DETERMINACION DE FUENTES DE RESISTENCIA A LA ROYA AMARILLA DE LA CEBADA (Puccinia striiformis f. sp. hordeil en COLOMBIA 1. INTRODUCCION La producción nacional de cebada fue gravemente afectada a partir del segundo se- mestre de 1975 por la explosión epidémica de nuevas formas patogénicas de la roya amarilla, que en el término de un año se ex- tendió a todas las áreas de producción del cultivo. La incidencia de la enfermedad fue tan drástica sobre la producción, que las pérdidas estimadas para ese semestre estuvie- ron entre el 70 y 80%, por un valor superior a' los 160 millones de pesos y un descenso en la producción de 60.000 toneladas aproxi- madámente; registrándose rendimientos de 600 kg/ha., con cebadas de 35 puntos, prác- ticamente sin valor comercial. , El hecho igualmente importante de com- probarse susceptibilidad en todas las varie- dades comerciales y en los materiales experi- mentales de los programas de mejoramiento .del ICA y Aqrofomento, además de la caren- cia absoluta de informacón sobre las formas de control de la enfermedad, generó una si- tuación de emergencia en el sector productor que conllevó a la creación de un Comité de * Profesor Asociado en Dedicación Exclusiva de la Facultad de Agronomía de la Universidad Na- cional, Bogotá. Por: Luis E. Castiblanco G.; I.A., M.S.** Trabajo Interinstitucional conformado por el ICA, Agrofomento, la Universidad Nacional y otras instituciones. Dicho comité convocado por el gobierno nacional se responsabilizó de iniciar en forma inmediata las evaluaciones e investigaciones sobre las diferentes alternati- vas de control de la enfermedad, consideran- do soluciones a corto, mediano y largo plazo. El control genético representa la forma más segura y económica en la solución del pro- blema con' el uso' de variedades resistentes, Sin ernbarqo, el panorama de susceptibilidad general observado en las cebadas del pa ís, no permitió disponer en forma inmediata de material promisorio que pudiera ser aprove- chado en la obtención de variedades resisten- tes en el corto plazo. La evaluación de bancos de germoplasma que presenten amplia variabilidad genética, es un método de mejoramiento común, pero valioso en la identificación de recursos gené- ticos de resistencia a enfermedades para ser usados en programas de hibidración, o tam- bién, como genotipos particulares con ade- cuada capacidad de producción, adaptación y comportamiento agronómico general, para ser usados como variedades mejoradas direc- tamente. Generalmente este tipo de evalua- ción es la etapa necesaria y preliminar en la iniciación de un programa de mejoramiento. 11 Agronomía Colombiana El presente trabajo cuyo objeto es la de- terminación de fuentes de resistencia a la roya amarilla de la cebada, se realizó durante los semestres 1975B, 1976A, 1976B Y 1978A, en el Centro Agropecuario Marengo de la U. N., y es el punto de partida del proyecto de investigación docente "MEJORAMIEN- TO GENETlCO DE LA CEBADA" que ade- lanta el autor con propósitos de aplicación. académico-docentes y para el beneficio práctico de los productos del cultivo. REVISION DE. LITERATURA Cuando por la continua evolución de los organismos se producen espontáneamente por acción de la mutación y recombinación genética nuevas formas, variantes, o razas fi- siológicas de patógenos e. insectos, cada vez más virulentos, que hacen susceptibles las variedades comerciales predominantes y li- mitan severamente el rendimiento de los cul- tivos; la alternativa más adecuada para esta- bilizar y superar los descensos de la produc- ción, es la creación de nuevos genotipos me- jorados con la resistencia genética incorpora- da. Bhatnagar (1977) y López (1980) expre- san que el progreso y éxito que se obtenga en un programa de fitomejoramiento depen-- de del grado de variabilidad genética existen- te y de la heredabilidad que presentes los caracteres deseables que se han de incorpo- rar y que esto se asegura mediante la colec- ción de poblaciones y no de individuos. Greech y Reitz (1971). Brauer (1973) y López (1980) definen el germoplasma de un cultivo como el conjunto de plantas, reuni- das o no, que sirve de base para el mejora- miento de un cultivo, o investigaciones rela- cionadas. También se considera como germo- plasma el material básico de la herencia con- siderado en conjunto, o la suma de la consti- tución genética de un organismo. A su vez, los bancos de germoplasma son centros don- 12 de se guardan semillas viables de cualquier especie vegetal y su caracterización más im- portante es la de uaa reserva de genes para satisfacer las necesidades de los fitomejora- dores e implica la documentación de los componentes y la continuidad de este mate- rial. Según Harlan (1966). los bancos de ger- moplasma constituyen el único recurso gené- tico, excepto la mutación, disponible para el fitornejorador en la lucha contra nuevas en- fermedades, plagas y problemas. Estos ban- cos de germoplasma son valiosos sólo si se utilizan. Las funciones de los bancos de germoplas- ma consisten en coleccionar, clasificar, eva- luar, conservar, utilizar, distribuir y procesar la información obtenida. De las anteriores, la evaluación es la actividad más importante, ya que descubre el potencial genético de las co- lecciones y el valor para el mejoramiento (López, 1980). De acuerdo a Finlay y Wilkinson (1963), el estudio de una colección internacional, su- ministra no sólo la informaciónfundamental sino también una base útil para la selección del material básico de estudio, o de progeni- tores para programas de mejoramiento. La colección de germoplasma de cebada esta siendo evaluada por todos los científicos y organizaciones interesadas en fomentar la producción y la calidad de este cultivo (Mo- seman y Craddock, 1976). En la colección mundial de cebada del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos. existen muchas fuentes de resistencia a enfermeda- des y otras valiosas características que po- drán ser usadas para el mejoramiento del cul- tivo (Poehlman, 1976): Igualmente Harlan (1966) sostiene que las introducciones se de- ben caracterizar por atributos que puedan ser útiles, tales como resistencia a enferme- dades, contenidos de proteínas, etc., y que las colecciones se deben usar para trasferir genes útiles a las plantas de cultivos comer- ciales. Sierra y Arango (1956) evaluaron germo- plasmas de cebada en Colombia con el pro- pósito de hallar fuentes de resistencia a en- fermedades predominantes del cultivo. Así mismo, el Programa de Mejoramiento de Ce- bada de los convenios ICA-PROCEBADA, ICA-DEPARTAMENTO DE INVESTIGA- CIONES DE BAVARIA, han realizado eva- luaciones frecuentes de germoplasmas pro- cedentes de la colección mundial y de intro- ducciones de Méjico, Holanda y otros países, en su necesidad de incorporar genes desea- bles para solucionar problemas de susceptibi- lidad a enfermedades, precocidad, suscepti- bilidad al volcamiento, adaptabilidad, tama- ño de planta, hábito de crecimiento, color y tipo de espiga, rendimiento y calidad indus- trial. 2. MATERIALES Y METODOS Se usó el siguiente material en el orden cronológico de evaluación: 2.1. Semestre 1975B. Se evaluó el Bloque de Cruzamientos del Programa de Cereales Menores del ICA Tibaitatá; de la reserva de semilla del se- mestre 1971B y compuesto por 135 in- troducciones de la Colección Mundial y 263 progen itores nacionales obten idos. por el programa. Se adicionó a este ma- terial un grupo de 130 líneas mejicanas de grano desnudo y alta proteína, pro- cedentes del semestre 1975A por selec- ción y 9 parcelas de las variedades Fun- za, 124, Surbatá, Tibaná, Boyacá, Bran- don Trophy, Mochacá, Tibitó, Mary y Mona. Fuentes de resistencia a la roya 2.2. Semestre 1976A. Se probaron 51 líneas procedentes de Holanda y reportadas como resistentes a las predominantes en ese pa ís; 190 líneas del Vivero de Enfermedades de Holanda y 42 líneas del material evaluado en el semestre anterior y registradas como re- sistentes. 2.3. Semestre 19768. Se probaron nuevamente 54 líneas de- terminadas como resistentes en los dos semestres anteriores 1975B y 1976A, a excepción de la variedad nativa Chamo- rra procedente de un campo comercial de Sogamoso. 2.4. Semestre 1978A. Se evaluaron 200 nuevas introducciones de la Colección Mundial, procedentes del semestre 1977B por selección reali- zada por el Programa de Cereales dellCA, Tibaitatá, incluidos los testigos. La siembra se realizó a mano por el siste- ma de surco por variedad, de 2 m. de longi- tud, distanciados a 30 cm., con dos replica- ciones. En el manejo del materialse aplicaron las técnicas experimentales de campo para tra- bajos de fitomejoramiento específicos en ce- bada. Se designó como variable principal del estudio a la reacción que presentó el material al agente causal de la roya amarilla, medida por la ausencia o presencia y el tipo de pús- tula presente en la planta, empleando la esca- la convencional: Inmune (1). Resistente (R). Moderadamente Resistente (MR). Moderada- mente Susceptible (MS) y Susceptible (S). Para la calificación de severidad se usaron va- lores de porcentaje (% ) que indican la pro- porción de área foliar afectada. Se realizaron tres observaciones o lecturas de la reacción a la enfermedad que correspondieron a los es- 13 Agronomía Colómbiana tados de crecimiento de plántula, hoja ban- dera y estado pastoso del grano. La incidencia de la enfermedad en la espi- ga se tomó en valores de porcentaje (%). en base a la proporción de número de granos afectados en relación con el número total de granos por espiga, de una muestra al azar de 5 espigas por surco y replicación. \ Se observaron complementariamente las variables altura de planta, No. de días al es- pigamiento y reacción a otras enfermedades, como apreciación general del comportamien- to agronómico. Solamente se incluirá la genealogía y pro- cedencia de las líneas o variedades que fue- ron determinadas como resistentes en el pre- sente trabajo. 3_ RESULTADOS y DISCUSION 3.1. Semestre 1975B. Se determinaron 22 variedades resisten- tes del total de 521 evaluadas en este semestre. La altura de planta varió en este grupo entre 60 y 94 centímetros. La precocidad medida en días al espiga- miento fluctuó entre 80 y más de 110 días (tipo invernal). 15 de estas 22 variedades resistentes has- ta la época de espigamiento se utilizaron como progenitores en cruzamientos rea- lizados en este mismo semestre con las variedades comerciales 124, Surbatá, Mochacá y la promisoria PA6. A excepción de la variedad Boyacá, el resto de las variedades comerciales sem- bradas en parcelas, confirmaron suscep- tibilidad, aunque en diferentes grados de severidad. Se determinaron adicional- mente 10 variedades con reacción MR al patógeno. 14 Todas las 22 variedades determinadas como fuentes de resistencia correspon- den a introducciones de la colección mundial; una gran proporción de ellas procede de Abisinia y Etiopía, regiones reportadas por Vavilov como uno de los centro de origen de la especie. 3.2. Semestre 1976A. De las 241 variedades provenientes de Holanda, se determinaron 29 como re- sistentes ( 6 del grupo enviado por el Dr. Stubbs y 23 del vivero de enfermedades). 5 de éstas variedades resistentes del gru- po Stubbs se utilizaron como progenito- res en cruzamientos con la variedad Mo- chacá en este semestre. Se determinaron además 48 variedades con reacción MR. Las 29 fuentes de resistencia mostraron gran variabilidad en la altura de planta siendo ligeramente más bajas en porte que el promedio de los testigos comer- ciales. En general, todo el material fue de carácter tard ío (61 %) y de crecimien- to invernal (35%). solamente 8 varieda- des mostraron ser semiprecoces. Estas nuevas fuentes de resistencia pare- cen provenir de orígenes geográficos más diversos de acuerdo a su genealog ía. Del grupo de las 42 variedades que ya habían sido evaluadas en el semestre anterior, las 22 determinadas como re- sistentes mantuvieron la misma reacción, las 10 incluídas con reacción MR a ex- cepción de dos, también manifestaron la misma reacción y los 10 progenitores nacionales inclu ídos comotolerantespro- misorios presentaron reacciones dentro del rango MS - S. 3.3. Semestre 1976B. De este grupo de 54 variedades, 53 de ellas fueron probadas anteriormente du- rante los semestres de 19758 y 1976A. Las que venían determinadas por su reacción a resistencia, continuaron con- servándola; las demás que fueron evalua- das como MR, o MR-MS, tendieron con pocas variaciones a mantener esa reac- ción. 3.4. Semestre 1978A. En este nuevo grupo de material evalua- do por primera vez, se determinaron 46 variedades resistentes de un total de 200. La altura en estas 46 variedades presen- tó un rango entre 65 y 120 cms., siendo su promedio notablemente superior al promedio de los testigos comerciales. La precocidad mostró amplia variabilidad entre este grupo de variedades resisten- tes, 15 se comportaron dentro del rango de muy precoces a precoces, 12 fueron semiprococes y 19 fueron registradas en el rango semitard ías-Tard ías-demasiado tard ías (tipo invernal l. 4. CONCLUSIONES. 4.1. De un total de 970 variedades y líneas diferentes, algunas de ellas evaluadas en más de un semestre consecutivo, se de- Fuentes de resistencia a la roya terminaron 98 de ellas como fuentes de resistencia genética a la roya amarilla de la cebada. Adicionalmente se determina- ron alrededor de 72 variedades con reac- ción de mediana resistencia (MRI. /4.2. Se utilizaron 20 de estas fuentes de resis- tencia como progenitores en cruzamien- tos híbridos con 5 variedades comercia- les en los semestres 19758 Y 1976A, como base de un programa de mejora- miento actualmente vigente. 4.3. La mayoría de las fuentes de resistencia corresponden a introducciones de la co- lección mundial provenientes de diver- sos orígenes geográficos, observándose una tendiente frecuencia en las prove- nientes de Abisina y Etiopía. 4.4. El comportamiento de estas fuentes de resistencia en relación a su porte en al- tura de planta y a su precocidad no fue muy satisfactorio. Una alta "proporción mostró altura superior al promedio de las variedades comerciales testigo con tendencia al volcamiento. Por otra par- te, predominó en ellas el carácter semi- tardío y tardío. 4.5. El comportamiento de estas fuentes de resistencia a la roya amarilla frente a la incidencia de otras enfermedades fue aceptable. Variedades de cebada resistentes a la Roya Amarilla Pucciniastriiformis f. sp. hordei, eva- luadas en los semestres 19758, 1976A, 19768 Y 1978A, én el Centro Agropecuario Ma- rengo de la U. N. No. Semestre de Altura Días al Introducción Nombre de la Variedad Evaluación Planta Espigamiento el - 1237 758-76A-768 94 90-106 el - 1243 Abyssinian 78 108 el - 2376 92 87-108 15 Agronomía Colombiana No. Semestrede Altura Días al Intraducción Nombre de la Variedad Evaluación Planta Espigamento. el - 3208·1 85 95-103 el - 3208-2 90 95-113 el- 3208-4 80 104-110 el- 3906-1 77 110-113 el - 3906-2 80 82- 90 el- 3908-3 75B Muy tardía el - 3908-1 75B-76A-76B 85 87- 90 el- 3906-1 78 90-108 el - 5821 " 76B 76 110-116 el - 9588 90 80-109 él - 9622 90 86- 90 el- 9722 60 90- 92 el-11713 85 90 el-11814 Abyssinian 1126 75 80 el - 11816 Abyssinian 1139 75 80- 90 el - 11846 e.B.6010 Muy tardía el - 11848 Alemaya Black (Abyssinian) el - 13255 el - 13257 68 90-118 Sobre 003 Stubbs-3 1976A-1976B 80 88 015 Stubbs-15 75 84 016 Stubbs-16 75 86 " 023 Stubbs-23 60 88 " 026 Stubbs-26 95 85 " 041 Stubbs-41 78 89 1154-52/08685 Vivero Holanda-52 47 118 1155-53/08725 -53 50 95 1579-55/ -55 40 115.. 1613-56/10804 -66 70 95 1282-73/ -73 Invernal 1262-75/ Jerusalemá Barber Lisses 60 96 1421-77/09789 Vivero Holanda-77 80 119 1520-79 Mannholts Invernal 2045·88 DemberDallo 67 95 501-95 Perú 55 115 856-96 Gonzali Invernal 1036-99 el 07532 1048-100 Poragis 16 Fuentes de resistencia a la roya No. Introducción Nombre de la Variedad Semestre de Evaluación Altura Planta Días al Espigamento. 1104·102 Poragis 1125·103/08411 1176-106 1175-107/08806 1232-108/09177 1431-116/09866 1824-125 1700-155/11454 256-206 1670-229 el 1238 el 1612 el 3948 el 5765 el 5766 el 5767 el 5816 el 5820 el 5828 el7197 el 7207 el 7209 el 7213 el 7316 el 7894 el 9257 el 9589 el 9584 el 9599 el 9661 el 9751 el 9783 el 9785 el 9790 el9815 el 9841 el 9972 el 11133 el 088044 Stupicky Sestirady Abyssinian 27 MO.B. 1299 Abyssinian Gray Abyssinian Kober Abyssinian 9-A Abyssinian 20 Abyssinian 22 Abyssinian 27 White Deficiens 75 68 1978A 80 75 70 70 70 65 64 77 90 90 85 65 90 97 90 85 85 90 65 90 102 100 75 100 90 85 102 103 Vaneamiento total Invernal 110 95 Invernal Semi Precoz Muy tardía Semi tardía Semi Precoz Muy Precoz Precoz Tardía· Semi Precoz Tardía Precoz Semi Precoz Precoz Tardía Semi Precoz Precoz Semi Tardía Semi Precoz Semi Tardía 17 Agronomía Colombiana No. Semestre de Altura Días al Introducción Nombre de la Variedad Evaluación Planta Espigamento. CI11141 104 Tardía CI 11714 PI 273914 96 Semi Precoz CI 11734 PI 277392 100 Precoz CI 12862 120 Tardía CI 12871 119 CI 12912 106 Semi Tardía CI12924 102 Tardía CI 13366 100 Semi Precoz CI13400 PI 320200 117 Semi Tardía CI 13742 PI 331216 104 Tardía CI 13759 PI 331228 95 Precoz CI 13765 PI 331232 82 CI 14047 92 CI 14086 98 CI14114 97 CI9587 105 lnvernal CI9593 109 CI 14024 75 Muy Tardía 6. RESUMEN Se realizaron 4 ensayos de campo en el Centro Agropecuario Marengo de la Universi- dad Nacional, situado en el Municipio de Mosquera, Cundinamarca, durante los sernas- tres 1975B, 1976A, 1976B y 1978A, para determinar fuentes de resistencia genética a nuevas formas patogénicas de la roya amarilla de la cebada Paccinia striiformis f. sp. hordei reportadas por la severidad de su ataque sobre algunos cultivos comerciales en la cosecha del semestre 1975A, para ser usadas como progenitores resistentes en un programa de mejoramiento por hibridación. Se probaron un total de 970 líneas obte- nidas del Programa de Cereales Menores del ICA - Tibaitatá, procedentes de la reserva del bloque de cruzamientos, de introducciones de Holanda y de la Colección Mundial. 18 De la evaluación de este material a libre inoculación de campo, se determinaron final- mente 98 líneas que maniestaron repetida- mente reacción de la resistencia a las nuevas razas del patógeno. Adicional se registraron observaciones sobre el comportamiento agro- nómico de lasHneas en relación con los ca- rácteres altura de planta, precocidad y reac- ción a otras enfermedades de importancia económica. Veintidos de estas líneas se usa- ron como progenitores donantes de la resis- tencia en cruzamientos con las variedades co- merciales "124", Surbatá, Mochacá, Tibaná y PA6, constituyendo el Proyecto de Investi- gación Docente: "MEJORAMIENTO GENE- T1CO DE LA CEBADA". La totalidad de las 98 líneas resistentes fueron introducciones registradas en la Co- lección Mundial originarias de Abyssinia y Etiopía y del material procedente de Holan- Fuentes de resistencia a la roya da. Las variedades comerciales y los materia-e BIBILlOGRAFIA les desarrollados por el ICA como progenito-· res nacionales, manifestaron reacción de sus- BHATNAGAR, V.K.; BHATNAGAR, S.M.; ceptibles y medianamente susceptibles ·(MSJ. SHARMA, R .. C. Genetic variability and correlation coefficients in B-rowed hus- kless barley. Indian Journal Agricultural Science (India) vA7 no. 7, p. 355-358. 1977.SUMMARY A studv was conducted to determine ge- netic resistance sources to new pathogenic forms of barley rust Puccinia striiformis f. sp, hordei. This material will be used as parents in initial steps of a plant breeding programo For this purpose, 4 experiments were planted at the Centro Agropecuario Marengo of the Universidad Nacional de Colombia, 10- cated in the Munic(pio de Mosquera, Depar- tamento de Cundinamarca, in 1975B, 1976A, 1976B, and 1978A semesters. The 970 bar- ley lines used in this research were a material obtained frbm the Cereal Program of ICA- Tibaitatá and proceeding from Barley Cros- sing Block, Holland and World Collection in- troductions. AII the lines were tested under free condi- tions of inoculation in land during the 4 ex- . periments. Finallv, it was selected 98 lines with strong resistance to the new pathogenic races of barley rusto Moreover, additional in- formation was obtained in relation to agro- nom ical behavior, such as plant size, precoci- tv and resistance to other diseases. Twenty two of this resistant lines were used as pa- rents in crosses with commercial varieties Sur- bata, 124, Mochaca, Tibana and PA6. The 98 resistant selected lines belong to the Barley World Collection (almost all of them originary from Abyssinia and Ethio- pia) and from the Holland germplasm. The commercial varieties and native experimental material showed tendency to the barley rust from moderate susceptibilitv (MS).to suscep- tibility (S) reaction. BRAUER, O. Fitogenética aplicada. Méjico, Editorial l.irnusa, 1973.518 p. CASTIBLANCO, L.E. Ensayos de control genético. En: Contribución al estudio de la roya amarilla de la cebada (Puccinia striiformis f. sp. hordei) en Colombia. Bogotá, Universidad Nacional de Colom- bia, Facultad de Agronomía, p. 62-70. 1976. CREECH, J. L.; REITZ, L.P. Plant germ now and tomorrow. Advances in Agrono- my (Estados Unidos) V. 23, p. 4-23. 1971. FINLAY, K.M.;WILKINSON, G.N. The ana- lvsis of adaptation in a plant breeding pro- gramo Australian Journal of Agricultural Research (Australia) v, 14, p. 742-7'54. 1963. HARLAN, J. K. Plant introductio and bio- svstematics. En: Frev , J. Plant Breeding. Estados Unidos, The lowa State Univer- sltv Press, 1966. p. 55-83. LOPEZ, L.E. Bancos de germoplasma. Bogo- tá, Colombia, LC.A.-Tibaitatá, 1980. 12. p. (mimeografiado). Banco de Germoplasma del LC.A. Contribución del Instituto Colom- biano Agropecuario (LC.A.) alSeminario sobre Recursos Biológicos Nuevos para el Desarrollo, convocado por la Asociación Colombiana para el avance de la ciencia. Bogotá, 1980. 1 J p. (Mimeografiádo). 19 Agronomía Colombiana MOSEMAN, J.G.; GRADOCK, J.C. Genetic basis for collectinq, evalueting and nain- taining barley germplasm. En: Barley breeding. Estados Unidos, 1976. p. 51-57. 20 SIERRA, J.A.; ARf\NGO, R. Fuentes de re- ~ sistencia a enfermedades de la cebada. Agricultura Tropical (Colombia) v. 12, p. 335-337.1956,