Current trends in population growth suggest that global food production is unlikely to satisfy future demand under predicted climate change scenarios. Therefore, further improvements on wheat yield potential will be essential to meet future food demand. Thus, to further raise wheat grain yield it is critical to understand the physiological basis of grain number per m2 determination. Yield responsiveness to resource availability is usually related to grain number per m2 in most of grain crops, such as durum wheat. Under Mediterranean conditions, wheat yields vary widely, mainly in response to erratic rainfall, but it has been proposed that part of this variability may be reduced through nitrogen (N) management. Wheat yield responses to N fertilisation are usually related to those of grains per m2, which in turn is the consequence of processes related to floret development (floret initiation followed by floret death/survival) during stem elongation. However, there are almost no studies published relating floret primordia generation and survival in response to increases in N availabilities in wheat. Understanding the dynamics of floret primordia development as a physiological determinant of grain setting can be relevant to further increase grain yield in wheat. The focus of this thesis was to study the effects of N availability and the differences among modern cultivars (and, in some cases, combined with availability of other resources) on dynamics of floret development and survival determining the fate of these primordia and the generation of grain number in durum wheat. Six experiments were conducted (4 semi-controlled and 2 field conditions) during four consecutive growing seasons at Catalonia, NE Spain, with a combination of different N and water availabilities and contrasting modern durum wheat cultivars. Across all experiments, yield responsiveness to N was, in general, related to grain number increases as an indirect response to N through its effect on increasing growth. This is not only based on the fact that the relationship of grain number with spike dry matter was not improved if spike N were used instead, but also on the fact that detillering did increased grain number through the same relationships to spike dry matter. Also, improved spike fertility was due to both producing more fertile florets (in response to N and water or to the removal of competing shoots) and to reduce the percentage of failure of fertile florets in becoming grains. Responsiveness of the number of fertile florets was determined by a developmental response of floret primordia, which under high resource availability conditions continued developing normally in some distal florets of the spikelets, at any position of the spike, whilst in more stressful conditions their development stopped. Genotypic variation in fruiting efficiency was found for modern durum wheat cultivars and there was a tendency for some cultivars to have higher values of fruiting efficiency in most of the environments. Differences in fruiting efficiency were responsible for genotypic differences in grain number. A functional negative relationship was found between grain weight and fruiting efficiency, revealing a trade-off related to spike growth per floret developing normally.

El objetivo general de esta tesis fue estudiar si la demora en la senescencia foliar (carácter stay-green, SG) en híbridos de maíz confiere tolerancia del rendimiento al estrés abiótico. Se realizaron ensayos a campo utilizando híbridos contrastantes en la senescencia foliar. Se registró la evolución de la senescencia, la producción neta de fotoasimilados, el rendimiento y sus componentes. Bajo sequía en post-floración, los genotipos SG presentaron mayor producción de fotoasimilados y esto se relacionó con mayor conductancia estomática y con la retención de área foliar verde (AFV). Esta ventaja se tradujo en mayor rendimiento (a través de un mayor peso de grano, PG) en dos ensayos; en el tercer ensayo los genotipos SG presentaron menor partición a espiga por lo que el rendimiento no se diferenció del grupo de híbridos no stay-green (NSG). En condiciones de deficiencias de N, los genotipos SG presentaron mayor producción de fotoasimilados en post-floración mientras las temperaturas mínimas se mantuvieron por encima de 10°C, pero pérdidas netas de materia seca por debajo de este umbral que no se observaron en los genotipos NSG o con mayor nivel de fertilización. El carácter SG no se relacionó con el rendimiento o con el PG a bajo nivel de N (18 kg de N ha-1) pero sí al aumentar la dosis de fertilización (100 y 200 kg de N ha-1). En condiciones de estrés por alta densidad poblacional, se compararon dos genotipos. El genotipo SG presentó menor producción de asimilados, y menor inducción de la senescencia de las hojas basales por sombreo. El genotipo SG demoró la senescencia aún cuando la absorción de N en post-floración fue menor que en el genotipo NSG. El PG se relacionó con la concentración de N en granos, y ambos fueron menores en el genotipo SG, resultando en menor rendimiento. En un tercer ensayo, se incorporaron dos genotipos adicionales. En uno de ellos, el carácter SG se mantuvo sólo en las hojas superiores; éste genotipo SG presentó mayor PG y rendimiento en comparación con los otros tres. Finalmente, se analizó la degradación de proteínas foliares durante el llenado. La degradación de proteínas se relacionó positivamente con el PG en condiciones de deficiencias de N pero inversamente cuando las plantas se fertilizaron con 200 kg N ha-1. Uno de los genotipos SG mostró muy escasa degradación de proteínas mientras que en otro SG la degradación aumentó en respuesta a las deficiencias de N. En conclusión, la contribución del carácter SG a la estabilidad del rendimiento depende de la capacidad que presenten los genotipos SG para ajustar la expresión del carácter en función del ambiente (por ejemplo, induciendo la senescencia en respuesta al sombreo, o por deficiencias de N edáfico).