Mejora de la avena por resistencia a enfermedades y para la adaptación a ambientes mediterráneos
- Autores: Luis Miguel Gallego Sánchez
- Directores de la Tesis: Gracia Montilla Bascón (dir. tes.), Elena Prats Pérez (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Córdoba (ESP) ( España ) en 2024
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Patricia Giraldo Carbajo (presid.), María Dolores Rey Santomé (secret.), Mario González Romero (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería Agraria, Alimentaria, Forestal y del Desarrollo Rural Sostenible por la Universidad de Córdoba y la Universidad de Sevilla
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Helvia
- Resumen
1. Introducción o motivación de la tesis:
La avena cultivada (Avena sativa L.), es un cereal ampliamente distribuido a nivel mundial y de gran importancia tanto para consumo humano como animal (FAO 2022). Aunque su centro de origen es en el creciente fértil, su desarrollo como cultivo primario se realizó cuando viajó como mala hierba junto al trigo hacia latitudes septentrionales por lo que está mejor adaptado a climas húmedos y templados que a los ambientes Mediterráneos. Sin embargo, en las últimas décadas ha habido un interés creciente para su uso en ambientes Mediterráneos debido principalmente a su buena adaptación a una gran variedad de suelos y a que en zonas marginales se comporta mejor que otros cereales (Stevens et al. 2004). Sin embargo, la expansión creciente del cultivo de la avena en zonas meridionales junto con el poco esfuerzo en la mejora de este cultivo en las últimas décadas que ha hecho que España tenga uno de los menores incremento en ganancia anual en al rendimiento de la avena, hace necesaria y urgente la mejora de este cultivo frente a los principales estreses que encuentra en estas regiones, en particular enfermedades como el oidio y la roya y adaptación general al ambiente (Rispail et al. 2018). Así, en esta tesis se abordan algunos de los principales problemas del cultivo para su cultivo en ambientes Mediterráneos con el fin de mejorar el rendimiento de mismo. 2.Contenido de la investigación:
En el capítulo 1, hemos desarrollado un software llamado "RUST" (Robust User-friendly Script Tool) para la evaluación de manera automática y digital de la enfermedad de roya, a través de tres modos de automatización diferentes. Además, puede evaluar tanto imágenes separadas como segmentos de hojas escaneados en una misma imagen, seleccionando consecutivamente los segmentos deseados y también tiene pasos opcionales de calibración y entrenamiento para garantizar la precisión, incluso en imágenes de baja resolución. Este software ha demostrado una alta repetibilidad y exactitud en la evaluación de cientos de hojas, lo que facilita la detección de nuevas fuentes de resistencia a esta importante enfermedad de los cereales (Gallego Sánchez et al. 2020).
En el capítulo 2, utilizamos este software para la identificación de fuentes de resistencia en una colección de avenas mediterráneas de más de 700 accesiones. Además, hemos realizado un análisis histológico detallado con el fin de determinar los mecanismos de resistencia que subyacen en los genotipos, lo que puede facilitar la introducción de una resistencia durable en los programas de mejora. Asímismo se ha realizado la evaluación tanto en plántula, en condiciones controladas, como en planta adulta en condiciones de campo en tres ambientes diferentes. Esto nos ha permitido explorar e identificar tanto la resistencia basada en muerte celular, muy eficientes y heredables como la basada en mecanismos de resistencia basal, considerada más durable. Además, se han identificado diferencias entre las subspecies de Avena sativa (subsp. sativa y byzantina) y en relación a las áreas geográficas de las que provienen las diferentes entradas de la colección.
En el capítulo 3 aunamos los datos de fenotipado en campo en tres ambientes diferentes, para diferentes caracteres de interés agronómico tal y como son el rendimiento, la biomasa, la floración y la altura, junto con la información genómica derivada de una secuenciación "GBS" (Genotyping by Sequence) para realizar un estudio de predicción genómica, que permita determinar el comportamiento de un genotipo en particular en un ambiente concreto basados en su información genética. Para ello se dividió la colección entre una población de entrenamiento de la que se derivaron diferentes modelos que se validaron en la población "test". Todo ello, teniendo en cuenta el efecto de la estructura de población sesgada en este caso por la presencia de las subsp. sativa y byzantina. Este estudio representa un gran avance para poder implementar la selección genómica en los programas de la avena y puede acelerar la mejora para una mejor adaptación de este cultivo en ambientes mediterráneos (Simón et al. 2021).
3.Conclusión:
Esta tesis avanza nuestro conocimiento sobre aspectos clave de resistencia a enfermedades y adaptación al ambiente que beneficiarán la mejora de la avena. Para generar el conocimiento recogido en esta tesis se han realizado estudios multidisciplinares que abarcan histología, genética, genómica, agronomía etc. Por otro laso estos estudios abarcan también diferentes niveles, desde estudios a nivel molecular, celular, planta y campo. Todo este conocimiento facilitará sin duda la mejora del cultivo de la avena frente a las principales enfermedades que limitan su rendimiento en el Mediterráneo y mejorará su adaptación a las condiciones agroclimáticas del Mediterráneo particularmente en el contexto de cambio climático.
4. Bibliografía:
FAO (2022) http://faostat.fao.org Gallego-Sanchez LM, Canales FJ, Montilla-Bascon G, Prats E (2020) RUST: A Robust, User-Friendly Script Tool for Rapid Measurement of Rust Disease on Cereal Leaves. Plants-Basel 9: 1182.
Rispail N, Montilla-Bascon G, Sanchez-Martin J, Flores F, Howarth C, Langdon T, Rubiales D, Prats E (2018) Multi-environmental trials reveal genetic plasticity of oat agronomic traits associated with climate variable changes. Front Plant Sci 9: 1358.
Simon Rio, Luis Gallego¿Sánchez, Gracia Montilla¿Bascón, Francisco J. Canales, Julio Isidro y Sánchez , Elena Prats. (2021) Genomic prediction and training set optimization in a structured Mediterranean oat population. Theor Appl Genet . 134:3595-3609.
Stevens EJ, Armstrong KW, Bezar HJ, Griffin WB, Hampton JG (2004) Fodder oats: an overview. In: Suttie JM, Reynolds SG (eds) Fodder oats: A world overview. FAO, Rome, pp 1-9
