Biología polínica, fecundación y rendimiento en dos genotipos híbridos de girasol (Helianthus annus L.) alto oleico

Abstract

Las plantas de girasol (Helianthus annuus L.), aún crecidas en condiciones óptimas de cultivo, siempre presentan frutos de desarrollo incompleto (FDI), principalmente en las regiones centrales del capítulo, lo cual produce importantes mermas en el rendimiento del cultivo. El objetivo de este trabajo fue determinar cualitativa y cuantitativamente, en plantas de girasol crecidas en condiciones de campo, la oferta polínica intraplanta y su relación con la generación de FDI. Los experi-mentos fueron realizados en dos años consecutivos, 2009 y 2010. Se utilizaron dos híbridos de girasol alto oleico comer-ciales Dekasol Oilplus 3845 y Dekasol Oilplus 3945. El primer año se trabajó con tres fechas de siembra y el segundo año con dos fechas de siembra. En ambos casos este procedi-miento apuntó a tener diferentes condiciones de temperatura del aire y radiación solar durante el desarrollo reproductivo del cultivo. Las plantas se cultivaron bajo riego y fertilización en el Departamento de Agronomía-UNS (Bahía Blanca 38 45 Lat. S; 62 11 Long. O). En el último ensayo, se agregaron al estu-dio dos líneas endocriadas (HA-R2 y HA-89) y dos variedades de polinización abierta de girasol (Hopi y Havasupai). En los dos años se registró, durante el crecimiento del cultivo, la temperatura del aire, la radiación solar y la lluvia. En ambos ensayos, la calidad y cantidad de polen se evaluó sectorizan-do el capítulo en tres regiones, externa, media e interna, cuyo espesor fue considerado como 1/3 de su radio total. En el primer año, para estimar calidad de polen, se evaluó el porcen-taje de viabilidad postantesis del mismo mediante la tinción de Alexander. Asimismo se ajustó un medio de cultivo para germi-nación de polen in vitro. Para estimar cantidad de polen produ-cido por las flores, se contaron los granos de polen por flor (GPF) en un momento cercano a la floración. Para determinar el grado de autocompatibilidad de los híbridos utilizados, se realizaron dos procedimientos: polinización cerrada (PC), donde los capítulos se cubrieron con cofias de malla antiáfido desde primera antesis hasta última antesis, evitando la acción de polinizadores y polinización abierta (plantas control). Una vez cosechadas las plantas se cuantíficó el número frutos llenos, el número de FDI, el P1000 y la proporción de cuaje (PCuaj). En el segundo año, se analizó la calidad del polen evaluando su viabilidad a lo que se sumó el estudio de la germinación del polen in vitro, utilizando el medio de cultivo ajustado el primer año y la germinación in vivo, observando el crecimiento del tubo polínco en el estilo. También se estudió la cantidad de polen por flor midiendo, además, las dimensio-nes (largo y ancho) de las anteras. En los dos años de estu-dio, en los dos híbridos utilizados y en todas las fechas de siembra, se observó una variación semejante en la cantidad de granos de polen producidos por flor según el sector del capítulo muestreado. Así entonces, la producción de polen de las flores fue mayor en el sector interno, luego en las del me-dio y por último, la cantidad más baja la produjeron las del sector externo. En el caso del segundo año de ensayo, además, las líneas endocriadas y las variedades de poliniza-ción abierta mostraron una respuesta similar. Cuando se analizaron las dimensiones (largo y ancho) de las anteras, se observó que el sector interno fue el que mayores dimensiones de las anteras mostró, seguido por el sector medio y por últ-imo el sector externo. Esto se observó en los híbridos, líneas endocriadas y variedades de polinización abierta. En el análisis de la viabilidad del polen en los dos años de ensayo, si bien se observaron algunas diferencias entre sectores del capítulo y fechas de siembra, los porcentajes fueron, en todos los casos muy altos, mayores al 97%. La prueba de germinación del polen in vitro durante el segundo año, mostró un mayor por-centaje en el sector interno del capítulo y en la segunda fe-cha de siembra. Con la estimación de la germinación del polen in vivo se observó que a las 48 horas de iniciada la floración, la mayoría de los tubos polínicos habían llegado al final del estilo. Los tratamientos de cobertura permitieron demostrar que los dos híbridos utilizados presentaron baja autoincompa-tibilidad, no presentándose diferencias significativas en el número de FDI entre los tratamientos. Asimismo se observó que, aún cuando la mayor cantidad de granos de polen por flor y los más altos porcentajes de viabilidad y germinación in vitro e in vivo se detectaron en el sector interno del capítulo, este sector fue el que presentó la mayor cantidad de FDI. Un hallazgo importante que surge de los resultados de este trabajo, es haber identificado un gradiente creciente centrípe-to en el número de granos de polen por flor dentro de los capítulos de los híbridos estudiados. El hecho de que en los genoti-pos primitivos de Helianthus annuus L. (Hopi y Havasu-pai), utilizados en este trabajo, se haya observado el mismo patrón cuantitativo intracapítulos indica que esta caracterís-tica sería propia del girasol y que podría expresarse bajo ciertas condiciones de crecimiento de las plantas.Se concluye que, bajo las condiciones en las cuales se desarrollaron los experimentos, ni la autoincompatibilidad ni la cantidad y calidad del polen producido por las flores limitarían el rendimiento del girasol, y que las diferencias en el potencial de rendimiento se basan en el efecto de otros caracteres fisiológicos, no estudiados en este trabajo.

Sunflower plants (Helianthus annuus L.), even grown under optimal culture conditions, always present seedless or in-complete developed fruits (IDF), mainly in the central regions of the capitulum, which produce significant reductions in crop yield. The aim of the present work was to determine the intraplant pollen offer, qualitatively and quantitatively, and its relationship with the generation of IDF in plants grown under field conditions. Two commercial high-oleic sunflower hybrids Dekasol 3845 and Dekasol 3945 were sown under irrigation and fertilization in the Agronomy Department -UNSur (Bahia Blanca 38 45 Lat. S; 62 11 Long. O) Experiments were conducted during two consecutive growing seasons 2009 (three planting dates) and 2010 (two planting dates) to have different weather conditions during the reproductive stage. Two inbreed lines (HA-R2 and HA-89) and two open-pollinated varieties of sunflower (Hopi and Havasupai) were added in the last experiment. Air temperature, solar radiation and rain were recorded throughout the whole period of study. Pollen quality and quantity was determined taking into account three capi-tulum sectors, each one equal to 1/3 of the capitulum radius (external [ES], middle [MS] and internal [IS]). In the first year, postanthesis pollen viability was assessed using Alexan-ders stain. Also, a culture medium for in vitro pollen germina-tion was adjusted. Pollen produced per floret (GPF) was counted. To determine whether hybrids had high or low levels of self-incompatibility, they were submitted to two pollination regimes: close pollination (CP) where capitula were covered with mesh bags from the first anthesis (FA) to the last anthe-sis (LA) avoiding the action of pollinators and open pollination (control plants). At harvest, the variables measured were: fully developed fruits, IDF, 1000 grains weight and fruit set proportion. In the second year , the pollen quality was estima-ted by pollen viability, and pollen germination was evaluated in vitro, using the culture medium adjusted in the first year, and in vivo evaluating the pollen tube growth in style. Also, To determine the amount of pollen per flower anther size (length and width) were measured. In all the cases throu-ghout the present work, pollen grains per flower showed a similar variation in the production according to the capitulum sector sampled. Thus, the internal sector showed the highest pollen production followed by the middle sector and the exter-nal one. Also, inbreed lines and open pollinated varieties showed a similar response in the second study year. Anther length and width in hybrids, inbreed lines and open pollinated varieties showed differences among sectors, with the largest sizes in the internal sector followed by the middle sector and the external one. Although some differences between capitulum sectors and planting dates were observed when analyzing pollen viability in both experimental years, percentages were, in all cases very high, greater than 97%. Testing in vitro pollen germination during the second year showed a higher percentage in the internal capitulum sector and in the second planting date. Estimation of in vivo pollen germination showed that most pollen tubes reached the end of the style after 48 hours of the initiation of flowering.Cove-ring treatments allowed demonstration of low self-incompati-bility between the two hybrids used, with no significant differences in the number of IDF among treatments Also, the largest number of IDF was produced in the internal sector of the capitulum in spite of having the largest number of pollen grains per flower and the highest percentages of viability and in vitro and in vivo germination. A remarkable finding in this work was to define the existence of a positive centripetal quantitative gradient of pollen grains per flower in the capitula of the hybrids here studied.The fact that the early genotypes of Helianthus annuus L. (Hopi y Havasupai), used in the pre-sent work showed the same intracapitula quantitative pattern indicates that this feature would be characteristic of the sunflower plant and that it would express, under certain plant growth conditions. Results of the present work suggest that at least under the conditions in which the experiments were conducted, neither the self-incompatibility, nor pollen quan-tity and quality would limit the sunflower yield. Differences in the yield potential are based on the effect of other physiological variables which have not been studied here.