Evaluación del ensayo Base 120 para adaptación al estrés abiótico en habichuela (Phaseolus vulgaris L.) mediante la utilidad de un carro para recolección de datos de detección proximal

Abstract

High temperatures and low soil fertility are major abiotic factors that limit the production of the common bean (Phaseolus vulgaris L.) in the lowland tropics (< 1000 m). The Bean Abiotic Stress Evaluation (BASE 120) trial was planted at the Isabela Substation of the University of Puerto Rico in June and November of 2015 and June of 2016. The principal objective of the BASE 120 Trial was to identify common bean lines with better adaptation to moderate heat stress and low soil fertility. The field trials included 118 common bean and two tepary bean (Phaseolus acutifolius L.) lines from the Zamorano, CIAT, USDA-ARS, University of Puerto Rico and Michigan State University programs. A randomized complete block design with five replicates was used. Fertilizer was not applied although seeds of the lines were inoculated with Rhizobium etli strain 632 and R. tropici strain 899. At 45 days after planting, nodulation was evaluated using the 1-9 CIAT scale. The chlorophyll content in the leaves was measured using a portable meter. The agronomic characteristics of the lines were evaluated and the seed yield of each of the treatments was measured. In addition, the "shovelomics" methodology was used to study root characteristics. A proximal detection cart was used to take data on plant temperature and traits associated with biomass (height, NDVI and NDRE). Lines that had greater vigor, nodulation and seed yield were identified. Among the most promising lines from the BASE 120 Trial are genotypes that also showed resistance to Bean Golden Yelllow Mosaic Virus, Bean Common Mosaic Necrosis, root rot and charcoal rot. These results demonstrate that it is possible to develop high-yielding bean breeding lines that combine resistance to both biotic and abiotic constraints. The highest yielding lines had intermediate values for days to flowering, days to maturity, and biomass. Negative and significant correlations between root rot scores and seed yield, between nodulation scores and days to flowering, and between NDVI (biomass) and nodulation scores were observed. Crop rotation and root rot resistance promoted plant vigor and allowed the plant to more effectively absorb soil nutrients.

Las altas temperaturas y la baja fertilidad del suelo son factores abióticos importantes que limitan la producción de la habichuela (Phaseolus vulgaris L.) en los trópicos de baja altitud (<1,000 msnm). El Ensayo de Evaluación de Estrés Abiótico de Habichuela (BASE 120) fue sembrado en la Subestación de Isabela de la Universidad de Puerto Rico en junio y noviembre de 2015 y junio de 2016. El objetivo principal del ensayo BASE 120 fue identificar líneas de frijol con mejor adaptación para niveles moderados de estrés térmico y la baja fertilidad del suelo. Los ensayos de campo incluyeron 118 líneas de habichuela y dos líneas de frijol tépari (Phaseolus acutifolius L.) de Zamorano, CIAT, USDA-ARS, Universidad de Puerto Rico y la Universidad Estatal de Michigan. Se utilizó un diseño de bloques completos al azar con cinco repeticiones. No se aplicó fertilizante, aunque las semillas de las líneas se inocularon con la cepa 632 de Rhizobium etli y la cepa 899 de R. tropici. A los 45 días después de la siembra, se evaluó la nodulación usando una escala 1-9 CIAT. El contenido de clorofila en las hojas se midió usando un medidor portátil. Se evaluaron las características agronómicas de las líneas y se midió el rendimiento de semilla de cada uno de los tratamientos. Además, se utilizó la metodología "shovelomics" para estudiar las características de las raíces. Se utilizó un carro de detección proximal para tomar datos sobre la temperatura de la planta y datos asociados con biomasa (altura, NDVI y NDRE). Se identificaron líneas con mayor vigor, nodulación y rendimiento de semilla. Entre las mejores líneas se encuentra genotipos que también poseen resistencia al Virus del Mosaico Dorado Amarillo del Frijol y al Virus del Mosaico Común Necrótico del Frijol, además resistencia a pudrición de raíces y al tizón ceniciento del tallo. Se obtuvieron correlaciones negativas y significativas entre lecturas de pudrición de las raíces y el rendimiento de semilla, entre lecturas de nodulación y días de floración, y entre NDVI (biomasa) y lecturas de nodulación. Estos resultados demuestran que es posible desarrollar líneas de producción de frijol de alto rendimiento que combinen resistencia a los factores limitantes bióticos y abióticos. Las líneas de mayor rendimiento tuvieron valores intermedios de floración, días de madurez y biomasa. La rotación de cultivos y la resistencia a las pudriciones de las raíces promovieron el crecimiento vigoroso de las plantas y permitieron a las plantas absorber más eficientemente los nutrientes del suelo.