Rendimiento potencial de materiales para un ambiente...

Rendimiento Potencial deMateriales para un AmbienteEspecífico

Hernán Mauricio Romero, Ph.D. Coordinador del Programa de Biología y Mejoramiento

CenipalmaProfesor Asociado Departamento de Biología

Universidad Nacional de Colombia

RFF ARX

PA

Fruto racimo

Mesocarpio/FrutoAceite/Mesocarpio

Número de racimos

Peso de racimo

RFF ARX

PA

Altura

Longitud de raquis

C= (R0 x RI x E x IC) x (T x P)C: Rendimiento agronómico de la especie cultivada.

R0: Radiación solar fotosintéticamente activa (RFA) que incide en el dosel.

RI: Fracción de RFA interceptada por el dosel.

E: Eficiencia fotosintética del cultivo, normalmente expresada como unidad de materia seca producida por unidad de RFA. También conocida como Uso Eficiente de la Radiación Solar (UERS).

IC: Indice de cosecha, expresado como la relación entre el rendimiento agronómico y el rendimiento biológico de un cultivo.

T: Temperatura media del aire, durante el periodo de crecimiento

P: Precipitación, o en su defecto cantidad de agua disponible para aplicar en forma de riego.

Distribución de asimilados en palma de aceite

9

Factores limitantes del crecimiento y producción en

plantas

N

PCaMg

K

SClCuFe

PlagasY

Enferme.

LIMITACIONES

Toxicidad de aluminio

Déficit hídrico

Inundaciones

Altas temperaturas

Plagas

Enfermedades

11


plantas

N

PCaMg

K

SClCuFe

PlagasY

Enferme.

Años de producción

AAR Deli x Ghana Deli x Nigeria Corpoica

DAMI 103-101 DAMI 104-404 DAMI 114-112 FELDA

GOLDEN HOPE GUTHRIE IOI IRHO 1001

IRHO 1401 IRHO 2528 UNIPALM Y22683 UP

RF

F (

ton/h

a)

Rendimiento de materiales comerciales para un ambiente específico

Rendimiento de aceite potencial en materiales comerciales

0

2

4

6

8

10

12

Ton

ela

das

(ha/

año

)

Toneladas de aceite por hectarea (año)

14


plantas

N

PCaMg

K

SClCuFe

PlagasY

Enferme.

0

5

10

15

20

25

30

35

RF

F (

To

n/h

a)

RENDIMIENTO ANUAL (RFF)Z. Oriental Plantación A

1001 AAR FELDA GH GUTHRIE IOI UP

0

5

10

15

20

25

30

35

RENDIMIENTO ANUAL (RFF)Z. Central CEPDV

Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año 1 Año 2 Año 3 Año 4

Mismos materiales diferentes productividades

16


plantas

N

PCaMg

K

SClCuFe

PlagasY

Enferme.

Estrés hídrico en palma

Productividad y déficit hídrico anual (IRHO)

6

10

14

18

22

26

0 200 400 600 800

Déficit hídrico anual

RF

F (

t/h

a añ

o)

(Caliman and Southworth, 1998)

Producción de un mismo material (LM2T x DA10D) en tres diferentes zonas con diferentes climas, palmas de 6 a 10 años

Aek Kwasan

Indonesia

La Me, Costa

de Marfil

Akpadanou

Benin

Déficit hídrico anual (mm)

RFF (Kg. / palma año)

No. racimos año

Peso de racimos (Kg.)

% TEA

% Frutos / racimo

% Mesocarpo / fruto

% Aceite / racimo

50

205

16.6

12.4

22.5

61

79

54

350

110

10.4

10.0

20.4

60

78

52

550

50

6.0

8.2

21.8

60

78

55

(Henson, 1998)

Efecto del déficit hídrico en E. guineensis e híbrido interespecíficoOxG en diferentes épocas del año con y sin riego

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Seca Transición Húmeda Seca Transición Húmeda

Guineensis Hibrido

CON RIEGO

A (

(µm

ol

CO

2 /

m2*s

g)

0

2

4

6

8

10

12

14

16


Guineensis Hibrido

SIN RIEGO

0

1

2

3

4

5

6

7


Guineensis Hibrido

CON RIEGO

UE

Af

(µm

ol

CO

2/m

mo

l H

2O

)

0

1

2

3

4

5

6

7


Guineensis Hibrido

SIN RIEGO

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5


Guineensis Hibrido

CON RIEGO

E (

mm

ol

H2

O/m

2s

g)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5


Guineensis Hibrido

SIN RIEGO

Cenipalma – Bayona et al., 2016

Ambiente GenotiposAños (2007-2012) Años (2011-2012)

RFF NR PMR AR AMF AF MF FR PMF

Hacienda

Ariguani

No riego

Dami 68,3 10,6 6,3 32,1 56,4 9,6 82,5 69,0 11,8

DxN 86,0 11,7 7,0 29,5 56,1 9,7 79,9 65,7 7,9

Felda 71,4 11,8 5,7 31,8 56,5 10,0 80,8 69,7 9,7

GH 80,2 10,6 7,3 33,4 59,2 8,4 84,1 67,1 10,4

Guthrie 102,1 11,9 8,2 31,0 55,8 8,8 83,6 66,4 8,9

UP 91,4 11,7 7,5 32,5 56,9 7,8 84,1 67,9 11,0

Media 83,2 11,4 7,0 31,7 56,8 9,1 82,5 67,6 10,0

SuramericaRiego a

saturación cada

20 días

Dami 157,9 20,1 8,0 32,1 57,7 9,2 83,9 66,3 13,0

DxN 170,2 20,2 8,2 29,8 58,2 9,6 79,3 64,5 9,5

Felda 157,8 22,2 7,1 31,9 57,8 9,4 81,0 68,0 10,5

GH 130,7 17,0 7,4 30,8 58,1 9,3 82,1 64,7 11,5

Guthrie 141,6 18,3 7,4 31,9 58,7 8,3 84,0 64,7 12,1

UP 150,4 18,4 8,1 32,5 58,2 7,8 85,5 65,1 12,5

Media 151,4 19,4 7,7 31,5 58,1 8,9 82,6 65,6 11,5

Efecto del déficit hídrico en la producción en materiales E. guineensis expuestos a riego y sin riego

Cenipalma - Rivera et al., 2012

Tamizaje de la colección biológica ‘Angola’ de palma de aceite

- Competencia por el agua disponible.

- Disminución de fuentes naturales.

- Escasez de lluvias.

Mejoramiento genético

Tratamientos

• Tensiones hídricas del suelo : -0,042 y -1,0 MPa, durante 30 días.

• Materiales: 25 materiales obtenidos de cruzamientos “Angola”.

• DCA: En arreglo factorial, 25 materiales y 2 condiciones de humedad edáfica.

No CódigoProgenitor

femenino

Progenitor

masculino

1 1.1.1.11 1-1 1-11

2 1.4.1.8 1-4 1-8

3 1.8.1.8 1-8 1-6

4 1.9.1.2 1-9 1-2

5 1.9.1.5 1-9 1-5

6 2.3.2.6 2-3 2-6

7 2.4.1.2 2-4 1-2

8 3.3.1.13 3-3 1-13

9 3.10.1.4 3-10 1-4

10 3.4.2.3 3-4 2-3

11 3.4.3.3 3-4 3-3

12 3.5.1.8 3-5 1-8

13 3.8.1.14 3-8 1-14

14 3.8.2.2 3-8 2-2

15 3.9.3.9 3-9 3-9

16 4.1.1.7 4-1 1-7

17 4.1.3.5 4-1 3-5

18 5.2.1.8 5-2 1-8

19 5.9.1.8 5-9 1-8

20 IRHO1001 1001 na

21 IRHO2501 2501 na

22 IRHO7001 7001 na

23 T1 T 1-1-1 2-8 (Polen 68)

24 T2 T 2-1-1 2-8(Polen 103)

25 T3 T3-3-8 1-9(Polen 68)

na: no aplica por ser material comercial, sin embrago es

Deli x La Mé

Efecto del déficit hídrico en

fotosíntesis

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Fo

tosin

tesis

(μ

mo

l C

O2

·m-2

·s-1

)

Capacidad Deficit

CIRAD 1001

CIRAD 2501

CIRAD 7001

1.11.11

1.4.1.8

1.8.1.61.9.1.2

1.9.1.5

2.3.2.6

2.4.1.2

3.10.1.4

3.3.1.1.3

3.4.2.3

3.4.3.3

3.5.1.8

3.8.1.14

3.8.2.2

3.9.3.9

4.1.1.7

4.1.3.55.2.1.8

5.9.1.8T1

T2

T3

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0

__

__

__

_C

on

dic

ión

de

Dé

fic

it H

ídri

co

__

__

__

_F

oto

sín

tes

is (μ

mo

l C

O2m

-2s

-1)

Fotosíntesis (μmol CO2m-2s-1)

________________Condición de Capacidad de Campo______________

• Secuenciar dos materiales colectados en Diciembre 2013 por Illumina HiSeq2000

• Análisis bioinformáticas: Obtener el perfil de todo transcriptoma y expresión génicapara las muestras de 2011 y 2013

• RT-qPCR: cuantificar genes escogidos y determinar su nivel de expresión bajo de déficithídrico

• Analizar los datos y resultados

Búsqueda de genes relacionados contolerancia a sequía

30


plantas

N

PCaMg

K

SClCuFe

PlagasY

Enferme.

Incidencia acumulada de PC

31.25

10.00

7.50

21.25

6.25

41.25

0.003.75 1.25

26.25

16.2517.50

17.5020.00

8.75 6.25

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

Inci

de

nci

a ac

um

ula

da

(%

)

Materiales Promedio: 14,69

MATERIALES Incidencia Tiempo Rec Incidencia Tiempo Rec

IOI 84.0 25.6 ±7.5 a 66.2 22.0 ± 10.5 ab

Golden Hope 76.0 23.6 ±8.5 ab 67.3 22.5 ± 8.9 ab

Guthrie 79.0 21.5 ±9.0 bc 74.6 26.7 ± 11.3 a

AAR 72.2 20.8 ±8.3 bc 61.0 19.6 ± 8.3 b

Felda 48.7 19.0 ±9.8 cd 71.8 19.7 ± 8.8 b

UP 52.4 16.2 ±7.9 d 72.3 19.8 ± 9.4 b

BARRANCA DE UPÍA ACACÍAS

Prueba Regional Materiales Malasios – Reacción a PC

PALMAS DEL MIRA

Incid

en

cia

de

PC

(%

)

Material Incidencia acumulada final (%)

r

Coari x La Mé 83 0,0024

Coari x Pobé 86 0,0020

Patuca 100 0,0060

Pepilla 96 0,0020

Material

Severidad acumulada

final (%)

Grado de severidad

final

rho

Coari x La Mé 52,2 3 0,00024

Coari x Pobé 44,0 3 0,00017

Patuca 98,0 5 0,00063

Pepilla 96,0 5 0,00052

El análisis de las tasas de progreso para laincidencia no encontró diferenciasestadísticas entre materiales de E. guineensisy de Híbrido OxG

El análisis de las tasas de progreso para laseveridad encontró diferencias estadísticasentre materiales de E. guineensis y de HíbridoOxG

Curvas de progreso de Incidencia de PC en dos materiales de E. guineensis e Híbrido OxG

Curvas de progreso de Severidad de PC en dos materiales de E. guineensis e Híbrido OxG

Uso de herramientas epidemiológicas para la evaluación

de la reacción a enfermedades en campo

Búsqueda de fuentes de resistencia a la pudrición del cogollo en la colección biológica de Elaeis guineensis Jacq proveniente de Angola (Angola x Tester).

Metodologías desarrolladas por equipo de fitopatología

Umbráculo Condiciones semi ~ controladas:

HR > 80% y

T° < 35°C

Objetivo: Selección temprana de material Angola resistente a PC

Búsqueda de fuentes de resistencia a la pudrición del cogollo en la colección biológica de Elaeis guineensis Jacq proveniente de Angola (Angola x Tester).

Revisión de Lesiones

CENSO PRE~INOCULACIÓN (11-02-16)R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10

10 61 14 3 9 9 3 9 49 3

21 65 20 124 19 15 133 34 56 5

70 94 34 205 37 29 147 223 153 8

95 96 38 53 53 153 246 176 29

186 108 41 69 54 174 250 178 67

306 121 49 73 96 186 272 192 71

159 52 93 104 197 215 74

174 56 94 108 210 220 75

182 74 114 138 215 229 78

259 84 115 141 216 241 89

294 85 134 145 229 243 97

304 89 159 224 241 271 122

370 96 178 285 247 1 125

103 181 295 265 X control ↑ 138

110 193 309 272 146

111 197 319 274 153

114 208 501 360 164

117 245 167

126 253 182

147 281 186

163 200

173 208

176 210

178 231

180 234

185 250

188 251

192 255

219 261

220 263

225 287

241 293

243 300

244 312

255 313

265 315

266 497

269 503

273

280

289

291

292

303

306

314

327

370

6 13 48 3 20 17 17 6 13 38 Palmas / repetición

2.3 4.9 18.3 1.1 7.6 6.5 6.5 2.3 4.9 14.4 % / Repetición

181 >> total de plantas con PC o evidencia pre-inoculación

6.9 >> % de plantas con síntomas o evidencia de PC Pre-inoculación

CENSO PRE~INOCULACIÓN (11-02-16)

Plantas con síntomas o evidencia de PC desde vivero:

R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10

6 13 48 3 20 17 17 6 13 38

Porcentaje de plantas con síntomas o evidencia de PC por Repetición:

R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10

2.3 4.9 18.3 1.1 7.6 6.5 6.5 2.3 4.9 14.4

181 >> Total de plantas síntomas o evidencia de PC, pre-inoculación en el montaje 1

6.9 >> % de plantas con síntomas o evidencia de PC Pre-inoculación en el montaje 1

• 2630 Plántulas dentro del montaje 1

• Se realizó un censo de PC previa inoculación

Resultados parciales:

2630 Plántulas

263 códigos evaluados

10 Repeticiones

66 códigos con lesiones

• 2.5% de infección en la inoculación 1• La repetición 7 fue usada como control sin

inoculación

Qué tenemos

Qué tenemos

OR

TE

T 1

OR

TE

T 2

8

OR

TE

T 3

3

OR

TE

T 3

4

OR

TE

T 3

5

OR

TE

T 5

7

Gráfico ANOM para INCIDENCIA

Con 99% Límites de Decisión

0

10

20

30

40

50

Med

ia

LDS=33,33LC=19,26LDI=5,18

24 hpi: 143 genes (DE) – 41 Genes Patogenicidad

ID log2FoldChange Name Respuesta Patógeno

Eg01_g001950 2,203028954 V-type proton ATPase subunit b

Eg01_g003180 3,134160484 Putative O-acyltransferase WSD1 SI

Eg01_g006290 2,121051247 Ethylene-responsive transcription factor ERF023 SI

Eg01_g007670 2,023510545 Calceneurin B-like protein CBL CIPK 26 SI

Eg01_g011450 2,002952554 Elongation Factor EF1

Eg01_g013840 2,257468086 Uncharacterized oxidoreductase

Eg01_g014400 2,084185544 Protein TIFY 10A-like SI

Eg02_g000810 2,45084184 Probable protein phosphatase

Eg02_g003120 2,085498078 Probable tyrosine-protein phosphatase

Eg02_g006960 2,493238077 Putative Serine/theorine protein kinase SI

Eg02_g008410 -2,052803003 Eukarytic translation initiarion factor 4E-1

Eg02_g010030 2,116389484 Thioredoxin domain-containing protein 9 homolog SI

Eg02_g013410 2,866389435 Histone-lysine N-methyltransferase ASHR3

Eg03_g003860 2,262142528 Putative uncharacterized protein

Eg03_g007980 2,319963412 Probable glutathione peroxidase 4 SI

Eg03_g008390 2,577811616 kinesin-4-like

Eg04_g001560 3,140605996 Putative Uncharacterized mitochondrial protein

Eg04_g002030 2,019511081 GATA transcription factor 16-like

Eg04_g002650 2,541031927 Transport inhibitor response 1-like protein SI

72 hpi: 350 DE, 85 genes patogenicidad

ID log2FoldChange Name Rta Patógeno

Eg01_g001130 2,232520166 Predicted GPI-anchored protein 58

Eg01_g001180 2,86066227 ATP synthase subunit d, mitochondrial

Eg01_g002610 2,792029337 Probable inositol oxygenase

Eg01_g002830 2,44361435 Putative Acid phosphatase 1 SI

Eg01_g003180 2,442941537 Putative o-ayltransferase WSD1 SI

Eg01_g003720 2,674163329 Peroxidase 4

Eg01_g003730 2,339468271 peroxidase P7-like

Eg01_g006290 2,943527663 Disease resistance protein (TIR-NBS-LRR class) family SI

Eg01_g007330 2,841070249 Pathogenesis-related SI

Eg01_g007610 2,225726165 robable carboxylesterase 17

Eg01_g008390 2,070869783 Glycosyltransferase family 61

Eg01_g010990 2,034477587 Root phototropism protein 3 RPT3

Eg01_g012530 2,203554945 Lipid transfer protein LTP 3 SI

Eg01_g012740 2,297935566 Pectinesterase 31

Eg01_g013840 2,286282025 Uncharacterized oxidoreductase

Eg01_g015220 2,135161374 Leucine-rich repeat protein kinase SI

Eg01_g015320 3,005924569 Uncharacterized protein

Eg01_g015840 2,826088018 MACPF domain-containing protein

Eg01_g015930 2,319782718 Uncharacterized protein

Eg01_g016550 2,028708189 Putative serine/threonine kinase BR1 SI

Eg01_g016770 2,651917632 Disease resistance protein (TIR_NBS_LRR) SI

Eg01_g017770 2,869026 Transcription factor bHLH61 isoform 1 SI

120 hpi: 300 genes DE, Genes patogenicidad 68

ID log2FoldChange Name Rta Patogeno

Eg01_g001180 2,04720188ATP synthase subunit d, mitochondrial

Eg01_g002830 2,305148682Putative Acid phosphatase 1 SI

Eg01_g003720 2,377466611Peroxidase 4

Eg01_g004360 2,080518879GDSL esterase/lipase SI

Eg01_g006290 2,723940231Ethylene-responsive transcription factor ERF023-like SI

Eg01_g011630 2,33359089754S ribosomal protein L12, mitochondrial-like

Eg01_g012510 2,390175588Putative Cyclic dof factor 2

Eg01_g012530 2,39675299Hypothetical protein

Eg01_g012740 2,036138947Pectinesterase 31 SI

Eg01_g013640 2,441324331MLO 6 SI

Eg01_g013840 2,249800285Hypothetical protein

Eg01_g015840 2,483513962Uncharacterized protein

Eg01_g015930 2,230912487proline-rich receptor-like protein kinase PERK2 SI

Eg01_g016770 2,730981309Disease resistance protein (TIR_NBS_LRR) SI

Eg01_g017770 2,852146671Transcription factor bHLH61 isoform 1

Eg02_g005860 2,048561743Calcineurin B-like protein 3 SI

Eg02_g007200 2,426473003Uncharacterized protein

Eg02_g010030 2,379192476Thioredoxin domain-containing protein 9 homolog SI

Eg02_g011190 2,0422460443-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A reductase

Eg02_g013410 2,264608317Histone-lysine N-methyltransferase ASHR3

45


plantas

N

PCaMg

K

SClCuFe

PlagasY

Enferme.

Híbrido OxG

Elaeis oleifera Elaeis guineensis

Híbrido interspecífico Oleífera x Guineensis

CoaríManaosTaishaBrasil

LaMéAVROSCompactaEkonaDjongo

Qué tenemos

Sin polinización Con polinización

Generalidades

Híbridos OxGPolinización asistida:

Incremento en los costos de producción

Dependencia del polen E. guineensis

Deficiencias en calidad de las aplicaciones

ANA 300 [2] ANA 300 [2-3] ANA 300 [1-3-4] ANA 300 [1-2-3-4] ANA 600 [1-2-3-4]

Efecto de la aplicación de ANA en el peso y conformación de racimos en el material híbrido OXG Coarí x LaMé

Peso medio de racimos (kg)

17.0 16.815.9 15.6 15.5

14.914.3 14.2 14.2

13.2 13.0 12.8 12.8 12.6 12.6 12.511.5

11.0 10.6

9.2

6.4

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

1,2,3,4 2 1,2,3,4 1,2,3,4 2,3,4 1,2,3,4 1,2,4 2,4 2 1,2,3 2,3 1,4 3,4 1,3 1,2 1,3,4 1 2 3 4 1,2,3,4

ANA 600 Cen. ANA 300 ANA 400 ANA 300 ANA 200 ANA 300 ANA 300 Trad. ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 Agua-Carrier

Pe

so (

Kg)

Concentración y momento de aplicación

Peso de racimo (Kg)

Momentos de aplicación

Pre-antesis Antesis Post-antesis Post-antesis

EF-603 EF-607 7 días 14 días

1 2 3 4

Aceite a racimo




1 2 3 4

30.629.5 29.5 29.2 28.7 28.7 28.6 28.5 28.1 28.0 28.0 28.0 27.9 27.8 27.7 27.3

25.9 25.9 25.523.8

19.0

0

5

10

15

20

25

30

35

2,3 1,2,3,4 1,2,3,4 2,3,4 1,2,3 1,2,3,4 2 1,2,4 2 3,4 1,2 2,4 1,2,3,4 1,3 1,4 1,3,4 1 3 2 4 1,2,3,4

ANA 300 ANA 300 ANA 200 ANA 300 ANA 300 ANA 400 Cen. ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 600 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 Trad. ANA 300 Agua-Carrier

AR

(%

)


Aceite a racimo (%)

Contenido de aceite a racimo (kg aceite/racimo)




1 2 3 4

4.8 4.7 4.6 4.5 4.5 4.44.1 4.1 4.0 4.0

3.7 3.6 3.6 3.5 3.5 3.53.1 3.1

2.8

2.3

1.3

0

1

2

3

4

5

6

1,2,3,4 1,2,3,4 2 1,2,3,4 2,3,4 1,2,3,4 1,2,4 2,3 2,4 1,2,3 2 1,3,4 3,4 1,4 1,3 1,2 2 1 3 4 1,2,3,4

ANA 300 ANA 600 Cen. ANA 400 ANA 300 ANA 200 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 Trad. ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 Agua-Carrier

CA

(kg

. ace

ite

/ra

cim

o)


Contenido de aceite a racimo (kg de aceite/racimo)

Resultados Fase III

ANA = 600 ppm produjo racimos de un peso medio y contenido de aceite superior al obtenido mediante polinización asistida tradicional

ANA (> 300 ppm) estimuló la formación total de frutos (0 % abortos)

Agua PolenANA 600 [1-2-

3-4]ANA 300 [1-2-

3-4]

GRUPO DE INVESTIGACION• Hernán Mauricio Romero

• Ivan Ayala

• Edison Daza

• Andres Tupaz

• Norman Correa

• Rodrigo Ruiz

• Cristihian Bayona

• Arley Caicedo

• Stephany Guataquira

• Yurany Rivera

• Sophya Millan

• Carmenza Montoya

• Juan Camilo Ochoa

• Mariana Herrera

• Kelly Avila

• Leonardo Araque

• Rodrigo Avila

PROGRAMA DE BIOLOGIA DE LA PALMA Y FITOMEJORAMIENTO

Rendimiento potencial de materiales para un ambiente...

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