Deficiencia hídrica durante el periodo de crecimiento de las espigas en trigo y estrategias de tolerancia al estrés en diferentes cultivares

Abstract

En esta tesis se estudió (1) el efecto del estrés hídrico sobre la determinación del rendimiento en trigo y su relación con el ambiente climático, (2) la respuesta del rendimiento de diferentes cultivares con estrategias contrastantes en la composición de sus componentes ecofisiológicos, y (3) la magnitud de la interacción genotipo × ambiente hídrico en un gran número de cultivares. Bajo condiciones de estrés hídrico, el rendimiento en grano estuvo más asociado con NG que con PG. La relación entre NG y PSE fue modificada por la deficiencia de agua respecto a aquella obtenida sin limitación hídrica. La magnitud de la caída en NG por efecto de la deficiencia de agua fue más alta que la esperada para condiciones bajo riego. Esto sugiere que la reducción en NG en condiciones de sequía, no solo depende de la disponibilidad de asimilados para el crecimiento de las espigas, sino también de las características del ambiente, el cual causa efectos detrimentales adicionales sobre la determinación de NG. La inclusión de una variable climática como el déficit de presión de vapor mejoró la estimación de NG en condiciones de estrés hídrico. Respecto a los cultivares, aquel con mayor rendimiento en condiciones potenciales (sin deficiencia de agua) posee una combinación de componentes ecofisiológicos particulares, y alguno de estos se mantienen o son estables en situaciones con limitada oferta hídrica, lo que le permite también ser un genotipo con mayor rendimiento en situaciones de estrés. El cultivar con mejor comportamiento ante condiciones de estrés hídrico, produjo el mayor número de granos por unidad de superficie y el mayor peso seco de espigas al final del período de crecimiento de las espigas. El PSE se asoció con una mayor partición a las estructuras reproductivas y no a una mayor tasa de crecimiento del cultivo, ya que fue uno de los cultivares que más redujeron el peso seco total durante ese período. El PSE es un carácter mucho más conservativo, es decir que se manifiesta en condiciones de alta y baja oferta hídrica, por lo que puede ser un rasgo ventajoso para seleccionar genotipos más productivos en secano. Por su parte la fertilidad de las espigas también aparece como otro rasgo que combinado con alto PSE generan una mayor número de granos por unidad de superficie en condiciones de estrés hídrico. No se detectaron efectos de la condición hídrica sobre el peso potencial del grano y sobre la capacidad de la fuente durante el período de llenado de los granos. No obstante, algunas interacciones detectadas merecen tomar con más precaución estos resultados. Niveles de estrés hídrico como los generados en Córdoba pueden reducir el peso potencial del grano y la magnitud de esta respuesta es genotipo dependiente. Por su parte, las limitaciones a nivel de la fuente pueden ser mucho más importantes en ambientes como el de Balcarce, con mayor potencial de rendimiento. En la última sección de esta tesis se estableció que la interacción Genotipo × Ambiente hídrico es menor a los efectos individuales del genotipo y del ambiente. Esto significa que aquellos cultivares promisorios en ambientes de mayor potencial también tienen la oportunidad de ser más productivos en ambientes con moderado nivel de estrés hídrico. Sin embargo, el progreso genético, en este tipo de ambientes no ha sido importante a pesar de que existe gran variabilidad genética entre los materiales argentinos disponibles en la actualidad. Esto pone en evidencia que la selección de cultivares con mecanismos de tolerancia al estrés, no sólo debe orientarse directamente a través del rendimiento, sino que debe complementarse con caracteres secundarios relacionados con la adaptación al estrés.

In this thesis was studied: (1) the effect of water stress on the determination of wheat yield and its relationship with environment variables, (2) the yield response of cultivars with contrasting strategies in the constitution of ecophysiological components was explored, and (3) the magnitude of the genotype × hydric environment interaction. Under conditions of water stress, grain yield was more associated with NG than with PG. The relationship between NG and PSE was modified by the water deficit respect to that obtained without water limitation. The decrease in NG due to water deficit was higher than expected under irrigation. This suggests that the reduction in NG under drought conditions depends not only on the availability of assimilates for the spike growth, but also on the characteristics of the environment, which causes additional detrimental effects on the determination of NG. The inclusion of a climatic variable such as vapor pressure deficit improved the estimation of NG under water stress conditions. Regarding cultivars, the one with the highest yield under potential condition has a particular combination of ecophysiological components that allows it to be a genotype with greater performance in water stress situations. The cultivar with better behavior under water stress produced the highest number of grains per unit area and the highest dry weight of spikes at the end of the spike growth period. The PSE was associated with a greater partition to the reproductive structures and not with a higher growth rate of the crop, since it was one of the cultivars that most reduced the total dry weight during that period. The PSE is a more conservative trait, so it can be an advantageous feature to select genotypes more productive for rainfed crops. The spikes fertility also appears as another trait that, combined with high PSE, generate a greater number of grains per unit area under water stress conditions. No effects of the water condition were detected on the grain potential weight and on the capacity of the source during the grain filling period. However, some detected interactions deserve to take these results with more caution. Levels of water stress such as those generated in Córdoba can reduce the potential weight of the grain and the magnitude of this response is genotype dependent. On the other hand, limitations at the source level can be much more important in environments such as Balcarce, with higher yield potential. In the last section of this thesis, it was established that the Genotype × Water Environment interaction is smaller than the main effects of genotype and environment. This means that those promising cultivars in higher potential environments also have the opportunity to be more productive in environments with water stress. However, genetic progress in these types of environments has not been important, despite the fact that there is a great genetic variability among the Argentine materials available today. This shows that the selection of cultivars with stress tolerance mechanisms should not only be oriented directly through yield, but should be complemented with secondary characters related to adaptation to stress.