Actividad enzimática antioxidante y contenido de prolina en la tolerancia al estrés hídrico en trigo (Triticum aestivum L.)
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La provincia de La Pampa pertenece a la Región Semiárida Argentina
caracterizada por la baja disponibilidad hídrica. El cultivo de trigo (Triticum aestivum
L.) es uno de los de los principales cereales invernales de la región semiárida
pampeana, siendo la disponibilidad de agua la principal limitante de la producción.
La etapa de encañazón es importante en la definición de componentes de
rendimiento del cultivo y una deficiencia hídrica en este estadio puede ser crítico
para el cultivo en la región. La selección de genotipos de trigo por resistencia a la
sequía se ha realizado de manera indirecta por rendimiento, la caracterización en
etapas fenológicas previas cruciales para la definición del mismo, permitiría conocer
con anterioridad las estrategias que manifiestan los genotipos en relación a la
respuesta a la baja disponibilidad hídrica. Las plantas han desarrollado diferentes
respuestas y adaptaciones que les permiten sobrevivir en condiciones de deficiencia
hídrica. Estas estrategias de adaptación pueden ocurrir a nivel morfológico,
bioquímico y fisiológico. El objetivo de este estudio fue evaluar la respuesta a la baja
disponibilidad de agua en inicio de encañazón, en la actividad de enzimas
antioxidantes y metabolitos osmóticos en genotipos de trigo de diferente tolerancia
a la baja disponibilidad hídrica, a fin de caracterizarlos como marcadores de
tolerancia al estrés. También, se evaluó la dinámica e inmediatez en la respuesta al
disminuir el contenido relativo de agua foliar. Se trabajó en invernáculo, en macetas con 4 plantas como unidad experimental, con dos genotipos de trigo, ACA 315 y
Buck Arriero, contrastantes en tolerancia a sequía, sometidos a suspensión del riego
durante 0, 5, 10 y 15 días. Se aplicó un diseño completamente aleatorizado. Los
resultados de este estudio, mostraron que el genotipo tolerante, ACA 315 presentó
mecanismos que le permitieron mantener la turgencia respecto de Buck Arriero,
genotipo susceptible, ante la reducción de disponibilidad hídrica, puestos de
manifiesto en el mayor valor de contenido relativo de agua (CRA), menor valor de la
cantidad de agua a saturación (CAS) y mayor capacidad de ajuste osmótico. ACA
315 también expresó mayor actividad enzimática antioxidante, mayor acumulación
de azúcares solubles, menor acumulación de prolina, mayor concentración de
proteína y mantenimiento del aparato fotosintético respecto de Buck Arriero. Las
variaciones de la actividad enzimática en función de los días de suspensión del riego
fueron diversas para cada enzima y genotipo, por ello, la inmediatez de la respuesta,
ante una primera disminución del CRA, no pudo asociarse con la tolerancia a la sequía. De las tres enzimas evaluadas la catalasa (CAT) respondió a los 5 días en
ambos genotipos y CAT y peroxidasa (POX) tuvieron una respuesta similar en los
dos genotipos, diferenciándose en la magnitud del incremento de la actividad ante
la suspensión del riego. No obstante, la enzima CAT, tuvo mayor rol en la tolerancia
que la enzima POX en un estrés prolongado. El grado de sensibilidad en la repuesta
de las enzimas antioxidantes y la prolina, frente al descenso del CRA fue diferente
entre los genotipos. La expresión de una respuesta temprana ante una primera
disminución del CRA, solamente, no es una característica que confiere tolerancia.
Los resultados sugieren la importancia de sostener la respuesta ante el aumento de
la intensidad de la restricción hídrica. Si bien la acumulación de prolina puede
asociarse con la función de osmolito, también puede considerarse como un indicador
metabólico temprano de la disponibilidad de agua. Estos resultados permitieron
establecer indicadores de tolerancia a la baja disponibilidad de agua, en inicio de
encañazón, período crítico para la producción de trigo en la Región Semiárida
Pampeana. Por esto, la investigación realizada es un aporte para evaluar material
genético en generaciones tempranas, complementando los métodos empíricos de
mejoramiento. El conocimiento de estos indicadores puede ser usado para obtener
y caracterizar germoplasmas de diferentes cultivos adaptados a la Región Semiárida
Pampeana; siendo un importante aporte en los programas de mejoramiento locales. La Pampa province belongs to the Argentine Semiarid Region characterized by
low water availability. Wheat crop (Triticum aestivum L.) is one of the main winter
cereals in the semiarid Pampa region, being water availability the main limitation of
production. The stem elongation stage is important in defining crop yield components
and a water deficiency at this stage can be critical for the crop in the region. The
selection of wheat genotypes for resistance to drought has been carried out indirectly
by yield; the characterization in previous phenological stages crucial for the definition
of the same would allow to know in advance the strategies that the genotypes
manifest in relation to the behavior at low availability water. Plants have developed
different responses and adaptations allowing them to survive under water deficit.
These adaptation strategies can occur at morphological, biochemical, and
physiological levels. The objective of this study was to evaluate the response of low
water availability at the beginning of stem elongation, on activity of antioxidant
enzymes and osmotic metabolites in wheat genotypes of different tolerance to low
water availability, in order to characterize them as markers of drought tolerance. Also,
the dynamics and immediacy of the response were evaluated by decreasing the
relative content of leaf water. The experiment was performed in pots with 4 plants as
an experimental unit under greenhouse condition and utilizing two wheat cultivars ACA 315 and Buck Arriero, contrasting in drought tolerance, under conditions of
water supply suppression during a period of 0, 5, 10 and 15 days from the start of
stem elongation. A complete randomized design was applied. The results of this
study showed that under conditions of water supply suppression ACA 315, tolerant
genotype, presented mechanisms that allowed it to maintain turgor with respect to
Buck Arriero, susceptible genotype, shown in the high relative water content (CRA),
lower value of the amount of water at saturation (CAS), and greater capacity of
osmotic adjustment. ACA 315 also expressed also expressed higher antioxidant
enzymatic activity, higher accumulation of soluble sugars, lower accumulation of
proline, higher protein concentration and maintenance of the photosynthetic
apparatus compared to Buck Arriero. The variations of the enzymatic activity as a
function of the days of suspension of the irrigation were diverse for each enzyme and
genotype, therefore, the immediacy of the response, before a first decrease in the
CRA, could not be associated with tolerance to drought. Of the three enzymes
evaluated, catalase (CAT) responded after 5 days in both genotypes and CAT and peroxidase (POX) had a similar response in the two genotypes, differing in the
magnitude of the increase in activity before the suspension of irrigation. However,
catalase had a greater role in tolerance than peroxidase in prolonged stress. The
degree of sensitivity in the response of antioxidant enzymes and proline, compared
to the decrease in CRA was different between the genotypes. The expression of an
early response to a first decrease in CRA, alone, is not a characteristic that confers
tolerance. The results suggest the importance of sustaining the response to the
increased intensity of water restriction. While that concentration of accumulated
proline could be associated as osmolyte function, it could also be considered as an
early metabolic indicator of water availability. These results allowed to identify
indicators of water low availability tolerance at the start of stem elongation, the critical
period of wheat production in the Pampean Semiarid Region. For this reason, the
research carried out is a contribution to evaluate genetic material in early
generations, complementing the empirical methods of improvement. Knowledge of
these indicators can be used to obtain and to characterizer germplasms of different
crops adapted to Semiarid Pampa Region, as an important aid to local breeding
programs.
Autor/a
Quiriban, Adriana Elizabet
Advisor
Pereyra Cardozo, María Clementina;
Kin, Alicia Graciela (evaluadora)
Pagano, Eduardo (evaluador)
Pena, Liliana Beatriz (jurado)
Ruiz, María de los Angeles (jurado)
Ruiz, Mónica (jurado)
Pagano, Eduardo (evaluador)
Pena, Liliana Beatriz (jurado)
Ruiz, María de los Angeles (jurado)
Ruiz, Mónica (jurado)
Institución
Universidad Nacional de La Pampa. Facultad de Agronomía
Date
2020Document type
tesis de posgrado
Subtipo de documento
tesis de maestría
tesis de maestría
dc.language.iso
spa
Extensión: 105 páginas
Palabras clave
inicio de encañazón; indicadores de tolerancia a deficiencia hídrica;
Keywords
start of stem elongation; indicators of water deficit tolerance;
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https://repo.unlpam.edu.ar/handle/unlpam/8001Registros en colección
- Tesisp [321]
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