Morphophysiology of Solanum pennellii Corr. introgression lines subjected to water deficit

Em aproximadamente seis milhões de hectares cultivados, o tomate é a segunda hortaliça mais produzida e consumida no mundo. Projeções de redução na disponibilidade hídrica vêm, entretanto, ameaçado sua produção, o que impulsionou a criação de programas de melhoramento de tomateiro para resistência à seca. Em tomate, resistência à seca é observada apenas em parentes silvestres com grande destaque para a espécie Solanum pennellii. O objetivo principal desses programas é identificar características de S. pennellii associadas com sua resistência à seca, que estejam relacionadas positivamente com produção sob baixo regime hídrico. Uma vez que S. pennellii possui sistema radicular pouco desenvolvido, a capacidade dessa espécie de manter um elevado status hídrico em ambientes secos provavelmente está associada a alterações morfofisiológicas e anatômicas da parte aérea da planta. Dos mecanismos adaptativos envolvidos na sobrevivência de S. pennellii em ambientes áridos, menor condutância cuticular (g min ) e maior espessura foliar (ESF), são os que apresentam maior potencial de uso em programas de melhoramento de tomateiro para resistência à seca visto que têm sido relacionados com maior produção dos genótipos. Neste trabalho, as linhagens de introgressão IL 3-5 e IL 10-1 (tolerantes à seca), IL 2-5 e IL 7-1 (sensíveis à seca a nível de semente), juntamente com os genitores M82 e LA 716, foram mantidos sob dois regimes hídricos distintos (50 e 100 % da água disponível) ao longo do ciclo de cultivo. As análises fisiológicas e anatômicas foram feitas na folha +3, 60 dias após o início do estresse (no estádio de produção de frutos). O acesso de S. pennellii LA 716 foi capaz de manter elevado status hídrico nos momentos mais críticos do dia, provavelmente em virtude de seu maior fechamento estomático. Resistência à seca aqui (menor redução percentual de produção) foi sinônimo de maior produção sob baixo regime hídrico. Os dados de correlação indicam forte associação entre produção de frutos e fotossíntese, condutância estomática, e potencial hídrico foliar. As características ESF e g min , tidas como mais promissoras, não apresentaram associação linear com produção sob baixo regime hídrico. Os dados mostram que as características anatômicas e fisiológicas de S. pennellii acesso LA 716 estudadas parecem não ter importância quando o assunto é alta produção sob baixo regime hídrico.With almost 6 million hectares under cultivation, tomato is the second largest grown and consumed vegetable in the world. Reductions in water availability is, however, threatening tomato production, which has led to investment in breeding programs to achieve drought resistance cultivars. Drought resistance in tomato is only observed in wild species, especially Solanum pennellii. The main goal is to identify traits that are associated with S. pennellii’s resistance to drought and also positively correlated with fruit production under low water regimes. Once S. pennellii has a poorly developed root system, its capacity to maintain a high- water status in arid environments is probably due to morphophysiological and anatomical modifications in the aerial part of the plant. Of all the mechanisms associated with its survival in drought-prone environments, only lower cuticular conductance (g min ), and increased leaf thickness (LT) show potential use in breeding programs since high-yield genotypes often present these traits. In this study, the introgression lines (IL’s) IL 3-5 e IL 10-1, drought tolerant, and IL 2-5 e IL 7-1, drought sensitive at seed level, together with the parents M82 and S. pennellii accession LA 716, were grown under two distinct water regimes (50 and 100 % of available soil water) throughout the entire growing season. Physiological and anatomical analyses were carried out on the top third leaves, 60 after the beginning of the stress treatment (at the fruit setting stage). S. pennellii accession LA 716 maintained high water status even at critical day hours probably due to stomatal closure. Drought resistance here (lower percentage of yield loss) showed positive correlation with fruit yield at 50 % AW. Strong correlation was also observed between fruit yield and photosynthesis, stomatal conductance, and leaf water potential. LT and g min , S. pennellii’s most promising traits, did not show linear correlation with fruit yield under low water regime. Data showed that the anatomical and physiological traits of S. pennellii accession LA 716 investigated here were not useful when it comes to high yield under low water regimes.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPE