Caracterización fisiológica de cinco cultivares de frijol arbustivo (Phaseolus vulgaris L.) adaptados a la zona alto andina de Colombia y crecidas en condiciones de estrés por hipoxia

Abstract

Los sistemas productivos agrícolas están influenciados por las condiciones ambientales, que modifican el desempeño de las funciones fisiológicas de las especies cultivadas. El cambio climático trae como consecuencia el aumento en la frecuencia de fenómenos climáticos como La Niña, que pueden generar periodos prolongados de encharcamiento por el incremento en la intensidad de las lluvias, afectando negativ amente el rendimiento de los cultivos. E l objetivo de este trabajo es evaluar las respuestas fisiológicas y el rendimiento de grano en cinco materiales de fríjol arbustivo en condiciones de estrés por anegamiento en condiciones controladas y semi - controlad as . Se realizaron dos experimentos utilizando semillas de l os cultivares Cerinza, Bachue, Bianca, Bacatá y NUA35 . El primer experimento se realizó en el laboratorio de fisiología vegetal de la Facultad de Ciencias agrarias en condiciones controladas sobre un sistema hidropónico simulando hipoxia a través de bombeo de N 2 a la solución nutritiva durante 14 días. Los resultados mostraron que para todas las cultivares que el tratamiento de hipoxia causó la reducción en P n , g s , Ф PSII (22%), NPQ (25%) y ETR (29%) y también una disminución significativa en el contenido de los pigmentos Chl a (24%), Chl b (13%), Chl t otal (33%) y Car (26%). La hipoxia también causo un incremento e n el contenido de prolin a en los cultivares Bachue, Bianca, Cerinza y NUA35 y aumentó PE en 270% en todos los cultivares. El Cultivar con mayor WUE y menor pérdida de ma sa seca fue Cerinza seguido por NUA35. De acuerdo con el coeficiente de tolerancia al anegamiento (WTC) los cultivares Cerinza y NUA35 mostraron mayor tolerancia a la condic ión de hipoxia. El segundo experimento se realizó en los invernaderos de la facultad de Ciencias Agrarias en invernadero de plástico utilizando suelo. Semillas de los cinco cultivares fueron puestas en bolsas y sometidas a anegamiento durante 4 días y 8 dí as de recuperación en dos estados fenológicos, vegetativo y floración A los cuatro días de anegamiento se observó una disminución sign ificativa en la fotosíntesis (89 %), la conductancia estomática (83%) , contenido relativo de clorofila (15%), F o (7%), F m (21%) y F v /F m (4%) respecto a las plantas control en los cinco cultivares evaluados. A los ocho días de recuperación se redujo significativamente la fotosíntesis (8 9 % ), la conductancia estomática (89 %) , contenido relativo de clorofila (54%), F o (18%), F m (15%) y F v /F m (8%) en todos los cultivares. El anegamiento impuesto en el estado vegetativo incrementó la producción de etileno (89%) en todos los cultivares. El anegamiento impuesto en el estado vegetativo causó reducción en el rendimiento de 64% y en el estado de floración de 84% en todos los cultivares, principalmente debido a reducción en el peso de las semillas, semillas por planta y vainas por planta. Según el coeficiente de tolerancia al anegamiento ( WTC ) el cultivar con mayor tolerancia al anegamie nto en ambos estados fenológicos fue Cerinza. Se propone que la tolerancia en el estado vegetativo posiblemente se debe al aumento en la densidad del tejido de la hoja (DTH) y a la reducción en el área foliar especifica (AFE), mientras que en el estado de floración se debe al aumento en el peso seco de la raíz (PSR) debido a una mayor partición de fotoasimilados hacia la raíz. (Texto tomado de la fuente).

Agricultural production systems are influenced by environmental conditions, which modify the performance of the physiological functions of cultivated species. Climate change leads to an increase in the frequency of climatic events, such as La Niña, whi ch can lead to prolonged periods of waterlogging due to the increase in rainfall intensity, adversely affecting crop yields. The objective of this work is to evaluate the physiological responses y grain yield in five shrub bean cultivars under conditions of hypoxia stress under controlled y semi - controlled conditions. Two experiments were carried out using seeds of the cultivars Cerinza, Bachue, Bianca, Bacatá y NUA35. The first experiment was carried out in the laboratory of plant physio logy of the Faculty of Agricultural Sciences under controlled conditions on a hydroponic system simulating hypoxia through pumping N 2 to the nutrient solution for 14 days. The results showed that for all cultivars the hypoxia treatment caused the reduction in P n , g s , Ф PSII (22%), NPQ (25%) y ETR (29%) y a significant decrease in th e content of the pigments Chl a (24%), Chl b (13%) , Chl T otal (33%) y Car (26%). Hypoxia also caused an increase in proline content in the cultivars Bachue, Bianca, Cerinza y NUA3 5 y increased PE by 27 0% in all cultivars. Cultivar with higher WUE y lower loss of dry mass was Cerinza followed by N UA35. According to the waterlogging tolerance coefficient (WTC), the cultivars Cerinza y NUA35 showed greater tolerance to the hypoxia con dition. The second experiment was carried out in the greenhouses of the Faculty of Agricultural Sciences in a plastic greenhouse using soil. Seeds of the five cultivars were placed in plastics bags y submitted to waterlogging during 4 days y 8 days of reco very in two phenological, vegetative y flowering stages. A four - day flooding showed a significant decrease in photosynthesis (89%), conductance (83%), relative content of chlorophyll (15%), F o (7%), F m (21%) y F v /F m (4%) compared to control plants in the five cultivars evaluated. At 8 days of recovery, photosynthesis (89%), stomatal conductance (89%), relative content of chlorophyll (54%), F o (18%), F m (15%) y F v /F m (8 %) . In all cultivars. Waterlogging imposed on the vegetative state increased the production of ethylene (89%) in all cultivars. Waterlogging imposed on the vegetative state caused a reduction in yield of 64% y in the flowering state of 84% in all cultivars, m ainly due to reduction in seed weight, seeds per plant y pods per p lant. According to the waterlogging tolerance coefficient (WTC), the cultivar with the greatest tolerance to waterlogging in both phenological states was Cerinza. It is proposed that the to lerance in the vegetative state is possibly due to the increase in leaf tissue density (DTH) y reduction in the specific leaf area (AFE), whereas in the flowering state it is due to the increase in leaf area Root dry weight (PSR) due to a greater partition of assimilates to the root.