Desarrollo de líneas de habichuela (Phaseolus vulgaris L.) con resistencia a BCMV, BGYMV y mejor adaptación en suelos bajos en N.

Abstract

El Virus del Mosaico Común de la Habichuela (BCMV) y Virus del Mosaico Dorado Amarillo de la Habichuela (BGYMV) son una amenaza para la producción de la (Phaseolus vulgaris L.), a través del Caribe y Centroamérica. Los agricultores en esta región se tienen que confrontar con el incremento en el costo de los fertilizantes nitrogenados y también con la producción de habichuelas en suelos marginales. Por consiguiente, el objetivo de esta investigación fue desarrollar líneas de habichuela que tengan una resistencia combinada a BCMV y BGYMV, y toleren suelos con niveles bajos de nitrógeno. El rendimiento de las 590 líneas F3 representadas en 12 diferentes poblaciones se evaluaron en ensayos replicados que fueron sembrados en Junio del 2009 en las fincas de investigación de la Subestación Experimental Agrícola de Universidad de Puerto Rico (SI) y en USDA-ARS-TARS (ST), ambas localizadas en Isabela, Puerto Rico. Los ensayos sembrados en (SI) recibieron 20 kg/ha de nitrógeno, mientras que los ensayos sembrados en (ST) no recibieron fertilización. Diez de las doce poblaciones de las líneas F3 no tuvieron un buen desempeño porque fueron susceptibles a la bacteriosis común causada por Xanthomonas axonopodis pv. phaseoli y también por la baja tolerancia a suelos de baja fertilidad. El efecto de la pudrición de raíz sobre estas poblaciones tampoco les favoreció. Las líneas derivadas de los cruces PR0518-10 / PR0401-257 y PR0518-10///Verano//PR0003-124/Raven fueron seleccionadas para evaluaciones futuras por la calidad de semilla comercial, poseer características agronómicas deseables y por su alto rendimiento. Los rendimientos de las líneas F3 seleccionadas fueron similares a la línea control PR0518-10, y superiores a la mayoría de las líneas de los ensayos de las habichuelas negras del ensayo VIDAC de Centro América que fueron sembradas en el SI. Las líneas seleccionadas se evaluaron en ensayos de campo replicados sembradas sin fertilización en la SI en febrero y junio del 2010. Varias líneas de las poblaciones de PR0518-10 /PR0401-257 y PR0518-10///Verano//PR0003-124/Raven produjeron semillas con rendimientos similares a la líneas control PR0518-10, las cuales fueron consideradas porque tienen tolerancia a suelos con niveles bajo de nitrógeno. Evaluaciones de invernadero usando la cepa NL3 del virus del mosaico común necrótico de la habichuela, fueron usadas para identificar las líneas que poseían el gen I dominante para resistencia al BCMV. La Región Amplificada de Secuencia Caracterizada (SCAR por sus siglas en inglés) del marcador SR-2 fue usada para seleccionar las líneas con el gen recesivo bgm-1 para resistencia a BGYMV. Una línea de grano color blanco y cuatro líneas de grano color negro tuvieron un desempeño superior en suelos con bajo contenido de nitrógeno, especialmente suelos de tipo oxisol en donde la cantidad de N que había disponible en el suelo fue de 2 ppm en ST y 7 ppm en SI y también tuvieron resistencia al BCMV y al BGYMV. Estos suelos se comparan con muchas áreas en Latinoamérica y África en donde los campos agrícola son bajos en N. Rendimientos promedios > 1,000 kg/ha fueron obtenidos de estas líneas en los diferentes ensayos. Plantas individuales fueron seleccionadas de estas líneas para reevaluarlas y confirmar los genes de resistencia al virus. Por los buenos resultados obtenidos en los ensayos el desempeño de las líneas hermanas seleccionadas serán validadas en ensayos de rendimiento replicados en Puerto Rico, Haití y Honduras. Las líneas seleccionadas en los ensayos de Junio 2009 y 2010 podrían tener tolerancia a altas temperaturas ambientales por lo que se podría confirmar con evaluaciones posteriores. Aunque, aún está por confirmarse, estas líneas podrían poseer niveles moderados de resistencia a bacteriosis común y pudrición de raíz. El vigor de plantas durante el estado vegetativo fue asociado con buen comportamiento en suelos con bajos niveles de nitrógeno. En contraste, no hubo una asociación entre los resultados de los valores de nodulación y el rendimiento de semilla en suelos con niveles bajos de nitrógeno disponible. Esto nos da una indicación de que las líneas fueron eficientes en la adquisición y utilización del nitrógeno disponible en el suelo que las plantas que tuvieron una mejor nodulación. Los campos de experimentación no fueron inoculados con Rhizobium para así realizar una selección más eficiente de aquellas plantas que realmente mostraran tolerancia a suelos bajos de N.

Bean Common Mosaic Virus (BCMV) and Bean Golden Yellow Mosaic Virus (BGYMV) are a threat to bean (Phaseolus vulgaris L.) production throughout Central America and the Caribbean. Farmers in the region must also deal with the increased cost of nitrogen fertilizer and production of beans on marginal soils. Therefore, the objective of this research was to develop bean lines that combine resistance to BCMV and BGYMV with greater tolerance to soils with low levels of nitrogen. The performance of 590 F3 lines representing 12 different populations were evaluated in replicated trials planted in June 2009 at the University of Puerto Rico (SI) and the USDA-ARS-TARS (ST) research farms near Isabela, Puerto Rico. The trial planted at the SI received 20 kg/ha of N fertilizer whereas the trial planted at the ST was not fertilized. The F3 lines from 10 of the 12 populations did not perform well due to susceptibility to common bacterial blight caused by Xanthomonas axonopodis pv. phaseoli and poor adaptation to the low soil fertility. Lines derived from the crosses PR0518-10 / PR0401-257 and PR0518-10///Verano//PR0003-124/Raven that had commercial seed types, desirable agronomic traits and higher seed yield were selected for further testing. Seed yields of the selected F3 lines were similar to the check line PR0518-10 and superior to most of the entries in the VIDAC black bean trial from Central America that was planted at the SI. The selected lines were evaluated in replicated field trials planted without fertilization at the SI in February and June 2010. Several lines from the PR0518-10 / PR0401-257 and PR0518-10///Verano//PR0003-124/Raven populations produced seed yields similar to the check line PR0518-10, which is considered to be tolerant to low N soils. Greenhouse screening using the NL3 strain of Bean Common Mosaic Necrosis Virus was used to identify lines that possessed the dominant I gene for resistance to BCMV. The Sequence Characterized Amplified Region (SCAR) marker SR-2 was used to select lines with the recessive gene bgm-1 for resistance to BGYMV. One white and four black-seeded lines combined superior performance in low N soils with resistance to BCMV and BGYMV. Individual plants will be selected from these lines and re-tested to confirm the presence of the virus resistance genes. The performance of the sister lines will be validated in replicated yield trials that will be planted in Puerto Rico, Haiti and Honduras. Lines that performed well in the June 2009 and 2010 planting likely have tolerance to high temperatures. Although it needs to be confirmed, these lines may also possess at least moderate levels of resistance to common bacterial blight and root rot. Good plant vigor during the vegetative stage of development was associated with tolerance to low N soils. In contrast, no association was observed between nodulation scores and performance in low N soils. This suggests that the lines were more efficient in the acquisition and utilization of available soil N that the other plants had better nodulation but they didn’t had good performance. On the experimental field, the soil were not inoculated with Rhizobium because of this we were able to select the most efficient plants that show tolerance in soil with low N.