Evaluation of desirable characteristics of wild potatoes for the improvement of cultivated potato

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Bashir, Ikram
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPel - Guaiaca
Texto Completo: http://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/9109
Resumo: Estresses abióticos, especialmente calor e seca, são os principais fatores que reduzem a produtividade da batata (Solanum tuberosum, Solanaceae) limitando a atividade fotossintética, diminuindo a produção e o particionamento de assimilados para os tubérculos. As batatassilvestres são uma fonte natural de características valiosas para o melhoramento genético da batata, como a tolerância a estresses abióticos. Entretanto, é necessário identificar os fenótipos com base em caracteres morfoagronômicos e fisiológicos, para permitir incrementar a resiliência desse cultivo, pois as trocas gasosas, índice de clorofila, e fluorescência de clorofila são os principais fatores que influenciam a produção e atividade fotossintética. De modo a avançar na avaliação de características desejáveis das batatas-silvestres em prol do melhoramento genético da batata, está tese está organizada em quatro capítulos. O Capítulo 1 apresenta uma revisão de literatura sobre o papel promissor dos parentes silvestres da batata como um reservatório de novas características genéticas desejáveis para o melhoramento da batata. O Capítulo 2 apresenta um estudo da resposta genotípica e seleção de parentes silvestres da batata quanto características dos tubérculos em condições de estresse por calor. Duas condições de temperatura foram aplicadas: controle (14-27°C) e estresse de calor (24-34°C). Ao final do ciclo de vida das plantas, os caracteres morfoagronômicos foram analisados por meio de modelos estatísticos mistos para ranquear os genótipos de acordo com os valores genotípicos reais. O Capítulo 3 trata da avaliação sob as mesmas condições de temperatura do capítulo anterior e avalia a resposta fisiológica (taxa fotossintética - Pn), taxa de transpiração (Tr), condutância dos estômatos (Gs), concentração de CO2 intra e extracelular (Ci/Ca), e a fluorescência de clorofila. Estas características fisiológicas foram submetidas a análises de componentes principais que permitiram agrupar os acessos expostos ao estresse de calor, permitindo reconhecer um conjunto de genótipos tolerante às temperaturas elevadas. No Capítulo 4, acessos adicionais de S. commersonii e S. chacoense e características adicionais de trocas gasosas (Pn, Tr, Gs), fluorescência de clorofila (YII, NPQ, Fv/Fm), conteúdo de clorofila a e b e de carotenóides, também foram medidos 1 dia após o estresse (DAS), 15 DAS e 35 DAS. Ao final do ciclo de vida, as amostras tiveram o conteúdo total de água e os conteúdos de matéria fresca e seca observados. Os resultados demonstram que os genótipos de S. chacoense foram mais tolerantes e tiveram melhor desempenho sob condições de estresse de calor. Portanto, a introdução e caracterização de genótipos com características fisiológicas de batatas-silvestres é necessária para atender os esforços de ganho requeridos em programas de melhoramento genético da batata visando enfrentar cenários previstos de incremento de calor e seca globais.
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Entretanto, é necessário identificar os fenótipos com base em caracteres morfoagronômicos e fisiológicos, para permitir incrementar a resiliência desse cultivo, pois as trocas gasosas, índice de clorofila, e fluorescência de clorofila são os principais fatores que influenciam a produção e atividade fotossintética. De modo a avançar na avaliação de características desejáveis das batatas-silvestres em prol do melhoramento genético da batata, está tese está organizada em quatro capítulos. O Capítulo 1 apresenta uma revisão de literatura sobre o papel promissor dos parentes silvestres da batata como um reservatório de novas características genéticas desejáveis para o melhoramento da batata. O Capítulo 2 apresenta um estudo da resposta genotípica e seleção de parentes silvestres da batata quanto características dos tubérculos em condições de estresse por calor. Duas condições de temperatura foram aplicadas: controle (14-27°C) e estresse de calor (24-34°C). Ao final do ciclo de vida das plantas, os caracteres morfoagronômicos foram analisados por meio de modelos estatísticos mistos para ranquear os genótipos de acordo com os valores genotípicos reais. O Capítulo 3 trata da avaliação sob as mesmas condições de temperatura do capítulo anterior e avalia a resposta fisiológica (taxa fotossintética - Pn), taxa de transpiração (Tr), condutância dos estômatos (Gs), concentração de CO2 intra e extracelular (Ci/Ca), e a fluorescência de clorofila. Estas características fisiológicas foram submetidas a análises de componentes principais que permitiram agrupar os acessos expostos ao estresse de calor, permitindo reconhecer um conjunto de genótipos tolerante às temperaturas elevadas. No Capítulo 4, acessos adicionais de S. commersonii e S. chacoense e características adicionais de trocas gasosas (Pn, Tr, Gs), fluorescência de clorofila (YII, NPQ, Fv/Fm), conteúdo de clorofila a e b e de carotenóides, também foram medidos 1 dia após o estresse (DAS), 15 DAS e 35 DAS. Ao final do ciclo de vida, as amostras tiveram o conteúdo total de água e os conteúdos de matéria fresca e seca observados. Os resultados demonstram que os genótipos de S. chacoense foram mais tolerantes e tiveram melhor desempenho sob condições de estresse de calor. Portanto, a introdução e caracterização de genótipos com características fisiológicas de batatas-silvestres é necessária para atender os esforços de ganho requeridos em programas de melhoramento genético da batata visando enfrentar cenários previstos de incremento de calor e seca globais.Abiotic stresses, specially heat and drought, are the major factors reducing potato (Solanum tuberosum, Solanaceae) productivity by limiting the plant photosynthesis activity, reducing the production, and partitioning of assimilates to the tubers. Wild potatoes are a natural source of valuable traits for potato breeding, such as abiotic stress tolerance. However, it is necessary to identify phenotypes on a morpho-agronomic and physiological basis that could be manipulated to increase crop resilience. Thus, the morphoagronomic and photosynthetic traits of gas exchange, chlorophyll index and chlorophyll fluorescence are important to study because these factors mainly influence production and photosynthetic activity. To advance on the evaluation of desirable traits of wild potatoes for the breeding of the cultivated potato, this thesis is organized in four chapters. Chapter 1 presents a literature review on the promising role of potato wild species as a reservoir of desirable novel genetic traits for potato breeding. Chapter 2 presents a study of the genotypic response and selection of potato wild relatives for their tuber traits under heat stress. Two temperature conditions: control (14-27°C) and heat stress (24-34°C) were used. At the end of the plant life cycle morpho-agronomic traits were analyzed by statistical mixed models to rank the genotypes according to true genotypic values. Chapter 3 deals with the evaluation of genotypes grown in the same temperature conditions and their physiological traits response (net photosynthesis rate (Pn), transpiration rate (Tr), stomatal conductance (Gs), intra and extra cellular CO2 concentration (Ci/Ca)) and chlorophyll fluorescence traits. These physiological traits were analyzed by principal component analysis and clustering of genotypes under heat stress condition resulted in a group of genotypes tolerant to elevated temperatures. In Chapter 4, further accessions of S. commersonii and S. chacoense and, apart from gas exchange traits (Pn, Tr, Gs) and chlorophyll fluorescence traits (YII, NPQ, Fv/Fm); chlorophyll a, b and carotenoid contents, were also measured after 1 day after stress (DAS), 15 DAS and 35 DAS application. At the end of the life cycle total water content and fresh tuber weight and dry matter content were also measured. The results point out that the genotypes of S. chacoense were more tolerant and performed better under heat stress conditions. So, introducing the characterized wild potato genotypes, with improved photosynthesis traits and other studied physiological traits in adverse conditions, is important for potato breeding programs to meet the genetic gains efforts required to cope with anticipated increasing of heat and drought events worldwide due to climate changeConselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqporUniversidade Federal de PelotasPrograma de Pós-Graduação em AgronomiaUFPelBrasilFaculdade de Agronomia Eliseu MacielCNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIAAgronomiaBatatas silvestresEstresse abióticoSolanum commersoniiEvaluation of desirable characteristics of wild potatoes for the improvement of cultivated potatoAvaliação de características desejáveis de batatas silvestres para o melhoramento da batata cultivadainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttp://lattes.cnpq.br/2293224066444512http://lattes.cnpq.br/7068605948014565Castro, Caroline Marqueshttp://lattes.cnpq.br/6461716944613921Heiden, GustavoBashir, Ikraminfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFPel - Guaiacainstname:Universidade Federal de Pelotas (UFPEL)instacron:UFPELTEXTtese_ikram_bashir.pdf.txttese_ikram_bashir.pdf.txtExtracted texttext/plain392205http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/bitstream/prefix/9109/6/tese_ikram_bashir.pdf.txt7970a46eb027b9b4f1d3f9923f0111b3MD56open accessTHUMBNAILtese_ikram_bashir.pdf.jpgtese_ikram_bashir.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1236http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/bitstream/prefix/9109/7/tese_ikram_bashir.pdf.jpg20a669623536ccde27c421255b7e019eMD57open accessORIGINALtese_ikram_bashir.pdftese_ikram_bashir.pdfapplication/pdf5650267http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/bitstream/prefix/9109/1/tese_ikram_bashir.pdf8ddb03659109412b3d2aeea32a0901bfMD51open accessCC-LICENSElicense_urllicense_urltext/plain; charset=utf-849http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/bitstream/prefix/9109/2/license_url4afdbb8c545fd630ea7db775da747b2fMD52open accesslicense_textlicense_texttext/html; charset=utf-80http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/bitstream/prefix/9109/3/license_textd41d8cd98f00b204e9800998ecf8427eMD53open accesslicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-80http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/bitstream/prefix/9109/4/license_rdfd41d8cd98f00b204e9800998ecf8427eMD54open accessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-867http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/bitstream/prefix/9109/5/license.txtfbd6c74465857056e3ca572d7586661bMD55open accessprefix/91092023-07-13 03:19:47.079open accessoai:guaiaca.ufpel.edu.br:prefix/9109VG9kb3Mgb3MgaXRlbnMgZGVzc2EgY29tdW5pZGFkZSBzZWd1ZW0gYSBsaWNlbsOnYSBDcmVhdGl2ZSBDb21tb25zLg==Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufpel.edu.br/oai/requestrippel@ufpel.edu.br || repositorio@ufpel.edu.br || aline.batista@ufpel.edu.bropendoar:2023-07-13T06:19:47Repositório Institucional da UFPel - Guaiaca - Universidade Federal de Pelotas (UFPEL)false
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