Profundización en el conocimiento y evaluación del impacto de la mejora genética sobre criterios morfofisiológicos de interés en la selección del trigo duro para ambiente mediterráneo

El objetivo general del proyecto ha sido profundizar en el conocimiento de diversos criterios morfofisiológicos de interés para la selección del trigo duro en ambiente mediterráneo y la evaluación del impacto que la mejora de la productividad ha ejercido sobre los mismos. El grado de consecución de los objetivos específicos en los que estaba involucrado nuestro subproyecto se detalla a continuación.

Estudio de la variabilidad fenotípica para características relacionadas con la adaptación al ambiente mediterráneo en una colección de cultivares tradicionales de trigo harinero (Triticum aestivum L.)

Amb l'objectiu de contribuir al coneixement de la diversitat existent en el germoplasma tradicional espanyol de blat fariner per a característiques relacionades amb la adaptació a l'ambient mediterrani i determinar el seu valor com a font de gens d'interès per a la millora d'aquest cereal, es va caracteritzar una col·lecció de 120 varietats tradicionals espanyoles en un assaig de camp en condicions de secà. Es va determinar la duració de les fases de desenvolupament, es va estudiar el creixement mitjançant fotografia digital i es determinà el contingut en clorofil·la, la depressió de la temperatura de la coberta vegetal i la reflectància espectral en diferents estadis. Els resultats van permetre quantificar la variabilitat disponible en aquest germoplasma e identificar dos grups de varietats.

Earliness per se and its dependence upon temperature in diploid wheat lines differing in the major gene Eps-Am1 alleles

Differences in development among wheat cultivars are not only restricted to photoperiod and vernalization responses. When both requirements are fully satisfied differences may still arise due to earliness per se. It is not clear at present to what extent this trait is ‘ intrinsically ’ expressed (a constitutive trait) independently of the environmental conditions so that it might be selected under any thermal condition or if it may be altered to the extent of showing a crossover interaction with temperature in which the ranking of wheat genotypes may be altered. The present study assessed the influence of temperature on the intrinsic earliness for lines of diploid wheat characterized for their differences in a major gene for intrinsic earliness, but also possibly differing in their genetic background for other factors controlling this polygenic trait. To do so the lines were grown individually in two temperature regimes (16 and 23 xC) under long days having previously been fully vernalized. Multiple comparisons analyses were carried out among lines of the same allelic group for the Eps-Am1 gene. Results indicated that within each group there were lines that did not differ in their earliness per se, others differed but without exhibiting any linertemperature interaction and finally different types of interaction were shown, including cases where the ranking of lines was altered depending on the growing temperature. It is thus possible that the selection of a genotype based on its earliness per se in an environment might not represent the same performance in another location where temperature varied significantly.

Obtención de líneas de trigo resistentes a Mayetiola destructor Say en la Campiña Sur de Extremadura

La línea H-93-33, homocigota para el gen H27, que confiere resistencia a Mayetiola destructor Say, ha sido cruzada con variedades comerciales de trigo seleccionadas por su calidad harinera y sus características agronómicas. Esos cruzamientos han producido numerosas líneas avanzadas. La línea Ma8, que contiene el gen H27, ha demostrado su resistencia al parásito en condiciones controladas de cámara y campo, y muestra mejores características agronómicas que las variedades comerciales con las que se ha cruzado.

Comparative performance of the stable isotope signatures of carbon, nitrogen and oxygen in assessing early vigour and grain yield in durum wheat

The present paper studied the performance of the stable isotope signatures of carbon (δ13C), nitrogen (δ15N) and oxygen (δ18O) in plants when used to assess early vigour and grain yield (GY) in durum wheat growing under mild and moderate Mediterranean stress conditions. A collection of 114 recombinant inbred lines was grown under rainfed (RF) and supplementary irrigation (IR) conditions. Broad sense heritabilities (H2) for GY and harvest index (HI) were higher under RF conditions than under IR. Broad sense heritabilities for δ13C were always above 0·60, regardless of the plant part studied, with similar values for IR and RF trials. Some of the largest genetic correlations with GY were those shown by the δ13C content of the flag leaf blade and mature grains. Under both water treatments, mature grains showed the highest negative correlations between δ13C and GY across genotypes. Flag leaf δ13C was negatively correlated with GY only under RF conditions. The δ13C in seedlings was negatively correlated, under IR conditions only, with GY but also with early vigour. The sources of variation in early vigour were studied by stepwise analysis using the stable isotope signatures measured in seedlings. The δ13C was able to explain almost 0·20 of this variation under RF, but up to 0·30 under IR. In addition, nitrogen concentration in seedlings accounted for another 0·05 of variation, increasing the amount explained to 0·35. The sources of variation in GY were also studied through stable isotope signatures and biomass of different plant parts: δ13C was always the first parameter to appear in the models for both water conditions, explaining c. 0·20 of the variation. The second parameter (δ15N or N concentration of grain, or biomass at maturity) depended on the water conditions and the plant tissue being analysed. Oxygen isotope composition (δ18O) was only able to explain a small amount of the variation in GY. In this regard, despite the known and previously described value of δ13C as a tool in breeding, δ15N is confirmed as an additional tool in the present study. Oxygen isotope composition does not seem to offer any potential, at least under the conditions of the present study.

Mejora de la competitividad de las plantaciones frutales de nogal: selección de material vegetal, desarrollo de un modelo de predicción de la infección de Xanthomonas arboricola pv. juglandis y optimización de las podas de formación y producción

En las colecciones del IRTA-Mas Bové se han caracterizado más de 150 clones de nogal procedentes de prospección, material extranjero y de selecciones de distintos programas de mejora. El material se ha caracterizado agronómicamente siguiendo los descriptores del IPGRI (1994). Actualmente existen fichas descriptivas muy amplias de 43 accesiones. Toda esta información sobre el comportamiento del material vegetal en las condiciones climáticas de Tarragona, tiene interés a nivel científico y es muy válida para posibles plantaciones con nuevo material. El estudio de los caracteres de sensibilidad a Bacteriosis y afección de la caída prematura de flores (PFA), en dos decendencias de nogal de cruzamientos controlados, ha permitido obvervar que estos caracteres tienen una herencia compleja. Se ha establecido la virulencia de distintos aislados de Xanthomonas arboricola pv. juglandis, en nogal. Los aislados más virulentos se han utilizado para establecer un modelo de predicción, en condiciones de laboratorio, de esta bacteria en nogal. La temperatura a la que la severidad de la enfermedad es máxima es 26ºC. A esta temperatura un aumento en la duración del período de humedad relativa elevada de 0-24 horas, produce un aumento de la afección. En los próximos años, este modelo de predicción se validará en campo. Si los resultados son positivos, permitirán racionalizar los tratamientos para la Bacteriosis en las plantaciones de nogal. Los primeros resultados de un control de la iluminación en el interior de las copas de los árboles, realizado mediante medidas de iluminación interceptadas con un ceptómetro Delta T (SunScan), han puesto de manifiesto que la gran influencia de la luz en el crecimiento anual de las ramas. Así, en la formación y poda de los árbles hay que tener presente estos resultados, en especial en las formaciones en ejes libres, y favorecer la máxima entrada de luz en el interior de la copa de los árboles.

Evaluación del comportamiento productivo de clones de Juglans sp. para la obtención de madera de calidad

Cada vez es mayor el interés por las plantaciones de frondosas con fines de producción de madera de calidad, debido principalmente a la búsqueda de nuevas alternativas productivas de mayor rentabilidad. El nogal figura entre las especies más plantadas en los últimos años en España con este fin. En el presente trabajo se evalúa el comportamiento en parcela de 6 materiales clonales de nogal, 5 de Juglans regia y 1 híbrido, seleccionados fundamentalmente por su vigor y aptitud forestal. Cuatro de estos materiales son selecciones IRTA (‘MBT-122’, ‘IRTA R-230’, ‘IRTA R-6’, ‘IRTA X-80’) y los dos restantes son materiales franceses que actúan como referencias (‘RG-2’, ‘Franquette’). En 2005 se estableció la plantación a partir de material multiplicado in vitro, con un diseño en bloques completos al azar (3 repeticiones, 6 tratamientos, 5 observaciones por tratamiento). Desde entonces, se está realizando un seguimiento individualizado del crecimiento y conformación de los árboles, así como de su fenología y de las intervenciones de poda realizadas. El objetivo principal de este ensayo es evaluar el potencial de estos clones para la obtención de madera de calidad en plantaciones en terrenos agrícolas. Los primeros datos registrados arrojan unos crecimientos medios anuales superiores a 1 centímetro en diámetro normal y en torno a los 70 centímetros en altura, valores algo inferiores a los de las progenies de híbridos comerciales. En esta primera etapa de desarrollo no se detectan diferencias significativas en el comportamiento vegetativo de los diferentes clones, observándose una fuerte dependencia de las condiciones de partida del material vegetal. Por lo que respecta a la conformación forestal se observa un comportamiento característico de los clones en alguna de las variables analizadas.

Desarrollo de una colección de Líneas Casi Isogénicas (NIL) para el estudio de caracteres de interés agronómico en especies del género Fragaria

Fragaria vesca posee varias características que la hacen interesante como especie modelo en la familia Rosaceae. Además, su naturaleza diploide permite sortear la complejidad genética de la fresa cultivada. Considerando que los genomas de las especies diploides y octoploides de Fragaria mantienen una relación de sintenia y colinearidad, estamos desarrollando una colección de Líneas Casi Isogénicas (NIL) en Fragaria diploide, usando Fragaria bucharica, una variedad asiática, como donante de introgresiones y Fragaria vesca var. Reine des Vallées, una variedad francesa comúnmente cultivada en España para usos industriales, como parental recurrente. Para obtener introgresiones de F. bucharica en un fondo genético homogéneo de F. vesca, se desarrolló un retrocruzamiento y se obtuvo una población BC1 que fue analizada para la presencia de alelos de F. bucharica a lo largo de los 7 grupos de ligamiento (LG) del mapa de referencia de Fragaria. Los individuos con bajo número de introgresiones de gran tamaño, que en conjunto abarcaron todo el genoma de F. bucharica, fueron seleccionados y retrocruzados con el parental recurrente. La descendencia fue analizada para los loci segregantes y los individuos BC2 con 1 ó 2 introgresiones fueron seleccionados como líneas donadoras de introgresiones de las NIL. Hasta el momento se han descrito tres fenotipos dominantes diferentes bajo condiciones de invernadero en varias NIL heterozigóticas: Las plantas con introgresiones en LG2 presentan estolones. Las plantas con introgresiones en LG1 y LG3 presentan floración temprana. Las plantas con introgresiones en LG6 presentan floración estacional. Actualmente se está trabajando en la selección y caracterización de introgresiones de pequeño tamaño mediante la autofecundación de las líneas seleccionadas. La caracterización fenotípica de los recombinantes seleccionados permitirá localizar y estimar los patrones de herencia de los genes implicados en los caracteres descritos, además de la identificación de nuevos caracteres recesivos que aparecerán en homozigosis.

Genetic variation for carbon isotope composition in Juglans regia L.: relationships with growth, phenology and climate of origin

Among the traits of breeding interest for the common walnut tree Juglans regia L., characteristics such as timing of budbreak and leaf fall, water-use efficiency and growth performance are regarded as being of utmost relevance in Mediterranean conditions. The authors evaluated intraspecific variation in $\delta$13C (carbon isotope composition, surrogate of intrinsic water-use efficiency, WUE$_{\rm i}$) for 22 J. regia families grown in a progeny test under supplementary irrigation, and investigated whether such variation correlated with climatic indicators of native habitats. The genetic relationships between $\delta$13C, growth and phenology were also assessed during two consecutive years. Overall, the most water-use-efficient families (i.e. with higher $\delta$13C), which originated mainly from drought-prone provenance regions which have a high vapour pressure deficit and low rainfall, exhibited less height growth and smaller DBH. Using a stepwise regression procedure, $\delta$13C was included as the main explanatory variable of genotypic variation in growth traits, together with growing season duration (for DBH in both years) and flushing (for height in 2007). It was concluded that WUE$_{\rm i}$ is largely unconnected to phenology effects in the explanation of growth performance for J. regia, therefore suggesting the opportunity of simultaneously selecting for low WUE$_{\rm i}$ and extended growing period to maximise productivity in non-water-limited environments.