Estrategias agronómicas basadas en injerto y mallas fotoselectivas para mejorar la tolerancia al estrés ambiental en pimiento (capsicum annuum l.)

[SPA] El cambio climático ha intensificado los factores de estrés que afectan la fisiología vegetal y limitan la productividad agrícola. Estrategias como el injerto y las mallas fotoselectivas ofrecen soluciones sostenibles al mejorar la tolerancia de los cultivos mediante la optimización de recursos y la regulación del microclima. Comprender sus mecanismos fisiológicos es clave para afrontar los desafíos ambientales actuales. En este contexto, el objetivo principal de esta tesis fue evaluar el injerto y las mallas fotoselectivas como estrategias agronómicas para mejorar la tolerancia al estrés ambiental en pimiento (Capsicum annuum L.). Para ello, se diseñaron cuatro ensayos en condiciones controladas. En el primero, se analizó el efecto de tres portainjertos comerciales (Creonte, Atlante y Terrano) bajo estrés hídrico moderado, observándose mejoras en el rendimiento agronómico y fisiológico. Destacó Creonte por su mayor eficiencia en el uso del agua y una productividad comercial hasta un 25¿% superior respecto a plantas no injertadas. En un segundo ensayo, se analizó el impacto de distintos portainjertos comerciales (Creonte, Atlante y Terrano) sobre el crecimiento, rendimiento y regulación hormonal de plantas bajo condiciones salinas. El portainjerto Atlante mostró un efecto vigoroso asociado a una mejora en la fotosíntesis y la homeostasis de potasio (K¿), reguladas coordinadamente por citoquininas (CKs) y ácido abscísico (ABA). Creonte promovió una alta relación reproductiva/vegetativa, estabilizando el rendimiento gracias a una mayor fotosíntesis y a un mecanismo eficiente de exclusión de sodio (Na¿), mediado por la regulación inversa de CKs y 1-aminociclopropano-1-carboxílico (ACC) (precursor del etileno). Por su parte, el injerto sobre Terrano redujo la altura de la planta al limitar la acumulación de ácido giberélico (GA) en las hojas, sin afectar la biomasa aérea ni el rendimiento, y mejoró las relaciones hídricas y la homeostasis de K¿ bajo salinidad, también mediadas por ABA. En el tercer ensayo se identificaron rasgos fisiológicos clave para discriminar la respuesta de distintos portainjertos (C19, C25 (Atlante) y RT17 (Robusto)) frente a la infestación por Meloidogyne incognita. El portainjerto RT17 mostró resistencia efectiva, sin síntomas de infestación, en contraste con plantas no injertadas y autoinjertadas, que presentaron alta susceptibilidad y deterioro fisiológico. En estas últimas, la infestación alteró la fotosíntesis, la eficiencia fotoquímica y el equilibrio nutricional del fruto, activando respuestas bioquímicas como el aumento de fenoles, carotenoides y modificaciones en el perfil de aminoácidos. Se proponen como criterios funcionales para seleccionar portainjertos resistentes la eficiencia fotoquímica, el perfil de aminoácidos y la concentración de calcio en fruto. Y en el último ensayo, se profundizó en los mecanismos fisiológicos que explican el efecto atenuante de la salinidad mediante el uso de mallas de sombreo rojas en el cultivar Gacela. Los resultados mostraron que el estrés salino redujo significativamente el crecimiento aéreo del pimiento, afectando a la biomasa foliar y la altura. Sin embargo, el uso de mallas rojas fotoselectivas favoreció la recuperación vegetal bajo salinidad, mejorando la fotosíntesis (mayor concentración de clorofila y asimilación de CO¿), la conductancia estomática, las relaciones hídricas y la eficiencia en el uso del agua (WUEi). Estos efectos se atribuyen a la exclusión eficiente de Na¿, al mantenimiento de la homeostasis iónica y a la regulación hormonal, donde las CKs controlan el crecimiento y el equilibrio iónico, y el ABA, junto al ácido salicílico (SA), optimizan las relaciones hídricas en condiciones de sombreado. En conjunto, los ensayos realizados evidencian que el injerto y el uso de mallas fotoselectivas constituyen estrategias agronómicas eficaces para mejorar la adaptación del cultivo de pimiento frente al estrés ambiental. La identificación de rasgos fisiológicos clave y la modulación del equilibrio iónico y hormonal abren nuevas vías para el desarrollo de sistemas de producción sostenibles en regiones vulnerables al cambio climático.[ENG] Climate change has intensified the stress factors that affect plant physiology and limit agricultural productivity. Strategies such as grafting and photoselective nets offer sustainable solutions by improving crop tolerance through resource optimization and microclimate regulation. Understanding their physiological mechanisms is key to addressing current environmental challenges. In this context, the main objective of this thesis was to evaluate grafting and photoselective screens as agronomic strategies to improve environmental stress tolerance in peppers (Capsicum annuum L.). To this end, four trials were designed under controlled conditions. In the first, the effect of three commercial rootstocks (Creonte, Atlante, and Terrano) under moderate water stress was analysed, with improvements in agronomic and physiological performance observed. Creonte stood out for its greater water use efficiency and commercial productivity up to 25% higher than non-grafted plants. In a second trial, we evaluated how different commercial rootstocks (Creonte, Atlante y Terrano) modulate plant growth, yield, and hormonal response under saline conditions. The results showed that the vigorous effect of the Atlante rootstock is linked to improved photosynthesis and potassium (K¿) homeostasis, which are regulated in a coordinated manner by cytokinins (CKs) and abscisic acid (ABA). Creonte favours a high reproductive/vegetative ratio, which stabilises yield under salinity, thanks to increased photosynthesis and an efficient mechanism of exclusion or limitation of sodium (Na¿) transport, mediated by the inverse regulation of CKs and 1-aminociclopropano-1-carboxílico (ACC) (precursor of ethylene). Grafting onto Terrano reduced plant height by limiting the accumulation of gibberellic acid (GA) in the leaves, without affecting above-ground biomass or yield, and improved water relations and K¿ homeostasis under salinity, mediated by ABA. The third trial identified key physiological traits for discriminating the response of different rootstocks (C19, C25 (Atlante) y RT17 (Robusto)) to infestation by Meloidogyne incognita. The RT17 rootstock showed effective resistance, with no symptoms of infestation, in contrast to ungrafted and self-grafted plants, which showed high susceptibility and physiological deterioration. In the latter, infestation altered photosynthesis, photochemical efficiency and the nutritional balance of the fruit, activating biochemical responses such as an increase in phenols, carotenoids and modifications in the amino acid profile. Photochemical efficiency, amino acid profile and calcium concentration in fruit are proposed as functional criteria for selecting resistant rootstocks. In the final trial, the physiological mechanisms that explain the mitigating effect of salinity through the use of red shade nets were explored in greater depth on the Gacela cultivar. The results showed that salt stress significantly reduced the aerial growth of peppers, affecting leaf biomass and height. However, the use of photoselective red nets favoured plant recovery under salinity, improving photosynthesis (higher chlorophyll concentration and CO¿ assimilation), stomatal conductance, water relations and water use efficiency (WUEi). These effects are attributed to the efficient exclusion of Na¿, the maintenance of ionic homeostasis and hormonal regulation, where CKs control growth and ionic balance, and ABA, together with salicylic acid (SA), optimise water relations under shading conditions. Overall, the trials carried out show that grafting and the use of photoselective nets are effective agronomic strategies for improving the adaptation of pepper crops to environmental stress. The identification of key physiological traits and the modulation of ionic and hormonal balance open up new avenues for the development of sustainable production systems in regions vulnerable to climate change.

Author

• Gálvez López, Amparo

• Cambio climático
• Fisiología vegetal
• Productividad agrícola
• Pimiento (Capsicum annuum L.)
• Mallas fotoselectivas

Identifier

hdl:10317/23171

OAI identifier oai:identifier

oai:repositorio.upct.es:10317/23171