Bioagro

Genetic variability of Spongospora subterranea f. sp. subterranea in Colombia

La sarna polvosa de la papa (Spongospora subterranea f. sp. subterranea - Sss) es una de las enfermedades re-emergentes más importantes de este cultivo en Colombia. El efecto deletéreo de Sss no sólo se debe al daño directo sobre el sistema radicular y la calidad de los tubérculos, sino también a que sus zoosporas transmiten el Potato mop-top virus (PMTV, Pomovirus). Sss genera quistosoros que actúan como estructuras de resistencia del patógeno en el suelo, pudiendo permanecer viables por varias décadas. Por esto, su manejo debe fundamentarse en el uso de variedades tolerantes a la enfermedad y en el empleo de tubérculo-semilla certificado. En esta investigación se evaluaron los niveles de variación de 127 aislamientos de Sss obtenidos en los departamentos de Antioquia, Boyacá, Cundinamarca y Nariño, con el fin de apoyar la selección de aislamientos de Sss a evaluar en programas de mejoramiento genético de papa y en el diseño de pruebas de detección asintomática del patógeno. Para esto se secuenciaron regiones ITS del ADN ribosomal y se condujeron análisis de agrupamiento, encontrándose la presencia de tres variantes principales de Sss, dos de las cuales (Tipos I y II) han sido reportadas en otros países del mundo, mientras que el Tipo III hasta ahora sólo se ha encontrado en Colombia. Con base en esta información se diseñó una prueba de PCR-RFLPs que permite identificar los tres ribotipos principales del patógeno.

Powdery scab (Spongospora subterranea f. sp. subterranea - Sss) is one of the most important re-emerging diseases of potato crops in Colombia. Sss can cause severe root damage and compromise the quality of tubers. Moreover, Sss zoospores can also serve as vector of Potato mop-top virus (PMTV, Pomovirus). Sss can survive in the soil for decades due to the formation of resistance structures or cystosori. For this reason, the disease can only be efficiently controlled by using resistant potato varieties and certified seed tubers. In this work, the level of variation of 127 Sss isolates from the Colombian provinces of Antioquia, Boyacá, Cundinamarca and Nariño was evaluated. This information is of great value for genetic improvement programs of potato and can also be used in the design of asymptomatic detection tests. Cluster analysis of ITS rDNA sequences revealed the existence of three Sss variants. Types I and II have been reported in other countries while type III has only been found in Colombia. This information was used to design a PCR-RFLP test to discriminate the pathogen´s ribotypes.

**Variation of phenolic compounds of Phaseolus vulgaris L. during storage and its relationship with the hardening**

Una de las principales limitantes para el consumo de leguminosas en los países de clima tropical es el endurecimiento de los granos durante el almacenamiento a alta temperatura y alta humedad relativa. El objetivo de este estudio fue determinar el efecto de las condiciones de almacenamiento sobre los compuestos fenólicos y la capacidad antioxidante de los cotiledones y de la testa de Phaseolus vulgaris L. y su relación con el endurecimiento. Para ello se utilizaron muestras almacenadas durante 120 días a 5 °C - 34 % HR, y a 37 °C - 75 % HR. Las propiedades físicas (dureza, tiempo de cocción, capacidad de imbibición, conductividad eléctrica del agua de remojo, humedad y actividad de agua) se midieron en los granos enteros mientras que los compuestos fenólicos (polifenoles totales, ácidos hidroxicinámicos, flavonoides, taninos condensados solubles y lignina) y la capacidad antioxidante se cuantificaron en cotiledones y testa. Los ácidos hidroxicinámicos y flavonoides se analizaron por HPLC-DAD/ESI-MS, los compuestos libres se extrajeron con metanol y los enlazados a la fibra insoluble se liberaron por hidrólisis alcalina. El almacenamiento a 37 °C y 75 % HR aumentó la dureza de los granos y disminuyó su capacidad de imbibición. Además, generó una mayor reducción en la concentración de compuestos fenólicos (a excepción del ácido ferúlico, el cual se incrementó) y en la capacidad antioxidante de los cotiledones y de la testa, en comparación con el almacenamiento a menor temperatura y menor humedad relativa. El aumento significativo detectado en la concentración de ácido ferúlico libre y conjugado, en cotiledones y testa, únicamente en los granos almacenados a 37 °C y 75 % HR podría estar directamente relacionado con el endurecimiento del grano.

A major limiting for consumption of legumes in tropical countries is the hardening of the grains during storage at high temperature and high relative humidity. The aim of this study was to determine the effect of storage conditions on phenolic compounds and antioxidant capacity of the cotyledons and seed coat of Phaseolus vulgaris L. and their relation to hardening. Grain samples were stored at 5 °C - 34 % RH and 37 °C - 75 % RH for 120 days. The physical properties (hardness, cooking time, imbibition capacity, electrical conductivity of the soaking water, moisture, and water activity) were measured in the whole grain, while phenolic compounds (total polyphenols, hydroxycinnamic acids, flavonoids, soluble condensed tannins, and lignin) and antioxidant capacity were measured in cotyledons and testa. Hydroxycinnamic acids and flavonoids were analyzed by HPLC-DAD/ESI-MS, the free compounds were extracted by methanol, and those bound to insoluble fiber were released by alkaline hydrolysis. Storage at 37 °C - 75 % RH increased grain hardness and decreased its imbibition capacity. Also, it generated a greater reduction in phenolic compounds concentration (except by ferulic acid, which increased) and antioxidant capacity of the cotyledons and the seed coat, compared with storage at 5 °C - 34 % RH. The significant increase detected in concentration of free and conjugated ferulic acid, only when stored at 37 °C - 75 % RH, could be directly related to the grain hardening.

**Organogenesis in vitro in pineapple Red Spanish and foliar morpho-anatomy of plants obtained in the process**

La piña, Ananas comosus (L.) Merr., es un cultivo de gran importancia comercial por la alta demanda de su fruto. Esto ha conducido a la búsqueda de nuevos métodos de propagación que permitan acelerar la producción de propágulos para la plantación en el campo, y entre éstos, cabe señalar, el cultivo in vitro de yemas que permite mejorar sustancialmente el proceso de multiplicación. En el presente trabajo se estableció y analizó un proceso de organogénesis para la clonación de plantas de piña Española Roja mediante el uso de secciones de hojas de la planta en el establecimiento del sistema de propagación. Para comprobar la naturaleza organogénica del proceso se realizó un análisis histológico y anatómico del material vegetal cultivado in vitro. Así mismo, se evaluó, la existencia de posibles variaciones morfoanatómicas en la estructura foliar de la población clonal, obtenida mediante el proceso organogénico. Los resultados mostraron, rizogénesis directa, y formación de vástagos vía callo en el medio de cultivo que contenía 2,5 mg·L-1de 2,4-D, a la vez que hubo formación de raíces y vástagos, vía organogénesis indirecta, en el medio que contenía 5 mg·L-1de ANA y 0,25 mg·L-1 de BA. Se obtuvo el 100 % de plantas aclimatadas. Por otra parte, los cambios morfológicos y anatómicos presentados por las vitroplantas fueron revertidos durante la aclimatación y su posterior paso a condiciones de vivero. En consecuencia, se puede considerar que los mismos son cambios fenotípicos temporales, producto de las condiciones del cultivo in vitro.

The pineapple, Ananas comosus (L.) Merr., is a crop of great commercial importance due to the high demand for its fruit; this has led to the search of new methods of propagation in order to accelerate the production of propagules to plant in the field, and among them, we may mention the in vitro culture of buds that can substantially improve the multiplication protocols. In the present research an organogenesis process for cloning Red Spanish pineapple was developed using sections of plant leaves to establish the propagation system. To check the organogenic nature of the process, it was conducted anatomical and histological analysis of the plant material growing in vitro. Moreover, it was also evaluated the existence of possible morpho-anatomical variations in leaf structure of the clonal population obtained by the organogenesis process. The results showed direct rhizogenesis, and shoot formation via callus in the medium containing 2.5 mg·L-1 of 2.4-D, while formation of roots and shoots via indirect organogenesis was found in the medium containing 5 mg·L-1 of ANA and 0.25 mg·L-1 BA. All the plants were successfully acclimatized. On the other hand, the morphological and anatomical changes observed in vitroplants were reversed during the acclimatization and subsequent nursery conditions. Consequently, it can be consider that they are temporary phenotypic changes as a result of the in vitro culture conditions.

Phenotypic and molecular characterization of Macrophomina phaseolina (Tassi) Goid. coming from the sesame production zone in Venezuela

La enfermedad causada por Macrophomina phaseolina, denominada pudrición carbonosa, representa una amenaza para la producción de ajonjolí (Sesamum indicum L.) en Venezuela. Debido a que una de las estrategias de control es el uso de resistencia genética, se requiere información acerca de la variabilidad del patógeno. Con el fin de caracterizar fenotípica y molecularmente a este hongo en la zona de producción de ajonjolí de los llanos occidentales de Venezuela, se determinó la velocidad de crecimiento, producción de microesclerocios, color de micelio y presencia de micelio aéreo en siete aislamientos del hongo obtenidos de material vegetal enfermo en distintos puntos ubicados en una zona de aproximadamente 2500 km². La caracterización molecular se logró mediante RAPD con el uso de 13 oligonucleótidos. En la evaluación fenotípica se observó variabilidad en la velocidad de crecimiento (entre 0,70 y 0,93 mm·h-1), producción de microesclerocios (entre 18 y 56 en 100 μL) y presencia de micelio aéreo (en sólo dos aislamientos). El color de micelio fue gris oscuro para todos los aislamientos. Con relación a la caracterización molecular se lograron productos de amplificación con 10 de los oligonucleótidos, los cuales generaron 81 bandas, todas polimórficas. Mediante un fenograma y un análisis de coordenadas principales se generó un agrupamiento muy similar entre los aislamientos, en el cual, aún cuando no hay una relación muy clara con respecto a la procedencia geográfica, hay la tendencia a separarlos según la margen del principal curso de agua (río Acarigua) de la zona en la cual fueron colectados.

Charcoal rot is a disease caused by Macrophomina phaseolina, which is considered an important threat to sesame production in Venezuela. One of the strategies to control the pathogen is the use of genetic resistance, but for using it, it is required wide knowledge about its genetic variability. To characterize Macrophomina phaseolina coming from Venezuelan sesame production area, by using morphological traits and molecular markers, some attributes were determined as growth velocity, microsclerotia production, mycelium colour, aerial mycelium presence, and RAPD by using 13 primers for seven fungus isolates collected from about 2500 km². Variability for growth velocity (0.70-0.93 mm·h-1), microsclerotia production (18-56 in 100 μL) and aerial mycelium presence was observed. Mycelium colour was dark grey for all the isolates. Ten out of the 13 primers used were able to amplify the DNA, generating 81 bands (100 % polymorphic). Phenogram and principal coordinates analysis displayed a similar pattern for grouping the 7 isolates. There was not a consistent relationship between geographical origin and grouping based on RAPD, although there was a trend to separate isolates according to the margin of Acarigua River, from where they were collected.

**Cultural characterization and pathogenic test of Ceratobasidium spp isolated from maize banded leaf**

La mancha bandeada del maíz es la enfermedad con mayor importancia en los campos maiceros del estado Portuguesa, Venezuela. Los objetivos del presente trabajo fueron determinar la incidencia y realizar la caracterización cultural y patogénica de cepas de Rhizoctonia binucleada aisladas de síntomas típicos de la mancha bandeada del maíz. De muestras colectadas en 2006, se aislaron cepas del hongo en medio semiselectivo y se purificaron por cultivo de puntas de hifas. Se usó tinción nuclear para verificar el número de núcleos por célula, mediante lo cual se determinó que el 39,68 % de los aislados pertenecían a Rhizoctonia binucleada. Los aislados fueron caracterizados midiendo la formación de esclerocios y la velocidad de crecimiento en medio PDA. Se realizaron dos pruebas de patogenicidad: a) en umbráculo, donde se inocularon discos de agar-micelio en hojas basales de plantas sanas de maíz y b) en laboratorio, donde se colocó un grano de arroz colonizado por el hongo en la parte adaxial de segmentos de hojas sanas en solución de Cinetina a 2 ppm. Los resultados de umbráculo indicaron que las 16 cepas probadas causaron síntomas en 100 % de las plántulas inoculadas, respuesta similar al testigo Rhizoctonia solani AG1 IA. Sólo el 31,2 % de las cepas formó esclerocios y los aislados más agresivos (M2C1, M4G4, M5B1, M1F3) mostraron una velocidad de crecimiento promedio de 1,1 cm por día, bajo condiciones de laboratorio. Se concluye que Ceratobasidium (=Rhizoctonia binucleada) emerge como un patógeno del complejo mancha bandeada del maíz en el estado Portuguesa.

The banded leaf of maize is the primarily disease in corn fields in Portuguesa State, Venezuela. The objectives of this study were to determine the incidence and carry out cultural and pathogenic characterization of binucleate Rhizoctonia strains isolated from typical symptoms of the banded leaf of maize. From samples collected in 2006, fungus strains were isolated in semi selective media and they were purified by growing hyphae tips. Nuclear staining was used to verify the number of nuclei per cell, and it allowed to find that 39.68 % of the isolates belonged to binucleate Rhizoctonia. Isolates were characterized by measuring the formation of sclerotia and growth velocity in PDA medium. Two pathogenicity tests were performed: a) in greenhouse, where agar-mycelium discs were inoculated in basal leaves of healthy maize plants, and b) in laboratory, where a grain of rice colonized by the fungus was placed on the adaxial part of healthy leaves in 2 ppm kinetin solution. The results in greenhouse indicated that the 16 tested strains caused symptoms in 100 % of the inoculated seedlings, being a response similar of the control Rhizoctonia solani AG1 IA. Only 31.2% of strains and isolates formed sclerotia, and the most aggressive isolates (M2C1, M4G4, M5B1, and M1F3) showed an average growth rate of 1.1 cm per day, under laboratory conditions. We conclude that Ceratobasidium (= binucleate Rhizoctonia) emerges as a pathogen of the complex banded leaf of maize, in Portuguesa State, Venezuela.

Spatio-temporal dynamics from white rot disease-garlic pathosystem at Carache, Trujillo, Venezuela

El conocimiento de la distribución de la pudrición blanca del ajo en el campo es importante para obtener mediciones precisas y diseñar estrategias de manejo. Con el objetivo de evaluar el comportamiento de la pudrición blanca inducida por Sclerotium cepivorum, se determinó la distribución espacial y el progreso temporal de la enfermedad en un huerto cultivado con ajo, en Carache, estado Trujillo, en dos ciclos del cultivo. El área experimental se dividió en cuatro sub-parcelas de 12 m² y éstas a su vez en cuadrantes de 1 m². La incidencia de la enfermedad se registró periódicamente una vez que aparecieron los primeros síntomas. La distribución espacial de la pudrición blanca se analizó a través de mapeo e índices de agregación (relación varianza/media, Lloyd y el parámetro k). La distribución temporal se analizó construyendo curvas del progreso de la enfermedad. En ambos períodos se tomó en cuenta la distancia entre plantas y su relación con la incidencia de la enfermedad. La distribución espacial de la pudrición blanca se ubicó en agregados. Se detectó una relación inversa entre la distancia entre plantas y la incidencia de la enfermedad, aunque ésta se comportó de forma policíclica en ambos ciclos. Se concluye que la evaluación espacio-temporal de la pudrición blanca permitió conocer la distribución de la enfermedad, con sitios de mayor o menor concentración del inóculo en el campo, así como los ciclos de infección del patógeno durante la etapa del cultivo.

The distribution knowledge of the garlic white rot disease in the field is important to get precise measurement to design strategies of control. The objective of the investigation was to evaluate the spatial and temporal distribution of garlic white rot disease induced for Sclerotium cepivorum in a farm in Carache, Trujillo State, for two crop cycles. The experimental area was divided in four 12 m² sub-plots, and these in twelve 1 m² quadrants. Disease incidence was registered periodically since the first symptom was evident. Spatial distribution of garlic white rot was analyzed by mapping and index of aggregation (the variance/mean ratio, Lloyd´s index, and k parameter). Temporal distribution of the disease was analyzed by developing the disease progress curves. The distance between plants and its relation with disease incidence were considered in both crop cycles. Spatial distribution of white rot resulted in aggregated. An inverse relationship was detected between plant distance and white rot incidence, though disease progress resulted policyclic in both cycles. It is concluded that spatio-temporal evaluation permitted to know the distribution of the garlic white rot, with zones of greater and minor inoculum concentration in the field, as well as infection cycles of the pathogen during crop growth.

Effect of nitrogen fertilization on nitrate and ammonium contents in soil and corn plant

El maíz requiere grandes cantidades de nitrógeno por lo que la generación de información sobre fuentes y dosis puede permitir una mayor eficiencia en el uso de éste. Para evaluar el efecto de cuatro fuentes nitrogenadas sobre la tasa de nitrificación, nitrato y amonio en suelo y planta, se realizó un experimento en la Facultad de Agronomía, Universidad Central de Venezuela. El diseño experimental fue de bloques al azar con cuatro repeticiones. Las fuentes aplicadas al suelo fueron urea convencional, sulfonitrato de amonio+3,4-DMPP, urea-ESN y sulfato de amonio, fraccionadas en dos partes. Cada parcela estuvo constituida por seis hileras de 4 m de largo, separadas 0,9 m, y 0,25 m entre plantas. Se utilizaron dos dosis de N (55 y 92 kg·ha-1) para generar ocho tratamientos en arreglo factorial, más un testigo sin fertilizante. Adicionalmente, se añadieron al suelo 20 kg SFT y 60 kg KCl. Se realizaron dos muestreos de suelo y de planta a 42 y 62 días después de siembra (dds). El nitrato y el amonio en suelo fueron extraídos y luego procesados mediante un analizador de iones; el amonio en savia se cuantificó por espectroscopia fluorescente a través de cromatografía líquida HPLC, y el nitrato con un electrodo de ión selectivo. El sulfonitrato de amonio+3,4-DMPP resultó el tratamiento más efectivo en retardar la tasa de nitrificación. A 42 dds las concentraciones de amonio y nitrato en la savia fueron mayores que a 62 dds, mientras que en el suelo ocurrió lo contrario, consistente con la tasa de absorción de la planta.

Maize requires large amounts of N and therefore it is necessary to generate information about best N sources and rates in order to improve the nitrogen use efficiency. The experiment was conducted at the Agronomy School, Universidad Central de Venezuela, to evaluate four nitrogen sources on nitrification rate, and nitrate and ammonium contents in soil and plant. The experimental design was a complete randomized block with four repetitions. The four nitrogen sources applied to soil were: regular urea; ammonium sulfonitrate + 3.4-dimethilpyrazol phosphate, urea-ESN, and ammonium sulfate, all of them split in two fractions. Plots contained six rows spaced 0.9 m apart, and 0.25 m between plants. Two nitrogen rates (55 and 92 kg·ha-1 N) were combined to generate eight treatments in factorial arrangement, plus a control without nitrogen. Additionally, 20 kg·ha-1 TSP, and 60 kg·ha-1 KCl, were applied. Two soil and sap sampling were carried out at 42 and 62 days after planting (dap). Nitrate and ammonium in soil were determined by ion analyzer; sap ammonium was quantified by fluorescence spectroscopy using HPLC, and nitrate using an ion selective electrode. The nitrate inhibitor 3.4-dimethilpyrazol phosphate showed more effectiveness on nitrification rate retardation in most of cases. At 42 dap ammonium and nitrate concentrations in sap were higher than at 62 dap, whereas in soil they were lower, which is consistent with plant absorption rate.

Obtaining of a corn population for tolerance to adverse factors in three Venezuelan States

El maíz (Zea mays L.) en Venezuela se produce en una amplia diversidad de condiciones agroecológicas. Entre las limitaciones bióticas y abióticas se encuentran enfermedades, déficit de oxígeno en el suelo por exceso lluvias, déficit hídrico por sequía, acidez y baja fertilidad del suelo. El mejoramiento genético de poblaciones facilita la selección de variedades de libre polinización y de líneas parentales. El objetivo del trabajo fue formar e iniciar el mejoramiento de la población básica de maíz FD-01B, de grano blanco, con base genética para su adaptación a factores adversos del cultivo en tres estados maiceros de Venezuela. Se seleccionaron como progenitores siete cultivares entre poblaciones y variedades y tres compuestos de líneas mejoradas. A partir de la población FD-01B original se seleccionaron 900 familias S1, se distribuyeron aleatoriamente 300 para cada uno de los estados Portuguesa (P), Yaracuy (Y) y Guárico (G) dando inicio al mejoramiento genético mediante selección recurrente de familias S1 de las poblaciones FD-01BP, FD-01BY y FD-01BG. Con este trabajo se sintetizó una nueva población de maíz y se inició el mejoramiento genético de tres subpoblaciones para su adaptación a condiciones agroecológicas adversas en estados maiceros de Venezuela. La semilla de la población FD-01B original y las subpoblaciones están a la disposición de programas de mejoramiento de entes públicos y privados.

Maize (Zea mays L.) is produced in Venezuela in a wide diversity of agro ecological conditions. Among the most important biotic and abiotic limitations, there are diseases, soil oxygen deficit due to excess of rains, water deficit by drought, soil acidity and low soil fertility. Population genetic improvement facilitates the selection of open pollinated varieties and inbred lines. The objective of this research was to synthesize and to start the improvement of the white grain basic maize population FD-01B, with genetic base for adaptation to adverse factors in three maize-producer states of Venezuela. Seven populations and varieties and three pool of improved inbred lines were used as progenitors. From the original population FD-01B, 900 S1 families were selected, 300 were randomized to Portuguesa (P), Yaracuy (Y) and Guárico (G) states, thus starting the genetic improvement through recurrent selection of S1 families from FD-01BP, FD-01BY and FD-01BG. This research allowed to synthesize a new maize population and to start improving of three subpopulations adapted to adverse agro ecological conditions in Venezuela. The population FD-01B original and subpopulation seeds are available for breeding programs of public and private entities.