Resum
Un experimento de campo de doce años en Waseca, Minnesota, descubrió que una rotación de Pekín con resistencia a PI 88788 es una buena estrategia para controlar el nematodo del quiste de la soja (SCN).
Las variedades susceptibles y la siembra directa pueden reducir la presión para seleccionar diferentes tipos de SCN HG.
El nematodo del quiste de la soja (SCN) es un patógeno importante de la soja y se ha extendido ampliamente en la mayoría de las regiones productoras de soja del mundo. El nematodo se ha encontrado en la mayoría de los campos de soja de Minnesota. Una excepción es el noroeste de Minnesota, donde la producción generalizada de soja es más reciente. El cultivo de variedades resistentes y las rotaciones con cultivos no hospedantes han sido estrategias importantes para gestionar la SCN [1, 2].
La eficacia del uso de variedades resistentes depende de la interacción genética entre las variedades y las poblaciones de nematodos.
En la región centro-norte, la soja se suele sembrar en rotación anual con maíz, y la mayoría de los campos de soja están sembrados con variedades resistentes al SCN. Además, la mayoría de las variedades comerciales de soja resistentes al SCN de la región se derivan de una única línea de germoplasma PI 88788. Sólo una pequeña parte de las variedades se derivan de las líneas de germoplasma Peking (PI 548402) y otras.
El uso extensivo de variedades resistentes a SCN con fuentes limitadas de resistencia ha creado una alta presión de selección sobre SCN hacia una mayor virulencia de las variedades resistentes.
Varios estudios, incluidas encuestas estatales, regionales y nacionales, han demostrado un aumento de la virulencia (la capacidad de parasitar y reproducirse) de SCN ante las fuentes de resistencia o un cambio de razas o tipos de HG, tras el uso de variedades de soja resistentes. en los EE.UU. y en experimentos en invernaderos y en parcelas de campo. La presión de selección de variedades resistentes sobre los patógenos puede depender de la interacción genética entre los huéspedes y los patógenos, y del entorno. Conocer los fenotipos de virulencia de SCN en los campos y la velocidad del cambio después del uso de variedades resistentes en diferentes rotaciones es importante para implementar y mejorar estratégicamente variedades resistentes y hacer recomendaciones de manejo.
Se llevó a cabo un experimento de campo de 12 años para estudiar cómo cultivar variedades SCN disponibles comercialmente que portaban las fuentes de resistencia PI 88788, Pekín y PI 437654, así como una variedad susceptible, ya sea de forma continua o en rotación, y cómo la labranza afecta el fenotipo de virulencia de SCN y densidad de población. Se han publicado descripciones detalladas del estudio en la revista Plant Disease [3].
Métodos
Este experimento de 12 años se llevó a cabo en un campo en Waseca, Minnesota, desde 2003 hasta 2014. El sitio del campo estaba inicialmente infestado con el SCN HG Tipo 0 (raza 3). El experimento incluyó dos tratamientos de labranza, cada uno combinado con 11 secuencias de variedades de soja. Los tratamientos de labranza fueron labranza cero (NT) y labranza convencional (CT). El tratamiento de labranza convencional fue arado con cincel en otoño después de la cosecha y cultivo del campo en la primavera seguido de un acabado del suelo antes de la siembra. Cada una de las 11 secuencias de variedades (Tabla 1) consistió en una o más de una variedad de soja susceptible al SCN (S) y tres variedades con resistencia a PI 88788 (R1), Peking (R2) o PI 437654 (R3).
La densidad de población del nematodo del quiste de la soja en cada subparcela se determinó en el momento de la siembra y la cosecha. Se evaluaron los fenotipos de virulencia (tipos HG) de las poblaciones de SCN en las fuentes de resistencia PI 88788, Pekín y PI 437654 con la soja Lee 74 susceptible a SCN como control. Brevemente, se recolectaron muestras de suelo en la primavera de 2007, 2008, 2009, 2010, 2012 y 2014 y se contó el número de hembras de SCN (quistes) formados en cada planta de soja en un bioensayo de invernadero. Se determinó un índice femenino (FI) de SCN en cada planta comparando el número de hembras de SCN en la línea con el número de hembras en la soja 'Lee 74' susceptible a SCN:
- FI = Número de hembras en una planta determinada x 100 / número medio de hembras en Lee 74.
| Secuencia | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 | 2014 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S |
| 2 | R1 | R1 | R1 | R1 | R1 | R1 | R1 | R1 | R1 | R1 | R1 | R1 |
| 3 | R2 | R2 | R2 | R2 | R2 | R2 | R2 | R2 | R2 | R2 | R2 | R2 |
| 4 | R3 | R3 | R3 | R3 | R3 | R3 | R3 | R3 | R3 | R3 | R3 | R3 |
| 5 | R1 | S | R2 | S | R1 | S | R2 | S | R1 | S | R2 | S |
| 6 | R2 | S | R3 | S | R2 | S | R3 | S | R2 | S | R3 | S |
| 7 | R3 | S | R1 | S | R3 | S | R1 | S | R3 | S | R1 | S |
| 8 | R1 | R3 | S | R1 | R3 | S | R1 | R3 | S | R1 | R3 | S |
| 9 | R2 | R1 | S | R2 | R1 | S | R2 | R1 | S | R2 | R1 | S |
| 10 | R3 | R2 | S | R3 | R2 | S | R3 | R2 | S | R3 | R2 | S |
| 11 | R1 | R2 | S | R3 | R1 | S | R2 | R3 | S | R1 | R2 | S |
S = Pioneer 92B13, susceptible a SCN
R1 = Latham EX547 RR N (resistencia PI 88788)
R2 = Pioneer 91M90 (resistencia de Pekín)
R3 = Latham AR5084 (resistencia PI 437654)
Densidades de población SCN
En general, las densidades de población de huevos en la soja susceptible fueron mayores que en las variedades de soja resistentes al SCN, especialmente en los primeros años.
La densidad poblacional inicial de huevos de SCN en el momento de la plantación en 2003 fue de 4,579 huevos/100 cm3 de suelo.
En el otoño de 2003, las densidades poblacionales promedio de huevos después de una temporada de crecimiento en S (susceptible 'Pioneer 92B13'), R1 ('Latham EX547 RR N' derivado de PI 88788), R2 ('Pioneer 91M90' derivado de Peking) y R3 ('Latham AR5084' derivado de PI 437654) fueron 8,485, 2,055, 934 y 1,208 huevos/100 cm3 de suelo, respectivamente, lo que indica que las tres variedades (R1, R2, R3) eran resistentes a la población original de SCN en el campo.
En años posteriores, los datos indicaron que el nivel de resistencia de SCN fue más alto en R3, intermedio en R2 y más bajo en R1. La labranza tuvo poco efecto en la densidad de población de huevos de SCN.
En el monocultivo continuo de las tres variedades resistentes, las densidades de población de huevos aumentaron a lo largo de los años desde 2005 hasta 2014. El año 0 fue el otoño de 2004, cuando las densidades de población de huevos estaban en su punto más bajo. R1 es 'Latham EX547 RR N' resistente a SCN derivado de PI 88788; R2 es 'Pioneer 91M90' resistente a SCN derivado de Peking; R3 es 'Latham AR5084' resistente a SCN derivado de PI 437654; S es 'Pioneer 92B13' susceptible a SCN. Cada punto de datos en los gráficos es un promedio de dos tratamientos de labranza con seis réplicas.
Las densidades de población de huevos en el otoño de 2005 se estimaron en 1206, 70 y 40 huevos/100 cm3 de suelo en los monocultivos R1, R2 y R3, respectivamente. Después de 10 años, las densidades de población de huevos en el otoño de 2014 fueron 2203, 1983 y 525 huevos/100 cm3 de suelo en los monocultivos R1, R2 y R3, respectivamente. La tasa de aumento de las densidades de población de SCN a lo largo de los años fue más alta en R2 (1.40/año), seguida de R3 (1.29), y más baja en R1 (1.06). No se detectó ningún aumento o disminución anual de la densidad de población de huevos de SCN en otoño a lo largo de los 10 años en el monocultivo de soja susceptible a SCN.
Virulencia de las poblaciones SCN.
Los efectos de la labranza y las variedades de soja sobre la virulencia de SCN en las diferentes secuencias se presentan en la Figura 2. Se observaron efectos significativos de R88788 derivado de PI1 y R437654 derivado de PI3, y la labranza sobre el índice femenino en PI 88788 (Figura 2A,B). Sin embargo, se detectó un efecto significativo de R3 solo en CT (Figura 2C). Tanto R1 como R3 seleccionaron poblaciones de SCN hacia una mayor virulencia para PI 88788, y R1 tuvo un efecto mayor que R3. El FI de la población inicial en PI 88788 se estimó en 10.
El monocultivo de R1 tuvo la mayor presión de selección y después de 12 años de monocultivo, el FI en PI 88788 se estimó en 31 (Figura 2A,B). El monocultivo de R3 durante 12 años seleccionó la población de SCN en suelo CT que tenía FI 21 en PI 88788. La rotación de una o dos variedades de soja resistentes a SCN con soja susceptible ralentizó el cambio de FI en el PI 88788 (Figura 2A, B). No se detectó ningún efecto de la soja susceptible y del R2 derivado de Pekín sobre el FI en PI 88788.
Hubo un mayor efecto de las variedades y la labranza en el FI de las poblaciones de SCN en Pekín que en PI 88788 (Figura 2C,D). R2 y R3 tuvieron un efecto positivo y R1 y S tuvieron un efecto negativo en el SCN FI en Pekín. El FI de la población SCN al comienzo del experimento en Pekín se estimó en sólo 1.18. Hubo un mayor efecto de R2 en FI en Pekín en CT que en NT; El monocultivo de R2 durante 12 años aumentó la FI en Pekín a 35 en suelo CT y 11 en suelo NT (Figura 2C,D). El monocultivo de R3 aumentó el FI en Pekín a 7.3 tanto en CT como en NT. La rotación de una o dos variedades de soja resistentes a SCN con la soja susceptible dio como resultado sólo un pequeño aumento de FI en Pekín durante los 12 años (Figura 2C,D).
Los FI en PI 437654 fueron 0 o menos de 1 en la mayoría de las mediciones, lo que indica que la línea de soja tenía una amplia resistencia y que ninguna de las variedades y tratamientos de labranza seleccionaron nematodos virulentos para PI 437654.
- S es 'Pioneer 92B13' susceptible a SCN.
- R1 es 'Latham EX547 RR N' resistente a SCN derivado de PI 88788.
- R2 es el 'Pioneer 91M90' resistente a SCN derivado de Pekín.
- R3 es 'Latham AR5084' resistente a SCN derivado de PI 437654.
- El modelo para FI en PI 88788 después de una secuencia de variedades es: FI = 11e(0.08779R1 + 0.05699T x R3) -1.
- El modelo para FI en Pekín es: FI = 2.18e(0.14985R2 + 0.11135R3 + 0.08392T x R2 – 0.08394R1 – 0.14204S) -1.
- En los modelos, R1, R2, R3 y S son el número de años de las variedades de soja en una secuencia de cultivos; T es labranza donde la labranza cero es 0 y la labranza convencional es 1.
- Chen, S., Kurle, J., Malvick, D., Potter, B. y Orf, J. 2011. Guía de manejo de nematodos del quiste de la soja. Extensión de la Universidad de Minnesota.
- Niblack, T., y Tylka, G. 2008. Guía de manejo del nematodo del quiste de la soja, quinta edición.
- Chen, S. 2020. Dinámica de la densidad de población y el fenotipo de virulencia del nematodo del quiste de la soja según la secuencia de la fuente de resistencia y la labranza. Enfermedades de las plantas: doi.org/10.1094/PDIS-09-19-1916-RE.
Este proyecto de investigación a largo plazo fue apoyado por fondos de cheques de los productores de soja de Minnesota a través del Consejo de Investigación y Promoción de la Soja de Minnesota y la Estación Experimental Agrícola de Minnesota. El autor agradece a C. Johnson, W. Gottschalk, H. Neigebauer, M. Getzke, YN Vuong, F. Shi, J. Ballman, estudiantes y muchos trabajadores temporales de verano por su asistencia técnica; y a Angie Peltier y Bruce Potter por revisar el artículo.
Revisado en 2024