Obtención acelerada de variedades de arveja (Pisum sativum L.) por métodos convencionales y no convencionales

• Autores: Cazzola, Federico
• Año de publicación: 2022
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Cointry, Enrique; Bermejo, Carolina
• Materia: Arveja; Pisum sativum L.; Aceleración de generaciones; Variación genética; Speed breeding; Variabilidad
• Institución: Universidad Nacional de Rosario

La arveja es una importante legumbre de estación fría. Se caracteriza por su alto contenido de proteínas, fibras, vitaminas y minerales lo que la convierten en un componente esencial de la dieta humana. Además, tiene la capacidad de fijar nitrógeno atmosférico reduciendo de esta manera la dependencia hacia los fertilizantes, contribuyendo a una agricultura más sostenible. Un desafío importante para los mejoradores del cultivo de arveja es el incremento del potencial de rendimiento y la estabilidad de la producción. El fitomejoramiento es un proceso lento. Desde el cruzamiento entre las variedades parentales seleccionadas, son necesarias 4-6 generaciones de endocría para generar líneas genéticamente estables y poder así proceder a la evaluación de sus características agronómicas. Esto implica que el desarrollo de nuevas variedades puede requerir una década o más, usando las metodologías tradicionales. Por esta razón, se intenta, en la actualidad, acelerar dicho proceso. El objetivo del presente trabajo fue evaluar y desarrollar diferentes metodologías del sistema SSD: SSD in vitro, SSD in vitro-in vivo y SSD in vivo con el fin de determinar cuál de ellos es el más factible y eficiente para ser incorporado al programa de mejora. Estas variantes se probaron primero sobre variedades, y luego se evaluó la metodología seleccionada sobre dos poblaciones segregantes. Se evaluó la variabilidad de las poblaciones segregantes sobre las primeras generaciones (F2 y F2.3) sembradas a campo, para determinar la variabilidad del material de partida. Se utilizó los CV como medida de variabilidad lo que dieron valores elevados para ambas poblaciones excepto para los caracteres DF y LV. El IT mostro la aparición de segregantes transgresivos en la mayoría de los caracteres. Cuando se analizó el porcentaje de individuos transgresivos, todos los caracteres presentaron en mayor o menor medida segregantes transgresivos, siendo AP, NV, NGP y P para la población verde y NV, NGP, NG/V y P para la población amarilla los que demostraron mayores valores. Estos datos demostraron la gran variabilidad de partida de ambas poblaciones. Con respecto a los métodos evaluados, el método in vitro no mostró resultados alentadores ya que se obtuvieron muy pocas plantas con formación de flores. El método in vitro-in vivo resultó en un ciclo promedio de 88 días y una eficiencia del 68% para las variedades evaluadas, lo que comparada con sistema convencional a campo mostró resultados prometedores. Sin embargo, el costo involucrado en la técnica in vitro es considerable debido a los requisitos de equipos específicos, los medios de cultivos y la mano de obra especializada. El sistema completamente in vivo demostró ser el más eficiente y con un ciclo total de 76 días, lo cual es beneficioso ya que además sus costos son menores en comparación a los sistemas que incluyen metodologías in vitro. Por este motivo, fue el sistema seleccionado. El sistema in vivo consiste en un sistema hidropónico, con un fotoperiodo de 22 h, provisto por tubos fluorescentes, temperatura de 20 ± 2°C, antigiberelina flurprimidol y cosecha anticipada de vainas. Las poblaciones segregantes conducidas a través del esquema SSD a campo tuvieron una eficiencia del 66%. Mientras tanto, el método in vivo es un sistema de ambiente controlado por lo que la eficiencia fue mayor (76%) lo que, además, permite al mejorador una mayor flexibilidad en la generación de nuevos materiales mejorados. No solo es importante evaluar las metodologías por la capacidad de aumentar el número de generaciones por año, sino que también, se requiere evaluar la eficiencia en la conservación de la variabilidad genética de los materiales segregantes. Al evaluar las Rils, tanto las obtenidas por el método convencional SSD a campo, como las obtenidas por el método in vivo, la variabilidad resulto ser similar, demostrando resultados alentadores para este método SSD modificado. En estos análisis, los valores medios y los CV de los caracteres de las Rils obtenidas por ambos métodos, mostraron valores similares. El análisis de componente principales y los diagramas de perfiles multivariado, permitieron observar que las distribuciones de las diferentes Rils obtenidas por ambos métodos muestran distribuciones similares. El análisis de conglomerados permitió, además, seleccionar materiales prometedores, provenientes del SSD convencional y el SSD in vivo. Teniendo en cuenta además la conservación de la variabilidad genética, el sistema in vivo demuestra grandes ventajas y potencialidad para su uso en los programas de mejora.
Pea (Pisum sativum L.) is a major cool-season pulse crop and an essential component of sustainable cropping systems. Plant breeding based in conventional methods is a slow process. In fact, developing new varieties of crops such as pea needs a decade or more, using traditional methodologies. Shortening plant cycles allows to increase the efficiency of the programs. The objective of this work is to compare different rapid generation technologies on commercial varieties, then apply the most efficient on two segregating populations in order to develop a simple and low cost speed breeding system in pea. The variability of the segregating populations on the first generations (F2 and F2.3) sown in the The variability of the segregating populations on the first generations (F2 and F2.3) sown in the field was evaluated, to determine the variability of the starting material. CV were used as a measure of variability, which gave high values for both populations except for the DF and LV characters. The IT showed the appearance of transgressive segregating in most of the characters. When the percentage of transgressive individuals was analyzed, all the characters presented transgressive segregating to a greater or lesser extent, being AP, NV, NGP and P for the green population and NV, NGP, NG/V and P for the yellow population those that showed higher values. These data demonstrated the great starting variability of both populations. Three methods were evaluated. One completely in vitro that gave very poor results. An in vitro– in vivo system, which shortened the varieties cycles with an intermediate efficiency, and an in vivo method that also shortened the cycles and was selected for its greater efficiency (51–95%) and lower cost. It consisted in a hydroponic system, with a 22-h photoperiod supplied by fluorescent T5 tubes, a temperature of 20 ± 2 °C, flurprimidol antigiberelin and early grain harvest. This method applied to segregating populations presented higher efficiencies than the traditional SSD in the field achieving up to five generations per year. When evaluating the Rils, both those obtained by the conventional field SSD method, and those obtained by the in vivo method, the variability turned out to be similar, showing encouraging results for this modified SSD method. In these analyzes, the mean values and CV of the Rils characters obtained by both methods showed similar values. In the principal component analysis graphs and in the multivariate profile diagrams, it is possible to observe that the distributions of the different Rils obtained by both methods show similar distributions.
Fil: Cazzola, Federico. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina