Estudios genómicos de desaturasas de ácidos grasos y evaluación de rendimiento en genotipos de trigo candeal con diferencias en su ciclo
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...
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| Autor principal: | |
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| Publicado: |
2021
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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. |