The Sugarcane Breeding Program of Agroindustrial Experimental Station Obispo Colombres continuously generates new varieties of sugarcane, especially for the province of Tucumán, Argentina. Accurate varietal identification is essential to protect the intellectual property rights of new varieties. In this work, Target Region Amplified Polymorphism (TRAP) and Simple Sequence Repeat (SSR) molecular markers were used, in combination with phenotypic markers proposed by the International Union for Plant Variety Protection (UPOV), to characterize three sugarcane varieties recently released by the local breeding program. Five combinations of TRAP primers and five pairs of SSR primers were used. The amplification products were separated by electrophoresis in polyacrylamide gels under denaturing conditions. For the phenotypic characterization, the nine mandatory UPOV descriptors were used. The bands and morphological data were transformed into binary matrixes of 0 and 1, the similarity was calculated and the dendrograms were generated by the Unweighted pair-group method using arithmetic averages (UPGMA) analysis. Both molecular markers clearly revealed the phylogenetic relationship among genotypes. The morphological characterization correctly differentiated the varieties analyzed; only revealing the external similarity between genotypes. The entire characterization allowed us to unambiguously differentiate the recently released cultivars to register and protect plant breeders rights.

El Programa de Mejoramiento Genético de la Caña de Azúcar (PMGCA) de la Estación Experimental Agroindustrial Obispo Colombres (EEAOC) genera continuamente nuevas variedades de caña de azúcar, especialmente para la provincia de Tucumán, Argentina. Una precisa identificación varietal es esencial para proteger los derechos de propiedad intelectual de los nuevos cultivares. Para caracterizar tres cultivares de caña de azúcar recientemente liberados por el PMGCA, en este trabajo se utilizaron marcadores moleculares TRAP y SSR (de sus siglas en inglés deTarget Region Amplified Polymorphism ySimple Sequence Repeat , respectivamente), en combinación con marcadores fenotípicos propuestos por la Unión Internacional para la Protección de las Obtenciones Vegetales (UPOV). Se utilizaron cinco combinaciones de cebadores TRAP y cinco pares de cebadores SSR. Los productos de amplificación se separaron mediante electroforesis en geles de poliacrilamida en condiciones desnaturalizantes. Para la caracterización fenotípica se utilizaron los nueve descriptores obligatorios de la UPOV. Las bandas y los datos morfológicos se transformaron en matrices binarias de 0 y 1, se calculó la similitud y se generaron los dendrogramas utilizando el análisis UPGMA (de sus siglas en inglés deUnweighted Pair-Group Method using Arithmetic averages ). Ambos marcadores moleculares revelaron claramente la relación filogenética entre genotipos. La caracterización morfológica permitió diferenciar correctamente las variedades analizadas, revelando únicamente la semejanza externa entre los genotipos. La caracterización completa permitió diferenciar inequívocamente los cultivares recientemente liberados para registrarlos y proteger los derechos de los mejoradores.

Molecular markers could be useful to determine the occurrence of genetic changes during the genetic transformation process. Among them, functional markers randomly distributed throughout the genome may reflect genetic variations of direct interest. For this reason, the objective of this work was to determine similarity to parental genotype of sugarcane of different transgenic events by using Target Region Amplified Polymorphism (TRAP) markers. DNAs from transgenic events, wild type genotypes and other sugarcane varieties were characterized by seven to nine combinations of TRAP primers. Molecular markers were separated by electrophoresis on polyacrylamide denaturing gels in a DNA Analyzer (Li-cor). Amplified fragments were transformed into either a 0/1 matrix. Similarity was calculated by using Jaccard coefficient and dendrograms were generated. At first instance, markers confirmed the preliminary phenotypic evaluations of herbicide resistant events of RA 87-3 variety since transformed events with close growth resemblance to its parental variety exhibited none or only minor genetic changes whereas events with growth aberrations showed a significant degree of polymorphism. The incorporation of other genotypes allowed validating the technique assuring that a significant number of polymorphic bands were analyzed. Considering the accuracy of the methodology, it was routinely applied to characterize transgenic events of LCP 85-384, TUCCP 77-42, TUC 95-10 and TUC 03-12 at early stages of the process. In conclusion, the use of TRAP markers is a quick and recommendable strategy to characterize and identify transgenic events genetically close to their parental genotypes. This makes possible the selection at the first stages of evaluation of those of the most valuable events to carry out field tests.

Los marcadores moleculares son útiles para determinar la presencia de cambios genéticos durante el proceso de transformación. Entre ellos, los marcadores funcionales distribuidos al azar en todo el genoma pueden reflejar variaciones genéticas de interés directo. Por este motivo, el objetivo de este trabajo fue determinar la similitud con la variedad de caña de azúcar sin transformar de diferentes eventos transgénicos mediante el uso de marcadores TRAP (" Target Region Amplified Polymorphism"). Para ello, ADNs provenientes de los eventos transgénicos, los genotipos sin transformar y de otras variedades de caña de azúcar se caracterizaron mediante amplificación con siete a nueve combinaciones de cebadores TRAP. Los marcadores se separaron mediante electroforesis en geles de poliacrilamida en condiciones desnaturalizantes en el equipo Li-cor DNA Analyzer. Los fragmentos amplificados fueron transformados en matrices binarias de 0/1, utilizadas para calcular el coeficiente de Jaccard y construir árboles de similitud. En primer lugar, los marcadores permitieron confirmar las evaluaciones fenotípicas preliminares de eventos resistentes al herbicida glifosato de la variedad RA 87-3, dado que aquellos eventos fenotípicamente similares a la variedad sin transformar no mostraron cambios genéticos o solo algunos menores, mientras que eventos con aberraciones de crecimiento presentaron un alto nivel de polimorfismo. La incorporación en el análisis de otros genotipos permitió validar internamente la técnica asegurando el análisis de un número significativo de bandas polimórficas. Considerando la precisión de esta metodología, se la aplicó de rutina para caracterizar eventos transgénicos de las variedades LCP 85-384, TUCCP 77-42, TUC 95-10 y TUC 03-12 en las primeras etapas del proceso de evaluación. En conclusión, el uso de marcadores TRAP constituye una estrategia rápida y recomendable para caracterizar e identificar eventos transgénicos genéticamente próximos a su genotipo sin transformar. Esto posibilita la selección en las primeras etapas de evaluación de aquellos eventos más adecuados para realizar los ensayos a campo.

ABSTRACT Sugarcane orange rust caused by Puccinia kuehnii has recently become an important disease in sugarcane crops and its spread is causing great concern to growers. In this study, we analyzed spores from symptomatic orange rust sugarcane leaves collected in multiple locations in Cuba in a 4-year-period in order to characterize morphological traits of P. kuehnii, establish an adequate molecular technique to characterize it, and determine its infection court in sugarcane. Orange rust caused by P. kuehnii was confirmed by polymerase chain reaction (PCR) and morphological characterization. AFLP markers detected high diversity in P. kuenhnii samples. Sequencing of rDNA regions, as expected, did not reveal differences and SSR markers designed for P. melanocephala could not be transferred to P. kuehnii. In addition to stomata, entry through prickles was also detected as a new infection court in sugarcane. Although the presence of pustules on the adaxial leaf surface was frequently detected, no clear correlation between this presence and density of stomata and/or prickles was found.

Sugarcane borer Diatraea saccharalis (Fabricius) (Lepidoptera: Crambidae) is the most important sugarcane pest in Tucumán, Argentina. Older larvae bore into the stalks, facilitating microorganism colonization which indirectly reduces yield and quality of sugar. The aim of the present work was to optimize a sugarcane plant phenotyping method with D. saccharalis under controlled conditions to evaluate different strategies to manage the pest. Different numbers of neonate larvae were placed in the leaf whorl of sugarcane seedling (2-months-old) of cultivars TUC 95-10, TUC 03-12 and LCP 85-384. On the other hand, on single plants 6-month old of TUC 95-10, 10 larvae of several instars were added and the number of perforations and damaged sheath, the tunnel total length and the dead heart symptom were evaluated. In in vitro tests, immature leaf roll disks cut from seedlings were inoculated with two neonate larvae and the larval survival percentage was determined. Each assay was repeated twice or three times with 5 -10 replicates per treatment and conducted under controlled conditions (28-30ºC; 50-70% RH). In seedlings the symptom of the dead heart was observed in all the treatments with different larval number. In the case of the 6-month-old plants, damage in the sheath and stem were observed when infested with L2, L3 and L4 instars, whereas neonate larvae only produced sheath damage. In the laboratory tests, the survival percentage of larvae obtained was high. The results suggest that several methodologies were optimized to evaluate different types of plant material, which are available to study potential strategies for sugarcane borer management.

El barrenador de caña de azúcar Diatraea saccharalis (Fabricius) (Lepidoptera: Crambidae) es la plaga más importante del cultivo en Tucumán, Argentina. Los estadios larvales más avanzados perforan los tallos facilitando la colonización de microorganismos que reducen indirectamente el rendimiento y la calidad del azúcar. El objetivo del presente trabajo fue optimizar sistemas de fenotipado de D. saccharalis en caña de azúcar, en condiciones controladas, con el fin de evaluar diferentes estrategias de manejo de la plaga. En primer lugar, diferentes números de larvas neonatas fueron colocadas en el cogollo de plantines de caña de azúcar de dos meses de edad de las variedades TUC 95-10, TUC 03-12 y LCP 85-384. Por otro lado, en plantas individuales de seis meses de edad de TUC 95-10 se inocularon 10 larvas de diferentes estadios y se determinó el número de perforaciones y de vainas dañadas, la longitud total del túnel y el síntoma del corazón muerto. En ensayos in vitro se inocularon dos larvas neonatas en ápices caulinares extraídos de plantines y se determinó el porcentaje de supervivencia de larvas. Todos los ensayos se realizaron en condiciones controladas (28-30ºC; 50-70% de HR), con dos o tres repeticiones y con 5 - 10 unidades experimentales por tratamiento. En plantines se observó el síntoma del corazón muerto en todos los tratamientos con diferente número de larvas neonatas. Las plantas de seis meses de edad presentaron daños en vaina y tallo cuando se infestaron con los estadios larvales L2, L3 y L4, mientras que las larvas neonatas solo produjeron daño en la vaina. En los ensayos de laboratorio el porcentaje de supervivencia de larvas obtenido fue elevado. Los resultados sugieren que diferentes sistemas de fenotipado empleando material vegetal de distinta edad fueron optimizados y están disponibles para evaluar potenciales estrategias de manejo del barrenador.

The commercial variety of sugarcane RA 87-3 was transformed by biobalistic with a genetic construct that carries the epsps gene of the CP4 strain of Agrobacterium tumefaciens, and with the nptII gene that confer resistance to glyphosate and resistance to kanamycin / geneticin, respectively. Transformed lines were multiplied in greenhouse and resistance to the herbicide was evaluated using different concentrations of glyphosate (3, 4 and 8 l / ha). Resistant lines to the herbicide (RH) were evaluated in the field to confirm resistance to glyphosate and to carry out a preliminary analysis of their behavior with respect to the parental cultivar. All transformed lines maintained resistance to the herbicide but many showed phenotypic changes. Ten RH lines that were very similar to the RA 87-3 variety were analyzed phenotypically and genetically using the 9 compulsory morphological markers proposed by The International Union for the Protection of New Varieties of Plants (UPOV) and with 339 molecular markers, respectively. Six lines of the previous ones presented minor morphological and genetic changes and were selected for field trials during two vegetative cycles (cane plant and ratoon 1), in two production areas of Argentina. The six RH lines presented agronomic, industrial and chemical composition characteristics indistinguishable from the parental cultivar. The stable inheritance of the CP4 epsps gene was confirmed by RT-qPCR and Southern blot assays in different clonal generations (growth cycles). Our studies confirmed the usefulness of genetic transformation as a complementary tool to classical improvement and highlight the advantage of the use of UPOV descriptors together with molecular markers for an early selection of transgenic events that have a high similarity with the parental genotype. Taking into account the results, one of the six lines evaluated was proposed for a possible commercial release, under the requirements of regulatory affairs offices (CONABIA, SENASA and DNMA).

La variedad comercial de caña de azúcar RA 87-3 se transformó mediante biobalística con una construcción genética que porta el gen epsps de la cepa CP4 de Agrobacterium tumefaciens, y el gen nptII que confieren resistencia a glifosato y resistencia a kanamicina/geneticina, respectivamente. Las líneas transformadas fueron multiplicadas en invernadero y se evaluó la resistencia al herbicida utilizando diferentes concentraciones de glifosato (3, 4 y 8 l/ha). Las líneas resistentes al herbicida (RH) se evaluaron en campo para confirmar la resistencia a glifosato (3 l/ha) y realizar un análisis preliminar del comportamiento de estas con respecto al cultivar parental. Todas las líneas transformadas mantuvieron la resistencia al herbicida pero muchas mostraron cambios fenotípicos. Las diez líneas RH que resultaron muy parecidas a la variedad RA 87-3 se analizaron fenotípica y genéticamente utilizando los nueve descriptores morfológicos obligatorios propuestos por la “International Union for the Protection of New Varieties of Plants” (UPOV) y con 339 marcadores moleculares, respectivamente. Seis líneas de las anteriores presentaron cambios morfológicos y genéticos menores y fueron seleccionadas para ensayos en campo durante dos ciclos vegetativos (caña planta y soca 1), en dos áreas de producción de Argentina. Las seis líneas RH presentaron características agronómicas, industriales y de composición química indistinguibles respecto del cultivar parental. La herencia estable del gen CP4 epsps fue confirmada mediante ensayos de RT-qPCR y Southern blot en diferentes generaciones clonales (caña planta y soca 1). Los estudios confirmaron la utilidad de la transformación genética como una herramienta complementaria a la mejora clásica, y destaca la ventaja del uso de los descriptores de UPOV junto con los marcadores moleculares para una selección temprana de eventos transgénicos que tengan un alto parecido con el genotipo parental. Tomando en cuenta los resultados, una de las seis líneas estudiadas se seleccionó para una posible liberación comercial, la cual debe ser sometida a evaluación por parte de los entes regulatorios (CONABIA, SENASA y DNMA).

Argentina´s seeds and phytogenetic creations Act -N° 20.247/73- promotes efficient seeds production and trade by ensuring quality and identity of seeds in the market and by protecting intellectual property rights of breeders. In 1991, was created the Instituto Nacional de Semillas (Inase) (National Seeds Institute), it enabled the creation of both, the Registro Nacional de Cultivares (RNC) (National Cultivars Register) to monitor trade, and the Registro Nacional de Propiedad de los Cultivares (RNPC) (National Cultivar Property Register) to protect intellectual rights of breeders. This paper describes procedures followed by Estación Experimental Agroindustrial Obispo Colombres (EEAOC) to register the new sugarcane variety TUC 95-10 with the RNC and, subsequently, with RNPC, both under the authority of Inase. Throughout 2010, 54 morphological descriptors of this new variety were evaluated, among which nine are of compulsory nature: leaf sheath adherence, internode diameter and shape, internode color exposed to sun and not exposed to sun, stem zigzag alignment, bud shape excluding wings, color of leaf sheath collar and leaf blade width. At least, six stems were assessed for qualitative descriptions and more than 24 stems from different stools were used for quantitative assessments. This material was selected from 10 to 12-month-old plant cane plantations (first growth cycle). These representative samples were obtained from the EEAOC collection of varieties, from Las Talitas, Tucumán. Recorded data was sent to Inase, according to its requirements.

La ley de Semillas y Creaciones Fitogenéticas de Argentina, Ley N° 20.247/73, tiene por objeto promover la eficiente producción y comercialización de semillas, asegurar a los productores agrarios la identidad y calidad de la simiente que adquieren y proteger la propiedad intelectual de las creaciones fitogenéticas. En 1991, se creó el Instituto Nacional de Semillas (Inase), órgano de aplicación de esta Ley, que estableció la creación del Registro Nacional de Cultivares (RNC) para habilitar la comercialización y Registro Nacional de Propiedad de los Cultivares (RNPC) para proteger la propiedad de los obtentores de variedades. Este trabajo describe los procedimientos seguidos por la Estación Experimental Agroindustrial Obispo Colombres (EEAOC) para inscribir la nueva variedad de caña de azúcar TUC 95-10 en ambos Registros. Durante 2010, se evaluaron 54 descriptores morfológicos de la nueva variedad, entre ellos los nueve obligatorios: adherencia de la vaina foliar, diámetro y forma del entrenudo, color del entrenudo expuesto al sol y no expuesto al sol, alineación en zigzag del tallo, forma de la yema excluyendo las alas, color del collar de la vaina de la hoja y ancho de la parte media de la hoja. Se evaluaron seis tallos como mínimo para descripciones cualitativas y se utilizaron más de 24 tallos de diferentes cepas para las evaluaciones cuantitativas. Este material se seleccionó de plantaciones de caña planta de 10 a 12 meses de edad (primer ciclo de crecimiento). Las muestras representativas fueron extraídas de la colección de variedades de la Estación Experimental Agroindustrial Obispo Colombres (EEAOC) de Las Talitas, Tucumán. Los datos registrados fueron enviados al Inase, cumpliéndose con los requisitos establecidos por esa institución.