Pollen production in sunflower (Helianthus annuus L.) is affected by air temperature and relative humidity during early reproductive growth

• Autores: Astiz, V.; Hernández, Luis Francisco
• Año de publicación: 2013
• Idioma: inglés
• Tipo de recurso: artículo
• Materia: Agronomía, reproducción y protección de plantas; Botánica; Fenología; girasol; humedad del aire; temperatura del aire; Microsporogénesis
• Institución: Comisión de Investigaciones Científicas de la Provincia de Buenos Aires

During microsporogenesis, sunflower florets might be exposed to episodes of day- and night-time temperatures exceeding 30 and 20 °C, respectively, that can affect pollen availability and consequently plant’s yield. The relationship between air temperature and relative humidity during the meiotic phase of microsporogenesis, and the quantity and quality of pollen produced by the flowers, were studied in two sunflower hybrids during two years. The hybrids were grown on irrigated plots in Bahía Blanca (38° 45’ S; 62° 11’ W) in three planting dates (PD) at a density of 5.6 plants/m2 . Flowers were consecutively taken as anthesis progressed, sectorizing the capitulum in three regions (external, middle and internal), to determine pollen grain number per flower (PGF) and pollen viability (PV). Both average air temperature (AT, °C) and relative humidity (RH, %) from reproductive stage R1 to R2 [36 to 48 days from emergence (DFE), respectively] were calculated for each PD, hybrid and capitulum sectors. Pollen viability was high (> 90%) with no differences between PD, capitulum sectors and hybrids. The number of PGF, with respect to AT (19 to 31 °C) from R1 to R2, was adjusted to a second-order polynomial (R2 =0.53, n=24; p<0.0004), with a maximum of 45,000 PGF between 21 and 25 °C. Above and below these values, the number of PGF showed a reduction of approximately 20%. There also was a significant positive relationship between pollen production and air RH. A maximum of 45,679 PGF was observed at 57% RH adjusting a second-order polynomial (R2 =0.58, n=24; p<0.0001).Temperatures over 26 °C were supraoptimal for pollen production. It is concluded that pollen production in sunflower is determined by the cumulative effects of both air temperature and relative humidity above a critical value and not only by temperature effects at a specific developmental stage before flower opening. It remains unknown whether this observation is associated with a direct effect on the mitosis or indirectly with changes in the contribution of current photoassimilates to anthers during the meiotic phase of the microsporogenesis.
Durante la microsporogénesis las flores del girasol están frecuentemente expuestas a episodios de temperaturas diurnas y nocturnas superiores a 30/20 °C. Ello podría resultar en la reducción de la calidad y cantidad de polen producido y consecuentemente del rendimiento. En dos híbridos de girasol, durante 2 años, se estudió la relación entre la temperatura del aire en la fase meiótica de la microsporogénesis y la cantidad y calidad del polen producido. Los híbridos se sembraron en parcelas bajo riego en Bahía Blanca (38° 45’ S; 62° 11’ W) en tres fechas (FS) a una densidad de 5,6 plantas/m2 . La temperatura del aire fue registrada en forma horaria. Para el recuento de granos de polen por flor (GPF) y su viabilidad (VP) se tomaron flores consecutivamente con el avance de la antesis, sectorizando el capítulo en tres regiones, externa, media e interna. Se calculó la temperatura media del aire (TMA) ocurrida entre R1 y R2 (36 días desde la emergencia (DDE) a 48 DDE según la FS) para cada FS, híbrido y sector del capítulo. La VP fue alta (> 90%) no habiendo diferencias entre FS, sectores del capítulo e híbridos. El nú- mero de GPF respecto a la TMA (entre 19 y 31 °C) ocurrida entre R1 y R2 ajustó a un polinomio de segundo orden (R2 =0.53, n=24; p<0,0004), con un máximo de 45.000 GPF observado entre 21 y 25 °C. Por debajo y por encima de estos valores, el número de GPF tuvo una disminución cercana al 20%. Hubo una relación positiva significativa (R2 =0.58, n=24; p<0,0001) entre la producción de polen y la humedad relativa del aire. Se observó un máximo de 45.679 GPF a 57% HR ajustando también a un polinomio de segundo orden. Las temperaturas superiores a 26 °C fueron supraóptimas para la producción de polen. Se concluye que la producción de polen en girasol está asociada a los efectos acumulativos de la temperatura del aire y la humedad relativa por encima de un valor crítico y no solamente por efecto de la temperatura en una etapa especí- fica del desarrollo previa a la antesis. Se debería estudiar si esta observación está asociada a un efecto directo sobre la mitosis o indirectamente por cambios en el aporte de fotoasimilados actuales a las anteras durante la fase meiótica de la microsporogénesis.