Uso potencial de la vitamina E como biomarcador de longevidad en semillas de arroz (Oryza Sativa L.) de variedades cultivadas y comercializadas en Costa Rica

Abstract

El arroz (Oryza sativa L.) es un cultivo básico en Costa Rica; sin embargo, el país enfrenta un déficit creciente en la producción, aumentando la dependencia de las importaciones. La longevidad y el vigor de las semillas son vitales para mantener rendimientos estables y garantizar la resiliencia de los sistemas agrícolas, especialmente bajo condiciones tropicales que aceleran el deterioro de las semillas. Este estudio evaluó la longevidad de la semilla (p50) y los efectos del envejecimiento acelerado (42 °C, 95 % HR durante 48 y 96 horas) sobre la germinación de las semillas y el contenido de vitamina E en once variedades de arroz de Costa Rica. También, se desarrolló una metodología para detectar dos SNP’s en las posiciones 28,895,665 y 28,895,782 en el cromosoma 2, dentro del gen Os02g0701600, que influyen en los perfiles de tocoferoles y tocotrienoles. Los resultados mostraron que la alta temperatura y humedad redujeron la capacidad de germinación, con una disminución del 15-25 % después de 96 horas de envejecimiento. Los niveles de vitamina E disminuyeron con el tiempo: en general, las semillas sin envejecer tenían una concentración promedio de 35-55 μg/g; el tratamiento de 48 horas presentó 25-35 μg/g, y el de 96 horas, 20-30 μg/g. El p50 varió entre 3,8 y 13,5 días. Se encontró una correlación positiva significativa entre la concentración de γT3 y la longevidad de la semilla (p50) (P < 0.01), mientras que αT estuvo correlacionada negativamente (P < 0.05). El análisis de SNP basado en HRM reveló que el haplotipo "A" en la posición 28,895,665 influye en la eficiencia de conversión del isómero α, asociado con mayores niveles de γ-T3 (P < 0.05) y niveles más bajos de α-T (P < 0.05). Estos hallazgos sugieren que la vitamina E podría ser un marcador potencial para la longevidad de la semilla en programas de mejoramiento, para mejorar la resiliencia y el valor nutricional del arroz en Costa Rica.Rice (Oryza sativa L.) is a staple crop in Costa Rica; however, the country faces a growing production deficit, increasing dependence e on imports. Seed longevity and vigor are vital in maintaining stable yields and ensuring the resilience of agricultural systems, especially under tropical conditions that accelerate seed deterioration. This study evaluated seed longevity (p50) and the effects of accelerated ageing (42°C, 95% RH for 48 and 96 hours) on seed germination and vitamin E content in eleven rice varieties from Costa Rica. We also developed a methodology to detect two SNPs at positions 28,895,665 and 28,895,782 on chromosome 2 within the Os02g0701600 gene, influencing tocopherol and tocotrienol profiles. Results showed that high temperature and humidity reduced germination capacity, with a 15-25% decrease after 96 hours of ageing. Vitamin E levels decreased over time: overall unaged seeds had a mean concentration of 35-55 µg/g, the 48-hour treatment had 25-35 µg/g, and the 96-hour treatment had 20-30 µg/g. The p50 ranged from 3,8 to 13,5 days. A significant positive correlation was found between γT3 concentration and seed longevity (p50) (P < 0.01), while αT was negatively correlated (P < 0.05). HRM-based SNP analysis revealed that haplotype "A" at position 28,895,665 influence α-isomer conversion efficiency, associated with higher γ-T3 (P < 0.05) and lower α-T levels (P < 0.05). These findings suggest vitamin E as a potential marker for seed longevity in breeding programs to enhance rice resilience and nutritional value in Costa Rica.