2, minerales, ácido fólico. Los países que lideran la producción de lenteja son Siria, Turquía (Wang et al., 2009).

En el Ecuador la superficie de siembra de lenteja ha disminuido en un 45% en los últimos años, este cultivo está en manos de agricultores de toda la sierra ecuatoriana quienes utilizan de forma restringida la tecnología por falta de recursos y carencia de esta dentro del país (Hansen, 1997). La producción es destinada a la comercialización interna, sin embargo, la oferta siempre supera la demanda (Lalama, 1994).

El problema fitosanitario más importante es la mancha parda causada por el hongo Ascochyta lentis que puede causar pérdidas del 28 – 100 % según la variedad de lenteja sembrada y el estado de infección. Causa síntomas en hojas, vainas, tallos provocando marchitamiento de la planta (Supúlveda et al., 1982). Produce disminución de la producción y pérdida del valor comercial. La ascoquitosis puede controlarse con fungicidas, pero se considera que es más eficiente y sostenible la utilización de variedades resistentes (Davidson & Kimber, 2007).

La utilización de mutaciones inducidas altera o divide los cromosomas generando variabilidad genética (Gonzales, 2004).

Esta técnica para inducir mutaciones mediante irradiación ya ha sido desarrollada en otros cultivos de interés agrícola, es así que en Argentina los programas de fitomejoramiento han desarrollado mutantes como el maní “Colorado irradiado INTA” con mayor contenido de grasa y alto rendimiento además del limón “Eureka 22-INTA” con mayor calidad del fruto y alto rendimiento. La técnica de mutación inducida disminuye la brecha en los procesos de selección por lo que se la usa como un complemento a los programas de mejoramiento tradicionales (Salcedo, 2010). 

Han realizado estudios en Bangladesh en el cultivo de lenteja usando la técnica de mutagénesis inducida con rayos gamma, irradiaron semillas y obtuvieron plantas erectas de mayor tamaño, mayor rendimiento y precocidad. Otros investigadores en Bulgaria emplearon la técnica de mutagénesis con rayos gamma y obtuvieron una variedad de lenteja mutante denominada Elitsa con mayor rendimiento y resistencia a enfermedades con la finalidad de disminuir las aplicaciones y reducir el potencial riesgo a resistencias por agroquímicos (IAEA,2001).

1.1.            Problema de estudio

¿Pocas variedades de lenteja que tengan resistencia a Ascochyta, sumado a esto el manejo inadecuado de agroquímicos por parte de los agricultores?

En la provincia de Pichincha, cantón Pedro Moncayo, parroquia la Esperanza no se dispone de variedades mejoradas de lenteja pues únicamente se cultivan materiales tradicionales como la variedad Putsa ya sea para el mercado o autoconsumo, pero esta variedad es susceptible a enfermedades y de bajo rendimiento debido a su constitución genética. Los costos de producción se maximizan al realizar aplicaciones constantes por lo que al utilizar una variedad mejorada resistente a enfermedades se podría minimizar los costos de producción y reducir las aplicaciones de agroquímicos (Peralta, Murillo, Caicedo, Pinzón & Ribera 2014).      

Es importante brindar una nueva variedad de lenteja que tenga mayor resistencia a enfermedades que las variedades tradicionales, así mismo de mejor calidad comercial y que cumplan con los requerimientos del mercado para los agricultores de la parroquia la Esperanza.

1.2.        Objetivos

1.2.1.    Objetivo General

Obtener una variedad de lenteja (Lens esculenta L.), que presente características de resistencia vertical al ataque de los hongos del “Complejo Ascochyta" mediante el uso de la técnica de inducción de mutaciones.

1.2.2.    Objetivos específicos

·         Investigar los cambios que producen los rayos gamma en la F1 para la generación de mutaciones en la planta de lenteja.

·         Demostrar que se puede lograr obtener variabilidad genética en lenteja con la aplicación de rayos gamma que presenten buenas características para el mercado.

·         Analizar si la inducción de mutaciones es una técnica adecuada para lenteja que permita obtener poblaciones con características de resistencia a Ascochyta lentis.

1.3.            Hipótesis

1.3.1.      Hipótesis nula (H₀)

La lenteja es inducida a mutagénesis pero no se desarrolla resistencia a Ascochyta lentis.

              1.3.2.       Hipótesis alternativa (H₁)

La lenteja es inducida a mutagénesis y como consecuencia desarrolla resistencia ante Ascochyta lentis.

2.Resultados

2.1.            Características de la variedad

La lenteja de la variedad INIAP 406, es una leguminosa con características de hábito de crecimiento semi erecto, precoz, tamaño de grano mediano puede alcanzar una altura de hasta 35cm. Principal enfermedad que afecta al cultivo.

Ascochyta lentis pertenece al reino Fungi, Hongos Mitosporicos (Division Eumycota, Subdivision Deuteromycotina, Clase Coelomycetes). Causa lesiones foliares grisáceas con un halo de color marrón castaño. Estas lesiones, que comienzan por el margen se van extendiendo hacia las venas y de ahí a tallos y vainas, hasta llegar a las semillas, que aparecen cubiertas de manchas circulares de color oscuro (Diaz & Tello, 1995).

2.2.            Bases genéticas de la resistencia

La resistencia tradicionalmente ha sido agrupada en dos categorías: Resistencia vertical o cualitativa esta se controla por uno o algunos genes frente a determinadas razas del patógeno, es muy común contra hongos se controla la interacción entre patógeno y planta. La resistencia horizontal es efectiva contra todas las razas, pero no inhibe la interacción patógena y planta solo disminuye el tamaño de las lesiones por lo tanto todos sus efectos son parciales (Jaramillo & Rojas,1977).

2.3.            Manejo genético

El fitomejoramiento constituye una herramienta importante para el manejo de Ascochyta lentis, los programas de mejoramiento tradicionales han realizado cruces entre especies para generar variabilidad genética por lo tanto el uso de métodos clásicos y otros métodos más recientes de manipulación genética contribuye al mejoramiento de los cultivos estos métodos actuales se basan en el ADN recombinante y la utilización de radiaciones ionizantes gamma (Camadro, 2000).

2.4.            Mejoramiento genético por efecto de radiación gamma

Es una técnica que requiere el uso de variedades comerciales o de un material vegetal que se requiera crear variabilidad genética, con los agentes mutagénicos actualmente disponibles y los miles de genes expuestos al mutágeno existe la posibilidad de que se produzca mutaciones inducidas (Donini & Mannino, 1990).

La variabilidad que se genera producto de las mutaciones inducidas no es diferente que las mutaciones espontáneas, más bien se considera una herramienta importante cuando se desea mejorar uno o dos caracteres de una planta con características comerciales (Suárez, 2006).

Para López et. al., (2014), los agentes de mutaciones artificiales o inducidas son llamados mutágenos y se pueden agrupar en dos categorías: mutágenos físicos y mutágenos químicos, los cuales son utilizados para la generación de variabilidad y son capaces de alterar o cambiar la información genética de un organismo.

Una planta superior puede tener hasta 100.000 genes en una célula, aunque no es frecuente observar mutaciones en un gen en particular, lo manifestado significa que cada planta puede transmitir a la próxima generación una o más mutaciones espontáneas. Sin embargo, los científicos tienen que recurrir a la inducción de mutaciones ya que la variación genética parece ser bastante limitada y otro lado generalmente resulta difícil determinar mutaciones de genes sin expresiones fenotípicas (visibles). No se conoce otra alternativa de alterar los genes, salvo esperar con paciencia que se produzcan mutaciones espontáneas (Novak & Brunner, 1992).

2.5.            Esquema de mejoramiento por mutagénesis inducida con una fuente de cobalto 60

El esquema de mejoramiento genético consta de tres fases, en la fase uno se irradia las yemas apicales de 50 días de edad provenientes de plantas de lenteja INIAP 406 a 35 Gy con esta dosis se garantiza que los cambios sean permanentes a nivel del código genético, en la fase dos se realiza la micropropagación de los explantes irradiados con radiación Gamma en la fuente de cobalto 60 y se selecciona los mutantes sólidos. En la tercera fase se evalúa la resistencia de los mutantes a Ascochyta lentis.

2.5.1.      Fase uno y dos

Se realiza la irradiación mutagénica de 500 yemas apicales a 35 Gy y todo el proceso de micropropagación de las yemas, con un testigo correspondiente al 5 % del total de yemas irradiadas. A los 45 días se obtiene la primera generación mutante MV0 = 460 yemas que sobrevivieron, las cuales se micropropagó a 1392 yemas en MS, de la MV1= 653 se micropropagó a 1959 yemas, la MV2= 1034 se hizo la tercera micropropagación a 3102 yemas.

De la población mutante final MV3 (estable)= 1753 yemas se seleccionan por plantas con deformaciones en hojas, tallos, plantas con características similares al testigo, o por plantas que conservan sus características, altura de la planta, número de nudos, distancia entre nudos de esta manera se obtiene 1319 mutantes sólidos y 434 mutantes deformes.

2.5.2.      Fase tres

La evaluación de la resistencia de los mutantes sólidos a Ascochyta lentis se realiza en la generación mutante MV3, se requiere de un testigo que es el 5% de la población de mutantes sólidos seleccionados. Ascochyta lentis se inocula en plantas de lenteja y a los seis días se verifica los resultados. Se utilizará una escala empleada por Timmerman-Vaughan et al (2002) para medir la severidad del ataque de los hongos del complejo Ascochyta se considera como resistente a las plantas MV3 que se encuentren en un valor hasta de 3 dentro de la escala, de las 1319 inoculadas con el hongo Ascochyta 498 plantas fueron incompatibles (resistentes) con el hongo y 821 fueron compatibles con el hongo.

2.5.3.      Prueba de progenie

Luego de la obtención de las plantas seleccionadas con resistencia a la enfermedad, se designó el establecimiento del ensayo de progenie de los mutantes sólidos de lenteja. La semilla utilizada procede de las plantas mutantes obtenidas en F3, luego de los tratamientos radiactivos de Co60, para determinar que el gen de resistencia se mantiene en las siguientes generaciones.

El ensayo se realizó en invernadero, los factores ambientales del lugar se deben adecuar para que coincidan en lo posible con los requerimientos de Lens esculenta. El diseño experimental consistió en bloques incompletos al azar, cuyo objeto es reducir al mínimo la heterogeneidad ambiental. Al realizar la distribución de la planta en este diseño se utilizó una tabla de números aleatorios para determinar su ubicación.

Pasados 30 días de la siembra, se procede a la inoculación a las plantas con Ascochyta lentis, luego de una semana de espera, se realizan las primeras evaluaciones en las plantas y determinar si tuvo lugar la infección en las plantas.

2.6.            Características de selección

•              Porcentaje de sobrevivencia 

•              Altura de planta

•              Longitud de la raíz

•              Crecimiento en roseta

•              Necrosamiento del follaje

•              Deformaciones en hojas, tallos

•              Distancia entre nudos

3. Esquema de fito mejoramiento en lenteja, para la obtención 

4. Referencias bibliográficas

Camadro, E., 2000, “Mejoramiento genético de hortalizas”, Buenos Aires, Argentina, http://www.metasearch.com (Julio 2020)

Davidson, J. A., & Kimber, R. B. (2007). Integrated disease management of ascochyta blight in pulse crops. In Ascochyta blights of grain legumes (pp. 99-110). Springer, Dordrecht.

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2.     Anexo: Árbol de problemas