Respuesta del desarrollo, crecimiento y rendimiento en cantidad y calidad a variaciones termo-foto periódicas en chía (Salvia hispanica L.)

• Autores: Perez Brandan, Jimena María
• Año de publicación: 2022
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Acreche, Martin Moises (director); Galindez, Guadalupe (co-directora)
• Materia: Salvia (género); Rendimiento; Calidad; Etapas de Desarrollo de la Planta; Fotosíntesis; Salvia; Salvia hispanica; Yields; Quality; Plant Developmental Stages; Photosynthesis; Chía
• Institución: Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria

Tesis para obtener el grado de Doctora en Ciencias Biológicas, de la Universidad Nacional de Salta, en 2022
La chía (Salvia hispanica L.) es un cultivo de grano anual perteneciente a la familia de las Lamiaceae. Es la fuente vegetal con la mayor concentración de ácidos grasos omega-3 (64% del aceite total del grano), los cuáles son importantes para la salud humana porque disminuyen la prevalencia de enfermedades cardiovasculares y nunca se han sintetizado artificialmente. Esta característica ha generado una renovada demanda de este cultivo en los últimos años en todo el mundo. Sin embargo, existe poca información respecto a cuestiones ecofisiológicas básicas del cultivo que limitan la aplicación de prácticas de manejo tendientes a maximizar el rendimiento tanto en cantidad como en calidad. Para constribuír al conocimiento de los aspectos mencionados, en esta tesis se llevaron adelante ensayos bajo condiciones controladas y a campo con dos poblaciones comerciales de chía disponibles en Argentina. Una de ellas es la chía blanca (chía con flores y granos blancos), y la otra es la chía negra (con flores púrpuras y granos mixtos: blancos, beige y marrón grisáceo). Los ensayos bajo condiciones controladas se realizaron en una cámara de crecimiento con control térmico, fotoperiódico e hídrico, para determinar las temperaturas cardinales de desarrollo y crecimiento del cultivo. Los ensayos de campo se realizaron en Salta, Argentina (24° 53′ 32″ S, 65° 28′ 26″ O, 1420 m s.n.m.), y permitieron alterar, a través de distintas fechas de siembra, el ambiente foto-termal donde creció el cultivo. Los objetivos de estos ensayos fueron (i) determinar las respuestas de desarrollo en pre-floración de la chía a variaciones en las condiciones del termo-fotoperíodo, y explorar el impacto de estos cambios en componentes tempranos (en floración) y a cosecha del rendimiento del cultivo; y (ii) evaluar cómo las variaciones ambientales impactan en la generación de la biomasa total y su partición, los componentes numéricos del rendimiento y la calidad de los granos de chía. Para poder uniformar los resultados de esta tesis, se desarrolló la primera escala fenológica estandarizada para la chía en base al método propuesto por la Biologische Bundesanstalt Bundessortenamt and Chemical Industry (BBCH) y se determinó que la temperatura base de desarrollo de la chía es 6 °C. La respuesta de ambos genotipos al fotoperíodo fue similar. La chía presenta una respuesta característica de plantas de día corto. El umbral de fotoperíodo crítico para iniciación floral es 12,91 horas, más allá del cual el cultivo presenta una sensibilidad fotoperiódica de 1160 °Cd por hora de atraso en el fotoperíodo. En el caso de la inducción del ápice, el umbral de fotoperíodo crítico es 13,16 horas y la sensibilidad fotoperiódica de 506 °Cd por hora de atraso en el fotoperíodo. El alargamiento de la duración de las sub-fases de pre-floración en respuesta a mayores fotoperíodos incrementa el peso seco de los verticilastros en floración, lo cual repercute en mayores rendimientos. El genotipo negro presenta mayor partición de asimilados a nivel de verticilastros (gramos de verticilastro por grano) respecto al genotipo blanco, lo que genera un mayor número de granos y rendimiento. Las temperaturas, tanto diurnas como nocturnas, durante el llenado de los granos presentan una relación positiva con el porcentaje de aceite, pero no existen evidencias suficientes para determinar el efecto de la temperatura sobre la composición lipídica de los mismos. La radiación interceptada acumulada durante el llenado de los granos presentó efectos positivos sobre el porcentaje de aceite y el contenido de ácido oleico, aunque existe un valor umbral a partir del cual ya no hay aumento en ambas variables (1231 MJ m-2 y 1472 MJ m-2 para porcentaje de aceite y ácido oleico, respectivamente). Los mayores rendimientos en chía se lograron en fechas de siembra donde se maximizó la intercepción de la radiación y la eficiencia en el uso de la misma, generando mayor cantidad de biomasa seca total y partición de la misma a verticilastros y dentro de verticilastros (para las condiciones ambientales de Salta, Argentina, estas fechas de siembra van desde enero a mediados de febrero).
Chía (Salvia hispanica L.) is an annual grain crop belonging to the Lamiaceae family. It is the vegetable source with the highest concentration of omega-3 fatty acids (64% of the total oil of the grain). These fatty acids, which have never been artificially synthesized, are important for human health because they reduce the prevalence of cardiovascular diseases. This characteristic has generated a renewed demand for this crop in recent years around the world. However, there is little information available about the crop’ basic eco-physiological issues, which limit the application of management practices aimed at maximize yield in both in quantity and quality. In order to minimize the scarceness of knowledge, two types of experiments were carried out in this thesis: under controlled and under field conditions. Two commercial populations of chía available in Argentina were used for those experiments. One of them was the “white chía” with white flowers and grains, and the other was the “black chía” with purple flowers and mixed grains (white, beige, and grayish brown). The experiments under controlled conditions were carried out in a growth chamber with thermal, photoperiod, and water control to determine the cardinal temperatures of development and growth of the crop. The field trials were carried out in Salta, Argentina (24° 53′ 32″ S, 65° 28′ 26″ O, 1420 m o.s.l.), and allowed the crops’ photo-thermal environment to be altered through different sowing dates. The objectives of these experiments were (i) to determine the pre-flowering development responses of chía to variations in thermo-photoperiod conditions and to explore the impact of these changes on early (flowering) and harvest yield components of the crop; and (ii) to evaluate how environmental variations impact the generation of total biomass and its partition, the numerical components of yield, and the quality of chía grains. In order to standardize the results of this thesis, the first phenological scale for chía was developed based on the method proposed by the Biologische Bundesanstalt Bundessortenamt and Chemical Industry (BBCH), and it was also determined that the base temperature for the development of chía is 6°C. Both chía genotypes had the same photoperiod response. This is a characteristic short-day plant response. The critical photoperiod threshold for flower initiation is 12.91 hours, beyond which the crop presents a photoperiod sensitivity of 1160 °Cd per hour of delay in the photoperiod. In the case of apex induction, the critical photoperiod threshold is 13.16 hours and the photoperiod sensitivity is 506 °Cd per hour of photoperiod delay. The lengthening of the duration of the pre-flowering sub-phases in response to longer photoperiods increases the dry weight of the verticillaster at flowering, which also generates higher yields. The black genotype presents the greatest partition of assimilates at the verticillaster level (grams of verticillaster per grain), which generates the greatest number of grains and yield. The temperature (both day and night) during the grain filling period presents a positive relationship with the percentage of oil, but there is no evidence to determine the effect of temperature on lipid composition. The cumulative intercepted photosynthetically active radiation accumulated during the grain filling period presented positive effects on the percentage of oil and the content of oleic acid; however, there is a threshold value beyond which there is no increase in both variables (1231 MJ m-2 and 1472 MJ m-2 for oil and oleic acid, respectively). The highest yields in chía were achieved on those sowing dates where cumulative intercepted photosynthetically active radiation and radiation use efficiency were maximized, generating a greater amount of total dry biomass and its partitioning to verticillaster and within verticillaster (for the environmental conditions of Salta, Argentina, these sowing dates range from late January to mid-February).
EEA Salta
Fil: Perez Brandan, Jimena. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Salta; Argentina