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Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) is a facultative halophyte and some varieties are able to cope with salinity levels as high as those present in sea water. Due to its traditionally broad cultivation area (from the salt flats of the Andes at 3,800 m above sea level to the seacoast and from Colombia down to southern Chile), there is a very wide range of quinoa cultivars adapted to specific conditions displaying a broad genetic variability in stress tolerance. For this reason, quinoa offers a valuable source of germplasm for breeding new cultivars adapted to stressful environments in diverse geographical conditions and for identifying mechanisms potentially useful in breeding tolerant glycophytes. In Chile, the genetic distance between highland (altiplano) and coastal cultivars of quinoa has been assessed but their responses to salinity are less known. In the present work, the response to salt treatments (0, 100 and 300 mM NaCl) was investigated in one altiplano landrace, R49, and two coastal ones, VI-1 and VR (from central and southern Chile, respectively). Salt treatment caused a significant increase in Na+ concentrations in all plant organs; the Na+ concentration accumulated in leaves under 300 mM salt was highest in VI-1 and was ca. 1.5- to 3-fold higher in leaves and roots of plants grown under 300 mM NaCl than 100 mM NaCl. Growth was significantly inhibited by the lower salt concentration only in R49, whereas 300 mM NaCl reduced growth also in VI-1 and VR, albeit to a lower extent than in R49. The concentrations of photosynthetic pigments, total phenolics and flavonoids were differentially affected by salt in leaves of the three cultivars. Seed production at harvest was unaffected or even enhanced (VR) by 100 mM NaCl relative to controls, while with 300 mM it was reduced in R49 and VI-1 (ca. 80% and 40% inhibition, respectively) but was not affected in VR. The germinability of seeds collected from plants grown in the presence (100 or 300 mM) or absence (0 mM) of NaCl was tested on agar plates containing 0-500 mM NaCl. Results showed that the response varied between landraces with VR exhibiting the highest sensitivity (germination was inhibited even by 100 mM NaCl). Seed protein profiles (SDS-PAGE of total proteins and the amount of the 11S seed storage protein chenopodin) were compared among different cultivars not treated with salt and the effect of salt treatments on protein profile were checked in the frame of the single cultivar; this allow to compare the differences due to the genotype and also the plant response to the salt treatments.

Quinoa's adaptation was tested in Mali, West Africa, where the difficult agroclimatic conditions are similar to those in central northern Chile. The traditional varieties used were predominantly from Chile ('A64', 'BO25', 'BO78', 'PRP', 'PRJ', 'UDeC9', 'R49', 'VI-1', 'Regalona', 'Mix'), plus two crop cultivars from Argentina ('Roja Tastina' and 'Sajama') and one varietyfrom Bolivia. Trials began in 2007 and continue today. They tested sowing in the rainy season (June-Oct.) and in the dry season (Nov.- Mar.). Pests, diseases and yields were assessed, taking into account also the grain storage conditions and more sustainable soil management (compost). Some Altiplano cultivars were recalcitrant ('A64', 'R49' and 'MIX'), while the traditional varieties from central southern Chile gave satisfactory yields (1-2 tonnes/ha). Ideally, seeds should be sown each season to avoid a reduction in germination vigour which is caused by the ambient humidity and high temperatures characteristic of in situ storage in tropical zones. The crop cycle is 90-100 days for the accessions from Chile and up to 108-119 days for the accessions from Argentina. The panicles can be attacked by fungal diseases that reduce productivity in the rainy season. The presence of phytophagous insects (Bemisia, Aphis and Aspavia genera) was observed, as well as Coccinellidae, which are their natural predators in biological control. Quinoa has the potential to improve the supply of high quality protein in Africa. Pests in the rainy season and insect infestation can be controlled by adopting ecological management practices, using saponins from the same quinoa varieties. The limiting factor is the energy requirement for using water (not readily available in the dry season) and for mechanized threshing. The population's use and acceptance of quinoa can be expected to be high, on the basis of past experience introducing other crops from America (potato, maize and tomato) to this continent and given the culinary similarity with millet and rice.

Salinity is today amongst the most widespread constraints in irrigated agriculture. Thus, salt tolerance is an agronomically important trait that is receiving increasing attention among scientists worldwide. Quinoa is tolerant to soil salinity and other adverse environmental factors, hence attracting the attention of researchers as a possible crop in a changing world scenario in which scarcity of water resources and increasing soil and water salinization are the primary causes of crop loss. Quinoa's exceptional tolerance to salinity, frost, drought and other types of abiotic stress also makes it a model species for investigating cellular, physiological, bio-molecular and morphological mechanisms at the basis of stress tolerance in halophytes and in plants as a whole. There are quinoa ecotypes adapted to valley, altiplano, salt desert, sea level and tropics, which display broad genetic variability in salinity tolerance. For this reason, quinoa represents a valuable resource for selection of the most suitable material and for breeding new varieties adapted to different environmental and geographical conditions. In this chapter, scientific studies on salinity tolerance in quinoa conducted in the last decade by numerous research groups operating in at least nine different countries are described. We focus on studies in which different quinoa genotypes are compared for their response to saline conditions, demonstrating that salt tolerance is a complex, multigenic trait involving a plethora of physiological and structural adaptations. Results available up to now regarding the effect of salinity on the nutritional properties of quinoa are reported. (Texte intégral)

An increasing number of studies have been performed in recent years in Italy on quinoa (Chenopodium quinoa Willd.). Interest in this Andean seed crop is mainly due to its resistance to the abiotic stresses affecting Mediterranean agro-ecosystems, in particular drought and salinity, and to the high nutritional value of its seeds. The principal research activities in Italy currently focus on the agronomic, biological and nutritional aspects of quinoa. Several field trials were carried out at CNR-ISAFoM in Ercolano (Napoli) to evaluate, in terms of growth, yield and physiological aspects, the adaptability of quinoa to Italian pedoclimatic conditions, and the crop’s response to different agronomic management practices. Post-harvest chemical and product analyses were also performed to evaluate seed quality and aptitude for food processing. Quinoa’s tolerance to salinity stress was investigated under controlled environmental conditions at the University of Bologna, where morphological and metabolic responses were analysed. All of these studies were conducted within national and international research projects with the collaboration of foreign research centres (CEAZA, Chile) and universities (University of Copenhagen), mainly using plant material selected in Denmark or sourced from the Andean region. This chapter describes the results of the main research activities carried out in the last decade by Italian institutions and discusses the potential for the introduction of quinoa cultivation in Italian cropping systems.

La salinidad está hoy entre las restricciones más extendidas en la agricultura de regadío. Así, la tolerancia a la sal es un rasgo agronómicamente importante que está recibiendo cada vez más atención entre los científicos de todo el mundo. La quinua es tolerante a la salinidad del suelo y otros factores ambientales adversos, y por consiguiente atrae la atención de los investigadores como un cultivo posible en un escenario mundial cambiante en el que la escasez de los recursos hídricos y el aumento de la salinización del suelo y el agua son las principales causas de la pérdida de cultivos. La tolerancia excepcional de la quinua a la salinidad, heladas, sequías y otros tipos de estrés abiótico también hace que sea una especie modelo para la investigación de los mecanismos celulares, fisiológicos, biomoleculares y morfológicas en la base de la tolerancia al estrés en halófitas y en las plantas en su conjunto. Hay ecotipos de quinua adaptadas al valle, altiplano, salares, el nivel del mar y los trópicos, que muestran una amplia variabilidad genética de la tolerancia a la salinidad. Por esta razón, la quinua representa un recurso valioso para la selección del material más adecuado para la obtención de nuevas variedades adaptadas a diferentes condiciones ambientales y geográficas. En este capítulo, se describen los estudios científicos sobre la tolerancia a la salinidad en la quinua realizados en la última década por numerosos grupos de investigación que operan en al menos nueve países diferentes. Nos centramos en los estudios en los que se comparan diferentes genotipos de quinua por su respuesta a condiciones de salinidad, lo que demuestra que la tolerancia a la sal es un rasgo complejo y multigénico que implica una gran cantidad de adaptaciones fisiológicas y estructurales. Se reportan los resultados disponibles hasta ahora sobre el efecto de la salinidad sobre las propiedades nutricionales de la quinua.

Un creciente número de estudios se han realizado en los últimos años en Italia en la quinua (Chenopodium quinoa Willd). El interés en este pseudo-cereal Andino se debe principalmente a su resistencia a estreses abióticos, en particular, la sequía y la salinidad, que afectan a los ecosistemas agrícolas mediterráneos, y al alto valor nutricional de sus semillas. Las principales actividades de investigación en Italia se centran actualmente en los aspectos agronómicos, biológicos y nutricionales de la quinua. Varias pruebas de campo se han llevado a cabo en el CNR-ISAFoM de Ercolano (NA) para evaluar, en términos de crecimiento, rendimiento y aspectos fisiológicos, la capacidad de adaptación de la quinua a las condiciones edafoclimáticas italianos, y la respuesta del cultivo a diferentes prácticas de manejo agronómico. También se realizaron análisis químicos postcosecha y tecnológicos para evaluar la calidad de la semilla y la aptitud para el procesamiento de alimentos. La tolerancia de la Quinua a estrés por salinidad fue investigado bajo condiciones ambientales controladas en la Universidad de Bolonia, donde se analizaron algunas de las respuestas morfológicas y metabólicas. Todos estos estudios se llevaron a cabo dentro de los proyectos de investigación nacionales e internacionales con la colaboración de centros de investigación extranjeros (por ejemplo, CEAZA, Chile) y universidades (por ejemplo, de la Universidad de Copenhague), utilizando principalmente material vegetal seleccionado en Dinamarca o se originó en la región andina. En este capítulo, los resultados de las principales actividades de investigación llevadas a cabo en la última década por las instituciones italianas se describirán, y las perspectivas para la introducción del cultivo de la quinua en los sistemas de cultivo italianos discutidos.

La adaptación de quinua en Mali, África del Oeste, se probó dada la similitud de las condiciones agroclimáticas estresantes con el centro-norte de Chile. Las variedades campesinas usadas fueron en su mayoría de Chile (A64, BO25, BO78, PRP, PRJ, UDeC9, R49, VI-1, Regalona, Mix) más dos cultivares de cosechas Argentinas (Roja Tastina y Sajama, variedad Boliviana) y uno más proveniente de Bolivia. Los ensayos comenzaron en el 2007 y se han extendido hasta el presente. Se probaron siembras en temporada de lluvias (junio a octubre) y en temporada seca (noviembre a marzo). Se evaluaron plagas, enfermedades y rendimientos considerando las condiciones ecológicas de almacenamiento de granos y manejos más sustentables del suelo (compost). Algunos cultivares altiplánicos resultaron recalcitrantes (A64, R49 y MIX) mientras que se tuvo rendimientos más aceptables (1-2 Ton/ ha) para las variedades campesinas del centro-sur de Chile. Las semillas deben idealmente sembrarse cada estación para evitar degradación de su vigor a la germinación por la humedad ambiental y altas temperaturas debido a condiciones naturales para la conservación in situ en zonas tropicales. El ciclo de cultivo puede ser desde 90-100 días para las accesiones de Chile, hasta 108-119 días para las accesiones de Argentina. Las panojas pueden ser atacadas por hongos que deciman la producción en la estación de lluvias. Se nota también la presencia de insectos fitófagos que pertenecen a los géneros Bemisia, Aphis, y Aspavia, mientras que Coccinélidos depredan sobre éstos, como control biológico. La quinua mejoraría la oferta proteica de alta calidad en África. Posibles plagas en temporadas húmedas, ataques de insectos son tal vez controlables con manejos ecológicos, usando saponinas de las mismas quinuas. Limitante será la energía para usar aguas no fácilmente disponibles en la estación seca y para el desaponficado mecánico. El uso y aceptación por la población puede estimarse alto dada la experiencia de introducción de otros cultivos de América (papas, maíz, tomates) en este continente y la similitud culinaria con el mijo y el arroz.

La adaptación de quínoa en Mali, África del Oeste, se probó dada la similitud de las condiciones agroclimáticas estresantes con el centro-norte de Chile. Las variedades campesinas usadas fueron en mayoría de Chile (A64, BO25, BO78, PRP, PRJ, UDeC9, R49, VI-1, Regalona, Mix) más dos cultivares de cosechas Argentinas (Roja Tastina y Sajama, variedad Boliviana) y uno más proveniente de Bolivia. Los ensayos comenzaron en el 2007 y se han extendido hasta el presente. Se probaron siembras en temporada de lluvias (junio a octubre) y en temporada seca (noviembre a marzo). Se evaluaron plagas, enfermedades y rendimientos considerando las condiciones ecológicas de almacenamiento de granos y manejos más sustentables del suelo (compost). Los resultados indican que algunos cultivares altiplánicos resultaron recalcitrantes (A64, R49 y MIX) mientras se tuvo rendimientos más aceptables (1-2 Ton/ha) para las variedades campesinas del centro-sur de Chile. Las semillas deben idealmente sembrarse cada estación para evitar degradación de su vigor a la germinación por la humedad ambiental y altas temperaturas debido a condiciones naturales para la conservación in situ en zonas tropicales. El ciclo de cultivo puede ser de 90-100 días para las accesiones de Chile, a 108-119 días para las accesiones de Argentina. Las panojas pueden ser atacadas por hongos que deciman la producción en la estación de lluvias. Se nota también la presencia de insectos fitófagos que pertenecen a los géneros Bemisia, Aphis, y Aspavia, mientras que Coccinélidos depredan sobre éstos, como control biológico. El potencial de mejorar con el uso de la quínoa la oferta proteica y de un alimento de alta calidad en África es alto. Posibles plagas en temporadas húmedas, ataques de insectos son tal vez controlables con manejos ecológicos, usando saponinas de las mismas quínoas. Limitante será la energía para usar aguas no fácilmente disponibles en la estación seca y para el desaponficado mecánico. El uso y aceptación por la población puede estimarse alto dada la experiencia de introducción de otros cultivos de América (papas, maíz, tomates) en este continente. (Texte intégral)