Agrupamiento morfológico de genotipos de trigo duro (Triticum durum L.) en etapa reproductiva en condiciones de estrés hídrico severo. Agrupación morfológica de genotipos de trigo duro (Triricum durum L.) en etapa reproductiva en condiciones de control.
INTRODUCCIÓN
Objetivo general
Objetivos específicos
Hipótesis
REVISIÓN DE LITERATURA
Cultivo de cereales
El trigo y su cultivo en el mundo
- Origen y distribución
- Producción de trigo
- Países productores de trigo
- Trigo en México
- Producción de trigo en México
- Trigo duro: producción en México y en el mundo
Este último se cultiva principalmente en la cuenca mediterránea y en América del Norte en condiciones de secano y de regadío (Fang et al., 2013) y está más adaptado al clima seco que el trigo harinero (Shewry, 2009). El trigo duro se adapta mejor que el trigo harinero a zonas donde las precipitaciones anuales son escasas (300-450 mm).
Estrés vegetal
- Estrés biótico
- Estrés abiótico
- Estrés hídrico
- Sequía en el mundo
- Sequía en México
- Respuestas de las plantas a la sequía
- Mecanismos de tolerancia a la sequía
- Rutas de señalización al estrés
- Efecto del estrés en plantas
- Crecimiento vegetal
- Estrés durante la germinación
- Raíz
- Altura
- Área foliar
- Fotosíntesis
- Azúcares
- Cierre estomático
- Ajuste osmótico
- Mejoramiento vegetal
El principal efecto de la sequía es el daño a la germinación y el mal establecimiento. Los efectos de la sequía sobre la fotosíntesis van desde la limitación de la difusión.
Marcadores moleculares
- Tipos de marcadores moleculares
- ISSR
- Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR)
- Mejoramiento molecular para tolerancia al estrés
Los sistemas de marcadores basados en PCR más comunes son los polimorfismos aleatorios amplificados de ADN (RAPD), los polimorfismos de longitud de fragmentos amplificados (AFLP) y, más recientemente, las repeticiones de secuencia simple (SSR) o microsatélites. Las principales limitaciones de estos métodos son la baja reproducibilidad de los RAPD, el alto costo de los AFLP y la necesidad de conocer secuencias flanqueantes para desarrollar cebadores específicos de especies para polimorfismos SSR. Esta técnica es de gran ayuda en muchas áreas de la diversidad genética, estudios filogenéticos, mapeo genético y biología evolutiva en una amplia gama de especies.
La técnica combina la mayoría de las ventajas de los AFLP y los microsatélites con la universalidad de los RAPD. Dependiendo de la técnica, se utilizan uno o dos oligonucleótidos sintéticos (cebadores), típicamente de 10 a 30 pares de bases de longitud, complementarios a la secuencia de nucleótidos de los extremos del ADN diana y diseñados para hibridarse en la dirección opuesta. El método implica la realización de una serie repetida de ciclos (conocidos como ciclos térmicos), cada uno de los cuales implica la desnaturalización del ADN, la unión de un cebador a la cadena desnaturalizada y la síntesis a partir del ADN.
Los enfoques de mejoramiento molecular mediante la identificación de loci de rasgos cuantitativos y la selección asistida por marcadores ofrecen una oportunidad para mejorar significativamente la tolerancia a la sequía en los cultivos. El uso de marcadores moleculares ha ayudado enormemente a conocer mejor las bases genéticas de la tolerancia al estrés y a una selección más eficiente de este rasgo. El otro tipo de mejora se refiere a la contribución de los agricultores en la selección de plantas que sean tolerantes al estrés (Shabala, 2012).
MATERIALES Y MÉTODOS
- Material vegetal
- Análisis morfológico
- Estrés durante la etapa de germinación
- Estrés en etapa reproductiva
- Análisis Bioquímico
- Clorofila
- Azúcares
- Contenido Relativo de Agua (CRA)
- Cierre estomatal
- Análisis de datos
- Dendrograma de datos morfológicos y bioquímicos
- Análisis molecular
- Extracción y purificación de ADN genómico
- Cuantificación y calidad de ADN genómico
- Amplificación por PCR
- Electroforésis
- Análisis de los datos
- Análisis de proteínas
- Extracción de proteínas
- Electroforesis unidimensional
- Análisis de datos de proteínas
- Prueba de Mantel
Para obtener una prueba rápida para la identificación de genotipos tolerantes o sensibles de trigo en la etapa de germinación, se realizó una prueba de imbibición de semillas a diferentes presiones osmóticas y el número de raíces, coleoptilo y longitud de raíz, y eficiencia en el uso de agua de cada variedad. fue evaluado. Las semillas de cada genotipo fueron predesinfectadas en una solución de cloro al 10% durante 5 min y luego lavadas dos veces con agua destilada estéril. Para el análisis de imbibición se colocaron 10 semillas de cada genotipo en cajas de petri con tres repeticiones.
Al final de los 8 días de germinación, se seleccionaron 5 plántulas de cada réplica y se midió el número de raíces, la longitud del coleoptilo y de las raíces principales y de la plántula completa (Moayedi et al., 2009). . Medimos el ancho de la espiga principal de cada planta con ayuda de una balanza. Para obtener el ADN genómico, se pesaron 0,3 g de tejido de hojas jóvenes y frescas de cada uno de los 6 genotipos y se maceraron en nitrógeno líquido hasta obtener un polvo fino, el cual se transfirió a un microtubo de 1,5 ml.
Para detectar polimorfismos intervariantes se realizaron mezclas de cada uno de los genotipos agregando 5 µL de cada individuo a un microtubo de 200 µL, cada mezcla se cuantificó y se llevó a una concentración de 10 ng.µL-1 para realizar la técnica. PCR utilizando los 20 cebadores descritos anteriormente. Para determinar la pureza varietal se realizaron pruebas de detección de polimorfismos en 10 individuos de cada genotipo utilizando 5 cebadores tipo ISSR. Con los patrones obtenidos se determinó el número de bandas de cada genotipo y se creó una matriz binaria de presencia o ausencia en el programa Office Excel.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Respuestas al estrés hídrico
- Respuestas al estrés durante la etapa de germinación
- Germinación a bajos potenciales hídricos
- Cantidad de agua embebida por los genotipos durante la
- Eficiencia en el uso del agua por los genotipos de trigo
- Porcentaje de germinación
- Índice de velocidad de germinación
- Longitud de raíz y coleoptilo
- Número de raíces
- Respuestas al estrés durante la etapa reproductiva
- Altura de planta
- Efecto del estrés hídrico sobre las espigas
- Respuestas Bioquímicas
- Comparación de variables entre los genotipos
- Cierre estomático
Reducción del número de raíces respecto al tratamiento control en genotipos de trigo a diferentes presiones osmóticas. Reducción de la altura de la planta respecto al tratamiento control de seis genotipos de trigo en diferentes tratamientos de estrés hídrico. Reducción del número de espigas respecto al tratamiento control por genotipo de trigo para diferentes tratamientos de estrés hídrico.
Reducción de la longitud de la espiga respecto al tratamiento control de genotipos de trigo en diferentes tratamientos de estrés hídrico. Reducción del ancho de espiga con relación al tratamiento control de genotipos de trigo en diferentes tratamientos de estrés hídrico. Reducción del número de granos por planta con relación al tratamiento control de genotipos de trigo en diferentes tratamientos de estrés.
Reducción de clorofila relativa al tratamiento control en genotipos de trigo bajo diferentes tratamientos de estrés. Incremento de azúcares respecto al tratamiento control en genotipos de trigo bajo diferentes tratamientos de estrés. Reducción del contenido relativo de agua en genotipos de trigo bajo diferentes tratamientos de estrés.
Análisis de correlación de variables
- Correlación de variables en etapa de germinación bajo condiciones
- Correlación de variables en etapa de germinación bajo condiciones
- Correlación de variables evaluadas durante la etapa reproductiva
- Correlación entre variables evaluadas durante la etapa reproductiva
Valores de correlación entre las variables evaluadas durante la fase de germinación en condiciones control. En condiciones de estrés severo también se encontraron correlaciones positivas y negativas entre las variables evaluadas (Cuadro 22). Valores de correlación entre las variables evaluadas en la etapa de germinación bajo condiciones de estrés severo.
Otras variables que presentaron valores de correlación altos fueron la altura de la planta con número de espigas en 0.7326 y la altura de la planta con peso de espigas en 0.6898, lo que indica que el número de espigas y el peso de espigas son influyentes. por la altura de la planta. 85 Entre las variables relacionadas con la mazorca también se encontraron correlaciones positivas, donde el número de mazorcas se correlaciona con el peso de las mazorcas con un valor de 0.8069, el número de granos con el peso de las mazorcas se correlaciona con un valor de 0.8043, el número de mazorcas con el peso del grano 0.6721, el peso granos con un peso de espiga de 0.7250 y un peso final de grano con un número de grano de 0.8121. En condiciones de estrés, se encontraron correlaciones positivas entre variables relacionadas con el contenido de clorofila, entre el contenido total de clorofila con la altura de la planta y entre variables relacionadas con la espiga, como el peso del grano con el peso de la espiga y el peso de la espiga con la longitud de la espiga, como se muestra en la tabla 24.
Número de clavos, PE= Peso del clavo, LE= Largo del clavo, ANE= Ancho del clavo, NG= Número de granos, PG= Peso de los granos. Valores de correlación entre variables evaluadas en la etapa reproductiva bajo condiciones de estrés severo. Número de clavos, PE= Peso del clavo, LE= Largo del clavo, ANE= Ancho del clavo, NG= Número de granos, PG= Peso de los granos.
Análisis de componentes principales
Contribución de las variables morfológicas evaluadas durante la etapa reproductiva del trigo a los primeros cuatro componentes principales. AP=Altura de la planta, CT= Clorofila total, CA= Clorofila A, CB= Clorofila B, AZ= Contenido de azúcar, CRA= Contenido relativo de agua, NE= Número de espigas, PE= Peso muscular, LE= Longitud de mazorca, ANE= Ancho de la veta, NG= Número de granos, PG= Peso del grano. La Figura 19 muestra gráficas en dos y tres dimensiones (2D y 3D, respectivamente) de los principales componentes de las variables en la etapa de reproducción del trigo bajo el tratamiento control.
Se observa una fuerte asociación entre las variables relacionadas con la clorofila como clorofila total, clorofila A y clorofila B, así como un agrupamiento entre las variables peso de grano, número de granos, número de espigas, peso de grano y altura de semilla. Análisis de componentes principales de variables morfológicas evaluadas durante la etapa reproductiva del trigo. La Figura 20 muestra gráficas en dos y tres dimensiones (2D y 3D, respectivamente) del agrupamiento morfológico de los genotipos en la etapa de reproducción del trigo bajo el tratamiento control. Se observa la formación de cuatro grupos donde estos difieren ligeramente de los generados con el dendrograma. .
Agrupamiento morfológico de genotipos de trigo duro (Triricum durum L.) en etapa reproductiva bajo condiciones control. A) Gráfico 2D, B) Gráfico 3D.
Construcción del dendrograma y determinación de relaciones
Análisis molecular: Caracterización molecular de las variedades
- Genotipos
- Construcción del dendrograma y determinación de relaciones
- Análisis de escalado multidimensional para determinar la formación
El uso de la técnica SDS-PAGE permitió detectar polimorfismos en los patrones proteicos de las gluteninas en semillas de los genotipos de trigo (Figura 27), se obtuvieron un total de 6 bandas, una de las cuales resultó ser monomórfica, mientras que 5 fueron polimórfico, lo que da un porcentaje de polimorfismo de 83,33. El análisis de conglomerados ISSR dio como resultado la formación de cuatro grupos con un coeficiente DIST de 0.36, los cuales se integraron de la siguiente manera: El dendrograma obtenido con los datos morfológicos mostró la formación de 3 grupos con un coeficiente DIST de 1.30, integrados de la siguiente manera:.
Asimismo, realizando un dendrograma con el consenso “ISSR + glutenina + proteínas morfológicas” se formaron 4 grupos con un coeficiente DIST de 1.28, integrándose de la siguiente manera: Dendrogramas de las relaciones entre los seis genotipos de trigo duro (Triticum durum L.) utilizando datos de: A) ISSR, B) Proteínas gluteninas, C) Morfológicas, D) Consenso “ISSR + proteínas gluteninas”, E) Consenso “ISSR + proteínas gluteninas + morfológicas”. Resumen de evaluación de las características de genotipos de trigo durante la fase de germinación bajo tratamiento de estrés severo.
Resumen de evaluación de características de genotipos de trigo en etapa reproductiva bajo tratamiento de estrés severo. Agrupación morfológica de genotipos de trigo duro (Triticum durum L.) en etapa reproductiva bajo condiciones severas de estrés hídrico mediante análisis de componentes principales. Al clasificar los genotipos de trigo en la fase de reproducción en condiciones de escasez hídrica severa, observamos una mejor separación y coordinación de los grupos formados según su tolerancia o sensibilidad al estrés hídrico (Figura 36) en comparación con los resultados resumidos mostrados anteriormente (Tabla 30).
De acuerdo con los análisis morfológicos y bioquímicos realizados en este trabajo, fue posible identificar genotipos de trigo tolerantes y sensibles al estrés hídrico en las etapas de germinación y reproducción. En la etapa de germinación de genotipos de trigo en condiciones control, las variables absorción de agua y longitud de coleoptilo, longitud de raíz y longitud de coleoptilo, así como el uso eficiente del agua con el número de raíces mostraron correlaciones altas pero negativas.
