Respuesta fisiológica de Solanum phureja bajo déficit hídrico

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.15517/am.2024.55692

Palabras clave:

estrés de sequía, fotosíntesis, papa, aclimatación

Resumen

Introducción. Los parámetros de respuesta fisiológica al estrés por sequía son la conjugación de una serie de atributos de acción lenta o rápida. Las variables de intercambio gaseoso son catalogadas como de respuesta rápida, su nivel de aparición o afección dependen de la interacción entre factores como el genotipo y duración, intensidad y etapa fenológica de ocurrencia del estrés. Objetivo. Identificar los niveles de respuesta fisiológica que presenta Solanum phureja bajo el estrés progresivo por déficit hídrico. Materiales y métodos. El experimento se realizó entre 2019 y 2020, bajo condiciones semi-controladas en el Centro de Investigación Obonuco de la Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria. Se sembraron cuatro cultivares de papa, la mitad del ensayo se mantuvo con riego a capacidad de campo y a la otra parte se le suspendió para inducir estrés por déficit hídrico durante 15 días, luego se rehidrataron; se evaluaron variables de intercambio gaseoso, clorofila y eficiencia fotosintética cada tres días. Resultados. Se presentaron diferencias significativas con los valores máximos de intercambio gaseoso en plantas del tratamiento control con 16,67 μmol m-2 s-1 tasa de fotosíntesis (A); 0,34 mol m-2 s-1 conductancia estomática (gs) 5,5 mmol m-2 s-1 transpiración (E) y en estrés 1,17 μmol m-2 s-1 (A); 0,013 mol m-2 s-1 (gs); 0,29 mmol m-2 s-1 (E). En cuanto al contenido de clorofila, se presentaron valores entre 451,7 y 474,69 mg m-2 con riego y sin riego, respectivamente. Conclusiones. El cierre estomático fue la respuesta más temprana al déficit hídrico, además, las plantas de papa presentaron recuperación de los valores de intercambio gaseoso después del suministro de riego posterior al estrés. Finalmente, se identificaron tres niveles de respuesta fisiológica, estrés leve, moderado y severo, según la intensidad y duración del estrés, lo cual es de utilidad para futuros estudios y planteamientos de calendarios de riego.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Citas

Ahmadi, S. H., Andersen, M. N., Plauborg, F., Poulsen, R. T., Jensen, C. R., Sepaskhah, A. R., & Hansen, S. (2010). Effects of irrigation strategies and soils on field-grown potatoes: Gas exchange and xylem [ABA]. Agricultural Water Management, 97(10), 1486–1494. https://doi.org/10.1016/J.AGWAT.2010.05.002

Ariza Acevedo, W. A. (2017). Respuestas fisiológicas, bioquímicas y rendimiento en tres variedades de papa criolla (Solanum tuberosum grupo Phureja) en déficit hídrico [Tesis de Maestría, Universidad Nacional de Colombia]. Repositorio institucional Universidad Nacional de Colombia. https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/62084

Bae, H., & Sicher, R. (2004). Changes of soluble protein expression and leaf metabolite levels in Arabidopsis thaliana grown in elevated atmospheric carbon dioxide. Field Crops Research, 90(1), 61–73. https://doi.org/10.1016/J.FCR.2004.07.005

Casierra-Posada, F. (2011). Fotoinhibición: Respuesta fisiológica de los vegetales al estrés por exceso de luz. Revista Colombiana de Ciencias Hortícolas, 1(1), 114–123. https://doi.org/10.17584/RCCH.2007V1I1.1150

Chaves-Barrantes, N. F., & Gutiérrez-Soto, M. V. (2017). Respuestas al estrés por calor en los cultivos. I. aspectos moleculares, bioquímicos y fisiológicos. Agronomía Mesoamericana, 28(1), 237–253. https://doi.org/10.15517/AM.V28I1.21903

Coleman, W. K. (2008). Evaluation of wild Solanum species for drought resistance: 1. Solanum gandarillasii Cardenas. Environmental and Experimental Botany, 62(3), 221–230. https://doi.org/10.1016/J.ENVEXPBOT.2007.08.007

da Graça, J. P., Rodrigues, F. A., Bouças Farias, J. R., Neves de Oliveira, M. C., Hoffmann-Campo, C. B., & Zingaretti, S. M. (2010). Physiological parameters in sugarcane cultivars submitted to water deficit. Brazilian Journal of Plant Physiology, 22(3), 189–197. https://doi.org/10.1590/S1677-04202010000300006

Deeba, F., Pandey, A. K., Ranjan, S., Mishra, A., Singh, R., Sharma, Y. K., Shirke, P. A., & Pandey, V. (2012). Physiological and proteomic responses of cotton (Gossypium herbaceum L.) to drought stress. Plant Physiology and Biochemistry, 53, 6–18. https://doi.org/10.1016/J.PLAPHY.2012.01.002

Díaz Valencia, P. A. (2016). Evaluación de la tolerancia al estrés hídrico en genotipos de papa criolla (Solanum phureja Juz et Buk) [Tesis de Maestría, Universidad Nacional de Colombia]. Repositorio institucional Universidad Nacional de Colombia. https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/55602

Eckardt, N. A. (2009). A new chlorophyll degradation pathway. The Plant Cell, 21(3), 700. https://doi.org/10.1105/TPC.109.210313

Fanizza, G., Della Gatta, C., & Bagnulo, C. (1991). A non-destructive determination of leaf chlorophyll in Vitis vinifera. Annals of Applied Biology, 119(1), 203–205. https://doi.org/10.1111/J.1744-7348.1991.TB04858.X

Fernández, R. J. (2010). Control versus realismo en estudios ecofisiológicos: opciones de diseño y procedimientos en experimentos de sequía. En M. E. Fernández, & J. E. Gyenge (Eds.), Técnicas de medición en ecofisiología vegetal, conceptos y procedimientos (pp. 11–22). Ediciones INTA.

Flexas, J., Ribas-Carbó, M., Diaz-Espejo, A., Galmés, J., & Medrano, H. (2008). Mesophyll conductance to CO2: Current knowledge and future prospects. Plant, Cell and Environment, 31(5), 602–621. https://doi.org/10.1111/J.1365-3040.2007.01757.X

Flexas, J., Bota, J., Loreto, F., Cornic, G., & Sharkey, T. D. (2004). Diffusive and metabolic limitations to photosynthesis under drought and salinity in C3 plants. Plant Biology, 6(3), 269–279. https://doi.org/10.1055/S-2004-820867

García-Valenzuela, X., García-Moya, E., Rascón-Cruz, Q., Herrera-Estrella, L., & Aguado-Santacruz, G. A. (2005). Chlorophyll accumulation is enhanced by osmotic stress in graminaceous chlorophyllic cells. Journal of Plant Physiology, 162(6), 650–661. https://doi.org/10.1016/J.JPLPH.2004.09.015

Ghobadi, M., Taherabadi, S., Ghobadi, M.-E., Mohammadi, G.-R., & Jalali-Honarmand, S. (2013). Antioxidant capacity, photosynthetic characteristics and water relations of sunflower (Helianthus annuus L.) cultivars in response to drought stress. Industrial Crops and Products, 50, 29–38. https://doi.org/10.1016/J.INDCROP.2013.07.009

Havaux, M. (1993). Characterization of thermal damage to the photosynthetic electron transport system in potato leaves. Plant Science, 94(1–2), 19–33. https://doi.org/10.1016/0168-9452(93)90003-I

Hitz, S., & Smith, J. (2004). Estimating global impacts from climate change. Global Environmental Change, 14(3), 201–218. https://doi.org/10.1016/J.GLOENVCHA.2004.04.010

Hijmans, R. J. (2003). The effect of climate change on global potato production. American Journal of Potato Research, 80(4), 271–279. https://doi.org/10.1007/BF02855363

Hernandez, C., Villagra, P., & Antunez, A. (2016). Relación suelo-agua-planta y evaluaciones de estrés hídrico en papas. En M. T. Pino (Ed.), Estrés hídrico y térmico en papas, avances y protocolos (pp. 86 – 105). Instituto de Investigaciones Agropecuarias.

Ierna, A., & Mauromicale, G. (2006). Physiological and growth response to moderate water deficit of off-season potatoes in a Mediterranean environment. Agricultural Water Management, 82(1–2), 193–209. https://doi.org/10.1016/J.AGWAT.2005.05.005

Jefferies, R. A. (1994). Drought and chlorophyll fluorescence in field-grown potato (Solanum tuberosum). Physiologia Plantarum, 90(1), 93–97. https://doi.org/10.1111/J.1399-3054.1994.TB02197.X

Lahlou, O., Ouattar, S., & Ledent, J.-F. (2003). The effect of drought and cultivar on growth parameters, yield and yield components of potato. Agronomie, 23(3), 257–268. https://doi.org/10.1051/AGRO:2002089

Liu, F., Jensen, C. R., Shahanzari, A., Andersen, M. N., & Jacobsen, S. E. (2005). ABA regulated stomatal control and photosynthetic water use efficiency of potato (Solanum tuberosum L.) during progressive soil drying. Plant Science, 168(3), 831–836. https://doi.org/10.1016/J.PLANTSCI.2004.10.016

Liu, F., Shahnazari, A., Andersen, M. N., Jacobsen, S. E., & Jensen, C. R. (2006). Effects of deficit irrigation (DI) and partial root drying (PRD) on gas exchange, biomass partitioning, and water use efficiency in potato. Scientia Horticulturae, 109(2), 113–117. https://doi.org/10.1016/J.SCIENTA.2006.04.004

Lim, C. W., Baek, W., Jung, J., Kim, J.-H., & Lee, S. C. (2015). Function of ABA in stomatal defense against biotic and drought stresses. International Journal of Molecular Sciences, 16(7), 15251–15270. https://doi.org/10.3390/IJMS160715251

Mane, S. P., Vasquez Robinet, C.., Ulanov, A., Schafleitner, R., Tincopa, L., Gaudin, A., Nomberto, G., Alvarado, C., Solis, C., Avila Bolivar, L., Blas, R., Ortega, O., Solis, J., Panta, A., Rivera, C., Samolski, I., Carbajulca, D. H., Bonierbale, M., … Grene, R. (2008). Molecular and physiological adaptation to prolonged drought stress in the leaves of two Andean potato genotypes. Functional Plant Biology, 35(8), 669–688. https://doi.org/10.1071/FP07293

Medici, L. O., Reinertb, F., Carvalho, D. F., Kozak, M., & Azevedo, R. A. (2014). ¿Qué hay de mantener las plantas bien regadas? Botánica Ambiental y Experimental, 99(1), 38-42. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2013.10.019

Medrano, H., Bota, J., Cifre, J., Flexas, J., Ribas-Carbó, M., & Gulías, J. (2007). Eficiencia en el uso del agua por las plantas. Investigaciones Geográficas, 43, 63–84. https://doi.org/10.14198/INGEO2007.43.04

Morales, C., Rodríguez, D., Dell’amico, J. A., Torrecillas, A., & Sánchez-Blanco, M. de J. (2006). Efecto de altas temperaturas en algunas variables del crecimiento y el intercambio gaseoso en plantas de tomate (Lycopersicon esculentum Mill. CV. Amalia). Cultivos Tropicales, 27(1), 45–48. https://ediciones.inca.edu.cu/index.php/ediciones/article/view/399/pdf

Noctor, G., Mhamdi, A., & Foyer, C. H. (2014). The roles of reactive oxygen metabolism in drought: Not so cut and dried. Plant Physiology, 164(4), 1636-1648. https://doi.org/10.1104/pp.113.233478

Obidiegwu, J. E., Bryan, G. J., Jones, H. G., & Prashar, A. (2015). Coping with drought: Stress and adaptive responses in potato and perspectives for improvement. Frontiers in Plant Science, 6, Article 542. https://doi.org/10.3389/fpls.2015.00542

Pallas, J. E., Michel, B. E., & Harris, D. G. (1967). Photosynthesis, transpiration, leaf temperature, and stomatal activity of cotton plants under varying water potentials. Plant Physiology, 42(1), 76–88. https://doi.org/10.1104/PP.42.1.76

Parent, B., Hachez, C., Redondo, E., Simonneau, T., Chaumont, F., & Tardieu, F. (2009). Drought and abscisic acid effects on aquaporin content translate into changes in hydraulic conductivity and leaf growth rate: A trans-scale approach. Plant Physiology, 149(4), 2000–2012. https://doi.org/10.1104/PP.108.130682

Paul, S., Kumar Das, M., Baishya, P., Ramteke, A., Farooq, M., Baroowa, B., Sunkar, R., & Gogoi, N. (2017). Effect of high temperature on yield associated parameters and vascular bundle development in five potato cultivars. Scientia Horticulturae, 225, 134–140. https://doi.org/10.1016/J.SCIENTA.2017.06.061

Pino, M. T. (Ed.). (2016). Estrés hídrico y térmico en papas avances y protocolos (Boletín INIA No. 331). Instituto de Investigaciones Agropecuarias. https://hdl.handle.net/20.500.14001/6486

R Core Team. (2020). R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing. https://www.R-project.org/

Ramírez, D. A., Rolando, J. L., Yactayo, W., Monneveux, P., & Quiroz, R. (2015). Is discrimination of 13C in potato leaflets and tubers an appropriate trait to describe genotype responses to restrictive and well-watered conditions? Journal of Agronomy and Crop Science, 201(6), 410–418. https://doi.org/10.1111/JAC.12119

Ramírez, D. A., Yactayo, W., Gutiérrez, R., Mares, V., De Mendiburu, F., Posadas, A., & Quiroz, R. (2014). Chlorophyll concentration in leaves is an indicator of potato tuber yield in water-shortage conditions. Scientia Horticulturae, 168, 202–209. https://doi.org/10.1016/J.SCIENTA.2014.01.036

Ramírez, D. A., Yactayo, W., Rens, L. R., Rolando, J. L., Palacios, S., De Mendiburu, F., Mares, V., Barreda, C., Loayza, H., Monneveux, P., Zotarelli, L., Khan, A., & Quiroz, R. (2016). Defining biological thresholds associated to plant water status for monitoring water restriction effects: Stomatal conductance and photosynthesis recovery as key indicators in potato. Agricultural Water Management, 177, 369–378. https://doi.org/10.1016/J.AGWAT.2016.08.028

Rodríguez Pérez, L. (2015). Caracterización de la respuesta fisiológica de tres variedades de papa (Solanum tuberosum L.) bajo condiciones de estrés por déficit hídrico [Tesis de Maestría, Universidad Nacional de Colombia]. Repositorio institucional Universidad Nacional de Colombia. https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/55548

Rodríguez-Pérez, L., Ñústez, C. E., & Moreno, L. P. (2017). El estrés por sequía afecta los parámetros fisiológicos, pero no el rendimiento de los tubérculos en tres cultivares andinos de papa (Solanum tuberosum L.). Agronomía Colombiana, 35(2), 158–170. https://doi.org/10.15446/AGRON.COLOMB.V35N2.65901

Rolando, J. L., Ramírez, D. A., Yactayo, W., Monneveux, P., & Quiroz, R. (2015). Leaf greenness as a drought tolerance related trait in potato (Solanum tuberosum L.). Environmental and Experimental Botany, 110, 27–35. https://doi.org/10.1016/J.ENVEXPBOT.2014.09.006

Schapendonk, A. H. C. M., Spitters, C. J. T., & Groot, P. J. (1989). Effects of water stress on photosynthesis and chlorophyll fluorescence of five potato cultivars. Potato Research, 32(1), 17–32. https://doi.org/10.1007/BF02365814

Siddique, M. R. B., Hamid, A., & Islam, M. S. (2000). Drought stress effects on water relations of wheat. Botanical Bulletin, 41(1), 35–39.

Song, Y., Chen, Q., Ci, D., Shao, X., & Zhang, D. (2014). Effects of high temperature on photosynthesis and related gene expression in poplar. BMC Plant Biology, 14(1), Article 111. https://doi.org/10.1186/1471-2229-14-111

Tinjacá Ruiz, S., & Rodríguez Molano, L. E. (2015). Catálogo de papas nativas de Nariño Colombia. Universidad Nacional de Colombia.

Tourneux, C., Devaux, A., Camacho, M. R., Mamani, P., & Ledent, J.-F. (2003). Effect of water shortage on six potato genotypes in the highlands of Bolivia (II): water relations, physiological parameters. Agronomie, 23(2), 181–190. https://doi.org/10.1051/AGRO:2002080

Yactayo, W., Ramírez, D. A., Gutiérrez, R., Mares, V., Posadas, A., & Quiroz, R. (2013). Effect of partial root-zone drying irrigation timing on potato tuber yield and water use efficiency. Agricultural Water Management, 123, 65–70. https://doi.org/10.1016/J.AGWAT.2013.03.009

Zoebl, D. (2006). Is water productivity a useful concept in agricultural water management? Agricultural Water Management, 84(3), 265–273. https://doi.org/10.1016/J.AGWAT.2006.03.002

Publicado

2024-01-09

Cómo citar

López-Rendón, J. F., Rodríguez-Hernández, P., Meneses Buitrago, D. H., & Lopez-Peñafiel, H.-V. (2024). Respuesta fisiológica de Solanum phureja bajo déficit hídrico. Agronomía Mesoamericana, 35, 55692. https://doi.org/10.15517/am.2024.55692

Artículos más leídos del mismo autor/a