Coeficiente de fertilidad de la espiga en trigo (Triticum aestivum L): Determinación de la heredabilidad en poblaciones de haploides duplicados adaptadas al norte de Buenos Aires

El coeficiente de fertilidad de la espiga a cosecha (CFEc) ha sido identificado como carácter promisorio para mejorar el rendimiento potencial en trigo en el norte de la provincia de Buenos Aires, dada su alta relación con el número de granos generados por unidad de área. El CFEc puede comprenderse como el producto entre dos características: el número de flores fértiles establecidas por unidad de peso seco de espiga en antesis (CFEa) y el cuaje de granos (1 - aborto de flores fecundadas). El presente trabajo tuvo como objetivo determinar la heredabilidad en sentido estricto de los atributos CFEa y CFEc de forma de estimar su posible uso como carácter de selección en mejoramiento genético. También pretendió profundizar el entendimiento de las bases fisiológicas del CFEc, estudiando su relación con el CFEa y el impacto del aborto en dicha relación. Para ello se trabajó con dos poblaciones de haploides duplicados, Baguette 19 x BioINTA 2002 (B19 x B2002) y Baguette 11 x BioINTA 2002 (B11 x B2002), que fueron específicamente diseñadas para estudiar el carácter bajo estudio dado que los padres son contrastantes para dicha característica (los Baguette presentan alto CFEc y B2002 bajo CFEc). Se realizaron experimentos a campo bajo condiciones potenciales (sin limitantes hídricas, ni nutricionales y con control de enfermedades y plagas) en la EEA Pergamino y EEA Marcos Juárez de INTA durante el año 2015. En el año 2016 se llevó a cabo la contra-estación de la población B19 x B2002 en macetas bajo invernáculo. Se adicionaron datos de dos campañas previas (2012 y 2013) realizadas a campo en la EEA Pergamino, también bajo condiciones potenciales. Se midieron el número de flores fértiles por espiga en antesis (FF Ei-1 ), el peso seco de la espiga en antesis (PSEai), el número de granos por espiga a cosecha (NG Ei-1 ) y el peso del chaff por espiga en cosecha (peso de la espiga no-grano en cosecha, Chaff Ei -1 ). El CFEci se estimó como la relación entre el NG Ei-1 y el peso Chaff Ei-1 , y el CFEai se calculó como la relación entre el FF Ei-1 y el PSEai. Todos los caracteres mostraron una segregación transgresiva por encima y por debajo de los padres en las dos poblaciones. La media poblacional del CFEai osciló entre 94 y 149 flores fértiles g-1 para la población B19 x B2002 y entre 97 y 152 en B11 x B2002. Para el CFEci los valores medios poblacionales oscilaron entre 70 y 135 granos g chaff-1 para B19 x B2002 y entre 84 y 114 granos g chaff-1 para B11 x B2002. Si bien el aborto y/o el crecimiento de la espiga pos-antesis desviaron en mayor o menor medida la relación entre el CFEci y el CFEai de la línea 1:1; la correlación entre ambos fue positiva, con valores de r entre 0,29 y 0,54 (P<0,01), dependiendo de la población y el ambiente. Esta tesis muestra por primera vez esta relación entre CFEci y CFEai, permitiendo concluir que a pesar del aborto y del crecimiento pos-antesis de la espiga la eficiencia reproductiva está determinada en gran medida en el momento de la antesis. El ambiente explicó la mayor proporción de la variación total (ca. 80 a 60%) observada en el CFEai y CFEci en ambas poblaciones (exceptuando B11 x B2002 -CFEci donde sólo explicó un 27% de la variación). La interacción ambiente x línea no fue siempre significativa, varió de acuerdo a la población y ambientes estudiados, explicando como máximo un 13% de la variación total observada en ambos caracteres. Las líneas difirieron significativamente en ambas poblaciones y en todos los ambientes (P <0,0001) explicando entre un 6 y 28% de la variación observada. La heredabilidad en sentido estricto fue muy alta en las dos poblaciones, variando entre 0,57 y 0,67 para el CFEai, y entre 0,56 y 0,78 para el CFEci. Considerando estos valores de heredabilidad y la segregación transgresiva positiva se puede concluir que estos dos atributos son promisorios para realizar selección indirecta en mejoramiento analítico de trigo. La identificación y validación de QTLs asociados a dichos caracteres facilitaría el uso efectivo de estos atributos en programas de mejoramiento.The fruiting efficiency at harvest (FEc; grain number per gram of non-grain spike biomass) has been identified as a promising trait to improve wheat yield potential in the north of Buenos Aires province, as it is highly associated with grain number produced per unit area. This character could be understand as the product of the number of fertile florets by unit of spike dry weight at anthesis (FEa) and grain set (1 – abortion). The present study aimed to determine (i) the narrow sense heritability of FEc and FEa to estimate their potential use for indirect selection in breeding and (ii) the correlation between both traits and the impact of abortion in this relation. Two double haploid populations, Baguette 19 x BioINTA 2002 (B19 x B2002) and Baguette 11 x BioINTA 2002 (B11 x B2002), that were particularly designed to study these traits by crossing parental lines with contrasting FEc (the two Baguette have high FEc and BioINTA 2002 low FEc) were used. During 2015, two experiments were carried out under potential growth conditions (weed and diseases free and no water or nutritional limitations) at the Pergamino and Marcos Juarez Research Station of INTA. In 2016, the B19 x B2002 population was sown in pots under glass-house during the summer – fall season. Data collected previously, during 2012 and 2013, from experiments under potential growth conditions at Pergamino Research Station of INTA, were added to the analyses. The measured variables were the number of fertile florets per spike (FFS-1 ), the spike dry weight at anthesis (SDWa), the grain number per spike (GN S-1 ) and the gram of non-grain spike biomass at harvest (Chaff S-1 ). The FEc was estimated as the relation between GN S-1 and Chaff S-1 ,while the FEa was calculated as the relation between FF S-1 and SDWa. All measured characters showed transgressive segregation, with values higher and lower than the parental lines. The population FEa average ranged from 94 to 149 fertile florets g-1 for B19 x B2002 and from 97 to 152 for B11 x B2002. The FEc values expressed by B19 x B2002 population ranged from 70 to 135 grains g -1 and from 84 to 114 grains g -1 for B11 x B2002. Despite the abortion and/or post anthesis spike growth deviated the relationship between the FEa and FEc from the 1:1 line, their correlation was positive with r values from 0,29 to 0,54 (P<0,01), depending on the population and environment. This thesis showed by the first time the relationship between these two characters, suggesting that in spite of abortion and post-anthesis spike growth, the fruiting efficiency is mainly determined at anthesis. The environment explained a big proportion (ca. 80 a 60%) of total variation observed in FEa and FEc in both population (except for B11 x B2002 - FEc where only 27% of the variation was explained). The environment x line interaction was no always significant, explaining at most 13% of the total variation observed in both characters. The lines differed among them (P