Estrategias de mejoramiento para productividad, adaptabilidad y calidad en trigo

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8º Simposium Internacional de Trigo; Mazatlán (Mexico); 22-24 Ago 2013

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Estrategias de mejoramiento para productividad, adaptabilidad y calidad en trigo

  1. 1. Estrategias de mejoramiento para productividad, adaptabilidad y calidad en trigo Agosto 2013
  2. 2. 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
  3. 3. Países clasificados por la importancia de trigo como fuente de calorías Fuente: FAO Stats 2010 Clasificación de Kcal diarias del trigo
  4. 4. 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.
  5. 5. 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
  6. 6. Futuros retos- Rendimientos Trigo: 2008 0 1 2 3 4 5 6 Toneladas/hectárea Promedio Mundial 2012 UN/FAO meta de producción para trigo 4 tons/ha para 2020 Promedio para 2020 Promedio para 2050
  7. 7. 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
  8. 8. 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 245 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 ToneladasporHectárea MillonesdeHectáreas Producción Mundial de Trigo Área Cosechada y Rendimiento Promedio Area Cosechada Rendimiento
  9. 9. 0 50 100 150 200 250 0 100 200 300 400 500 600 700 800 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 MillonesdeToneladas MillonesdeToneladas Trigo en el Mundo Producción, Consumo e Inventarios Produccion Consumo Inventarios
  10. 10. 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
  11. 11. s
  12. 12. 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
  13. 13. Incrementos en el Potencial de Rendimiento en el Germoplasma de Trigo de CIMMYT 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Redimiento(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%
  14. 14. Fuente: Fischer y Edmeades (2010)
  15. 15. 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)
  16. 16. Fuente: Siap-Sagarpa - 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 - 200 400 600 800 1,000 1,200 ProducciónAnual(MilesdeTon) ÁreaSembrada(MilesdeHa) Producción de Trigo en México OI PV Prod (Miles Ton)
  17. 17. Fuente: Siap-Sagarpa - 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 ToneladasporHectárea Producción de Trigo en México (Promedio Nacional) PV OI Anual Linear (PV) Linear (OI)
  18. 18. ● 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
  19. 19. 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
  20. 20. Puccinia graminis f.sp. tritici Puccinia recondita f.sp. tritici Puccinia striiformis f.sp. tritici
  21. 21. “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
  22. 22. Resistencia Duradera: Interacciones Geneticas Suceptible 1 to 2 genes menores 2 to 3 genes menores 4 to 5 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
  23. 23. 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
  24. 24. 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
  25. 25. Pronostico de expansión del Mega-ambiente 5 (Riego – Caluroso) en India Current 2050 Hodson & White, 2007
  26. 26. Cruzamientos, Selección y Evaluación P-1 P-2X 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
  27. 27. Testigo
  28. 28. 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) Cruzamientos, Selección y Evaluación
  29. 29. Fenotipo – Alto Rendimiento Fenotipo – Siembra de CalorFenotipo – 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)
  30. 30. 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 Numerodelineas(%) 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)
  31. 31. Calidad de Procesamiento Otras Enfermedades Año 6 Ensayo Rendimiento (5 ambientes) Año 7 Ensayos Nac. e Int. - Entrega a Programas Nac. - Viveros Internacionales Cruzamientos, Selección y Evaluación
  32. 32. 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
  33. 33. 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 Núm.Líneas(%) 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
  34. 34. Prioridades del Programa 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)
  35. 35. Prioridades del Programa Mycosphaerella graminicola Septoria tritici blotch (STB) Carbón Parcial H. Sativus Fusarium H. Tritici repentis
  36. 36. 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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