CONFIABILIDAD DE LAS PRUEBAS DE RESISTENCIA EN CAÑA DE
AZÚCAR (SACCHARUM SPP.HÍBRIDO):
ENSAYOS VS ROYA PARDA
RELIABILITY OF SUGARCANE RESISTANCE TESTS (SACCHARUM SPP.
HYBRID): TESTS AGAINST BROWN RUST
Yaquelin Puchades, Joaquín Montalván, Osmany Aday Omelio Carvajal, Javier Delgado, Mónica
Tamayo ,José Rodríguez, Mercedes Delgado, Eida Rodríguez , Mérida Rodríguez
Instituto de Investigaciones de la Caña de Azúcar
(INICA), Carretera CUJAE, Km 2 ½, Boyeros, La Habana, Cuba
E mail: yaquelin.puchades@inicasc.azcuba.cu
Resumen
Puccinia melanocephala,
causante de la roya parda, es un patógeno dañino de la caña de azúcar en la
mayoría de los lugares del mundo donde se cultiva la gramínea. Una de las
estrategias más eficaces para su control es la utilización de cultivares
resistentes. Para ello los ensayos de resistencia a la enfermedad emplean
cultivares controles que permiten la discriminación en las categorías:
altamente resistente, resistente, moderadamente resistente, moderadamente susceptible,
susceptible, altamente susceptible y muy altamente susceptible. El objetivo del
presente trabajo fue examinar la eficacia de los ensayos de resistencia a la
roya de la caña de azúcar, llevados a cabo entre los años 2020 y 2023, en la
clasificación de la resistencia de nuevos cultivares. Para ello se analizaron
datos de cuatro localidades y ensayos que evaluaron 16 cultivares comerciales.
Los resultados demostraron que los controles de roya parda se mantienen
estables a través del período evaluado y diferencian cinco categorías de
resistencia. De los cultivares comerciales estudiados, tres se consideran
susceptibles. Se comprueba la necesidad de mantener el monitoreo sistemático de
las plantaciones cañeras y la capacitación a los fitosanitarios, así como el
análisis sistemático de las pruebas de resistencia a enfermedades para emitir
recomendaciones oportunas y garantizar la economía y sostenibilidad del
cultivo.
Palabras clave: clasificación de cultivares, manejo fitosanitario, Puccinia melanocephala
Abstract
Puccinia melanocephala, the cause of brown rust, is a damaging
pathogen of sugarcane in most parts of the world where it is grown. One of the
most effective strategies for its control is the use of resistant varieties.
For this purpose, control cultivars are used in disease resistance tests, which
allow the following categories to be distinguished: highly resistant,
resistant, moderately resistant, moderately susceptible, susceptible, highly
susceptible and very highly susceptible. The aim of this work was to
investigate the effectiveness of sugarcane rust resistance trials conducted
between 2020 and 2023 in classifying the resistance of new cultivars. Data from
four locations and trials evaluating 16 commercial varieties were analyzed. The
results showed that brown rust control remained stable throughout the study
period and that five resistance categories were distinguished. Of the
commercial cultivars studied, three are considered susceptible. The need for
systematic monitoring of sugarcane plantations and training of phytosanitary
staff, as well as systematic analysis of disease resistance tests, is
demonstrated in order to provide timely recommendations and ensure the economic
and sustainability of the crop.
Keywords:
Cultivar classification, phytosanitary management, Puccinia melanocephala.
Introducción
La caña de azúcar (Saccharum spp.híbrido)
es un cultivo industrial de gran importancia a nivel mundial, tanto para la
producción de azúcar como de bioenergía en regiones tropicales y subtropicales.
Sin embargo, la industria azucarera enfrenta desafíos debido a los efectos
adversos derivados del cambio climático, que amplifican el impacto de las
enfermedades y plagas de insectos (Bordonal et al., 2018). Las
enfermedades que afectan este cultivo no solo reducen su rendimiento, sino que
también pueden repercutir negativamente en la economía local y en la seguridad
alimentaria (Sorvali et al., 2021).
Una de las estrategias más eficaces para el control de patógenos es la
utilización de cultivares resistentes. Esta práctica ayuda a reducir los
efectos adversos, se complementa con otras medidas de manejo integrado (Pataky et
al., 2011) y ha demostrado ser beneficiosa para el sector agrícola, los
productores y el medio ambiente (Maheshwari et al., 2020).Generalmente,
los programas de mejora de la caña de azúcar evalúan todas los nuevos
cultivares para identificar su resistencia a enfermedades como el carbón, la
escaldadura foliar, el mosaico, las royas parda y anaranjada, así como la
pudrición roja (Stringer et al., 2012).
La roya parda, causada por el hongo (Puccinia
melanocephala (Syd. & P.Syd), está presente, prácticamente en todas las
áreas de cultivo de caña de azúcar. Se calcula que las pérdidas pueden oscilar
entre 10 y 20 toneladas por hectárea, lo que podría llevar a una reducción de
hasta el 50% en la producción (Oliveira et
al., 2024).
Debido a la naturaleza parasítica de P.
melanocephala, la evaluación de la resistencia de los nuevos cultivares de
caña de azúcar se desarrolla en experimentos de campo, con diseños que aseguren
el desarrollo de la enfermedad. La estimación del grado de infección de las
hojas se hace visualmente por especialistas fitosanitarios. La valoración
depende de la experiencia del evaluador y puede variar en el tiempo, lo que
afecta la repetibilidad de las observaciones (Pires da Silva et al., 2023).
La incorporación de cultivares controles, de resistencia conocida, a los
ensayos de resistencia, permite asegurar la confiabilidad de tales pruebas y
asignar una calificación de resistencia que represente la aptitud del cultivar
para uso comercial. El objetivo de este trabajo fue examinar la eficacia de los
ensayos de resistencia a la roya de la caña de azúcar, llevados a cabo entre
los años 2021 y 2023, en la clasificación de la resistencia de nuevos cultivares.
Materiales y métodos
Se realizó un análisis de los datos recopilados de los ensayos de
resistencia a la roya parda de la caña de azúcar del período 2020-2023 en
cuatro localidades de prueba del Instituto de Investigaciones de la Caña de
Azúcar (INICA): Jovellanos (Matanzas); Ranchuelo (Villa Clara) Florida
(Camagüey) y Palma Soriano (Santiago de Cuba). Los ensayos de resistencia a la
roya parda se establecieron con un diseño de bloques al azar con tres réplicas.
Cada cultivar contó con un área de 9.60 m2. Cada dos cultivares y
como borde de los experimentos se plantó B4362 (cultivar altamente susceptible
a la roya parda) para incrementar y homogenizar la presión de inóculo. Todas
las evaluaciones se realizaron de acuerdo con la metodología propuesta por
Montalván et al. (2018). La variable
evaluada fue el porcentaje de área ocupada por pústulas en 2cm2 del
tercio medio de la hoja +3 (nomenclatura de Kuijper).
Se emplearon nueve cultivares controles de comportamiento conocido
frente a la roya parda representativos de diferentes grados de afectación por
la enfermedad: PR980 (altamente resistente, AR), Ja64-11 (resistente, R),
SP70-1284 (moderadamente resistente, MR), C88-380 (moderadamente susceptible,
MS), C334-64 (MS), C323-68 (susceptible, S), My5514 (S), Ja60-5 (altamente
susceptible, AS) y B4362 (muy altamente susceptible, MAS). Adicionalmente se
evaluaron los cultivares comerciales: C97-445, C87-51, C90-530, C92-325,
C86-12, C86-156, B80250, CP52-43, Co997, C1051-73, C137-81, C120-78.
Los análisis estadísticos se realizaron con el programa Statistica
v:8.0. Para cada cultivar control se calcularon los parámetros estadísticos,
media, mediana y desviación estándar. Se realizó un análisis de varianza
factorial para determinar las diferencias entre los cultivares controles y las
localidades de prueba. Se compararon las respuestas esperadas y observadas de
los cultivares de control.
La clasificación de los cultivares comerciales en cada localidad y
ensayo, se comprobó mediante la curva de regresión entre los grados de los
cultivares controles y los porcentajes porcentaje de área foliar ocupada por
pústulas en cada caso. Según la clasificación se formularon recomendaciones
para la gestión fitosanitaria de las plantaciones de caña de azúcar.
Resultados y discusión
El análisis de la varianza reflejó diferencias significativas entre
localidades y cultivares, pero no entre los años de evaluación (que se
consideraron como repeticiones) (Tabla 1). No se detectaron diferencias
significativas en las interacciones localidad y cultivar, lo que demuestra
estabilidad de los cultivares estándar (control).
Tabla 1: Análisis de varianza del porcentaje de área foliar afectada
(densidad de pústulas en 2cm2 en el tercio medio de la hoja +3) por
roya marrón en cultivares de caña de azúcar.
|
Fuente de variación |
Grados de libertad |
Cuadrado medio |
p |
|
Localidad
(L) |
3 |
84.11 |
<0.01 |
|
Cultivar_Control
(C) |
8 |
277.86 |
<0.01 |
|
L x
C |
24 |
12.78 |
ns |
|
Réplicas
(Años) |
3 |
4.49 |
ns |
|
Error |
107 |
16.08 |
|
Los nueve cultivares controles de los ensayos de resistencia a roya
parda, que representan siete categorías de resistencia según los procedimientos
actuales, tendieron a agruparse en cinco categorías fundamentales: resistentes
(R), moderadamente resistentes (MR), moderadamente susceptibles (MS),
susceptibles (S) y altamente susceptibles (Tabla 2). Las diferencias
fundamentales con la actual metodología estuvieron dadas por la no
diferenciación entre las categorías altamente resistente (AR) y resistente (R),
así como por una menor susceptibilidad de los testigos C88-380, C323-68 y
Ja60-5, lo que significa una reducción en su clasificación esperada
(determinada por el porcentaje de área foliar afectada).
Tabla 2: Evaluación de cultivares controles frente a roya parda en el
periodo 2018-2021
|
Cultivar Control |
porcentaje de área foliar afectada (2 cm2) |
Categoría esperada |
Categoría observada |
|
|
PR980 |
0.26 |
e |
Altamente
Resistente |
Resistente |
|
Ja64-11 |
0.61 |
e |
Resistente |
Resistente |
|
SP70-1284 |
3.21 |
d |
Moderadamente
Resistente |
Moderadamente
Resistente |
|
C88-380 |
2.23 |
d |
Moderadamente
Susceptible |
Moderadamente
Resistente |
|
C334-64 |
4.88 |
c |
Moderadamente
Susceptible |
Moderadamente
Susceptible |
|
C323-68 |
4.94 |
c |
Susceptible |
Moderadamente
Susceptible |
|
My5514 |
7.02 |
b |
Susceptible |
Susceptible |
|
Ja60-5 |
7.30 |
b |
Altamente
Susceptible |
Susceptible |
|
B4362 |
19.80 |
a |
Muy
Altamente susceptible |
Altamente
susceptible |
Las diferencias detectadas entre los valores esperados y los observados
no son notables, ya que se encontraron entre los límites de una categoría y la
siguiente (anterior o posterior). Para otorgar una calificación a los nuevos
cultivares en estudio, es fundamental comparar sus resultados con los de los
cultivares de referencia y, según la respuesta de estos, definir los grupos de
resistencia que se identifican en cada ensayo.
Si los resultados obtenidos en este trabajo se mantienen consistentes a
lo largo de varios años y en diferentes localidades de prueba, se recomienda
ajustar la categoría que representa cada control. De esta manera, la
clasificación se simplificaría a resistente, moderadamente resistente,
moderadamente susceptible, susceptible y altamente susceptible. Esta
simplificación no modificaría la propuesta de Montalván et al. (2018), en lo que se refiere a aceptar para su explotación
comercial los cultivares moderadamente susceptibles, siempre que se ubiquen en
zonas de baja prevalencia de la enfermedad y próximos a cultivares resistentes,
así como sólo explotar cultivares susceptibles (en condiciones similares a las
descritas para los moderadamente susceptibles) solo cuando sus resultados
productivos sean significativamente superiores a los controles establecidos
para el rendimiento agro-azucarero por el Programa de Mejoramiento Genético de
la Caña de Azúcar en Cuba.
En correspondencia con los resultados anteriores, se evaluaron 16
cultivares comerciales (tres de los controles son cultivares comerciales:
SP70-1284, C323-68 y My5514): seis se consideraron Resistentes, seis
moderadamente resistente, dos moderadamente susceptible y dos Susceptibles. La Figura
1 representa la variabilidad en la respuesta de los cultivares comerciales a
través de las localidades en estudio, lo que confirmó la importancia de la
vigilancia fitosanitaria en las plantaciones de caña de azúcar, así como la
preparación sistemática del personal encargado de las evaluaciones.
Figura 1. Categoría de resistencia vs roya parda de cultivares
comerciales basada en múltiples ensayos de clasificación. Los números de la
figura denotan el valor de clasificación propuesto con los resultados de este
estudio. 1= altamente resistente; 2= resistente; 3= moderadamente resistente;
4= moderadamente susceptible; 5= susceptible. (El punto
rojo denota la clasificación general (en todas las localidades), las barras de
error denotan la variación de la clasificación por localidad).
Siempre hay que tener en cuenta que las evaluaciones de enfermedades
están sujetas a errores de estimación, especialmente cuando se basan en
determinaciones visuales. El error de estimación puede depender de la facilidad
del método utilizado, el tiempo necesario para realizar una evaluación, la
formación, la instrucción y la experiencia (Chiang y Bock; 2021).
La capacitación de los evaluadores puede ser beneficiosa para optimizar
la evaluación de la enfermedad, sobre todo si se considera la similitud de los
síntomas entre la roya parda y otras enfermedades foliares. En la Figura 2 se
ilustran los síntomas de la mancha de hoja causada por Phyllosticta sp. Caum,
así como las lesiones provocadas por el ácaro Abacarus sacchari Channabasavanna, observadas en los cultivares
C90-530 y C97-445, respectivamente, que con frecuencia conducen a diagnósticos
errados.
Para diferenciar entre los síntomas ocasionados por Puccinia melanocephala, Phyllosticta
sp y Abacarus sacchari, el
principal elemento a considerar es la presencia de pústulas y polvo de esporas
de color marrón-rojizo indicativos de roya parda. Adicionalmente las lesiones
ocasionadas por Phyllosticta sp son
circulares, aunque irregulares y las afectaciones por Abacarus sacchari conducen a una textura foliar más dura. En
cualquier caso, las condiciones ambientales pueden modificar la apariencia de
los síntomas; por lo que es recomendable complementar el diagnóstico visual con
análisis de laboratorio cuando sea posible.
Figura 2. Síntomas observados en cultivares comerciales similares a roya
parda. A) hoja de C97-445 afectada por Abacarus
sacchari; B) hoja de C90-530 afectada por Phyllosticta
Bhuiyan et al. (2020)
afirmaron que para obtener una mayor precisión en la clasificación de los
cultivares, es necesario aumentar el número de pruebas de resistencia. Es
probable que con sólo tres pruebas se obtenga una buena calificación en algunos
casos, pero es una cuestión que debe investigarse.
Investigaciones anteriores en Cuba han demostrado que el uso de
cultivares sin superar el 20 % del área de cada ingenio azucarero, junto con un
monitoreo constante de las plantaciones comerciales y la introducción de nuevos
genotipos que sean resistentes o intermedios, ha sido clave para prevenir
brotes epidémicos de roya parda (La O et
al., 2018). Sin embargo, es fundamental recordar las recomendaciones
fitosanitarias para el manejo de cultivares moderadamente resistentes y moderadamente
susceptibles, entre los cuales se incluyen ocho de los cultivares analizados en
este estudio. Su uso está condicionado a un manejo adecuado y a su localización
en zonas con baja incidencia de la enfermedad, lo que contribuye a mantener una
presión de inóculo baja.
El presente trabajo demuestra la importancia de mantener el análisis
sistemático de las pruebas de resistencia a enfermedades. Este proceso
sistemático refuerza la confiabilidad de los datos obtenidos en los ensayos,
facilita la toma de decisiones fundamentadas para la liberación de nuevos
materiales genéticos y permite emitir recomendaciones oportunas que garanticen
la economía y sostenibilidad del cultivo.
Conclusiones
Los cultivares controles de las pruebas de resistencia a roya parda
mantienen estabilidad en su respuesta a la enfermedad a través del tiempo y las
localidades.
Los cultivares controles de los ensayos de resistencia a la roya parda
de la caña de azúcar permiten identificar cinco categorías de resistencia:
Resistente, Moderadamente Resistentes, Moderadamente Susceptibles, Susceptibles
y Altamente Susceptibles.
La capacitación a los especialistas fitosanitarios es determinante para
asegurar el diagnóstico preciso de roya parda en cultivares comerciales.
Recomendaciones
Las áreas comerciales plantadas con cultivares clasificados ante la roya
parda como moderadamente resistentes y moderadamente susceptibles deben
mantenerse en estricta vigilancia fitosanitaria debido al riesgo que
representan como fuente de infección para otros cultivares.
Bhuiyan,
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Yaquelin
Puchades (https://orcid.org/0000-0001-6608-4997), Joaquín Montalván
(https://orcid.org/0000-0002-2679-4633), Osmany Aday
(https://orcid.org/0000-0002-9128-8120), Omelio Carvajal, Javier Delgado,
Mónica Tamayo (https://orcid.org/0000-0002-2981-6172), José Rodríguez, Mercedes
Delgado, Eida Rodríguez (https://orcid.org/0000-0002-2283-428X, Mérida
Rodríguez (https://orcid.org/0000-0002-7528-2204)