Tesis Doctorado
Sensitivity of grain yield and individual grain weight of wheat in main stem and tillers under contrasting seeding rate and increased night temperature
Sensitivity of grain yield and individual grain weight of wheat in main stem and tillers under contrasting seeding rate and increased night temperature
Autor
Herrera-Paredes, Jaime Felipe
Institución
Resumen
Introducción: las menores ganancias en el rendimiento de trigo durante de los últimos 20 años predicen una futura crisis alimentaria. Aun así, el rendimiento es considerado clave para enfrentar los futuros desafíos. Entender los componentes numéricos (número y peso de los granos) y fisiológicos (índice de biomasa y cosecha) que lo definen generarían las herramientas necesarias para las próximas mejoras. Sin embargo, los estudios actuales están focalizados en el tallo principal y peso de los granos. Sin embargo, se ha relegado la importancia de los macollos y tejido materno. En el presente estudio se evaluaron i) la variabilidad y sensibilidad del rendimiento y los componentes del grano en el tallo principal y los macollos, ii) las etapas de crecimiento que definen el tamaño de los granos, el crecimiento Plástico y Elástico, y su relación con el peso final de los mismos, y iii) la variabilidad del peso del pericarpio de la antesis en adelante, en dos variedades de trigo sometidas a calentamiento nocturno antes o después de antesis y/o contrastantes tasas de siembra. Materiales y métodos: dos variedades de trigo de primaveral contrastantes en peso potencial de grano (Bacanora y Kambara) se sembraron bajo condiciones de campo en la Estación Experimental Agropecuaria Austral (Universidad Austral de Chile), 2012-13 (Exp. 1), 2013-14 (Exp. 2) y 2014-15 (Exp. 3). Ambos genotipos se sembraron i) bajo la tasa de siembra convencional, denominada aquí como Control, ii) baja tasa de siembra (LD: 44 pl m-2) y iii) tasa de siembra convencional más eliminación de dos filas adyacentes en la etapa de bota (Thin ), iv) tasa de siembra convencional más calentamiento nocturno durante 15 días después de antesis (T° Post), y v) tasa de siembra convencional más calentamiento nocturno durante los 10 días antes de antesis (T° Pre). Las plantas se evaluaron de acuerdo con la categoría del tallo (es decir, tallos principales y macollos), y su sensibilidad a los tratamientos se estimó en relación con el control en cada categoría del tallo. Para ello, el rendimiento de grano y los componentes asociados (número y peso de granos, biomasa, índice de cosecha, número y peso de tallos y otros) fueron evaluados a cosecha en una hilera central de 1 metro lineal. Las muestras se secaron a 60 °C durante 48 horas. Además, se cosecharon 10 espigas de tallos principales y macollos; el tamaño y peso de los granos se registraron en 20 granos de las primeras cuatro posiciones de grano más cercanas al raquis (G1, G2, G3 y G4). El peso seco del grano, el contenido de agua y el tamaño (largo, ancho, alto y volumen) de las primeras cuatro posiciones de grano más cercanas al raquis se evaluaron en las dos espiguillas centrales de 3 ó 4 espigas de los tallos principales. Las etapas de las dinámicas de volumen, ancho y alto de los granos se estimaron utilizando un modelo tetra-lineal con tres puntos de quiebre. Al mismo tiempo, la tasa de llenado de grano y la duración se estimaron mediante un modelo bi-lineal con un punto de quiebre. El contenido hídrico se estimó utilizando un modelo tetra-lineal con tres puntos de quiebre y meseta. El peso del pericarpio de los granos a partir de la antesis, se aisló con escalpelo el Exocarpio de 8 granos de las dos primeras posiciones de grano (G1 y G2) dentro de las 4 espiguillas centrales en 4 espigas. El peso fresco y seco de los granos y pericarpios se midió con una balanza electrónica. Las dinámicas y los caracteres que definen los pesos del pericarpio se ajustaron a través de un modelo logístico. El análisis de varianza (ANOVA) se utilizó para evaluar el efecto del genotipo, la posición del grano, la categoría de tallo y tratamientos. Las relaciones entre las variables se evaluaron mediante análisis de regresión lineal o curvilínea. Resultados y discusión: el rendimiento de grano fluctuó entre 844 y 1.384 g m-2, sin mostrar diferencias entre tratamientos de siembra control y baja densidad, mientras el calentamiento nocturno redujeron el rendimiento de grano hasta 323 g m-2. En siembras convencionales, los tallos principales contribuyeron hasta el 77% del rendimiento y el calentamiento nocturno disminuyó la contribución de los macollos. Mientras los macollos a baja densidad aportaron sobre el 86% del rendimiento total. El peso de mil granos fluctuó entre 40.8 y 46.8 g en tallos principales, y entre 37.3 y 44.3 g en macollos, donde la menos densidad de siembra aumentó el peso de grano en ambas categorías, y el calentamiento nocturno tuvo un efecto inverso.
En rendimiento por espiga, los controles registraron 2.58 g (53.1 granos por espiga) y 1.72 g (34.0 granos por espiga) en tallos principales y macollos, respectivamente. La baja densidad aumentó en 20.0 y 17.3 el número granos por espiga en vástagos principales y macolles respectivamente, mostrando una mayor sensibilidad los tallos principales, Mientras el calentamiento nocturno afectó negativamente el rendimiento y el número de granos por espiga en ambas categorías de tallos. Las dinámicas de volumen, ancho y alto de granos mostrando dos etapas de crecimiento entre antesis y la madurez fisiológica, con un punto de ruptura cercano a los 350 °Cd (250 a 400 °Cd). La primera etapa de crecimiento, Crecimiento Plástico, registró tasas entre 111 y 275 m3 °Cd-1; mientras que la segunda etapa, Crecimiento Elástico, mostró valores más bajos. Durante el Crecimiento Plástico, el grano alcanzó entre 29.9 y 87.8 mm3 de volumen, alcanzando más del 65 % del volumen final registrado en la cosecha y los granos más pequeños registraron el volumen a cosecha durante este periodo. El Crecimiento Elástico mostró poca contribución al tamaño del grano, ya que las ganancias en el volumen fueron similares a las pérdidas por deshidratación por madurez fisiológica. Los caracteres del Crecimiento Plástico como: tasas o volumen alcanzado mostraron una relación positiva con el peso final del grano, indicando que el tamaño y peso de los granos se definen durante el Crecimiento Plástico. El peso del pericarpio (peso seco y contenido de agua) describe un aumento y caída del peso durante los primeros 350 °Cd después de antesis, con un máximo alrededor de los 150 °Cd. El máximo peso seco y contenido hídrico del pericarpio osciló entre 4.28 - 6.20 mg, y 8,06 y 12,3 mg respectivamente. Lo pesos del pericarpio mostraron un asociación positiva con el peso de grano, máximo contenido hídrico y largo de gano Conclusiones: el rendimiento y el componente del grano mostraron diferentes respuestas o sensibilidades en vástagos principales y macollos. Estos últimos mostraron alta variabilidad en rendimiento, número de granos, peso de tallos y otros, excepto el peso de mil granos. El volumen, ancho y alto de los grano mostraron dos etapas de crecimiento entre la antesis y la madurez fisiológica, con un punto de quiebre entre 250 y 400 °Cd. El tamaño del grano se definiría durante la primera etapa de crecimiento o Crecimiento Plástico. Los pesos del pericarpio describieron una curva logística con máximos entre 150 y 200 °Cd. Los máximos pesos del pericarpio mostraron una asociación positiva con el peso final del grano y otros caracteres de crecimiento. PFCHA-Becas PFCHA-Becas