Helianthus annus L. naturalizados en Argentina con atributos de interés para la mejora del girasol

Abstract

El resultado económico del girasol, Helianthus annuus L., depende tanto del rendimiento como de la calidad de su aceite. En Argentina, el rendimiento medio es bajo debido a limitantes productivas bióticas y abióticas. El déficit hídrico es la principal causa de disminución del rendimiento. La temperatura subóptima en siembra temprana bajo labranza cero implica una emergencia lenta, que aumenta el riesgo de pérdida de plantas. La raza común del Virus del moteado clorótico del girasol (SuCMoV-C) causa la virosis más difundida en el país, cuya infección puede disminuir significativamente el rendimiento. El perfil acídico del aceite determina su aptitud para cada destino final. Las poblaciones ruderales H. annuus ssp. annuus (RUD) de nuestro país presentan alta variabilidad fenotípica y genotípica, y podrían utilizarse para la mejora genética del girasol. Los objetivos de esta tesis fueron: 1) conformar un conjunto de stocks genéticos (SG) de girasol con mejor performance bajo temperatura subóptima en la etapa de implantación del girasol, a partir de RUD tolerantes; 2) explorar la performance de las RUD en condiciones de déficit hídrico durante iniciación reproductiva-R9; 3) conformar un stock genético con alta frecuencia de individuos con resistencia a SuCMoV-C, a partir de RUD resistentes; 3) evaluar el valor como recurso genético para mejorar la calidad de aceite de girasol de una RUD con un perfil acídico peculiar; 5) caracterizar fenotípicamente los SG generados. Los SG 8TF y 10TF más promisorios, fueron generados mediante selección por mayor crecimiento y desarrollo a temperatura subóptima durante la etapa de implantación del cultivo. 10TF tuvo mayor germinación acumulada a 5°C, y mayor tasa de desarrollo y crecimiento de planta joven a temperatura subóptima; 8TF tuvo menor tiempo medio de germinación a 10°C; ambos SG presentaron menor temperatura basal de germinación que los híbridos. La RUD RIV tuvo mayor resistencia a déficit hídrico durante la etapa reproductiva. Se destacó por la capacidad de controlar el estado hídrico y moderada reducción de la estructura reproductiva bajo estrés. Un SG, RIV-FS, se generó aplicando fertilización selectiva in vivo mediada por estrés osmótico sobre RIV. Se conformaron cuatro SG completamente resistentes a SuCMoV-C mediante selección por resistencia a SuCMoV-C de plantas con alto grado de autofecundación. Los cruzamientos con DIA tuvieron mayor variabilidad en la composición acidica. En los SG BC1F2 y BC2F1 se identificaron individuos con perfiles acídicos de interés; con alta concentración de ácido palmítico (87,6 g/kg), esteárico (73,4 g/kg), oleico (533,8 g/kg) y linoleico (784 g/kg). Los SG 8TF, 10TF y resistentes a SuCMoV-C tuvieron una altura de planta menor a dos metros, capítulo principal de mayor tamaño, ramificaciones en el vástago, la biomasa de mil cipselas fue mayor a 12 g, la duración del período siembra-R9 fue menor a 160 días y más de 50 cipselas/capítulo fueron generadas mediante autofecundación. A diferencia, RIV-FS presentó mayor altura, menor biomasa seminal y mayor longitud del ciclo ontogénico. Los SG descriptos se depositaron en el Banco Activo de Germoplasma del INTA Manfredi, bajo denominación CGGI1351, CGGI1352, CGGI1353, CGGI1354, CGGI1355, CGGI1356, CGGI1357, CGGI1358 y CGGI13519.

The economic outcome of sunflower, Helianthus annuus L., depends on the yield and on the quality of its oil. In Argentina, the average yield is low because crop production faces biotic and abiotic constraints. Water deficit is the main cause of decreased yield. Sub-optimal temperature at the early no-tillage seedlings stage involves slow emergence, which increases the risk of plant loss. The common race of Sunflower chlorotic mottle virus (SuCMoV-C) causes the most widespread viral disease in the country and this infection can significantly decrease performance. The fatty acidic profile of sunflower oil determines its aptitude for each application. In Argentina, the H. annuus ssp. annuus ruderal populations (RUD) present high phenotypic and genotypic variability, and could be used for the genetic improvement of sunflower. The aims of this thesis were to: 1) generate a set of genetic stocks (SG) of sunflower with better performance under suboptimal temperature at sunflower seedling establishment, from tolerant RUD; 2) explore the performance of RUD under water deficit conditions from capitulum initiation to R9; 3) develop a genetic stock with high frequency of SuCMoV-C resistant individuals, from resistant RUD; 4) appraise the value of a RUD with a peculiar acidic profile as a genetic resource for improving the quality of sunflower oil; 5) characterize the SG generated phenotypically. The SG 8TF and 10TF strains, which were the most promising, were generated by means of selection for further growth and development under sub-optimal temperature during crop establishment. 10TF showed higher germination at 5°C and a higher rate of growth and development under suboptimal temperature; 8TF showed lower mean germination time at 10°C; both SG had a lower basal temperature of germination than the hybrids. The RUD RIV showed major resistance to water deficit during the reproductive stage. Its capacity to control the water status was notable and it only showed a moderate reduction in the reproductive structure under stress. An SG, RIV-FS was generated by applying in vivo pollen selection by osmotic stress on RIV. Four SG resistant to SuCMoV-C were generated. They were formed by means of selection of SuCMoV-C resistant plants with a high degree of self-fertilization. Crossbreeding with DIA resulted in greater variability in fatty acid composition. In the SG BC1F2 and BC2F1, individuals with an acid profile of interest were identified; with a high concentration of palmitic (87.6 g/kg), stearic (73.4 g/kg), oleic (533.8 g/ g) and linoleic (784 g/kg) acid. The SG 8TF, 10TF resistant to SuCMoV-C was less than two meters in height, the main capitulum was larger, it had branches on the stem, the thousand cypsela weight was higher than 12 g, the duration of the phase from sowing-R9 was lower than 160 days, and more than 50 cypsela/capítulum were generated by self fertilization. In contrast, RIV-FS was taller, with less seminal biomass and greater length of ontogenetic cycle. The SG described were deposited in the Active Germplasm Bank of INTA Manfredi, under the designations CGGI1351, CGGI1352, CGGI1353, CGGI1354, CGGI1355, CGGI1356, CGGI1357, CGGI1358 and CGGI13519.