Fisiología de la caña de azúcar (Saccharum spp.) en respuesta a baja radiación en fase de maduración

Abstract

La radiación solar (RS) es vital para la fotosíntesis, pero su variabilidad puede afectar el rendimiento del cultivo y desencadenar respuestas fisiológicas y adaptativas para mantener el equilibrio metabólico. El objetivo del estudio fue determinar la respuesta fisiológica a la baja RS en dos variedades de caña de azúcar en la etapa de maduración en Colombia. Se evaluaron cuatro condiciones: campo abierto (0%) y tres niveles de reducción de RS (67, 80 y 95%) usando mallas de color negro. Se identificaron estrategias de adaptación, se determinó la eficiencia fotoquímica, fotosintética, el efecto en la partición de fotoasimilados y acumulación de sacarosa. Como estrategia de adaptación, la variedad CC 01-678 incrementó el SPAD para tolerar la sombra. Mientras que, la variedad CC 05- 430 incrementó su crecimiento apical para evitar la sombra, favoreciendo la captación y uso de la RS en ambientes limitantes. Aunque se observaron diferencias entre variedades e interacciones en ciertos parámetros, estas diferencias no fueron consistentes en las siete semanas de evaluación. Sin embargo, la RS resultó ser el factor principal en las respuestas fisiológicas, los tres niveles de baja RS (67, 80 y 95%) mostraron similitudes notables entre sí, pero difirieron significativamente del testigo (0%). La baja RS afectó negativamente la oxidación de QA- y generó un bloqueo que incrementó la emisión de fluorescencia, disminuyó la tasa de transporte de electrones, y el rendimiento operacional del PSII. Dichas alteraciones disminuyeron la velocidad de producción de ATP y NADPH, reduciéndose la fotosíntesis, el punto de compensación de luz, la respiración y la actividad de RuBisCO. La ralentización de las reacciones del ciclo de Calvin-Benson, disminuyeron la eficiencia fotosintética y la calidad del jugo de la caña de azúcar, resultando en la perdida de entre 1 y 2 unidades porcentuales de sacarosa durante las siete semanas de RS limitada. (Texto tomado de la fuente)

Solar radiation (SR) is essential for photosynthesis, but its variability can impact crop yield and trigger physiological and adaptive responses to maintain metabolic balance. The aim of the study was to determine the physiological response to low SR in two sugarcane varieties during the ripening stage in Colombia. Four conditions were evaluated: open field (0%) and three levels of SR reduction (67, 80, and 95%) using black shading nets. Adaptation strategies were identified, and photochemical and photosynthetic efficiency, as well as the effect on photoassimilate partitioning and sucrose accumulation, were determined. As an adaptation strategy, variety CC 01-678 increased SPAD to tolerate shade, while CC 05-430 variety increased apical growth to avoid shade, promoting the capture and utilization of SR in limiting environments. Although differences were observed between varieties and interactions in certain parameters, these differences were not consistent over the seven weeks of evaluation. However, SR was the primary factor in physiological responses, as the three low SR levels (67, 80, and 95%) showed notable similarities among themselves but significantly differed from the control (0%). Low SR negatively affected QA- oxidation, leading to a blockage that increased fluorescence emission, reduced the electron transport rate, and reduced the operational efficiency of PSII. These alterations decreased ATP and NADPH production rates, resulting in decreased photosynthesis, light compensation point, respiration, and RuBisCO activity. Slowing down the Calvin-Benson cycle reactions decreased photosynthetic efficiency and the quality of sugarcane juice, resulting in a loss of between 1 and 2 percentage units of sucrose during the seven weeks of limited SR.