Evaluación agronómica, fisiológica, nutricional y funcional en genotipos de frejol (Phaseolus vulgaris L.) cultivados bajo estrés hídrico terminal en la Región Centro-sur de Chile

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dc.contributor.advisorZapata San Martín, Nelsones
dc.contributor.authorTay Nevez, Kianyon Sanlinges
dc.date.accessioned2025-10-06T19:25:20Z
dc.date.available2025-10-06T19:25:20Z
dc.date.issued2025
dc.descriptionTesis presentada para optar la grado de Doctor en Ciencias de la Agronomíaes
dc.description.abstractEl frejol (Phaseolus vulgaris L.) es un cultivo estratégico para la seguridad alimentaria y nutricional, tanto a nivel mundial como nacional, debido a su alto valor nutricional, y relevancia socioeconómica en la agricultura familiar campesina. En Chile, su producción está concentrada en el valle central y representa cerca del 50% del consumo nacional, Sin embargo, el cambio climático y la creciente escasez de agua amenazan la sostenibilidad y productividad de este cultivo, particularmente en etapas críticas como la floración y el llenado de vainas. Estas condiciones también pueden afectar negativamente la calidad nutricional y funcional del grano, En este contexto, el presente estudio tuvo como objetivo evaluar rasgos agronómicos, fisiológicos, nutricionales, funcionales y de calidad culinaria en genotipos de frejol bajo condiciones contrastantes de disponibilidad hídrica en Chile. Esta evaluación busca contribuir a la identificación de genotipos superiores que combinen resiliencia al estrés hídrico con atributos nutricionales y calidad, con miras a su incorporación en programas de mejoramiento genético adaptados a escenarios de cambio climático bajo condiciones contrastantes de disponibilidad hídrica en Chile. Se evaluó el desempeño de veinte genotipos de frejol que comprendían líneas avanzadas y cultivares comerciales durante dos temporadas (2021–2022 y 2022–2023) bajo condiciones de riego normal (ND) y sequía terminal (DS). La sequía tuvo un impacto severo en varios componentes del rendimiento, incluyendo el rendimiento de grano (–22,7%), biomasa aérea (–37%), índice de cosecha (–19,5%), número de granos por vaina (–61,3%) y peso de cien granos (–10,1%). Sin embargo, se observó una significativa variabilidad genotípica, destacando los genotipos 452, 473 y 483 por mantener altos rendimientos y un desempeño fisiológico superior bajo condiciones de estrés. Características fisiológicas como el contenido de clorofila y el rendimiento cuántico del fotosistema II (ΦPSII) mostraron fuertes asociaciones con la tolerancia a la sequía y la estabilidad del rendimiento. Estos resultados destacan la importancia de seleccionar rasgos fisiológicos de resiliencia para mejorar el rendimiento bajo sequía terminal, reforzando el potencial de las estrategias de fenotipado integradas en programas de mejoramiento. Los atributos nutricionales, funcional y de calidad culinaria, como cocción, contenido de proteína cruda, capacidad de hidratación, contenido de fenoles totales y actividad antioxidante, mostraron una variación genotípica significativa e interacciones genotipo × ambiente. El tiempo de cocción tendió a incrementarse bajo DS en distintos genotipos, aunque algunos mostraron perfiles estables o incluso mejorados, lo que resalta el potencial de selección en función de sus atributos. El contenido de fenoles y la actividad antioxidante se vieron significativamente afectados por la sequía, aunque ciertos genotipos como Curi y 458 mantuvieron altos valores en ambas condiciones hídricas. Además, se observó una correlación positiva y estadísticamente significativa entre el contenido de fenoles totales y la actividad antioxidante, lo que confirma la contribución funcional de los fenoles en la defensa antioxidante del frejol. Este estudio aporta valiosos conocimientos sobre las respuestas agronómicas, fisiológicas, nutricional, funcionales y calidad culinaria de los genotipos del frejol, permitiendo integrar datos para la identificación de líneas élite con buen rendimiento, tanto en condiciones de riego como bajo estrés hídrico. Estos resultados proporcionan información fundamental para apoyar la selección de genotipos con mayor tolerancia a la sequía y valor nutricional, lo cual contribuirá al desarrollo de cultivares resilientes y funcionales, adaptados a los escenarios agroclimáticos cambiantes en Chile. Asimismo, los genotipos destacados por su desempeño agronómico, fisiológico, nutricional y funcional constituyen una base valiosa de material genético que podrá ser incorporada en el programa de mejoramiento genético nacional, fortaleciendo de esta manera la seguridad alimentaria y la sostenibilidad agrícola frente al cambio climático.es
dc.description.abstractCommon bean (Phaseolus vulgaris L.) is a strategic crop for food and nutritional security at both global and national levels, due to its high nutritional value and its socioeconomic relevance for smallholder farming systems. In Chile, its production is concentrated in the central valley and accounts for approximately 50% of national consumption. However, climate change and increasing water scarcity threaten the sustainability and productivity of this crop, particularly during critical stages such as flowering and pod filling. These conditions may also negatively affect the nutritional and functional quality of the grain. In this context, the present study aimed to evaluate the agronomic, physiological, nutritional, functional, and culinary quality traits in common bean genotypes under contrasting water availability conditions in Chile. This evaluation seeks to support the identification of superior genotypes that combine drought resilience with favorable nutritional and quality attributes, with the goal of incorporating them into breeding programs adapted to climate change scenarios. Twenty common bean genotypes, including advanced breeding lines and commercial cultivars, were evaluated over two growing seasons (2021–2022 and 2022–2023) under normal irrigation (ND) and terminal drought stress (DS) conditions. Terminal drought had a severe impact on several yield components, including grain yield (–22.7%), aboveground biomass (–37%), harvest index (–19.5%), number of grains per pod (–61.3%), and hundred-grain weight (–10.1%). However, significant genotypic variability was observed, with genotypes 452, 473, and 483 showing superior performance under stress, maintaining high yields and stable physiological behavior. Physiological traits such as chlorophyll content and the quantum yield of photosystem II (ΦPSII) were strongly associated with drought tolerance and yield stability. These findings highlight the importance of selecting physiological resilience traits to enhance productivity under terminal drought, reinforcing the value of integrating phenotyping tools into breeding strategies. Nutritional, functional, and culinary quality traits—including cooking time, crude protein content, hydration capacity, total phenolic content, and antioxidant activity (DPPH)—showed significant genotypic variation, and genotype-by-environment interactions were detected. Cooking time generally increased under DS in several genotypes; however, some genotypes showed stable or even improved profiles, highlighting the potential for selection based on these attributes. Both phenolic content and antioxidant capacity were significantly affected by drought stress, although genotypes such as Curi and 458 maintained high values under both water regimes. Moreover, a statistically significant positive correlation was found between total phenolic content and DPPH antioxidant activity, confirming the functional role of phenolics in contributing to antioxidant activity in beans. Overall, this research provides valuable insights into the agronomic, physiological, nutritional, and functional responses of common bean genotypes, allowing the identification of elite lines with good performance under both irrigated and droughtstressed conditions. The results offer critical information to support the selection of genotypes with enhanced drought tolerance and nutritional value, contributing to the development of resilient and functional cultivars adapted to changing agroclimatic scenarios in Chile. Furthermore, the genotypes identified for their superior agronomic, physiological, nutritional, and functional performance represent a valuable source of genetic material for incorporation into the national breeding program, thereby strengthening food security and agricultural sustainability in the context of climate change.en
dc.description.campusChillánes
dc.description.departamentoDepartamento de Producción Vegetales
dc.description.facultadFacultad de Agronomíaes
dc.description.sponsorshipProyecto interno INT 202200063 UdeC: Incidencia De La Sequía Terminal En El Crecimiento Y Valor Nutricional De Variedades Tradicionales De Porotos Para Grano Seco Cultivadas En Chile. Programa de fitomejoramiento del frejol, Instituto de Investigaciones Agropecuarias INIA, Chile. Cod. 500155-70es
dc.identifier.urihttps://repositorio.udec.cl/handle/11594/13190
dc.language.isoeses
dc.publisherUniversidad de Concepciónes
dc.rightsCC BY-NC-ND 4.0 DEED Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 Internationalen
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectPhaseolus Vulgarises
dc.subjectSeguridad alimentaria - Chilees
dc.subjectFrejoleses
dc.subject.odsFin de la POBREZAes
dc.subject.odsHAMBRE ceroes
dc.subject.odsBuena SALUDes
dc.subject.odsEDUCACIÓN de calidades
dc.subject.odsENERGÍA asequible y sosteniblees
dc.subject.odsCONSUMO responsable y producciónes
dc.subject.odsAcción CLIMÁTICAes
dc.titleEvaluación agronómica, fisiológica, nutricional y funcional en genotipos de frejol (Phaseolus vulgaris L.) cultivados bajo estrés hídrico terminal en la Región Centro-sur de Chilees
dc.typeThesisen

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