Mejoramiento genético de forrajeras

para persistencia productiva en

Chile: ejemplo exitoso en Trifolium

pratense L. (Trébol Rosado) INSTITUTO DE INVESTIGACIONES AGROPECUARIAS (INIA)

Dr. Fernando Ortega Klose

Santiago, Chile, 21-08-2019

TEMARIO

1.INTRODUCCIÓN

2.MEJORAMIENTO GENÉTICO DE TRÉBOL

ROSADO PARA PERSISTENCIA

3.TRATANDO DE ENTENDER LA “CAJA NEGRA”

DE LA GANANCIA GENÉTICA OBTENIDA PARA

PERSISTENCIA Y RENDIMIENTO EN TRÉBOL

ROSADO.

4.ALGUNAS CONCLUSIONES

EL FITOMEJORAMIENTO DE FORRAJERAS ES

COMPLEJO

CARACTERÍSTICAS DE ALGUNAS

ESPECIES FORRAJERASNombre común Nombre científico Polinización

(1)

Longevidad

(2)

Trébol rosado Trifolium pratense C P

Alfalfa Medicago sativa C p

Trébol blanco Trifolium repens C P

Trébol encarnado Trifolium incarnatum CA A

Trébol subterráneo Trifolium subterraneum A A

Trébol frutilla Trifolium fragiferum W P

Lotera Lotus corniculatus y

L.pedunculatus

C P

Ballica perenne Lolium perenne C P

Ballica anual Lolium multiflorum C A-B

Bromo Bromus valdivianus A P

Festuca Festuca arundinacea C P

Pasto ovillo Dactylis glomerata C P

Poa Poa pratensis X P

Fuente: Adaptado de Poehlman (1986) y Taylor (1987).

(1) C: Cruzada; CA: Cruzada o autopolinización; W: Cruzada en algunos cultivares; autopolinización en otros;

X: Cruzada o apomíctica. (2) P: Perenne; A: Anual; B: Bianual.

TÉCNICAS DE AISLACIÓN GRAMÍNEAS ALÓGAMAS

TÉCNICAS DE AISLACIÓN LEGUMINOSAS ALÓGAMAS

BALANCE DE IMPORTACIONES Y EXPORTACIONES DE

SEMILLA FORRAJERA DE CHILE (Kg/año),PRINCIPALES

GRUPOS DE ESPECIES, PROMEDIO AÑOS 2001 A 2017 (Fuente: Elaborado por Moscoso y Ortega a partir de datos de ODEPA-SNAduanas)

0

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

3000000

IMPORTACIONES EXPORTACIONES

Kg

/ a

ño

P. Ovillo

Festuca

Ballicas

Tréboles

Alfalfa

CULTIVARES DE FORRAJERAS

SELECCIONADOS O MEJORADOS EN CHILE

Período Cultivares seleccionados / creados en Chile

1958-1963 T. Rosado Quiñequeli-INIA

Alfalfa Liguen

Lotera Quimey

T. Blanco Millay

1965-1972 B. Perenne Santa Elvira

Alfalfa Rayén

1972-1987 Alfalfa Palihue

Alfalfa Huinca

1989 en adelante T. Rosado Redqueli-INIA

T. Rosado Toltén

Bromo Bronco-INIA

Bromo Bromino-INIA

Hualputras Conbarbalá y Cauquenes

T. Rosado Superqueli-INIA

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Alfalfa Lotera T. blanco T. rosado Otras leg. B. anual e

híbrida

B. perenne Festuca y

festulolium

P.Ovillo Bromo Falaris

Introducidos Nacionales

NÚMERO DE CULTIVARES FORRAJEROS

REGISTRADOS EN CHILE ( Fuente: LVOD actualizado, Servicio Agrícola y Ganadero, al 5-08-2019)

377 6

PERSISTENCIA

&

RENDIMIENTO

DENSIDAD DE PLANTAS

TAMAÑO DE PLANTA

GENOTIPO

MORFOFISIOLOGÍA

FACTORES

ABIÓTICOS

(Clima, suelo, agua,

etc.)

FACTORES

BIÓTICOS

(Enfermedades y

plagas)

ESPECIES

ASOCIADAS

(COMPETENCIA)

MANEJO

(Defoliación,

pastoreo,

fertilización, etc.)

•Calidad y anticalidad•Rend. semilla

7593

11542

9528

6318

242

104

4432

0

50

100

150

200

250

300

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

A1 A2 A3 A4

Pla

nta

s / m

2

Kg

MS

/ h

a

Kg MS / ha

Plantas/m2

11538

10090

2649

235

54

180

50

100

150

200

250

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

A1 A2 A3

Pla

nta

s / m

2

Kg

MS

/ h

a

Kg MS /ha

Plantas/m2

RENDIMIENTO PROMEDIO DE FORRAJE (Kg MS / ha) Y

DENSIDAD DE PLANTAS (Plantas/m2) DE TRÉBOL

ROSADO EN ENSAYOS DE CARILLANCA

(I), irrigado; (NI) no irrigado

(I) (NI)

PERSISTENCIA

&

RENDIMIENTO

DENSIDAD DE PLANTAS

TAMAÑO DE PLANTA

GENOTIPO

MORFOFISIOLOGÍA

FACTORES

ABIÓTICOS

(Clima, suelo, agua,

etc etc.)

ENFERMEDADES Y

PLAGAS

ESPECIES

ASOCIADAS

(COMPETENCIA)

MANEJO

(Defoliación,

pastoreo,

fertilización, etc.)

Hylastinus obscurus (Marsham) – Red Clover root borer

POLYCROSS

SEMILLA DE FAMILIAS DE

MEDIOS HERMANOS (HSF)

SELECCIÓN ENTRE Y DENTRO DE

HSF DESDE PLANTAS ESPACIADAS

POLYCROSS PARA

FORMAR

SINTÉTICOS

HSF EVALUADAS COMO PLANTAS ESPACIADAS

EN UN AMBIENTE (3-temporadas)HSF EVALUADAS EN PRADERAS EN

DOS AMBIENTES (3-temporadas)

DIAGRAMA DEL MÉTODO DE MEJORAMIENTO

UTILIZADO DESDE 1989

(Polycross y progenies de medios hermanos)

EVALUACIÓN

SINTÉTICOS EN

DISTINTOS

AMBIENTES

EVALUACIÓN

SINTÉTICOS EN

DISTINTOS

AMBIENTESModificado de Ortega y

otros, 2014.

BPC1

TDP1

BPC2

TDP2

REDQUELI INIA (1997)

+ 2 Syn Int

BPC3

TDP3

QUIÑEQUELI INIA (1962)

3 Syn PRE y 1 Syn Int

1 Syn Int +

SUPERQUELI INIA (2011)BPC4

TDP4

BPC5 TDP5

3 Syn Sel

BPC6 Prec e Int

EVALUACIÓN DE PROCEDENCIAS Y CULTIVARES INTRODUCIDOS (1987-89)

SELECCIÓN MASAL

TDP6 P e I

BPC7 Prec e Int TDP7 P e I

Syn Inty Prec

RENDIMIENTO PROMEDIO DE TRÉBOL

ROSADO (kg MS / ha ) POR TEMPORADA EN

DISTINTOS AMBIENTES

(Carillanca riego: 4 ensayos, 4 temporadas cada uno; Carillanca secano: 3 ens., 3 temp.cada

uno; Remehue: 1 ens., 3 temp.). % indica rendimiento en relación a Quiñequeli INIA

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

Carillanca R Carillanca S Remehue

Kg M

S /

ha

-añ

o

SuperQueli-INIA Redqueli-INIA Quiñequeli-INIA

154%

134%136%

144%

121%124%

a

c

d

a

c

ab

bc

d

ab

Letras distintas indican diferencias significativas según DUNCAN (p=5%)

Carillanca R y Carillanca S, análisis combinado de varianza.

RENDIMIENTO DE TRÉBOL ROSADO (kg MS /

ha ) POR TEMPORADA CON RIEGO. INIA

CARILLANCA, PROMEDIO DE CUATRO

ENSAYOS

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

1a Temp. 2a Temp. 3a Temp. 4a Temp. Prom.

Kg M

S /

ha

-añ

o

SuperQueli-INIA Redqueli-INIA Quiñequeli-INIA

POBLACIÓN (Plantas/m2) DE TRÉBOL ROSADO EN LA TERCERA

Y CUARTA TEMPORADA BAJO RIEGO. INIA CARILLANCA,

PROMEDIO CUATRO ENSAYOS

0

10

20

30

40

50

60

70

3a Temp. 4a Temp.

Pla

nta

s /

m 2

Superqueli-INIA Redqueli-INIA Quiñequeli-INIA

CORRELACIONES (r) ENTRE DENSIDAD POBLACIONAL PROMEDIO (P,

Plantas/m2) Y RENDIMIENTO DE FORRAJE (Kg MS / ha-temporada)

DURANTE CUATRO TEMPORADAS EN TRES ENSAYOS BAJO RIEGO, EN

INIA CARILLANCA (Ortega y otros, 2014)

TRCr2005 TRCr2007 TRCr2008

r P Rango r P Rango r P Rango

A1 -0.15

ns242 174-320

-0.08

ns286 233-364

0.48

ns163 114-227

A20.68 * 104 72-129

0.63

ns110 74-131

0.66

ns74 39-94

A3 0.88 ** 44 24-58 0.86 ** 46 17-70 0.83 ** 54 20-70

A4 0.89** 32 14-48 0.86 ** 31 9-52 0.89 ** 35 9-54

* y ** indica correlación significativa (p= 5 and 1% respectivamente); ns indica correlación no

significativa.

TRCsec2006 TRCsec2008

r P Rango r P Rango

A1 0.06 ns 235 196-282 -0.16 ns 161 110-217

A2 0.48 ns 54 41-64 0.68 * 38 25-53

A3 0.94 ** 19 6-29 0.94 ** 26 15-41

* y ** indica correlación significativa (p= 5 and 1% respectivamente); ns indica correlación no

significativa.

CORRELACIONES (r) ENTRE DENSIDAD POBLACIONAL PROMEDIO (P, Plantas/m2) Y RENDIMIENTO DE FORRAJE (Kg MS / ha-temporada) DURANTE

TRES TEMPORADAS EN DOS ENSAYOS SIN RIEGO, EN INIA CARILLANCA (Ortega y otros, 2014)

5000

7000

9000

11000

13000

15000

20 30 40 50 60 70

Kg M

S / h

a

Plantas / m2

r=0.89**

RELACIÓN ENTRE DENSIDAD DE PLANTAS (plantas / m2)

Y RENDIMIENTO DE FORRAJE (Kg MS / ha) EN LA

TERCERA TEMPORADA DE CULTIVARES Y SINTÉTICOS

DE TRÉBOL ROSADO. INIA Carillanca, ENSAYO BAJO

RIEGO SEMBRADO EN 2010 (Ortega y otros, 2014)

SuperqueliRedqueli

Quiñequeli

** indica correlación significativa (p=1%)

SelSynPREIII

SynPREIII

500

1500

2500

3500

4500

5500

5 10 15 20 25 30

DM

Kg

/ha

Plants/m2

r=0.94**

Superqueli-INIA

Redqueli-INIAQuiñequeli-INIA

** indicates significant correlation (p=1%)

RELACIÓN ENTRE DENSIDAD DE PLANTAS (plantas / m2)

Y RENDIMIENTO DE FORRAJE (Kg MS / ha) EN LA

TERCERA TEMPORADA DE CULTIVARES Y SINTÉTICOS

DE TRÉBOL ROSADO. INIA Carillanca, ENSAYO SIN

RIEGO SEMBRADO EN 2006 (Ortega y otros, 2014)

Quiñequeli INIA Redqueli INIA Superqueli INIA

PERSISTENCIA

&

RENDIMIENTO

DENSIDAD DE PLANTAS

TAMAÑO DE PLANTA

GENOTIPO

MORFOFISIOLOGÍA

FACTORES

ABIÓTICOS

AMBIENTALES

(Clima, suelo, agua,

etc etc.)

FACTORES

BIÓTICOS

(Enfermedades y

plagas)

ESPECIES

ASOCIADAS

(COMPETENCIA)

MANEJO

(Defoliación,

pastoreo,

fertilisation, etc.)

99,510

10,511

11,512

12,5

PASTOREOFREQ.

CORTE FREQ. CORTE INFREQ.

mm

/ p

lan

ta

Diámetro de corona

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

PASTOREOFREQ.

CORTE FREQ. CORTEINFREQ.

g M

S/ p

lan

ta

Peso total raíces

VARIACIÓN EN MORFOLOGÍA DE TRÉBOL ROSADO CON

MANEJO CONTRASTANTE DE DEFOLIACIÓN (FINAL

SEGUNDA TEMPORADA)

(promedio 8 cultivares, Ortega 1996, Ortega 2014)

Plantas

espaciadas,

25.5 mm

Plantas

espaciadas

10 g

RENDIMIENTO TOTAL DE FORRAJE DE TRÉBOL ROSADO EN

MEZCLA CON BALLICA PERENNE EN EL TERCER AÑO(promedio 8 cultivares, Ortega 1996)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

CORTE INFRQ. CORTE FREQ. PASTOREO FREQ.

To

ns

/ a

ño

B. perenne

T. Rosado

82 plantas/m2

87 plantas/m2;

r= 0.89** 72 plantas/m2;

r= 0.90 **

SELECCIÓN

RECURRENTE PARA

PERSISTENCIA EN

TERRENO

SELECCIÓN

INDIRECTA-

MORFOLOGÍA

CORONA Y RAÍCES

SELECCIÓN

INDIRECTA –

METABOLITOS

SECUNDARIOS

FENOTIPEO DE RAÍCES

Mesocosmo

Mini rhizotron Muestreo en terreno

Two pothograps of each root +

Screening para niveles hídricos

Volumetric Soil Water Content Sensors

75% of irrigation

water application

0% of irrigation

water application

100% of irrigation

water application

50% of irrigation

water application

INIA-Carillanca: López-Olivari (2015)

Olfatometro (T/C Index)

Metabolitos secundarios,

Interacción Planta & Insecto por

semioquímicos

Volatiles-Olf.

Fatty acids-Olf + contact

Other Sec.metabolites

10

12

14

16

18

20

22

24

Redq

ueli

Quiñe

queli

Syn I

I PRE

I

Syn I

I-IV

Syn I

I PRE

II

Syn I

I Int

IV

Syn I

I PRE

III

Syn I

nt V

Syn I

nt VI

--

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

a

abab

abb

c

ab

c

C

C

C

ABC

A

ABAB

BC

Numb

er of

insect

s per

plant

Insects

Dry matter

AB

bc

Dry m

atter

( t ha

-1 )

FORAGE YIELD OF RED CLOVER IN TWO SEASONS AND

NUMBER OF INDIVIDUALS OF Hylastinus obscurus(#/plant). INIA Carillanca, Chile. (I) trial sown in 2007.

Alarcón et al. 2010.

Different letters for forage yield indicate significant differences, ANOVA and Duncan (p=5%); number of

individuls Friedman and Conover-Inman (P=5%).

* Significantly different from control based on the

Wilcoxon test (P < 0.05). Male, n = 9; Female, n = 6.

Male Female

0

20

40

60

80

100

*

Tim

e s

pen

t b

y i

nse

ct i

n o

lfact

om

ete

r arm

s (%

) Root extract

Dichloromethane

*

OLFACTORY RESPONSE OF MALE AND

FEMALE OF H. obscurus TO 9-MO-OLD RED

CLOVER ROOT EXTRACT AND

DICHLOROMETHANE CONTROL (Manosalva

et al. 2011)

Figura 3. Proporción de individuos (%) que escogieron uno de los brazos en las olfatometrías en

tubo Y, frente a los distintos compuestos y concentraciones ensayadas. Asteriscos al costado de

las barras indican diferencias significativas en las frecuencias de tratamientos y control para

cada dosis del compuesto indicado según prueba χ2 (p<0,05).

Fuente: Quiroz, Ortega, Perich, Pardo. Proyectos FONDECYT UFRO-INIA Carillanca

OLFACTOMETRIC T/C INDEX VS. LOG

CONCENTRATION OF PURE SYNTHETIC

COMPOUNDS (0.1 mg/mL, 1 mg/mL and 10

mg/mL). Adaptado de Tapia et al. 2007, Proyecto

FONDECYT

-1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

b

a

a

Olf

atom

etri

c T

/C in

dex

log Concentration (µg/mL) of active compounds

Limonene

E-2-hexenal

attractive (T/C > 1)

repellent (T/C < 1)

b

(a) log Concentration of compounds in 1.5-year-old root extracts. (b) log Concentration of

compounds in 2.5-year-old root extracts.

Figure 1. Weight increase (%) of Hylastinus obscurus feeding bioassays using artificial diet.

Treatment: A) formononetin (0.098, 0.130, 0.1626 and 0.195 mg/g), B) genistein (0.494, 0.546,

0.598 and 0.651 mg/g), C) daidzein (1.025, 1.031, 1.037 and 1.043 mg/g) and D) biochanin A

(1.575, 1.939, 2.303 and 2.668 mg/g). Control = artificial diet. Different letters indicates significant

differences between treatment and control by the non-parametric Kruskal-Wallis test followed by

Conover-Inman test. Quiroz et al. 2017.

ALGUNAS CONCLUSIONES

➢ Dependiendo del ambiente, edad y manejo de la pastura de Trébol

Rosado, hay una correlación positiva y significativa entre densidad

poblacional y rendimiento de forraje.

➢ El método recurrente de selección entre y dentro de familias de medios

hermanos (selección geno-fenotípica), evaluando al mismo tiempo las

familias como pastura densa y planta espaciada, ha sido muy exitoso en

nuestro programa de mejoramiento genético.

➢ Dependiendo del ambiente, la ganancia genética observada para

rendimiento de forraje en 3 a 4 años (persistencia) ha sido entre 0.8 y

2.6 % /año.

➢ Por otro lado, la investigación en semioquímicos de la planta y su

interacción con Hylastinus obscurus puede fortalecer los resultados de

nuestro programa de mejoramiento genético; sin embargo, siempre se

debe considerer la complejidad de la persistencia como objetivo de

mejoramiento genético en forrajeras.

T. ROSADO BROMO

BALLICA PERENNE & T.BLANCO

FITOMEJORAMIENTO DE FORRAJERAS

EN INIA CARILLANCA AL 2019

AGRADECIMIENTO AL FINANCIAMIENTO

INIA (500302-70) Y A PROYECTOS

FONDECYT 1020297, 1070270, 1100812,

11130715, 1141245 Y 1181697

MUCHAS GRACIAS