Área de Posgrado en Ciencias de las Plantas y Recursos Naturales CICLO DE SEMINARIOS : 2012 “Increasing sink size does not increase photosynthesis during seed filling in soybean” Egli, D.B. y Bruening, W.P. 2003. Europ. J. Agronomy (19): 289-298. Estudiante: Mariana L. Bianculli. Problema que se propuso resolver El rendimiento de los cultivos es función del número y peso de los granos producidos. El número de granos se halla usualmente relacionado con la fotosíntesis del canopeo durante períodos reproductivos críticos. Por ejemplo, modificaciones en la fotosíntesis del canopeo o en la tasa de crecimiento en el cultivo de soja, ya sea por sombreo, defoliación, enriquecimiento con dióxido de carbono o incrementos en la radiación, producen cambios en el número de vainas y semillas (Bruening y Egli, 2000). Por otra parte, el peso final de los granos depende de la disponibilidad de asimilados durante el período de llenado de los mismos. Las limitaciones en el rendimiento de los cultivos están frecuentemente asociados a la fotosíntesis que provee de asimilados, o a los destinos donde se utilizan los mismos (Egli y Bruening, 2001). Las características de las plantas y los factores ambientales influyen en la fotosíntesis y disponibilidad de asimilados, pero ha sido difícil entender la retroregulación de la fotosíntesis por destinos. Una variedad de enfoques han sido utilizados para evaluar la interacción entre la relación fuente/destino y el retrocontrol de la fotosíntesis en soja. Reducciones artificiales en el tamaño de los destinos, ya sea removiendo vainas (Wittenbach, 1983) o pecíolos y estrangulándolos para bloquear la translocación de asimilados (Goldschmidt y Huber, 1992), redujeron la fotosíntesis. Sin embargo, se han obtenido resultados contradictorios: la remoción del 40% de las vainas no produjo efecto sobre este proceso (Woodward y Rawson, 1976); mientras que, remociones del 25% de las vainas disminuyeron la fotosíntesis del canopeo (Lawn y Brun, 1974). La variación en la respuesta puede estar vinculada a la presencia o ausencia de destinos alternativos, los cuales podrían estar relacionados al estado fenológico en el cual se aplica el tratamiento. Altos niveles de fotosíntesis a nivel de hoja o canopeo durante el llenado de los granos han sido interpretados como una respuesta a un mayor tamaño de los destinos representados por las semillas en desarrollo. Sin embargo, tales incrementos no siempre ocurren o comienzan antes del llenado de los granos. Shibles et al. (1987) concluyeron que los destinos reproductivos estimulan la fotosíntesis en soja, aunque la literatura no provee una clara respuesta a esta cuestión. En este trabajo se planteó evaluar la posible estimulación de los destinos sobre el proceso de fotosíntesis durante el período de llenado de los granos. Materiales y Métodos El ensayo se realizó en la localidad de Lexington, EEUU, en dos campañas: 1999 (Exp. 1) y 2000 (Exp. 2). En invernáculo, se cultivaron plantas de soja cv. Elgin 87, GM II. Como fuente de luz suplementaria se utilizaron lámparas de sodio de baja presión y la temperatura se mantuvo entre 2030 ºC. Cuando ocurrió la apertura de la primer flor el tallo principal fue estrangulado utilizando un alambre caliente de constatan, según Bruening y Egli (1999). La estrangulación se realizó por debajo del séptimo nudo para el Tratamiento 1 (Trat. 1). En un segundo tratamiento (Trat. 2), el tallo se estranguló por debajo del quinto nudo y las hojas y pecíolos del quinto y sexto nudo fueron removidas. El tallo principal se eliminó por encima del 7mo nudo cuando se aplicaron los tratamientos. Además, se incluyó un control donde el tallo principal no fue estrangulado. En Trat. 1 y 2 la hoja de interés se encontraba en la misma posición (7 mo nudo), pero el estrangulamiento fue dos nudos por debajo en el tallo principal en el Trat. 2. De este modo se logró que los asimilados de la hoja del 7mo nudo solo estén disponibles para un nudo en el Trat. 1, mientras que, en el Trat. 2 estaban disponibles para tres nudos y para el resto de la planta en el tratamiento Área de Posgrado en Ciencias de las Plantas y Recursos Naturales CICLO DE SEMINARIOS : 2012 control. El ensayo se llevó a cabo bajo un diseño completamente aleatorizado, con quince repeticiones para cada tratamiento en el Exp. 1 y, ocho en el Exp. 2. En la hoja del 7mo nudo se realizaron las siguientes mediciones semanalmente: a) se midió la tasa de intercambio de carbono (CER) con un sistema portátil de fotosíntesis LI-6400, durante el período de llenado; b) se estimaron los niveles de clorofila con un medidor de clorofila SPAD-502; c) se cosecharon hojas del 7mo nudo para la determinación de azucares y almidón. Además: d) se midió el peso total de los granos en el/los nudo/s aislados (nudo superior, medio e inferior para el Trat. 2 ) y peso de los granos a madurez; e) se estimó la tasa de crecimiento por día de los granos (gramos/planta/día) y el período efectivo de llenado; f) se midió área foliar con medidor Li-Cor-3100 (Li-Cor Inc.); d) en laboratorio se determinó por colorimetría: contenido de azúcares solubles, sacarosa hidrolizada y otros azúcares no reductores y total de los carbohidratos no estructurales, según Heberer et al. (1985). El almidón se calculó como la diferencia entre el total de los carbohidratos no estructurales y azúcares solubles. El nitrógeno total del grano a madurez se determinó con el método de Kjeldahl, según describe Nelson y Sommers (1973). Resultados El área foliar en el 7mo nudo no se modificó por los tratamientos, en promedio 258-330 cm2 en Exp. 1 y 2, respectivamente. Los nudos superior, medio e inferior del Trat. 2 produjeron, en promedio, mayor número de vainas y semillas que el Trat. 1, creando una diferencia sustancial en la relación fuente/destino entre los tratamientos con estrangulación. Durante el período de llenado, el CER disminuyó constantemente desde los niveles máximos iniciales, no habiendo diferencias significativas entre los tratamientos estrangulados. Sin embargo, el CER de las hojas del tratamiento control alcanzó un nivel mínimo más temprano que los otros tratamientos. Los niveles de clorofila foliar también disminuyeron, no encontrándose diferencias significativas entre los tratamientos estrangulados. Respecto a la tasa de crecimiento de los granos (gramos/nudo/día), no se hallaron diferencias significativas entre tratamientos. El Trat. 2 produjo semillas más chicas que el Trat. 1. Considerando únicamente el Trat. 2, el peso seco de los granos fue mayor en el nudo superior respecto al nudo medio e inferior (p<0,05). Debido a que la duración del período de llenado no fue más corta en el Trat. 2, las semillas más chicas pueden estar asociadas con una menor tasa de crecimiento individual de las mismas (mg/semilla/día). Las plantas a las cuales se les estranguló el floema mostraron una tendencia a producir mayores rendimientos que las plantas del tratamiento control, sugiriendo que los asimilados son transportados desde el 7mo nudo en las plantas control. Respecto a los azucares solubles en hojas se encontró que los niveles se mantenían relativamente constantes durante el período de llenado y no se encontraron diferencias significativas entre tratamientos. Los niveles de almidón mostraron una tendencia a disminuir y sólo se halló diferencias significativas (p<0,05) en la 2da y 3er medición, siendo mayor el contenido en el Trat. 2. La concentración de nitrógeno en los granos fue significativamente menor en el Trat. 2 respecto al Trat.1. No hubo diferencias significativas (p>0,05) en el nitrógeno total de los granos por nudo/s entre los tratamientos estrangulados, pero la variabilidad de los datos dificultó determinar si las menores concentraciones son el resultado de un menor consumo de nitrógeno o es un efecto de dilución debido a mayores rendimientos. Conclusión y discusión El Trat. 2 el cual tenía dos nudos extra asociados con la hoja aislada del 7mo nudo permitió incrementar el tamaño del destino asociado a dicha hoja y crear una diferencia sustancial en la relación fuente/destino y compararlo, así, con el Trat. 1. Los datos obtenidos no proveen evidencia acerca de que la presencia de mayor número de vainas y semillas en el Trat. 2 estimula la actividad de la fuente. Los resultados obtenidos en este trabajo concuerdan con algúnos reportes donde los destinos no influencian la actividad de la fuente en soja (Ackerson et al., 1984), pero son opuestos a otros reportes donde se han hallado efectos positivos (Gordon et al., 1982) o un retrocontrol negativo por destino (Goldschmidt y Huber, 1992). Área de Posgrado en Ciencias de las Plantas y Recursos Naturales CICLO DE SEMINARIOS : 2012 El efecto de la modificación de los destinos sobre la fotosíntesis podría depender del grado de limitación que impone el tratamiento. Si se reduce el tamaño de los destinos, se impone una limitación por destinos y no pueden utilizar la totalidad de los asimilados disponibles (Egli y Bruening, 2001), por lo que la acumulación de asimilados en hoja en exceso podría regular negativamente la fotosíntesis (Miceli et al., 1995). Incrementar el tamaño de los destinos cuando la planta esta limitada por destinos podría eliminar la acumulación excesiva estimulando la fotosíntesis. Sin embargo, cualquier efecto de aumentar el tamaño de los destinos sobre la fotosíntesis cuando no hay limitación por destinos parecería requerir una influencia directa de los destinos sobre la actividad de la fuente mas allá de los niveles de asimilados. Si la semilla es un destino pasivo, como ha sido sugerido en experimentos con reducción de la tasa de fotosíntesis en llenado (Egli, 1999), incrementar el tamaño de los destinos en una situación de no limitación por destinos podría no estimular la fotosíntesis. Los niveles de carbohidratos en hoja no aportaron pruebas de limitación por destinos en ninguno de los experimentos reportados en este ensayo, por lo tanto no es sorprendente que el incremento en el tamaño de los destinos no estimule la fotosíntesis. La técnica de estrangulamiento de nudos, implementada en este ensayo, es un sistema simple de nudo-hoja que permite aislar la fotosíntesis del resto de la planta, haciendo posible el estudio de la relación fuente/destino. Esto permitió concluir que variaciones en el tamaño de los destinos no producen cambios en el proceso de la fotosíntesis durante el período de llenado de los granos. Bibliografía Ackerson, R.C., Havelka, V.D. y Boyle, M.G. 1984. CO2-enrichment effects on soybean physiology. Effects of stage-specific CO2 exposure. Crop Sci. (24): 1150-1154. Bruening, W.P. y Egli, D.B. 1999. Relationship between photosynthesis and seed number at phloem isolated nodes in soybean. Crop Sci. (39): 1769-1775. Bruening, W.P. y Egli, D.B. 2000. 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