Fenotipado radicular para la resistencia a la sequía en Solanum spp

Abstract

[ES] La sequía es un gran problema para la agricultura, ya que destruye o merma considerablemente las cosechas. Por eso la mejora genética de las plantas para la tolerancia a sequía es una necesidad acuciante. Para mejorar las plantas genéticamente, es necesario tener herramientas de fenotipado adecuadas para poder identificar las plantas con las características deseadas. La berenjena cultivada es una planta que es bastante tolerante a la sequía, y posee una gran variedad de especies relacionadas que podrían ser interesantes para introgresar más genes de tolerancia al estrés hídrico. Desarrollar un buen protocolo para el fenotipado de las raíces podría ayudar a seleccionar plantas resistentes a sequía. A la hora de fenotipar ha sido un problema el que tanto la berenjena como las especies silvestres relacionadas presentan problemas de germinación o de latencia. Por este motivo los objetivos de este trabajo fueron: a) desarrollar un protocolo de germinación rápida para la berenjena y sus especies relacionadas y b) desarrollar un protocolo de evaluación de los sistemas radiculares en planta joven in vitro en condiciones de estrés y c) estudiar los sistemas radiculares de la berenjena y otras especies relacionadas en condicionesde estrés. Para obtener un protocolo optimizado de germinación se planteó un diseño ortogonal donde se probaron combinaciones de diferentes tratamientos (sumergir las semillas en agua, luz, calor, oscuridad, aplicación de GA3 o KNO3) que en la literatura se describen como positivos para la germinación. Se utilizaron tanto semillas jóvenes con latencia (menos de un año tras la recolección del fruto) y viejas (sin latencia). Los resultados mostraron los valores positivos para la germinación de semillas jóvenes de sumergir las semillas en agua, aplicar KNO3 y dejarlas a la luz. Se observó también que la lejía a la concentración utilizada (al 30%) es muy dañina para las semillas. Por otro lado se observó que las semillas viejas y jóvenes respondieron de forma diferente a los tratamientos, probablemente debido a la presencia de factores de latencia en las últimas. La técnica empleada para el fenotipado de las raíces fue crecer las plantas en placas mediante cultivo in vitro. Esta técnica permite estudiar la arquitectura de las raíces en la planta joven y aplicar distintos tratamientos. En nuestro caso utilizamos dos tratamientos: uno control y otro con polietilienglicol que simulaba el estrés hídrico. Aunque por problemas en la germinación no pudimos evaluar todos los genotipos planteados en el experimento, los resultados mostraron que existen diferencias en la arquitectura radicular de la berenjena y sus especies relacionadas, dando lugar a respuestas adaptativas de la raíz al estrés hídrico.

[EN] Drought is a very important problem for modern crops, because it destroys or significantly reduces them, even when modern irrigation technology is used. That's why genetic breeding of plants for tolerance to drought is vital. But in order to do the breeding, it is crucial to have the right phenotyping tools that would help to identify the plants with the desired characteristic. The cultivated eggplant is quite tolerant to drought, and has a great variety of related species that could be used to introgress genes for water stress tolerance. Developing a good protocol for the phenotyping of the roots could help in the backcrossing program. While phenotuping the roots, the problem of the poor germination of the seeds of wild species and the eggplant hybrids was encountered. That is why the objectives of this wor include a) developing a protocol for the rapid germination of the eggplant and its related specied; b) developing a protocol to evaluate the root I architecture of the young plant in vitro in stress conditions; and c) studying the root system of the eggplant and related species in stress conditions. To develop a protocol for seed germination, an orthogonal array design was done, and it included eight combinations of the treatments (imbibition with water, light, heat, applying GA3 and KNO3). Young, dormant seeds (less than a year old) and old, non dormant seeds were used. The treatments that were proved to have a positive effect on the germination of young seeds were submerging them with water and applying KNO3, as well as leaving them under the light. Bleach, which is used for the disinfection of the seeds for in vitro, was found to be very harmful for the seeds at the concentration that was used (30%). Young and old seeds responded differently to the treatment, because of the dormancy of the young seeds. The technique used to phenotype the roots was growing them on plates in in vitro culture. This technique lets us study the architecture of the roots of young plants, applying different treatments. Two treatments were used: a control one and a water stress one, simulated by polyethylene glycol. And, although due to problems in germination not all the genotypes could not be evaluated, results showed the differences in the root architecture of the eggplants and the related species, proving the existence of adaptation to water stress.