Aplicación de técnicas multivariantes para la determinación de biomarcadores foliares y radiculares relacionados con el rendimiento y la calidad del grano de trigo cultivado en CO2 y temperatura elevados y diferente disponibilidad de nitrógeno

Abstract

[ES]El trigo es uno de los cultivos más importantes a nivel mundial. La productividad y calidad nutricional del trigo dependen de factores genéticos, ambientales y de la disponibilidad de nutrientes como el nitrógeno (N). Sin embargo, el calentamiento global supone una amenaza para la seguridad alimentaria y la sostenibilidad de los sistemas agrarios por su impacto en el rendimiento y calidad de los cultivos agroalimentarios. Mediante la combinación de diferentes técnicas multivariantes, el presente Trabajo de Fin de Máster pretende la identificación de posibles biomarcadores relacionados con la mejora en el rendimiento y calidad del grano de trigo, y de variedades con estabilidad en el rendimiento en respuesta a la disponibilidad de N en el futuro escenario climático. Con esta finalidad, se analizó la respuesta diferenciada de ocho genotipos de trigo cultivados con CO2 elevado (eCO2) y temperatura alta en abundancia y deficiencia de N. La principal fuente de variabilidad en los datos fue la disponibilidad de N, enmascarando la variabilidad genotípica. La abundancia de N aumentó el rendimiento y calidad del grano que se relacionó con una mayor actividad de las enzimas del metabolismo C-N foliar y un menor estatus antioxidante durante la fase vegetativa. Además, estas técnicas estadísticas han permitido demostrar un desequilibrio en el rendimiento y calidad entre los genotipos asociado a una mayor actividad foliar y radicular del metabolismo C-N en la antesis, y la identificación de un genotipo con estabilidad en el rendimiento. Estos resultados proporcionan información de utilidad para la mejora genética del trigo.

[EN]Wheat is one of the most important crops worldwide. The productivity and nutritional quality of wheat depend on genetic and environmental factors and the availability of nutrients, such as nitrogen (N). Moreover, global warming poses a threat to food security and the sustainability of agricultural systems due to its impacts on productivity and quality of agrifood crops. By combining different multivariate techniques, this MSc Thesis aims to identify possible biomarkers for the improvement of wheat grain yield and quality, and varieties with yield stability in response to the availability of nitrogen (N) in the future climate scenario. For this purpose, the difference in the response of eight wheat genotypes grown under elevated CO2 (eCO2) and high temperature with N abundance and deficiency was analysed. The main source of variability in the data was N availability, masking genotypic variability. N abundance increased the grain yield and quality, which was related to higher activity of foliar C-N metabolism enzymes and lower antioxidant status of the leaf at vegetative phase. Furthermore, these statistical techniques have allowed us to demonstrate a grain yield and quality trade-off among genotypes associated with larger foliar and root activity of C-N metabolism at anthesis, and the identification of a genotype with yield stability. These results provide useful information for the genetic improvement of wheat.