Reproductive biology and pollen-pistil compatibility relationships in an Argentinian collection of Stevia rebaudiana Bertoni / Biología reproductiva y relaciones de compatibilidad polen-pistilo en una colección de Stevia rebaudiana Bertoni en Argentina

ABSTRACT

ABSTRACT Stevia rebaudiana Bertoni (Asteraceae) is a diploid species (2n=2x=22) with sexual and asexual reproduction. The sexual propagules are seeds produced by cross-pollination (allogamy) whereas the asexual propagules are either vegetative shoots or apomictic seeds. Various authors have reported that allogamy in this species is promoted by the expression of a sporophytic self-incompatibility (SSI) system. To introduce the cultivation of S. rebaudiana as a production alternative in Tucumán, Argentina, a germplasm collection of this species was established with accessions from four Argentinian provinces in the Famaillá Agropecuarian Experimental Station (EEA Famaillá), National Institute of Agropecuarian Technology (INTA). The reproductive biology of the collection was studied between 2014 and 2021 to develop strategies for breeding and conservation of these genetic resources. Fifty-six genotypes were analyzed, all of them were 2n=2x=22. Pollen viability was high (69.4 to 99.6%) in all the genotypes except in four of them, which exhibited low viability (36.0 to 51.5%) in 2015 and 2017. Forty-eight genotypic combinations were obtained by manual controlled crosses. In 12 of these combinations, one pollen tube was observed in the style zone and, in four of them, one pollen tube was observed in the embryo sac; these observations indicate, respectively, incompatible and compatible pollen-pistil relationships. Normal plump seeds were obtained in all compatible genotypic combinations. The observed incompatibility might be due to the functioning of the sporophytic homomorphic system and/or a cross-incompatibility system. The observed compatibility will allow the planification of controlled crosses within and between accessions of different geographical origins to generate genetically variable progenies for breeding purposes.

RESUMEN

RESUMEN Stevia rebaudiana Bertoni (Asteraceae) es una especie diploide (2n=2x=22) con reproducción sexual y asexual. Los propágulos sexuales son semillas producidas por polinización cruzada (alogamia), mientras que los propágulos asexuales son brotes vegetativos y semillas apomםcticas. Varios autores han seסalado que la alogamia en esta especie se ve favorecida por la expresión de un sistema de autoincompatibilidad esporofםtica (SSI). Para introducir el cultivo de S. rebaudiana como alternativa productiva en Tucumán, Argentina, se estableció una colección de germoplasma de esta especie proveniente de cuatro provincias de la Argentina en la Estación Experimental Agropecuaria (EEA) Famaillá, Instituto Nacional de Tecnologםa Agropecuaria (INTA). Se estudió la biología reproductiva de la colección entre 2014 y 2021 para desarrollar estrategias de mejoramiento y conservación de estos recursos genéticos. Se analizaron 56 genotipos, que fueron 2n=2x=22. La viabilidad del polen fue alta (69,4 a 99,6%) excepto en cuatro de ellos que exhibieron baja viabilidad (36,0 a 51,5%) en 2015 y 2017. Se obtuvieron 48 combinaciones genotópicas mediante cruzamientos controlados manuales. En 12 de estas combinaciones, se observó un tubo polםnico en la zona estilar y, en cuatro de ellas, un tubo polםnico en el saco embrionario; estas observaciones indican, respectivamente, relaciones polen-pistilo incompatibles y compatibles. Se obtuvieron semillas rellenas normales en todas las combinaciones genotópicas compatibles. La incompatibilidad observada podría deberse al funcionamiento del sistema de autoincompatibilidad homomórfica esporofítica, un sistema de incompatibilidad cruzada, o ambos. La compatibilidad observada permitirá la planificación de cruzamientos controlados dentro y entre introducciones de diferentes orígenes geográficos para generar progenies genéticamente variables con fines de mejoramiento genético.