Resistencia a la sequía en una colección de trabajo de Pisum mediante un conjunto de índices matemáticos
Resumen
Objetivo del estudio: El cultivo de variedades resistentes a la sequía representa uno de los principales retos a los que se enfrenta la agricultura moderna en el contexto del cambio climático actual. El guisante (Pisum sativum L.) se encuentra entre los cultivos de leguminosas más importantes que requieren nuevas fuentes resistentes al estrés para su cultivo en regiones o condiciones ecológicas y geográficas atípicas. El objetivo de este estudio fue verificar la posibilidad de utilizar índices matemáticos para evaluar la resistencia a la sequía, seleccionar los índices más prácticos para su uso y evaluar la resistencia a la sequía de las variedades de guisante.
Área de estudio: El estudio se llevó a cabo en la estepa forestal oriental de Ucrania.
Material y métodos: Se evaluó la resistencia a la sequía de 25 variedades de guisante durante un período de 13 años (2008-2020) utilizando 15 índices matemáticos.
Principales resultados: Los índices más precisos para evaluar la tolerancia a la sequía en variedades de guisante fueron identificados como el índice de resistencia a la sequía (DI), la media geométrica de productividad (GMP), el índice de tolerancia abiótica (ATI), el índice de tolerancia al estrés (TOL) y el porcentaje de reducción del rendimiento (PYR). Las variedades de guisante ‘Blahodatnyy’, ‘Gotik’, ‘Intensyvnyy 92’, ‘Kharkivskyy 302’, ‘Kharkivskyy 85’, ‘Kharkivskyy yantarnyy’, ‘Magnat’ y ‘Resonator’ se identificaron como resistentes a la sequía con una suma de índices superior a 75 y una alta productividad en años secos, superior a 1,5×103 kg/ha. La variedad ‘Blahodatnyy’ tuvo el mayor rendimiento en condiciones favorables (3,1×10³ kg/ha). También tuvo el mayor potencial (4,5×10³ kg/ha). Los indicadores de productividad más altos se observaron en la variedad ‘Kharkivsky 302’ en condiciones de estrés (1,9×10³ kg/ha), con el menor rango de variación entre condiciones favorables y estresantes (1,0×10³ kg/ha).
Aspectos destacados de la investigación: Las ocho variedades de guisante mencionadas anteriormente se han identificado como de gran importancia en el contexto del mejoramiento genético para la tolerancia a la sequía.
Descargas
Citas
Bagheri M, Santos CS, Rubiales D, Vasconcelos MW, 2023. Challenges in pea breeding for tolerance to drought: Status and prospects. Ann Appl Biol 183(2): 108–120. https://doi.org/10.1111/aab.12840
Blum A, 2005. Drought resistance, water-use efficiency, and yield potential — are they compatible, dissonant, or mutually exclusive? Aust J Agric Res 56: 1159–1168. https://doi.org/10.1071/AR05069
Bouslama M, Schapaugh WT, 1984. Stress tolerance in soybean. Part 1: evaluation of three screening techniques for heat and drought tolerance. Crop Sci 24: 933–937. https://doi.org/10.2135/cropsci1984.0011183X002400050026x
Cai K, Chen X, Han Z, Wu X, Zhang Sh, Li Q, Nazir MM, Zhang G, Zeng F, 2020. Screening of Worldwide Barley Collection for Drought Tolerance: The Assessment of Various Physiological Measures as the Selection Criteria. Front Plant Sci 11. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.01159
Chernobai LM, Ponurenko SH, Sikalova OV, 2016. Evaluation of stability for maize genotype characteristics by drought tolerance indices under different hydrothermal conditions. Wschodnioeuropejskie Czasopismo Naukowe (East EurSci J). Nauki Rolnicze 8: 69–75.
Couchoud M, Salon C, Girodet S, Jeudy C, Vernoud V, Prudent M, 2020. Pea efficiency of post-drought recovery relies on the strategy to fine-tune nitrogen nutrition. Front Plant Sci 11: 204. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.00204
Erdal S, Pamukçu M, Öztürk A, Aydinsakir K, Soylu S, 2015. Combining abilities of grain yield and yield related traits in relation to drought tolerance in temperate maize breeding. Turk J Field Crop 20: 203–212. https://doi.org/10.17557/tjfc.40425
Farshadfar E, Poursiahbidi MM, Safavi SM, 2018. Assessment of drought tolerance in land races of bread wheat based on resistance/tolerance indices. Int J Adv Biol Biomed Res 6(4): 233–245.
Farshadfar E, Sheibanirad A, Soltanian M, 2014. Screening landraces of bread wheat genotypes for drought tolerance in the field and laboratory. Int J Farm Allied Sci 3(3): 304–310.
Fischer RA, Maurer R, 1978. Drought resistance in spring wheat cultivars. I. Grain yield responses. Aust J Agric Res 29(5): 897–912. https://doi.org/10.1071/AR9780897
Fischer RA, Wood T, 1979. Drought resistance in spring wheat cultivars. III. Yield association with morpho-physiological traits. Aust J Agric Res 30: 1001–1020. https://doi.org/10.1071/AR9791001
Gavuzzi P, Rizza F, Palumbo M, Campanile RG, Ricciardi GL, Borghi B, 1997. Evaluation of field and laboratory predictors of drought and heat tolerance in winter cereals. Can J Plant Sci 77: 523–531. https://doi.org/10.4141/P96-130
Guo C, Zhu L, Sun H, Han Q, Wang S, Zhu J, Zhang Y, Bai Z, Li A, Liu L, Li C, 2024. Evaluation of drought-tolerant varieties based on root system architecture in cotton (Gossypium hirsutum L.). BMC Plant Biol 24: 127. https://doi.org/10.1186/s12870-024-04799-x
Henry L, Wickham H, 2023. rlang: Functions for Base Types and Core R and ‘Tidyverse’ Features. R package version 1.1.1. https://CRAN.R-project.org/package=rlang
Huang S, Gali KK, Arganosa GC, Tar’an B, Bueckert RA, Warkentin ThD, 2023. Breeding indicators for high-yielding field pea under normal and heat stress environments. Can J Plant Sci 103(3): 259–269. https://doi.org/10.1139/cjps-2022-0158
Jafari A, Paknejad F, Al-Ahmad MJ, 2009. Evaluation of selection indices for drought tolerance of corn (Zea mays L.) hybrids. Int J Plant Prod 3(4): 6.
Kahraman A, Ceyhan E, Onder M, Topak R, Avci MA, 2016. Drought resistance indices of chickpea (Cicer arietinum L.) germplasm. Selcuk J Agr Food Sci 30(1): 39–43.
Lahuta LB, Szablińska-Piernik J, Horbowicz M, 2022. Changes in metabolic profiles of pea (Pisum sativum L.) as a result of repeated short-term soil drought and subsequent re-watering. Int J Mol Sci 23(3): 1704. https://doi.org/10.3390/ijms23031704
Lamba K, Kumar M, Singh V, Chaudhary L, Sharma R, Yashveer S, Dalal MS, 2023. Heat stress tolerance indices for identification of the heat tolerant wheat genotypes. Sci Rep 13(1): 10842. https://doi.org/10.1038/s41598-023-37634-8
Mazur V, Tkachuk O, Pantsyreva H, Kupchuk I, Mordvaniuk M, Chynchyk O, 2021. Ecological suitability of pea (Pisum sativum) varieties to climate change in Ukraine. Agraarteadus: J Agric Sci 32(2). https://doi.org/10.15159/jas.21.26
Moosavi SS, Samadi YB, Naghavi MR, Zali AA, Dashti H, Pourshahbazi A, 2008. Introduction of new indices to identify relative drought tolerance and resistance in wheat genotypes. Desert 12: 165–178.
Moghaddam A, Vollmann J, Wanek W, Ardakani MR, Raza A, Pietsch G, Friedel JK, 2012. Suitability of drought tolerance indices for selecting alfalfa (Medicago sativa L.) genotypes under organic farming in Austria. Crop Breed J 2(2): 79–89. https://doi.org/10.22092/cbj.2012.100422
Nadeem M, Li J, Yahya M, Sher A, Ma C, Wang X, Qiu L, 2019. Research progress and perspective on drought stress in legumes: A review. Int J Mol Sci 20(10): 2541. https://doi.org/10.3390/ijms20102541
Naim-Feil E, Toren M, Aubert G, Rubinstein M, Rosen A, Eshed R, Sherman A, Ophir R, Saranga Y, Abbo S, 2017. Drought response and genetic diversity in Pisum fulvum, a wild relative of domesticated pea. Crop Sci 57: 1145–1159. https://doi.org/10.2135/cropsci2016.10.0880
Pour-Aboughadareh A, Yousefian M, Moradkhani H, Moghaddam VM, Poczai P, Siddique KHM, 2019. iPASTIC: An online toolkit to estimate plant abiotic stress indices. Appl Plant Sci 7(7): e11278. https://doi.org/10.1002/aps3.11278
Pouresmaeil M, Khavari-Nejad R, Mozafari J, Najafi F, Moradi F, Akbari M, 2012. Identification of drought tolerance in chickpea (Cicer arietinum L.) landraces. Crop Breed J 2(2): 101–110. https://doi.org/10.22092/cbj.2012.100425
Ramirez-Vallejo P, Kelly JD, 1998. Traits related to drought resistance in common bean. Euphytica 99: 127–136. https://doi.org/10.1023/A:1018353200015
R Core Team, 2023. R: A Language and Environment for Statistical Computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. https://www.R-project.org/
Rosielle AA, Hamblin J, 1981. Theoretical aspects of selection for yield in stress and non-stress environments. Crop Sci 21(6): 943–946. https://doi.org/10.2135/cropsci1981.0011183X002100060033x
Sánchez-Reinoso A, Moreno G, Restrepo-Diaz H, 2019. Evaluation of drought indices to identify tolerant genotypes in common bean bush (Phaseolus vulgaris L.). J Integr Agric 19: 99–107. https://doi.org/10.1016/S2095-3119(19)62620-1
Schauberger P, Walker A, 2022. openxlsx: Read, Write and Edit xlsx Files. R package version 4.2.5.1. https://CRAN.R-project.org/package=openxlsx
Shevchenko LM, 2021. Laboratory drought resistance of pea breeding accessions in PEG-6000. Plant Breed Seed Prod 120: 33–44. https://doi.org/10.30835/2413-7510.2021.251035 (In Ukrainian)
Shevchenko LM, Vasylenko AO, Sichkar VI, Vus NO, Bezuglyi IM, Solomonov RV, Shtelma AM, Glyantsev AV, 2021. Environmental trial of pea breeding accessions. Plant Breed Seed Prod 119: 53–59. https://doi.org/10.30835/2413-7510.2021.237003
Simane B, Struik PC, 1993. Agroclimatic analysis: a tool for planning sustainable durum wheat (Triticum turgidum var. durum) production in Ethiopia. Agric Ecosyst Environ 47(1): 31–46. https://doi.org/10.1016/0167-8809(93)90134-B
Sio-Se Mardeh A, Ahmadi A, Poustini K, Mohammadi V, 2006. Evaluation of drought resistance indices under various environmental conditions. Field Crop Res 98(2–3): 222–229. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2006.02.001
Vaissie P, Monge A, Husson F, 2023. Factoshiny: Perform Factorial Analysis from ‘FactoMineR’ with a Shiny Application. R package version 2.5. https://CRAN.R-project.org/package=Factoshiny
Vus N, Kobyzeva L, Bezuhla O, 2017. Breeding value of chickpea accessions in terms of drought tolerance in the conditions of the Eastern Forest-Steppe of Ukraine. Sci Rep NUBiP 4(68): 17. https://doi.org/10.31548/dopovidi2017.04.008 (In Ukrainian)
Vus N, Vasylenko A, Lutenko V, Kobyzeva L, Bezuhla O, Shevchenko L, Ponurenko S, Baili F, Saliy D, 2020. Concentration effect of polyethylene glycol in evaluation of grain legumes for drought tolerance. Žemės ūkio mokslai 27(2): 78–88. https://doi.org/10.6001/zemesukiomokslai.v27i2.4337
Wickham H, 2016. ggplot2: Elegant graphics for data analysis. Springer-Verlag New York.
Yathish VC, Chowdhury RS, Datta S, 2021. Evaluation of garden pea (Pisum sativum var. hortense L.) genotypes under irrigated and rainfed condition under foothills of Terai agro-ecological region of West Bengal. Int J Bio-res Stress Man 12(4): 332–338. https://doi.org/10.23910/1.2021.2264
Derechos de autor 2025 Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)
Esta obra está bajo licencia internacional Creative Commons Reconocimiento 4.0.
© CSIC. Los originales publicados en las ediciones impresa y electrónica de esta Revista son propiedad del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, siendo necesario citar la procedencia en cualquier reproducción parcial o total.
Salvo indicación contraria, todos los contenidos de la edición electrónica se distribuyen bajo una licencia de uso y distribución “Creative Commons Reconocimiento 4.0 Internacional ” (CC BY 4.0). Consulte la versión informativa y el texto legal de la licencia. Esta circunstancia ha de hacerse constar expresamente de esta forma cuando sea necesario.
No se autoriza el depósito en repositorios, páginas web personales o similares de cualquier otra versión distinta a la publicada por el editor.
