Agronomía Colombiana

Editorial policy

Design of expression cassettes using the Cry 1Ba1 gene for potato (Solanum tuberosum L.) varieties

ABSTRACT The most serious insect pest problem in the potato crop in Colombia is the lepidopteran Tecia solanivora that causes significant economic losses. In this research, we designed expression cassettes based on the crylBal gene of Bacillus thuringiensis that could confer resistance to T. solanivora via the variety Pastusa Suprema. We selected the elements of the designed expression cassettes through an analysis of scientific literature and patent databases; the considered factors were the proteolytic activation of the Cry1Ba1 protoxin, modification of codonic use, polyadenylation signals, and cryptic splicing sites. We used a tissue-specific patatine promoter to reduce potential biosafety risks, because it is expressed only in the tuber. The freedom to operate analysis suggests that the commercial use of the designed expression cassettes in transgenic potato plants does not affect the rights of third parties in Colombia.

RESUMEN El más grave problema de insectos plaga en el cultivo de la papa en Colombia, es el lepidóptero Tecia solanivora, que causa importantes pérdidas económicas. En este trabajo se diseñaron casetes de expresión basados en el gen cry1Ba1 de Bacillus thuringiensis que pudiesen conferir resistencia a T. solanivora para la variedad Pastusa Suprema. Los elementos de los casetes de expresión diseñados fueron seleccionados mediante un análisis de literatura científica y de bases de datos de patentes; se tuvieron en cuenta los siguientes factores: activación prote-olítica de la protoxina Cry1Ba1, modificación de uso codónico, señales de poliadenilación y sitios crípticos de splicing. Se usó un promotor tejido específico de patatina que puede disminuir potenciales riesgos de bioseguridad, debido a que se expresa solo en el tubérculo. El análisis de libertad de operación sugiere que el uso comercial de los casetes de expresión diseñados en plantas transgénicas de papa no afecta los derechos de terceros en el territorio de Colombia.

Cross-species transfer of SSR markers in Setaria sphacelata and Trichloris crinita sp.

ABSTRACT Setaria sphacelata and Trichloris crinita are subtropical forage species that are important for livestock breeding in Argentina. Genomic information is scarce for these species, and there are no molecular markers designed for them; this limits the development of genetic improvement programs. We performed a cross-species transfer of SSR markers from several Poaceae species. In S. sphacelata, 8 SSR markers were transferred from Setaria italica (40% transfer rate), exhibiting 83% polymorphism. Kazungula, Splenda and Narok cultivars were genetically differentiated and the experimental material "Selección INTA" was separated from Narok, from which it was derived. For T. crinita, 19 microsatellites were transferred from 5 Poaceae species (7.3% transfer rate), with 69% polymorphism. The results obtained in this study show the potential of the transferred SSR markers for assessing genetic variation and for expanding the genetic resources available for these species.

RESUMEN Setaria sphacelata y Trichloris crinita son especies forrajeras subtropicales, estratégicas para el desarrollo de la actividad ganadera argentina. Para estas especies, la información genómica es escasa y no existen marcadores moleculares desarrollados en las mismas, por lo cual el desarrollo de programas de mejoramiento genético se ve limitado. En este contexto, realizamos una transferencia de marcadores SSR de varias especies de poáceas. En S. sphacelata, se transfirieron 8 marcadores desarrollados en Setaria italica (tasa de transferencia del 40%), mostrando un 83% de polimorfismo. Los cultivares Kazungula, Splenda y Narok se diferenciaron genéticamente y el material experimental "Selección INTA" se separó de Narok, del cual se deriva. Para T. crinita, se transfirieron 19 microsatélites de 5 especies poáceas (tasa de transferencia del 7.3%), con 69% de polimorfismo. Todos los individuos se pudieron difrenciar genéticamente. Los resultados obtenidos en este trabajo muestran la capacidad de los marcadores SSR transferidos para evaluar la variabilidad genética, expandiendo los recursos genéticos disponibles para estas especies.

Yield and physicochemical quality of Physalis peruviana L. fruit related to the resistance response against Fusarium oxysporum f. sp. physali

ABSTRACT Cape gooseberry (Physalis peruviana L.) is a fruit of great interest, due to its high nutritional and potential medicinal value. Vascular wilt disease caused by the fungus Fusarium oxysporum f. sp. Physali (Foph) is responsible for crop losses of up to 100% which makes necessary to identify resistant cultivars. To contribute to crop improvement processes, a physicochemical characterization was performed on fruits of 33 cape gooseberry genotypes using 18 quantitative descriptors. The genotypes were planted in the field under high and no pressure of Foph. The Student's t test detected statistically significant differences (P<0.05) between the two conditions for yield, fruit cracking (%) and fruit juice pH. The principal component analysis explained in five factors 84.96% of the total variance, in which the fruit physical variables were the major contributor to the first component (41.65%). Cluster analysis grouped the genotypes under high and no pressure in seven and eight clusters, respectively. Two contrasting genotypes showing differential resistance response to the pathogen were analyzed for fruit antioxidant capacity, in which DPPH and ORAC methods presented significant differences (P<0.05) between the two genotypes with greater antioxidant activity in the susceptible material.

RESUMEN La uchuva (Physalisperuviana L.) es una fruta de gran interés por su alto contenido nutricional y potencial medicinal. En el cultivo, la marchitez vascular, enfermedad ocasionada por el hongo Fusarium oxysporum f. sp. physali (Foph), genera pérdidas hasta del 100%, siendo necesario identificar cultivares resistentes. Para contribuir con procesos de fitomejoramiento, se caracterizaron fisicoquímicamente frutos de 33 genotipos de uchuva con 18 descriptores cuantitativos. Los genotipos fueron sembrados en campo, bajo condiciones de alta presión del patógeno Foph y sin presencia de este. El test de Student detectó diferencias estadísticas (P<0.05) entre las dos condiciones para rendimiento, rajado del fruto y pH. El análisis de componentes principales explicó con cinco factores el 84.96% de la varianza total, donde las variables físicas del fruto fueron las de mayor contribución para el primer componente (41.65%). Mediante un análisis de conglomerados, se clasificaron genotipos con y sin presencia del patógeno, en siete y ocho grupos, respectivamente. Sobre dos genotipos constrastantes por su respuesta diferencial al patógeno, se realizó un análisis de capacidad antioxidante de frutos, en donde los métodos DPPH y ORAC presentaron diferencias (P<0.05) entre los dos genotipos siendo mayor la actividad antioxidante en el material suceptible.

Variability of P26 and P10 genes in Colombian isolates of Potato yellow vein virus (PYVV)

ABSTRACT Potato yellow vein virus (PYVV) is the causal agent of the potato yellow vein disease and can reduce potato production up to 50%. This virus also infects tomatoes and can remain asymptomatic in plants. PYVV transmission is mediated by vegetative seed, the vector Trialeurodes vaporariorum, and grafts. Its genome has the P26 and P10 genes that are orthologues in the Crinivirus genus, which have been characterized as pathogenic factors and have not been studied in PYVV. We analyzed the variability of P26 and P10 from 45 and 48 sequences, which were obtained by RT-PCR amplification of the total RNA of symptomatic potato leaves from the provinces of Nariño, Cundinamarca, and Boyaca (Colombia). We included sequences of each gene of the PYVV genome of potato and tomato isolates from GenBank. The variability in these genes is influenced by the flow and uncontrolled use of vegetative seed between different provinces, that favor the dispersion of viral variants. In addition, the variability analysis based on maximum likelihood trees, haplotypes, and diversity indices showed that P26 is more variable than P10 and both are more variable in Andigena than in Phureja potatoes. The Tajima and Fu and Li tests revealed that these genes are subject to negative selection.

RESUMEN El virus Potato yellow vein virus (PYVV), en español virus del amarillamiento de las venas de la papa, es el agente causal de la enfermedad conocida como amarillamiento de venas de la papa y puede reducir la producción hasta un 50%. Este virus también infecta tomate y puede permanecer en plantas asintomáticas. Su transmisión está mediada por semilla vegetativa, el vector Trialeurodes vaporariorum e injertos. Su genoma codifica los genes P26 y P10 que son ortólogos en el género Crinivirus, en el cual se han caracterizado como factores de patogenicidad y no han sido estudiados en PYVV. Se analizó la variabilidad de P26 y P10 a partir de 45 y 48 secuencias respectivamente, obtenidas de la amplificación por RT-PCR del RNA total de hojas sintomáticas de papa de los departamentos de Nariño, Cundi-namarca y Boyacá (Colombia), incluyendo tres secuencias de cada gen de los genomas de PYVV de aislamientos de papa y tomate reportados en GenBank. La variabilidad en estos genes está influenciada por el flujo y uso no controlado de semilla vegetativa entre diferentes departamentos, lo que favorece la dispersión de variantes virales. Además, los análisis de variabilidad basados en árboles de máxima verosimilitud, haplotipos e índices de diversidad mostraron que P26 es más variable que P10 y que ambos son más variables en papa Andígena que en Phureja. Las pruebas de Tajima y Fu and Li revelaron que estos genes están sometidos a la selección negativa.

Physiological performance of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) under agricultural climatic conditions in Boyaca, Colombia

ABSTRACT Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) is native to South America; it is characterized by its high nutrient contents and high adaptation capacity to diverse edapho-climatic conditions, which highlights it's genetic variability expressed as multiple physiological and phenological responses. The objective of this research was to evaluate the physiological response and proximal composition of the grain to three types of fertilization under the environmental conditions of the municipality of Oicata (Boyaca, Colombia) located at 2,875 m a.s.l. The white Soracá variety was planted using a completely randomized design with four treatments and four replicates. It was observed that the fertilization sources have an effect on the physiological and phenological behavior, mainly on the number of leaves, length of stem and chlorophyll content. The reproductive stage and the proximal composition of seeds changed, which is attributed to the application of mineral organic fertilizer that improves the production of quinoa grains, while N-P-K contribution shows greater growth and vegetable development, but less yield.

RESUMEN La quinua (Chenopodium quinoa Willd.) es originaria de América del Sur, y está caracterizada por la alta composición nutricional y su fácil adaptabilidad a condiciones edafoclimáticas, lo que resalta su amplia variabilidad genética que se expresa en múltiples respuestas fisiologías y fenológicas. El objetivo de este estudio fue evaluar la respuesta fisiológica y la composición proximal del grano a tres tipos de fertilización bajo condiciones de clima y suelo propias del municipio de Oicatá (Boyacá, Colombia), localizado a 2.875 msnm. Se sembró quinua variedad blanca de Soracá, utilizando un diseño completamente al azar con cuatro tratamientos y cuatro repeticiones. Se observó que las fuentes de fertilización tienen efecto sobre el comportamiento fisiológico y fenológico, principalmente en el número de hojas, longitud de tallo y contenido de clorofila. Las etapas reproductivas y la composición proximal de las semillas también mostraron cambios, lo que se atribuye al aporte de abono orgánico-mineral que mejora la producción de granos de quinua, mientras que el aporte de N-P-K muestra mayor crecimiento y desarrollo vegetativo, pero menor rendimiento.

Effect of nematicide rotation on banana (Musa AAA cv. Williams) root nematode control and crop yield

RESUMEN The effects of nematicide rotation on banana (Musa AAA cv. Williams) root weight, root nematode control, and crop yield were compared in a commercial banana plantation in Ecuador, testing six treatments in a randomized complete block design with six replicates. Treatments consisted of two, three and four different nematicide cycles per year plus the untreated control. Regarding the untreated plants and averaging the 24 root nematode samplings after treatment application, the nematicide applications reduced significantly R. similis (P<0.0001) between 20 and 49%, Helicotylenchus spp. (P<0.0001) between 31 and 51%, and total nematode populations (P<0.0001) between 29 and 49%. Accordingly, in the treated plants, there was an increase between 16 and 21% in living root weight (P=0.0003), and its percentage (P<0.0001) reached between 74.5 and 81.7% in the follower suckers. In addition, the death of roots by nematodes decreased (P=0.0009) between 20 and 46%. At harvest, nematicide applications increased bunch weight (P=0.0002; P=0.0467), ratio (P=0.0003 at 12 months), ratooning (P<0.0001; P<0.0001) and the number of boxes of 18.14 kg (P<0.0001; P=0.0005) per hectare per year at 12 and 24 months after treatment application, respectively. Plants treated with nematicides increased yield between 671 and 1,158 (12.2 - 21 t) and the number of boxes of 18.14 kg per hectare per year also increased between 545 and 1,046 (9.9 - 19.0 t), which resulted in a net profit between US $3,266 - $5,750 and between US $2,587 and $5,144 per hectare per year at 12 and 24 months after treatment application, respectively.

RESUMEN El efecto de la rotación de nematicida en peso de raíces, control de nematodos y la producción se comparó en una plantación comercial de banano (Musa AAA cv. Williams) en Ecuador, evaluando seis tratamientos en un diseño de bloques al azar con 6 repeticiones. Los tratamientos consistieron en dos, tres y cuatro aplicaciones de diferentes nematicidas por año más el testigo sin aplicación. El promedio de los 24 muestreos realizados después de la aplicación de los tratamientos mostró que la aplicación de nematicidas redujo la población de R. similis (P<0.0001) entre un 20 y un 49%, Helicotylenchus spp. (P<0.0001) entre un 31 y un 51% y del total de nematodos (P<0.0001) entre un 29 y un 49%. En congruencia, en las plantas tratadas con nematicida se encontró un aumento entre 16 y 21% en el peso de raíces vivas (P=0.0003) y en su porcentaje (P<0.0001) en los hijos de sucesión, que alcanzó entre 74.5 y 81.7%. También se observó una reducción (P=0.0009) en la muerte de raíces por nematodos de entre un 20 y un 46%. A la cosecha, las aplicaciones de nematicida aumentaron el peso de racimo (P=0.0002; P=0.0467), ratio (P=0.0003 a los 12 meses), retorno (P<0.0001; P<0.0001) y el número de cajas de 18.14 kg (P<0.0001; P=0.0005) por hectárea por año a los 12 y 24 meses después de la aplicación de los tratamientos, respectivamente. En las plantas tratadas con nematicida el aumento varió de 671 a 1,158 (12.2 a 21.0 t) y de 545 a 1,046 (9.9 a 19.0 t) cajas de 18.14 kg por hectárea por año, lo que resultó en una ganancia neta entre US $3,266 y US $5,750 y entre US $2,587 y US $5,144 por hectárea por año, a los 12 y 24 meses después de la aplicación de los tratamientos, respectivamente.

Different soaking times and niacin concentrations affect yield of upland rice under water deficit conditions

ABSTRACT Rice is an important source of energy for a large part of the world's population. The development and application of technologies that contribute to the improvement of production for this grain have great importance. The objective of this study was to evaluate the influence of rice seed immersion in a niacin solution on plant development, physiology and production. The treatments were defined by a combination of two immersion times for the seeds (12 h and 24 h) in four niacin concentrations (0.00, 100, 200 and 300 mg L-1) distributed in five replicates. Characteristics relating to seedling emergence, plant vegetative development, relative indices of chlorophyll and grain yield were evaluated. We verified that the immersion of the seeds for 12 h gave higher relative indices of chlorophyll, whereas immersion for 24 h increased the speed of emergence and the number of tillers and panicles. The doses of niacin positively affected the relative chlorophyll indices and the production characteristics, up to a maximum concentration of 172.57 mg L-1. We concluded that the immersion of rice seeds for 24 h increased the speed of seedling emergence, leaf number, and panicles per area. However, the relative indices of chlorophyll in leaves decreased. The use of niacin promoted the numbers of spikelets per panicle, fertility of the spikelets and the weight of 1000 grains, besides increasing the relative index of chlorophyll in the leaves of rice plants.

RESUMEN El arroz es una importante fuente de energía para una gran parte de la población mundial. El desarrollo y la aplicación de tecnologías que contribuyen a la mejora del sistema de producción de este grano tienen una gran importancia. Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue evaluar el comportamiento vegetativo y productivo del arroz de tierras altas sometido la inmersión de las semillas en niacina. Los tratamientos se definieron por la combinación de dos tiempos de remojo (12 y 24 h) en cuatro concentraciones de niacina (0.00, 100, 200 y 300 mg L-1), distribuidos en cinco repeticiones. Se evaluaron las características relacionadas con la emergencia de las plántulas y el desarrollo vegetativo de las plantas, los índices relativos de clorofila y el rendimiento de grano. Se verificó que la inmersión de las semillas durante 12 h proporciona índices relativos más altos de clorofila, mientras que la inmersión durante 24 horas aumenta la velocidad de emergencia, el número de macollas y panículas. Las dosis de niacina afectaron los índices relativos de clorofila y las características de producción positivamente, hasta la concentración máxima de 172.57 mg L-1. Se concluyó que la inmersión de las semillas de arroz durante 24 h aumenta la velocidad de emergencia de las plántulas, el número de hojas y las panículas por área. Sin embargo, los índices relativos de clorofila en las hojas disminuyen. El uso de niacina promueve ganancias en el número de espiguillas por panícula, la fertilidad de las espiguillas y el peso de mil granos, además de aumentar el índice relativo de clorofila en las hojas de las plantas de arroz.

An analytical model to evaluate the performance of associative seed producer organizations in the framework of Plan Semilla - Agrosavia (Colombia)

ABSTRACT Low access and use of quality seeds limit agricultural competitiveness. Since 2013, the Corporación Colombiana de Investigacion Agropecuaria -Agrosavia- initiated "Plan Semilla" with the aim of consolidating nuclei of quality seed producers under associative schemes that guarantee quality seed supply in the regions where the seeds will be used. Between 2013 and 2016, we undertook characterizations of the organizations participating within the framework of Plan Semilla using various qualitative tools for their diagnostics. However, it was not possible to specify the actions that needed to be taken in order to strengthen these organizations. The aim of this research was to generate an analytical model to evaluate the performance of participating organizations that would establish quality seed production nuclei and to validate the model's use in those organizations that produce cocoa seed in the Plan Semilla framework. An analytic hierarchy process (AHP) was used to construct the model, which is composed of 4 dimensions (technical capacities, environmental resources, organizational capacities, and management capacities) that are related to criteria that are considered decisive for the consolidation of nuclei of quality seed producers. The model was assessed by 11 experts who identified the importance weight of the elements. In the validation, we used indicators from 30 cocoa seed producer organizations participating in Plan Semilla. We calculated additive utility functions and used a cluster analysis to define the thresholds and to establish the level of performance of the organizations. The results have improved the procedural rationality for the classification of organizations that seek to consolidate quality seed production nuclei.

RESUMEN El bajo acceso y uso de semillas de calidad limita la competi-tividad agrícola. Desde 2013, la Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria inició el Plan Semilla, buscando la consolidación de núcleos de productores de semillas de calidad bajo esquemas asociativos, a fin de garantizar la oferta de semilla de calidad en los territorios para ser empleada principalmente por productores de agricultura campesina y familiar. Entre 2013 y 2016 en el marco del plan se realizaron caracterizaciones usando diversas herramientas cualitativas para el diagnóstico de las organizaciones, sin lograr precisar las acciones a emprender para el fortalecimiento de las mismas. El objetivo de esta investigación fue generar un modelo analítico para evaluar el desempeño de las organizaciones asociativas que establecen núcleos de producción de semillas de calidad y validar su uso en aquellas que producen semillas de cacao en el marco de Plan Semilla. Se usó el proceso de análisis jerárquico (AHP) para construir el modelo, el cual está compuesto por cuatro dimensiones (capacidades técnicas, recursos ambientales, capacidades organizativas y capacidades de gestión) relacionadas con criterios que se consideran determinantes para la consolidación de los núcleos; para la estimación del modelo se sometió a consulta de 11 expertos logrando identificar el peso de la importancia que se atribuye a sus elementos. En su validación, se usaron indicadores de 30 organizaciones de productores de semilla de cacao participantes en el Plan Semilla; se calcularon funciones de utilidad aditiva y se realizó un análisis clúster para definir los umbrales, lo que permitió establecer el nivel de desempeño de las organizaciones. Los resultados obtenidos han permitido mejorar la racionalidad procedimental para la tipificación de organizaciones que aspiran a consolidar núcleos de producción de semilla de calidad.

Crude protein content in hybrids of Paspalum evaluated in the Pampa Biome of Southern Brazil

ABSTRACT The use of forage species adapted to the local environment allows an easier management, and greater production and stability. It also allows the conservation of the natural genetic resources, and the reduction of the costs and risks of production that further result in higher sustainability of the system. Forage quality may not be considered as important as biomass production in many forage systems. However, when forage plants constitute most or all of the ruminant diet it assumes substantially greater importance. Therefore, the goal of this study was to evaluate the crude protein (CP) content of hybrids of P. plicatulum x P. guenoarum, in a region of Southern Brazil in the Pampa biome. The hybrids evaluated were: 10202, 1020104, 102084, 102080, 1020133, 102058, 102069 (P. plicatulum "4PT" x P. guenoarum "Azulão"), 103063, 10308, 103042, 103040, 103061, 103077, 103087, 103093, 103031, 103020, 103084, and 103037 (P. plicatulum "4PT" x P. guenoarum "Baio"). The CP analyzes were performed on the leaves of the genotypes in each harvest. The hybrid 102069 "Azulão" presented the best CP content (16.4%) compared to the other genotypes in both years. These results are encouraging for forage breeding studies with species of the genus Paspalum.

RESUMEN El uso de especies forrajeras adaptadas al entorno local permite un manejo más sencillo y una mayor producción y estabilidad. También permite la conservación de los recursos genéticos naturales, la reducción de los costos y riesgos de producción, lo que resulta en una mayor sostenibilidad del sistema. La calidad del forraje no puede considerarse tan importante como la producción de biomasa en muchos sistemas forrajeros. Sin embargo, cuando las plantas forrajeras constituyen la mayor parte o la totalidad de la dieta para rumiantes, asume una importancia sustancialmente mayor. Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue evaluar el contenido de proteína cruda (PC) de los híbridos de P. plicatulum x P. guenoarum, en una región del sur de Brasil en el bioma de Pampa. Los híbridos evaluados fueron: 10202, 1020104, 102084, 102080, 1020133, 102058, 102069 (P. plicatulum "4PT" x P. guenoarum "Azulão"), 103063, 10308, 103042, 103040, 103061, 103087, 103093, 103031, 103020, 103084 y 103037 (P. plicatulum "4PT" x P. guenoarum "Baio"). Los análisis de PC se realizaron en las hojas de los genotipos en cada cosecha. El híbrido 102069 presentó el mejor contenido de PC en comparación con los otros genotipos en ambos años. Estos resultados son alentadores para los estudios de cría de forrajes con especies del género Paspalum.

Leptostylus hilaris Bates, 1872 (Coleóptera: Cerambycidae) on Tahiti lime (Citrus latifolia Tanaka, Rutaceae) in Colombia

ABSTRACT Leptostylus hilaris Bates, 1872 (Coleoptera: Cerambycidae) or stem borer larvae were found and collected in Espinal, Tolima province (Colombia) in Tahiti lime (Citrus latifolia Tanaka- Rutaceae) tree crops. This is the first record for this species infesting this host plant in Colombia.

RESUMEN La larva del taladrador Leptostylus hilaris Bates, 1872 (Coleoptera: Cerambycidae) fue colectado en Espinal, departamento de Tolima (Colombia) en plantaciones de árboles de lima ácida Tahití (Citrus latifolia Tanaka-Rutaceae). Este es el primer registro para esta especie en Colombia, y en este hospedante.