Uso de germoplasma exótico para el mejoramiento de la resistencia genética a factores bióticos que afectan el cultivo de soja en Argentina

Tesis para obtener el grado de Doctor en Ciencias Agropecuarias presentada en Universidad Nacional de Córdoba, Facultad de Ciencias Agropecuarias, Escuela para Graduados en 2014En Argentina la ganancia genética lograda en soja entre los años 1980 y 2000 fue de 14,3 Kg/ha/año, lo que representa el 62 % del incremento en rendimiento logrado en este período. Esto fue posible debido al uso de pocos cultivares genéticamente superiores como progenitores, lo que generó un estrechamiento en la base genética de la soja cultivada. El INTA, considerando este hecho como una debilidad para la sustentabilidad del cultivo, viene destinando recursos para combinar técnicas de biología molecular y mejoramiento genético a fin de revertir esta situación. En el presente trabajo se piramidaron genes para la resistencia a Heterodera glycines, Phytophthora sojae y Phakopsora pachyrhizi a través de retro-cruzamientos (RC) y selección asistida por marcadores moleculares (SAM). Para lograr este objetivo se utilizó germoplasma exótico con el doble propósito de obtener resistencia a factores bióticos y nuevas combinaciones exóticas de genes para caracteres de importancia agronómica. Se lograron dos generaciones anuales de retro-cruzamientos, sincronizando la floración entre grupos de madurez extremos lo que permitió el flujo génico entre estos. En la primer parte del proceso los genes de interés localizados en genotipos exóticos fueron transferidos a germoplasma adaptado a través de tres generaciones de RC usando SAM y selección fenotípica para la recuperación de los principales caracteres de adaptación del parental recurrente. En la segunda parte, se obtuvieron plantas dobles homocigotas para todas las combinaciones entre los tres genes de interés; la evaluación de las progenies de estas plantas en relación a los factores bióticos estudiados determinó que Satt288 es eficiente para la selección del gen Rpp4, mientras que se necesitan al menos dos marcadores moleculares (SCAR-tgmr o Satt009 y Satt641) para la selección del gen Rps1-k; además se confirmó que la resistencia a Heterodera glycines no depende exclusivamente de Rhg4, sin embargo la región genómica asociada a este gen fue incorporada a germoplasma adaptado. Como resultado final se obtuvieron plantas con resistencia combinada a P. pachyrhizi y P. sojae que poseen un nivel adecuado de adaptación y variabilidad exótica que será usada como base para la selección de líneas transgresivas para caracteres de importancia agronómica.Between 1980 and 2000 the genetic gain reached in soybean was 14,3 kg per hectare/year, which represents a 62 % increase in yield during this period. This is due to the little use of genetically superior crops as parent seeds, narrowing the genetics base of planted soybean. The INTA, considering this fact as a weakness for the crop´s sustainability, has been spending resources in combining molecular biology techniques and genetic improvement in order to revert this situation. In the study presented here genes were ordered in a pyramid fashion for resistance against Heterodera glycines, Phytophthora sojae and Phakopsora pachyrhizi through back-crossings (BC) and molecular marker assisted selection (MAS). To achieve this, exotic germplasm was used for the dual purpose of obtaining resistance to biotic factors and new exotic combinations of genes for traits of agronomic importance. Two annual generations of back-crosses were achieved by synchronizing the blooming stage between extreme maturing groups which allowed genetic flow amongst them. In the first part of the process the genes of interest, which were localized in exotic genotypes, were transferred to adapted germoplasm through three BC generations using MAS and phenotype selection for its recovery from the main traits of adaptation of the recurrent parent. In the second part, double homozygous plants were obtained for all combinations of the three genes of interest; the evaluation of the progeny of these plants in relation to biotic factors studied determined that Satt288 is efficient for the selection of Rpp4 gene, while as for the selection of gene Rps1-k at least two molecular markers (SCAR-tgmr or Satt009 and Satt641) are needed; it was also confirmed that Heterodera glycines resistance does not depend exclusively on Rhg4, however the genomic region associated with this gene was incorporated to adapted germoplasm. As a final result plants with combined resistance to P. pachyrhizi and P. sojae that have an adequate level of adaptation and exotic variability were obtained to be used as the basis for selection of transgressive lines for traits of agronomic importance.EEA Marcos JuárezFil: Gilli, Javier Ramon. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Marcos Juárez; Argentin

SSR markers linked to stem canker resistance in soybean Glycine max

In this work, we studied 40 samples of Diaporthe phaseolorum var. meridionalis (Dpm), causal agent of stem canker in soybeans (SCS). In the susceptible genotype Golondrina65 the isolate RSF12 showed the highest percentage of the dead plant index (DP = 85.7 %) and was used to characterize all known sources of resistance to Dpm. The soybean MJ19RR experimental line showed the best behaviour against this isolate with a DP = 2.4 % and was used to develop a segregating population with the suscep¬tible cultivar FT-2001. In the F2 generation, the chi-square test determined a 3:1 ratio of resistant plants against susceptible plants, as expected for a dominant gene. In order to advance in our study we propose, as objective, to locate in the soybean genetic map the resistance to Diaporthe phaseolorum var. meridionalis. The Bulked Segregant Analyses and the genetic linkage study identified a region of chromosome 6 of the genetic map of soybean, located at 13.3 cM from the Satt433 locus associated with resistance to SCS. The soybean experimental line MJ19RR was selected as the best source of resistance, and it is available in the active bank of soybean germplasm of INTA, for the genetic control of this disease. The results obtained in this work represent a first approximation for the understanding of the genetic basis of resistance to SCS.En este trabajo estudiamos 40 muestras de Diaporthe phaseolorum var. meridionalis(Dpm), agente causal del cancro del tallo en soja (CTS). En el control susceptible Golon-drina65, el aislado RSF12 presentó el mayor porcentaje del índice de plantas muertas (DP = 85,7 %) y fue utilizado para caracterizar las fuentes de resistencia conocidas al Dpm. La línea experimental de soja MJ19RR mostró el mejor comportamiento frente a este aislado, con un valor de DP= 2,4 %, y fue utilizada para desarrollar una población segre-gante con el cultivar susceptible FT-2001. En la generación F2 la prueba de chi-cuadrado determinó una proporción 3:1 de plantas resistentes versus plantas susceptibles, como se espera para un gen dominante. Para avanzar en nuestro estudio, proponemos como objetivo localizar en el mapa genético de soja la resistencia a Diaporthe phaseolorum var. meridionalis. El Bulked Segregant Analysesy el estudio de ligamiento genético identifi-caron una región del cromosoma 6 del mapa genético de soja, a 13,3 cM del locus Satt433, asociada a la resistencia al CTS. Además la línea experimental de soja MJ19RR fue selec-cionada como la mejor fuente de resistencia disponible en el banco activo de germo-plasma de soja de INTA para el control genético de esta enfermedad. Los resultados obtenidos en este trabajo representan una primera aproximación para la comprensión de las bases genéticas de la resistencia al CTS.EEA Marcos JuárezFil: Gilli, Javier Ramon. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Marcos Juárez; ArgentinaFil: Vellicce, Gabriel Ricardo. Gobierno de Tucumán. Ministerio de Desarrollo Productivo. Estación Experimental Agroindustrial Obispo Colombres; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Tucumán. Instituto de Tecnología Agroindustrial del Noroeste Argentino; Argentina; ArgentinaFil: Bernardi, Clarisa Noelia. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Marcos Juárez; Argentin

X-ray microtomography to characterize the root canal volume extracted in endodontic instrumentation

Durante las últimas décadas, las técnicas analíticas de imágenes por contraste de absorción de rayos X han cobrado sistemáticamente mayor protagonismo, por su capacidad de explorar de manera no destructiva el interior de una muestra. La significativa mejora en resolución espacial que ofrece la micro-tomografía por rayos X en comparación con la tomografía computada convencional, ha promovido la inserción de esta técnica en diversos campos biomédicos, entre los que se destaca la odontología. Particularmente, en la disciplina de la endodoncia, la microCT surge como un método de potencial interés cuando se realizan tratamientos de conducto, donde una de las principales necesidades es la caracterización anatómica del conducto radicular en piezas dentales. En el presente trabajo se adaptó el equipamiento de microCT del Laboratorio de Investigación e Instrumentación en Física Aplicada a la Medicina e Imágenes por Rayos X (LIIFAMIR⃝x ) del Instituto de Física E. Gaviola - CONICET y UNC, que permitió adquirir imágenes radiográficas de muestras dentales de interés, para ser posteriormente utilizadas en la implementación de algoritmos destinados a reconstrucción tomográfica y segmentación de volúmenes. Como resultado se obtuvieron imágenes radiográficas de dientes premolares con buen contraste entre los distintos materiales presentes, y representaciones tridimensionales, cuya visualización es comparable con las muestras reales. Asimismo, se logró caracterizar el volumen del conducto radicular del diente en su forma natural y luego de haber pasado por el proceso de instrumentación en el cual se extrae el tejido pulpar de su interior.During the last decades, the analytical techniques of X-ray absorption contrast imaging have systematically gained greater relevance, mainly due to the ability to attain non-destructive exploration the sample interior. The significant improvement in spatial resolution offered by X-ray micro-tomography, as compared to conventional computed tomography, has motivated its insertion in many biomedical fields, among which dentistry stands out. Particularly, for endodontics, microCT appears as a method of remarkable potential interest to study procedures involved in root canal treatments, where one of the main needs is the anatomical characterization of the root canal in the teeth. The present work reports on the adaptation of the microCT equipment of the LIIFAMIR⃝x laboratory at the E. Gaviola Physics Institute, CONICET and UNC, thus allowing to acquire radiographic images of dental samples of interest, to be later used in the implementation of algorithms, intended to tomographic reconstruction and volume segmentation. As a result, radiographic images of premolar teeth were obtained with good contrast between the different materials present, and three-dimensional representations, whose visualization is comparable with the real samples. Moreover, it was possible to characterize the root canal volume of the tooth both in its natural form and after having undergone the instrumentation process in which the pulp tissue is extracted.Fil: Gilli, Javier Ramon. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba, Laboratorio de Investigación e Instrumentación en Física Aplicada a la Medicina e Imágenes de Rayos X ; ArgentinaFil: Mattea, Facundo. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos y Química Aplicada. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos y Química Aplicada; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba, Laboratorio de Investigación e Instrumentación en Física Aplicada a la Medicina e Imágenes de Rayos X; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Orgánica; ArgentinaFil: Martin, Gabriela. Universidad Católica de Córdoba. Facultad de Ciencias de la Salud. Carrera de Especialización de Endodoncia; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Odontología; ArgentinaFil: Valente, Mauro Andres. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba, Laboratorio de Investigación e Instrumentación en Física Aplicada a la Medicina e Imágenes de Rayos X; Argentina. Universidad de La Frontera; Chil

Diferencias e importancia de la duración del periodo a floración y del periodo reproductivo en sojas con similar longitud de ciclo

Rendimientos altos y estables son desafíos necesarios para sostener la demanda futura del cultivo en un contexto de cambio climático y declinación de los rendimientos promedios.Tanto la agricultura de precisión, como el mejoramiento genético, podrían reducir estas pérdidas de rendimiento por superficie de forma sostenible y sustentable. En este sentido, la adaptación a cambios moderados en el clima y de carácter transitorios, puede ser lograda seleccionando cultivares con periodos de floración y duración de ciclo apropiados. La plasticidad de la floración en un cultivo representa una estrategia de escape al estrés (hídrico-térmico, en adelante estrés), principalmente en ambientes donde la disponibilidad de agua en este periodo es incierta o variable. En soja múltiples factores genéticos interactúan entre sí y con el ambiente (principalmente fotoperiodo y temperatura), dando como resultado distintas longitudes de ciclo, adaptándose su cultivo a distintas regiones. De acuerdo a la información disponible, la etapa menos afectada por estrés es aquella comprendida entre el inicio de floración hasta el comienzo del llenado de grano, atribuido a la alta plasticidad de la planta para la formación de nuevas flores y frutos. Y el período de llenado de grano es considerada la etapa más crítica debido a su robusta relación positiva con el rendimiento. Numerosos trabajos sugieren que prolongar el período reproductivo junto al hábito de crecimiento indeterminado, podrían mantener el número de nudos, ramas, vainas, flores y frutos, dando estabilidad a los cultivares de soja, compensando la pérdida causada por algún estrés transitorio. En estudios preliminares en otras localidades en Argentina, se ha observado que algunos cultivares expresan períodos reproductivos más prolongados que el resto de los cultivares con la misma longitud de ciclo, e incluso, algunos de estos genotipos han mostrado mayor estabilidad en ensayos comparativos de rendimiento.Fil: Vicentin, Ignacio Gabriel. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Entre Ríos. Estación Experimental Agropecuaria Paraná; ArgentinaFil: Heinz, Ruth Amelia. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Ghione, Celina Elena. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Córdoba. Estación Experimental Agropecuaria Marcos Juárez; ArgentinaFil: Cuatrin, A.. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Entre Ríos. Estación Experimental Agropecuaria Paraná; ArgentinaFil: Gilli, Javier Ramon. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Córdoba. Estación Experimental Agropecuaria Marcos Juárez; Argentin

Identification of quantitative trait loci for resistance against soybean sudden death syndrome caused by Fusarium tucumaniae

O objetivo deste trabalho foi identificar as regiões genômicas responsáveis pela resistência ao Fusarium tucumaniae sp. nov., agente causador da síndrome da morte súbita (SDS) da soja na América do Sul, utilizando-se uma população com background genético diferente daqueles relatados, anteriormente, para o Fusarium virguliforme sp. nov. (F. solani f. sp. glycines), também responsável por SDS em soja. Embora genes de efeito maior e locos de características quantitativas (QTL) para resistência a SDS tenham sido identificados, pouco se conhece sobre essa mesma doença causada por Fusarium tucumanie sp. nov., na América do Sul. Com a finalidade de identificar fatores genéticos relacionados com a resistência a F. tucumaniae e marcadores de DNA associados a esses fatores, foram conduzidas análises de QTL em linhagens puras recombinantes. A localização de quatro locos identificados diferem de QTL anteriormente descritos para resistência à SDS. Uma linha heterozigótica residual (RHL) foi analisada e mostrou-se heterozigótica próxima ao QTL mais efetivo, RSDS1, e homozigótica para outras regiões genômicas. O efeito genético de RSDS1 foi confirmado, usando-se linhas quase-isogênicas derivadas da RHL. Observou-se que a linha homozigótica para o genótipo Misuzudaizu mostrou resistência similar à da linha homozigótica para o genótipo Moshidou Gong 503.The objective of this work was to identify genomic regions that underlie resistance to Fusarium tucumaniae sp. nov., the causing agent of sudden death syndrome (SDS) in soybean in South America, using a population with a genetic background different from that previously reported for Fusarium virguliforme sp. nov. (F. solani f. sp. glycines), also responsible for SDS in soybean. Although major genes and quantitative trait loci (QTL) for SDS resistance have been identified, little is known about the same disease caused by Fusarium tucumaniae sp. nov., in South America. To identify genetic factors related to resistance to F. tucumaniae and DNA markers associated with them, a QTL analysis was performed using recombinant inbred lines. The map locations of the four loci, here identified, differed from those SDS resistance QTL previously described. It was screened a residual heterozygous line (RHL), which was heterozygous around the most effective QTL, RSDS1, and homozygous for the other genomic regions. The genetic effect of RSDS1 was confirmed using near-isogenic lines (NIL) derived from the RHL. The line which was homozygous for the Misuzudaizu genotype showed resistance levels comparable with that of the line homozygous for the Moshidou Gong 503 genotype

Identification of quantitative trait loci for resistance against soybean sudden death syndrome caused by Fusarium tucumaniae

The objective of this work was to identify genomic regions that underlie resistance to Fusarium tucumaniae sp. nov., the causing agent of sudden death syndrome (SDS) in soybean in South America, using a population with a genetic background different from that previously reported for Fusarium virguliforme sp. nov. (F. solani f. sp. glycines), also responsible for SDS in soybean. Although major genes and quantitative trait loci (QTL) for SDS resistance have been identified, little is known about the same disease caused by Fusarium tucumaniae sp. nov., in South America. To identify genetic factors related to resistance to F. tucumaniae and DNA markers associated with them, a QTL analysis was performed using recombinant inbred lines. The map locations of the four loci, here identified, differed from those SDS resistance QTL previously described. It was screened a residual heterozygous line (RHL), which was heterozygous around the most effective QTL, RSDS1, and homozygous for the other genomic regions. The genetic effect of RSDS1 was confirmed using near-isogenic lines (NIL) derived from the RHL. The line which was homozygous for the Misuzudaizu genotype showed resistance levels comparable with that of the line homozygous for the Moshidou Gong 503 genotype

Identification of Molecular Markers and Candidate Genes Associated with Time to Flowering and Length of Reproductive Period in Soybean Through Association Mapping

Adaptation to temporal stress can be achieved by modifying flowering time and lengthening the reproductive period. To identify genotypes, molecular markers, and genes related with these traits, a set of 94 soybeans were genotyped using 7125 SNPs and 6465 DArTs. The genotypes were grouped according to their duration cycle (cycle) and were analyzed, days from emergence to beginning bloom (E–R1), days from beginning bloom to beginning pod (R1–R3), and days from beginning pod to full seed (R3–R6), identifying fifty-six genotypes with short E–R1 (Sh.E–R1) and/or prolonged R1–R3 and R3–R6 (L.R1–R3 and L.R3–R6). The population structure determined with 14 SSR markers that best adjusted was K = 2. For a total of 203 markers associated with Sh.E–R1, L.R1–R3, and L.R3–R6, 1221 candidate genes were identified, of which 17 were previously cited and/or containing markers located in their sequence and were selected for future studies. Splitting the reproductive period in two phases allowed the detection of variability through it. It was verified the existence of genotypes with early bloom and/or prolonged reproductive period within germplasm with similar cycle. The genotypes identified, molecular markers, and associated genes can be used in breeding programs to extend the reproductive period in soybean.EEA ParanáFil: Vicentin, Ignacio Gabriel. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Paraná; ArgentinaFil: Ghione, Celina Elena. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Marcos Juárez; ArgentinaFil: Cuatrin, Alejandra. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Paraná; Argentina.Fil: Gilli, Javier Ramon. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Marcos Juárez; ArgentinaFil: Bernardi, Clarisa Noelia. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Marcos Juárez; ArgentinaFil: De Lucia, Adrían Darío. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Cerro Azul; ArgentinaFil: Heinz, Ruth Amelia. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina