Evaluación Fisio-Biológica Integral Revela Genotipos Prometedores y Mecanismos para la Tolerancia al Cadmio en Cebada Tibetana Sin Cascara
Autores: Foysal, Md Rafat Al; Qiu, Cheng-Wei; Sreesaeng, Jakkrit; Elhabashy, Saad; Akhter, Delara; Zhang, Shuo; Shi, Shou-Heng; Wu, Feibo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Evaluación Fisio-Biológica Integral Revela Genotipos Prometedores y Mecanismos para la Tolerancia al Cadmio en Cebada Tibetana Sin Cascara
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Cadmio
Cebada tibetana sin cáscara
Genotipos
Tolerancia al cd
Evaluaciones fisiológicas
Enzimas antioxidantes
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 7
Citaciones: Sin citaciones
La toxicidad del cadmio (Cd) en el suelo agrícola está aumentando a nivel mundial y afecta significativamente la producción de cultivos y la seguridad alimentaria. La cebada tibetana sin cáscara (L. var.), un alimento básico importante y un cultivo económico, exhibe una alta diversidad genética y está adaptada de manera única a las duras condiciones de la meseta Qinghai-Tíbet. Este estudio utilizó experimentos hidropónicos para evaluar las diferencias genotípicas en la tolerancia al Cd entre 71 genotipos de cebada tibetana sin cáscara. Las evaluaciones fisiológicas revelaron reducciones significativas en varios parámetros de crecimiento bajo estrés por Cd en comparación con condiciones normales: valor de análisis suelo-planta (SPAD), altura del brote, longitud de la raíz, peso fresco del brote y de la raíz, peso seco del brote y de la raíz, de 11.74%, 39.69%, 48.09%, 52.88%, 58.39%, 40.59% y 40.52%, respectivamente. El análisis de componentes principales (PCA) reveló rasgos clave que contribuyen a las respuestas al estrés por Cd, explicando el 76.81% y el 46.56% de la varianza en la selección preliminar y secundaria. Los genotipos exhibieron diferentes grados de tolerancia al Cd, siendo X178, X192, X215, X140 y X162 los que mostraron alta tolerancia, mientras que X38 fue el más sensible según la puntuación integrada y los resultados del PCA. Los experimentos de validación confirmaron a X178 como el genotipo más tolerante y a X38 como el más sensible, con variaciones observadas en parámetros morfológicos, fisiológicos y bioquímicos, así como en las respuestas de nutrientes minerales al estrés por Cd. Los genotipos tolerantes al Cd exhibieron un mayor contenido de clorofila, tasas netas de fotosíntesis y capacidad fotocanica efectiva del fotosistema II, junto con una mayor tasa de translocación de Cd y un estrés oxidativo reducido. Esto fue acompañado por un aumento en las actividades de las enzimas antioxidantes, incluyendo la superóxido dismutasa (SOD), peroxidasa (POD) y catalasa (CAT), lo que indica un robusto mecanismo de respuesta al estrés. Estos hallazgos podrían facilitar el desarrollo de cultivares de alta tolerancia, siendo X178 un candidato prometedor para futuras investigaciones y cultivo en suelos contaminados con Cd.
Descripción
La toxicidad del cadmio (Cd) en el suelo agrícola está aumentando a nivel mundial y afecta significativamente la producción de cultivos y la seguridad alimentaria. La cebada tibetana sin cáscara (L. var.), un alimento básico importante y un cultivo económico, exhibe una alta diversidad genética y está adaptada de manera única a las duras condiciones de la meseta Qinghai-Tíbet. Este estudio utilizó experimentos hidropónicos para evaluar las diferencias genotípicas en la tolerancia al Cd entre 71 genotipos de cebada tibetana sin cáscara. Las evaluaciones fisiológicas revelaron reducciones significativas en varios parámetros de crecimiento bajo estrés por Cd en comparación con condiciones normales: valor de análisis suelo-planta (SPAD), altura del brote, longitud de la raíz, peso fresco del brote y de la raíz, peso seco del brote y de la raíz, de 11.74%, 39.69%, 48.09%, 52.88%, 58.39%, 40.59% y 40.52%, respectivamente. El análisis de componentes principales (PCA) reveló rasgos clave que contribuyen a las respuestas al estrés por Cd, explicando el 76.81% y el 46.56% de la varianza en la selección preliminar y secundaria. Los genotipos exhibieron diferentes grados de tolerancia al Cd, siendo X178, X192, X215, X140 y X162 los que mostraron alta tolerancia, mientras que X38 fue el más sensible según la puntuación integrada y los resultados del PCA. Los experimentos de validación confirmaron a X178 como el genotipo más tolerante y a X38 como el más sensible, con variaciones observadas en parámetros morfológicos, fisiológicos y bioquímicos, así como en las respuestas de nutrientes minerales al estrés por Cd. Los genotipos tolerantes al Cd exhibieron un mayor contenido de clorofila, tasas netas de fotosíntesis y capacidad fotocanica efectiva del fotosistema II, junto con una mayor tasa de translocación de Cd y un estrés oxidativo reducido. Esto fue acompañado por un aumento en las actividades de las enzimas antioxidantes, incluyendo la superóxido dismutasa (SOD), peroxidasa (POD) y catalasa (CAT), lo que indica un robusto mecanismo de respuesta al estrés. Estos hallazgos podrían facilitar el desarrollo de cultivares de alta tolerancia, siendo X178 un candidato prometedor para futuras investigaciones y cultivo en suelos contaminados con Cd.