Abstract
The possible presence of resistance in 65 cultivars of Solanum phureja (Juz et Buk) to the aphid Myzus persicae (Sulzer) (Homoptera: Aphididae), the insect vector of several viruses in potatoes was evaluated under laboratory conditions at the ICA Experimental Center "Tibaitatá", Mosquera, Cundinamarca. The excised leaves method with artificial infestation was used to rear the aphids. In the evaluation, the maximum number of aphids in each cultivar was considered as an indicator of fecundity and the percentage of alates as a measure of the adaptability of the aphids to the cultivar. There were no cultivars inmune to the aphids, 16 cultivars in the shich the maximum population was less than 195.75 aphids were considered resistant due to adverse effects on the fecundity of M. persicae. Of these 16 cultivars seven were considered as good sources of resistance against "potato leafroll virus" (PLRV), due to the fact that the percentage of alates was high; the other were considered as a good source of resistance to stylet-borne viruses.
In general it was observed that there was a good association between the number of aphids on the under side of the leaves and the number of hairs, being the maximum number of aphids present in cultivars with a higher number of hairs. It is possible that this characteristic may be used in the preliminary identification of resistant cultivars.
The results of the laboratory test indicated that the procedures followed in these studies can be used in the future evaluations for the identification of cultivars resistant to M. persicae.
Introduccion
El cultivo de papa en Colombia se ve altamente afectado por la presencia de enfermedades causadas por virus, entre las cuales la que está causando mayores pérdidas es la producida por el "potato leaf roll virus" (PLRV), virus del enrollamiento de la hoja de papa, transmitido por el pulgón verde de la papa, Myzus persicae (Sulzer) (Homoptera: Aphididae).
Desde el punto de vista económico, estas enfermedades afectan directamente la producción, principalmente por el efecto degenerativo sobre las variedades. Una de las medidas de control es la obtención de variedades resistentes a los vectores de virus, ya que permite reducir y aún reemplazar, los programas de control químico de insectos, los cuales no son siempre eficientes.
El presente estudio tuvo como objetivo principal el desarrollo de un método práctico y confiable para determinar bajo condiciones controladas, la presencia de fuentes de resistencia genética en variedades de papa de la especie Solanum phureja (Juz et Buk) al M. persicae, y definir algunas relaciones insecto-planta que puedan ser utilizadas en trabajos futuros de evaluación de materiales resistentes a este insecto vector.
Revision De Literatura
Entre los vectores de virus de plantas, los áfidos ocupan el primer lugar (Swenson, citado por Dixon, 1973) y el daño producido es mayor por la transmisión de virus, que por la remoción de savia de las plantas, siendo así los áfidos una amenaza potencial de los cultivos (Dixon, 1973).
El M. persicae es el principal vector de la mayoría de los virus que atacan la papa. Entre los identificados como causantes de enfermedades en este cultivo y transmitidos por este insecto están: el "potato virus A" (PVA) (virus A de la papa) (Bartels, 1971); el "potato virus M" (PVM) (virus M de la papa) (Wetter, 1972); el "potato virus Y" (PVY) (virus Y de la papa). (Delgado S. 1970); el "potato virus F" (PVF) (virus F de la papa) (Kollmer, 1960); el "potato virus S" (PVS) (virus S de la papa) (Wetter, 1971); el "potato aucuba mosaic" (PAM) (virus del mosaico aucuba de la papa) (Kassanis, 1972) y el PLRV (Peters, 1970). Este último ha sido considerado por algunos investigadores como uno de los que causa las mayores pérdidas en papa (Peters, 1970; Martínez-López, 1968; Espinosa, 1975; y Murayama y Kojima, 1973).
Entre los estudios sobre resistencia a áfidos, vale la pena mencionar el de Gibson (1974) quien encontró que los híbridos entre Solanum tuberosum L. y S. berthaultii (Hawkes) presentaron un mecanismo de resistencia consistente en la presencia de pelos glandulares pegajosos que atrapan a los áfidos, observándose además que este mecanismo podía ser transferido a cultivos de papa comercial. El mismo autor (1976), determinó una correlación negativa entre pelos glandulares de las hojas de papa y el número de áfidos, y sugirió un método de selección de variedades resistentes por el número de pelos glandulares en las hojas.
En este momento ningún programa de evaluación de resistencia de plantas a insectos presenta una metodología unificada, y de allí la importancia de encontrar una técnica simple, eficiente y de una alta seguridad. Los trabajos sobre resistencia que se realizan en el invernadero y en el campo, con infestación natural o artificial, dan resultados que están sujetos a las interacciones entre el ambiente, la planta y el insecto que puede depender de fluctuaciones en la densidad de la población del insecto y los efectos del ambiente sobre insectos y plantas (Gallum et al, 1975). Esencialmente los criterios de evaluación están basados en el número de insectos por planta y en el daño que causa el insecto en determinadas partes de la planta.
Materiales Y Metodos
Se tomaron al azar 65 variedades de S. phureja pertenecientes a la Colección Central Colombiana (CCC) del Programa de Tuberosas del Instituto Colombiano Agropecuario, ICA. Estas variedades se sembraron en materas sobre mesas al ambiente. De cada variedad se tomaron tres hojas terminales o subterminales, las cuales se colocaron individualmente en cámaras construidas: de una lámina de cartón-madera con huecos de 0,5 cm de diámetro, de tal manera que cada hueco correspondiera al centro de una caja de petri. En la parte inferior de la lámina y frente a cada hueco se pegó un frasco con una capacidad de 3,5 ml y con una tapa de corcho agujereada que permitía la entrada del pecíolo de la hoja. La casa superior de la lámina se cubrió con papel filtro y cada hoja se tapó con una caja de petri (Figura 1). El nivel del agua se mantuvo inyectándolo con una jeringa. El conjunto se colocó dentro de cámaras de crecimiento "Sherer", modelo Cel 14-7, equipada con controles que permitían graduar la temperatura y luminosidad con precisión. La temperatura estuvo a 17°C con 16 horas de luz y una intensidad lum hica de 8.500 buj as-pie.
En cada replicación se colocaron tres hembras y se realizaron conteos a los 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 15, 16, 17, 18, y 20 días después de iniciado el ensayo para determinar la fecundidad de éstas.
Para obtener la población máxima se promedió el número de áfidos de las tres replicaciones en el día del registro del mayor número de ellos y para el total de alados se tomó el valor acumulado hasta el día de máxima población. Con el fin de determinar el efecto de cada variedad ensayada sobre los áfidos y escoger los parámetros que miden mejor este efecto, se hicieron análisis de correlación lineal simple.
Cámara utilizada para la evaluación de fertilidad y fecundidad de M. persicae.
Resultados Y Discusion
Se encontraron dificultades con algunas variedades de papa que presentaron ataques del tostón o minador del follaje Liriomyza quadrata (Malloch) (Diptera: Agromyzidae) y del hongo Oidium sp. Además, en algunos áfidos utilizados en el ensayo se presentó parasitimos, que sólo se manifestó después de iniciado el experimento, haciendo necesario la eliminación de 15 materiales antes de concluir el trabajo.
Fecundidad de las hembras
Los valores de fecundidad para el primer día de conteo tuvieron un promedio por variedad de 6,7 áfidos con un rango de 0,66 a 13,66. En el segundo día las poblaciones en cada variedad tendieron a duplicarse, presentando un promedio general de 12,77. Para el sexto día la población había aumentado aproximadamente tres veces con respecto al segundo día; en este caso el promedio fue de 41,38 llegando a 148,03 a los 14 días (Cuadro 1).
La población máxima de áfidos en cada una de las variedades estudiadas (Tabla 2) se alcanzó entre los días 10 y 20 de iniciado el ensayo; el promedio más alto fue de 444,66 áfidos en la variedad 4423 yel más bajo 111,60 áfidos en la variedad 4777.
El total de alados no estuvo directamente relacionado con el número total de áfidos, encontrándose un máximo de 82 áfidos alados en la variedad 4674 y un mínimo de 10 áfidos alados en la variedad 4379 con un promedio general de 28 áfidos por variedad. La presencia del mayor número de áfidos en la variedad 4379, asociada con el menor número de formas aladas, sugiere que ésta sea la variedad más apropiada entre las estudiadas para el desarrollo de M. persicae. La iniciación de la producción de alados estuvo comprendida entre los días 6 y 10 de iniciado el ensayo (Cuadro 2).
Para saber si existían diferencias entre los promedios por variedad para cada conteo, se sometieron los datos independientemente a una prueba de "t", asumiendo la media de la población (u) igual a cero para plantas inmunes a los áfidos. Se encontró que hubo diferencias significativas entre variedades a los niveles de probabilidad del 1 y 5%, en todos los conteos y en la población máxima. Estas diferencias se debieron posiblemente a la existencia de antibiosis más bien que a los mecanismos de preferencia o no preferencia, puesto que los áfidos no tuvieron oportunidad para seleccionar el mejor huésped.
La baja fecundidad presentada en algunas variedades fue el resultado de las alteraciones en la biología del áfido al alimentarse en plantas con posibles fuentes de resistencia. Esto se deduce al tener en cuenta que se han encontrado en plantas resistentes substancias químicas con propiedades insecticidas que causan la muerte del insecto en los primeros estados de vida, reduciendo así, la fecundidad (Painter, 1951). También, la baja fecundidad puede deberse a la ausencia de determinados elementos nutritivos, ya que según Auclair y Hause citados por Beck (1964), estos juegan un papel importante en la relación planta-huésped.
En las variedades 4554, 4379, 4667 se observó descendencia con hembras más pequeñas y la fecundidad fue baja, lo cual sugiere una posible resistencia en ellas.
Número promedio de áfidos por variedad, para los diferentes días de conteo. Tibaitatá. 1977.
Matrícula de la colección Central Colombiana.
Promedio de áfidos de la población máxima, promedio de alados hasta la población máxima y porcentaje de alados Tibaitatá 1977
Matrícula de la colección Central Colombiana.
Como se observaron diferencias significativas dentro de promedios de áfidos por variedad, se hizo un análisis de correlación lineal simple entre la fecundidad en los diferentes días de conteo. De la estimación de los coeficientes de correlación se pudo determinar el grado de asociación entre el número de áfidos. El valor de los coeficientes de correlación fue altamente significativo entre los primeros días de conteo (1, 2, 6 y 10) con 0,863,0,836, 0,758 y 0,308 respectivamente. La alta asociación entre las poblaciones del primero y segundo, segundo y sexto, sexto y décimo día de conteo, está mostrando que el ritmo de crecimiento dentro de variedades no se vio afectado, es decir que las variedades con población alta y las con población baja en el primer día continuaron con alto y bajo ritmo de crecimiento respectivamente, hasta el décimo día; a partir de este día el ritmo de crecimiento varió debido a que algunas variedades alcanzaron la población máxima. Por tal razón el grado de asociación entre la población en el décimo día y en el día 14 disminuyó a un nivel de significancia del 5%, o sea que hay un menor grado de asociación.
El propósito de buscar el grado de asociación entre la población máxima y el día que se presentó esa población fue la de determinar si los áfidos alcanzaban su pico con mayor velocidad en las variedades en que mejor se adaptaban, pero la no correlación entre estos parámetros sugiere que las plantas no están influyendo.
Por medio de la prueba de "t" se encontró que existían diferencias significativas (P 5%) entre promedios de la población máxima por variedad, lo cual permitió establecer que las condiciones biológicas de las diferentes variedades de S. phureja influyeron en el desarrollo del M. persicae.
Total de áfidos y alados
Al considerar que entre los factores que influyen en el desarrollo de formas aladas, además del crecimiento de la población, se encuentran algunos factores específicos de la planta hospedante (Dixon, 1973), se utilizó el porcentaje de formas aladas, basado en las poblaciones máximas, como un criterio para evaluar la resistencia de los materiales estudiados. En esta evaluación se consideró que en las variedades con poblaciones máximas altas y bajo porcentaje de alados, se encontraban las plantas más aptas para el desarrollo de M. persicae. En aquellas variedades con población máxima alta y un porcentaje alto de alados se consideró que se presentaban casos de falta de alimento, indicando que la planta no era tan buen huésped, mientras que se consideraron como variedades resistentes, aquellas que además de presentar poblaciones máximas bajas tenían un porcentaje alto de alados. Y aquellas variedades en las que se desarrollaron poblaciones máximas bajas con bajo número de alados también se consideran como resistentes ya que la fecundidad de los áfidos se vio afectada.
Con estos criterios se puede considerar que la variedad 4423 con una población máxima promedia de 444,66 áfidos y 8% de alados (Cuadro 2) es una variedad que permite que M. persicae alcance poblaciones altas sin que encuentre la necesidad de emigrar en busca de mejor alimento, mientras que la variedad 1000.1.3. con una población máxima promedia de 117,50 áfidos y un 55% de formas aladas (Cuadro 2), no es la más apropiada para el desarrollo del áfido.
Si se considera que la formación de alados está influenciada por las poblaciones altas, es de esperarse que en las variedades en que estos promedios son mayores, la formación de alados se haya iniciado más temprano. Así sucedió en las variedades 4423, 4338, 5010, 4754, 191, 4948, 4772, 4496,5001,4521,5023 y 4718; se observó sin embargo (Cuadro 2) que en algunas variedades con promedios máximos altos se presentó una cierta demora en la iniciación de la formación de alados, situación que sugiere que estas variedades son mejores huéspedes del áfido, como es el caso de las variedades 4700, 4424, 4751, 4160, 4674, 5013, 4746. Entre éstas se podrían considerar como mejores plantas hospedantes, y por consiguiente las menos apropiadas para seleccionar en un programa de variedades resistentes al vector, las variedades 4700 y 4424, mientras que la variedad 4674 sería promisoria por presentar un porcentaje relativamente alto de alados.
El comportamiento observado y considerado en este estudio puede ser muy importante en el control de virus circulativos como es el caso del PLRV, pero es posible que presente algunas dificultades con otros virus de papa como los PVA, BVM, PVF, PVS, PAM, PVY, los cuales por el hecho de ser llevados en el estilete, con pruebas cortas y bastante movilidad de los áfidos, pueden ocasionar una mayor distribución del virus. Así, los criterios para seleccionar una variedad de papa con resistencia al M. persicae dependerán del tipo de virus que se quiera controlar. Para hacer esta selección, es necesario complementar este trabajo con estudios sobre el comportamiento alimenticio de las formas aladas al colonizar plantas de las variedades que en este trabajo se consideran como resistentes.
Selección de material con posibles fuentes de resistencia
Una vez determinado que existían en cada uno de los días de conteo diferencias estadísticamente significativas dentro de los promedios de población máxima y total de alados, se hicieron dos nuevos grupos de variedades: un primer grupo, considerando susceptibles las variedades con promedios de áfidos mayores a 254,77 y el segundo, con aquellas con promedios menores a 195,75, en las cuales se asumían posibles fuentes de resistencia (Cuadro 3) (límite de confianza a un nivel del 1%). A esta primera selección se le hizo un nuevo análisis de correlación entre los valores de fecundidad y el total de alados. Los valores de estos coeficientes muestran la asociación entre la fecundidad en los diferentes días de conteo y fue altamente significativa; además hubo asociación entre la población máxima y total de alados. Utilizando el límite de confianza inferior que corresponde a 195,75 áfidos, se seleccionaron como variedades resistentes las que presentaron un promedio menor a este límite (Cuadro 4). Entre éstas, las mejores variedades fueron las que además de la baja fecundidad, tuvieron un alto porcentaje de alados, o sea las variedades 4461, 4660, 4522, 4787, 4667, 4623 y la 1000.1.3. Estas variedades de S. phureja son promisorias cuando se trate de controlar el PLRV.
Las variedades 4722, 4492, 4554, 4379 y 277 son las más recomendadas cuando los problemas mayores en los cultivos de papa son los virus llevados en el estilete.
Mecanismos de resistencia
Luego de determinar que las plantas presentaron diferente respuesta al ataque de los áfidos fue necesario determinar la causa de estas diferencias.
Los mecanismos de defensa en las variedades de papa de S. phureja seleccionadas por su aparente resistencia al M. persicae, fueron esencialmente debidos a antibiosis. Estos mecanismos dependen posiblemente de la presencia de substancias químicas en las hojas, las cuales actuaron como toxinas ocasionando una disminución en la fecundidad de los áfidos.
Además, se encontró que la densidad de las vellosidades en el envés de las hojas estuvo asociada directamente con el número de áfidos: las variedades resistentes presentaron menor número de vellosidades y las más susceptibles mayor número, a excepción de las variedades 4554, 277 y 4777, que aunque el promedio de áfidos fue bajo, el número de vellosidades fue alto. Al realizar un análisis de correlación lineal simple entre estas dos variables, se encontró un coeficiente de correlación igual a 0,625, el cual fue altamente significativo (P>1%) (Figura 2). No se determinó la razón de este mecanismo en S. phureja, pero posiblemente esté asociado con la presencia de substancias que favorecen la nutrición y el desarrollo de los áfidos, ya que S. flahaulti (Bitt) que presenta hojas pubescentes, en condiciones de campo de Tibaitatá, fue un excelente huésped de M. persicae.
Variedades de S. phureja seleccionadas en base a la población máxima, empleando como criterio de selección los límites de confianza a un nivel del uno por ciento.
Variedades de S. phureja seleccionadas por su resistencia parcial a M. persicae de acuerdo a la población de áfidos, utilizando como criterio de selección los límites de confianza a nivel del uno por ciento, para los promedios de población máxima.
Efecto de las diferencias en pbescencia entre algunas variedades de S. phureja sobre las poblaciones de M. persicae. A la izquierda foliolo de una variedad poco pubescente asociada con poblaciones bajas. A la derecha foliolo de una variedad muy pubescente asociada con poblaciones altas.
Conclusiones
La evaluación de resistencia a M. persicae en algunas variedades de S. phureja bajo condiciones de laboratorio, permitió sacar las siguientes conclusiones:
Con los datos sobre fecundidad y total de formas aladas, se pudo establecer una metodología para la evaluación de resistencia a áfidos en variedades de papa y la determinación de los parámetros de medida que pueden ser utilizados en trabajos futuros.
Al observar el efecto de las plantas de papa sobre el insecto, se encontraron diferencias significativas entre promedios de áfidos por variedad, lo cual se atribuye a posibles mecanismos de defensa, debidos a antibiosis.
En trabajos de laboratorio se pueden inicar los conteos a partir del día sexto, en razón a la alta correlación existente entre los promedios de áfidos por variedad entre el primero, segundo y sexto día de conteo.
Según los criterios sobre resistencia utilizados, los números de la CCC 4461, 4660, 4522, 4787, 4667, 4623 y la 1000.1.3. son las variedades de S. phureja en las cuales aparentemente los áfidos encontraron posibles factores que alteraron su crecimiento y reproducción, siendo estas variedades las más promisorias en cuanto a resistencia a M. persicae cuando se desea controlar PLRV. Las variedades designadas con los números de la CCC 4722, 4492, 4554, 4379 y 277 son las más recomendadas cuando se desea controlar virus llevados en el estilete.
Un posible mecanismo de defensa en las plantas seleccionadas fue el número de vellosidades en el envés de las hojas y su relación directa con el número de áfidos por variedad. El número de vellosidades puede ser un método preliminar de selección de variedades resistentes.