Genotype-Dependent Tipburn Severity During Lettuce Hydroponic Culture Is Associated with Altered Nutrient Leaf Content

Abstract

Cultivated lettuce (Lactuca sativa L.) is one of the most important leafy vegetables in the world, and most of the production is concentrated in the Mediterranean Basin. Hydroponics has been successfully utilized for lettuce cultivation, which could contribute to the diversification of production methods and the reduction of water consumption and excessive fertilization. We devised a low-cost procedure for closed hydroponic cultivation and easy phenotyping of root and shoot attributes of lettuce. We studied 12 lettuce genotypes of the crisphead and oak-leaf subtypes, which differed on their tipburn resistance, for three growing seasons (Fall, Winter, and Spring). We found interesting genotype × environment (G × E) interactions for some of the studied traits during early growth. By analyzing tipburn incidence and leaf nutrient content, we were able to identify a number of nutrient traits that were highly correlated with cultivar- and genotype-dependent tipburn. Our experimental setup will allow evaluating different lettuce genotypes in defined nutrient solutions to select for tipburn-tolerant and highly productive genotypes that are suitable for hydroponics.

La lechuga cultivada (Lactuca sativa L.) es una de las hortalizas de hoja más importantes en el mundo, y la mayor parte de la producción se concentra en la Cuenca Mediterránea. La hidroponía se ha utilizado con éxito para el cultivo de lechuga, lo que podría contribuir a la diversificación de los métodos de producción y a la reducción del consumo de agua y la fertilización excesiva. Diseñamos un procedimiento de bajo costo para el cultivo hidropónico cerrado y la fenotipificación fácil de los atributos de raíz y brote de la lechuga. Estudiamos 12 genotipos de lechuga de los subtipos romana y hoja de roble, que diferían en su resistencia al tipburn, durante tres temporadas de crecimiento (otoño, invierno y primavera). Encontramos interesantes interacciones genotipo × ambiente (G × E) para algunos de los rasgos estudiados durante el crecimiento temprano. Al analizar la incidencia de tipburn y el contenido de nutrientes en las hojas, pudimos identificar una serie de rasgos nutricionales que estaban altamente correlacionados con el tipburn dependiente del cultivar y del genotipo. Nuestro diseño experimental permitirá evaluar diferentes genotipos de lechuga en soluciones nutricionales definidas para seleccionar genotipos tolerantes al tipburn y altamente productivos que sean adecuados para la hidroponía.