Impacto del Año y Genotipo en los Benzoxazinoides y Sus Metabolitos Microbianos en la Rizósfera de Genotipos de Trigo de Alta Vigoria en el Sur de Australia
Autores: Weston, Paul A.; Parvin, Shahnaj; Hendriks, Pieter-W.; Gurusinghe, Saliya; Rebetzke, Greg J.; Weston, Leslie A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Impacto del Año y Genotipo en los Benzoxazinoides y Sus Metabolitos Microbianos en la Rizósfera de Genotipos de Trigo de Alta Vigoria en el Sur de Australia
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Trigo
Aleloquímicos
Benzoxazinoides
Genotipos de vigor temprano
Aminofenoxazinas
Supresión de malezas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
El trigo se cultiva en más tierras arables que cualquier otro cultivo alimentario y se ha documentado bien que produce aleloquímicos. Los aleloquímicos del trigo incluyen numerosos benzoxazinoides y sus metabolitos transformados microbianamente que suprimen activamente el crecimiento de plántulas de malezas. Sin embargo, la producción y posterior liberación de estos metabolitos por cultivares comerciales de trigo aún no ha sido objeto de programas de cría enfocados en desarrollar cultivos más competitivos. Recientemente, la Commonwealth Scientific and Industrial Organisation (CSIRO), a través de una extensa inversión en un programa de selección recurrente, lanzó numerosos genotipos de trigo de vigor temprano para uso comercial, pero la base fisiológica de su mejorado vigor está bajo investigación. En el estudio actual, evaluamos varios genotipos de vigor temprano junto a cultivares comerciales y de herencia comunes para evaluar el impacto del mejorado vigor temprano en la producción y liberación de benzoxazinoides específicos por raíces de trigo cultivadas en campo durante un período de dos años. Utilizando UPLC acoplado con espectrometría de masas de triple cuadrupolo (LC-MS QQQ), cuantificamos los benzoxazinoides comunes del trigo y sus metabolitos producidos microbianamente (aminofenoxazinas) en el suelo recolectado de la rizosfera y el rizoplano de plantas de trigo durante dos temporadas de crecimiento en la región de Riverina en Nueva Gales del Sur, Australia. El benzoxazolinona MBOA y varios aminofenoxazinas fueron detectados fácilmente en muestras de suelo, pero las concentraciones reales del suelo variaron considerablemente entre años y entre genotipos. En contraste con 2019, la concentración de aminofenoxazinas en el suelo de la rizosfera de trigo se elevó significativamente en 2020, un año que recibió suficiente lluvia para un crecimiento óptimo del trigo. Se detectaron aminofenoxazinas en la rizosfera de genotipos de vigor temprano y también en líneas parentales que exhiben supresión de malezas, lo que sugiere que el mejorado vigor temprano y la posterior competitividad contra malezas pueden estar relacionados con un aumento en la exudación de raíces y producción de metabolitos microbianos, además de cambios en la arquitectura del dosel u otros rasgos de vigor temprano relacionados con las raíces. Como se informó anteriormente, MBOA fue detectado frecuentemente tanto en el rizoplano como en la rizosfera del trigo. Dependiendo del año y el genotipo, también observamos una biotransformación mejorada de estos metabolitos a varios aminofenoxazinas transformados microbianamente en la rizosfera de muchos de los genotipos evaluados. Ahora estamos investigando el papel de los rasgos de vigor temprano, incluyendo el cierre temprano del dosel y la acumulación de biomasa, sobre la mejorada capacidad competitiva del trigo, lo que eventualmente resultará en un manejo de malezas más rentable.
Descripción
El trigo se cultiva en más tierras arables que cualquier otro cultivo alimentario y se ha documentado bien que produce aleloquímicos. Los aleloquímicos del trigo incluyen numerosos benzoxazinoides y sus metabolitos transformados microbianamente que suprimen activamente el crecimiento de plántulas de malezas. Sin embargo, la producción y posterior liberación de estos metabolitos por cultivares comerciales de trigo aún no ha sido objeto de programas de cría enfocados en desarrollar cultivos más competitivos. Recientemente, la Commonwealth Scientific and Industrial Organisation (CSIRO), a través de una extensa inversión en un programa de selección recurrente, lanzó numerosos genotipos de trigo de vigor temprano para uso comercial, pero la base fisiológica de su mejorado vigor está bajo investigación. En el estudio actual, evaluamos varios genotipos de vigor temprano junto a cultivares comerciales y de herencia comunes para evaluar el impacto del mejorado vigor temprano en la producción y liberación de benzoxazinoides específicos por raíces de trigo cultivadas en campo durante un período de dos años. Utilizando UPLC acoplado con espectrometría de masas de triple cuadrupolo (LC-MS QQQ), cuantificamos los benzoxazinoides comunes del trigo y sus metabolitos producidos microbianamente (aminofenoxazinas) en el suelo recolectado de la rizosfera y el rizoplano de plantas de trigo durante dos temporadas de crecimiento en la región de Riverina en Nueva Gales del Sur, Australia. El benzoxazolinona MBOA y varios aminofenoxazinas fueron detectados fácilmente en muestras de suelo, pero las concentraciones reales del suelo variaron considerablemente entre años y entre genotipos. En contraste con 2019, la concentración de aminofenoxazinas en el suelo de la rizosfera de trigo se elevó significativamente en 2020, un año que recibió suficiente lluvia para un crecimiento óptimo del trigo. Se detectaron aminofenoxazinas en la rizosfera de genotipos de vigor temprano y también en líneas parentales que exhiben supresión de malezas, lo que sugiere que el mejorado vigor temprano y la posterior competitividad contra malezas pueden estar relacionados con un aumento en la exudación de raíces y producción de metabolitos microbianos, además de cambios en la arquitectura del dosel u otros rasgos de vigor temprano relacionados con las raíces. Como se informó anteriormente, MBOA fue detectado frecuentemente tanto en el rizoplano como en la rizosfera del trigo. Dependiendo del año y el genotipo, también observamos una biotransformación mejorada de estos metabolitos a varios aminofenoxazinas transformados microbianamente en la rizosfera de muchos de los genotipos evaluados. Ahora estamos investigando el papel de los rasgos de vigor temprano, incluyendo el cierre temprano del dosel y la acumulación de biomasa, sobre la mejorada capacidad competitiva del trigo, lo que eventualmente resultará en un manejo de malezas más rentable.