Agronomic study of two annual helianthus species naturalized in Argentina as potential sunflower crop genetic resource

El gènere Helianthus (Asteraceae), nadiu d'Amèrica del Nord, compren no només elgirasol conreuat H. annuus var. Macrocarpus L., sinó també d'altres espècies que sóninvasores. El gira-sol silvestre H. annuus ssp. Annuus L. i H. petiloaris Nutt. Són duesespècies anuals naturalitzades en la part central d'Argentina. Ambdues resultend'interès com a recurs fitogenètic.L'H. annuus silvestre fou probablement introduït per a ús farratger mentre que semblaque l'H. petiolaris ingressà com a contaminant de llavors. S'estudiaren les condicionsambientals i ecològiques dels hàbitats ocupats per les poblacions mitjançant anàlisimultivariant. Es suggereix l'existència d'un procés de difusió des del punt d'ingrés decada espècie, seguint la infraestructura de les comunicacions terrestres. La invasió vaocórrer en una banda de territori en el límit entre Mollisoles i Entisoles, els mateixosordres de sòls que existeixen en el centre d'origen. Dins d'aquesta banda, cadaespècie s'ubicà en diferents microhàbitats transformats per activitat antròpica, com aratancats de filferro, tallafocs, bancals, canals. Helianthus annuus mostrà preferènciapels sòls pesants mentres que H. petiolaris preferí sòls arenosos, a l'igual que allòconstatat per a Amèrica del Nord.La hipòtesi de flux gènic entre els dos taxa silvestres i el conreu s'explorà mitjançantl'estudi de la morfologia de la progènie de plantes de diferent tipus y poblacions puresque havien florit en proximitat de l'altre taxa, trobades amb condicions naturals. Estrobà entre 0,5 a 18% d'hibridació. Considerant les dimensions de les poblacionstrobades en contacte, aquestes freqüències poden significar milers a milions d'híbridsde primera generació cada any.Nou poblacions argentines d'H. annuus mostraren suficient biodiversitat com perdiferenciar-se entre elles. La biodiversitat continguda en aquest nou germoplasma foual voltant de dos terços d'aquella observada en una mostra de gira-sols silvestres de17 estats d'EUA. Les accessions d'Argentina mostraren diferents combinacions delsmateixos caràcters, però una d'elles presentà un cicle de més llarga durada. Elcontingut de matèria grassa i el perfil d'àcids grassos no presentaren valors d'interèsper a la millora de l'oli de gira-sol. Actualment s'investiguen d'altres trets d'interèsagronòmic, com ara la resistència al SuCMoV o la presència d'androesterilitat.Les empreses de llavors perderen l'interès pel gira-sol transgènic després de lesinvestigacions que revelaren l'existència de poblacions silvestres en moltes regions delmón, intens fluxe gènic entre el conreu i els parents silvestres i el possible incrementde la capacitat reproductiva per adquisició de transgens. Els esdeveniments enavaluació de gira-sol genèticament modificat (GM) podrien millorar el comportamentdel conreu però enfronten restriccions de mercat. El futur del gira-sol GM depèn de lapossibilitat de mitigar l'efecte dels transgens sobre els parents silvestres i malesa i acanvis en l'acceptació del mercat. Aquesta podria augmentar si el gira-sol GMimpliqués una millor qualitat per al consumidor.El género Helianthus (Asteraceae), que es nativo de América del Norte comprende nosolo el girasol cultivado H. annuus var. macrocarpus L. sino también otras especiesque son invasoras. El girasol silvestre H. annuus ssp. annuus L. y H. petiolaris Nutt.son dos especies anuales naturalizadas en la parte central de Argentina. Ambasresultan de interés como recurso fitogenético.El H. annuus silvestre fue probablemente introducido para uso forrajero mientras quepareciera que H. petiolaris ingresó como contaminante de semillas. Se estudiaron lascondiciones ambientales y ecológicas de los habitats ocupados por las poblacionesmediante análisis multivariante. Se sugiere la existencia de un proceso de difusióndesde el punto de ingreso de cada especie, siguiendo la infraestructura de lascomunicaciones terrestres. La invasión ocurrió en una banda de territorio en el límiteentre Mollisoles y Entisoles, los mismos órdenes de suelos que existen en el centro deorigen. Dentro de esa banda, cada especie se ubicó en diferentes microhábitatstransformados por actividad antrópica, como alambrados, contrafuegos, banquinas,canales. Helianthus annuus mostró preferencia por suelos pesados mientras que H.petiolaris prefirió suelos arenosos, en modo análogo a lo informado para América delNorte.La hipótesis de flujo génico entre los dos taxa silvestres y el cultivo se explorómediante el estudio de la morfología de la progenie de plantas fuera de tipo ypoblaciones puras que habían florecido en proximidad del otro taxa, halladas bajocondiciones naturales. Se encontró entre 0.5 a 18% de hibridización. Considerando lasdimensiones de las poblaciones halladas en contacto estas frecuencias puedensignificar miles a millones de híbridos de primera generación cada año.Nueve poblaciones Argentinas de H. annuus mostraron suficiente biodiversidad comopara diferenciarse entre ellas. La biodiversidad contenida en este nuevo germoplasmafue alrededor de dos tercios de la observada en una muestra de girasoles silvestresde 17 estados de USA. Las accesiones de Argentina mostraron diferentescombinaciones de los mismos caracteres, pero una de ellas presentó un ciclo demayor duración. El contenido de materia grasa y el perfil de ácidos grasos nopresentaron valores que puedan ser de interés para la mejora del aceite de girasol. Seestán investigando actualmente otros rasgos de interés agronómico, como laresistencia al SuCMoV o la presencia de androesterilidad.Las empresas de semillas perdieron interés en el girasol transgénico luego que lasinvestigaciones revelaran la existencia de poblaciones silvestres en muchas regionesdel mundo, intenso flujo génico entre el cultivo y los parientes silvestres y el posibleincremento de la capacidad reproductiva por adquisición de transgenes. Los eventosbajo evaluación en girasol genéticamente modificado (GM) podrían mejorar elcomportamiento del cultivo pero enfrentan restricciones de mercado. El futuro delgirasol GM depende de la posibilidad de mitigar el efecto de los transgenes sobre losparientes silvestres y malezas y a cambios en la aceptación del mercado. Esta podríaaumentar si el girasol GM implicara mejor calidad para el consumidor.The genus Helianthus (Asteraceae), native from North America comprises not only thecultivated sunflower H. annuus var. macrocarpus L., but also some invasive species.The wild H. annuus ssp. annuus (common sunflower) and H. petiolaris Nutt. (prairiesunflower) are two annual species of the genus naturalized in central Argentina. Bothspecies merit interest as genetic resources.Wild H. annuus was probably introduced for forage purposes, but H. petiolaris seemsto have entered as a seed contaminant. Using multivariate tools, the environment andecological conditions of the habitats were analysed. A diffusive process from eachentry point is suggested, following the terrestrial infrastructure. Invasion took place in astrip of land bordering between the Mollisols and Entisols, the same soil orders as inthe centre of origin. Within that strip, each species thrived in different microhabitatstransformed by human activity such as fences, fire lines, roadsides, ditches. Helianthusannuus showed preference for microhabitats with heavy soils, while H. petiolarispreferred sandy soils, as has been reported in North America.The hypothesis of gene flow between both wild taxa and the crop was tested by themorphological study of the progeny of off type plants and pure populations thatflowered in proximity to the other taxa found under natural conditions. Between 0.5 to18% of hybridization was found. Taking into account the dimensions of the populationsfound at the points of contact, these frequencies may mean thousands to millions offirst generation hybrids each year.Nine argentine populations of wild H. annuus showed enough biodiversity todifferentiate among them. The biodiversity contained in this new germplasm was abouttwo thirds of that observed in a sample of wild sunflower from seventeen USA states.The accessions from Argentina showed different combinations of the same traits and alonger life cycle in one accession. The oil content and fatty acid profile did not showvalues that could merit attention as a source of sunflower oil improvement. Otheragronomic traits of interest, such as resistance to SuCMoV or the presence of malesterilityare currently under evaluation.Seed companies probably lost interest in transgenic sunflower after researchdemonstrated the existence of wild populations in several regions of the world, theintense gene flow between crop and wild relatives and the probable increase ofreproductive capacity due to the acquisition of transgenes. The traits underexperimentation in genetically modified (GM) sunflower could improve the performanceof the crop but face some market restrictions. The future of GM sunflower depends onthe possibility to mitigate the effect of transgenes on the wild and weedy relatives and achange in market place acceptance, which could increase if GM means better qualityfor the consumer