Caracterización agronómica y fisiológica de una población MAGIC interespecífica de tomate para mejora de la eficiencia en el uso de nitrógeno (NUE)

Abstract

[EN] The excessive use of nitrogen fertilizers in recent years has been a serious environmental problem, as well as a significant additional cost for agricultural production. In order to develop a more sustainable agriculture based on reduced inputs, it is necessary to reduce nitrogen (N) inputs and improve the nitrogen use efficiency (NUE) of crops. A classic strategy to address this objective is the exploration of germplasm of wild species related to the cultivated species to select traits of interest lost during domestication. The present work represents a contribution to the improvement of NUE in tomato (Solanum lycopersicum L.) through the evaluation of the response to nitrogen (N) input of traits related to biomass production, in a collection of 120 MAGIC lines developed from 4 parents of S. lycopersicum var cerasiforme and 4 parents of S. pimpinellifolium. Plants were grown under greenhouse conditions with full or limiting (50% of full) N supply. For each of the lines and parents, and both treatments, measurements were taken of the following parameters: chlorophyll, f lavonoids and anthocyanins content, the NBI and NDVI index, maximum quantum efficiency of photosystem II (Fv/Fm), total production, average number of fruits and average fruit weight. In general, the parental genotypes showed a reduction in chlorophyll content, Fv/Fm, NBI and NDVI values, as well as fruit production in response to the decrease in N supply. However, for all the parameters studied, variability has been found among the accessions of the MAGIC population, highlighting the presence of transgressive genotypes in relation to the parents. It is worth noting line 13, which presents a production that doubles that of the most productive parent, even under conditions of limited N input. The variability observed in the MAGIC collection confirms the existence of a wide genetic diversity, which could be used to search for genes of interest for the improvement of NUE.

[ES] El uso excesivo de fertilizantes nitrogenados en los últimos años ha supuesto un problema medioambiental grave, además de un sobrecoste importante para la producción agrícola. Para el desarrollo de una agricultura más sostenible basada en la reducción de insumos es necesario reducir los aportes de nitrógeno (N) y mejorar la eficiencia del uso del nitrógeno (NUE) de los cultivos. Una estrategia clásica para abordar este objetivo es la exploración de germoplasma de especies silvestres relacionadas con la especie cultivada para seleccionar caracteres de interés perdidos durante la domesticación. El presente trabajo supone una contribución a la mejora de la NUE en tomate (Solanum lycopersicum L.) a través de la evaluación de la respuesta al aporte de nitrógeno (N) de caracteres relacionados con la producción de biomasa, en una colección de 120 líneas MAGIC desarrollada a partir de 4 parentales de S. lycopersicum var cerasiforme y 4 parentales de S. pimpinellifolium. Las plantas se cultivaron en condiciones de invernadero con aporte completo o limitante (50% del completo) de N. Para cada una de las líneas y parentales, y los dos tratamientos se tomaron medidas de los parámetros de contenido de clorofila, flavonoides y antocianinas, el índice de NBI y NDVI, eficiencia cuántica máxima del fotosistema II (Fv/Fm), producción total, número medio de frutos y peso medio de los frutos. En general, los genotipos parentales mostraron una reducción en el contenido en clorofilas, de los valores de Fv/Fm, NBI y NDVI, así como de la producción de fruto en respuesta a la disminución del aporte de N. Sin embargo, para todos los parámetros estudiados se ha encontrado variabilidad entre las accesiones de la población MAGIC, destacando la presencia de genotipos transgresivos en relación a los parentales. Cabe señalar la línea 13, que presenta una producción que dobla la del parental más productivo, incluso en condiciones de limitación de aporte de N. La variabilidad observada en la colección MAGIC confirma la existencia de una amplia diversidad genética, que se podría utilizar para la búsqueda de genes de interés para la mejora de la NUE.