Estrategias de mejoramiento para productividad, adaptabilidad y calidad en trigo

Estrategias de mejoramiento para

productividad, adaptabilidad y

calidad en trigo

Agosto 2013

Estrategias de mejoramiento para productividad,

adaptabilidad y calidad en trigo

Ravi Singh

Julio Huerta, Govindan Velu, Enrique Autrique,

Suchismita Mondal, Caixia Lan, Bhoja Basnet, Yuanfeng

Hao

Apoyados por

Javier Peña (Calidad), Pawan Singh (Patologia), Jose

Crossa (Biometria), Susanne Dreisigacker

(Biotecnologia) y Xinyao He (Fusarium)

14 Tecnicos

Países clasificados por la importancia de trigo como fuente de calorías

Fuente: FAO Stats 2010

Clasificación de Kcal diarias del trigo

Cambio Climático: Impacto en la agricultura y costos

de adaptación (IFPRI, 2009)

● El rendimiento del trigo de riego se verá reducido alrededor de un 30% en el

2050.

● Mantener el rendimiento actual ya es un logro – pero no aceptable –se tiene

la necesidad de incrementar el rendimiento en un 70%.

● Los precios para el 2050 se incrementaran en un 90% en el trigo, 12% para

el arroz y 35% para el maíz, por encima de precios ya de por si altos.

● Por lo menos 7 mil millones de dólares anuales serán necesarios para

mejorar la producción agrícola y prevenir efectos adversos.

Rango

País

Población

(millones)

Incremento

(millones) % Cambio

1 India 1614 416 35

2 China 1417 71 5

3 Estados Unidos de América 404 89 28

4 Paquistán 335 154 85

5 Nigeria 289 134 86

6 Indonesia 288 58 25

7 Bangladesh 222 60 37

8 Brasil 219 25 13

9 Etiopía 174 91 110

10 República Democrática del Congo 148 82 124

11 Filipinas 146 54 59

12 Egipto 130 47 57

13 México 129 19 17

14 Federación Rusa 116 -25 -18

15 Vietnam 112 24 27

Futuros Retos – El Monstruo Poblacional Países con las mayores poblaciones en 2050 y cambios relativos a 2009

620 millones más solamente en Sur Asia para 2050 = Población de EUA y Brasil en 2009

Futuros retos- Rendimientos Trigo: 2008

0

1

2

3

4

5

6

To

nela

das/h

ectá

rea

Promedio Mundial 2012

UN/FAO meta de producción para trigo 4 tons/ha para 2020

Promedio para 2020

Promedio para 2050

Promedio de rendimiento de trigo 2007/08 = 2.8t/ha

< 1.5 1.5-2 2.01- 3 3.01 - 4 4.1 - 6 6.01-8 >8

FAO Statistics 2007

Promedio de rendimiento de trigo 2050 = 5 t/ha

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

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3.50

190

195

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80

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To

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Millo

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reas

Producción Mundial de Trigo Área Cosechada y Rendimiento Promedio

Area Cosechada Rendimiento

0

50

100

150

200

250

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2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

Millo

nes d

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on

ela

das

Millo

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ela

das

Trigo en el Mundo Producción, Consumo e Inventarios

Produccion Consumo Inventarios

Programa de Mejoramiento de Trigo Harinero – Área Objetivo: 60 M ha

● Mega-ambiente 1 - Riego: Noreste India, Pakistán, Afganistán, Irán,

Turquía, Egipto, China, México y Chile: 30 M ha

● Mega-ambiente 2 – Alta precipitación: Oeste de Asia, Norte de

África, Altiplano del Este de África: 5 M ha

● Mega-ambiente 4 - Semiárido: Este de Asia, África del Norte, India

Central, Sur de Pakistán, Sur América: 15 M ha

● Mega-ambiente 5 – Riego (caluroso): Noreste, Centro e India

Peninsular, Nepal, Bangladesh, Sur de Pakistán, Sudan: 10 M ha

Prioridades del Programa

Características Básicas (Idealmente, deben de estar presentes en

todos los trigos harineros de CIMMYT)

Alto potencial de rendimiento y estabilidad

Resistencia Duradera a Royas del tallo (Ug99), de la hoja y

amarilla

Eficiencia en el uso del agua/Tolerancia a sequia

Tolerancia a Calor

Adecuada calidad de procesamiento – trigo con grano grande y

duro, alta proteína, gluten con fuerza media/alta y extensible para

varios tipos de pan

Incrementos en el Potencial de Rendimiento

en el Germoplasma de Trigo de CIMMYT

0

1000

2000

3000

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1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Red

imie

nto

(kg

/ha)

Año

Tendencias en rendimiento del Trigo en el Valle del Yaqui de 1951 to 2013

r2 = 0.887

Incremento Rendimiento/año = 2.13%

Fuente: Fischer y Edmeades (2010)

Incrementos en el Potencial de Rendimiento

en el Germoplasma de Trigo de CIMMYT

Avances en el potencial de rendimiento de nuevas

líneas de trigo en el 17 a 31 ESWYT sembradas en

India (1996/97-2010/11)

(=1.32% ganancia anual)

Fuente: Siap-Sagarpa

-

1,000

2,000

3,000

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5,000

6,000

-

200

400

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1,200

Pro

du

cció

n A

nu

al

(Miles d

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)

Áre

a S

em

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da (

Miles d

e H

a)

Producción de Trigo en México

OI PV Prod (Miles Ton)

Fuente: Siap-Sagarpa

-

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00T

on

ela

das p

or

Hectá

rea

Producción de Trigo en México (Promedio Nacional)

PV

OI

Anual

Linear (PV)

Linear (OI)

● Nueva diversidad en derivados de Hexaploides Sintéticos

● Utilización de un segmento de cromosoma de Th. elongatum

con genes de resistencia Sr25/Lr19

● Utilización de variedades invernales y criollos regionales

● Incremento en biomasa y peso de grano

● Eficiencia en el uso del agua y tolerancia a calor

● Tendencia hacia precocidad, manteniendo variabilidad en el

rango de madurez de las líneas

Diversidad genética y combinación de tolerancia a estreses con potencial de rendimiento como meta

de mejoramiento

Ganancia en Potencial de Rendimiento

en Nuevo Germoplasma






amarilla


Tolerancia a Calor



varios tipos de pan

Puccinia graminis f.sp. tritici Puccinia recondita f.sp. tritici

Puccinia striiformis f.sp. tritici

“Boom-and-Bust”: Resistencia especifica para roya de la hoja en el Noroeste de Mexico

Año

Variedad

Gen de Resistencia Liberada No efectivo Raza

Trigo Harinero:

Yecora 70 Lr1, 13 1970 1973 ?

Tanori 71 Lr13, 17 1971 1975 ?

Jupateco 73 Lr17, 27+31 1973 1977 TBD/TM

Genaro 81 Lr13, 26 1981 1984 TCB/TB

Seri 82 Lr23, 26 1982 1985 TCB/TD

Baviacora 92 Lr14b, 27+31 1992 1994 MCJ/SP

Trigo Cristalino:

Altar 84 LrAlt 1984 2001 BBG/BN

Jupare 2001 LrAlt, 27+31 2001 2007 BBG/BP

Resistencia Duradera: Interacciones Geneticas

Suceptible

1 to 2 genes menores



% Roya

Evaluación en días

100

80

60

40

20

0

0 10 20 30 40 50

Uno o pocos genes confiriendo resistencia

Combinando 4 o 5 genes se confiere casi inmunidad (trazas a 5%

severidad) bajo presión de la enfermedad

Mejoramiento de germoplasma de trigo con mayor potencial de

rendimiento, tolerancia a estreses bióticos y abióticos, y calidad adecuada México (Cd. Obregón-Toluca/El Batan)- Kenya International Shuttle Breeding:

Ciclo de cinco años de mejoramiento

Cd. Obregón 39 msnm

Alto rendimiento (riego), Eficiencia en Uso del

Agua, tolerancia a calor, roya de la hoja, roya

del tallo (no Ug99)

Toluca 2640 msnm

Roya amarilla

Septoria tritici

Fusarium

Labranza Cero

El Batán 2249 msnm

Roya de la hoja,

Fusarium

Njoro, Kenia 2185 msnm

Roya del tallo (Grupo

Ug99), roya amarilla

● Cruzas para selección en Kenia fueron hechas en 2006 and primeras poblaciones sembradas en Kenia en 2008

● >1000 poblaciones F3/F4 son enviadas anualmente a Kenia

● Líneas con alto potencial de rendimiento y resistencia derivadas del primer grupo de selección en Kenia fueron distribuidas a todo el mundo en 2011 y 2012

● Distribución de nuevos materiales continuara cada año






amarilla


Tolerancia a Calor



varios tipos de pan

Pronostico de expansión

del Mega-ambiente 5

(Riego – Caluroso) en

India

Current

2050

Hodson & White, 2007

Cruzamientos, Selección y Evaluación

P-1 P-2 X

F - 1

F - 2

(P 1, 2 o 3) X

F – 1 Top

Año 1

Año 2

F - 3

F - 4

Año 3

MM

MM

MM

Testigo

F - 5

F - 6

Año 4

Ensayo Rendimiento

Año 5

SE o PI

Caliidad de Procesamiento Otras Enfermedades Entrega a INIFAP Año 6 Ensayo Rendimiento

(5 ambientes)


Fenotipo – Alto Rendimiento

Fenotipo – Siembra de Calor Fenotipo – Tolerancia a Sequia

Evaluación de Rendimiento de Líneas

Avanzadas Cd. Obregón, México (2012-13) ● Primer año de evaluación en riego (9717 líneas):

30 líneas/ensayo, 2 reps, diseño alfa-latice

Surcos con 5 riegos

● Segundo año de evaluación (672 líneas Riego + 308 líneas

sequia): 30 líneas/ensayo, 3 reps, diseño alfa-latice

melgas-5 riegos (>8 t/ha)

Surcos (Camas)-5 riegos (>8 t/ha)

Surcos (Camas), labranza cero-2 riegos (3-4 t/ha)

Plano –riego reducido por goteo (2-2.5 t/ha)

Surcos (Camas) – siembra tardía (28 febrero) (4-5 t/ha)

0

4

8

12

16

20

24

28

<60 60-65 65-70 70-75 75-80 80-85 85-90 90-95 95-100 100-105 105-110 110-115 >115

Nu

me

ro d

e l

ine

as

(%

)

Rendimiento (% testigos – variedades nuevas en México)

n=4814 (2005)

n=4956 (2010)

n=6685 (2011)

n=10196 (2012)

5% (238 líneas)

2% (102 líneas)

0.1% (4 líneas) Testigo Roelfs F2007

3.7% (464 líneas)

El mejoramiento es ciencia, arte, pasión, trabajo intenso y juego de números

Progreso en Potencial de Rendimiento de nuevas líneas de trigo harinero desarrolladas

desde el lanzamiento del BGRI (Datos de Cd. Obregón, México 2005, 2010, 2011 y 2012)

Calidad de Procesamiento Otras Enfermedades

Año 6 Ensayo Rendimiento (5 ambientes)

Año 7 Ensayos Nac. e Int.

- Entrega a Programas Nac. - Viveros Internacionales







amarilla


Tolerancia a Calor



varios tipos de pan

W >300

W >350

Tenacious gluten

x

x

Weak gluten

Alveograph

x

Mixographic Type

x Discard

Select

baking

Glu-1 Glu-3 Sec-1 Gli-1

Hardness (NIR), protein % and Sedimentation

x x

Yellowness

NIRS

0

5

10

15

20

25

30

35

1a 1b 2a 2b 3a 3b 4a 5

Nú

m. L

ínea

s (%

)

Clasificación de Calidad de Procesamiento

Calidad de Procesamiento de 644 líneas

de trigo harinero

Alta frecuencia de tipos 1a, 1b, 2a, 2b and

3a necesarios panes planos y de volumen


Características adicionales para mega-ambientes específicos

Resistencia Durable a enfermedades y plagas

Septoria tritici – Tizón (ME2)

H. sativus – Tizón (ME5)

H. tritici repentis – Mancha amarilla (ME4)

Fusarium – Roña y micotoxinas (ME2/4/5)

Carbón Parcial (ME1)

Pudrición de raíz y nematodos (ME4)

Mayor concentración de Zn y Fe (ME1/5)


Mycosphaerella graminicola Septoria tritici blotch (STB)

Carbón Parcial H. Sativus

Fusarium

H. Tritici repentis

Agradecimientos a agencia de apoyo al programa de mejoramiento genético & investigación en royas

(2005-2012)

Fundación Bill and Melinda Gates: DRRW Project CSISA Project Harvest Plus Project Fundación Syngenta

Gobiernos ICAR, India USAID, USA USDA-ARS, USA CONACYT, Mex

Organizaciones de agricultores: Agrovegetal, España Cofupro, México GRDC, Australia Patronato-Sonora, México

Gracias

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