Browsing by Author "Brunet Loredo, Aloysha Gabrielle"
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Item Caracterización fisiológica, productiva y de calidad en arroz negro (Oryza sativa spp. japonica) bajo condiciones hídricas contrastantes(Universidad de Concepción, 2025) Brunet Loredo, Aloysha Gabrielle; Garriga Caraballo, MiguelEl arroz (Oryza sativa L.) es uno de los cultivos más importantes a nivel mundial y se considera un alimento básico para gran parte de la población. En Chile, su producción se concentra principalmente en las regiones del Maule y Ñuble, donde las condiciones ambientales resultan más favorables. No obstante, el cultivo enfrenta diversas limitaciones, como bajas temperaturas, disponibilidad limitada de agua y suelos de baja fertilidad, lo que limita las opciones de manejo y de rotación para la industria arrocera. El arroz se cultiva tradicionalmente en condiciones de inundación, lo que requiere un elevado volumen de agua para mantener la sostenibilidad y la productividad del cultivo. En los últimos años, los efectos del cambio climático se han intensificado, evidenciándose principalmente en la disminución de la frecuencia y la cantidad de las precipitaciones, lo que ha provocado una creciente escasez hídrica que afecta directamente la producción arrocera. Frente a este escenario, resulta fundamental desarrollar nuevos cultivares capaces de tolerar el déficit hídrico y de utilizar el agua de manera más eficiente, sin comprometer la calidad del grano. El arroz blanco es el más producido y consumido a nivel mundial; sin embargo, dentro de la especie Oryza sativa existen otros tipos de arroz, denominados pigmentados, que presentan tonalidades que van desde el rojo hasta el púrpura oscuro, siendo este último conocido como arroz negro. Originario de Asia, el arroz negro se distingue por su alta concentración de antocianinas en el pericarpio, responsables de su coloración característica. Estudios comparativos entre arroces pigmentados y no pigmentados han evidenciado una mayor tolerancia de los primeros al déficit hídrico. El Programa de Mejoramiento Genético de Arroz (PMGA) del Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA) de Chile ha concentrado sus esfuerzos en la evaluación de genotipos para determinar su rendimiento en condiciones de cambio climático y en el desarrollo de cultivares adaptados a ambientes variables. Sin embargo, los genotipos de arroz negro solo han sido caracterizados en condiciones de inundación, por lo que aún se desconoce su desempeño frente al estrés hídrico en términos de rasgos agronómicos, productivos y de calidad. En este contexto, el presente estudio evaluó las características agronómicas, fisiológicas, de calidad industrial, nutricional y funcional en líneas avanzadas de arroz negro desarrolladas por el PMGA, cultivadas bajo regímenes hídricos contrastantes. Mediante ensayos multiambiente realizados durante tres temporadas, se evaluaron 19 genotipos de arroz negro y un cultivar de arroz blanco (Zafiro-INIA) utilizado como referencia, bajo dos condiciones de manejo hídrico: inundación tradicional (IND) y riego sin inundación (NI). Se estimaron componentes de varianza, valores genotípicos, heredabilidad e interacción genotipo × ambiente para los distintos rasgos evaluados. El tratamiento NI redujo significativamente la floración, la calidad del grano y el rendimiento. En promedio, los genotipos de arroz negro mostraron un 31 % menos de rendimiento que el cultivar blanco y obtuvieron 2,4 veces más producción bajo condiciones de inundación que bajo riego sin inundación. Se observaron fuertes correlaciones genéticas entre el rendimiento de grano y características como los días a antesis, el peso del grano, así como la blancura y la translucidez del grano, todas ellas con alta heredabilidad en sentido amplio (H² > 0,9). La mayoría de los rasgos evaluados presentaron una heredabilidad elevada (H² > 0,7), lo que indica una alta estabilidad genética. El rendimiento de grano se correlacionó negativamente con el porcentaje de esterilidad de la panícula (r = −0,84) y presentó una heredabilidad de 0,76. A pesar de este alto valor de heredabilidad, las condiciones de cultivo tuvieron un efecto significativo en el rendimiento. Se seleccionaron dos líneas avanzadas de arroz negro (Quila 279101 y Quila 292008), que, junto con el cultivar Zafiro-INIA, fueron evaluadas en dos localidades bajo ambas condiciones hídricas (IND y NI). A los genotipos se les evaluaron diversos rasgos de calidad, incluidos parámetros industriales, nutricionales y funcionales, con énfasis en la composición fenólica y la actividad antioxidante. Los genotipos de arroz negro presentaron altos niveles de contenido fenólico total (TPC), con un promedio de 74,8 mg GAE 100 g⁻¹, y una capacidad antioxidante significativamente superior a la del cultivar de arroz blanco, atribuida principalmente al elevado contenido de cianidina-3- O-glucósido en los granos pigmentados. El perfil fenólico varió entre el grano integral y el grano pulido, mientras que la composición mineral dependió de la localidad y del régimen de riego. Se observó una alta correlación entre el color del grano, el TPC y la actividad antioxidante. La calidad del grano estuvo influida por el ambiente, tanto en sus características industriales como en sus propiedades nutricionales, y se detectaron diferencias significativas entre el grano integral y el pulido. Adicionalmente, se caracterizaron funcionalmente los granos de arroz en términos de digestibilidad, capacidad antioxidante y citotoxicidad. En los granos cocidos de arroz negro se observó una mayor liberación de grupos amino durante todas las fases del proceso de digestión. Entre los péptidos identificados, destacó RA05_ORYSJ por su perfil funcional. No se detectó citotoxicidad del arroz negro en células intestinales Caco-2 ni en células neuronales SH-SY5Y bajo condiciones de estrés oxidativo inducido. Los genotipos de arroz negro redujeron significativamente (>50%) la producción de especies reactivas de oxígeno. Asimismo, el arroz negro disminuyó la actividad de la β-galactosidasa en más de un 65%, lo que sugiere un posible efecto protector frente a la senescencia celular. Estos resultados destacan la importancia de establecer criterios y herramientas de selección basados en la caracterización integral del arroz negro, que permitan orientar el mejoramiento genético hacia la obtención de cultivares resilientes frente a la variabilidad climática, con alto rendimiento y elevado valor nutracéutico, contribuyendo a diversificar y agregar valor al sector arrocero en Chile, mediante la producción de granos con potencial para el desarrollo de alimentos funcionales.