Resistance to leaf rust in cultivars and wheat lines of Paraguay

Abstract

Leaf rust (LR) of bread wheat (Triticum aestvium L.), caused by the fungus Puccinia triticina Eriks, is one of the most important diseases in Paraguay, the Southern Cone and worldwide. The economic importance of the disease is clear considering that two or more fungicide applications are necessary to control it in susceptible cultivars. The best strategy for the management of this disease is through genetic resistance. This research was conducted in Uruguay aiming to postulate the LR resistance genes present in 102 lines and wheat cultivars from Paraguay, and to study their field resistance. The presence of 18 major resistance genes expressed at the seedling stage (Lr1, Lr2, Lr3a, Lr3bg, Lr3ka, Lr9, Lr10, Lr11, Lr16, Lr17, Lr23, Lr24, Lr26, Lr27+Lr31, Lr28, Lr30, Lr42) was postulated based on the reaction to different races of the pathogen. The adult plant resistance gene Lr34 was confirmed in 26% of the materials, based on the molecular marker csLV34. This study also allowed differentiating materials with field resistance that can be explained by the seedling resistance and those with adult plant resistance. Knowledge of the resistance genes present in the germplasm of breeding programs is of paramount importance to establish strategies in order to achieve effective and long-lasting resistance based mainly on the combination of race-non-specific minor genes.

La roya de la hoja (HR) del trigo pan (Triticum aestvium L.), causada por el hongo Puccinia triticina Eriks, es una de las enfermedades más importantes en Paraguay, en el Cono Sur y a nivel mundial. La importancia económica de la enfermedad es clara cuando se considera que son necesarias dos o más aplicaciones de fungicidas para su control en cultivares susceptibles. La mejor estrategia para el manejo de esta enfermedad es a través de la resistencia genética. Esta investigación fue llevada a cabo en Uruguay con el objetivo de postular los genes de resistencia a HR presentes en 102 líneas y cultivares de trigo de Paraguay y estudiar su resistencia a campo. La presencia de 18 genes mayores de resistencia expresados en plántula (Lr1, Lr2, Lr3a, Lr3bg, Lr3ka, Lr9, Lr10, Lr11, Lr16, Lr17, Lr23, Lr24, Lr26, Lr27+Lr31, Lr28, Lr30, Lr42) fue postulada con base en la reacción frente a distintas razas del patógeno. El gen de resistencia de planta adulta Lr34 fue confirmado en 26% de los materiales con base en el marcador molecular csLV34. Este estudio permitió también diferenciar aquellos materiales cuya resistencia en el campo puede explicarse por su resistencia en plántula y aquellos que poseen resistencia de planta adulta. El conocimiento de los genes de resistencia presentes en el germoplasma de los programas de mejoramiento es de suma importancia para establecer estrategias que logren resistencia efectiva y de larga duración basadas principalmente en la combinación de genes menores de raza no específicos.

A ferrugem da folha (HR) do trigo-pão (Triticum aestvium L.), causada pelo fungo Puccinia triticina Eriks, é uma das doenças mais importantes no Paraguai, no Cone Sul e no mundo. A importância econômica da doença é clara quando se considera que duas ou mais aplicações de fungicidas são necessárias para o controle da doença em cultivares suscetíveis. A melhor estratégia para o manejo desta doença é através da resistência genética. Esta pesquisa foi realizada no Uruguai, com o objetivo de postular os genes de resistência HR presentes em 102 linhas e cultivares de trigo do Paraguai e estudar sua resistência em campo. A presença de 18 principais genes de resistência expressos em plântulas (Lr1, Lr2, Lr3a, Lr3bg, Lr3ka, Lr9, Lr10, Lr11, Lr16, Lr17, Lr23, Lr24, Lr26, Lr27+Lr31, Lr28, Lr30, Lr42) foi postulada. com base na reação contra diferentes raças do patógeno. O gene de resistência de plantas adultas Lr34 foi postulado em 26% dos materiais com base no marcador molecular csLV34. Este estudo também possibilitou diferenciar aqueles materiais cuja resistência em campo pode ser explicada por sua resistência em plantulas e aqueles que apresentam resistência na planta adulta. O conhecimento dos genes de resistência presentes no germoplasma dos programas de melhoramento é de suma importância para o estabelecimento de estratégias que alcancem resistência efetiva e duradoura baseada principalmente na combinação de genes menores não específicos da raça.