Caracterización de la respuesta fisiológica de tres variedades de papa (Solanum tuberosum L.) bajo condiciones de estrés por déficit hídrico

• Autores: Loyla Rodriguez Pérez
• Directores de la Tesis: Liz Patricia Moreno Fonseca (dir. tes.), Carlos Eduardo Ñústez López (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) ( Colombia ) en 2015
• Idioma: español
• Materias:
  • Ciencias agrarias
    • Agroquímica
    • Ingeniería agrícola
    • Agronomía
    • Producción animal
    • Peces y fauna silvestre
    • Ciencia forestal
    • Horticultura
    • Fitopatología
    • Ciencias veterinarias
    • Otras especialidades agrarias
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología de los alimentos
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: repositorio.unal.edu.co
• Resumen

  • En esta tesis se evalúo la respuesta fisiológica, bioquímica y de fenología de tres variedades colombianas de papa (Solanum tuberosum L.) sometidas a déficit hídrico y rehidratación. La hipótesis planteada fue que con base en el comportamiento de las variedades en las zonas de producción, las tres variedades de Solanum tuberosum L. presentarían respuesta diferencial a un período de déficit hídrico por suspensión del riego. El objetivo de este estudio fue determinar el comportamiento fisiológico, bioquímico y de fenología de plantas de tres variedades colombianas de S. tuberosum L. frente a déficit hídrico y la rehidratación. El experimento se estableció en invernadero de la Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá a coordenadas geográficas 4°35’56’’57 LN y 74°04’51’’30 LO y altitud de 2.600 msnm. Para ello, los tratamientos se dispusieron en el arreglo de parcelas divididas bajo el diseño de bloques completos al azar con tres repeticiones; en la parcela principal se ubicaron las variedades y en la subparcelas el estado hídrico (déficit hídrico o irrigado). Se evaluaron tres variedades Andinas de S tuberosum L: Diacol Capiro, Pastusa Suprema y Esmeralda. Las plantas irrigadas mantuvieron el Ψh foliar en valores cercanos a 0 MPa durante todo el ciclo de vida. El tratamiento de déficit hídrico se impuso por suspensión de riego a los 74 días después de siembra (dds) durante el estado de inducción de tuberización. El estrés hídrico se aplicó en un período corto de tiempo, 4 a 6 días, hasta alcanzar en el suelo valores cercanos a -45 Kilopascales, que son considerados como causantes de estrés hídrico en papa. El nivel de estrés también se determinó midiento el potencial hídrico foliar (Ψh) hasta valores más negativos a -1.6 MPa, como el punto de marchitez permanente del suelo para plantas de papa, por ello el tratamiento de déficit hídrico se aplicó hasta alcanzar un Ψh cercano a -2.0 MPa, después de lo cual las plantas fueron rehidratadas. Se evalúo el comportamiento de parámetros fisiológicos como potencial hídrico (Ψh) foliar, contenido relativo de agua (CRA), fotosíntesis neta (A), la conductancia estomática (gs), transpiración (E), eficiencia intrínseca en el uso de agua (WUEi), parámetros relacionados con la fluorescencia de la clorofila como rendimiento máximo del quantum del PSII (Fv/Fm), tasa de transporte de electrones (TTE), eficiencia cuántica efectiva del fotosistema II (Y(II)), coeficiente de disipación fotoquímica (qP) y coeficiente de disipación no fotoquímica (NPQ), la concentración de clorofila a (CHa), clorofila b (CHb), clorofila total y carotenoides (Car), temperatura de la hoja y parámetros de crecimiento y rendimiento. Igualmente, se deteminó la actividad de enzimas del sistema antioxidante Catalasa y Peroxidasa y compuestos asociados con ajuste osmótico como prolina y azúcares reductores; además se determinó el contenido total de azúcares y proteína. Paralelamente, se hizo la descripción de los estados fenológicos principales de desarrollo relacionados con la acumulación de grados día crecimiento (GDC) requeridos para alcanzar cada estado fenológico particular en las tres variedades de papa sometidas a los tratamientos. Las más drásticas reducciones al máximo nivel de déficit hídrico con respecto a las plantas irrigadas, se registraron en el contenido relativo de agua (CRA) 19.01% (P. Suprema), la fotosíntesis neta (A) con el 100% del control (Esmeralda), la conductancia estomática (gs) con el 97.6% (Esmeralda), la transpiración (E) con el 82.32% (D. Capiro), la eficiencia en el uso de agua intrínseca (WUEi) con el 9.78% del control (D. Capiro), y el rendimiento de tubérculos por planta con el 19.46% (Esmeralda); así mismo, aunque el déficit hídrico indujo incrementos en la temperatura de la hoja y la pérdida de electrolitos de las 3 variedades, los más altos fueron para D. Capiro y P. Suprema respectivamente. Después de 1 día de rehidratación, el 100% de recuperación lo alzanzaron los parámetros: CRA para D. Capiro, A para Esmeralda, gs y E para D. Capiro y Esmeralda, EUAi para Esmeralda, Fv/Fm para P. Suprema, temperatura de la hoja para D. Capiro, pérdida de electrolitos en las tres variedades. Igualmente, se demostró que en las tres variedades, el déficit hídrico indujo incrementos significativos (P≤0.01) en la pérdida de electrolitos, el contenido de Malondialdehido, las enzimas antioxidantes como Catalasa y Peroxidasa, compuestos asociados con ajuste osmótico como prolina, azúcares reductores, azúcares totales y proteína total. En adición, se estableció que la duración del ciclo de vida de las plantas de las tres variedades fue de 148 días, con requerimiento de 1850 GDC (temperatura base de 6°C). Las plantas de las tres variedades de S. tuberosum L. mostraron características relacionadas con el mecanísmo de escape a la limitación hídrica, mediante el acortamiento de la duración de los estadios fenológicos de aparición del órgano floral y floración en D. Capiro, desarrollo de hojas y maduración de frutos en Esmeralda y desarrollo de hojas, formación de brotes laterales en P. Suprema; mientras los estadios fenológicos que no se evidenciaron fueron formación de frutos y maduración de frutos tanto en D. Capiro y P. Suprema. La variedad Esmeralda presentó los valores más altos en parámetros fisiológicos, enzimas antioxidantes, malondialdehido y osmolitos bajo la condijoón de déficit hídrico. Así mimo, se demostró que las variedades de papa evaluadas desplegaron mecanismos de defensa antioxidante de carácter enzimático y no enzimático para proteger moléculas y estructuras celulares e igualmente activaron mecanismos de ajuste osmótico mediante la síntesis de prolina y azúcares reductores para reducir la pérdida de agua bajo condiciones de déficit hídrico. Se concluye que entre las variedades de S. tuberosum L. evaluadas existen diferencias en los mecanismos de respuesta al déficit hídrico, que se explican mediante las variaciones en el comportamiento de de parámetros fisiológicos, bioquímicos, de crecimiento, fenología y rendimiento potencial; así como por la diferente capacidad de tolerancia al déficit hídrico por períodos de tiempo diferente. Así mismo, las diferencias en tolerancia al déficit hídrico entre variedades de papa son debidas a las variaciones en la respuesta de parámetros relacionados con el estado hídrico, la fotosíntesis, el ajuste osmótico y la defensa antioxidante principalmente. Así mismo, se determinó que uno de los primeros efectos del período de déficit hídrico fue la reducción en la fotosíntesis neta, la cual fue causada principalmente por la reducción en la conductancia estomática. (Texto tomado de la fuente).