Utilización del estrés oxidativo y la defensa antioxidante para la caracterización e identificación temprana de genotipos de Cenchrus ciliaris L. tolerantes al estrés abiótico

Tesis (Doctor en Ciencias Agropecuarias) -- UNC- Facultad de Ciencias Agropecuarias, 2018La sequía y el estrés por calor son dos tipos de estrés abiótico importantes que afectan el crecimiento de los cultivos y la agricultura en todo el mundo. Muchos estudios se han enfocado en analizar la respuesta de los cultivos aplicando un solo estrés, sin embargo, estudiar la respuesta de las plantas a una combinación de estrés puede ser crítico para la comprensión de la tolerancia en las plantas y el desarrollo de genotipos tolerantes. El buffel grass (Cenchrus ciliaris L.) es una pastura subtropical conocida en las regiones áridas y semiáridas del mundo por su productividad y calidad del forraje, y por su mayor tolerancia al estrés por calor y sequía en relación a otras especies forrajeras subtropicales. Sin embargo, varias accesiones han exhibido diferentes respuestas a distintos tipos de estrés abiótico. El objetivo de este trabajo fue evaluar los efectos de la combinación de sequía y calor sobre los parámetros bioquímicos y morfológicos de las plantas y comparar los impactos de los factores limitantes al ser aplicados por separado y cuando se combinan, con la finalidad de obtener sistemas experimentales para evaluar la tolerancia de buffel grass en condiciones controladas y aportar herramientas para la identificación de genotipos tolerantes. Los resultados obtenidos, indican que la sequía y el calor causan alteraciones en el metabolismo oxidativo y generan cambios bioquímicos y de crecimiento en los genotipos de buffel grass, existiendo respuestas variables según los genotipos. Sequía y calor, aplicados de manera individual o en combinación causaron cambios en el metabolismo oxidativo, demostrado por la disminución de la actividad de enzimas antioxidantes y el incremento de la peroxidación lipídica. El genotipo susceptible exhibió mayor contenido de malondialdehído, menor poder reductor y baja actividad de las enzimas antioxidantes en comparación con el genotipo tolerante en los estreses por sequía y calor, aplicados en forma individual o en combinación. Esto puede resultar una herramienta importante en un programa de mejoramiento para la caracterización y diferenciación de genotipos de buffel grass tolerantes con mejor crecimiento bajo las condiciones de estrés evaluadas.Drought and heat stress are two criticalthreats to crop growth and sustainable agriculture worldwide. Many studies focused on the response of crops to a single stress, nevertheless studying the response of plants to a combination stress may be critical to our understanding of stress tolerance in plants and the development of tolerant genotypes. Buffel grass (Cenchrus ciliarisL.) is a warm-season grass known in arid and semiarid regions for its tolerance to heat and drought stress, productivity, and forage quality. However, several accessions have exhibited different responses to abiotic stresses. Therefore, the objective of this work was to evaluate the effects of the combination of drought and heat on the biochemical and morphological parameters inplants,and to compare the impacts of these limiting factors when applied separately and when combined, in order to develop experimental systems for toleranceevaluationsofbuffel grass in controlled conditions and provide tools for the identification of tolerant genotypes.. Theresults indicate thatdrought and heat greatly disrupt oxidative metabolism and generate biochemical and growth performance changes in buffel grass genotypes with variable responses.Individual drought or heat, and the combination, induce oxidative damage in buffel grass genotypes, as demonstrated in the present study, by the reduction in antioxidant enzyme activities and increase in lipid peroxidation. The sensitive genotype exhibited higher malondialdehydecontent, lower reducingpower, and reduced catalaseand superoxide dismutaseactivities than tolerant under drought or heat stress or a combination of both stresses.This can be an important tool for the selection of genotypes in buffel grass breeding program, which allow us to develop strategies for selection of tolerant genotypes with better growth performance under drought and heat conditions

Análisis de variabilidad genética en plantas regeneradas in vitro de buffelgrass mediante marcadores moleculares ISSR

Genetic variability can be generated through in vitro culture via somaclonal variation. This tool can be potentially useful in a breeding program involving apomictic buffelgrass genotypes. The aim of this work was to evaluate inter simple sequence repeats (ISSR) as molecular markers to detect genetic variation in in vitro buffelgrass regenerated plants. Six plants regenerated from in vitro anther culture, via somatic embryogenesis were used, as well as the anther donor genotype (RN 51) as control. Of a total of 26 ISSR primers tested, 22 amplified, detecting 12% polymorphism with a divergence between 5 and 24% from RN 51. Amplification products were observed with the primers containing di-, tri- or tetra-nucleotide sequences, with or without additional nucleotides at the 3′ end. The most informative primers were those containing the repetitive sequences GACAn, AGn or GAn. Moreover, the regenerants transplanted at field conditions differed in morphological characteristics among them and with respect to RN 51. This study confirms that ISSR are useful to identify genetic variability in in vitro regenerated buffelgrass plants.El cultivo in vitro permite generar variabilidad genética mediante variación somaclonal. Este fenómeno puede ser potencialmente útil en un programa de mejora en genotipos apomícticos de buffelgrass. El objetivo del presente estudio fue evaluar inter secuencias simples repetidas (ISSR) como marcadores moleculares en la detección de variación genética en plantas regeneradas in vitro de buffelgrass. Se utilizaron seis plantas regeneradas mediante el cultivo in vitro de anteras, vía embriogénesis somática, y el genotipo dador de anteras (NR 51) como control. De un total de 26 cebadores ISSR probados, 22 de ellos amplificaron, detectando un 12% de polimorfismo con una divergencia del 5 al 24% con respecto al material NR 51. Se observaron productos de amplificación con los cebadores que contienen secuencias di-, tri- o tetra-nucleótidos, con o sin nucleótidos adicionales en el extremo 3′. Los cebadores más informativos fueron aquellos que contenían secuencias repetitivas GACAn, AGn o GAn. Conjuntamente, las plantas trasplantadas a campo manifestaron características morfológicas diferentes entre ellas y con respecto al NR 51. El presente estudio confirma que el empleo de ISSR permite identificar variabilidad genética en plantas regeneradas in vitro de buffelgrass.Fil: Carloni, Edgardo. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (Argentina)Fil: López Colomba, Eliana. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (Argentina)Fil: Ribotta, Andrea. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (Argentina)Fil: Quiroga, Mariana. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (Argentina)Fil: Tommasino, Exequiel. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (Argentina)Fil: Griffa, Sabrina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (Argentina)Fil: Grunberg, Karina. Buenos Aires (Argentina). Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)

Genotypic variation in response to salinity in a new sexual germplasm of Cenchrus ciliaris L.

As part of breeding program for new salt- tolerant sexual genotypes of Cenchrus ciliaris L., we evaluated the salt- stress response of two new sexual hybrids, obtained by controlled crosses, at seedling and germination stages.Inst. de Fisiologia y Recursos Genéticos VegetalesFil: Quiroga, Mariana Paola. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; ArgentinaFil: Tommasino, Exequiel Arturo. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; ArgentinaFil: Griffa, Sabrina Mariana. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; ArgentinaFil: Ribotta, Andrea Noemi. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; ArgentinaFil: Lopez Colomba, Eliana. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; ArgentinaFil: Carloni, Edgardo José. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; ArgentinaFil:Grunberg, Karina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; Argentina. Consejo de Nacional Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Exogenous ABA increases yield in field-grown wheat with moderate water restriction

Water stress is one of the most important environmental factors that regulate a plant's growth and development. In agronomic practice the effects of water stress are translated into low yield and/or reduced quality. Abscisic acid (ABA) sprays (1 mM) were applied to wheat plants at different phenological stages and the effects on several physiological variables and on yield were evaluated under field conditions at different water regimes. Studies were conducted in the field across three consecutive winter-spring seasons. ABA treatments were applied at the beginning of shoot enlargement and repeated at anthesis. Exogenous ABA increased shoot dry weight and maintained a high concentration of photosynthetic pigments for a longer period of time during grain growth and maturation. Although ABA applications increased stomatal closure immediately after its application, the longer-term effect was to allow for a greater ostiolar opening of the stomatal pore which resulted in increased conductance of gases and water vapor. ABA also improved the transport of photoassimilates from the leaves and stem to the developing grains, that is, it effectively increased the sink strength of the grains. This correlated with a yield increase without significantly changing the protein quality in the grains. Thus, elevated ABA levels from exogenous application or genetic selection could help improve agricultural production of grains in arid areas where irrigation is not possible.Fil: Travaglia, Claudia Noemi. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas, Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Ciencias Naturales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Reinoso, Herminda Elmira. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas, Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Ciencias Naturales; ArgentinaFil: Cohen, Ana Carmen. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Biología Agrícola de Mendoza. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Agrarias. Instituto de Biología Agrícola de Mendoza; ArgentinaFil: Luna, Celina Mercedes. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Fitopatología y Fisiología Vegetal; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Tommasino, Exequiel Arturo. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Fitopatología y Fisiología Vegetal; ArgentinaFil: Castillo, Carlos. Universidad Nacional de Río Cuarto; ArgentinaFil: Bottini, Ambrosio Ruben. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Biología Agrícola de Mendoza. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Agrarias. Instituto de Biología Agrícola de Mendoza; Argentin

Evaluation seedling biomass and its components as selection criteria for improving salt tolerance in Buffel grass genotypes

Damage produced by salt stress (300 m. m NaCl) under hydroponic greenhouse conditions in seedlings of eight Buffel grass (Cenchrus ciliaris L. Syn. Pennisetum ciliare Link) genotypes was estimated through different component characters of total fresh weight damage (DTFW). Coefficient of genetic determination (CGD) was estimated for each character as well as their direct and indirect contribution to damage to total fresh weight, considered as biomass production loss. Americana and Biloela were the most salt-tolerant cultivars, whereas sexual line and Texas 4464 were the genotypes most susceptible to salt stress. Damage to fresh weight of aerial part (DFWA) was the only component with a direct effect on DTFW and with a high CGD. Therefore, DFWA could be used in breeding programmes as an indirect selection criterion for tolerance and better productivity.Fil: Griffa, Sabrina Mariana. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigaciones Agropecuarias. Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; ArgentinaFil: Ribotta, Andrea Noemí. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigaciones Agropecuarias. Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; ArgentinaFil: Lopez Colomba, Eliana. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigaciones Agropecuarias. Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; ArgentinaFil: Tommasino, Exequiel Arturo. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigaciones Agropecuarias. Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; ArgentinaFil: Carloni, Edgardo José. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigaciones Agropecuarias. Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; ArgentinaFil: Luna, Celina Mercedes. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigaciones Agropecuarias. Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; ArgentinaFil: Grunberg, Karina Alejandra. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigaciones Agropecuarias. Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; Argentin

Relationship between seed yield and its component characters in Cenchrus spp.

Cenchrus setigerus, C. sp., eleven obligate apomictic cultivars and a sexual line of Cenchrus ciliaris L. were studied to determine the relationship between seed production and its component characters, through principal component analysis, path correlation analysis and analysis of variance. A completely randomized field design was used. Ten vegetative and reproductive morphological characters were measured. Seed production was influenced directly by panicle weight and indirectly by panicle length, 1000 seed weight, length and width of flag leaf lamina and length of flag leaf sheath. Panicle weight showed high heritability and variability among genotypes. Hence, panicle weight can be considered a selection criterion to obtain increased seed production in Cenchrus. The cultivar Lucero INTA PEMAN exhibited the highest panicle weight and, therefore, greatest seed production, which makes it suitable for selection as parental cultivar to obtain new germplasm in Cenchrus with high seed yield.Fil: Griffa, S.. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigaciones Agropecuarias. Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; ArgentinaFil: Quiroga, M.. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigaciones Agropecuarias. Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; ArgentinaFil: Ribotta, Andrea Noemí. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigaciones Agropecuarias. Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; ArgentinaFil: Lopez Colomba, Eliana. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Fitopatología y Fisiología Vegetal; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Carloni, Edgardo José. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigaciones Agropecuarias. Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; ArgentinaFil: Tommasino, Exequiel Arturo. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigaciones Agropecuarias. Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; ArgentinaFil: Luna, Celina Mercedes. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigaciones Agropecuarias. Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Grunberg, Karina Alejandra. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigaciones Agropecuarias. Unidad de Estudios Agropecuarios - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Unidad de Estudios Agropecuarios; Argentin

Selecting salt-tolerant clones and evaluating genetic variability to obtain parents of new diploid and tetraploid germplasm in rhodesgrass (Chloris gayana K.)

We evaluated survival percentage under salt stress in 46 diploid and tetraploid clones of rhodesgrass (Chloris gayana K.) with the aim of obtaining salt tolerant clones. Fifteen clones were selected at 600 mM NaCl under hydroponic conditions. Survival percentage of the selected clones ranged between 50–100% and 50–75% for diploid and tetraploid clones, respectively. Genetic diversity among the 15 salt-tolerant clones was assessed using amplified fragment length polymorphism (AFLP). All tetraploid clones showed genetic diversity, whereas the diploid group included some genetically related clones. Clones tolerant at 600 mM NaCl and showed genetic diversity are proposed as parents for new synthetic varieties of each rhodesgrass ploidy.Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos VegetalesFil: Ribotta, Andrea Noemi. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; ArgentinaFil: Griffa, Sabrina Mariana. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; ArgentinaFil: Diaz, Daniel Gustavo. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Genética; ArgentinaFil: Carloni, Edgardo José. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; ArgentinaFil: Lopez Colomba, Eliana. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; ArgentinaFil: Tommasino, Exequiel Arturo. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; ArgentinaFil: Quiroga, Mariana Paola. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; ArgentinaFil: Luna, Celina Mercedes. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; ArgentinaFil: Grunberg, Karina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; Argentin

Evaluación preliminar de cultivares y materiales experimentales de Pennisetum ciliare L. en el Chaco Semiárido

PosterSe evaluó la performance de Pennisetum ciliare.Fil: Cavallero, María Inés. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Ingeniero Juárez; ArgentinaFil: Pinto, Juan José. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Ingeniero Juárez; ArgentinaFil: Sanz, Patricio Hugo. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Ingeniero Juárez; ArgentinaFil: Bono, Gonzalo Raul. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Ingeniero Juárez; ArgentinaFil: Tommasino, Exequiel Arturo. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; ArgentinaFil: Lopez Colomba, Eliana. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; ArgentinaFil: Griffa, Sabrina Mariana. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; Argentin

Evaluación comparativa de cultivares y materiales experimentales de Cenchrus ciliaris L.

El objetivo de este trabajo fue evaluar la productividad de nuevos cultivares y materiales experimentales INTA de Cenchrus ciliaris L., en comparación con los cultivares comerciales más difundidos.EEA Ingeniero JuárezFil: Cavallero, María Inés. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Ingeniero Juárez; ArgentinaFil: Pinto, Juan José. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Ingeniero Juárez; ArgentinaFil: Sanz, Patricio Hugo. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Ingeniero Juárez; ArgentinaFil: Bono, Gonzalo Raul. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Ingeniero Juárez; ArgentinaFil: Griffa, Sabrina Mariana. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; ArgentinaFil: Tommasino, Exequiel Arturo. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; ArgentinaFil: Lopez Colomba, Eliana. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; Argentin

Agronomic and molecular characterization of <i>Chloris gayana</i> cultivars and salinity response during germination and early vegetative growth

Chloris gayana is a warm-season grass, often cultivated in areas where soil salinity is a major constraint for forage production. Five cultivars (2 unselected populations and 3 synthetic varieties) were evaluated through agronomic traits as well as Inter Simple Sequence Repeats (ISSRs) and Sequence-related Amplified Polymorphism (SRAP) molecular markers. The consensus between both agronomic and molecular data sets was high (>99%) suggesting that both systems provided similar estimates of genetic relationships. The analysis revealed that synthetic varieties, Finecut, Topcut and Santana, were the most genetically different cultivars, whereas the unselected populations, Pioneer and Katambora, were closely related. Responses to salinity stress during germination and early vegetative growth stages were evaluated in only the synthetic varieties. The results showed that Finecut and Santana were able to germinate in the same proportion as controls even at concentrations of 200 mM NaCl. Under hydroponic conditions, Santana attained approximately 20% higher total dry weight than the other 2 varieties and the longest roots. Finecut presented the highest root dry weight. These results suggested that Santana and Finecut showed high salinity tolerance at germination and early vegetative growth stages, both crucial phases when seeking a successful pasture establishment, particularly in saline environments. Further studies in the field are needed to determine if these hydroponic results are reproduced under field conditions