Agronomic study of two annual helianthus species naturalized in Argentina as potential sunflower crop genetic resource

Author

Cantamutto Sanchez, Miguel Angel

Director

Martín Sánchez, Juan Antonio

Date of defense

2008-07-17

ISBN

9788469181140

Legal Deposit

L-90-2009



Department/Institute

Universitat de Lleida. Departament de Producció Vegetal i Ciència Forestal

Abstract

El gènere Helianthus (Asteraceae), nadiu d'Amèrica del Nord, compren no només el<br/>girasol conreuat H. annuus var. Macrocarpus L., sinó també d'altres espècies que són<br/>invasores. El gira-sol silvestre H. annuus ssp. Annuus L. i H. petiloaris Nutt. Són dues<br/>espècies anuals naturalitzades en la part central d'Argentina. Ambdues resulten<br/>d'interès com a recurs fitogenètic.<br/>L'H. annuus silvestre fou probablement introduït per a ús farratger mentre que sembla<br/>que l'H. petiolaris ingressà com a contaminant de llavors. S'estudiaren les condicions<br/>ambientals i ecològiques dels hàbitats ocupats per les poblacions mitjançant anàlisi<br/>multivariant. Es suggereix l'existència d'un procés de difusió des del punt d'ingrés de<br/>cada espècie, seguint la infraestructura de les comunicacions terrestres. La invasió va<br/>ocórrer en una banda de territori en el límit entre Mollisoles i Entisoles, els mateixos<br/>ordres de sòls que existeixen en el centre d'origen. Dins d'aquesta banda, cada<br/>espècie s'ubicà en diferents microhàbitats transformats per activitat antròpica, com ara<br/>tancats de filferro, tallafocs, bancals, canals. Helianthus annuus mostrà preferència<br/>pels sòls pesants mentres que H. petiolaris preferí sòls arenosos, a l'igual que allò<br/>constatat per a Amèrica del Nord.<br/>La hipòtesi de flux gènic entre els dos taxa silvestres i el conreu s'explorà mitjançant<br/>l'estudi de la morfologia de la progènie de plantes de diferent tipus y poblacions pures<br/>que havien florit en proximitat de l'altre taxa, trobades amb condicions naturals. Es<br/>trobà entre 0,5 a 18% d'hibridació. Considerant les dimensions de les poblacions<br/>trobades en contacte, aquestes freqüències poden significar milers a milions d'híbrids<br/>de primera generació cada any.<br/>Nou poblacions argentines d'H. annuus mostraren suficient biodiversitat com per<br/>diferenciar-se entre elles. La biodiversitat continguda en aquest nou germoplasma fou<br/>al voltant de dos terços d'aquella observada en una mostra de gira-sols silvestres de<br/>17 estats d'EUA. Les accessions d'Argentina mostraren diferents combinacions dels<br/>mateixos caràcters, però una d'elles presentà un cicle de més llarga durada. El<br/>contingut de matèria grassa i el perfil d'àcids grassos no presentaren valors d'interès<br/>per a la millora de l'oli de gira-sol. Actualment s'investiguen d'altres trets d'interès<br/>agronòmic, com ara la resistència al SuCMoV o la presència d'androesterilitat.<br/>Les empreses de llavors perderen l'interès pel gira-sol transgènic després de les<br/>investigacions que revelaren l'existència de poblacions silvestres en moltes regions del<br/>món, intens fluxe gènic entre el conreu i els parents silvestres i el possible increment<br/>de la capacitat reproductiva per adquisició de transgens. Els esdeveniments en<br/>avaluació de gira-sol genèticament modificat (GM) podrien millorar el comportament<br/>del conreu però enfronten restriccions de mercat. El futur del gira-sol GM depèn de la<br/>possibilitat de mitigar l'efecte dels transgens sobre els parents silvestres i malesa i a<br/>canvis en l'acceptació del mercat. Aquesta podria augmentar si el gira-sol GM<br/>impliqués una millor qualitat per al consumidor.


El género Helianthus (Asteraceae), que es nativo de América del Norte comprende no<br/>solo el girasol cultivado H. annuus var. macrocarpus L. sino también otras especies<br/>que son invasoras. El girasol silvestre H. annuus ssp. annuus L. y H. petiolaris Nutt.<br/>son dos especies anuales naturalizadas en la parte central de Argentina. Ambas<br/>resultan de interés como recurso fitogenético.<br/>El H. annuus silvestre fue probablemente introducido para uso forrajero mientras que<br/>pareciera que H. petiolaris ingresó como contaminante de semillas. Se estudiaron las<br/>condiciones ambientales y ecológicas de los habitats ocupados por las poblaciones<br/>mediante análisis multivariante. Se sugiere la existencia de un proceso de difusión<br/>desde el punto de ingreso de cada especie, siguiendo la infraestructura de las<br/>comunicaciones terrestres. La invasión ocurrió en una banda de territorio en el límite<br/>entre Mollisoles y Entisoles, los mismos órdenes de suelos que existen en el centro de<br/>origen. Dentro de esa banda, cada especie se ubicó en diferentes microhábitats<br/>transformados por actividad antrópica, como alambrados, contrafuegos, banquinas,<br/>canales. Helianthus annuus mostró preferencia por suelos pesados mientras que H.<br/>petiolaris prefirió suelos arenosos, en modo análogo a lo informado para América del<br/>Norte.<br/>La hipótesis de flujo génico entre los dos taxa silvestres y el cultivo se exploró<br/>mediante el estudio de la morfología de la progenie de plantas fuera de tipo y<br/>poblaciones puras que habían florecido en proximidad del otro taxa, halladas bajo<br/>condiciones naturales. Se encontró entre 0.5 a 18% de hibridización. Considerando las<br/>dimensiones de las poblaciones halladas en contacto estas frecuencias pueden<br/>significar miles a millones de híbridos de primera generación cada año.<br/>Nueve poblaciones Argentinas de H. annuus mostraron suficiente biodiversidad como<br/>para diferenciarse entre ellas. La biodiversidad contenida en este nuevo germoplasma<br/>fue alrededor de dos tercios de la observada en una muestra de girasoles silvestres<br/>de 17 estados de USA. Las accesiones de Argentina mostraron diferentes<br/>combinaciones de los mismos caracteres, pero una de ellas presentó un ciclo de<br/>mayor duración. El contenido de materia grasa y el perfil de ácidos grasos no<br/>presentaron valores que puedan ser de interés para la mejora del aceite de girasol. Se<br/>están investigando actualmente otros rasgos de interés agronómico, como la<br/>resistencia al SuCMoV o la presencia de androesterilidad.<br/>Las empresas de semillas perdieron interés en el girasol transgénico luego que las<br/>investigaciones revelaran la existencia de poblaciones silvestres en muchas regiones<br/>del mundo, intenso flujo génico entre el cultivo y los parientes silvestres y el posible<br/>incremento de la capacidad reproductiva por adquisición de transgenes. Los eventos<br/>bajo evaluación en girasol genéticamente modificado (GM) podrían mejorar el<br/>comportamiento del cultivo pero enfrentan restricciones de mercado. El futuro del<br/>girasol GM depende de la posibilidad de mitigar el efecto de los transgenes sobre los<br/>parientes silvestres y malezas y a cambios en la aceptación del mercado. Esta podría<br/>aumentar si el girasol GM implicara mejor calidad para el consumidor.


The genus Helianthus (Asteraceae), native from North America comprises not only the<br/>cultivated sunflower H. annuus var. macrocarpus L., but also some invasive species.<br/>The wild H. annuus ssp. annuus (common sunflower) and H. petiolaris Nutt. (prairie<br/>sunflower) are two annual species of the genus naturalized in central Argentina. Both<br/>species merit interest as genetic resources.<br/>Wild H. annuus was probably introduced for forage purposes, but H. petiolaris seems<br/>to have entered as a seed contaminant. Using multivariate tools, the environment and<br/>ecological conditions of the habitats were analysed. A diffusive process from each<br/>entry point is suggested, following the terrestrial infrastructure. Invasion took place in a<br/>strip of land bordering between the Mollisols and Entisols, the same soil orders as in<br/>the centre of origin. Within that strip, each species thrived in different microhabitats<br/>transformed by human activity such as fences, fire lines, roadsides, ditches. Helianthus<br/>annuus showed preference for microhabitats with heavy soils, while H. petiolaris<br/>preferred sandy soils, as has been reported in North America.<br/>The hypothesis of gene flow between both wild taxa and the crop was tested by the<br/>morphological study of the progeny of off type plants and pure populations that<br/>flowered in proximity to the other taxa found under natural conditions. Between 0.5 to<br/>18% of hybridization was found. Taking into account the dimensions of the populations<br/>found at the points of contact, these frequencies may mean thousands to millions of<br/>first generation hybrids each year.<br/>Nine argentine populations of wild H. annuus showed enough biodiversity to<br/>differentiate among them. The biodiversity contained in this new germplasm was about<br/>two thirds of that observed in a sample of wild sunflower from seventeen USA states.<br/>The accessions from Argentina showed different combinations of the same traits and a<br/>longer life cycle in one accession. The oil content and fatty acid profile did not show<br/>values that could merit attention as a source of sunflower oil improvement. Other<br/>agronomic traits of interest, such as resistance to SuCMoV or the presence of malesterility<br/>are currently under evaluation.<br/>Seed companies probably lost interest in transgenic sunflower after research<br/>demonstrated the existence of wild populations in several regions of the world, the<br/>intense gene flow between crop and wild relatives and the probable increase of<br/>reproductive capacity due to the acquisition of transgenes. The traits under<br/>experimentation in genetically modified (GM) sunflower could improve the performance<br/>of the crop but face some market restrictions. The future of GM sunflower depends on<br/>the possibility to mitigate the effect of transgenes on the wild and weedy relatives and a<br/>change in market place acceptance, which could increase if GM means better quality<br/>for the consumer.

Keywords

condicions; recurs fitogenètic; Argentina; gira-sol silvestre; comprar; girasol conreuat

Subjects

633 - Field crops and their production

Knowledge Area

Producció vegetal

Documents

Tmacs1de1.pdf

3.897Mb

 

Rights

ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.

This item appears in the following Collection(s)