Genotipos de quinua (Chenopodium quinoa Willd.) tolerantes al calor, seleccionados por índices de estrés, en la costa central del Perú

Abstract

La quinua es un grano andino altamente nutritivo y con resistencia a una amplia gama de estreses abióticos. Sin embargo, su sensibilidad a las altas temperaturas es una limitación para su cultivo en regiones áridas. Se realizaron dos ensayos para comprender el efecto de las altas temperaturas en 25 líneas de quinuas mejoradas mediante inducción de mutaciones de la variedad Amarilla de Maranganí y cruzas interespecíficas entre Chenopodium quinoa y Chenopodium berlandieri. En el primer ensayo, se evaluó el efecto del estrés por calor en la morfología, fisiología, rendimiento y calidad de grano e identificaron diferentes mecanismos de evitación y tolerancia al calor. En el segundo ensayo, se utilizaron 16 índices de tolerancia y susceptibilidad al estrés por calor para seleccionar los genotipos con mayor estabilidad de rendimiento en condiciones de estrés y sin estrés. Los resultados muestran que las quinuas mejoradas mediante mutación genética, presentan mecanismos de tolerancia al calor asociados a una mayor formación de número de granos por planta, ya sea por una prolongación de la fase reproductiva o por una mayor ramificación de la planta. Asimismo, las líneas mejoradas provenientes de cruzas interespecíficas presentan mecanismos de tolerancia al calor asociados a un mayor número de granos por planta, pero debido a una mayor eficiencia fisiológica de la planta, ya que presenta un mayor nivel de índice de clorofila (grados SPAD), un alto valor de índice de cosecha, y una menor altura. Además, se identificaron 4 índices de estrés con mayor probabilidad de éxito en la selección de genotipos tolerantes al calor. Estos índices permitieron identificar 3 genotipos mutantes (M4AM250 - 85 LM 17B, M4AM250 - 96 LM 17B, M3AM150 – 1005) y 2 cruzas interespecíficas (QxB - 3.18, QxB - 3.14), como los de mayor estabilidad de rendimiento en condiciones de estrés y sin estrés por calor.

Quinoa is a highly nutritious andean grain with resistance to a wide range of abiotic stresses. However, its sensitivity to high temperatures is a limitation for its cultivation in arid regions. Two trials were carried out to understand the effect of high temperatures on 25 lines of quinoa improved by inducing mutations of the Amarilla de Marangani variety and interspecific crosses between Chenopodium quinoa and Chenopodium berlandieri. In the first trial, the effect of heat stress on morphology, physiology, yield and grain quality was evaluated and different heat avoidance and tolerance mechanisms were identified. In the second trial, 16 indices of tolerance and susceptibility to heat stress were used to select genotypes with greater performance stability under stress and non-stress conditions. The results show that quinoas improved through genetic mutation present heat tolerance mechanisms associated with a greater formation of the number of grains per plant, either due to a prolongation of the reproductive phase or due to greater branching of the plant. Likewise, the improved lines from interspecific crosses present heat tolerance mechanisms associated with a greater number of grains per plant, but due to a greater physiological efficiency of the plant, since it has a higher level of chlorophyll index (SPAD degrees), a high harvest index value, and a lower height. In addition, 4 stress indices with a greater probability of success in the selection of heat-tolerant genotypes are identified. These indices allowed us to identify 3 mutant genotypes (M4AM250 - 85 LM 17B, M4AM250 - 96 LM 17B, M3AM150 - 1005) and 2 interspecific crosses (QxB - 3.18, QxB - 3.14), as those with the greatest stability of performance under stress conditions and no heat stress.