CIMMYT

H CórdovaG AtlinN. PalaciosK. Pixley

El Salvador

H Deras

HondurasO CruzE Duron

CIATR Urbina

HaitíE Magloire

MéxicoM. Sierra

NicaraguaR ValdiviaG. BrenesA. Pineda

PanamáR GordonI CamargoE QuirozGuatemala

L LariosO SalazarJL Zea

Resultados y avances obtenidos en la biofortificación del maíz en Latinoamérica

1. Maíz de alta calidad proteica: una tecnología madura para combatir desnutrición y pobreza en Centroamérica y el Caribe

– Efectos positivos:• Casi doble contenido de lisina y

tryptofano en el endospermo– Efectos negativos:

• Endospermo harinoso/Textura suave• Seca despacio• Mas pudrición / Mas susceptible

daño gorgojo• Rendimiento menos• Niveles reducidas de metionina

Opaco-2 maíz:

OPACO

– Contiene opaque-2, la mutación natural que aumenta la concentración del lisina y triptofano

– Aproximadamente dobla el valor biológico de la proteína del maíz.

– Tiene genes modificadores que recuperan endosperma dura, moderan los efectos negativos de opaque-2

Opaque-2

El maíz de alta calidad de proteína (QPM)

QPM

Maíz Normal QPM

Lisina(% Prot)

1.6 - 2.6% (prm. 2.0%)

0.2 - 0.6% (prm. 0.4%)Trp (% Prot)

2.7- 4.5% (prm. 4.0%)

0.5 - 1.1% (prm. 0.8%)

Calidad % de Leche

Maíz Normal 39

Maíz o2o2 90

Leche 100

Bressani, et al. 1969b Viteri et al. 1972

Opaco-2 maíz: Nutrición de Niños

Hasta dónde llegamos?1. Los beneficios nutricionales de maíz ACP para alimentación humana

son probadas.

2. Las variedades son iguales o mejores a los materiales comerciales mas avanzadas en rendimiento y otras características agronómicas importantes

3. Hay semilla suficiente de progenitores para apoyar multiplicación en escala grande

4. Como poner la tecnología en los manos de agricultores, y en el alcance de la gente mas pobre de Centroamérica?

5. Tenemos que entender mejor el papel de maíz ACP en alimentación animal

1. Efectos nutricionales: beneficios de QPM en la dieta de niños.

• Nilupa S. Gunaratna – Purdue University• Meta-analice - agrupación de estudios comunitarios in

África, Latino América y Asia en el efecto de QPM en crecimiento de niños con moderado desnutrición y donde maíz es una parte significativa del dieta

• QPM substituido a maíces normales fue asociado un promedio de 8% (95% CI: 4-12%) incremento en la taza de crecimiento en altura

• 10% (95% CI: 4-13%) incremento en la taza de crecimiento en peso

• No hubo bajada en morbididad• Aceptado para publicación

1. Efectos nutricionales: nutrición animal

Guatemala 2000

Colombia 1974 Ghana 1994

EL Salvador 1999

Resumen de la potencial de maíz ACP en producción animal• El análisis en nutrición animal es al fondo un análisis

económico. Hay que preguntar si el uso de dietas con maíz ACP es más rentable que las alternativas.

• En producción de animales de patio, los sistemas evaluadas tienen que ser realistas.

• En producción comercial, ha que incluir los costos reales de almacenamiento y distribución de un grado de maíz separado.

• El ácido amino limitante en aves es metionina, no lisina y triptófano

• En producción animal, QPM tiene su mayor potencial en producción artesanal de cerdos de patio

• Estamos evaluando producción de cerdos con QPM con FIPAH y DICTA en Honduras bajo condiciones realísticas (CIDA-CCLF)

2. Variedades con alta potencial y adaptación amplia:

HIBRIDO Tipo RendAM/AP pMC pPM pAR

(CLRCW85/CLRCW97)//CML494 Norm 6.87 0.51 0.04 0.08 0.13(CML502/CLQRCWQ108)//CML491 QPM 6.70 0.52 0.04 0.11 0.12(CLQRCWQ26/CLQRCWQ108)//CML491 QPM 6.56 0.55 0.03 0.09 0.16(CML502/CLQRCWQ26)//CML491 QPM 6.51 0.53 0.02 0.11 0.13(CLQRCWQ10/CLQ6315)//CML491 QPM 6.49 0.50 0.04 0.11 0.13(CLRCW96/CLRCW85)//CML494 Norm 6.77 0.52 0.05 0.09 0.11(CLG2312/CML495)//CML494 Norm 6.76 0.52 0.06 0.09 0.13CML247/CML254 Norm 5.68 0.54 0.05 0.08 0.15Prom test. locales 5.88 0.53 0.04 0.14 0.14

Prom 6.24 0.52 0.05 0.11 0.14DMS 0.49 0.03 0.03 0.06

Promedios de hibrídos triples avanzados: 15 localidades en Centroamérica, México, y Colombia: 2008

Tipo

Rend.Cond. normales

Rend. Bajosequía pMC pPM pAR

QPM 6.14 2.27 4 11 14Normal 6.53 2.99 6 10 13

Promedios de híbridos nuevos blancos ACP y normales a tráves de 15 localidades en México, Centroamérica, Colombia

• Estamos cerca con rendimiento potencial y rasgos defensivos

• Necesitamos mejorar ahora en tolerancia a sequia y baja fertilidad

Promedios de híbridos triples amarillos avanzados: 14 localidades en Centroamérica, México, y Colombia. 2008

Hibrido Tipo Rend pMC pMP pAR(CLRCY044/CLRCY039)//CL02450 Norm 6.06 0.01 0.09 0.09CML451/CL02450 Norm 5.12 0.01 0.10 0.07CL02450Q/CML451Q QPM 5.94 0.02 0.11 0.10(CLQRCYQ49/CLQRCYQ66)//CML165 QPM 5.88 0.07 0.12 0.02(CLQRCYQ66/CLQRCYQ47)//CML165 QPM 5.74 0.08 0.17 0.03CML161/CML165 Norm 4.94 0.06 0.15 0.07

Local Check AverageNorm 4.93 0.04 0.13 0.12

Prom 5.52 0.05 0.12 0.11

LSD 0.63 0.03 0.04 0.07

Tipo Rend

Rend sequía(Zim) pMC pPM pAR

QPM 5.44 2.21 6 14 10

Normal 5.65 1.92 3 10 12

Promedios de híbridos nuevos amarillos ACP y normales a tráves de 14 localidades en México, Centroamérica, Colombia

Promedios de híbridos triples blancos avanzados: 4 localidades en México. 2008

Hybrid Type Rend pMC pPM pARMONSANTO DK 357 Normal 5.79 0.04 0.21 0.11PI0NEER 30F32 Normal 5.78 0.01 0.17 0.21(CLG2312/CML495)//CML494 Normal 5.78 0.04 0.11 0.21(CLQRCWQ116/CML491)//CML503 QPM 5.49 0.00 0.12 0.04

Promedio5.25 0.02 0.14 0.20

DMS 0.56 0.05 0.07 0.13

Promedios de híbridos triples amarillos avanzados: 4 localidades en México. 2008.

Híbrido Rend pMC pPM pAR

CML451/CNL481/CLRCY017 5.84 0.02 0.12 0.11

(CLQRCYQ49/CLQG2508 )//CML165 5.76 0.10 0.12 0.05

CL02450Q/CML451Q 5.74 0.01 0.14 0.08

PIONEER 30F35 4.72 0.00 0.15 0.08

MONSANTO DKB 191 3.95 0.01 0.14 0.02

DMS 1.35 0.04 0.09 0.14

Híbridos L1 L2 L3 L4 L5 Media % ST3041 9505 6934 7926 7115 8293 7955 8830F32 9864 6650 8346 7132 8649 8128 9030K73 8321 8653 8668 6531 5922 7619 8430F96 8309 8720 9457 6066 8697 8250 9130F87 6843 7444 7103 6197 7395 6994 7730F83 7188 7384 7616 5555 6264 6804 7530F35 11565 8771 10548 6827 9952 9533 105MAZORCE DE ORO (T) 11793 8834 10440 6759 7341 9033 100H-INTA 991 7356 6987 7362 6322 6440 6893 76DK-357 6897 6325 7325 6687 5987 6644 73NB-9043 6895 5987 6895 7652 7074 6901 102NB-6 (T) 6356 7562 5689 6354 7723 6737 100NUTRINTA AMARILLO 5682 6354 5621 5234 6097 5798 86NUTRADER 6893 6214 6325 7532 7811 6955 103NB-S 4658 5634 4586 4862 6085 5165 77Media 7875 7230 7594 6455 7315 7294DMS 2038 1088 1715 796 1214 1148

Análisis de Adaptabilidad de Rendimiento de Grano (kg ha-1) de Híbridos y Variedades Mejoradas de Maíz de Grano Blanco y Amarillo. Nicaragua. 2008.

L1: Llano Redondo Esteli, Esteli; L2: La Presa, Esteli; L3: Teotecacinte, Jalapa; L4: El Junco, Jalapa; L5: Santa Rosa, Managua. %ST: Porcentaje Sobre Testigo

Espinoza et al. 2008

Retos técnicos: Producción de semilla• Hemos tenido problemas con producción de híbridos triples

usando la línea CML491 como macho

• Problemas de coincidencia y sensibilidad a calor durantefloración

• Estamos poniendo más enfoque en cruzas dobles otra vez

• F2 x F2 o cruzas entre sintéticos estrechos?

Retos técnicos: Calidad de semilla• En Centroamérica, solamente El Salvador tiene capacidad de

analizar en manera rutina para lisina y tryptófano en el programa de mejoramiento

• Nicaragua esta enviando técnicos para capacitación en CIMMYT

• Hay progreso importante en análisis de bajo costo con NIR

R2 = 0.7571

0.000

0.020

0.040

0.060

0.080

0.100

0.120

0.140

0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100

Evaluación de triptófano con NIR

Natalia Palacios, resultados no publicados

Validación en laderas, cultivos intercalados con fríjol

El Salvador, 2007

40 hectáreas de PLATINO , hibrido QPM. Corralito (30 agricultores), El Salvador 2007

DIA DE CAMPO PARCELAS DE VALIDACION TECNOLOGICA. 2008

Generando apoyo político

Hay semilla suficiente de progenitores para apoyar multiplicación en escala grande

País Progenitores Semilla híbrida

Semilla VPL

El Salvador 13.6 t 72 t 10 t

Nicaragua 2.8 t 17.7 t 184 t

México 40 t 0.3 t

Guatemala 32.5 t 275 t

Haití 1 t 105 t

Honduras 6 t 30 t

Programas de apoyo tecnológico a pequeños agricultoresBono tecnológico : HondurasIntercambio de semilla EL SalvadorHambre 0, pobreza 0 : NicaraguaEntrega de semilla y fertilizantes : Guatemala Compras por programas de alimentaciónProducción comercial de híbridos sobresalientes y de bajo costo Producción artesanal por productores pequeños

Cómo poner la tecnología en las manos de agricultores?

Maize Biofortification to Help Alleviate Micronutrient

Malnutrition

Kevin Pixley, Natalia Palacios, Raman Babu & many colleagues

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0

10

20

Target in grainBaseline

ProvitA

Zinc

Iron

Current status (CIMMYT) and targets

15

40

60

(μg/g)

Intermediate Targets

ProA = 8

Zn = 31

Fe = 40

LCYE and HydB1 affect the ratio of carotenoids in the pathway

LCYElycopene

δ-carotene

α-caroteneLCYB

HYDb

zeinoxanthin

lutein

HYDE

ABA

HYDb1

LCYB

β-cryptoxanthin

γ-carotene

β-caroteneLCYB

zeaxanthinHYDb

GGPP

Yan et al., in preparation

Harjes et al., 2008

PSYPDSZ-ISOZDS/CRISTO

HYDB1: R2 = 0.23 for BC

LCYE: R2 = 0.58 for pathway ratio

PCR-based (STS) markers

+ +

MAS for LycE MAS for HydBDeep orange ears

High ProvitAmaize!=

Our evolving breeding strategy for ProA

+

• HPLC for carotenoids costs $20-80 per sample• MAS for LycE and HydB would cost ≈ $2-5 per sample

Visual by R. Babu

****

ZnFe

Zn (ppm) in two locations

0

10

20

30

40

50

BatanTlalti

Zn (and Fe)Zn content in maize grain (2 locations)

15

20

25

30

35

40

45

Entries

Zn (p

pm) TL (mean Zn 32.4

ppm)

AF (mean Zn 29.2ppm)

GxE often is significant (P<0.05 or P<0.01)

GxE is practically much less important than E

If people are Zn deficient, they likely live in areas with Zn deficientsoils and the best genotypes will not help.

Looking at agronomic options, e.g. seed coated with Zn fertilizer

Can we enhance Fe bioavailability instead of Fe concentration?

5% Fe bio-availability is typically assumed

Pfeiffer and McClafferty, 2007

(Recall: Interm. target = 40 µg/g)

Summary: Breeding for increasedproA, Zn and Fe concentrations• Provitamins A

– Intermediate target is close at hand– MAS should soon enhance efficiency

• Zn – Maybe enough σ2

G; Huge σ2E

– Proceeding with modest optimism• Fe

– Inadequate σ2G; Huge σ2

E

– Focus on bioavailability?– “On hold”

0 10 20 30 40 50 60

0

10

20ProvitA

Zinc

Iron

15

40

60

Recommendations (KPixley)• QPM is our only ready biofortified product in maize

– Useful per se and as a model for disemination of biofortifiedproducts

– Should be the focus of AgroSalud maize

• Provitamins A– Targets are achievable but not trivial: 5-10 year horizon, at

best– Integrate with HarvestPlus!

• Zn – Proceeding with modest optimism– Equal or greater emphasis on agronomy vs. breeding

• Fe– Forget about it as a short or medium-term objective in maize

Conclusiones• Los beneficios nutricionales son demostrados

• Los mejores híbridos de ACP son iguales a los mejores materiales comerciales.

• Los mejores VPLs rinden toneladas mas por hectárea que materiales usadas por la mayoría de agricultores

• NIR va a reducir el costo de control de calidad

• La validación muestra mucha aceptación por agricultores

• Hay semilla básica en la región

• Para el futuro, podemos poner mas énfasis en MAS para Pro-A• Necesitamos más enfoque en tolerancia a sequía, bajo N.

• Seguimos luchando con producibilidad, pero hay soluciones

• Enfoque en variedades de bajo costo: sintéticos, cruzas dobles

• Vínculos directos y formales con H+ están necesarios para aprovechar de los resultados de investigación más básica en un Fase 2.