El trigo candeal o trigo duro (Triticum turgidum L. ssp. durum) es una especie de trigo
tetraploide (2n= 4x= 28 AABB) que se utiliza, principalmente, para la elaboración de pastas
secas de calidad. El mejoramiento de esta especie está focalizado en la obtención de
variedades de alta productividad con endosperma duro, vítreo, alto contenido proteico y
pigmentos amarillos. Las variedades disponibles en Argentina son de hábito primaveral de
ciclo corto a intermedio, y la siembra se realiza en el periodo comprendido entre junio y
agosto. La principal zona de cultivo en nuestro país, es el sur de la provincia de Buenos Aires
donde la ocurrencia de heladas entre abril y noviembre afecta al cultivo en estadio
vegetativo y reproductivo. Los genes de desaturasas que introducen dobles enlaces en los
ácidos grasos de cadena larga, se encuentran involucrados en la tolerancia a estrés por bajas
temperaturas. La disponibilidad de secuencias de ADN, ARN y proteínas de desaturasas de
gramíneas en las bases de datos públicas, permitió realizar un análisis in silico de las mismas,
logrando caracterizar estructural y funcionalmente esta familia de proteínas. Se observó
una distribución cromosómica dispersa y se predijo la localización subcelular más probable.
Teniendo en cuenta que no existen secuencias de desaturasas caracterizadas de trigo
candeal disponibles en GenBank (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/), se realizó un análisis de
la variabilidad genética en cinco genotipos, con diferencias en su grado de tolerancia a bajas
temperaturas. Se detectó un bajo número de polimorfismos en la estearoil-ACP desaturasa
(SAD) y ω- 3 lípido desaturasa (FAD3), mientras que ω- 6 lípido desaturasa (FAD2) mostró
una mayor variabilidad. No se encontraron relaciones entre los polimorfismos en secuencia
y el comportamiento frente a frío. El mapeo in silico de FAD2 permitió detectar la presencia
de cuatro copias del gen localizadas en el cromosoma 6, incluyendo pseudogenes y un
elemento transponible (TE, transponible element) insertado en la cuarta copia del genoma
B. Las proteínas deducidas de las secuencias de trigo candeal fueron incluidas en el análisis
in silico de gramíneas antes mencionado. Las regiones promotoras de los genes de
desaturasas contienen sitios de unión a factores de transcripción de respuesta a estrés
abiótico.
Por otra parte, se realizó un estudio de respuesta a bajas temperaturas, en tres genotipos
de trigo candeal, dos primaverales (BUCK AMBAR y CBW 0101) y uno invernal (MVTD 10-
98). Experimentos previos habían mostrado tolerancia a temperaturas bajo cero en cámara,
de los genotipos MVTD 10-98 y CBW 0101 en estado vegetativo. El presente estudio incluyó
el análisis de expresión del gen FAD2, la obtención del perfil de ácidos grasos y ensayos de
conductividad eléctrica. Los ácidos grasos insaturados oleico (18:1), linoleico (18:2) y
linolénico (18:3) fueron los que presentaron mayor nivel de cambios frente a bajas
temperaturas. Se observó que las líneas CBW 0101 y MVTD 10-98, presentaron similares
incrementos de 18:1 y 18:2 ante el tratamiento con frío y perfiles de expresión de FAD2
concordantes con los niveles de su producto 18:2. Las evaluaciones de integridad de
membrana también estuvieron de acuerdo con las diferencias fenotípicas en la tolerancia.
Además, se realizaron ensayos de rendimiento a campo en tres fechas de siembra (mayojunio-
julio), durante dos años consecutivos en la Estación Experimental Agropecuaria
Integrada Barrow - INTA (EEAI). Las variables evaluadas fueron: duración del ciclo a antesis,
periodo de llenado de granos, rendimiento y medidas relacionadas (peso de granos, número
de granos y sus subcomponentes, biomasa en antesis y madurez fisiológica, índice de
cosecha y altura de planta), contenido de proteína en grano y peso hectolítrico. Se
encontraron diferencias significativas entre años, fechas y genotipos en todas las variables.
El primer año presentó un rendimiento promedio menor que el segundo (57 %), atribuido
principalmente a las diferentes condiciones ambientales en relación a precipitaciones, suelo
y temperaturas, mientras que el contenido de proteína en grano fue menor en el segundo
año (22,25 %). En cuanto al momento de siembra, el rendimiento promedio fue mayor en
fechas más tempranas en ambos años. La determinación de los periodos desde emergencia
a antesis y de llenado de granos, combinados con diferentes fechas de siembra, permitieron
explicar variaciones en el rendimiento. Además, los valores promedio de biomasa aérea
total, peso de las espigas alcanzado en el periodo de llenado de granos (PEAT-MF) y peso
promedio de granos por unidad de superficie (PG), fueron superiores en las fechas más
tempranas. El peso de los granos por unidad de superficie, fue el principal componente
numérico del rendimiento. Del análisis de componentes principales entre rendimiento y las
variables asociadas, se deduce que el índice de cosecha, PG y PEAT-MF fueron las variables
que mejor explicaron cambios en el rendimiento en todos los ensayos. Se evaluó, además,
el daño por heladas en etapa de floración en el año 2016. Se identificaron tres formas de
daño en espiga (deformada, por zonas y blanca) y el porcentaje promedio total varió entre
genotipos desde 0,25 a 9,47 %. En general, los materiales menos afectados por heladas,
fueron los de ciclo más largo, aunque también se observaron algunas diferencias en el nivel
de daño entre genotipos de fenología similar. Este estudio aporta información de Triticum
turgidum L. ssp. durum relacionada con su genoma, respuesta a estrés abiótico y efecto de
fecha de siembra en el sudoeste de Buenos Aires. / Durum wheat, also called pasta wheat, (Triticum turgidum L. ssp. durum) is a tetraploid
species of wheat (2n= 4x= 28 AABB), mainly produced for the elaboration of high quality dry
pasta. Breeding of this species is focused on the obtention of high yield varieties, with hard
and glassy endosperm, high protein contents, and yellow pigmentation. Available varieties
in Argentina are spring-habit, short to intermediate cycle, with a sowing period that spans
from June to August. The main cultivation area in our country is in the South of the Buenos
Aires province, where frost occurrences (which may happen between April and November)
negatively affect the crops during vegetative and reproductive stages. Fatty acid desaturase
genes, which introduce double bonds in long-chain fatty acids, are related to low
temperature stress tolerance. Availability of ADN, ARN, and desaturase sequences of
grasses in public databases enabled in silico analyses, which in turn allowed to structurally
and functionally characterize this protein family. A sparse chromosome distribution was
observed, and a most likely sub-cellular location was predicted. Taking into account that
there are no featured durum wheat desaturase sequences available in GenBank
(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/), a genetic variability analysis was performed in five
different genotypes, each with different low temperature tolerance degrees. A low number
of polymorphisms in the estearoil-ACP desaturase (SAD) and in the ω-3 desaturase (FAD3)
where detected, while the ω-6 desaturase (FAD2) exhibited higher variability. No
relationships between sequence polymorphisms and low temperature tolerance were
detected. In silico mapping of FAD2 enabled to detect four copies of the gen, located in
chromosome 6, including pseudogenes and a transponible element (TE) inserted in the
fourth copy of the B genome. Proteins deduced from durum wheat sequences were
included in the in silico gramineae analyses mentioned above. The promoting regions in the
desaturase genes contain sites with bonding to transcription factors related to abiotic stress
response. On the other hand, an analysis of low temperature response was performed on
three genotypes of durum wheat, two spring-like (BUCK AMBAR and CBW 0101) and one
wintry (MVTD 10-98). Previous experiments showed below-zero chamber temperature
tolerance in genotypes MVTD 10-98 and CBW 0101 in vegetative state. The present study
includes the expression analysis of the gene FAD2, the obtention of the fatty acid profile,
and electric conductivity studies. The insaturated fatty acids oleic (18:1), linoleic (18:2), and
linolenic (18:3), presented greater change levels under low temperatures. The lines CBW
0101 and MVTD 10-98, presented similar increments in 18:1 y 18:2 upon low temperature
exposure, and FAD2 expression profiles in accordance with its product 18:2. Membrane
8
integrity evaluations were also in accordance with phenotypic differences in low
temperature tolerance. In addition, field yield tests were performed in the Barrow
Integrated Experimental Farming Station (Estación Experimental Agropecuaria Integrada,
EEAI Barrow) of the National Agricultural Technology Institute (INTA), during three different
sowing dates (May, June and July) along two consecutive years. The evaluated variables
were: cycle length up to anthesis, grain filling period length, yield, and related mesures
(grain weight, number of grains and their subcomponents, biomass during anthesis and
physiological maturity, harvest index, and plant height), the protein contents in grain, and
the hectolitre weight. Meaningful differences were found among years, sowing dates, and
genotypes in all the evaluated variables. The first year presented an average yield 57 %
lower than the second, which can be attributed to environmental conditions related to
precipitation, soil, and temperatures, while the average protein contents in the grain was
22.25 % lower during the second year. Regarding the sowing date, average yield was higher
in earlier dates in both years. Period determination from emergency to anthesis, and grain
fill, combined with different sowing dates, are able to explain these yield differences. In
addition, average total aerial biomass, spikes weight achieved during the grain filling period
(PEAT-MF), and average grain weight per surface unit (PG), were all higher in earlier sowing
dates. From Principal Component Analyisis between yield and the associate variables, it can
be established that PG was the most important component of the yield, while PG and PEATMF
were the variables that best explained yield changes in all the trials. In addition, the frost
related damage during the flowering period was evaluated during 2016. Three different
damage forms were identified (deformed, by zones, and white), where the average
percentage varied between 0.25 and 9.47 %. In general, the genotypes less affected by frost
were the ones of longest cycles, even though some differences were observed in the
damage level among genotypes of similar phenology.
This study provides information related to the genome and abiotic stress response of
Triticum turgidum L. ssp. durum, and the effects of sowing date in the Southwest of Buenos
Aires.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uns.edu.ar/oai:repositorio.bc.uns.edu.ar:123456789/5635 |
| Date | 17 March 2021 |
| Creators | Cuppari, Selva Yanet |
| Contributors | Carrera, Alicia D., Díaz, Marina Lucía |
| Publisher | Universidad Nacional del Sur. Departamento de Agronomía |
| Source Sets | Universidad Nacional del Sur |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
| Format | application/pdf |
| Rights | 2 |
Page generated in 0.0027 seconds