Mejoramiento de especies autógamasUNIDAD 6 (parte 2)

Curso: Mejoramiento Genético VegetalFacultad de Ciencias Agrarias

Universidad de la EmpresaMontevideo

Ing. Agr., M. Sc. Jaime A. García

Area sembrada de trigo, soja y arroz en Uruguay

0100200300400500600700800900

1000

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

TrigoSojaArroz

miles de hectáreas

TrigoObjetivos y Métodos de mejoramiento

• Principal cereal del mundo. Su importancia deriva de las propiedades del gluten, una red cohesiva de proteínas resistentes del endospermo que se expanden durante la fermentación pero se coagulan y mantienen unidas al calentarse para producir el pan.

• El origen del trigo es un ejemplo clásico de la combinación de especies de parentesco cercano para formar una serie poliploide. Las especies de trigo se agrupan en tres clases de ploidía:– diploides: 2n=2x=14 Triticum monococcum– tetraploides: 2n=4x=28 Triticum turgidum, trigo durum, pastas– hexaploides: 2n=6x=42 Triticum aestivum, trigo pan

• Las dos especies más importantes desde el punto de vista comercial son: – T.aestivum (hexaploide), el trigo pan, para panificación– T.turgidum (tetraploide), trigo durum, para pastas

Origen de los trigostetraploides y hexaploides

Poehlman, fig 14.2

En la naturaleza los trigos tetraploides y hexaploides se reproducen como diploides, siendo esto regulado por el alelo Ph1, presente en el cromosoma 5B

Tipos de trigo

• Hay una gran diversidad genética en los trigos cultivados tanto en cuanto a la adaptación a distintos ambientes como en las características físico-químicas del gluten que posibilitan que sea utilizado en una gran diversidad de productos.

• Adaptación:– trigos de invierno– trigos de primavera

• Características del gluten:– duros y semiduros para panificación– blandos confitería, galletas– durum o candeal pastas y fideos

Adaptación y tipos de trigo

• Las características fisiológicas de la planta de trigo que hacen que diferentes variedades se adapten a distintos climas son:– la necesidad de vernalización– la resistencia o tolerancia al frío– la respuesta al fotoperíodo

• Trigos de invierno: requieren un período de vernalización antes de la floración y son tolerantes a temperaturas de congelación. Se cultivan en regiones donde las temperaturas de invierno son suficientemente bajas para vernalizar pero no tanto como para que el trigo no sobreviva.

• Trigos de primavera: tienen menores o no tienen requerimientos de vernalización y son menos tolerantes a bajas temperaturas. En zonas de inviernos muy fríos (donde no se pueden utilizar trigos de invierno), se plantan después del invierno. En zonas de inviernos benignos, se cultivan durante el invierno (Uruguay)

Trigos de invierno

Trigos de primavera

PRIMAVERA VERANO OTOÑOINVIERNO

Trigos de invierno

Trigos de primavera

Calidad y tipos de trigo

• La calidad del trigo se refiere a las propiedades del grano para su utilización en productos específicos. Son inherentes al tipo de trigo, al cultivar, y son muy influidas por el ambiente.

• Triticum aestivum (hexaploide) o harinero, se clasifica por la dureza del grano:– duros y semiduros (comunes o para panificación), poseen filamentos

de gluten fuertes y textura del grano dura.– blandos, poseen filamentos de gluten débiles, dan una harina fina y

sedosa, y se utilizan para productos de confitería, pasteles, galletas, bizcochos.

– Los trigos harineros también se clasifican rojos y blancos, pero esto no es muy relevante en el procesamiento de la harina.

• Triticum turgidum (tetraploide) o durum o candeal, posee un endosperma muy duro (vítreo) y se utiliza para pastas y fideos.

• La calidad de un trigo puede ser buena o mala dependiendo del tipo de producto a elaborar y el proceso industrial.

Calidad de trigo• La calidad del trigo se refiere a las propiedades del grano que determinan su

utilización para productos específicos. Depende del tipo, el cultivar y el ambiente.

• La calidad (y el valor comercial) de un lote de trigo toma en cuenta factores de calidad física (Peso Hectolítrico, sanidad, pureza), calidad molinera y panadera.

• Peso Hectolítrico: es el peso en kgs de un volumen de grano de 100 lts. Es una estimación de la calidad física del grano y de la calidad molinera. El tamaño del grano de trigo está directamente relacionado con el rendimiento de harina.

• Contenido de proteína: principal componente del gluten y es el parámetro más utilizado para definir la calidad panadera. Cuanto mayor es la proteína mejor será la calidad. La calidad de la proteína está definida principalmente por la variedad, mientras que la cantidad de la proteína es muy influida por el ambiente. En general hay una relación negativa entre rendimiento y contenido de proteínas.

• Fuerza panadera (W): se obtiene mediante un alveograma y es el parámetro preferido por los panaderos para definir la calidad de una harina.

Comercialización del trigo en Uruguay

• Se establecen los siguientes grados:1 2 3

P.Hectolítrico mínimo 79 76 73% proteína ------ 11.5 ------

Se toma como base de comercialización el grado 2 sobre el cual se pacta el precio.Grado 1: bonificación 1.5% sobre precio baseGrado 3: descuento 1.5% sobre precio base

Proteína: bonifica solo para PH>76sobre 11.5% bonifica un 2% por cada 1% de aumentodebajo 11.5% descuenta un 2% por cada 1%

• Aptitud panadera. La parte compradora y vendedora podrán convenir la inclusión del parámetro gluten. En tal caso, será de rechazo la partida cuyo gluten no tenga la capacidad de ligar durante el amasado

Objetivos de mejoramiento en trigo

• En general, los programas de mejoramiento de trigo tienen objetivos comunes pero la importancia relativa de cada uno varía con la problemática particular del cultivo en cada región.

• Estos objetivos son:– Rendimiento de grano– Resistencia a enfermedades– Calidad– Estabilidad del rendimiento– Ciclo– Resistencia al vuelco– Características de adaptación (frío, sequía, tolerancia aluminio, etc)

Objetivos de mejoramiento en trigo

• RENDIMIENTO DE GRANO– La mejora en el potencial de rendimiento se ha obtenido hibridando

genotipos adaptados con genotipos de alto rendimiento y seleccionando segregantes transgresivos en sus progenies.

– El descubrimiento y uso de genes de enanismo ha aumentado dramáticamente el potencial de rendimiento permitiendo mayor resistencia al vuelco y alto índice de cosecha.

• ESTABILIDAD DEL RENDIMIENTO– Los mejoradores realizan ensayos en distintos ambientes y seleccionan por

buena adaptación general• RESISTENCIA AL VUELCO

– Se buscan tallos cortos, fuertes, resistentes y flexibles• CICLO

– Dependiendo del uso del cultivo en cada región, los mejoradores adaptan los cultivares para lograr los ciclos más apropiados

Objetivos de mejoramiento en trigo

• RESISTENCIA A ENFERMEDADES– Objetivo presente en todos los programas y el énfasis cambia

según la prevalencia de las enfermedades en la región.

• CARACTERISTICAS DE ADAPTACIÓN– Según las necesidades de la región, puede ser necesario que las

variedades incorporen resistencia al frío, a la sequía, tolerancia al aluminio, etc.

• CALIDAD– Se refiere a las propiedades del grano que determinan su

utilización para productos específicos.

Objetivos de Mejoramiento de Trigo en INIA

• Las condiciones climáticas del Uruguay permiten la siembra de trigo de abril a julio, por tanto es importante contar con variedades de diferentes ciclos.– En las siembras tempranas (abril-mayo) se deben utilizar cultivares de ciclo

largo que no alcancen la floración antes de octubre (riesgo de heladas), no deben ser exigentes en frío (inviernos benignos).

– Cultivares de ciclo corto: el gran crecimiento del área de soja origina fuerte demanda por estos cultivares que permiten adelantar la siembra de soja de segunda.

• Cualquiera sea el ciclo, los cultivares deben combinar:• Rendimiento de grano alto y estable• Calidad de grano y harina• Resistencia a las principales enfermedades (roya de la hoja)• Resistencia a vuelco, desgrane y brotado en espiga

Enfermedades del trigo en Uruguay

• Son un factor muy importante que pueden determinar el éxito o fracaso del cultivo. Son críticas especialmente en años húmedos. A pesar de que el control químico es una práctica extendida, su eficiencia depende en muchos casos de la resistencia genética de las variedades.

• Las más importantes en Uruguay son:– Roya de la hoja: Puccinia triticina (P.recondita)– Mancha de la hoja: Septoria tritici– Mancha amarilla: Drechslera tritici sp repentis– Fusariosis de la espiga: Fusarium graminearum– Oidio: Blumeria graminis sp tritici– Roya del tallo: Puccinia graminis sp tritici

• El programa de mejoramiento de INIA enfatiza actualmente la generación de cultivares con resistencia a roya de la hoja más durable.

Métodos de mejoramiento de trigo

• Introducción de nuevo germoplasma es siempre una fuente para seleccionar padres para futuras cruzas.

• Todos los programas utilizan la hibridación para generación de variabilidad.

• Selección de líneas puras siguiendo diversas estrategias. Lo más común es manejar los segregantes en bulk hasta F4.

• Retrocruza cuando se necesita.

• La producción comercial de trigo híbrido no ha sido exitosa por falta de suficiente heterosis, alto costo de la semilla y baja fertilidad.

Variedades de trigo en Uruguay

• La mayor parte de la genética que se usa actualmente en Uruguay proviene de INIA y de criaderos argentinos. Hay también una participación de variedades francesas.

• INIA tiene un programa de mejoramiento importante y ha sido el proveedor tradicional de variedades en el Uruguay.

Cultivares de trigo autorizados para comercializar. INASE, Agosto 2011

Origen Criadero N° cultivares Total paísArgentina INTA 9 20Argentina Klein 8Argentina Buck 2Argentina ACA 1Uruguay INIA 12 13 Uruguay Calprose 1Francia Benoist 4 7Francia Serasem 2Francia F.Desprez 1Brasil OR Sementes 3 4Brasil Fecotrigo 1Mexico CIMMYT 1 1Suiza DSP 1 1

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INIA La Estanzuela

Mejoramiento de Trigo y Cebada

ArrozObjetivos y Métodos de mejoramiento

• Es el 20% de la producción mundial de granos, el segundo luego del trigo.

• Alimento principal para el 50% de la población mundial.

• Uruguay:– Buen potencial de rendimiento: 7-8 ton/ha– 90% se exporta– 7° exportador mundial.

• Oryza sativa 2n = 2x = 24• Autógama, menos de 1% de fecundación cruzada• Planta semiacuática adaptada a amplias zonas agroecológicas• La forma más común de su cultivo es bajo riego

Tipos o razas ecológicas de arroz

• Indica: tipo tropical, sensibles a bajas temperaturas, granos mas largos que anchos

• Japónica: tipo templado, resistentes al frío, granos cortos y redondeados

• Javanica: tipo intermedio, granos intermedios y bien formados

Clasificación de las variedades de arroz• Grano largo: tipo indica o tropical, granos largos delgados, textura

cristalina. • Grano corto: tipo japónica, granos cortos y pegajosos cuando se

cocinan.• Grano mediano: granos más cortos, más anchos y menos cristalinos

que las de grano largo.

Fuente: Poehlman

Métodos de mejoramiento de arroz• Son similares a los utilizados en trigo. Introducciónes e hibridación

para aumentar y generar variabilidad y selección para crear nuevos cultivares.

• La introducción de variedades semienanas en los años 60 significó un aumento importante en los rendimientos.

• La producción de híbridos F1 comenzó en China en los años 70. Uno de los principales problemas es la baja formación de semilla, que en China se suple en parte con mano de obra barata. El rendimiento potencial del arroz híbrido es 15-20% superior al de líneas convencionales.

Objetivos de mejoramiento en arroz

• Potencial de rendimiento

• Estabilidad de rendimiento

• Resistencia al vuelco

• Resistencia a estrés ambientales– bajas temperaturas, altas temperaturas, sequía

• Resistencia a enfermedades– Pyricularia oryzae, “Brusone”, es la más importante.

• Calidad de grano– calidad comercial, de molienda, de cocción, nutricional. No en

todos los países se le da la misma atención a la calidad del arroz.

Objetivos de Mejoramiento de arroz en INIA

• Variedades de grano largo de tipo americano (Japónica tropical). Es la calidad de grano típica de las variedades del sur de USA y es la que mayoritariamente producía Uruguay hasta comienzos de los 90 con Bluebelle y Tacuarí actualmente. Hay interés en este tipo de arroz para diversificar mercados.

• Variedades de tipo Indica tropical. A este grupo pertenecen la mayoría de las variedades de Sudamérica y Asia. El Paso 144 la mas importante en Uruguay. Susceptibles a Brusone y fríos.

• Variedades de granos cortos medios. Para mercados de alto valor.

• Desarrollo de cultivares Clearfield (en asociación con BASF). variedades resistentes a la familia de la imidazolinonas. Permitirían controlar el arroz rojo y un amplio espectro de malezas.

• Evaluación de híbridos de arroz con la compañia Rice Tec.

Mejoramiento de arroz

INIA Treinta y Tres

Mejoramiento de arroz

INIA Treinta y Tres

Variedades y Tipos de arroz en Uruguay

• Actualmente hay 3 variedades que concentran la mayor area de siembra:– El Paso 144, indica tropical– INIA Olimar, indica tropical– INIA Tacuarí, japónica tropical americana– Estas tres variedades fueron producidas por INIA

• Aproximadamente el 80% del arroz que se produce en Uruguay es detipo tropical o índica.

• INIA tiene un programa de mejoramiento de arroz muy importante y sus variedades dominan el mercado.

Cultivares de arroz autorizados para comercializar. INASE, Agosto 2011

Origen Criadero N° cultivares Total paísUruguay INIA 6 11Uruguay Chebataroff 3Uruguay? Saman? 2USA Rice Tec 5 5España HerbaRice Mills 2 4España Inversul 2Argentina INTA 2 2Alemania BASF 1 1Suiza? Glencore 1 1Italia ENR 1 1

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SojaObjetivos y Métodos de mejoramiento

• La soja Glycine max 2n=2x=40, es la principal oleaginosa mundial.

• USA produce el 50% de la producción mundial de soja, el resto China, Brasil, Argentina

• Semilla de soja: 40% proteína y 20% aceite

• Planta subtropical cultivada en un amplio rango de ambientes.

• Leguminosa anual de verano.

• Autógama

• Simbiosis con Rizobium

Tipos de soja

• Indeterminadas: la floración comienza antes que termine el alargamiento del tallo. Está adaptado a estaciones de crecimiento breves.

• Determinadas: las flores se producen en racimos axilares y terminales y cesan el crecimiento vegetativo cuando el tallo principal termina en un racimo de chauchas. Está adaptado a estaciones de crecimiento largas.

• La soja es una planta de días cortos, las variedades son muy sensibles al fotoperíodo y están adaptadas a crecer en un intervalo de latitud relativamente estrecho.

• Las variedades de soja se clasifican en 13 grupos de maduración del 000 (+ precoz) al grupo X (+ tardío).

• Del grupo 000 al IV son indeterminadas y del V al X son determinadas.

• En USA, las indeterminadas (tempranas) se cultivan hacia el norte y las determinadas (tardías) hacia el sur.

Poehlman, Fig 16.7

Adaptación de tipos de soja

• Fotoperíodos cortos y altas temperaturas controlan la floración de soja.

• En USA, si se planta una variedad más al norte (veranos + largos y frescos) de su rango de adaptación, alarga su período vegetativo y atrasa su floración, por el mayor fotoperíodo de verano y temperaturas más frías.

• Si se planta más al sur, acorta su período vegetativo y adelanta su floración por el menor fotoperíodo de verano y temperaturas más cálidas.

• En el hemisferio sur es la inversa.

• En Uruguay las variedades que se utilizan son principalmente de los grupos V y VI, con algunas de los grupos IV y VII.

Objetivos de mejoramiento de soja

• Rendimiento de semilla• Características agromorfológicas

– resistencia al vuelco– resistencia al desgrane

• Adaptación– grupo de madurez– resistencia a sequía y otros estreses– resistencia a herbicidas (RR)

• Resistencia a enfermedades– Podredumbre húmeda del tallo (Sclerotinia trifoliorum), tizon bacterial

(Pseudomonas syringae), roya de la soja (Phakopsora pachyrhizi), mancha marrón (Septoria glycines), tizón púrpura (Cercospora kikuchii), cancro del tallo (Diaporthe phaseolorum) virus, nematodos (Heterodera, Meloidogyne).

• Resistencia a insectos• Calidad y composición de la semilla

Objetivos de mejoramiento de soja

• El contenido de proteína de la soja es 38-42%. Después de extraer el aceite, la fracción proteica de la pasta es 50% y es de gran demanda para raciones avícolas y suinas.

• Hay una relación inversa entre proteína y aceite. Muchos programas se han focalizado en desarrollar cultivares con alta proteína (y bajo aceite).

Variedades de soja en Uruguay

• La mayoría de la genética que actualmente se usa en Uruguay proviene de criaderos de Argentina y otros países.

• INIA no tiene ninguna variedad en el mercado, pero ha iniciado recientemente un programa de mejoramiento de soja.

Cultivares de soja autorizados para comercializar. INASE, Agosto 2011

Origen Criadero N° cultivares Total paísDon Mario Argentina 25 89Nidera Argentina 20Relmo Argentina 15Seminium Argentina 10Santa Rosa Argentina 6Ferias del Norte Argentina 5Monsanto Argentina 3SPS Argentina 3Atar Argentina 1Sursem Argentina 1Fecotrigo Brasil 3 3Pau Francia 1 1

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Mejoramiento de especies autógamasUNIDAD 6 parte 2

Bibliografía• Poehlman+Sleper, Caps 9, 14, 15, 16• Acquaah, Caps 16, 27, 29, 31• www.inase.org.uy• www.inia.org.uy• www.mgap.gub.uy

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