Factores determinantes del peso potencial y final del fruto de cultivares de cártamo (Carthamus tinctorius L:)

Abstract

El peso del fruto es un componente crítico del rendimiento de los cultivos de granos y su valor final está determinado por el contenido de materia seca y agua que acumule. Por lo tanto, el rendimiento final del cultivo está ligado a la dinámica del crecimiento y humedad del fruto. Analizar el número de células que se fijan en el pericapio y embrión y la dinámica de acumulación de materia seca y del contenido de agua del fruto, pericarpio y embrión de cártamo resulta clave para identificar los factores determinantes del peso final del fruto en este cultivo. Los objetivos de esta tesis fueron evaluar, en cinco cultivares de cártamo durante dos años consecutivos: 1) la dinámica de peso seco y fresco del pericarpio, embrión y fruto y 2) el número de células del pericarpio y embrión. En todos los cultivares, el pericarpio alcanzó su máximo peso seco y contenido de agua entre 10 y 12 días desde antesis (DDA) y el máximo peso seco del embrión 22 DDA, siendo su período de llenado efectivo de 13 días. El pericarpio fue el componente del fruto que más contribuyó a la dinámica de humedad del mismo en todos los cultivares y en los dos años estudiados. Las diferencias entre cultivares en el máximo peso seco del pericarpio estuvieron asociadas a una tendencia similar en su periodo de llenado. Las diferencias entre cultivares en la tasa de crecimiento del embrión se trasladaron a diferencias en su máximo peso seco, pero no en el número de células fijadas en el mismo. El máximo peso seco del pericarpio y del embrión fueron menores en el segundo año de ensayo, lo que estuvo asociado a una disminución en el número de células fijadas y en la tasa de crecimiento del pericarpio y a una reducción en el periodo de llenado del embrión. El máximo contenido y concentración de agua del pericarpio y peso fresco del fruto disminuyeron en el segundo año de ensayo. El volumen el pericarpio se habría constituido en una limitante física para que el embrión alcanzara su volumen y peso potencial, acortando el periodo de llenado del mismo. Estos resultados serían consecuencia de las escasas precipitaciones registradas durante el desarrollo del fruto (noviembre y diciembre) en el segundo año de ensayo respecto al primero. El máximo peso seco del fruto se correlacionó con el máximo contenido de agua del pericarpio y del fruto, y con la tasa de crecimiento del embrión. La concentración de agua del fruto en madurez fisiológica fue de entre 36 y 44 %. La escasez de precipitaciones del segundo año anticipó la madurez fisiológica, registrándose dicho estadio con una mayor concentración de agua del fruto con respecto al primer año. En esta tesis se establece por primera vez la dinámica de los factores fisiológicos que intervienen en la determinación del peso seco final del fruto de distintos genotipos y el efecto de condiciones hídricas desfavorables durante el periodo de desarrollo del fruto.

Fruit weight is a critical component of grain crop yield, and its final value is determined by the dry matter and water accumulation. Therefore, safflower crop yield is linked to fruit growth and the moisture dynamics. Determine the number of cell fixed in the the pericarp and embryo, as well as fruit, pericarp and embryo dry matter accumulation and water content dynamic are key to their final fruit weight. The aims of this thesis were to assess: 1) the dry weight and fresh weight of pericarp, embryo, and fruit and 2) the number of pericarp cells and number of embryo cells in five safflower cultivars during two consecutive years. In all cultivars, pericarp reached its maximum dry weight and water content almost at the same time, between 10 and 12 days after anthesis (DAA), while maximum embryo dry wight was 22 DAA with an embryo filling period of 13 days. The pericarp was the fruit component that most contributed to fruit moisture dynamics in all cultivars and during the two years studied, providing the highest fresh weight, water content and water concentration in fruits. Maximum pericarp dry weight differences between cultivars were associated with a similar trend in pericarp filling period. Embryo growth rate differences among cultivars were linked to differences in maximum embryo dry weight, but they were not associated with number of embryo cells differences. The maximum dry weight of the pericarp and the embryo were lower in the second year, which was associated with a lower number of cells and growth rate of the pericarp and a shorter embryo filling period. Maximum pericarp water content was lower in the second year than in the first one. As a result, second year pericarp volume was a physical limitation to embryo development shortening embryo filling period. This would be a consequence of low rainfall during November and December, the months of safflower fruit development. Correlations with maximum fruit dry weight confirmed that embryo growth rate, maximum pericarp water content and maximum fruit water content were the factors that largely determined genotype variation in maximum fruit dry weight. Physiological maturity was reached at values of fruit moisture between 36 and 44%. Low rainfall in the second year advanced physiological maturity, reducing embryo filling period duration in half, with more fruit moisture than in the first year. The results show for the first time the dynamics of the physiological factors acting to determine the final dry weight of fruits from different safflower cultivars and the effect of adverse water conditions during the fruit development period.