Eficiencia transpiratoria como atributo de tolerancia al déficit hídrico en soja (Glycine max (L) Merril) : variabilidad intraespecífica y su asociación con la estabilidad del rendimiento

Las principales zonas sojeras en el mundo están expuestas a situaciones de déficit hídrico (DH) que ocasionan importantes pérdidas de rendimiento. La eficiencia transpiratoria (ET) ha sido propuesta como criterio de selección asociado con tolerancia al DH. Sin embargo, en soja no existen antecedentes donde se haya estudiado dicho atributo y su asociación con la estabilidad del rendimiento. El objetivo general de este trabajo fue generar las primeras bases fisiológicas que permitan conocer si la ET puede ser utilizada como criterio de selección secundario en programas de mejoramiento genético de soja enfocados en la identificación de genotipos (G) con tolerancia al DH. Se realizaron dos experimentos en macetas en condiciones de campo. Experimento 1, evaluó, durante la fase vegetativa, 36 G expuestos a dos regímenes hídricos (RH) : control sin limitantes hídricas (C) y déficit hídrico (DH; 30 por ciento del consumo de controles). Experimento 2, evaluó durante la fase reproductiva, 6 G seleccionados en función de su comportamiento contrastante en la transpiración y ET durante la fase vegetativa en el Experimento 1, exponiéndolos a dos RH contrastantes (C y DH) durante el período crítico de determinación del número de semillas (NS) en soja. En soja, la ET durante la fase vegetativa es un atributo de naturaleza constitutiva que tiene variabilidad intraespecífica y que aumenta ante DH independientemente del G. Si bien la conductancia estomática fue diferente entre G, estas diferencias no explicaron la variabilidad intraespecífica encontrada en la ET. Durante la fase reproductiva, existen diferencias entre G en la ET, encontrándose diferencias en la respuesta genotípica ante DH durante el período de determinación del NS. Es posible en soja, identificar G con mayor estabilidad de rendimiento ante DH durante el período de determinación del NS, utilizando la ET como carácter de selección. A partir del análisis de los cambios de la ET durante la ontogenie del cultivo, se demostró además que evaluando la ET durante la fase vegetativa en condiciones sin limitantes hídricas, es posible identificar G de mayor ET en términos de biomasa reproductiva, rendimiento y estabilidad de rendimiento antes condiciones hídricas limitantes durante el período de determinación del NS. Esta tesis representa el primer estudio en soja de la ET durante diferentes fases de crecimiento y su asociación con la estabilidad del rendimiento, demostrándose que es posible utilizar la ET como carácter de selección secundario para identificar G con tolerancia al DH.

Estrés térmico por alta temperatura en soja (Glycine max (L.) Merr.) : análisis de la dinámica de producción y fijación de vainas y su efecto sobre la determinación del rendimiento

En Argentina, y debido al amplio contexto geográfico donde crece, el cultivo de soja está expuesto frecuentemente a episodios de alta temperatura combinados con baja disponibilidad hídrica. Cuando ocurren durante etapas críticas, estas condiciones ambientales disminuyen el rendimiento del cultivo. Sin embargo, son escasos o inexistentes los estudios que evalúan los mecanismos ecofisiológicos que determinan la partición reproductiva y la generación del rendimiento en respuesta a la combinación de estos estreses abióticos. Los objetivos de esta tesis fueron estudiar la generación del rendimiento en soja, enfatizando el estudio de la dinámica de producción de estructuras reproductivas, la estabilidad de la partición reproductiva y de los mecanismos de compensación entre número y peso de granos en respuesta a la interacción de altas temperaturas y distintos niveles hídricos en suelo. Para ello, durante dos campañas, dos genotipos (DM 4200 y DM 4870) fueron evaluados ante la combinación de dos niveles de temperatura (impuestos como episodios estrés térmico de corta duración) y agua edáfica (riego y secano) durante la etapa crítica de generación de vainas. Se cuantificaron la evolución de la biomasa aérea, la eficiencia de uso de radiación, la dinámica de producción y fijación de vainas, el rendimiento y sus componentes (número y peso de granos) y las relaciones fuente/destino durante las etapas de determinación del número y del peso de los granos. La temperatura máxima promedio durante los episodios de estrés térmico superó en 5,6 ºC a la registrada en tratamientos control. La tasa de fijación de vainas fue 38 por ciento inferior en condiciones de alta temperatura combinada con secano con respecto a los controles regados. El estrés térmico en fructificación redujo el número de granos en ambas condiciones hídricas, aunque en distinta magnitud (17 por ciento riego; 42 por ciento secano). En contraste con los controles, el componente peso de granos no logró compensar la reducción del número de granos en la combinación de estrés térmico y secano. En consecuencia, la alta temperatura con secano redujo la partición reproductiva (15 por ciento p menor a 0,05) y el rendimiento fue consistentemente afectado (45 por ciento inferior a los controles regados). Los resultados de este estudio demuestran que la caída en partición reproductiva y, por ende, en rendimiento final no obedeció a fallas reproductivas ya que el número de vainas iniciadas fue similar en todos los tratamientos. La supervivencia de vainas se asoció con las condiciones ambientales durante las etapas tempranas de su desarrollo, alteradas por el episodio de estrés térmico. Estos resultados ponen de manifiesto la importancia de discriminar los efectos del estrés abiótico según el patrón temporal de fijación de vainas.

Efectos de la distancia entre hileras a la siembra sobre los componentes del rendimiento de forraje y el uso de la radiación en el cultivo de alfalfa

La siembra de alfalfa (Medicago sativa L.) se caracteriza por presentar un arreglo espacial rectangular, i.e. mayor distancia entre hileras que entre plantas dentro de la hilera. Si se acercan las hileras de siembra se genera un arreglo espacial más cuadrado que podría influir sobre la competencia intra-específica y el aprovechamiento de los recursos, especialmente radiación. El objetivo de esta tesis fue: estudiar el efecto de la distancia entre hileras a la siembra sobre los componentes del rendimiento de forraje y la captura y eficiencia en el uso de la radiación en el cultivo de alfalfa. Se realizaron dos experimentos evaluando distancias entre hileras a la siembra en cultivos puros de alfalfa. El primero experimento fue de largo plazo y se evaluó el efecto de la distancia sobre variables productivas en dos cultivares con distinto reposo invernal (Monarca y Victoria) bajo una misma densidad de siembra. En el segundo experimento se estudió el efecto de la distancia entre hileras a la siembra, bajo una misma densidad de plantas establecida por raleo, sobre variables productivas y ecofisiológicas en un cultivo de alfalfa (Monarca) durante el primer año de producción. En ambos experimentos la producción de biomasa aérea se favoreció por los arreglos espaciales más cuadrados (p menor a 0,05) hasta una distancia óptima, entre 15 cm y 17,5 cm. Adicionalmente, se observó que en distancias cercanas hubo mayor densidad de plantas (p menor a 0,01). Las respuestas en producción de biomasa al reducir la distancia entre hileras a la siembra estuvieron determinadas por el aumento lineal en la intercepción de radiación (p menor a 0,0001) y por un patrón de tipo óptimo en la eficiencia de uso de la radiación (p menor a 0,01). Se concluye que la reducción en la distancia entre hileras a la siembra hasta una distancia óptima, entre 15 cm y 17,5 cm, es una práctica agronómica que permite establecer un arreglo espacial más favorable del cultivo de alfalfa que impacta sobre la producción de forraje.

Bases ecofisiológicas de la determinación del rendimiento y la calidad de grano en maíces pisingallo

El cultivo de maíz pisingallo (Zea mays L. var. everta) es una alternativa conveniente en la diversificación de la producción de granos en Argentina, sin embargo las bases ecofisiológicas de la determinación del rendimiento y la calidad han sido fundamentadas sobre maíces de tipo dentado, mientras que en maíces pisingallo se desconocen. El objetivo de esta tesis es entender cómo los maíces pisingallos determinan sus componentes del rendimiento, el nivel de proteína en grano y su volumen de expansión (principal criterio de calidad comercial) por medio de un marco conceptual basado en el crecimiento y partición de biomasa del cultivo en torno a floración y durante el llenado efectivo de los granos. Durante 2007 y 2008 se llevaron a cabo tres experimentos a campo en donde la tasa de crecimiento por planta fue alterada por medio de tratamientos de densidad de siembra y de raleo de plantas y defoliaciones (en torno a floración y durante el llenado efectivo) en 4 genotipos dentados y 8 pisingallos. Ambos tipos de maíz tuvieron en común una fuerte asociación de su rendimiento con la capacidad potencial de rendimiento establecida en torno a floración (R2 igual a 0,93, p menor a 0,001), pero difirieron en la determinación del peso de grano. El peso de grano potencial en maíces pisingallos siempre fue menor ante una misma disponibilidad de asimilados por grano en torno a floración (p menor a 0,05), mientras que el peso final de grano se redujo menos que el de los dentados ante una misma disminución en la disponibilidad de asimilados durante el llenado (p menor a 0,05). La concentración y contenido de proteínas del grano, y su volumen de expansión, estuvieron asociados principalmente a la tasa de crecimiento por planta por grano durante el llenado efectivo, y en menor medida con dicha tasa en torno a floración. Los resultados de esta tesis resaltan la importancia de las condiciones de crecimiento en torno a floración para la determinación del rendimiento dentro de un conjunto diverso de germoplasma de maíz (dentado y pisingallo) y demuestran, por primera vez, que el volumen de expansión de grano de maíz pisingallo puede ser predicho a partir del crecimiento del cultivo.

El ambiente lumínico en plantaciones intensivas de olivo (Olea europaea L.) y su efecto sobre los determinantes y componentes del rendimiento en aceite

Maximizar la productividad en las plantaciones densas de olivo requiere de un manejo apropiado de la iluminación del canopeo. Pero el limitado conocimiento acerca de la respuesta del rendimiento a la radiación fotosintéticamente activa (PAR) dificulta su logro. Además, los periodos potencialmente críticos, donde el rendimiento sería sensible al sombreado, y el efecto de la poda sobre la respuesta a la PAR, han sido escasamente estudiados. Esta tesis se centró sobre las relaciones entre los determinantes y componentes del rendimiento, y la PAR, utilizando dos aproximaciones. En primer lugar, se caracterizó el ambiente lumínico en distintas posiciones de un seto en dos estaciones de crecimiento y se estableció su relación con los determinantes y componentes del rendimiento. Las yemas axilares e inflorescencias respondieron bilinealmente a la PAR aunque la poda alteró esta respuesta. El peso seco del fruto y la concentración de aceite respondieron linealmente a la irradiancia. En segundo lugar, se manipuló directamente el nivel de PAR (3 a 70 de PAR incidente) con redes mediasombra en árboles semi-aislados, focalizando las mediciones en una posición externa de la copa. Combinando ambos enfoques, se contrastaron las funciones de respuestas derivadas de distintas posiciones en el seto (primera aproximación) con aquellas obtenidas en una posición externa de la copa (segunda aproximación). Utilizando la segunda aproximación se demostró que la inducción floral, el cuaje y llenado del fruto son periodos críticos para el rendimiento bajo PAR limitante. También fue posible establecer que los frutos evidenciaron una mejor capacidad de recuperación después de retirar los tratamientos, cuando el periodo de post-sombreo precedió y/o aconteció durante la división celular del fruto. La información aquí generada podría mejorar el modelado de la estructura óptima del canopeo, que asegura una óptima intercepción de la PAR y un alto rendimiento.

Análisis genético de la respuesta de los caracteres ecofisiológicos determinantes del rendimiento en grano a la disponibilidad de nitrógeno en maíz (Zea mays L.)

Un entendimiento del tipo de control genético subyacente a la expresión del rendimiento en grano por planta (RGP) en híbridos de maíz (Zea mays L.) cultivados en condiciones de baja disponibilidad de nitrógeno (N) es crucial para la selección y el desarrollo de genotipos más eficientes en el uso de N. El objetivo de esta tesis fue el estudio de los componentes de la variabilidad genética para componentes numéricos y ecofisiológicos del RGP con atención especial a la expresión de heterosis, tipo de acción génica, y sus interacciones con el ambiente. El estudio consistió de un dialélico completo conducido en condiciones contrastantes de N y disponibilidad de agua para evaluar 25 atributos ecofisiológicos de 6 lineas endocriadas y todos los posibles híbridos simples. Los resultados permitieron (i) demostrar una disminución de la expresión de heterosis en condiciones de restricciones abióticas con efecto predominante sobre la expansión de tejidos, tal como estrés de N o hídrico durante el periodo de crecimiento vegetativo previo a floración; (ii) identificar atributos ecofisiológicos asociados con heterosis para RGP en condiciones de baja pero no de alta disponibilidad de N (i.e. peso grano); (iii) modelar la respuesta de heterosis para RGP a índice ambiental como una relación linear-plateau, identificando un valor umbral por sobre el cual no se observa incremento de heterosis para RGP; (iv) determinar la magnitud y tipo de acción génica de caracteres ecofisiológicos, identificando a la tasa de crecimiento de la espiga durante el periodo crítico como un carácter secundario promisorio dado su fuerte control genético aditivo y asociación con el RGP, así como el índice de área foliar a madurez fisiológica y el peso de grano en condiciones de baja disponibilidad de N. La integración de un modelo genético y ecofisiológico con la finalidad de explorar las relaciones genotipo a fenotipo utilizando los paisajes de adaptación sugiere que atributos tales como la tasa de removilización de N foliar y el N foliar específico podrían ser útiles para la identificación de loci importantes para el control de caracteres cuantitativos en condiciones de baja disponibilidad de N.

Ecofisiología de la generación del rendimiento y la calidad en genotipos de trigo y su comparación con cebada

La creciente demanda de materias primas de alta calidad por parte de la industria alimenticia plantea la necesidad de obtener aumentos en el rendimiento y en la calidad de los granos de trigo pan y cebada cervecera. El entendimiento de los diferentes procesos ecofisiológicos involucrados en la determinación del contenido final de nitrógeno (N) del grano cosechado constituye una herramienta indispensable para incrementar la calidad de estos productos, ya que a nivel productivo, altos contenidos de N en grano se relacionan en forma negativa con el rendimiento. Actualmente son escasos los trabajos que hayan analizado en forma conjunta la generación del rendimiento y su calidad en cultivos de trigo y cebada. El objetivo general de la presente tesis fue estudiar la economía del carbono y del N en trigo y cebada cervecera considerando tanto variables asociadas a la generación del rendimiento como de calidad del grano, mediante una aproximación desde la ecofisiología de los cultivos (nivel canopeo), nivel de órganos (granos) y nivel bioquímico (tipo de proteína). En este contexto, se evaluó el comportamiento de los cultivos de trigo y cebada bajo disponibilidades contrastantes de N y S durante el ciclo de cultivo. Si bien ambos cultivos mostraron niveles de rendimiento similares (ca. 470 g m-2), presentaron diferencias en como generan su rendimiento. Las principales diferencias se observaron durante post floración, en efecto, trigo alcazó niveles de biomasa superiores que cebada (ca. 40 por ciento), mientras que ésta mostró mayor partición de biomasa hacia los granos (ca. 0,39 para trigo vs. 0,47 para cebada). En cuanto a los parámetros relacionados a la economía del N, trigo presentó respecto a cebada menores eficiencias en el uso de N para generar rendimiento (ca. 10 por ciento) y relación entre la partición de carbono y N a los granos (ca. 0,55 para trigo vs. 0,67 para cebada), principales variables que explicaron, negativamente, las diferencias finales entre ambos cultivos en el porcentaje de N en los granos. La calidad de ambos cultivos respondió diferencialmente a las fertilizaciones y existió una notable diferencia entre cultivares de trigo en cuanto a su respuesta (cultivares de trigo indentificados a priori como de calidad panadera intermedia presentaron mayor variabilidad en su calidad que cultivares de calidades extremos y que cebada). La información presentada en esta tesis puede ser base importante tanto en el campo del manejo de la fertilización de cultivos como en el campo de la modelización y mejora genética de ambos cultivos.

Eficiencia transpiratoria como atributo de tolerancia al déficit hídrico en soja (Glycine max (L)Merril): variabilidad intraespecífica y su asociación con la estabilidad del rendimiento

Las principales zonas sojeras en el mundo están expuestas a situaciones de déficit hídrico (DH)que ocasionan importantes pérdidas de rendimiento. La eficiencia transpiratoria (ET)ha sido propuesta como criterio de selección asociado con tolerancia al DH. Sin embargo, en soja no existen antecedentes donde se haya estudiado dicho atributo y su asociación con la estabilidad del rendimiento. El objetivo general de este trabajo fue generar las primeras bases fisiológicas que permitan conocer si la ET puede ser utilizada como criterio de selección secundario en programas de mejoramiento genético de soja enfocados en la identificación de genotipos (G)con tolerancia al DH. Se realizaron dos experimentos en macetas en condiciones de campo. Experimento 1, evaluó, durante la fase vegetativa, 36 G expuestos a dos regímenes hídricos (RH): control sin limitantes hídricas (C)y déficit hídrico (DH; 30 por ciento del consumo de controles). Experimento 2, evaluó durante la fase reproductiva, 6 G seleccionados en función de su comportamiento contrastante en la transpiración y ET durante la fase vegetativa en el Experimento 1, exponiéndolos a dos RH contrastantes (C y DH)durante el período crítico de determinación del número de semillas (NS)en soja. En soja, la ET durante la fase vegetativa es un atributo de naturaleza constitutiva que tiene variabilidad intraespecífica y que aumenta ante DH independientemente del G. Si bien la conductancia estomática fue diferente entre G, estas diferencias no explicaron la variabilidad intraespecífica encontrada en la ET. Durante la fase reproductiva, existen diferencias entre G en la ET, encontrándose diferencias en la respuesta genotípica ante DH durante el período de determinación del NS. Es posible en soja, identificar G con mayor estabilidad de rendimiento ante DH durante el período de determinación del NS, utilizando la ET como carácter de selección. A partir del análisis de los cambios de la ET durante la ontogenie del cultivo, se demostró además que evaluando la ET durante la fase vegetativa en condiciones sin limitantes hídricas, es posible identificar G de mayor ET en términos de biomasa reproductiva, rendimiento y estabilidad de rendimiento antes condiciones hídricas limitantes durante el período de determinación del NS. Esta tesis representa el primer estudio en soja de la ET durante diferentes fases de crecimiento y su asociación con la estabilidad del rendimiento, demostrándose que es posible utilizar la ET como carácter de selección secundario para identificar G con tolerancia al DH.

Bases ecofisiológicas de la determinación del rendimiento y la calidad de grano en maíces pisingallo

El cultivo de maíz pisingallo (Zea mays L. var. everta) es una alternativa conveniente en la diversificación de la producción de granos en Argentina, sin embargo las bases ecofisiológicas de la determinación del rendimiento y la calidad han sido fundamentadas sobre maíces de tipo dentado, mientras que en maíces pisingallo se desconocen. El objetivo de esta tesis es entender cómo los maíces pisingallos determinan sus componentes del rendimiento, el nivel de proteína en grano y su volumen de expansión (principal criterio de calidad comercial)por medio de un marco conceptual basado en el crecimiento y partición de biomasa del cultivo en torno a floración y durante el llenado efectivo de los granos. Durante 2007 y 2008 se llevaron a cabo tres experimentos a campo en donde la tasa de crecimiento por planta fue alterada por medio de tratamientos de densidad de siembra y de raleo de plantas y defoliaciones (en torno a floración y durante el llenado efectivo)en 4 genotipos dentados y 8 pisingallos. Ambos tipos de maíz tuvieron en común una fuerte asociación de su rendimiento con la capacidad potencial de rendimiento establecida en torno a floración (R2 igual a 0,93, p menor a 0,001), pero difirieron en la determinación del peso de grano. El peso de grano potencial en maíces pisingallos siempre fue menor ante una misma disponibilidad de asimilados por grano en torno a floración (p menor a 0,05), mientras que el peso final de grano se redujo menos que el de los dentados ante una misma disminución en la disponibilidad de asimilados durante el llenado (p menor a 0,05). La concentración y contenido de proteínas del grano, y su volumen de expansión, estuvieron asociados principalmente a la tasa de crecimiento por planta por grano durante el llenado efectivo, y en menor medida con dicha tasa en torno a floración. Los resultados de esta tesis resaltan la importancia de las condiciones de crecimiento en torno a floración para la determinación del rendimiento dentro de un conjunto diverso de germoplasma de maíz (dentado y pisingallo)y demuestran, por primera vez, que el volumen de expansión de grano de maíz pisingallo puede ser predicho a partir del crecimiento del cultivo.

Generación del rendimiento de okra : comparación de dos cultivares en dos fechas de siembra

p.207-212

El ambiente lumínico en plantaciones intensivas de olivo (Olea europaea L.)y su efecto sobre los determinantes y componentes del rendimiento en aceite

Maximizar la productividad en las plantaciones densas de olivo requiere de un manejo apropiado de la iluminación del canopeo. Pero el limitado conocimiento acerca de la respuesta del rendimiento a la radiación fotosintéticamente activa (PAR)dificulta su logro. Además, los periodos potencialmente críticos, donde el rendimiento sería sensible al sombreado, y el efecto de la poda sobre la respuesta a la PAR, han sido escasamente estudiados. Esta tesis se centró sobre las relaciones entre los determinantes y componentes del rendimiento, y la PAR, utilizando dos aproximaciones. En primer lugar, se caracterizó el ambiente lumínico en distintas posiciones de un seto en dos estaciones de crecimiento y se estableció su relación con los determinantes y componentes del rendimiento. Las yemas axilares e inflorescencias respondieron bilinealmente a la PAR aunque la poda alteró esta respuesta. El peso seco del fruto y la concentración de aceite respondieron linealmente a la irradiancia. En segundo lugar, se manipuló directamente el nivel de PAR (3 a 70 de PAR incidente)con redes mediasombra en árboles semi-aislados, focalizando las mediciones en una posición externa de la copa. Combinando ambos enfoques, se contrastaron las funciones de respuestas derivadas de distintas posiciones en el seto (primera aproximación)con aquellas obtenidas en una posición externa de la copa (segunda aproximación). Utilizando la segunda aproximación se demostró que la inducción floral, el cuaje y llenado del fruto son periodos críticos para el rendimiento bajo PAR limitante. También fue posible establecer que los frutos evidenciaron una mejor capacidad de recuperación después de retirar los tratamientos, cuando el periodo de post-sombreo precedió y/o aconteció durante la división celular del fruto. La información aquí generada podría mejorar el modelado de la estructura óptima del canopeo, que asegura una óptima intercepción de la PAR y un alto rendimiento.

Componentes del rendimiento en colzas doble cero de primavera : (Brassica napus L.spp.oleifera (Metz) Sinsk f.annua)

p.177-186

Componentes del rendimiento en cultivares de soja del grupo V con distinto hábito de crecimiento

p.201-206

Variabilidad y evolución del rendimiento en cultivares argentinos de maíz duro

p.125-132

Los componentes fisiológicos del rendimiento en la soja

p.97-107