Morfología, citología y biología reproductiva de poblaciones de Leptochloa dubia (Kunth) Nees y Cenchrus ciliaris L

Abstract

El objetivo fue caracterizar su morfología, citología y biología reproductiva de poblaciones nativas de Leptochloa dubia (Kunth) Nees, colectadas en el centro-norte de México; siete nuevos genotipos y, el cultivar comercial “Frío” de pasto Buffel (Cenchrus ciliaris L.), para definir la variabilidad natural disponible con el fin de aprovecharlos sistemáticamente producción de forrajes. Para la caracterización morfológica de L. dubia se realizó un análisis de comparación de medias de Hotelling (α=0.05) para datos multivariados, lo que permitió comprobar la existencia de amplia variabilidad en los 17 descriptores, 57 poblaciones y seis regiones evaluadas, lo cual fue corroborado con el Análisis de Componentes Principales (ACP); ya que el acumulado en los tres primeros Componentes Principales (CP) alcanzó 95%, el CP1 explicó 49%, CP2 36% y CP3 11% de la variación total. Las variables más importantes en CP1 se relacionaron con la inflorescencia y, para CP2, las variables relacionadas con rendimiento de forraje, se detectaron poblaciones de las regiones Valle de México, Altos de Guanajuato y Valle del Mezquital con características morfológicas interesantes para producción y calidad del forraje. Se determinó el número cromosómico a 224 plantas de 67 poblaciones de Leptochloa dubia, el 96% fueron tetraploides (2n=4x=40) y 4% diploides (2n=2x=20); al analizar las localidades y niveles de ploidía con el estadístico al azar Qs, no fueron significativos, por lo que no hay diferencia entre localidades, basándose en el nivel de ploidía. Se evaluaron los sacos reproductivos de cuatro plantas de 40 poblaciones, se encontró que todos presentaron un sólo saco embrionario tipo Polygonum, se determinó que el 81% de espiguillas presentaron cleistogamia y 19% casmogamia. El porcentaje de espiguillas con cleistogamia es mayor (P<0.05) en la base que hacia el borde de la inflorescencia, en la base presentó 95%, en la parte media 83% y terminal 64% de la inflorescencia. Se encontraron diferencias (P<0.05) al comparar por regiones; las poblaciones colectadas en el Valle de México, presentaron mayor porcentaje de espiguillas con cleistogamia 86% y las que presentaron menor porcentaje fueron las poblaciones de la región Llanuras de Ojuelos con 76%. El ACP para caracteres reproductivos y morfología de la inflorescencia mostró que en lo acumulado los tres primeros Componentes Principales explicaron 64%, CP1 33%, CP2 20% y CP3 11% de la varianza total. Las variables más importantes para CP1 fueron porcentaje y longitud de anteras de espiguillas con cleistogamia en la base, parte media y terminal de la inflorescencia. Para CP2 ramas por inflorescencia, longitud de las ramas, espiguillas por rama de la inflorescencia y altura de planta. Se evaluaron ocho genotipos de pasto Buffel tolerantes al frío, los siete nuevos genotipos fueron tetraploides (2n=4x=36) y el cultivar “Frío” pentaploide (2n=5x=45). Todos los genotipos presentaron sacos embrionarios múltiples, lo que indica que posee un sistema reproductivo apomíctico por aposporia. Existió variabilidad morfológica, en rendimiento y calidad nutritiva entre los ocho genotipos de pasto Buffel tolerantes al frío, las variables altura de planta, diámetro de tallo, largo de inflorescencia, materia seca de tallos y total se correlacionaron positivamente (P<0.05) con FDN, FDA y lignina, pero negativamente (P<0.05) con relación hoja:tallo, PC y digestibilidad in vitro de MS. Se clasificaron en tres grupos: el grupo uno, se formó por los genotipos B-1, B-2, B-4, B-5 y B-6; éstos, se correlacionaron positivamente (P<0.05) con las variables rendimiento de MS total, pero presentaron menor calidad de MS; el grupo dos, se constituyó por B-3 y B-Frío; los cuales, se asociaron con variables de calidad del forraje, pero presentaron menor rendimiento de MS; el grupo tres se conformó por el genotipo B-7, que presentó características asociadas al rendimiento de semilla. _______________ MORPHOLOGY, CYTOLOGY AND REPRODUCTIVE BIOLOGY OF POPULATIONS OF Leptochloa dubia (Kunth) Nees AND Cenchrus ciliaris L. ABSTRACT: With the objective to characterize through morphology, cytology and reproductive biology of native to Mexico populations of Leptochloa dubia (Kunth) Nees collected within Northern-Central Mexico, as well as seven new cold resistant genotypes and the commercial variety “Frio” of Buffelgrass (Cenchrus ciliaris L.) were evaluated to use systematically these plant resources for forage production. For L. dubia morphological characterization a Hottellin’s (α=0.05) analysis for mean comparation for multivariate data was performed, allowing to probe the availability of a wide diversity through 17 descriptors for 57 plant populatations from six geographic evaluated areas and this was reinforced through Principal Component Analysis (ACP) explained 95% with the cumulative value of the three principal components (CP). The first CP explained 49%, CP2 36%, and CP3 11% of the total variation. The CP1’s most important variables were related to inflorescence traits. For CP2 the related variables included forage production traits, detecting populations form Valle de México, Guanajuato Plateau and Mezquital Valley comprending interesting morphological traits for forage production and quality. Most 96% of the analyzed populations were tetraploid (2n=4x=40) and 4% were diploid (2n=2x=20); analyzing localities and ploidy levels using random statistic Qs, no difference among localities was detected based on ploidy level. Embryo sac development was analyzed for four plants from each of 40 populations, and all populations contained only one embryo sac Polygonum type. It was determined, as a mean value that 81% of the spikelets from the inflorescence were cleistogamous and 19% were chasmogamous. Cleistogamous spikelets percentage was higher (P<0.05) from the inflorescensce’s base (95%) through the apice (central part, 83%; apical portion, 64%). Comparing regions, differences (P<0.05) were detected, Valle de México’s populations showed higher cleistogamous spikelets (86%) and the lowest percentage were detected on the Llanuras de Ojuelos region (76%). The ACP for reproductive traits and inflorescence’s morphology showed that the first three PC explained 64%: CP1 33%, CP2 20% and CP3 11% of the total variance. The most important variables for CP1 included percentage and anther’s length from basal, middle and apical cleistogamous spikelets. For CP2, these included ramets from inflorescence, length of ramets, spikelets per ramet, and plant height. Eight Buffelgrass cold tolerant genotypes were evaluated and seven new genotypes were tetraploid (2n=4x=36) and the cultivar Frio was pentaploid (2n=5x=45). All evaluated genotypes showed multiple embryo sacs per ovule indicating aposporic apomixis presence within these genotypes. Plant diversity was observed for morphology, productivity and forage nutritive value among the evaluated material. Plant height, forage height, stem diameter, inflorescence length, dry matter from stems, and total dry matter were positively related (P<0.05) to NDF, ADF, and lignin; but, negatively (P<0.05) to leaf:stem ratio, CP, and in vitro DM digestibility. Three groups were defined; group one included genotypes B-1, B-2, B-4, B-5, and B-6; these were positively related (P<0.05) to DM production variables, but showing lower forage quality; group two was integrated with B-3 and B-Frio and was associated with forage quality traits; group three was conformed for B-7 genotype, showing traits associated to seed production.