Caracterización fenotípica y molecular de dos poblaciones de Panicum coloratum var. makarikariense

Panicum coloratum is a species of C4 type grass native to South Africa. In Argentina it is valued for its production of good quality forage in environments where resources are limiting, although it is scarcely diffused in current livestock systems. The purpose of this study was to evaluate the potential of two cultivars of Panicum coloratum var. makarikariense with respect to caryopses drop, germination and panicle morphology. Drop was evaluated weekly using caryopse traps. The results showed significant differences between cultivars in both years. The caryopses fall peak occurred on the same date for both cultivars, although that occurred in different weeks. The behavior was not influenced by environmental conditions and both cultivars produced seeds with high germination percentages in the different treatments. High variance and positive, high and significant correlations were found for various variables referring to panicle morphology, by means of the Principal Component Analysis for both years and for all the data as a whole. In all cases, the first two Principal Components were able to explain a high percentage of the total variability. Heritability estimates in the narrow sense were also made using the progeny-parent regression method for the trait "caryopsis drop" over two years. The estimates were made on the aforementioned morphological character, having previously selected 18.75% of the individuals of the Kapivera cultivar and 28.57% of the individuals of the Bambatsi cultivar. The only significant value obtained was in week 5, which gives an indication of the existence of additive genetic variance and also its stability. The results achieved with respect to h2 for the other weeks under study were statistically non-significant, indicating the absence of additive variance for the trait under study compared to the genetic context. The ISSR molecular markers allowed to confirm the existence of genetic variability between cultivars and within individuals of the same cultivar through bands and unique alleles per genotype. The individuals of the Kapivera cultivar have been able to genetically differentiate themselves from the individuals of the Bambatsi cultivar by detecting loci and alleles that differentiate both cultivars. These markers proved to be effective for the distinction of the cultivars analyzed and a wide variability has been observed in the species. The information provided in this work enriches the knowledge of the behavior of the main phenotypic characters associated with the performance of Panicum coloratum var. makarikariense, offering tools to assist genetic improvement in the search for an increase in crop yield. The characterization of the genetic diversity within the cultivars of P. coloratum var. makarikariense using ISSR markers widely used in grasses constitutes a fundamental step for its potential incorporation into breeding programs developed in the species.Panicum coloratum es una especie de gramínea de tipo C4 nativa de Sudáfrica. En Argentina es ampliamente valorada por su producción de forraje de buena calidad en ambientes donde los recursos son limitantes, aunque es escasamente difundida en los sistemas ganaderos actuales. El propósito de este estudio fue evaluar el potencial agronómico de dos cultivares de Panicum coloratum var. makarikariense respecto a la caída de sus cariopses, germinación y morfología de panoja. La caída fue evaluada semanalmente mediante la utilización de trampas de cariopses, los resultados demostraron la existencia de diferencias significativas entre cultivares en ambos años. El pico de caída se dio en la misma fecha para ambos cultivares, aunque eso significó semanas distintas. Ambos picos no estuvieron influenciados por condiciones ambientales y produjeron semilla con altos porcentajes de germinación en los diferentes tratamientos. Dentro del Análisis de Componentes Principales para los años 2017, 2019 y para la totalidad de los datos en conjunto se hallaron correlaciones positivas, altas y significativas para diversas variables referidas a la morfología de panoja. En todos los casos, las dos primeras Componentes Principales fueron capaces de explicar un alto porcentaje de la variabilidad total. También se realizaron estimaciones de heredabilidad en sentido estricto mediante el método de Regresión Progenie- Progenitor para el carácter “caída de cariopses” a lo largo de dos años. Las estimaciones se realizaron sobre el carácter morfológico mencionado habiendo seleccionado previamente el 18,75% de los individuos del cultivar Kapivera y el 28,57% de los individuos del cultivar Bambatsi. El único valor significativo obtenido fue en la semana 5, lo que da un indicio de la existencia de variancia genética aditiva y también de su estabilidad. Los resultados alcanzados respecto a la h2 para las demás semanas en estudio resultaron estadísticamente no significativos, indicando la ausencia de variancia aditiva para el carácter en estudio frente al contexto genético. Los marcadores moleculares ISSR permitieron confirmar la existencia de variabilidad genética entre cultivares y dentro de individuos del mismo cultivar a través de bandas y alelos únicos por genotipo. Los individuos del cultivar Kapivera han podido diferenciarse genéticamente de los individuos del cultivar Bambatsi al detectarse loci y alelos que diferencian a ambos cultivares. Estos marcadores demostraron ser eficaces para la distinción de los cultivares analizados y se ha observado una amplia variabilidad en la especie. La información brindada en este trabajo enriquece el conocimiento del comportamiento de los principales caracteres fenotípicos asociados al rendimiento de Panicum coloratum var. makarikariense, ofreciendo herramientas para asistir al mejoramiento genético en la búsqueda de un incremento en el rendimiento de cultivos. La caracterización de la diversidad genética dentro de los cultivares de P. coloratum var. makarikariense mediante marcadores ISSR ampliamente utilizados en gramíneas constituye un paso fundamental para su potencial incorporación a programas de mejoramiento desarrollados en la especie. Palabras Clave (mínimo 3, máximo 7): forraje, caída de cariopses, germinación, morfología de panoja, heredabilidad, diversidad molecular, marcadores ISSR.Moresco Lirusso, María Florencia. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentin