Pyramiding of resistance genes to rust, anthracnose and angular leaf spot in a "carioca-type" common bean

Visando piramidar genes de resistência à ferrugem (Uromyces appendiculatus), antracnose (Colletotrichum lindemuthianum) e mancha-angular (Phaeoisariopsis griseola) em cultivar de feijão do tipo carioca, foram intercruzadas quatro isolinhas de feijoeiro-comum. As isolinhas foram obtidas por meio de retrocruzamento nos quais foi utilizado o cv. Rudá como genitor recorrente. As isolinhas continham os seguintes genes de resistência: linha ON-48-99 - genes Co-10 e Ur-ON provenientes do cultivar Ouro Negro, linha AB-74-1-18 - gene Co-6 proveniente do cultivar AB-136, linha TO- 41-5-6-24 - gene Co-4 proveniente do cultivar TO e linha AND-7-2-9-7-10 - gene Phg- 1 proveniente do cultivar AND 277. Após seleção para homozigose e avaliação das características altura de plantas, número de dias para floração, número de dias para maturação, produtividade de grãos, peso de 100 sementes, número de sementes por vagens, número de vagens por plantas, e da reação de resistência aos patótipos de Uromyces appendiculatus, Colletotrichum lindemuthianum e Phaeoisariopsis griseola, as isolinhas foram intercruzadas duas a duas. Em seguida, as plantas F 1 foram intercruzadas para obter os híbridos duplos. Os marcadores moleculares SCAR-F10 1150a , SCAR-BA8 560a , OPX11 550a , OPY20 830a , OPB03 1800r , OPAZ20 940a e OPH13 490a associados aos respectivos genes de resistência Ur-ON, Co-10, Co-6, Co-4 e Phg-1 proveniente foram utilizados para identificar as plantas contendo todos os genes de interesse as quais foram autofecundadas para obtenção de sementes F 2 . As sementes F 2 foram semeada em casa de vegetação, e as plantas F 2 foram genotipadas utilizando-se de marcadores moleculares ligados aos genes de resistência. A resistência das plantas foi também confirmada por inoculação dos patógenos. Na geração F 3 foi feita nova avaliação com os marcadores moleculares, selecionando-se apenas as plantas que apresentavam todas as marcas. Este procedimento foi também utilizado na geração F 4 . No final deste processo foi obtida uma população constituída de 40 famílias F 4 denominadas genericamente por ́Rudá R`. Paralelamente, foi feito o cruzamento de ́Rudá R` com o cv. Pérola, obtendo-se 30 famílias F 4 . Sementes das famílias F 4:5 foram multiplicadas para realização de experimento a campo. As famílias F 4:6 foram testadas quanto ao seu desempenho agronômico em ensaio em condição de campo e foram selecionadas 4 e 3 linhagens F 4:7 de cada população, respectivamente. Estas famílias foram avaliadas quanto à resistência a diferentes patótipos de U. appendiculatus, C. lindemuthianum e P. griseola. As inoculações feitas em famílias F 4:7 mostraram que as famílias R-127-10-14, R-97-13-5, R-97-13-6, R-127-4-13, P-33-5-1, P-49-8-2 e P-49-2- 2 se comportaram como resistentes a todos os patótipos de U. appendiculatus e C. lindemuthianum, e a cinco dos sete patótipos de P. griseola inoculados. As melhores familias serão avaliadas em uma rede de ensaio de Valor de Cultivo e Uso (VCU) para uma possível recomendação de um novo cultivar de feijão tipo carioca. A seleção de linhagens de feijão com grãos do tipo carioca, resistentes à ferrugem, antracnose e mancha-angular confirmam o grande potencial e a importância do uso da seleção assistida por marcadores moleculares em programas de piramidação de genes de resistência.The objective of this work was to pyramid resistance genes to rust (Uromyces appendiculatus), anthracnose (Colletotrichum lindemuthianum) and angular leaf spot (Phaeoisariopsis griseola) in the "carioca-type" common bean cultivar Rudá. Four isolines were obtained in four backcross programs and intercrossed. The isolines contained the following resistance genes: isoline ON-48-99 - genes Co-10 and Ur-ON from cultivar Ouro Negro (ON), isoline AB-74-1-18 - gene Co-6 from cultivar AB 136, isoline TO-41-5-6-24 - gene Co-4 from cultivar TO and isoline AND-7-2-9-7-10 - gene Phg-1 from cultivar AND 277. After selection for homozygosis and evaluation of different quantitative, morphologic, and molecular characteristics, and for resistance to rust, anthracnose and angular leaf spot, the isolines were intercrossed. The F 1 plants were intercrossed to obtain the double hybrid. The molecular markers SCAR-F10 1150a , SCAR-BA8 560a , OPY20 830a , OPAZ20 940a , OPH13 490a , OPX11 550a and OPB03 1800r associated to the resistance genes were used to identify the plants containing all the genes of interest which were selfed to obtain the F 2 seeds. The F 2 seeds were sown, and the corresponding plants were selected with molecular markers linked to the resistance genes and resistance was confirmed by inoculation of the pathogens. The selection based on molecular markers was repeated in the F 3 and F 4 generations, only plants containing all the markers were selected. At the end of this process a population of 40 families was obtained and designated ́Rudá R`. In a parallel procedure, ́Rudá R` were crossed with cv. Pérola. Thirty F 4 families ( ́Rudá R` x Pérola) were obtained. Seeds of the F 4:5 families were multiplied and used for agronomic evaluation in preliminary field tests. Four and three lines were selected from populations ́Rudá R` and ́Rudá R` x Pérola, respectively. These lines were tested against different pathotypes of U. appendiculatus, C. lindemuthianum and P. griseola. The inoculations done in F 4:7 lines showed that the lines R-127-10-14, R-97-13-5, R-97-13-6, R-127-4-13, P-33-5-1, P-49- 8-2 and P-49-2-2 were resistant to all pathotypes of U. appendiculatus and C. lindemuthianum, and to five of the seven pathotypes of P. griseola tested. The lines are xstill being analyzed for quantitative characteristics in field trials. The best lines will be tested in an official trial to be released as new varieties of "carioca-type" bean. The selection of bean lines with "carioca-type" grains, resistant to rust, anthracnose and angular leaf spot confirm the power and importance of the use of marker assisted selection in breeding programs aiming to pyramid disease resistance genes.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic