Efectos del estrés termico sobre genotipos de maíz palomero (Zea mays l. Everta). Análisis de su etapa inicial de desarrollo en altas temperaturas.
Data
2024
Autores
Ivan Mateo, Espitia Navarrete
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Resumo
Estudios que abordan el estrés de choque térmico por altas temperaturas son imperativos para entender cómo los cultivos agrícolas, incluyendo la variedad de maíz palomero (Zea mays L. Everta) responden contra el aumento de la temperatura en el ambiente. La compresión de estos efectos es crucial para desarrollar estrategias de manejo y mejoramiento genético más eficaces, velando por la seguridad y productividad de cultivos frente a condiciones climáticas adversas. Frente a esto, este trabajo tuvo como objetivo evaluar los efectos morfológicos y fisiológicos bajo condiciones de temperatura supra-óptima de diez linajes de maíz palomero obtenidos del banco de germoplasma de la UENF durante las etapas iniciales de desarrollo, con el objetivo de indicar genotipos que presenten un desempeño superior para programas de mejoramiento genético. En el laboratorio de tecnología de semillas de la UENF, fueron conducidos los experimentos para la evaluación de los diez linajes, las cuales fueron cultivadas en BODs bajo condiciones controladas de luz (12 horas de luz y 12 horas de oscuridad) durante un periodo de 15 días. Además, las plántulas fueron sometidas a dos condiciones térmicas, siendo 30°C, considerada como temperatura de control (C) y a 45°C, siendo esta la condición de temperatura supra óptima (TS). Se realizaron 4 repeticiones por cada linaje, donde la parcela se constituyó de una planta cultivada por tubo. fueron analizadas las características de pigmentos foliares, siendo el índice relativo de clorofila (SPAD), contenido foliar de antocianinas (Anth) y flavonoides (Flv); así como la evaluación de características morfológicas, siendo el área del sistema radicular y aéreo (AF y AR), así como su peso seco aéreo y radicular (PSA e PSR); mientras que las características de intercambio gaseoso, fueron mensuradas la transpiración (e), la tasa de fotosíntesis (A) y la conductancia estomática (gs); fue medida la eficiencia fotoquímica de cada plántula de maíz palomero (Fv/ Fm). En base a los datos colectados de las características evaluadas fue realizado un análisis de varianza conjunta, individual y de agrupamiento de medias. Además, fue conducido un análisis de componentes principales (ACP). Los análisis de varianza relevaron que las variables de características foliares, AR, A e gs presentaron diferencias significativas em la condición de control (C). En la condición de estrés térmico (TS), las variables SPAD, Fv/Fm, PSA, PSR y gs presentaron una diferencia significativa. En el análisis de conjunta, las variables FA y Anth no presentaron una diferencia significativa para la fuente de variación G, todas las variables a excepción de e presentaron diferencias significativas para la fuente de variación T, las variables AF, PSA, PSR y Anth presentaron diferencias significativas para las fuentes de variación de la interacción G*T. Los índices de SPAD presentaron una reducción del 61,28%, mientras que las concentraciones de Flv e Anth aumentaron en un 84,74% y 164,56%, respecto a Fv/Fm, hubo una reducción del 39,13% mientras que para sus características morfológicas AF y AR presentaron una drástica disminución del 81,47% y 79,56%, mientras que PSA y PSR se redujeron en un 85,71% y 66,67%; el intercambio gaseoso presento una reducción del 65,97% en A y 47,95% en gs, mientras que E mostro un aumento del 7,06%. Adicionalmente, se identificó que los linajes L54, L76 y L688 fueron los linajes con mayor desempeño de acuerdo con las características evaluadas bajo las condiciones C y TS. Estos resultados sugieren que los genotipos con mayor tolerancia poseen un potencial para ser usados en programas de mejoramiento vegetal visando garantizar la sustentabilidad de la productividad en cultivos de maíz palomero, por medio del desarrollo de híbridos.
Abstract
Studies addressing thermal shock stress due to high temperatures are imperative to understand how agricultural crops, including the popcorn maize variety (Zea mays L. Everta), respond to increased environmental temperatures. Understanding these effects is crucial to develop more effective management and genetic improvement strategies, ensuring crop security and productivity in adverse climatic conditions. Accordingly, this study aimed to evaluate the morphological and physiological effects under supra-optimal temperature conditions on ten popcorn maize inbred lines obtained from the UENF germplasm bank during the early development stages, with the objective of identifying genotypes with superior performance for breeding programs. In the seed technology laboratory at UENF, experiments were conducted to evaluate the ten inbred lines, cultivated in BOD chambers under controlled light conditions (12 hours of light and 12 hours of darkness) for a period of 15 days. Additionally, the seedlings were subjected to two temperature conditions: 30°C as the control temperature (C) and 45°C as the supra-optimal temperature condition (TS). Each inbred line was replicated four times, with each plot consisting of a single plant grown per tube. Leaf pigment characteristics, including the relative green index (SPAD), anthocyanin content (Anth), and flavonoid content (Flv), were analyzed; as well as morphological characteristics, such as the root and shoot area (AF and AR), and their respective dry weights (PSA and PSR); while gas exchange characteristics, including transpiration rate (E), photosynthesis rate (A), and stomatal conductance (gs), were measured. The photochemical efficiency (Fv/Fm) of each popcorn maize seedling was also assessed. Based on the data collected from these evaluated characteristics, a joint, individual, and mean clustering analysis of variance was conducted. Additionally, a principal component analysis (PCA) was performed. The variance analyses revealed that the variables of leaf characteristics, AR, A, and gs showed significant differences in the control condition (C). Under thermal stress conditions (TS), the variables SPAD, Fv/Fm, PSA, PSR, and gs showed significant differences. In the joint analysis, the FA and Anth variables did not present significant differences for the G source of variation. All variables except for E showed significant differences for the T source of variation. The AF, PSA, PSR, and Anth variables showed significant differences for the G*T interaction sources of variation. SPAD indices showed a 61.28% reduction, while Flv and Anth concentrations increased by 84.74% and 164.56%, respectively. Fv/Fm showed a 39.13% reduction, while for morphological characteristics, AF and AR exhibited a drastic decrease of 81.47% and 79.56%, respectively; PSA and PSR were reduced by 85.71% and 66.67%. Gas exchange showed a reduction of 65.97% in A and 47.95% in gs, while E increased by 7.06%. Additionally, inbred lines L54, L76, and L688 were identified as the highest-performing lines according to the evaluated characteristics under both C and TS conditions. These results suggest that the genotypes with higher tolerance have the potential to be used in plant breeding programs aimed at ensuring sustainable productivity in popcorn maize crops through hybrid development.
Descrição
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Instituto Latino-Americano de Ciências da Vida e da Natureza da Universidade Federal da Integração Latino-Americana, como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Biotecnologia.
Palavras-chave
cambios climáticos, estrés supra-óptimo, mejoramiento vegetal, seguridad alimentar.