Caracterización del ideotipo y estudio de la respuesta a temperaturas subóptimas de arroces de distinto contenido proteico
Authors:   , Puig María Lucrecia 
Published: August 2023

En el mundo en vías de desarrollo el arroz proporciona el 27% de la energía alimentaria y el 20% de las proteínas, siendo un alimento central en la dieta de casi la mitad de la población mundial. Por lo tanto, el mejoramiento por rendimiento ha sido una prioridad para este cereal, aunque en los últimos años se ha empezado a prestar atención al contenido proteico del grano (CPG) debido a su calidad aminoacídica y alta digestibilidad. La investigación en el CPG ha estado limitada por la conocida relación negativa que existe entre el rendimiento y el contenido de proteína en los cereales. En este aspecto, se han realizado importantes avances en el estudio de la genómica del arroz y el CPG a nivel molecular. Sin embargo, estos avances no han sido acompañados de estudios de los mecanismos fisiológicos y de respuesta de adaptación a diferentes ambientes de las variedades con mayor CPG. Por otro lado, en nuestro país el cultivo de arroz se encuentra sometido a bajas temperaturas, principalmente, durante la etapa vegetativa y en el periodo de llenado del grano. Los efectos de las bajas temperaturas en estos periodos, así como el impacto en el CPG y sus fracciones en arroces de alta proteína no han sido estudiados en profundidad. Entonces, con el objetivo de profundizar el estudio en la caracterización de los arroces de alta proteína desde un punto de vista morfofisiológico y estudiar la respuesta a temperaturas subóptima, se condujeron ensayos en el Instituto Tecnológico Chascomús (INTECH), Buenos Aires, Argentina (35° 37'50.47” S - 57° 59'40.41” O) Primero se realizó la caracterización morfofisiológica del Cultivar Nutriar FCAyF, desarrollado y liberado por el programa arroz de la FCAyF de la UNLP comparándolo frente al cultivar Camba INTA, de CPG convencional y de gran adopción en la zona arrocera argentina. Se evaluaron: densidad estomática, contenido de clorofila, Conductancia estomática (gs) y Fotosíntesis Neta (Pn), temperatura del canopeo (TC), Fluorescencia de la Clorofila, contenido de proteína en grano (CPG), fracciones de proteína y número de panojas por m2 (NPm-2), número de espiguillas por panojas (NEP), peso de 1000 granos (PMG) y rendimiento expresado en gramos por metro cuadrado (gr.m- 2). Los resultados arrojaron diferencias significativas entre cultivares para TC, Pn y gs. Las diferencias en TC fueron de 0,5 a 1,1ºC más altos para Nutriar respecto de Camba, mientras que gs y Pn mostraron una tendencia a arrojar valores más bajos en Nutriar. Se observaroncorrelaciones negativas entre CPG y los parámetros de fluorescencia de la clorofila, RC/CS y γRC. Además, los porcentajes de proteína mostraron valores significativamente mayores en Nutriar. Esta primera caracterización sugirió que el cultivar de alto contenido de proteína priorizaría incorporar N a la panícula que provendría del desmontaje del aparato fotosintético, lo que puede ser analizado por la fisiología de la hoja bandera. En base a estos resultados se realizó el análisis de la absorción y traslocación de nitrógeno en la planta en estadios vegetativos y reproductivos en las variedades de arroz de CPG contrastante. Para el estudio de absorción en estadios vegetativos se trabajó en laboratorio en condiciones controladas, con macetas en cultivo hidropónico con diferentes concentraciones de N diferenciales (40ppm -Solución Yoshida original-, 20ppm, 10ppm, 5ppm y 0ppm). Los ensayos en estadios reproductivos se realizaron a campo. En antesis y madurez las plantas fueron separadas en 4 y 5 fracciones respectivamente (panícula, P; hoja bandera, HB; segunda hoja, HB-1; tallos y otras hojas, TH, granos, G), mientras que en macollaje se utilizó toda la planta por encima del suelo. En estadios vegetativos, no se observaron diferencias en la absorción de N para las diferentes concentraciones ensayadas. La prueba de fluorescencia de la clorofila no mostró diferencias significativas entre cultivares para las diferentes concentraciones. Los resultados observados permitieron describir a la fluorescencia de la clorofila como un método rápido y no destructivo para el monitoreo de deficiencias de nitrógeno. Además, en el ensayo en condiciones ambientales se observó un comportamiento diferencial entre estadios, mientras que en la etapa de macollaje no se observaron diferencias entre ambos cultivares con 2,27% y 2,40% de N en Camba y Nutriar, respectivamente, el contenido de N en antesis fue significativamente mayor en Camba que en Nutriar. La disminución del contenido de N entre antesis y la etapa de madurez muestra una intensa removilización hacia los granos, con valores de caída de 81% en TH, HB-1 y HB en Nutriar, comparado con los valores obtenidos para Camba de 79, 69 y 78%, respectivamente. Las fracciones de la planta, en particular la fracción HB, sufrieron una amplia traslocación desde los órganos vegetativos hacia los granos durante la etapa de llenado, principalmente en el cultivar de alto CPG. Con el objetivo de evaluar el comportamiento de las bajas temperaturas en variedades de CPG contrastante se realizaron estudios en condiciones controladas en los estadios vegetativo y reproductivo. Para el estadio vegetativo se realizó el cultivo en condiciones de hidroponía utilizando un rango de 24/28ºC día/noche hasta emergencia de la hoja 3 (T0), y se evaluó el crecimiento de esta hoja y los parámetros de fluorescencia de la clorofila con temperaturas de 21/13 ºC día/noche. Se utilizaron cultivares contrastantes en su comportamiento a las bajas temperaturas como controles. El crecimiento de la hoja 3 fue mayor en la, variedad Nutriar en comparación a Camba, siendo la primera similar al de variedades tolerantes. Los resultados obtenidos sugerirían que el Nutriar posee una mayor tolerancia a situaciones de estrés por frio, manteniendo, además, la integridad del FSII durante los primeros estadios vegetativos, sin modificaciones significativas de los flujos específicos ni de los parámetros estructurales del FSII. Por otro lado, el comportamiento del cultivar de alto CPG en estadios reproductivos se vio afectado por el tratamiento de temperaturas subóptimas, mostrando valores de los parámetros de fluorescencia de la clorofila coincidentes con cultivares sensibles al estrés por frío. Mientras que el contenido de proteína total y sus fracciones se vio alterado respecto del control y del cultivar con contenido de proteína contrastante, sugiriendo que las bajas temperaturas afectarían de manera negativa el metabolismo de las proteínas en el cultivar Nutriar. En base a los resultados de esta tesis se puede concluir que el cultivar de alto CPG priorizaría incorporar N a la panícula producto del desmontaje del aparato fotosintético de la hoja bandera, mostrando una mayor eficiencia de translocación del N en el periodo de llenado de grano. Sin embargo, mostro una mala performance en temperaturas subóptimas en estadio reproductivo, sugiriendo que los procesos metabólicos del contenido del CPG se vieron afectados por el estrés por frio.