Site-ul oficial Bioline International (site-ul actualizat periodic)

Jurnalul științei culturilor africane, vol. 9. Nu 2, pp. 441-450

REZISTENȚA PORURIULUI LA PĂRĂNULUI DE PORUMB: II. nepreferință

J. Derera, P. Denash Giga 1 și K.V. Pixley 2
Departamentul de cercetare și servicii de specialitate, P. O. Box CY550, Causeway, Harare, Zimbabwe
1 Universitatea din Zimbabwe, P. O. Box MP 167, Mt. Plăcut, Harare, Zimbabwe
2 CIMMYT-Zimbabwe, P. O. Box MP 163, Mt. Plăcut, Harare, Zimbabwe

(Primit la 9 iunie 2000; acceptat la 14 decembrie 2000)

Număr cod: CS01026

INTRODUCERE

Gărgărița porumbului (Stophilus zeamais Motsch.) Este cel mai distructiv dăunător al porumbului stocat în sudul Africii. Un sondaj de literatură indică faptul că există multă variație a porumbului pentru rezistența la gărgărița porumbului. S-a raportat o rezistență excepțională a boabelor la gărgărița porumbului în rase indigene din Mexic, Belize și unele genotipuri CIMMYT (Arnasson și colab., 1994), în timp ce Giga și Mazarura (1991) au găsit variații semnificative între genotipurile din Malawi și Zimbabwe. În ciuda acestui fapt, nu s-au făcut încercări semnificative pentru dezvoltarea germoplasmei de porumb cu rezistență îmbunătățită la dăunătorii de depozitare. Nivelul ridicat de daune cauzate de insecte în depozitele micilor fermieri face imperativ ca crescătorii să identifice sursele de rezistență și să selecteze trăsăturile care conferă rezistență (Smale și colab., 1993).

Trei componente de rezistență ale plantelor: antibioză, nepreferință și toleranță față de dăunătorii insectelor au fost raportate de Painter (1951) și au fost studiate și s-au dovedit a fi baze importante ale rezistenței cerealelor la gărgărița porumbului (Gomez). și colab., 1982, 1983; Horber, 1989; Arnasson și colab., 1997). Non-preferința este caracteristica moștenitoare a boabelor, care descurajează insectele să se hrănească, să colonizeze și să se supună sau să le combine o combinație a celor trei. Basculare și colab. (1986, 1987) au raportat diferențe mari în ceea ce privește atractivitatea cerealelor de porumb la atacul de gărgărița porumbului. A fost sugerată textura cerealelor (Tipping și colab., 1988) ca bază a rezistenței la nepreferință, deoarece pericarpul neted poate descuraja gărgărițele de la hrănire și ovipoziție. Astfel, aceste studii sugerează că îmbunătățirea rezistenței cerealelor la gărgărița ar trebui să se concentreze în principal pe antibioză și mecanisme de nepreferință.

Fermierii mici cultivă diferite soiuri de porumb pentru a reduce riscul pierderilor de cereale din cauza mai multor factori, inclusiv seceta și daunele cauzate de dăunătorii de depozitare, cum ar fi gărgărița porumbului. Schulten (1975) a raportat că fermierii din Malawi au cultivat atât soiuri locale, cât și hibrizi comerciali și că soiurile locale au fost rezistente, în timp ce soiurile și hibrizii îmbunătățiți erau foarte predispuși la atacul de gărgărița porumbului. Dobie (1974) a raportat, de asemenea, că gărgărița porumbului, care este un zburător puternic, este capabilă să exercite alegerea cerealelor printre hibrizi. În timp ce Kang și colab. (1995) au raportat că gărgărița porumbului a preferat unele încrucișări pentru hrănire, există încă informații genetice limitate pe baza rezistenței nepreferente în boabele de porumb. Cunoașterea moștenirii rezistenței nepreferențiale la hrănirea cu gărgărițe și ovipoziție ar fi utilă în proiectarea strategiilor de reproducere pentru dezvoltarea porumbului rezistent. Studiile anterioare s-au limitat în principal la studierea rezistenței cerealelor în testele fără alegere în laborator, totuși pe teren insectele ar alege cerealele pe care să se hrănească și pentru ovipoziție.

Obiectivele acestui studiu au fost de a evalua rezistența nepreferențială la gărgăriță în studiile de liberă alegere folosind boabe F2 de hibrizi experimentali de porumb și de a studia acțiunea genetică care determină moștenirea acestei trăsături. O hârtie de companie (Derera și colab., 2001, acest volum) raportează rezultatele experimentelor fără alegere care studiază moștenirea tipului de antibioză a rezistenței la gărgărițe pentru aceiași hibrizi.

MATERIALE ȘI METODE

Formarea hibrizilor. S-au format cincizeci și patru de hibrizi experimentali din 18 linii consangvinizate, câte șase din sudul Africii, CIMMYT-Mexic și CIMMYT-Zimbabwe (Tabelul 1). Cele șase linii consangvinizate din CIMMYT-Mexic au fost derivate din patru populații, care sunt adaptate la zonele tropicale de câmpie, dar ar putea fi cultivate în Harare, Zimbabwe. Acestea au fost examinate anterior și clasificate ca rezistente la gărgărița porumbului la CIMMYT-Mexic și, prin urmare, au fost selectate pentru studiul nostru. Liniile din sudul Africii au fost selectate datorită adaptării lor în regiune și importanței în programele regionale de reproducere. Aceste linii nu au fost examinate anterior pentru rezistență la gărgărița porumbului. Liniile CIMMYT-Zimbabwe, care au fost derivate din populații cu randament bun și caracteristici agronomice, au fost selectate datorită toleranței lor la boala virusului striului de porumb, o boală importantă din punct de vedere economic în Africa de Sud.

Liniile au fost grupate în funcție de originea lor ca Mexic (Rezistent; CIMMYT-Mexic), Regional (Africa de Sud) și CIMMYT (CIMMYT-Zimbabwe). Mai mult, liniile din fiecare grup au fost împărțite în două subgrupuri a câte trei, folosind informații anterioare pe genealogiile lor pentru a aloca linii cu aceeași orientare heterotică în fiecare subgrup. Liniile consangvinizate au fost numerotate de la 1 la 18, pentru comoditate (tabelul 1), iar în continuare, liniile și hibrizii formați între ele sunt menționate și identificate prin aceste numere plus pedigree prescurtate.

Liniile au fost încrucișate între subgrupuri de câte trei în conformitate cu o schemă de împerechere a designului Carolina de Nord II (Comstock și Robinson, 1952), pentru a forma nouă cruci în fiecare dintre cele șase seturi, în timpul iernii 1996 la Muzarabani. Fiecare linie consangvinizată a fost utilizată ca bărbat într-un set (pentru trei cruci) și ca o femelă pentru un alt set de cruci (pentru trei cruci diferite), rezultând astfel un design echilibrat de împerechere. Încrucișarea liniilor între subgrupuri cu orientare heterotică diferită a fost efectuată pentru a maximiza probabilitatea de a obține hibrizi cu randament ridicat și pentru a minimiza șansa ca oricare dintre hibrizi să nu aibă vigoare (consangvinizare). Cei 54 hibrizi experimentali F1, plus hibrizi comerciali locali, au fost împerecheați pentru a avansa sămânța la boabele F2, în timpul verii (1996/97), la stația CIMMYT de lângă Harare. Nu am reușit să obținem boabe F2 adecvate pentru doi hibrizi (8x10 și 9x12), prin urmare, bobul de 52 de hibrizi experimentali a fost disponibil pentru screening-ul rezistenței.

Screening de rezistență (test de liberă alegere). Boabele F2 au fost folosite pentru a evalua rezistența nepreferențială, deoarece aceasta reprezintă generația care este stocată de fermieri și va fi vulnerabilă la atacul gărgăriței. În plus față de cei 52 de hibrizi experimentali, am inclus boabe F2 din cinci hibrizi comerciali locali ca intrări de referință. Hibridul comercial ? SR52 ? și un compozit mexican ? Oaxaca 179 ? au fost utilizate ca controale susceptibile și, respectiv, rezistente. Gărgărițele de porumb au fost obținute din cultura de laborator CIMMYT-Zimbabwe; aceștia erau descendenți F1 ai unei populații de câmp colectate de la ferma Universității din Zimbabwe, lângă Harare.

Două sute de grame de boabe nedeteriorate din fiecare hibrid au fost păstrate timp de 14 zile într-un congelator la 20 ° C pentru a dezinfecta boabele oricăror infestări anterioare (Horber, 1989). Probele de porumb au fost apoi condiționate timp de șase săptămâni într-o cameră de temperatură și umiditate controlată (CTH), care a fost menținută în întuneric la 28 ± 2 ° C și 70 ± 5% umiditate relativă.

Această perioadă a permis insectelor să se hrănească și să producă cel puțin două generații de descendenți; perioada medie de dezvoltare a gărgăriței porumbului fiind de 35 de zile, în condiții optime (Gewinner și colab., 1996). La sfârșitul perioadei de incubație de 70 de zile, bobul din fiecare plic a fost cernut, cântărit și numărul de insecte numărat. S-a calculat procentul pierderii în greutate a boabelor în fiecare probă și s-au calculat coeficienții de corelație fenotipică Pearson dintre pierderea boabelor, textura boabelor și greutatea de 100 de semințe.

Pe baza clasificării noastre, hibrizii 6x1 și 6x2 au fost clasificați ca rezistenți, în timp ce 10x14 și 8x11 au fost foarte sensibili la gărgărița porumbului (Tabelul 2). Distribuția în frecvență a celor 52 de hibrizi experimentali pentru scăderea în greutate a fost aproximativ normală, cu 4% rezistent, 29% moderat rezistent, 44% moderat susceptibil, 19% susceptibil și 4% foarte sensibil hibrizi. Această variație largă a genotipurilor pentru rezistența la gărgărița porumbului a indicat segregarea genelor de rezistență în hibrizii generației F2. Acest rezultat este similar cu categorizarea lui Dobie (1977) a 217 genotipuri, care au arătat o distribuție normală cu 20% din genotipuri la capătul inferior al scalei indicelui de susceptibilitate a gărgăriței (rezistent), 30% moderat rezistent/susceptibil, 30% sensibile și 20% foarte sensibile.

GCA semnificativ pentru pierderea în greutate indică faptul că acțiunea genetică aditivă a fost importantă în determinarea rezistenței nepreferențiale la gărgărița porumbului. Importanța egală a GCAm și GCAf a indicat faptul că efectele materne nu au fost importante în determinarea nepreferinței. Astfel, ambii părinți au contribuit la niveluri similare de rezistență la acești hibrizi. Mai mult, SCA semnificativ pentru pierderea în greutate a boabelor în rândul hibrizilor a indicat faptul că acțiunea genetică neaditivă a fost importantă în determinarea nepreferinței unor hibrizi. Cu toate acestea, efectele aditive similare masculine și feminine pentru nepreferință au fost în contrast cu Kang și colab.? s (1995) constatări în care efectele materne au fost semnificative pentru nepreferența hibrizilor F2 de către gărgărița în testele de liberă alegere.

GCA negativ pentru pierderea în greutate a boabelor indică nepreferință, în timp ce GCA pozitiv indică preferința hibrizilor dintr-o linie dată de către gărgărița (Tabelul 5). Liniile consangvinizate 2 și 9 au avut GCA negativ semnificativ pentru pierderea în greutate atât la bărbați, cât și la femei, indicând faptul că aceste linii consangvinizate au contribuit mai mult decât nivelurile medii de tip de rezistență nepreferențială la gărgărița porumbului, atât ca surse de polen, cât și ca părinți ai semințelor. Este important să ne amintim că performanța liniilor din acest experiment este relativă numai față de celelalte linii utilizate în același set de hibrizi; prin urmare, inferențele cu privire la valoarea mai largă a liniilor în programele de reproducere ar trebui făcute cu prudență.

Liniile consangvinizate regionale (9 și 12) care au avut GCA negativ pentru rezistența nepreferențială la gărgăriță ca bărbat sau femeie ar putea fi direct utile în programele regionale, deoarece sunt adaptate Africa de Sud. Mai mult, liniile mexicane rezistente la gărgărițe care au prezentat un GCA bun pentru rezistență nepreferențială ar putea fi folosite ca surse în proiectele de ameliorare pentru a îmbunătăți liniile adaptate la nivel regional și de elită. Efectele SCA negative (favorabile) au indicat faptul că unii hibrizi au avut o performanță neașteptat de bună pentru nepreferință de către gărgărița porumbului (Tabelul 6). Efectele semnificative negative ale SCA pentru scăderea în greutate implică faptul că cea mai mare rezistență nepreferențială la gărgăriță va fi obținută la hibrizii care sunt combinații de linii care exploatează acțiunea genetică non-aditivă sau heteroză pentru această trăsătură.

Rezultatele noastre sunt în concordanță cu constatările lui Kang și colab. (1995) că acțiunea genetică aditivă și non-aditivă este importantă în condiționarea rezistenței nepreferențiale a cerealelor la gărgărița porumbului. În timp ce studiul nostru nu a investigat baza chimică pentru rezistența la preferință a cerealelor, Schoonhoven și colab. (1976) au sugerat că nepreferința se bazează pe lipsa stimulanților de hrănire în sâmburii rezistenți. Mai mult, Gomez și colab. (1982, 1983) au raportat că linia consangvinizată ? A619 ? a atras mai multe gărgărițe pentru ovipoziție și conținea un conținut mai mare de etanol, ceea ce sa sugerat a fi un stimulent al gărgăriței. Rezultatele noastre sugerează că este posibil să se dezvolte hibrizi cu rezistență îmbunătățită nepreferențială a bobului F2 la gărgărița porumbului. Considerații practice, cum ar fi costurile substanțiale de timp și bani pentru implementarea unui sistem de selecție a rezistenței la gărgărițe în cadrul unui program aplicat de creștere a porumbului, vor duce probabil la ezitare în rândul crescătorilor de porumb pentru a atinge acest obiectiv. Credem că este nevoie de mai multe cercetări pentru a confirma aceste rezultate utilizând un spectru mai larg de germoplasmă de porumb și că această cercetare este efectuată cel mai adecvat în sectorul public, la instituții precum a noastră (CIMMYT și Universitatea din Zimbabwe).

CONFIRMARE

Mulțumim cu recunoștință Fundației Rockefeller pentru finanțarea acestui proiect.

• Site-ul oficial Bioline International (site-ul actualizat periodic)
• Site-ul oficial Bioline International (site-ul actualizat periodic)
• Cumpărați Fito Spray pe site-ul oficial din Ungaria
• B-29s American Experience Site oficial PBS
• Cumpărător Ferește-te! Suplimentele alimentare, eligibilitatea și sănătatea student-sportiv - Site-ul oficial al