Variabilidad natural de caracteres morfológicos y fisiológicos de la raíz de tomate: implicaciones en la mejora de la eficiencia del uso del agua
- Autores: Marina Ramírez Toledo
- Directores de la Tesis: José Juan Reina Pinto (codir. tes.), María Remedios Romero Aranda (codir. tes.), Antonio Heredia Bayona (tut. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Málaga ( España ) en 2016
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Andres Belver Cano (presid.), Antonio J. Matas (secret.), Fernando Gallardo Alba (voc.), Gloria María López Casado (voc.), Elsa Martínez Ferri (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biotecnología Avanzada por la Universidad de Málaga
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: RIUMA
- Resumen
El principal objetivo de este trabajo de tesis ha sido generar información sobre los parámetros involucrados en la eficiencia del uso del agua en el cultivo de tomate con idea de poder introducir este carácter en programas de mejora genética. Para ello se ha abordado el estudio, centrado principalmente en la raíz, de caracteres fisiológicos, anatómico-morfológicos y moleculares de una población RIL derivada del cruce interespecífico entre la especie de tomate doméstico Solanum lycopersicum y la especie de tomate silvestre Solanum pimpinellifolium.
El cultivo de tomate bajo invernadero es, económicamente, una de las actividades agrícolas más importantes en el área mediterránea. Este cultivo presenta una problemática asociada al clima de esta zona que induce altas tasas de transpiración y estrés hídrico en las plantas, lo que conlleva grandes pérdidas de calidad y cosecha. Conocer en detalle qué caracteres de la raíz están implicados en la captura de agua, ayudaría a desarrollar un programa de mejora orientado a una mayor eficiencia en el uso del agua en este cultivo.
El estudio comenzó con la evaluación del consumo de agua y la producción de biomasa de 40 líneas de la población RIL, lo que permitió determinar la existencia de una alta variabilidad genética en ambos parámetros. La variabilidad existente en la producción de biomasa de la población RIL se manifestó en diversos parámetros como la superficie foliar, el diámetro del tallo o el peso seco de la raíces. Por otro lado, se observó una elevada variabilidad en la productividad del agua en términos de biomasa producida por volumen de agua consumida. Los análisis estadísticos llevados a cabo permitieron determinar que la variabilidad existente en la productividad del agua venía determinada, principalmente, por el diámetro del tallo, presentando este diámetro una alta correlación positiva con el contenido de agua en el mismo. Además, se encontró una alta variabilidad en transpiración de la planta entera, lo que sugirió la existencia de diferencias en la capacidad de las raíces de absorber agua.
Para llevar a cabo las medidas de conductividad hidráulica de la raíz (Lpr), se puso a punto un método que permitió determinar este parámetro en plantas jóvenes, de 21 días de edad. La Lpr determinada en líneas RILs que difieren en el consumo de agua y en la producción de biomasa, presentó también una alta variabilidad, registrándose diferencias de más del 80% entre algunas de ellas. Se continuó el estudio explorando distintos caracteres que pudieran explicar esta variabilidad en la Lpr. En un principio se pensó que estas diferencias podrían relacionarse con diferencias tanto en la longitud o absorción de agua de las raíces como en la distribución de dichos parámetros en tres categorías de grosor (raíces finas, medias y gruesas). Sin embargo, las diferencias registradas en estos parámetros fueron insuficientes para poder explicar la gran variabilidad registrada en la Lpr.
La exploración de otros caracteres de la raíz que condicionan su arquitectura como pueden ser la tasa de elongación o el índice de ramificación y su anatomía interna como el grosor del córtex o el número y calibre de los vasos del xilema, entre otros parámetros, no permitieron observar correlaciones claras entre ellos y los valores de Lpr, a pesar de la gran variabilidad registrada en algunos de estos parámetros.
Con idea de determinar la posible contribución de las acuaporinas al transporte radial de agua en la raíz por vía transcelular, se llevaron a cabo experimentos con cloruro de mercurio, un inhibidor reversible de la actividad de estos canales. En las líneas RILs analizadas, los resultados mostraron una disminución en los valores de Lpr de entre un 42% y un 80%. Por otro lado, se analizó la expresión relativa de cuatro genes que codifican para acuaporinas específicas de la raíz de tomate. Se observaron diferencias significativas entre los genotipos analizados aunque no se encontró una correlación directa entre dicha expresión y la Lpr.
La parte final de este trabajo consistió en llevar a cabo una exploración preliminar de la existencia de biopolímeros de barrera en ciertas zonas de la raíz, ya que podrían afectar al flujo radial del agua por la vía apoplástica y por tanto a los valores de Lpr. Se evalúo la deposición de suberina en los genotipos parentales y en dos líneas RILs cuyos valores de Lpr presentaban diferencias significativas. Se observó la ausencia de depósitos de suberina en la endodermis de las raíces y la existencia de una exodermis suberificada en los cuatro genotipos estudiados. Este estudio histológico preliminar establece una posible correlación entre los valores de Lpr y los depósitos de suberina en la exodermis, ya que los genotipos con mayores valores de Lpr fueron los que presentaron un mayor número de células de paso sin depósitos de suberina.
Los resultados obtenidos en esta tesis muestran que existe una alta variabilidad en parámetros relacionados con la conductividad hidráulica de las raíces. No obstante, ninguno de estos parámetros permitiría explicar por sí solo la variabilidad registrada en la Lpr. La información generada ha permitido identificar algunos caracteres que presentan una mayor repercusión sobre la Lpr. Además, se han identificado genotipos contrastantes que constituyen un material muy útil en futuras investigaciones
