Programa de Mejoramiento de Trigo Harinero en CIMMYT, Mexico

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VII Simposio Internacional de Trigo

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Programa de Mejoramiento de Trigo Harinero en CIMMYT, Mexico

  1. 1. Programa de Mejoramiento de Trigo Harinero en CIMMYT, México Ravi Singh Julio Huerta, Sybil Herrera, Govindan Velu, EnriqueAutrique, Sukhwinder Singh, Suchismita Mondal, Caixia Lan, Hugo Gomez, Bhoja Basnet Apoyados por Javier Peña, Pawan Singh, Jose Crossa y Xinyao He
  2. 2. Importancia del trigo• Es el cultivo alimentario más importante a nivel mundial.• Segundo cultivo alimentario más importante en países desarrollados después del arroz.• Alimento para 2500 millones de personas pobres (< 2 dólar/día)• Proporciona el 20% de las calorías y el 20% de proteína en PMD• Cultivo alimentario más negociado
  3. 3. Países clasificados por la importancia de trigo como fuente de caloríasClasificación de Kcal diarias del trigo Fuente: FAO Stats 2010
  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. Futuros Retos – El Monstruo Poblacional Países con las mayores poblaciones en 2050 y cambios relativos a 2009 Población IncrementoRango País (millones) (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 27620 millones más solamente en Sur Asia para 2050 = Población de EUA y Brasil en 2009
  6. 6. Futuros retos- Rendimientos Trigo: 2008 6 Promedio para 2050 5Toneladas/hectárea Promedio para 2020 4 Promedio Mundial 2008 3 2 1 0 UN/FAO meta de producción para trigo 4 tons/ha para 2020
  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 Promedio de rendimiento de trigo 2050 = 5 t/haFAO Statistics 2007
  8. 8. Millones de Hectáreas 190 195 200 205 210 215 220 225 230 240 245 1980 235 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994Area Cosechada 1995 1996 1997 1998 1999 2000Rendimiento 2001 2002 2003 Producción Mundial de Trigo 2004 2005 2006 2007 Área Cosechada y Rendimiento Promedio 2008 2009 2010 2011 2012 (est) 0.00 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 0.50 Toneladas por Hectárea
  9. 9. Trigo en el Mundo Producción, Consumo e Inventarios 800 250 700 200 600Millones de Toneladas Millones de Toneladas 500 150 400 100 300 200 50 100 0 0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 (est) 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 and 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 ProgramaCaracterísticas Básicas (Idealmente, deben de estar presentes entodos 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 Promedio y tendencias de rendimiento de Trigo en Avances en el potencial de rendimiento de nuevas campos de agricultores en el Valle del líneas de trigo en el 17 a 31 ESWYT sembradas en Yaqui, México de 1951 a 2011 India (1996/97-2010/11) 7000 Yield = -1.49 x 10 to the fifth + 77.5 kg/ha/year 6000Grain Yield (kg/ha) R2 = 0.876 (=1.32% annual gains) 5000 4000 3000 2000 1000 0 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Year of Harvest
  14. 14. Producción de Trigo en México (Promedio Nacional) 7.00 1.35% Anual, 51 Kg año 6.00 5.00Toneladas por Hectárea 4.00 PV OI Anual 3.00 Linear (PV) Linear (OI) 2.00 1.54% Anual, 19 Kg año 1.00 - Fuente: Siap-Sagarpa
  15. 15. Producción de Trigo en México 1,200 6,000 1,000 5,000 Producción Anual (Miles de Ton)Área Sembrada (Miles de Ha) 800 4,000 600 3,000 400 2,000 200 1,000 - - OI PV Prod (Miles Ton)Fuente: Siap-Sagarpa
  16. 16. Avances históricos en potencial de rendimiento en materiales del programa de trigo en CIMMYT ● Incrementos fuertes en rendimiento en los 1960s Variedades semi-enanas, insensibles al fotoperiodo ● Incrementos graduales en rendimiento en los 1970s ● Aumentos moderados de rendimiento en los 1980s y 1990s Utilización de trigos invernales, translocación 1B.1R (Veery, Kauz, Attila (PBW343) and Babax crosses)
  17. 17. Ganancia en Potencial de Rendimiento en Nuevo Germoplasma Control de Rendimiento altamente cuantitativo● Esquema de mejoramiento  Optimización en el numero de cruzas y tamaño de población  Uso de una retrocruza para el(los) objetivo(s) a mejorar  Esquema de Masa Modificada para el manejo de alto numero de plantas en poblaciones segregantes  Alto número de espigas o plantas individuales por surco para poblaciones F6/F7  Pruebas de rendimiento de un alto número de líneas avanzadas Maximizar la probabilidad de identificar líneas sobresalientes
  18. 18. Ganancia en Potencial de Rendimiento en Nuevo Germoplasma● 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
  19. 19. Prioridades del ProgramaCaracterísticas Básicas (Idealmente, deben de estar presentes entodos 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. Prioridades del ProgramaCaracterísticas Básicas (Idealmente, deben de estar presentes entodos 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
  22. 22. Eficiencia en el uso del agua/Tolerancia a sequiaTolerancia a Calor Mega-Ambiente 4  Regiones con climas mediterráneos con déficit de hídrico después de floración y estrés de calor durante el llenado  Alepo, Siria  Settat, Marruecos  Déficit hídrico previo a floración  Marcos Juárez, Argentina  Humedad residual  Dharwar, India
  23. 23. Pronostico de expansión del Mega-ambiente 5 (Riego – Caluroso) en IndiaCurrent2050 Hodson & White, 2007
  24. 24. Cruzamientos y Selección P-1 X P-2Año 1 F-1 X (P 1, 2 o 3) F – 1 TopAño 2 MM F-2 MM F-3Año 3 MM F-4
  25. 25. Mejoramiento de germoplasma de trigo con mayor potencial derendimiento, 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 Njoro, Oct. 2008 Cd. Obregón 39 msnm Alto rendimiento (riego), Eficiencia en Uso del Agua, tolerancia a calor, roya de la hoja, roya del tallo (no Ug99) El Batán 2249 msnm Njoro, Kenia 2185 msnm Roya de la hoja, Roya del tallo (Grupo Toluca 2640 msnm Ug99), roya amarilla Fusarium Roya amarilla Septoria tritici Fusarium Labranza Cero● 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
  26. 26. Testigo
  27. 27. Evaluación del material segregante● Actividad del área foliar● Temperatura del follaje● Rendimiento
  28. 28. Cruzamientos y Selección SE o PI F-5Año 4 F-6Año 5 Ensayo Rendimiento Calidad de Procesamiento Otras EnfermedadesAño 6 Ensayo Rendimiento (5 ambientes)
  29. 29. Evaluación de Rendimiento de Líneas Fenotipo – Alto Rendimiento Avanzadas Cd. Obregón, México (2011-12)● Primer año de evaluación en riego (10192 líneas): 30 líneas/ensayo, 2 reps, diseño alfa-latice  Surcos con 5 riegos● Primer año de evaluación goteo limitado (2016 líneas) 30 líneas/ensayo, 2 reps, diseño alfa-latice  Siembra en plano con riego por goteo limitado● 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) Fenotipo – Tolerancia a Sequia Fenotipo – Siembra de Calor
  30. 30. Progreso en Potencial de Rendimiento de nuevas líneas de trigo harinero desarrolladasdesde el lanzamiento del BGRI (Datos de Cd. Obregón, México 2005, 2010, 2011 y 2012) 28 n=4814 n=4956 n=6685 n=10196 (2005) (2010) (2011) (2012) 24Numero de lineas (%) 20 3.7% (464 líneas) 16 5% (238 líneas) 12 2% (102 líneas) 8 4 Variedades 0.1% (4 líneas) e.g. PBW343 en India 0 <60 60-65 65-70 70-75 75-80 80-85 85-90 90-95 95-100 100-105 105-110 110-115 >115 Rendimiento (% testigos – variedades nuevas en México) El mejoramiento es ciencia, arte, pasión, trabajo intenso y juego de números
  31. 31. Potencial de Rendimiento de Nuevas Líneas bajo Condiciones de Sequia (Datos de Cd. Obregón, México 2012) 18.0% n=1804 (2012) 16.0% 14.0% 12.0%Número de Líneas (%) 10.0% 8.0% 16.4% (335 Líneas) 6.0% 4.0% Promedio 2.0% Testigos 0.0% <60 60-65 65-70 70-75 75-80 80-85 85-90 90-95 95-100 100-105 105-110 110-115 115-120 121-125 126-130 >130 Rendimiento (% Testigos)
  32. 32. Cruzamientos y SelecciónAño 6 Ensayo Rendimiento (5 ambientes) Calidad de Procesamiento Otras Enfermedades Ensayos Nac. e Int.Año 7 - Entrega a Programas Nac. - Viveros Internacionales
  33. 33. Trigo Harinero: Ensayos Int. y ViverosEnsayo/Vivero Abreviación Ambiente Objetivo GranoEnsayos de Rendimiento:Elite Spring Wheat Yield Trial ESWYT ME1, ME2, ME5 BlancoSemi Arid Wheat Yield Trial SAWYT ME4 BlancoHigh Raifall Wheat Yield Trial HRWYT ME2, ME4 RojoElite Bread Wheat Yield Trial EBWYT ME1, ME2 BlancoViveros de evaluación:Int. Bread Wheat Screening Nursery IBWSN ME1, ME2, ME5 BlancoSemi Arid Wheat Screening Nursery SAWYT ME4 BlancoHigh Rainfall Wheat Screening Nursery HRWSN ME2, ME4 RojoViveros de evaluación de características:Heat Tolerance Screening Nursery HTSN Blanco/RojoStem Rust Resistance Screening Nursery SRRSN Blanco/Rojo
  34. 34. Promedio de rendimiento de 331 líneas de grano blanco (distribuidas a través del 6thSRRSN, 33rdESWYT and 45thIBWSN) en tres ambientes (riego) en 2009/10 y 2010/11 en Cd. Obregón, México 60 Espigamiento = 78-102 days Madurez F. = 123-141 days 50 171 Líneas Núm. Líneas (%) r (Rend-Espig) = 0.204 40 r (Rend-Madurez) = 0.266 r (Espig-Madurez) = 0.91 30 81 Líneas 20 10 Popular varieties 0 86-90 90-94 95-99 100-104 105-109 110-112 Rendimiento (% Media Testigos Mexicanos) 72 líneas= >5% Mayor rendimiento que testigo Vorobey bajo estrés hídrico 83 líneas = >5% Mayor rendimiento que testigo Roelfs bajo estrés de calor
  35. 35. Peso de mil granos de 644 líneas de trigo harinero seleccionadas en2010/11 de ensayos de rendimiento para pruebas en varios ambientes en el ciclo 2011-12 en Cd. Obregón, México 35 30 Núm. Líneas (%) 25 20 15 10 5 0 <36 36.1-39 39.1-42 42.1-45 45.1-48 48.1-51 51.1-54 54.1-58 Peso de Mil Granos (gr a 12% H2O)
  36. 36. Prioridades del ProgramaCaracterísticas Básicas (Idealmente, deben de estar presentes entodos 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
  37. 37. Glu-1 Calidad de Procesamiento de 644 líneas Glu-3  x x de trigo harinero Sec-1 Gli-1 Alta frecuencia de tipos 1a, 1b, 2a, 2b and 3a necesarios panes planos y de volumenYellowness Hardness (NIR), protein % and Sedimentation 35 x Discard  Select 30 NIRS Núm. Líneas (%) 25 Mixographic Type 20 x 15 10 Alveograph  5 x Tenacious 0 gluten x 1a 1b 2a 2b 3a 3b 4a 5 Weak gluten baking Clasificación de Calidad de  W >300 Procesamiento  W >350
  38. 38. Prioridades del ProgramaCaracterísticas 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)
  39. 39. Prioridades del Programa Carbón Parcial H. Sativus H. Tritici repentisMycosphaerella graminicolaSeptoria tritici blotch (STB) Fusarium
  40. 40. Resistancia a otras enfermedades y plagas● Septoria tritici blight, spot blotch and tan spot  Diversidad en líneas mejoradas  Raza específica y genes menores  Combinación de genes para alcanzar niveles adecuados de resistencia● Fusarium head blight  Alta diversidad genética en materiales de trigo pero pocas variedades mejoradas  Resistencia asociada a genes menores  El programa de trigo de CIMMYT esta enfocado a incrementar la resistencia en trigos blancos y rojos● Pudriciones de raíz y nematodos  Difícil de mejorar, marcadores moleculares disponibles  Evaluaciones en campo e invernadero en Turquía  Progreso en mejoramiento es lento
  41. 41. Agradecimientos a agencia de apoyo al programa de mejoramiento genético & investigación en royas (2005-2012)Fundación Bill and Melinda GobiernosGates: ICAR, India DRRW Project USAID, USA CSISA Project USDA-ARS, USA Harvest Plus ProjectFundación SyngentaOrganizaciones deagricultores:Agrovegetal, EspañaCofupro, México GraciasGRDC, AustraliaPatronato-Sonora, México

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