Washington, DC, USA
July 13, 2012
U.S. Department of Agriculture (USDA) scientists are using molecular tools to help cotton growers cut back on their use of pesticides in controlling one of their worst adversaries: the root-knot nematode (Meloidogyne incognita). Worldwide, the soil pest costs growers up to 10 percent of their crop, and it's a constant threat in the Southeastern United States, where it thrives in the sandy soils.
Richard Davis, a plant pathologist with the Agricultural Research Service (ARS) in Tifton, Ga., and his colleagues are hunting for genetic markers that will lead to development of commercial varieties of cotton better equipped to resist root-knot nematodes. They also have released a new line that gives cotton breeders a boost in their efforts to develop resistant lines.
ARS is USDA's principal intramural scientific research agency, and this project supports USDA's priority of promoting agricultural sustainability.
Much of Davis' research is being funded by the cotton growers who want to replace their chemical treatments with environmentally friendly ways to control nematodes. The work has taken on a sense of urgency because a pesticide called Temik, used to control nematodes in cotton fields, is in short supply and is scheduled to be discontinued because of health and environmental concerns.
Davis and Peng Chee, his University of Georgia partner, published a paper in 2006 that identified areas of the cotton genome where root-knot resistance genes are likely to reside. They have since refined the search by mapping portions of the chromosome where the resistance genes are located, and identifying "flanking markers" that lie on either side of the genes themselves. These results, published in Theoretical and Applied Genetics, will be critical in the search for the specific genes that confer resistance.
Developing cotton lines that resist the root-knot nematode is time-consuming and extremely expensive, in part because resistance is a multi-gene trait. Cotton also has a diverse genome—some plants have two sets of chromosomes, while others have four—making it difficult to cross "wild" resistant germplasm with commercial cultivars and come up with a hybrid that will produce seed.
But the line developed by Davis and Chee will be an excellent tool for breeders because it can grow throughout the Southeast and produces higher yields and a higher fiber quality than the line now used in many field trials. The new line is the result of several years of trials where researchers evaluated crosses among cotton plants, some raised in fields inoculated with the nematode and others raised in fields free of it. The researchers recently released it in the Journal of Plant Registrations.
Read more about this research in the July 2012 issue of Agricultural Research magazine.
Photo: A juvenile root-knot nematode, Meloidogyne incognita, penetrates a tomato root. Once inside, the juvenile, which also attacks cotton roots, causes a gall to form and robs the plant of nutrients. Photo by William Wergin and Richard Sayre. Colorized by Stephen Ausmus.
Una manera más "verde" de producir el algodón y combatir los nematodos
Científicos del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) están usando herramientas moleculares para ayudar a los productores del algodón a reducir su uso de pesticidas contra una de las peores plagas de su cultivo: el nematodo agallador (Meloidogyne incognita). Esta plaga, la cual vive en el suelo, les cuesta a los productores del algodón hasta el 10 por ciento de su cultivo, y es una amenaza constante en la parte sudeste de EE.UU., donde el nematodo crece bien en los suelos arenosos.
Patólogo de plantas Richard Davis con el ARS en Tifton, Georgia, y sus colegas están buscando marcadores genéticos que podrían llevar al desarrollo de nuevas variedades comerciales de algodón que tienen más resistencia a los nematodos agalladores. Los investigadores también han lanzado una nueva línea de algodón que les provee a los productores una nueva herramienta para utilización en sus esfuerzos de desarrollar nuevas líneas resistentes.
ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU. (USDA por sus siglas en inglés), y esta investigación apoya la prioridad del USDA de promover la sostenibilidad de agricultura.
La mayoría de las investigaciones por Davis son patrocinadas por productores del algodón que tienen un interés en reemplazar el uso de tratamientos químicos con maneras más amigables con el medio ambiente para controlar los nematodos. Este proyecto es especialmente importante porque un pesticida llamado Temik, el cual es usado para controlar los nematodos en los campos de algodón, es escaso y su producción será suspendido debido a preocupaciones ambientales y sobre la salud.
Davis y Peng Chee, quien es científico en la Universidad de Georgia, publicaron un informe en el 2006 que identificó áreas del genoma de algodón donde es posible que los genes de resistencia al nematodo agallador estén presentes. Ahora Davis y Chee han refinado sus investigaciones mapeando porciones del cromosoma donde los genes de resistencia están ubicados, e identificando los marcadores en ambos lados de los genes. Estos resultados, los cuales han sido publicados en la revista 'Theoretical and Applied Genetics' (Genética Teórica y Aplicada) tendrán un papel imprescindible en la búsqueda para los genes que proveen la resistencia al nematodo.
El desarrollo de líneas de algodón que resisten el nematodo agallador es una tarea prolongada y costosa, en parte porque múltiples genes son involucrados en la resistencia. El algodón también tiene un genoma diverso—por ejemplo, algunas plantas tienen dos pares de cromosomas, pero otras tienen cuatro pares—así que es difícil cruzar el germoplasma silvestre con las variedades comerciales y crear un híbrido que tiene la capacidad de producir semillas.
Pero la línea desarrollada por Davis y Chee es una herramienta excelente para los criadores de nuevas variedades de algodón porque se puede crecerlo en todas partes de la región del sudeste de EE.UU, y esta línea produce rendimientos más altos y una calidad más alta de fibra comparada con la línea ahora usada en muchas pruebas de campo.
La nueva línea resulta de varios años de pruebas con muchos cruces de plantas de algodón, incluyendo algunas cultivadas en campos infestados con los nematodos y otras en campos sin nematodos. Los investigadores recientemente informaron sobre la nueva línea en 'Journal of Plant Registrations' (Revista de Registro de Plantas).
Lea más sobre esta investigación en la revista 'Agricultural Research' de julio del 2012.
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