Implicancias del estrés hídrico en la calidad forrajera de Cenchrus Ciliaris l. y su relación con la anatomía foliar y el metabolismo de la lignina

Tesis para obtener el grado de Doctor en Ciencias Agropecuarias, de la Universidad Nacional de Córdoba, en 2022

Cenchrus ciliaris L. es una importante gramínea forrajera distribuida en regiones áridas y semiáridas del mundo para la alimentación de ganado vacuno. En Argentina, esta especie ha sido introducida en el noroeste del país. La falta de precipitaciones en esta zona es uno de los principales factores abióticos que provocan pérdidas de persistencia, rendimiento y valor nutritivo. La calidad del forraje está estrechamente relacionada con la anatomía foliar y sus tejidos constituyentes, las condiciones ambientales y la etapa de crecimiento. Los constituyentes de la pared celular representan la fibra del forraje, siendo la lignina el principal determinante en la disminución de la digestibilidad y cuya biosíntesis estaría modulada en respuesta al estrés. En esta investigación, proporcionamos un estudio integral sobre los mecanismos de adaptación involucrados en la tolerancia y/o susceptibilidad de dos genotipos contrastantes de C. ciliaris en su respuesta al estrés hídrico: "RN51" tolerante y "RN1" susceptible, la capacidad de recuperación de estos y las implicancias en el proceso de lignificación y la calidad forrajera. Ambos genotipos pudieron tolerar el estrés hídrico y se recuperaron de dicha condición. Sin embargo, difirieron en su respuesta, la cual se acentuó al incrementar el tiempo de exposición al estrés. El mejor comportamiento de RN51 estuvo dado por una mayor capacidad de mitigar el daño oxidativo y el mantenimiento de un balance hídrico favorable. Estos cambios, se acompañaron de características adaptativas foliares, como un gran desarrollo de células buliformes y una lignificación tisular pronunciada. Esto último, se correlacionó con la detección temprana de un aumento en la expresión de genes de enzimas clave en la biosíntesis de la lignina. El impacto del estrés hídrico en la producción de biomasa fue menor en el genotipo tolerante, a costa de procesos de lignificación y consecuentemente una menor digestibilidad. La comprensión de los mecanismos de adaptación involucrados en la tolerancia al estrés hídrico, y el impacto sobre el balance entre producción y calidad de la materia seca, contribuirá a los procesos tempranos de selección para el desarrollo de creaciones fitogenéticas que respondan a las demandas de la actividad ganadera.

Cenchrus ciliaris L. is an important forage grass distributed in arid and semi-arid regions of the world for feeding cattle. In Argentina, this species has been introduced in the northwest of the country. The lack of rainfall in this area is one of the main abiotic factors that cause losses of persistence, yield and nutritional value in this species. Forage quality is closely related to leaf anatomy and its constituent tissues, environmental conditions, and growth stage. The forage fiber is represented by the constituents of the cell wall, among which lignin is the main determinant in the decrease in digestibility and whose biosynthesis would be modulated in response to stress. In this research, we provide a comprehensive study on the adaptive mechanisms involved in the tolerance and/or susceptibility of two contrasting genotypes of C. ciliaris in their response to water stress: "RN51" tolerant and "RN1" susceptible, the ability to recover and the implications in the lignification process and forage quality. Both genotypes tolerated drought stress and recovered from it. However, they differed in their response, which was accentuated by increasing the time of exposure to stress. The best performance of RN51 was given by a greater capacity to mitigate oxidative damage and maintenance of a favorable water balance. These changes were accompanied by adaptive foliar characteristics and pronounced tissue lignification. The latter was correlated with the early detection of an increase in the expression of genes of key enzymes in the biosynthesis of lignin. The impact of drought stress on biomass production was lower in the tolerant genotype, at the expense of lignification processes and consequently lower digestibility. The understanding of the adaptation mechanisms involved in tolerance to drought stress, and the impact on the balance between production and quality of dry matter, will contribute to the early selection processes for the development of phytogenetic creations that respond to the demands of livestock activity.

Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales

Fil: Carrizo, Iliana Magali. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Unidad de Estudios Agropecuarios (UDEA) ; Argentina

Fil: Carrizo, Iliana Magali. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; Argentina