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Investigación sobre el Mijo Perla y la Eficiencia de Transpiración

Un estudio revela diferencias genéticas en la eficiencia del uso del agua del mijo perla.

― 7 minilectura


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El mijo perla es un tipo de grano, conocido científicamente como Pennisetum glaucum. Es uno de los mejores cultivos para crecer en áreas secas porque puede sobrevivir con muy poca agua. Los agricultores lo cultivan principalmente para alimento animal y como alimento básico en regiones donde la lluvia es escasa y llega en pequeñas cantidades.

En los lugares donde se cultiva el mijo perla, la temporada de lluvias suele ser corta e impredecible. Si no llueve lo suficiente hacia el final de la temporada de crecimiento, las plantas pueden sufrir algo llamado estrés hídrico terminal. Este estrés ocurre cuando las plantas están en floración y llenando sus granos. Tal situación puede reducir drásticamente tanto la cantidad de grano como el rendimiento general.

Un factor clave en cómo le va al mijo perla en tiempos secos se llama eficiencia de transpiración (ET). La ET es la medida de cuántos materiales vegetales (Biomasa) se crean usando el agua que la planta pierde a través de pequeñas aberturas en sus hojas. Una ET más alta significa que la planta usa el agua de manera más eficiente, lo cual es crucial para sobrevivir en condiciones de sequía.

Importancia de la Eficiencia de Transpiración

Tener una ET más alta puede ayudar al mijo perla a aprovechar al máximo la poca humedad en el suelo. Si una planta puede usar el agua de manera eficiente, ayuda a mantener el suelo húmedo por más tiempo, permitiéndole tener suficiente agua cuando más lo necesita, especialmente durante la etapa de llenado de granos que es crítica para el rendimiento.

La ET está influenciada por muchos factores, incluyendo las características físicas de la planta y las condiciones ambientales donde crece. Debido a esta complejidad, los científicos quieren estudiar la ET en diferentes situaciones para identificar los mejores rasgos genéticos que ayudan al mijo perla a prosperar en condiciones secas.

En los últimos años, los investigadores han desarrollado nuevos métodos para medir la ET en un ciclo de cultivo, permitiéndoles buscar diferencias genéticas. Esto implica el uso de equipos especiales que pesan las plantas en diferentes etapas de crecimiento. Al calcular la cantidad de biomasa producida por unidad de agua utilizada, los científicos pueden evaluar qué variedades son más adecuadas para áreas secas.

Los Estudios de Investigación

Se han realizado varios experimentos para estudiar la ET en el mijo perla. Para estos estudios, se gestionó cuidadosamente el agua y se cultivaron las plantas en condiciones controladas para monitorear de cerca su uso de agua y crecimiento.

Los experimentos se llevaron a cabo en ICRISAT en India durante tres años diferentes. Se recopilaron datos meteorológicos durante estos periodos, como temperatura y niveles de humedad. Esta información ayuda a entender cómo diferentes condiciones climáticas afectan el crecimiento de las plantas y la ET.

En uno de los estudios, se cultivaron varias líneas de mijo perla, incluyendo líneas endogámicas y variedades híbridas específicamente criadas para diferentes zonas de lluvia en India. El objetivo era evaluar la diversidad genética en la ET y ver cómo diferentes condiciones afectaban cada tipo de planta.

Condiciones de Crecimiento de las Plantas

Las plantas se cultivaron en contenedores especiales llamados lisímetros que permitieron medir con precisión el uso de agua y el crecimiento de las plantas. Estos contenedores se llenaron con suelo, y se agregaron todos los fertilizantes necesarios antes de plantar.

Durante los experimentos, se regaron las plantas regularmente y se registraron sus pesos para monitorear cuánto agua utilizaban. Esta información fue crucial para calcular la ET. Después de que las plantas maduraron, se cosecharon, secaron y pesaron para determinar su biomasa total y rendimiento de granos.

Hallazgos de los Estudios

Los resultados de los estudios mostraron que la ET varía ampliamente entre diferentes variedades de mijo perla. Algunas líneas tuvieron un mejor rendimiento que otras en cuanto a cuán eficientemente usaron el agua. Esta variación indica que realmente hay diferencias genéticas entre las plantas.

En general, se encontró que la ET es moderadamente heredable, lo que significa que ciertos rasgos se transmiten a través de generaciones. Este hallazgo es alentador porque sugiere que los mejoradores de plantas pueden seleccionar y desarrollar mejores variedades para condiciones secas.

En los experimentos, la producción de biomasa y la cantidad de agua utilizada mostraron relaciones fuertes. Generalmente, las plantas que produjeron más biomasa también tendieron a usar el agua de manera más eficiente. Sin embargo, no todas las plantas se ajustaron a este patrón, lo que indica que algunas pueden lograr altos rendimientos con un uso de agua relativamente bajo.

Impactos Ambientales en el Crecimiento de las Plantas

Las diferentes condiciones climáticas de los años de experimentación también influenciaron la ET. Por ejemplo, en un año, las plantas crecieron casi el doble que en otro año. Esto se debió en parte a mejores condiciones climáticas, como niveles de humedad más altos y menos estrés por calor.

Los estudios revelaron que la ET fue más alta en años con clima más favorable. En contraste, las condiciones climáticas severas pueden llevar a una ET más baja y a un rendimiento menor en general. Esto enfatiza la importancia de los factores ambientales para entender qué tan bien puede adaptarse el mijo perla a condiciones secas.

Comparando Diferentes Condiciones de Crecimiento

En otra parte de la investigación, los científicos compararon cómo se desempeñaron las plantas bajo dos condiciones de riego diferentes: bien regadas y con estrés hídrico. Generalmente, las plantas bajo condiciones bien regadas crecieron mejor y produjeron más biomasa y grano que aquellas estresadas por falta de agua. Sin embargo, las plantas bajo condiciones de estrés hídrico aún mostraron variabilidad en la ET, sugiriendo que algunas estaban mejor adaptadas a las sequías.

Los estudios destacaron que, si bien el riego afecta cómo crecen las plantas, las diferencias genéticas también juegan un papel clave. Incluso en condiciones difíciles, algunos Genotipos pudieron mantener una ET más alta que otros.

Híbridos Versus Endogámicos

La investigación también comparó plantas híbridas-las que se crean a partir de diferentes líneas parentales-con líneas endogámicas, que provienen del mismo stock genético. Los híbridos tendieron a producir más biomasa y tener una ET más alta que los endogámicos.

Curiosamente, en las zonas más secas, las variedades híbridas mostraron un rango más amplio de ET, sugiriendo que los programas de cría deberían centrarse en seleccionar los híbridos de mejor rendimiento para entornos específicos. En cambio, en zonas más húmedas, hubo menos variación entre genotipos, lo que indica que los factores ambientales juegan un papel más importante en el rendimiento.

Conclusión y Direcciones Futuras

En general, esta investigación enfatiza la necesidad de seguir trabajando en entender la ET en el mijo perla. Está claro que tanto la genética como las condiciones ambientales influyen en qué tan bien se desempeñan las plantas bajo estrés.

Para estudios futuros, los científicos planean evaluar la ET en condiciones ambientales más variadas y profundizar en la base genética de las diferencias en ET entre las variedades de mijo perla. Al seleccionar una mejor ET, los mejoradores pueden ayudar a desarrollar nuevas variedades de mijo perla que puedan prosperar en climas desafiantes, beneficiando en última instancia a los agricultores en regiones donde el agua es escasa.

Este trabajo es crucial no solo para mejorar el mijo perla como cultivo, sino también para asegurar la seguridad alimentaria en áreas que enfrentan condiciones de sequía cada vez más severas. Los hallazgos de estos estudios proporcionan valiosos conocimientos que también se pueden aplicar a otros cultivos, contribuyendo a mejores prácticas agrícolas en regiones secas alrededor del mundo.

Fuente original

Título: Transpiration efficiency variations in the pearl millet reference collection PMiGAP

Resumen: Transpiration efficiency (TE), the biomass produced per unit of water transpired, is a key trait for crop performance under limited water. As water becomes scarce, increasing TE would contribute to increase crop drought tolerance. This study is a first step to explore pearl millet genotypic variability for TE on a large and representative diversity panel. We analyzed TE on 538 pearl millet genotypes, including inbred lines, test-cross hybrids, and hybrids bred for different agroecological zones. Three lysimeter trials were conducted in 2012, 2013 and 2015, to assess TE both under well-watered and terminal-water stress conditions. We recorded grain yield to assess its relationship with TE. Up to two-fold variation for TE was observed over the accessions used. Mean TE varied between inbred and testcross hybrids, across years and was slightly higher under water stress. TE also differed among hybrids developed for three agroecological zones, being higher in hybrids bred for the wetter zone, underlining the importance of selecting germplasm according to the target area. Environmental conditions triggered large genotype-by-environment interactions, although TE showed some moderately high heritability. Transpiration efficiency was the second contributor to grain yield after harvest index, hence its relevance in pearl millet breeding programs. Future research on TE in pearl millet should focus (i) on investigating the causes of its plasticity i.e. the GxE interaction (ii) on studying its genetic basis and its association with other important physiological traits.

Autores: Vincent Vadez, L. Gregoire, J. Kholova, R. Srivastava, C. T. Hash, Y. Vigouroux

Última actualización: 2024-02-19 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.16.580642

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.16.580642.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

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