Evaluation of autumn frost resistance in Juglans regia L.
- Autores: Mercè Guàrdia Bel
- Directores de la Tesis: Robert Savé Montserrat (dir. tes.), Neus Aletà i Soler (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Lleida ( España ) en 2013
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: Luis Serrano Endolz (presid.), Juan Pedro Majada Guijo (secret.), Jose María Climent Maldonado (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: TDX
- Resumen
RESUM Les diferents tasques exposades en aquesta tesi busquen aprofundir en els coneixements sobre la resistència de Juglans regia L. a les gelades de tardor, en les vessants metodològica, genètica i ecofisiològica. El primer objectiu del treball va ser el determinar una metodologia adequada per avaluar el caràcter "resistència a les gelades de tardor" en J. regia, aspecte recollit en el Capítol I. Es va testar la utilitat del paràmetre Fv/Fm obtingut a partir de la mesura de la fluorescència de les clorofil·les del clorènquima de l'escorça en brots de l'any. Els resultats van ser comparables amb els dels mètodes habitualment utilitzats per avaluar els danys de gelades en brots llenyosos, com són l'anàlisi visual de danys i el càlcul d'alliberació relativa d'electròlits. Aquest primer estudi va permetre establir la temperatura de -8.5ºC com la que ja provoca danys visibles sobre J. regia a la tardor. Tot i ser l'avaluació dels danys per fred mitjançant la Fv/Fm el sistema més fàcil i ràpid, a partir del II capítol, per la naturalesa dels objectius dels diferents assaigs, els mètodes emprats van ser els dos mètodes "clàssics" esmentats. L'aprofundiment en els coneixements de la genètica d'aquest caràcter adaptatiu es va abordar als capítols II i III. En primer lloc, es va analitzar la relació entre el genotip i l'ambient i el pes relatiu de cada un dels factors pel que fa a la resistència a les gelades de tardor. L'estudi es va realitzar en quatre procedències de Juglans regia L. de la Península Ibèrica, plantades a dues zones ecològicament diferents també dins de la Península Ibérica (una amb clima atlàntic i la'tra amb clima mediterrani). Es van detectar diferències temporals en l'aclimatació al fred entre els dos llocs d'assaig; no obstant, l'ordre que ocupava cada procedència en relació als danys observats a cada assaig fou el mateix. Així doncs, es va poder constatar la importància de la component genètica en l'expressió d'aquest caràcter. Dins d'aquest assaig es va observar un vincle altitudinal, en el que les procedències de les zones de menor altitud eren les més danyades. Posteriorment l'estudi es va centrar en estimar l'heretabilitat familiar del caràcter, a partir d'un test de progènies, format per 22 famílies de mitjos germans de J. regia d'orígens diversos, obtenint un valor de hF2=0.63. S¿avaluà també el vincle del caràcter amb altres caràcters fenològics i vegetatius i s'observà una correlació genètica significativa i positiva tant amb la durada del període vegetatiu com amb el creixement anual en diàmetre. El valor de l'heretabilitat en sentit estricte calculat a partir de la correlació progenitor-progènie va ser de h2 = 0,34. L'últim objectiu, abordat al capítol IV, consistí en l'avaluació de la influència de l'estrès hídric estival (típic del Clima Mediterrani) sobre la resistència dels Juglans a les gelades de tardor. Aquest estudi es va realitzar sobre una progènie de J. regia i una d'híbrida de J. ×intermedia. Es varen aplicar diferents tractaments de reg tant en arbres adults com en juvenils. S'analitzaren diferents paràmetres relacionats amb l'aclimatació: la caiguda de fulla, el contingut hídric de les varetes i l'acumulació de sucres solubles i midó als teixits. Els resultats de la major part de les variables estudiades van mostrar un possible avançament de l'aclimatació en els individus sotmesos a tractaments hídrics restringits. Ara bé, aquesta aparent avantatge compromet negativament el creixement i per tant aquests resultats mereixen una avaluació acurada en les noves aforestacions de l'àrea mediterrània. RESUMEN Las diferentes tareas que se exponen en esta tesis buscan profundizar en los conocimientos sobre la resistencia de Juglans regia L. a las heladas de otoño, en las vertientes metodológica, genética y ecofisiológica. El primer objetivo del trabajo fue determinar una metodología adecuada para evaluar el carácter "resistencia a las heladas de otoño" en J. regia, recogido en el Capítulo I. Se testó la utilidad del parámetro Fv/Fm obtenido a partir de la fluorescencia de las clorofilas del clorénquima cortical de la corteza en brotes del año. Los resultados fueron comparables con los métodos utilizados habitualmente para evaluar daños producidos por heladas en brotes lignificados, como son el análisis visual de daños y el cálculo de la liberación relativa de electrolitos. Este primer estudio permitió establecer la temperatura de -8.5ºC como la que ya provoca daños visibles sobre J. regia en otoño. Aunque la evaluación de los daños mediante la Fv/Fm fue el sistema más rápido y fácil, a partir del Capítulo II, debido a la naturaleza de los objetivos de los diferentes ensayos, los métodos utilizados fueron los "clásicos", mencionados anteriormente. La profundización en los conocimientos de la genética de este carácter adaptativo se abordó en los capítulos II y III. En primer lugar, se analizó la relación entre el genotipo y el ambiente y el peso relativo de cada uno de los factores en relación a la resistencia a las heladas de otoño. El estudio se realizó en cuatro procedencias de Juglans regia L. de la Península Ibérica, plantadas en dos zonas ecológicamente diferentes también dentro de la Península Ibérica (una de clima atlántico y otra de clima mediterráneo). Se detectaron diferencias temporales en la aclimatación al frío entre los dos sitios de ensayo; no obstante, el orden que ocupaba cada procedencia en relación a los daños observados en cada ensayo fue el mismo. De esta manera se pudo constatar la importancia de la componente genética en la expresión de este carácter. En este ensayo se observó un vínculo altitudinal, en el que las procedencias de las zonas de menor altitud eran las más dañadas. Posteriormente el estudio se centró en estimar la heredabilidad familiar del carácter, a partir de un test de progenies, integrado por 22 familias de medios de hermanos de J. regia de distintos orígenes, obteniéndose un valor de hF2=0.63. Se evaluó también el vínculo del carácter con otros caracteres fenológicos y vegetativos como el crecimiento anual en diámetro. El valor de la heredabilidad en sentido estricto calculado a partir de la correlación progenitor-progenies fue de h2 = 0,34. El último objetivo, abordado en el capítulo IV, consistió en la evaluación de la influencia del estrés hídrico estival (típico del clima Mediterráneo) sobre la resistencia de los Juglans a las heladas de otoño. Este estudio se realizó sobre una progenie de J. regia y una progenie híbrida de J. ×intermedia. Se aplicaron diferentes tratamientos de riego en árboles adultos y juveniles. Se analizaron diferentes parámetros relacionados con la aclimatación: caída de hoja, contenido hídrico de varetas y acumulación de azúcares solubles y almidón en los tejidos. Los resultados de la mayor parte de las variables estudiadas mostraron un posible avance en la aclimatación en los individuos sometidos a tratamientos hídricos restringidos. Esta aparente ventaja compromete negativamente el crecimiento, y por lo tanto, estos resultados merecen una evaluación precisa en las nuevas aforestaciones del área mediterránea. SUMMARY The work described in this thesis aims to deepen knowledge of autumn frost resistance of Juglans regia L. in methodological, genetic and ecophysiological terms. The first objective of the study was to determine an appropriate methodology for evaluating the trait "autumn frost resistance" in J. regia, included in Chapter I. An assessment was made of the usefulness of the Fv/Fm parameter obtained from measurement of chlorophyll fluorescence in cortical bark chlorenchyma of annual budsticks. The results were comparable with those of methods commonly used to assess freezing damage to woody tissues, namely visual analysis and calculation of relative electrolyte leakage. This first study allowed to establish -8.5°C as the temperature which causes the first visible autumn freezing damage on J. regia. Although the assessment of cold damage by Fv/Fm was faster and easier, from Chapter II onwards the nature of the objectives of each assay obliged the use of the two aforementioned "classical" methods to estimate freezing damage. In-depth knowledge of the genetics of this adaptive trait was addressed in Chapters II and III. First, the relationship between genotype and environment was examined as well as the relative weight of each factor on autumn frost resistance. The study was conducted in four provenances of Juglans regia L. from the Iberian Peninsula, planted in two ecologically different areas, the Spanish Atlantic and Mediterranean coast. Temporary differences were detected in cold acclimation entrance between the two trial areas; however, the order of each provenance in relation to freezing damage was the same in both areas. Thus, the importance of the genetic component in the expression of this trait was confirmed. The existence of an altitudinal link between provenances was also observed, with those from lower areas of elevation always the most damaged. The study then focused on estimating family heritability of the trait from a progeny test, integrated by 22 half-sib progenies of J. regia from different origins, obtaining a coefficient of hF2=0.63. The relationship of the trait with other vegetative and phenological features was also evaluated, and a significant positive genetic correlation was observed with both the length of the growing season and the annual growth in diameter. The value of the narrow-sense heritability obtained from the progenitor-progeny regression was h2 = 0.34. The final task, addressed in Chapter IV, consisted of evaluating the influence of summer drought stress (typical in the Mediterranean climate) on autumn frost resistance of Juglans. This study was conducted on a progeny of J. regia and a hybrid progeny of J. ×intermedia. Different irrigation treatments were applied to both adult and young trees. Several parameters related to cold acclimation were analysed: leaf fall, budstick water content and the accumulation of soluble sugars and starch in the tissues. The results of most of the variables showed a possible advance of acclimation in individuals subjected to water restricted treatment. However, this apparent advantage is offset by a negative effect on growth and therefore these results deserve careful evaluation in new afforestations in the Mediterranean area.
