Molecular characterization of rice (oryza sativa l.) Varieties and distinctive responses to saline stress

Resumen

En las investigaciones de la presente Tesis Doctoral se estudian la diversidad genética en variedades de arroz de interés agronómico y la evaluación de respuestas anatómicas y fisiológicas al estrés salino. Los análisis de polimorfismos inter- e intra-varietales se han efectuado en seis variedades de arroz Japónica: Albufera, Bahia, Bomba, Jsendra, Senia, y Taipei 309. Entre estas seis variedades, cvs Bomba y Bahia se han utilizado para evaluar las respuestas a la salinidad a lo largo del ciclo vital. La variedad tradicional Bomba muestra la mayor variabilidad genética y la menor corresponde a cv Senia. Cinco variedades muestran alelos o combinaciones de alelos característicos. Dentro de la variedad tradicional Bomba también hay diferencias características relacionadas con cuatro zonas de cultivo que permiten la identificación en función de su origen. El análisis basado en distancias FST muestra un grupo con fuertes relaciones genéticas que está compuesto por la variedad Bomba de las cuatro procedencias y por cv Albufera. El segundo grupo está compuesto por las cvs Bahia, Taipei 309, Jsendra y Senia. En este grupo cvs Bahia y Taipei 309 muestran una relación genética más estrecha entre ellas que con las cvs Jsendra y Senia. Los datos obtenidos en estas investigaciones contribuyen a la caracterización de genotipos y a la evaluación del germoplasma de arroz. El estrés salino y osmótico (150 mM NaCl y 300 mM sorbitol) afecta el desarrollo de las plántulas disminuyendo el crecimiento del brote y la longitud foliar. Las diferencias en sensibilidad al estrés osmótico y salino sugieren una mayor sensibilidad del cv Bomba frente al cv Bahia respecto al componente iónico del estrés salino. Durante el crecimiento vegetativo, ambas variedades mostraron los efectos del estrés sobre diversos parámetros de crecimiento. Únicamente las plantas sometidas a bajas concentraciones de NaCl (10 y 20 mM) alcanzaron la etapa reproductiva que se retrasó en ambas variedades. El NaCl disminuyó tanto el número de panículas como su peso, siendo la reducción de estos parámetros, respectivamente, cuatro y cinco veces más drástica en cv Bomba que en cv Bahia. El mayor impacto del componente iónico del estrés salino en plántulas de cv Bomba parece causar, o bien señalizar, la mayor sensibilidad de esta variedad durante la floración. La pérdida de clorofila y los cambios en fluorescencia de clorofila (Fv/Fm) durante la etapa vegetativa y la reproductiva se relacionan con daños en el aparato fotosintético inducidos por el estrés, que afectan la intensidad neta de asimilación (PN). La reducción en PN se relaciona con la disminución en conductancia estomática (GS) bajo estrés salino. Los cambios en la eficiencia en el uso del agua (WUE) están más fuertemente relacionados con la intensidad de asimilación de CO2 que con variaciones en la transpiración (E). Los estudios sobre anatomía foliar en plántulas muestran que, como ocurre con varios parámetros de crecimiento, el NaCl tiene un efecto más pronunciado que el sorbitol en cv Bomba y que ambos agentes de estrés tienen un efecto más similar en cv Bahia. El tamaño de las células epidérmicas y buliformes así como las dimensiones relacionadas con el sistema vascular aumentan bajo estrés por NaCl. El ensanchamiento de los vasos del xilema se refleja, a nivel funcional, en la disminución en la velocidad de transporte de eosina y puede considerarse un indicador distintivo de la sensibilidad al NaCl. El modelo de variaciones anatómicas foliares generadas en plántulas por NaCl 150 mM se mantiene en el posterior crecimiento vegetativo. Durante la floración, las variaciones anatómicas inducidas por estrés eran más prominentes con dosis de NaCl de 10 mM que de 20 mM, que parece ser una dosis excesiva para la etapa reproductiva. Por tanto, estos experimentos también evidencian que la floración es la etapa más sensible al NaCl en plantas de arroz. El descenso en la producción de arroz que genera el estrés salino es significativamente mayor en cv Bomba que en cv Bahia. Nuestros resultados muestran que las diferencias en sensibilidad ya pueden detectarse en plántulas por los efectos distintivos del componente iónico del estrés salino sobre algunos parámetros de crecimiento y, especialmente, sobre la anatomía foliar.