Victor Montero-Tavera’s research while affiliated with Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias and other places

El cultivo del frijol (Phaseolus vulgaris L.) es una de las principales actividades de la economía campesina y un generador importante de ingresos y empleo rural. El frijol es un producto básico en la dieta de la población, por su alto contenido de proteínas y elementos minerales esenciales. Sin embargo, muchas variedades de frijol muestran oscurecimiento del grano durante el almacenamiento, lo que provoca depreciación debido a la poca aceptación de los consumidores que no están dispuestos a pagar un precio normal e induce pérdidas económicas para los productores y comercializadores. El oscurecimiento del grano de frijol es un proceso complejo que involucra la acción de diversas enzimas, entre las que se encuentran las fenol oxidasas. Los marcadores moleculares de ADN asociados al oscurecimiento han tenido un comportamiento heterogéneo, siendo útiles para algunos tipos de frijol, como el pinto, pero no para otros, como flor de mayo o flor de junio. El objetivo fue identificar genes de fenol oxidasas asociados al oscurecimiento de la testa del grano de distintos tipos de frijol, cuyos niveles de expresión sean útiles como marcadores para identificar genotipos de oscurecimiento lento. Se estudiaron los perfiles de expresión de ocho fenol oxidasas mediante RT-PCR en semillas de cuatro variedades de frijol pinto, dos flor de junio y dos flor de mayo con diferente comportamiento al oscurecimiento de la testa. Se demostró que la acumulación de transcritos de los genes difenol oxidasa lacasa 1, difenol oxidasa lacasa 2, difenol oxidasa lacasa 3 y polifenol oxidasa 2 están asociados con en el oscurecimiento lento de la semilla de frijol.

La mancha angular causada por Pseudocercospora griseola (Sacc.) Crous & Braun es una de las enfermedades más comunes del frijol, reduce hasta 80% de la cosecha si las condiciones climáticas le son favorables. El mejoramiento genético para la resistencia a esta enfermedad es una de las estrategias más efectiva mediante una de las formas más eficientes para controlar esta enfermedad es la introducción de resistencia genética mediada por la selección asistida por marcadores moleculares. Por ello el objetivo de este trabajo fue identificar genotipos de frijol (Phaseolus vulgaris) con resistencia a mancha angular en variedades mexicanas y líneas de frijol negro, bayo y rojo. Para ello se usaron ocho marcadores moleculares específicos de tipo SCAR y se determinó la correlación entre la presencia de los marcadores y la resistencia de cada genotipo medida por inoculación con dos cepas del hongo de diferentes regiones fisiográficas en condiciones de invernadero. Las variedades Negro Comapa, Negro Cotaxtla, Negro Papaloapan, Ouro Negro y las líneas avanzadas de frijol Negro SEN 56, SEN 26 y SCN 7 fueron resistentes a mancha angular, mientras que Bayo Azteca, Bayo INIFAP, las líneas de frijol rojo SCR 13 y SER 83, así como las líneas de frijol negro SEN 44 y SEN 70, fueron susceptibles. En general, los genotipos con mayor resistencia presentaron los marcadores CV542014, SAA19, SM02 y SN02. Aunque los materiales genéticos fueron heterogéneos, estos marcadores moleculares considerados como asociados con genes de efectos aditivos podrían apoyar la selección de genotipos resistentes a P. griseola y las acciones de los programas de mejoramiento para la obtención de nuevas variedades resistentes.

El trigo (Triticum aestivum) es un cultivo industrial de primera importancia para México, autosuficiente en la producción de trigo cristalino, pero con déficit de 5 200 000 T anuales de trigo harinero. Esta problemática es multifactorial, algunos de los componentes más importantes son el diferencial entre el rendimiento actual y potencial, así como el manejo deficiente de la fertilización nitrogenada. El objetivo de esta investigación fue determinar si existe correlación significativa entre el Índice de Vegetación estimado a partir de ortofotos en luz visible con el rendimiento y las necesidades de nitrógeno del trigo harinero, para complementar o reemplazar el índice NDVI obtenido con el sensor infrarrojo Greenseeker™, y contribuir con ello a la nutrición racional de las plantas. Se cultivó la variedad Alondra F2014 en Celaya, Guanajuato, México, y se aplicaron 6 tratamientos de fertilización nitrogenada (0 kg/ha a 300 kg/ha de nitrógeno, en incrementos de 60 kg) bajo un diseño de bloques completos al azar con tres repeticiones, durante los ciclos de cultivo OI 2021-2022 y OI 2022-2023. Las variables estimadas fueron rendimiento de grano, los índices de vegetación GLI, TGI, VARI, GRVI y RGBVI, calculados sobre ortofotos construidas a partir de imágenes obtenidas por un vehículo aéreo no tripulado, y el índice NDVI como testigo, medido con el sensor GreenSeeker™; todos ellos estimados semanalmente a partir de 20 d después de la siembra y hasta el inicio de la madurez fisiológica. Los resultados demuestran altos coeficientes de correlación ≥ 0.90 entre todas las variables; y altos coeficientes de determinación, promedio en la etapa de encañe inicial de 0.80 a 0.91 entre los índices RGB y NDVI, y (R2) ≥ 0.86 entre índices VIV con el rendimiento. Los índices VIV, especialmente VARI, pueden emplearse en lugar del NDVI como herramienta para identificar eficientemente las necesidades del cultivo.

El girasol (Helianthus annuus) es originario del centro y norte de México, Estados Unidos y el sur de Canadá; sin embargo, la industria aceitera mexicana importa de Argentina, Estados Unidos y Canadá el 95 % del grano. El mercado demanda aceite tipo alto oleico por sus beneficios a la salud y estabilidad durante el freído, por lo que las empresas impulsan agricultura por contrato para su siembra a productores interesados; sin embargo, dado que no se han generado variedades alto oleicas mexicanas, el agricultor debe asumir un alto costo por el uso de semilla híbrida de empresas transnacionales. Por lo anterior, en el presente estudio se planteó como objetivo desarrollar variedades alto oleicas mediante la aplicación de marcadores moleculares asociados con la mutación de Pervenets que origina el genotipo Ol y el fenotipo alto oleico; para ello se aplicó el método de mejoramiento denominado selección recurrente entre progenies autofecundadas (SREPA). Con esta metodología se obtuvieron 54 líneas alto oleicas S4 y variedades sintéticas de ciclo precoz, intermedio y tardío, las que se evaluaron en cuatro municipios y cinco ambientes. Los resultados mostraron rendimiento de hasta 3.4 t ha-1 y porcentaje de aceite oleico entre 90.1 y 93.1 %, comparables con los mejores híbridos comerciales alto oleicos usados como testigos.

En el Bajío el tizón de halo del frijol [(Pseudomonas syringae pv. phaseolicola (Psph)] causa severo daño a variedades de los tipos Azufrado y Cacahuate Bola. Para identificar genotipos resistentes se inocularon diversos materiales de frijol con dos aislados, razas 2 y 6. Asimismo, se registraron lecturas de la reacción a la infección natural por Psph en campo en dos juegos de líneas de tipo Azufrado evaluadas bajo temporal en Celaya, Guanajuato en 2018, uno con 10 y otro con 16 líneas establecidas en junio y julio, respectivamente. En el laboratorio de marcadores se usaron los iniciadores B10, W13 y T8 asociados a genes de resistencia contra la bacteria en diversos genotipos de frijol para determinar la asociación entre la presencia de los marcadores y la resistencia a Psph. Los genotipos de tipo azufrado establecidos en junio fueron severamente dañados (reacción de 5 a 8 en escala de 1 a 9) por Psph, mientras que los de julio lo fueron en menor grado. En el primer ensayo las condiciones ambientales favorecieron el ataque de la bacteria, condiciones que no se registraron en el segundo ensayo. La mayoría de los genotipos inoculados con la raza 6 en invernadero, resultaron susceptibles. Genotipos positivos para la presencia de los tres marcadores utilizados fueron susceptibles a las razas 2 y 6; es decir, los factores de resistencia marcados no proporcionan resistencia a esas razas. Todos los genotipos evaluados del tipo azufrado de raza Nueva Granada, fueron susceptibles a Psph razas 2 y 6. Entre los genotipos resistentes a la inoculación se encuentran, Flor de Mayo M38, San Rafael, Pinto Laguna 80 y Pinto Saltillo.

Aplicaciones excesivas de fertilizante nitrogenado (N) son comunes en el Bajío, segunda región productiva de México. El sensor GreenseekerTM determina requerimientos de N, mejora su eficiencia de uso, reduce contaminación e incrementa rentabilidad, pero el algoritmo utilizado para recomendar dosis de N en la etapa de encañe utiliza valores del índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI) de un área rica en nitrógeno (ARN), cuyo establecimiento intensifica el trabajo y dificulta la transferencia tecnológica debido al tamaño reducido de las unidades productivas; por ello, se generó un algoritmo simplificado que no utiliza ARN, empleando el índice de estimación de biomasa por día (INSEY), estimado con el NDVI de 23 lotes fertilizados con dosis de N a la siembra (DFNI) de 0 a 180 kg ha-1 y una ARN de 300 kg ha-1. La validación del algoritmo fue en un ensayo de seis variedades de trigo fertilizadas a la siembra con 0, 46, 69, 92, 115 y 138 kg ha-1 de N y complementadas con las cantidades requeridas en la etapa de encañe (FNR) calculadas con el algoritmo. La ganancia en rendimiento y la precisión de las recomendaciones se determinó con un ensayo similar, pero sin N complementario. El diseño experimental fue bloques completos al azar en parcelas divididas, en la parcela grande se colocaron las DFNI y en la chica las variedades. Se generó la ecuación DN = 274- (11458 × NDVI/DDS) que estimó cantidades de N para el reabono entre 118 y 69 kg ha-1 para complementar las dosis de 46 a 138 kg ha-1 aplicados en la siembra. El rendimiento promedio fue de 7.5 t ha-1, mayor que el promedio regional (5.5 t ha-1) obtenido con hasta 350 kg ha-1 de N.

A 3-year experiment was established in which four wheat classes were evaluated including soft, medium hard, hard and durum wheat with the objective to determine which class is more efficient in water use under reduced irrigation. The experiments were established during three growing seasons (2016–2018). The amount of water applied were: 26, 34 and 54 cm distributed in 2, 3 and 5 irrigations, respectively. Eighteen genotypes from each wheat class were evaluated in an alpha lattice design with three replicates. Phenological data, yield and yield components were analyzed. Yield in the two-irrigation regime ranged from 3974 to 5436, 4453 to 6909 under three and 6177 to 9107 kg ha ⁻¹ under five. Correlation analysis showed that with two irrigations there is a greater association of grain yield with thousand kernel weight (TKW), but under three and five irrigations, grain yield was associated to a greater degree with kernel number per unit area (KNO). When analyzing the grain yield, it was observed that under reduced irrigation (2 and 3 irrigations), bread wheats were superior to durum wheats regardless of the class. Under five irrigations, durum wheats showed the highest yield (8303 kg ha ⁻¹ ); however, they were only significantly superior (Tukey ≤ 0.05) to the hard wheats (7721 kg ha ⁻¹ ). In general, the tested wheats showed higher water efficiency (considered as water productivity) under reduced irrigation than under normal irrigation. The lowest losses in water productivity when going from two to five irrigations were observed in durum wheats (0.17 kg m ⁻³ ) and the highest losses in the hard wheats (0.38 kg m ⁻³ ).

Late embryogenesis abundant (LEA) proteins are a large protein family that mainly function in protecting cells from abiotic stress, but these proteins are also involved in regulating plant growth and development. In this study, we performed a functional analysis of LEA13 and LEA30 from Arabidopsis thaliana. The results showed that the expression of both genes increased when plants were subjected to drought-stressed conditions. The insertional lines lea13 and lea30 were identified for each gene, and both had a T-DNA element in the regulatory region, which caused the genes to be downregulated. Moreover, lea13 and lea30 were more sensitive to drought stress due to their higher transpiration and stomatal spacing. Microarray analysis of the lea13 background showed that genes involved in hormone signaling, stomatal development, and abiotic stress responses were misregulated. Our results showed that LEA proteins are involved in drought tolerance and participate in stomatal density.

Viruses are an important disease source for beans. In order to evaluate the impact of virus disease on Phaseolus biodiversity, we determined the identity and distribution of viruses infecting wild and domesticated Phaseolus spp. in the Mesoamerican Center of Domestication (MCD) and the western state of Nayarit, Mexico. We used small RNA sequencing and assembly to identify complete or near-complete sequences of forty-seven genomes belonging to nine viral species of five genera, as well as partial sequences of two putative new endornaviruses and five badnavirus- and pararetrovirus-like sequences. The prevalence of viruses in domesticated beans was significantly higher than in wild beans (97% vs. 19%; p < 0.001), and all samples from domesticated beans were positive for at least one virus species. In contrast, no viruses were detected in 80–83% of the samples from wild beans. The Bean common mosaic virus and Bean common mosaic necrosis virus were the most prevalent viruses in wild and domesticated beans. Nevertheless, Cowpea mild mottle virus, transmitted by the whitefly Bemisia tabaci, has the potential to emerge as an important pathogen because it is both seed-borne and a non-persistently transmitted virus. Our results provide insights into the distribution of viruses in cultivated and wild Phaseolus spp. and will be useful for the identification of emerging viruses and the development of strategies for bean viral disease management in a center of diversity.

Background: Mexico is an important producer of chickpea; however, high temperatures during flowering and grain filling limit seed yield and seed size. Plant adaptation strategies to heat stress depend on climatic and soil conditions, but mainly on the plant genetic characteristics. The increase in heat shock proteins (HSP) production occurs when plants experience an abrupt or gradual increase in temperature in order to whithstand stress with the least damage. Methods: Sixty-five Heat Shock Protein related genes that induce transcription under heat stress were studied according to their expression profiles. This strategy allows for the selection of chickpea genotypes bearing potential heat stress tolerance. Based on the number of overexpressed (induced) genes and on its level of expression, a tolerance index was calculated. Result: Tolerant desi genotypes were: ICC 10259, ICC 13020, ICC 4958 and Annigeri; and in the kabuli type outstanding genotypes were: Mazocahui, ICCV 2, Blanco Sinaloa 92, Tequi Blanco 95, Combo 743 and CUGA 08-1210. These genotypes showed profiles with a higher number of induced genes and higher Tolerance Indexes. These genotypes will be further evaluated in the field and under controlled conditions and in the near future used as parental stocks.