NUEVAS FUENTES DE RESISTENCIA A Heterodera avenae Y A Mayetiola destructor EN CEREALES.

NEW SOURCES OF RESISTANCE TO Heterodera avenae AND TO Mayetiola destructor IN CEREALS.

	Inducción de Peroxidasa en respuesta a la infección (+) por H.avenae de raíces de trigo con y sin el gen de resistencia Cre7. Como control se usaron raíces sin infectar (-) Peroxidase induction in response to H.avenae infection (+) in wheat roots with and without Cre7 resistance gene. Uninfected (-) as control	Ángeles Delibes de Castro Isidoro López Braña Santiago Moreno Vázquez Ester Simonetti
Estado larvario del mosquito del trigo Hessian fly larval stage
Hembras del nematodo de quiste de los cereales Cereal cyst nematode females

APLICABILIDAD DE LOS RESULTADOS DE INVESTIGACIÓN            El nematodo de quiste de los cereales, Heterodera avenae y el mosquito del trigo Mayetiola destructor son un problema económico importante en muchas zonas trigueras del mundo, incluida España. El método más eficaz, hasta ahora, para controlar ambos patógenos ha sido la utilización de cultivares de trigo resistentes o tolerantes. La búsqueda de nuevo germoplasma resistente es esencial, ya que la presión de selección que ejercen los cultivares de trigo, con genes de resistencia, sobre las poblaciones de nematodos/insectos que hacen que estos evolucionen hacia formas virulentas.          La investigación de este grupo se centra en el estudio de la resistencia a estos dos patógenos del trigo y en el tipo de herencia de la misma. Se han obtenido líneas avanzadas de trigo portadoras de tolerancia frente a H. avenae (genes Cre2 y Cre7) y M. destructor (genes H27 y H30), transferida desde especies de Aegilops. Algunas de estas líneas han mostrado buenas características agronómicas en ensayos de campo. Se han encontrado marcadores ligados a varios genes de resistencia que facilitan la mejora. El cultivo de este material supone un ahorro en el empleo de agroquímicos y/o un incremento de producción, lo cual se traduce en un beneficio para el agricultor. Los sectores beneficiados son mejoradores de trigo, agricultores y empresas de semillas.

APLICABILITY OF RESULTS           The cereal cyst nematode (Heterodera avenae) and the Hessian fly (Mayetiola destructor) are major pests of cereal in Spain and other worldwide cereal-growing areas. To date, the most economical and environmental-friendly way of control is the development of resistant or tolerant cultivars. To counteract the continuous evolution of virulent pathotypes/biotypes, breeders need to identify new resistance specificities from diverse origins.           This research group has a broad experience in the study of genetics and physiology of the wheat resistance for these pathogens. They have developed advanced wheat lines derived from susceptible commercial cultivars with tolerance against H. avenae (Cre2 and Cre7 genes) and M. destructor (H27 and H30 genes), using Aegilops spp. as donor. Several of these lines displayed good agronomic characteristics in field test and they are very close to be released. Molecular markers linked to these resistance genes have been developed by this group, which are shortening wheat breeding programmes. The new releases will save agrochemicals and will conduce to a final increase of yield. It is expected that wheat breeders, farmers and seed companies will benefit from the mentioned releases.

LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN El objetivo final consiste en obtener nuevos cultivares de trigo que incorporen las resistencias a H. avenae y M. destructor procedentes de Aegilops. Este objetivo global puede desglosarse en las siguientes líneas de investigación: 1. Caracterización genética de genes de resistencia: pruebas de alelismo, mapeo, etc. Para ello se están desarrollando marcadores moleculares clásicos, y al tiempo investigando el uso de transposones como fuente de marcadores moleculares. Así mismo se han obtenido líneas casi isogénicas para las distintas resistencias y varias poblaciones F2 segregantes. 2. Obtención de cultivares de trigo con las resistencias conferidas por los genes Cre2, Cre7, H27 y H30, partiendo de las líneas avanzadas disponibles en la actualidad y multiplicación a gran escala para su presentación en diferentes Registros. 4. Identificación y caracterización de los genes de peroxidasa que se inducen en respuesta a la infección por H. avenae, en raíces de las líneas resistentes portadoras de los genes Cre2 y Cre7. 5. Caracterización molecular (RAPDs, isoenzimas, etc) de los distintos biotipos de M. destructor y patotipos de H. avenae.

RESEARCH LINES The end goal is to obtain new wheat cultivars carrying resistance genes to H. avenae and M. destructor , transferred from Aegilops species. This objective includes the following research lines: 1. Genetic characterization of resistance genes: alelism tests, mapping, etc. To this aim we have developed classical molecular markers, and we are also investigating new sources of markers as for instance transposon-based markers and resistance gene candidate based strategies. Near isogenic lines with and without resistance and several F2 populations have been developed. 2. Introgressing the resistance genes Cre2, Cre7, H27 and H30 in wheat cultivars. To this aim advanced lines are available. The group is also involved in the final steps, i.e., the multiplication and registration of the obtained cultivars. 4. Identification and characterisation of peroxidase genes induced in response to H. avenae infection in roots of wheat lines carrying Cre2 and Cre7 resistance genes. 5. Molecular characterization (RAPDs, isozymes, etc) of biotypes of M. destructor and patotypes of H. avenae.

COLABORACIONES CON OTROS GRUPOS, INSTITUCIONES Y SECTOR PRIVADO (COLLABORATIONS WITH OTHER GROUPS, INSTITUTIONS AND PRIVATE SECTOR)

Dpto. Protección Vegetal-CCMA-CSIC (Madrid)

Dpto. Fitopatología-SIDT (Junta de Extremadura)

Dpto. Área de cultivos extensivos-UdL-IRTA (Lleida)

Semillas Fitó, SA

Eurosemillas, SA

Agrosa Semillas Selectas, SA

Instituto de Nematología Agraria, CNR (Bari-Italia)

TECNOLOGÍAS DISPONIBLES Isoelectroenfoque Electroforesis PCR RT-PCR Secuenciación Southern blot Northern blot

AVAILABLE TECHNIQUES · Isoelectrofocusing · Electrophoresis · PCR · RT-PCR · Sequencing · Southern blot · Northern blot

PATENTES RECIENTES REGISTRO DE VARIEDADES COMERCIALES -T.aestivum cv Victorino (nº título 002383) tolerante a Heterodera avenae: BOE 23/03/2007 nº 71, pp 12810-12811, (Orden APA/697/2007 del 1 de Marzo). ENTIDAD TITULAR: UdL-IRTA, UPM, CSIC/EUROSEMILLAS S.A. -T.aestivum cv Mapeña (nº Registro 20050190) tolerante a Heterodera avenae: BOE 12/02/2008 nº 37, pp 7542-7543, (Orden APA/303/2008 del 28 de Enero). ENTIDAD TITULAR: UdL-IRTA, CSIC, UPM. -T.aestivum cv Peñalon (nº Registro 20040230) tolerante a Heterodera avenae: BOE 12/02/2008 nº 37, pp 7542-7543, (Orden APA/303/2008 del 28 de Enero). ENTIDAD TITULAR: UdL-IRTA, CSIC, UPM. REGISTRO DE VARIEDADES PROTEGIDAS -T.aestivum cv Victorino (nº título 002383) tolerante a Heterodera avenae: BOE 12/02/2008 nº 37, pp 7540-7541 (Orden APA/299/2008 del 28 de Enero). ENTIDAD TITULAR: UdL-IRTA, UPM, CSIC/EUROSEMILLAS S.A.

RECENT PATENTS REGISTRY OF COMMERCIAL VARIETIES -T.aestivum cv Victorino (Register nº 002383) tolerant to Heterodera avenae: BOE 23/03/2007 nº 71, pp 12810-12811, (Orden APA/697/2007 del 1 de Marzo). TITULAR ENTITY: UdL-IRTA, UPM, CSIC/EUROSEMILLAS S.A. -T.aestivum cv Mapeña (Register nº 20050190) tolerant to Heterodera avenae: BOE 12/02/2008 nº 37, pp 7542-7543, (Orden APA/303/2008 del 28 de Enero). TITULAR ENTITY: UdL-IRTA, CSIC, UPM. -T.aestivum cv Peñalon (Register nº 20040230) tolerant to Heterodera avenae: BOE 12/02/2008 nº 37, pp 7542-7543, (Orden APA/303/2008 del 28 de Enero). TITULAR ENTITY: UdL-IRTA, CSIC, UPM. REGISTRY OF PROTECTED VARIETIES -T.aestivum cv Victorino (Register nº 002383) tolerant to Heterodera avenae: BOE 12/02/2008 nº 37, pp 7540-7541 (Orden APA/299/2008 del 28 de Enero). TITULAR ENTITY: UdL-IRTA, UPM, CSIC/EUROSEMILLAS S.A.

Proyectos y contratos de investigación financiados (últimos cinco años)

Obtención de trigos harineros portadores de la resistencia al mosquito del trigo Mayetiola destructor procedentes de Aegilops ventricosa

Entidad financiadora: CICYT PETRI 1995-0496-OP

Entidades participantes: ETSI Agrónomos-Madrid, UdL IRTA-Lérida, SIA-Junta Extremadura

Empresa cofinanciadora ACOREX (CIF: F-10027423)

Duración: 2001-2002

Investigador principal: Ángeles Delibes de Castro

Caracterización de los genes de resistencia a H.avenae (Cre2, Cre6 y Cre7) y a M. destructor (H27 y HAet) procedentes de Aegilops. Transferencia y expresión en trigo hexaploide

Entidad financiadora: CICYT AGL2001-3824-C04 (AGR).

Entidades participantes: ETSI Agrónomos-Madrid, UdL IRTA-Lérida, CCMA-CSIC-Madrid, SIA-Junta Extremadura

Duración: 2001-2004

Investigador principal: Ángeles Delibes de Castro

Selección y caracterización molecular y agronómica de trigos hexaploides portadores de genes de resistencia a Heterodera avenae y/o Mayetiola destructor transferidos desde Aegilops L

Entidad financiadora: MCYT AGL2004-06791-C04 (AGR).

Entidades participantes: ETSI Agrónomos-Madrid, UdL IRTA-Lérida, CCMA-CSIC-Madrid, SIDT-Junta Extremadura

Duración: 2005 - 2008

Investigador principal: Ángeles Delibes de Castro

Caracterización de líneas de mejora de trigo tolerantes a patógenos I

Entidad financiadora: Comunidad de Madrid R05/11223.

Entidad participante: Grupo de Investigación de la UPM “Mejora genética de plantas” perteneciente a la E.T.S.I.Agrónomos-Madrid

Duración: 2006.

Investigador Principal: José María Carrillo Becerril.

Obtención de trigos harineros portadores de los genes H27 y H30 que confieren resistencia frente a Mayetiola destructor

Entidad financiadora: MEC Proyecto PETRI coordinado PET2006_0424_00.

Entidades participantes: E.T.S.I. Agrónomos-Madrid, UdL-Lérida; S.I.D.T-Junta Extremadura.

Duración: 2007-2010.

Coordinador: Ángeles Delibes de Castro. Investigador Principal subproyecto 1: Angeles Delibes de Castro.

Empresa cofinanciadora AGROSA SEMILLAS SELECTAS (CIF: A-19154418).

Caracterización de líneas de mejora de trigo tolerantes a patógenos II.

Entidad financiadora: Comunidad de Madrid.

Entidad participante: Grupo de Investigación de la UPM “Mejora genética de plantas” perteneciente a la E.T.S.I.Agrónomos-Madrid.

Duración: 2007.

Investigador Principal: José María Carrillo Becerril.

PUBLICACIONES (PUBLICATIONS)

- Andrés, M.F., Romero, D., Montes, M.J. and Delibes, A. Genetic relationships and isozyme variability in Heterodera avenae complex determined by isoelectrofocusing. Plant Pathol. 50, 270-279 (2001).

- Ogbonnaya, S., Seah, I., Delibes, A., Jahier, J., Lopez-Braña, I., Eastwood, R.F., Lagudah, E.S. Molecular-Genetic Characterisation of Nematode Resistance from Aegilops ventricosa and its derivatives in wheat. Theor. Appl. Genet 102, 623-629 (2001).

- Andres, M.F., Melillo, M.T., Delibes, A., Romero, M.D. and Bleve-Zacheo, T. Changes in wheat roots enzymes correlated with resistance to cereal cyst nematode nematode. New phytol. 152, 343-354 (2001).

- Martín-Sánchez, J.A., Gómez-Colmenarejo, M., Del Mora,l J., Sin, E., Montes, M.J., González-Belinchón, C., López-Braña, I., Delibes, A. A new Hessian fly resistance gene (H30) transferred from the wild grass Aegilops triuncialis to hexaploid weat. Theor. Appl. Genet. 106, 1248-1255 (2003).

- Montes, M.J. López-Braña I., Romero, M.D. Sin E., Andrés M.F, Martín-Sánchez, J.A, and Delibes, A. Biochemical and genetic studies of two Heterodera avenae resistance genes transferred from Aegilops ventricosa to wheat. Theor. Appl. Genet. 107: 611-618 (2003).

- Montes, M.J.; López-Braña, I. and Delibes A. Root enzyme activities associated with resistance to Heterodera avenae conferred by gene Cre7 in a wheat/Aegilops triuncialis introgression line. J. Plant Physiol. 161: 493-495 (2004).

- Delibes, A.; López-Braña, I.; Gonzalez-Belinchón, C.M.; Simonetti, E.; Moreno-Vázquez, S. Selección y caracterización molecular y agronómica de trigos hexaploides portadores de genes de resistencia a Heterodera avenae y/o Mayetiola destructor transferidos desde Aegilops. Phytoma 169: 72-75 (2005).

- Andrés, M.F., Delibes, A. and López-Braña, I. Utilización de marcadores moleculares en el estudio de nematodos fitoparásitos. En el libro “Herramientas biotecnológicas en plantas. Editado por Pallás V., Escobar C., Rodríguez Palenzuela P., Marcos J.F. (Eds.). Ediciones Mundi Prensa, Madrid. 464 pp. ISBN: 978-84-8476-319-2 (2007).

- Delibes, A., López-Braña, I., Moreno-Vázquez, S., Martín-Sánchez, J. A. Review. Characterization and selection of hexaploid wheats containing resistance to Heterodera avenae or Mayetiola destructor introgressed from Aegilops. Spanish J. Agricult. Res. 6 (2008).

- Montes, M.J.; Andrés, E., Sin, E., López-Braña, I., Martín Sánchez, J.A., Romero, M.D. and Delibes A. Cereal cyst nematode resistance conferred by Cre7 gene from Aegilops triuncialis and their relationship with Cre genes from Australian wheat cultivars. Genome 51: 315-319 (2008).