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Julio 2019 | Nogales

El desarrollo de portainjertos para nogal en California

En la poderosa industria californiana del nogal, desde hace más de 30 años que se vienen usando los portainjertos de semilla Paradox, pero desde hace ya algunos años que los productores californianos se están cambiando decididamente a los portainjertos clonales, los que han sido desarrollados por el programa de mejoramiento genético del nogal de la Universidad de California Davis. Aquí, el doctor Chuck Leslie, líder del programa desde hace varios años, describe los más destacados portainjertos disponibles y explica las ventajas de los portainjertos clonales desarrollados por el programa de UC Davis por sobre los patrones originados de semilla.

Foto 1. Phytophthora y pudrición de raíces.

Foto 2. Una de las grandes debilidades del portainjerto híbrido Paradox es su susceptibilidad a Agalla del cuello.

El programa de mejoramiento genético del nogal de UC Davis comenzó el año 1948, por lo que ya supera los 70 años de trabajo. Algunas de las primeras variedades fueron obtenidas por el genetista Gene Serr. En todo este tiempo no solo han generado una gran cantidad de variedades, tales como Serr, Chandler, Tulare, Ivanhoe, Solano, por mencionar solo algunas de las más conocidas en Chile, sino que, además, toda una línea de portainjertos, primero de semilla y luego clonales. Hoy, gracias al esfuerzo de los investigadores de UC Davis, los productores disponen de portainjertos clonales resistentes a las principales enfermedades, así como patrones con el vigor necesario para reemplazar árboles y competir por espacio en huertos ya establecidos o con las características necesarias para superar situaciones de replante de huertos antiguos.

Las condiciones de cultivo de California son en muchos aspectos muy semejantes a las de Chile. “La mayor parte de la producción de nueces se concentra en el valle central de California, con un clima más seco hacia el sur y más lluvioso hacia el norte. UC Davis está ubicada más o menos al centro del área productiva (a hora y media de San Francisco hacia el interior). “En California, con el paso del tiempo, la producción se ha ido moviendo gradualmente desde la zona sur, Valle de San Joaquín (más seco), hacia la zona norte (valle de Sacramento). Algunos materiales que hemos utilizado en nuestro programa de mejoramiento fueron traídos desde Chile, así que eventualmente de alguna forma podrían regresar a este país”, señala el doctor Chuck Leslie, líder del programa de mejoramiento genético de nogal de la Universidad de California Davis.

Gráfico 1. Área de la sección transversal de tronco de Chandler sobre English vs portainjertos Paradox de semilla.

Gráfico 2. Ensayos en invernadero con suelo inoculado con Phytophthora citrícola.

En cuanto al uso de portainjertos, Leslie indica que entre el 75 y el 85% de los nogales de California está sobre Paradox, ya sea de semilla o clonales. Un porcentaje menor se produce sobre Nogal negro (10-15%) y un porcentaje aun menor en English sobre sus propias raíces (5-10%). Esto último, principalmente en áreas en las que se enfrenta alta incidencia de Blackline, entre otras enfermedades. Paradox es un híbrido que nace de la cruza de nogal Inglés (English) o nogal común (Juglans regia), como polinizante, con Nogal negro de California (Juglans hindsii).

En la medida en que el programa de UC Davis ha ido lanzando portainjertos clonales resistentes a enfermedades, entre otras ventajas, los productores californianos los han ido incorporando decididamente a sus huertos, estimando Leslie que ya cerca de la mitad de las nueces de California se produce en árboles sobre portainjertos clonales.

VENTAJAS E INCONVENIENTES DE PARADOX

En el gráfico 1 muestra las diferencias de área, de la sección transversal del tronco de diferentes especies de nogal. Se puede apreciar que una de las razones por la que se utiliza Paradox como portainjerto, es su gran vigor.

Sin embargo, otra razón importante para usar Paradox es la incidencia de la enfermedad Phytophthora cinnamomi (fitoftora). En la foto 1 se puede ver el comportamiento del nogal común (English) sobre su propio pie, en comparación del nogal Paradox de semilla. Se aprecia una enorme diferencia en la tasa de sobrevivencia de los árboles de una y otra especie ante la presencia de fitoftora en el suelo de huertos con mal drenaje o sobre regados.

Sin embargo, en lo relativo a salinidad, Paradox es menos tolerante a sales que el nogal Negro, y este último presenta así mismo ciertas ventajas sobre nogal inglés. “Paradox no es perfecto y una de sus grandes debilidades radica en que es particularmente susceptible a Agalla del cuello o de la corona, enfermedad provocada por Agrobacterium tumefaciens. Tanto es así que agricultores californianos que han enfrentado el ataque de Agalla en sus huertos, han regresado al portainjerto Black, a pesar de las muchas ventajas que ofrece Paradox”, señala Leslie.      

EL DESARROLLO DE PATRONES CLONALES DE NOGAL RESISTENTES A ENFERMEDADES

“Vlach es el más antiguo portainjerto Paradox clonal en uso a nivel comercial”, explica el investigador. “Vlach, continúa Leslie, no es un portainjerto protegido por lo que también está siendo usado por los productores en Chile. Es el portainjerto clonal con que tenemos más experiencia ya que ha sido utilizado por mucho tiempo y en muchas zonas productoras. Una primera ventaja de estos portainjertos clonales, en relación a los de semilla, es que en términos generales se tiene menos Agalla del cuello. Pese a que los datos no muestran una significativa mayor resistencia a enfermedades de Vlach sobre los Paradox de semilla, el clonal es un patrón sólido y vigoroso, respaldado –como ya señalé- por una larga experiencia productiva. Los nogaleros de California, en general, están muy satisfechos con su comportamiento por lo que es uno de los más usados en California”.

Fotos 3. Ensayo de campo del portainjerto RX1 en un huerto infestado de Phytophthora cinnamomi. La foto fue tomada en 2003.

Fotos 4. Ensayo de campo del portainjerto RX1 en un huerto infestado de Phytophthora cinnamomi. La foto fue tomada en 2011.

Foto 5. Ensayo de resistencia a Fitoftora en el condado Amador. Los nogales del ensayo estaban plantados prácticamente en un pantano y los portainjertos RX1 fueron los únicos que sobrevivieron en este huerto.

Foto 6. Escaso desarrollo del árbol sobre Paradox de semilla en comparación con el árbol sobre RX1. En 2012 se encontró P. Cinnamomi en el 54% de los árboles muertos y en el 21% de los árboles de pobre crecimiento.

En función a desarrollar portainjertos resistentes a enfermedades y plagas tales como Agalla del cuello (Agrobacterium tumefaciens), fitoftora (Phytophthora cinnamomi) o nematodos, UCDavis conduce un estudio en el que trabaja con una gran cantidad de viveros de toda la zona nogalera de EEUU, buscando plantas que presenten niveles interesantes de resistencia a alguna de los mencionados problemas fitosanitarios. El proyecto se llama Paradox Diversity Study – CA Nursery Sources.

El procedimiento para obtener portainjertos clonales se comenzó a establecer a principios de los años 80’ gracias al trabajo del Dr. John Driver, investigador que desarrolló el medio de cultivo para tejido vegetal de nogal, específicamente para el nogal Paradox. Esta técnica permite hacer muchas copias idénticas de la misma planta seleccionada. En el proceso el material es limpiado y se ha descartado aquel infectado con bacterias, hongos, virus y cualquier otro patógeno.

“Hay muchas especies de nogal distribuidas por todo el mundo. Además tenemos una gran cantidad de diferentes especies de nogal muy cerca de Davis, en la Colección de Germoplasma de Nogal del USDA. En esos huertos es donde hacemos gran parte del trabajo de selección”, apunta Leslie.

Por lo general, en estos trabajos utilizan polen de la variedad Serr, en parte porque muestra algún nivel de resistencia a ciertas especies de nematodos, pero también porque produce polen temprano en la temporada, lo que les permite contar con la provisión necesaria de polen a tiempo para realizar los trabajos.

“Lo cruzamos con diversas especies, por ejemplo con Junglas microcarpa, y después que las nueces han madurado completamente las partimos y cultivamos el tejido, lo germinamos y una vez que crece un brote lo podemos cortar logrando muchas copias de cada individuos. Los plantines se enraízan y se cultivan en invernadero hasta que están listos para crecer al aire libre”, señala el mejorador.

La idea es distribuir múltiples copias de cada plantín original en diferentes ambientes expuestos a cada una de las tres enfermedades. Es decir, que el mismo material genético luego se selecciona en función a su resistencia a cada una de las tres patologías antes mencionadas. Buscando encontrar, ojalá, resistencias combinadas.

DESARROLLO DE RESISTENCIA A FITOFTORA

En el caso de Fitoftora (Phytophthora spp.), a las plantas se las cultiva en un medio con presencia del patógeno y se las somete alternativamente a excesos de agua y a falta de agua, hasta que se infectan. Luego evalúan el nivel de pudrición de cada planta.

“Hace algunos años buscamos en viveros y diferentes fuentes de material genético de nogal y así llegamos al híbrido de Junglas microcarpa, el portainjerto clonal RX1. Este estudio se llevó a cabo en invernadero inoculado con Phytophthora citrícola. En el gráfico 2, las barras rojas representan la incidencia de Fitoftora, entonces, mientras más alta la barra, mayor es la incidencia de la enfermedad. Por lo tanto, lo que buscamos son barras pequeñas”, explica Leslie.

Se observa que el portainjerto Paradox clonal RX1 (J. microcarpa x J. regia) presenta resistencia a Fitoftora y una excelente tasa de sobrevivencia en suelos de alta humedad. Leslie además señala una potencial tolerancia a sequía, así como a salinidad, probablemente debido al origen del material parental, ya que J. microcarpa fue traído desde regiones secas de Texas. “Esta tolerancia se ha probado con J. microcarpa pero todavía no con RX1. Se recomienda RX1 especialmente para situaciones de replante en que se aplica la misma cantidad de agua en todo el huerto y se tiene un exceso de agua en los sitios de replante”, define el científico.

Árbol Vlach original en el condado de Modesto, California.

Tabla 1. Resultados de prueba de campo con Fitoftora de RX1.

“En el huerto severamente infestado con Fitoftora de las fotos  3 y 4 , perdía árboles incesantemente, los que eran infructuosamente reemplazados. El asesor del predio tuvo la idea de plantar uno al lado del otro árboles de la misma variedad uno sobre patrón Paradox de semilla y el otro sobre patrón RX1, con la intensión de remover la planta que no sobreviviera o no se desarrollara en buenas condiciones. Se plantaron 100 pares de árboles en abril de 2009. Las plantas sobre Paradox de semilla comenzaron a morir rápidamente, presentando una mortandad del 23% a 2011 y del 44% a 2012, en tanto que no se perdió ninguno de los sobre patrón RX1. Para el año 2012 se había aislado Fitoftora del 54% de los árboles muertos y del 21% de los árboles de poco crecimiento. En vistas a eso, se tomó la decisión de arrancar todas las plantas sobre Paradox de semilla y continuar solo con los RX1”, destaca Leslie.

Los árboles sobre Paradox de semilla que sobrevivieron hasta antes de ser arrancados, cuando más la mitad de ellos ya se había muerto, presentaban un desarrollo mucho menor que los árboles sobre RX1. “Como principal conclusión de estos estudios, podemos aseverar que si tienen problemas con fitoftora, es muy recomendable utilizar el portainjerto RX1”, remarca Leslie.

El gráfico 3 muestra los resultados de un ensayo en que se midió la producción acumulada desde la cuarta hoja hasta la octava hoja de la variedad sobre diferentes portainjertos clonales y de semilla. “En este ensayo en particular se puede apreciar que RX1 presenta el mayor rendimiento y el mayor desarrollo, aunque puede que no sea así en todos los casos. Es el ensayo más reciente de que tenemos datos comparativos entre esos portainjertos clonales. La variedad Chandler, en el condado de San Joaquín, a la octava hoja, logró la mejor producción sobre RX1, seguido de cerca por Vlach. El resultado puede variar, pero el mensaje aquí es que no crean que es un portainjerto enanizante”, advierte el experto.

Explica que existe la idea de que RX1 tiende a desarrollar arboles más pequeños por sus parentales de menor tamaño, esto ya que Microcarpa es un árbol pequeño. Según esa idea RX1 sería un portainjerto enanizante. “Bueno, eso no es necesariamente así según nuestra experiencia”, afirma el investigador.

Gráfico 3. Ensayo de portainjertos en el condado de San Joaquín. Producción acumulada desde la cuarta hoja hasta la octava hoja.

Foto 7. “En un ensayo en condiciones de replante en un sitio con problemas de agua y nematodos, se comparó el comportamiento de RX1, VX211 y Vlach. Si bien RX1 se desarrollo menos en un principio, al menos en este caso en particular, rápidamente alcanzó a los otros”, señala Leslie.

Foto 8. Los nematodos pueden ser un gran problema para el desarrollo de los nogales. Así ocurre en Californa.

Foto 9. Plantados en febrero de 2015 y fotografiados en agosto de 2016.

En UCDavis continúan trabajando en selecciones de portainjertos resistentes a Fitoftora y, según Leslie, ya cuentan con una serie de candidatos promisorios de los que esperan buenos resultados a nivel comercial. Incluso esperan sean superiores a RX1.

Pese a la búsqueda de una mayor resistencia a Fitoftora, Leslie destaca que RX1 presenta buena resistencia a la enfermedad, lo que ha sido probado en múltiples ensayos de campo, y además, una excelente tasa de sobrevivencia en suelos con exceso de agua. Para el investigador es un patrón altamente recomendable cuando se enfrentan problemas con Fitostora, particularmente en suelos de replante. A lo anterior Leslie añade que posiblemente también sea tolerante a sequía y a salinidad. Está comprobado que RX1 alcanza el tamaño adecuado de árbol con todas las variedades y no se han observado diferencias de tiempo de desarrollo. En ese sentido, han evaluando posibles diferencias en los tiempos de brotación, floración o cosecha, de las diferentes variedades sobre este patrón, las que hasta ahora no se han encontrado.   

SELECCIÓN DE PATRONES RESISTENTES A NEMATODOS

Los nematodos son otro gran problema en California por lo que en UCDavis están buscando una solución genética a estos parásitos que afectan a las raíces del cultivos y al desarrollo general del árbol. Para esto, al igual que con Fitoftora, están realizando pruebas de campo con los materiales más promisorios. En el caso de los nematodos, según Leslie, los ensayos en macetas no han funcionado muy bien por lo que están concentrados en los ensayos de campo.

Buscaron candidatos tolerantes o resistentes y entre el material recolectado de los productores seleccionaron a VX211 (Paradox: J. hindsii x J. regia). “En un principio lo seleccionamos entre los cientos de portainjertos de semilla que evaluamos por su vigor sobresaliente. Es así que este patrón es considerado tolerante a nematodos, no resistente, porque los nematodos se van a alimentar de las raíces de este patrón, pero este será capaz de generar suficientes nuevas raíces, de modo de que no se apreciará una merma importante en el desarrollo del árbol”, explica Leslie.

Gráfico 4. Evaluación de resistencia/tolerancia a nematodos de híbridos clonales.

En parte por lo antes dicho, el VX211 es un portainjerto recomendado para situaciones de replante en las que se espera enfrentar problemas de nematodos y donde además deberá competir con árboles ya desarrollados. “Ese es el nicho recomendado para este portainjerto en particular”, precisa el investigador.

Tabla 2.

Selección de patrones resistentes a agalla del cuello (A. Tumefaciens)

La agalla del cuello o de la corona, enfermedad causada por la bacteria Agrobacterium tumefaciens, es una importante enfermedad que afecta a los portainjertos Paradox. “Hemos buscado entre el material varietal recolectado y lo inoculamos con una navaja infectada, haciendo cortes en la madera, con dos concentraciones de la bacteria. Sellamos luego los cortes con parafina. El nivel de reacción o sensibilidad a la enfermedad se clasifica posteriormente de 1 a 4. En base a esto ya tenemos una cantidad de candidatos que presentan resistencia a la enfermedad, candidatos con los que seguiremos ensayando para seleccionar los más resistentes”, explica Leslie. 

Aun no se ha liberado ninguna selección resistente a A. tumefaciens, sin embargo, “la experiencia tanto en viveros como en huertos indica que, por lo general, los portainjertos clonales tienen una menor incidencia de la enfermedad en comparación a los portainjertos de semilla. Si embargo, no sabemos a qué se debe la menor incidencia en los clonales y estamos buscando algo mejor de lo que ya tenemos”, añade.

Hoy están aplicando las mismas técnicas genómicas que utilizan para seleccionar y mejorar variedades a la selección de los candidatos a portainjertos. Es así que buscan desarrollar marcadores que indiquen resistencia de los potenciales portainjertos a los patógenos de la agalla. “Estos se podrán usar en los futuros trabajos de mejoramiento y en paralelo esperan acumular suficiente información para seleccionar y desarrollar portainjertos en que se pueda combinar resistencia a los tres principales problemas fitosanitarios y quizás también a otras enfermedades”, dice Chuck Leslie.

“En este ensayo en particular (foto 9 y tabla 2), el portainjerto clonal VX211 fue el que más creció. Sin embargo, lo observado en los diferentes ensayos es que las diferencias en tamaño no son muy marcadas. En lo que se debe tener cuidado con VX211, como con cualquier otro portainjerto vigoroso, es que si no se controla el crecimiento se puede tener problemas productivos”, advierte Leslie.

Aclara Leslie que para estudiar la resistencia o tolerancia a nematodos se requiere de al menos dos años de estudio. En el gráfico, las barras rojas representan el número de nematodos contabilizados en los ensayos de campo. En el gráfico 4 se puede apreciar que varios de los candidatos no tienen nematodos o muestran resistencia el primer año, pero que en muchos casos al segundo año la resistencia se ha roto (barras de color rojo). “En la parte de abajo del gráfico 4 a la izquierda (estrellas), se puede apreciar que hay varios candidatos con posibilidades de ser competitivos o de ser superiores a VX211, particularmente cuando buscamos resistencia más que tolerancia. Cuando se determina un bajo número de nematodos, se considera resistencia; cuando se determina un buen crecimiento se considera tolerancia más que resistencia. En el gráfico 4 se aprecia que algunos candidatos muestran una mayor resistencia que los clones comerciales ya existentes.

Al día de hoy, según el científico, VX211 es el portainjerto recomendado por su resistencia y vigor para suelos con problemas de nematodos, en replantes de huertos o para reemplazar árboles y competir con árboles ya existentes.

Destaca el investigador que en los procesos de evaluación en campo han participado gran cantidad de asesores y productores de las distintas zonas productoras de California y que el objetivo final del programa de mejoramiento de portainjertos para nogal de UC Davis, es lograr lanzar al mercado portainjertos resistentes a las principales plagas de suelo que afectan al nogal.

Apunta el científico que los portainjertos clonales ya se están produciendo masivamente a nivel comercial, no solo en California sino que también en Chile. Explica Chuck Leslie que en la actualidad se estima que ya cerca de la mitad de los nogales plantados y produciendo en California están injertados sobre patrones clonales y confía en que lo mismo ocurrirá finalmente en la industria nogalera chilena dadas las ventajas que aporta esta tecnología por sobre los portainjertos de semilla.