Changes in the productivity and in the response to leaf rust of wheat cultivars released between 1918 and 2011 in Argentina

El incremento en los rendimientos de los cultivares modernos de trigo, asociados al mejoramiento genético en Argentina y en el mundo, fueron el resultado del incremento en el número de destinos (número de granos) sin cambios relevantes en la fuente de fotoasimilados (biomasa aérea). Esta estrategia provocó disminuciones en la relación fuente-destino que potencialmente podría impactar negativamente en los componentes numéricos del rendimiento (e.g. peso y número de granos) ante situaciones de estrés que afecten la tasa de crecimiento, como la presencia de enfermedades foliares. En este sentido, y a partir del uso masivo de fungicidas, el rendimiento potencial y la calidad pasaron a ser atributos prioritarios en los programas globales de mejoramiento de trigo en y como consecuencia en Argentina. En este escenario, y teniendo en cuenta la reducción en la relación fuente-destino un inadecuado control de enfermedades foliares (debido a una falta de oportunidad y/o ineficiencia de los controles) plantean una restricción adicional al sostenimiento de elevados rendimientos potenciales, ya que las mismas disminuyen la captura y absorción de la radiación por parte de los cultivos, reduciendo tanto el número como el peso de los granos (dependiendo del momento de ataque de la enfermedad). Por este motivo el objetivo de esta tesis doctoral fue analizar el balance entre fuente y destinos de cultivares antiguos y modernos de trigo pan y cuantificar como las enfermedades biotróficas (e.g. roya de la hoja) podrían diferencialmente afectar el rendimiento de los mismos. A partir de resultados obtenidos en experimentos realizados en la Ciudad Autónoma de Buenos Aires y Balcarce se observó que la tasa de progreso genético en los últimos 15 años sufrió una desaceleración pasando de 51 kg ha-1 año-1 en el período 1940-1999 a 14 kg ha-1 año-1 en el período 1999-2011. Estos incrementos en los rendimientos fueron explicados por cambios en el número de granos y en el índice de cosecha, mientras que el peso de los granos y la biomasa aérea no sufrieron cambios en función de los años de liberación. Dichos cambios provocaron una disminución en la relación fuente-destino en función de los años de liberación causando un mayor grado de limitación por fuente durante la etapa de llenado de los granos en los cultivares modernos respecto a los antiguos. A pesar de las reducciones observadas en la relación fuente-destino con los años de liberación, la presencia de enfermedades durante el período crítico para la generación del rendimiento redujeron los rendimientos en todos los casos pero no produjeron diferencias en la tolerancia a las enfermedades foliares entre cultivares liberados en distintas épocas, al menos para los cultivares utilizados y los niveles de roya de la hoja observados.Yield increase of wheat cultivars released in different eras of plant breeding in Argentina, and in different countries of the world, was the result of a higheran increase in the number of grains (sink) without relevant changes in above-ground biomass (source). This strategy caused a reduction in the source-sink ratio that could have negative effects on yield and its components (i.e. grain number and grain weight) under stress conditions that affect the growth rate, as the presence of leaf diseases (e.g. leaf rust). In this sense, and from the widespread use of fungicides, the potential yield and quality attributes became priority in wheat breeding programs in Argentina and in other parts of the world. Within this scenario, and considering the lower source:sink ratio of modern wheat cultivars, an inadequate control of foliar diseases (due to a lack of opportunity and/or inefficiency of controls) could determine a barrier to sustaining high yield potential. Since they reduce the capture and absorption of radiation by crop, affecting both the grain number and grain weight (depending on the time of the onset of diseases in the crop). Therefore, the aim of this Doctoral thesis was to analyze the balance between sources and sink in old and modern cultivars of wheat and quantified as foliar diseases could differentially affect the grain yield. Experiments carried out in Buenos Aires City and Balcarce including a wide range of Argentine bread wheat cultivars released in different eras in which source:sink ratio was modified by (i) artificial manipulation of leaves and grains per spike and (ii) by diseases infection. Results showed that the rate of genetic progress in the last 15 years was reduced. The reduction in … from 51 kg ha-1 yr -1 in the period 1940-1999 to 14 kg ha-1 yr -1 in the period 1999-2011. Genetic yield gains were explained by increases in grain number per unit area and harvest index, without changes in grain weight and above-ground biomass that remained unchanged with the year of release. There results determined decreases in the source-sink ratio in modern cultivars compared to the older ones, causing a greater degree of limitation by source during the stage of grain filling in modern cultivars compared to the old cultivars. Despite the reduction in source:sink ratio with the year of release of the cultivars, diseases appearance during the critical period reduced yield but did not show differences in the tolerance diseases between old and modern cultivars, at least for the cultivars and diseases included in the present study.Fil: Lo Valvo, Patricio Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura; Argentin