Genetic divergence and resistance of sugarcane genotypes to Diatraea saccharalis

Abstract

The sugarcane stalk borer Diatraea saccharalis Fab. (Lepidoptera: Crambidae) is the most important pest of sugarcane in Brazil. However, despite the importance of this pest, there is a lack of efficient methods to compare the resistance of genotypes and select resistant sugarcane genotypes to be employed by sugarcane breeding programs. This study was conducted to determine a greenhouse method to compare stalk damage among sugarcane genotypes, investigate resistance factors present in the leaves, stalk surface and within the stalks of six Brazilian sugarcane cultivars and the relationship among these resistance factors. In addition, we assessed the genetic divergence of sugarcane genotypes to borer resistance by using cluster analysis. The infestation of 7- month-old single plants with 20 larvae (3rd - 4th instar) per plant for assessment of tunnel length was proved adequate to compare stalk damage among sugarcane genotypes. The genotypes SP803280, RB928064 and RB835486 had the lowest stalk damage while SP891115 had the highest damage. The larvae spent more time to enter the stalk of the genotype SP803280 compared to SP891115, indicating that this genotype has some resistance trait in stalk surface delaying the larvae entrance in the stalk. Late-stages larvae feeding in the stalk of SP813250 had the lowest weight gain indicating that this genotype present some resistance factor affecting larval development within the stalks. Correlation analysis among resistance factors indicated that the time spent by larvae to enter the stalk is more related to stalk damage than the larval feeding within the stalks. The genotypes RB867515 and SP891115 caused the highest mortality of early-stage larvae feeding on the leaves, which indicate the presence of antibiotic factors in the leaves of these genotypes. Cluster analysis divided the genotypes in three groups, indicating the genetic dissimilarity between genotypes. The results from this study may contribute in selection of resistant clones and choice of genitors for crossings in sugarcane breeding programs.

A broca-da-cana Diatraea saccharalis Fab. (Lepidoptera: Crambidae) é a principal praga da cana-de-açúcar no Brasil. No entanto, apesar da importância dessa praga, não há métodos precisos para comparação da resistência de genótipos e seleção de genótipos resistentes a serem aplicado por programas de melhoramento genético de cana-de-açúcar. Esse estudo foi conduzido para determinar um método para comparar injúria causada por broca-da-cana no colmo de genótipos de cana-de-açúcar em casa-de- vegetação, investigar características de resistência presentes na folha, superfície e interior do colmo de seis genótipos de cana-de-açúcar e a relação entre esses fatores de resistência. Adicionalmente, foi feito um estudo sobre divergência genética de genótipos de cana-de-açúcar para resistência à broca-da-cana através do uso de análises de agrupamento. A infestação de plantas individuais (não em touceiras) com sete meses de idade com 20 lagartas (3o ou 4o instar) por planta para avaliação do comprimento de galerias foi adequada para comparar a injúria entre genótipos. Os genótipos SP803280, RB928064 e RB835486 apresentaram as menores injúrias no colmo enquanto o genótipo SP891115 apresentou a maior injúria. As lagartas gastaram mais tempo para penetrar nos colmos do genótipo SP803280 em relação ao genótipo SP891115, indicando que esse genótipo apresenta alguma característica na superfície do colmo que atrasa a entrada da lagarta. As lagartas nos últimos instares apresentaram o menor ganho de massa ao se alimentarem no interior do colmo do genótipo SP813250, indicando que esse genótipo apresenta algum fator de resistência afetando o desenvolvimento da larva dentro do colmo. As análises de correlação entre os fatores de resistência indicam que o tempo gasto pelas lagartas para entrar no colmo das plantas está mais diretamente relacionado com a injúria no colmo do que a alimentação das lagartas no interior do colmo. Os genótipos RB867515 e SP891115 causaram a mais alta mortalidade de lagartas novas durante o período em que se alimentam na folha, indicando que a presença de fatores de antibiose na folha desses genótipos. As análises de agrupamento dividiram os genótipos em três grupos indicando divergência genética entre os genótipos.