Tendencias de la investigacion en caña de azucar

5,506 views

Published on

investigacion en caña de azucar

Published in: Technology
0 Comments
2 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
5,506
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
3
Actions
Shares
0
Downloads
211
Comments
0
Likes
2
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Tendencias de la investigacion en caña de azucar

  1. 1. XVIII Congreso de Técnicos Azucareros de Centroamérica ATACA 2010 5 al 8 de julio El Salvador Tendencias de la Investigación en Caña de Azúcar a Nivel Mundial Dr. Mario Melgar CENGICAÑA , Guatemala
  2. 2. Contenido <ul><li>Introducción </li></ul><ul><ul><li>Potencial de la caña de azúcar </li></ul></ul><ul><ul><li>Brechas de rendimiento </li></ul></ul><ul><li>Programas y Proyectos de Centros de Investigación </li></ul><ul><li>Tendencias de la investigación </li></ul>
  3. 3. Frases del futuro <ul><li>Me interesa el futuro porque es el sitio donde voy a pasar el resto de mi vida. Woody Allen (1935-?) Actor, director y escritor estadounidense. </li></ul><ul><li>Si no piensas en tu porvenir, no lo tendrás. John Kenneth Galbraith (1908-2006) Economista estadounidense. </li></ul><ul><li>El futuro pertenece a quienes creen en la belleza de sus sueños. Eleanor Roosevelt (1884-1962) Defensora de los derechos sociales, diplomática y diplomática y escritora estadounidense, esposa del presidente de Estados Unidos Franklin D. Roosevelt. </li></ul><ul><li>El futuro es algo que cada cual alcanza a un ritmo de sesenta minutos por hora, haga lo que haga y sea quien sea. Clive Staples Lewis (1898-1963) Escritor británico. </li></ul>
  4. 4. Source: Ometto, J.C. Países con caña de azúcar + 100 países + 20 millones has 1,300 millones TM azúcar
  5. 5. The present energy model is based on ever-increasing demand and the perpetuation of fossil fuels Mtoe = Million tons of oil equivalent Fuente: Yakovlev, V., 2008 Source: IEA, WEO, Reference scenario, 2002 and 2007.
  6. 6. ENERGY Demand is Increasing! Fuente: Wynne, A., 2008
  7. 9. Forecast of biofuels production Central Analyst Review Group Mtons Biodiesel Bioethanol from cellulose Bioethanol from starches and sugars % world transport fuels Fuente: Yakovlev, V., 2008
  8. 11. Fuente: Wynne, A., 2008
  9. 12. Biomass from Sugarcane Wynne, A., 2008
  10. 13. Sugarcane Water Use Efficiency Wynne, A., 2008
  11. 14. Figura 1. Niveles de producción y prácticas agronómicas o tecnologías con potencial para proteger o incrementar el tonelaje (Adaptado de Moore, P. 2005). Control de Malezas, Plagas y Enfermedades, Fertilización Riegos, Manejo de suelos Variedades, Densidad de siembra Actual Obtenible Potencial Teórico TCH 90 110 160 200 Biotecnología, Agricultura de precisión Tecnologías para cerrar brechas de rendimiento OPORTUNIDADES:
  12. 15. Historical yield data for specific crops in various countries. (a) Historical yields of rice in Japan from 800 to 1950 A.D. and wheat in England from 1200 to 1950 (modified from Evans, 1975). The 2000/2001 average yields of these crops in various countries are superimposed along the historical yield curves (2000/2001 yield data from USDA-NASS, Agricultural Statistics Handbooks, 2004, <http://www.usda.gov/ nass/pubs/agr04/acro04.htm>). Fuente: P. Moore (2005) (b) Three-year simple moving average of yields of U.S. maize fitted to a smoothing function (data from USDANASS Agricultural Statistics Handbooks, 2004, <http://www.usda.gov/nass/pubs/agr04/acro04.htm>).
  13. 16. Historical yield data for cane sugar production Data points are simple 3-year running averages. The best-fit smoothed curves were calculated from equations shown. (a) Hawaii (data from Hawaiian Sugar Manual 1995, Hawaiian Sugar Planters’ Association) (b) Australia (data from Cox et al., 2000) (c) Louisiana (data from Tom Tew, USDA, ARS, Sugarcane Station, Houma, LA, ttew@srrc.ars.usda.gov). Fuente: P. Moore (2005)
  14. 17. Global Productivity Increases for Crops, 1961-2000 (in kilograms per hectare) Source : FAO 2002. In: World agriculture and the environment 1961 1970 1980 1990 2000 Percentage Change 1961-2000 Bananas 10,590 11,708 13,307 13,892 16,463 55.5 Cashews 557 599 528 583 593 6.5 Cassava 7,406 8,486 9,129 10,300 10,611 43.3 Cocoa 288 380 377 474 459 59.4 Coffee 464 433 481 537 698 50.4 Corn 1,943 2,351 3,155 3,679 4,274 120.0 Cotton 858 1,038 1,200 1,632 1,670 94.6 Oil Palm 3,771 4,639 6,981 9,982 12,224 187.6 Oranges 13,151 15,683 18,132 15,845 17,330 31.8 Rice 1,867 2,377 2,745 3,539 3,897 108.7 Rubber 546 646 693 784 888 62.6 Sorghum 890 1,129 1,200 1,369 1,381 55.5 Soybeans 1,129 1,480 1,600 1,898 2,176 92.7 Sugarcane 50,268 54,765 55,302 61,629 64,071 27.5 Tea 720 771 799 1,117 1,302 80.8 Tobaco 1,052 1,237 1,349 1,534 1,610 53.2 Wheat 1,089 1,494 1,855 2,561 2,737 151.6
  15. 19. Evolución de la Productividad FUENTE: CENICAÑA, 2004. Desarrollo de un sistema interactivo de información en Web con enfoque de agricultura especifica por sitio. Serie Técnica No.34 . Cali, Colombia.
  16. 20. TENDENCIA INTERNACIONAL DE LA INVESTIGACIÓN CAPITAL CONOCIMIENTO TRABAJO TIERRA Fuente: Gorey y Dorat (1996) y Bueno (1999) Fuente: Tarazona, J. Evolución de la Economía y Desarrollo ERA DEL CONOCIMIENTO ERA INDUSTRIAL ERA AGRÍCOLA
  17. 21. Gasto en I+D como porcentaje del PBI por países - 2002 Fuente: Tarazona, J. FUENTE: CONCYTEC “Perú ante la sociedad del Conocimiento – Indicadores de CTeI 1960 – 2002”
  18. 22. Programas y Proyectos de Centros de Investigación de Caña de Azúcar en el Mundo
  19. 23. Países reportados en los estudios de LMC International 1993, 1998, 2003, 2008 Fuente: LMC International Regiones e Industrias de Caña Regiones e Industrias de Remolacha <ul><li>Australia (Queensland) </li></ul><ul><li>Brasil </li></ul><ul><li>China </li></ul><ul><li>Colombia </li></ul><ul><li>Cuba </li></ul><ul><li>Guatemala </li></ul><ul><li>India </li></ul><ul><li>México </li></ul><ul><li>Sudáfrica </li></ul><ul><li>Sudán </li></ul><ul><li>Swazilandia </li></ul><ul><li>Tailandia </li></ul><ul><li>USA </li></ul><ul><li>China </li></ul><ul><li>USA </li></ul><ul><li>Unión Europea </li></ul><ul><li>Rusia </li></ul><ul><li>Ucrania </li></ul>
  20. 24. Rendimiento de azúcar (t/ha) 2008 USA 9.1 MEXICO 9.3 GIATEMALA 12.2 COLOMBIA 14.6 BRASIL N.E 6.5 BRASIL C.S 9.4 SUDAFRICA 6.6 INDIA 7.9 TAILANDIA 7.3 AUSTRALIA 11.5 CHINA 9.5 SWAZILANDIA 13.9 SUDAN 10.8
  21. 25. Fuente: LMC Sugar Technical Performance - Executive Summary-Sma605 September 2008
  22. 26. Centros de investigación de caña de azúcar País Centro Website Brasil Centro de Tecnología Canavieira (CTC) http://www.ctcanavieira.com.br/site/ CanaVialis http://www.canavialis.com.br/ Instituto Agronómico de Campinas (IAC) http://www.iac.sp.gov.br/UniPesquisa/Cana/Cana.asp Rede Interuniversitária para Desenvolvimiento do Setor Sucroacooleiro (RIDESA) http://www.ridesa.com.br/ Colombia Centro de Investigación de la Caña de Azúcar de Colombia (CENICAÑA) http://www.cenicana.org/ Estados Unidos USDA-ARS Sugar Cane Field Station, Canal Point Florida http://www.ars.usda.gov/Main/site_main.htm?modecode=66-25-00-00 USDA-ARS Sugarcane Research Unit, Houma, Louisiana http://www.ars.usda.gov/main/site_main.htm?modecode=64-10-00-00 Guatemala Centro Guatemalteco de Investigación y Capacitación de la Caña de Azúcar (CENGICAÑA) http://www.cengicana.org China Yunnan Sugarcane Research Institute (YSRI) http://www.ysri.net.cn/english/SugarcaneIndustry.htm India Vasantdada Sugar Institute (VSI) http://www.vsisugar.com/ Indian Institute of Sugarcane Research (IISR) http://www.iisr.nic.in/ Tailandia Mitr Phol Sugarcane Research Center http://www.mitrphol.com/en/02_business/04_research.php Sudáfrica South African Sugarcane Research Institute (SASRI) http://www.sasa.org.za/sasri_overview615.aspx Sudán Sudanese Sugar Company, Sugarcane Research Center Guneid (SCRC) http://sugarcaneres.sd/enn/profile.htm Australia Bureau of Sugar Experiment Stations (BSES) http://www.bses.org.au Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) http://www.csiro.au/science/SugarResearch.html
  23. 27. Programas y proyectos de investigación 1 = Programa 2 = Proyecto 0 = No tiene
  24. 28. Factores limitantes y áreas estratégicas de investigación y desarrollo País Factores limitantes Áreas estratégicas de investigación y desarrollo AMERICA Brasil 1. Falta de Variedades de amplia adaptación y para cosecha mecanizada , 2. Legislación ambiental (aprobación de proyectos y quemas), 3. Plagas asociadas con cosecha mecanizada 1. Desarrollo de variedades, 2. Mecanización intensiva (siembra y cosecha), 3. Variedades transgénicas (más sacarosa, tolerancia a herbicidas y sequía y resistencia a plagas y enfermedades) Colombia 1. Costo de la tierra y mano de obra, 2. Costo de siembra e irrigación, 3. Contenido de Trash en cosecha en verde, 4 Legislación ambiental 1. Desarrollo de variedades adaptadas a ambientes específicos, 2. Agricultura específica por sitios, 3. Manejo de riego y fertilización, 4.Diagnóstico de patógenos y control biológico de plagas, 5. Caña energética Estados Unidos 1. Factores abióticos: sequía, tormentas, huracanes y salinidad, 2. Factores bióticos: enfermedades y plagas, 3. Legislación ambiental, 4. Manejo de residuos en cosecha mecanizada 1. Desarrollo de variedades, 2. Alianzas entre industria azucarera, universidades y Departamento de Agricultura, 3. Caña energética, 4. Biología molecular Guatemala 1. Variedades, 2. Costo de la tierra, 3. Plagas       1. Desarrollo de variedades, 2. Manejo Integrado de Plagas, 3. Agronomía (Fertilización Riegos, Malezas y Madurantes), 4. Transferencia de Tecnología, 5.Tecnologías de información (SIG), 6. Biología Molecular (Marcadores moleculares, diagnostico molecular de enfermedades)
  25. 29. Factores limitantes y áreas estratégicas de investigación y desarrollo País Factores limitantes Áreas estratégicas de investigación y desarrollo AFRICA Mauricio 1. Ciclones, 2. Sequías, 3. Áreas rocosas, 4. Topografía, 5. Alto costo de producción     1. Desarrollo de variedades (alto rendimiento, resistencia a enfermedades, capacidad de rebrote y para cosecha mecanizada), 2. Caña energética, 3. Biología molecular, 4. Valorización de coproductos (cogeneración, etanol celulósico, biopolímeros y rones), 5. Mecanización, 6. Manejo fitosanitario, 7. Transferencia de tecnología Sudáfrica 1. Topografía, 2. Precipitación pluvial baja (950 - 1100 mm), 3. 43,500 pequeños cañicultores (<10ha)   1. Desarrollo de variedades, 2. Protección del cultivo, 3. Biología molecular (selección asistida por marcadores, transgénesis), 4. Optimización de recursos (nutrición, riegos, modelación) Sudán 1. Temperatura limita acumulación de sacarosa 1. Desarrollo de variedades, 2. Protección del cultivo, 3. Agronomía (Fertilización, malezas)
  26. 30. Factores limitantes y áreas estratégicas de investigación y desarrollo País Factores limitantes Áreas estratégicas de investigación y desarrollo ASIA China 1. Sequías cada dos o tres años, 2. Manejo del Cultivo Bajo condiciones de sequía    1. Riego por goteo, 2. Variedades resistentes a sequía, 3. Preparación del Suelo, 4. Época de siembra, 5. Capacitación a productores, 6. Cruces Intergenéricos ( Erianthus, S. spontaneum ), 7. Biología molecular (marcadores moleculares y transgénesis), 8. Semilleros, 9. Manejo de la Vinaza, 10. Fijación Ecológica de nitrógeno, 11. Madurantes, 12. Control Biológico de Plagas India 1. 63% de pequeños cañeros (<5 HA), 2. Dosis bajas de fertilizantes, 3. Enfermedades, 4. Temperaturas 1. Variedades, 2. Cultivos intercalados, 3. Control biológico de plagas, 4. Manejo de fertilizantes, 5. Microirrigación Tailandia 1. Sequías, 2. Fertilidad de suelos, 3. Manejo de los suelos, 4. Topografía, 5. Variedades, 6. Manejo 1. Desarrollo de variedades, 2. Manejo de fertilizantes, riegos y malezas, 3. Control biológico de plagas, 4. Transferencia de tecnología, 5. Tecnologías de información OCEANÍA Australia 1. Precios bajos a nivel internacional, 2. Costos de producción, 3. Baja productividad (estructura del suelo, compactación y Biología del suelo), 4. Presión ambiental (vecindad con arrecifes), 5. Enfermedades (Carbón, Roya Naranja, Fiji) 1. Sistema agrícola (costos de insumos, eficiencia de operación, y sostenibilidad), 2. Labranza Mínima, 3. Rotación con leguminosas, 4. MIP, 5. Aplicación de nutrientes, 6. Biología Molecular, 7. Calidad de la caña (parámetros de calidad)
  27. 31. Fuente : Carlota Pérez, Dinámica de la Innovación y oportunidades de crecimiento Julio 2004 . https://www.u-cursos.cl/ingenieria/2005/1/IN78U/1/.../63998
  28. 32. Tendencias tecnológicas en caña de azúcar Área Actualmente en desarrollo Mediano plazo Mejoramiento genético Mejoramiento tradicional Cruzas insterespecíficas e intergenéricas Caña energética Biotecnología: Selección asistida por marcadores moleculares Caña transgénica Manejo de limitantes bióticos (Plagas, enfermedades y malezas) Manejo Integrado de Plagas Diagnóstico de enfermedades Manejo de malezas Estrategias para los cambios en la evolución de plagas, enfermedades y malezas Biocontrol Biología molecular Caña transgénica Silenciadores de genes Diagnóstico molecular de enfermedades Manejo de los recursos naturales (Ecoeficiencia) Manejo del suelo Manejo integrado del agua Sistema de información agrometeorológico Cultivos complementarios para biocombustibles Mecanización (siembra, cosecha) Nuevos fertilizantes Cosecha de agua Agricultura de precisión (GPS, GIS, Sensores remotos) Tecnologías de información y comunicación (Internet, teléfonos, celulares)
  29. 33. Mejoramiento genético País Inicio Siglas Convenio de cooperación (2009) Indonesia, Java 1892 POJ Barbados 1889 B  Francia, Reunión 1889 R  Australia, Queensland 1890 Q  Mauricio 1891 M  USA, Hawai 1904 H Cuba 1905 C  Argentina, EEAOC 1909 NA  India, Coimbatore 1912 CO USA, Florida 1918 CP  USA, Louisiana 1925 L  Sudáfrica, Natal 1928 N Puerto Rico 1931 PR México, IMPA 1943 MEX  Brasil, COPERSUCAR 1957 SP, CTC  Taiwán 1959 F, ROC Brasil, PLANALSUCAR, RIDESA 1968 RB  Colombia, CENICAÑA 1977 CC  Costa Rica, DIECA 1982 LAICA  Guatemala, CENGICAÑA 1992 CG Tailandia, MitrPol 1996 MT  Ecuador, CINCAE 1998 EC, ECSP  Brasil, CanaVialis 2003 CV 
  30. 34. DESARROLLO DE VARIEDADES DE CAÑA DE AZÚCAR 1992-2000 <ul><li>Inicio del Mejoramiento Convencional </li></ul><ul><li>Recurso Genético </li></ul><ul><li>Caracterización Fenotipica </li></ul><ul><li>Introducción de Variedades </li></ul><ul><li>Cuarentena de Importación </li></ul><ul><li>Cruzamientos </li></ul><ul><li>Programa de selección </li></ul><ul><li>Cultivo de Tejidos </li></ul><ul><li>Liberación de Variedades Introducidas </li></ul><ul><li>Mejoramiento Convencional </li></ul><ul><li>Recurso Genético </li></ul><ul><li>Caracterización Fenotipica </li></ul><ul><li>Introducción de Variedades </li></ul><ul><li>Intercambio de Variedades </li></ul><ul><li>Cuarentena de Importación </li></ul><ul><li>Cuarentena de Exportación </li></ul><ul><li>Cruzamientos </li></ul><ul><li>Programa de selección </li></ul><ul><li>Inicio del uso de SIG para sitios de evaluación </li></ul><ul><li>Inicio de la Biotecnología </li></ul><ul><li>Caracterización Molecular </li></ul><ul><li>Finger printing </li></ul><ul><li>Cultivo de Tejidos para limpieza de variedades elite </li></ul><ul><li>Detección de enfermedades molecularmente en Cuarentena </li></ul><ul><li>Liberación de Variedades Introducidas y CG’s </li></ul>2000-2010 <ul><li>Mejoramiento Convencional y Biotecnología </li></ul><ul><li>Continuar mejorando lo establecido en el 2000-2010 </li></ul><ul><li>Caracterización de los ambientes de evaluación </li></ul><ul><li>Cruzas Inter –específicas </li></ul><ul><li>Finger printing </li></ul><ul><li>Selección asistida por MM </li></ul><ul><li>Estudios y evaluaciones de plantas transgénicas </li></ul><ul><li>Liberación de Variedades Introducidas y CG’s </li></ul>2010-2020 Fuente: Área de Fitomejoramiento CENGICAÑA 2009.
  31. 35. Cruzas interespecíficas
  32. 36. Fuente: Glaucia Souza 2008.
  33. 37. Variabilidad genética Fuente: D´Hont 2009.
  34. 38. Fuente: Glaucia Souza 2008.
  35. 39. Fuente: Glaucia Souza 2008.
  36. 40. Cruzas intergenéricas
  37. 41. Why Not Sorghum/Sugarcane? The first attempts: <ul><li>2007/2008 </li></ul><ul><ul><li>40 pollinations: </li></ul></ul><ul><ul><li>Produced about 500 seed </li></ul></ul><ul><ul><li>Potted 35 confirmed F1s </li></ul></ul><ul><ul><li>Kept 3 very vigorous hybrids in greenhouse </li></ul></ul>Fuente: J. Mullet. Agrilife Research Texas A&M System.
  38. 42. Fuente: J. Mullet., Agrilife Research Texas A&M System.
  39. 43. Sorghum/Sugarcane – 2008/2009 Second attempts: <ul><li>170 pollinations: </li></ul><ul><li>Produced ~12,000 seed </li></ul><ul><li>Potted 1350 confirmed F1s </li></ul><ul><li>Transplanted 400 to Field Space Plant Nursery </li></ul>Fuente: J. Mullet., Agrilife Research Texas A&M System.
  40. 44. Sorghum “Wide Hybridization” New sorghums Sorcanes Sorghum × Sugarcane (e.g.) Type of Crop? Sugar and Biofuel Biomass Vegetative crop Seed crop New sugarcanes Both backcrosses Most are likely to be sterile Other backcrosses Fuente: J. Mullet., Agrilife Research Texas A&M System.
  41. 45. Se denominan variedades energéticas a aquellos individuos, preferentemente F1, originados de cruzamientos entre Saccharum officinarum y Saccharum spontaneum y otros géneros, que utilizan con eficiencia la energía solar y poseen una alta producción de biomasa, tanto en tallos como en caña integral y que presentan además, un grupo de características botánicas muy favorables que las hacen aptas para crecer vigorosas en suelos de mediana fertilidad, en condiciones de secano y producen el doble de materia seca por área, que las variedades productoras de azúcar y cinco veces más la materia seca de los bosques energéticos precoces, son resistentes a plagas, enfermedades y condiciones adversas y poseen el doble de fibras que las variedades tradicionales, con aceptables contenidos de sólidos solubles y más baja humedad (2). Fuente: E. Peña, UIP, Cuba Caña Energética
  42. 46. Fuente: Tew, T. USDA ARS, Houma, LA.
  43. 47. Fuente: Tew, T. USDA ARS, Houma, LA.
  44. 48. Fuente: Tew, T. USDA ARS, Houma, LA.
  45. 49. Fuente: Tew, T. USDA ARS, Houma, LA.
  46. 50. Fuente: A. Amaya 1.0 m 2.0 m 3.0 m 4.0 m
  47. 51. Avances en la comprensión del control de la expresión de los genes y más progresos en (1) La manipulación de las rutas metabólicas y (2) Adición de nuevas características de alto valor (ej., producción de colágeno). Progresos rápidos en acuerdos de Investigación. Primeras liberaciones de Mej. de Precisión. Variedades resistentes a: químicos, plagas y enfermedades. Pruebas finales de clones con mayor sacarosa y productos alternativos. Pruebas iniciales de resistencia a sequía y frío. Liberación de variedades con características de alto valor y con resistencia a factores abióticos, tales como sequía, frío y salinidad. Primeras liberaciones de variedades con alta azúcar. Expresión transgénica controlada. 2022 2017 2012 2007 PRODUCTOS BIOTECNOLÓGICOS EN CAÑA DE AZÚCAR Fuente: F.C. BOTHA, Proc. Int. Soc. Sugar Cane Technol., Vol. 26, 2007
  48. 54. SUPERFICIE AGROBIOTECNOLÓGICA MUNDIAL EN 2009
  49. 55. … SUPERFICIE AGROBIOTECNOLÓGICA MUNDIAL EN 2009 ISAAA, AgroBIO México
  50. 58. BENEFICIOS DE LOS PRODUCTOS BIOTECNOLÓGICOS Salamanca R. 2009. La adopción de la biotecnología agrícola y sus perspectivas para México
  51. 59. Salamanca R. 2009. La adopción de la biotecnología agrícola y sus perspectivas para México
  52. 60. Caña de azúcar Brasil: Para el 2015, una variedad transgénica que produzca 15% más sacarosa. Australia: Producción del doble de azúcar en una misma planta (sacarosa + isomaltulosa). Producción de bioplásticos. Sudáfrica: Manipulación del metabolismo para que la planta acumule más sacarosa en el tallo. EE UU: Texas: Resistencia a Mosaico, a herbicida. Investigación para producción de colágeno, insulina. FUENTE: Area de Biotecnología, CENGICAÑA
  53. 61. Caña de azúcar Característica Transgénica Países Tolerancia a herbicidas Glufosinato Glifosato Imidazolinona Australia, Brasil, Cuba, EE UU, Mauricio, Sudáfrica Brasil, EE UU, Sudáfrica Brasil Resistencia a insectos plaga Mediada por Bt Inhibidores de proteinasas Brasil, Cuba, Sudáfrica Brasil, Sudáfrica Resistencia a enfermedades Escaldadura foliar Virus del Mosaico Síndrome Amarillamiento Foliar Enfermedad de Fiji Australia Australia, Brasil, EE UU, Sudáfrica Brasil, Colombia Australia Otros Metabolismo de los carbohidratos Enzimas farmacéuticas Simbiosis con BFN Biofortificación Australia, EE UU EE UU Brasil China, Japón
  54. 62. Cano, C.G. 2009. “La dominancia alimentaria” de la política monetaria y la relevancia de la biotecnología
  55. 63. Perez, R. 2007. Transgénicos y desarrollo agrícola. Michigan State University Brasil tiene 20 laboratorios trabajando en ingeniería genética de caña como fuente para biocombustible. Desde 2002 han venido secuenciando el Genoma completo de la caña en búsqueda de mayor productividad. Japón lanzará en el futuro su Mega Caña para producir cantidades superiores de biomasa como plataforma para sus problemas de energía y combustibles. Energía y Transgénicos
  56. 64. Fuente: Frikkie Botha 2007.
  57. 65. Fuente: Delmer, D. 2009
  58. 66. Manejo de limitantes bióticos (Plagas, enfermedades y malezas)
  59. 67. HISTORIA Y TENDENCIAS EN LA INVESTIGACIÓN DEL CONTROL DE PLAGAS Fuente: Programa MIP CENGICAÑA 2009. Enfoque Enfasis en el uso de pr á cticas culturales y mecanicas. Sintesis de insecticidas inorg á nicos (Ars é nico, mercurio, cobre). Descubren propiedades insecticidas a compuestos org á nicos S í ntesis y uso intensivo de insecticidas de amplio espectro. Se documenta la resistencia de las plagas a ciertos insecticidas Uso racional de los insecticidas e inclusi ó n de otros m é todos de control, bajo el criterio del nivel de da ñ o econ ó mico. Surgen nuevas mol é culas de efecto espec í fico en insectos. El control biol ó gico con enemigos naturales (parasitoides, depredadores y entomopat ó genos) se intensifica como estrategia para el cuidado del medio ambiente. Fomento de muchos bioinsecticidas Mayor é nfasis en la transformaci ó n gen é tica de plantas con resistencia a insectos y un manejo con principios ecol ó gicos. Los avances tecnologicos en la qu í mica, bioqu í mica,conducta, neurofisiolog í a, gen é tica molecular y la ingenier í a gen é tica, dispondr á n de productos menos peligrosos para e hombre y el ambiente. Fases La era ancestral con enfoque tradicional (1750-1930) La era de los insecticidas (1930-1975) Era del Manejo Integrado de plagas (1975-2000) Era del Manejo integrado con transformaci ó n gen é tica (2000 en adelante) Eventos Revoluci ó n agr í cola en Europa (1750-1880) Reconocimiento de las propiedades insecticidas del DDT (1939) Se incrementan las investigaciones que combinan estrategias en el &quot;Manejo integrado de plagas&quot; Estudios de antibioisis. Presencia de toxinas o alcoloides en la planta. Ausencia de animo á cidos o nutrientes y fagoestimulantes esenciales. Aparecen primeros libros y art í culos dedicados al control de plagas (principios de 1800) La revoluci ó n verde (1950-1965). Desarrollo generalizado de la resistencia al DDT y otros insecticidas Inicio de la incorporaci ó n de genes de resistencia a Lepidopteros (Bt). Cambios en las leyes para uso de incescticidas. Bloqueo de feromonas sexuales en insectos. Univ. De California, Proceedings of Natural Academy of Sciences. USA. Agosto/2004. Introducci ó n de los compuestos org á nicos sint é ticos (1930) Introducci ó n de los conceptos del Nivel de da ñ o econ ó mico y Control Integrado (Stern y Smith, 1959) Surgen nuevos insecticidas con efecto espec í fco como Reguladores del crecimiento (Tebufenozide) y extractos org á nicos Deformaciones severas en termitas despu é s de la muda, causado por la ingestion de insecticida que afecta genes espec í ficos en el insecto. Univ. Florida. Mayo 2008.   Desarrollo de la s í ntesis de cipermetrinas, permetrinas y piretroides (1975) Surgen compuestos que alteran el comportamiento de los insectos (feromonas, kairomonas, repelentes, atrayentes, etc) Insectividas selectivos para determinada especie de insectos (Thiamethoxan, Diamida antranilica).       Retoman proyecto de la t é cnica del insecto esteril (2003).
  60. 68. Reemplazo de genes específicos <ul><li>Inactivar la función de un gen especifico y reemplazarlo por otro gen que tenga los efectos deseados en el lugar optimo. </li></ul><ul><li>El proceso incluye varios pasos de ruptura física y la reunión final del ADN. </li></ul><ul><li>Esta técnica permite eliminar hasta 30kilobases (kb) de la secuencia genómica. </li></ul><ul><li>Representa un progreso en la ingeniería genética y la base para los organismos genéticamente modificados. </li></ul>
  61. 69. El Silenciamiento de Genes para el Control de Varias Plagas y Enfermedades <ul><li>Sistema de defensa de las plantas transgénicas o no transgénicas en respuesta a infecciones localizadas de virus fitopatógenos. </li></ul><ul><li>ARN viral es detectado por el sistema de vigilancia de la planta y degradadas a pequeños fragmentos de ARNdc. </li></ul><ul><li>Estos fragmentos desnaturalizados dirigen la degradación especifica de transcriptos homólogos. </li></ul>Fuente : Nature Reviews, 2003 “ Exploring plant genomes by RNA-induced gene silencing”
  62. 70. 1980 1990 2000 2010 Desarrollo de la tecnología de control y manejo de malezas Fuente: Área de Malezas , CENGICAÑA 2009
  63. 71. Manejo de recursos naturales (Ecoeficiencia)
  64. 72. ECOEFICIENCIA Es la obtención de más producto agrícola en términos de cantidad y calidad con menos insumos: tierra, capital, trabajo, agua, nutrientes y energía. Ecoeficiencia es un término multifactorial, que es maximizada cuando los factores de producción se aproximan a su óptimo. Keating, B. et al., 2010 Crop Sciencie, Vol. 50 109:119 Ejemplos de Ecoeficiencia Ejemplos de Ecoineficiencia País Cultivo Factor Indicador Estados Unidos Maíz Nitrógeno De 42 kg/kg en 1980 a 57 kg/kg en 2000 Australia Trigo Agua Eficiencia del uso del agua De 15.2 a 16.9 kg ha -1 mm -1 Pa í s Cultivo Factor Indicador China Cereales Nitr ó geno 20 kg /kg (26 millones de Tm de N/a ñ o, exceso estimado 12 millones) Asia Arroz Agua
  65. 73. Tendencias de las tecnologías de fertilización <ul><li>Extrapolación de recomendaciones: </li></ul><ul><li>Nutrientes y dosis generalizadas (énfasis en N y P) </li></ul><ul><ul><li>Productividad </li></ul></ul><ul><ul><li>Rentabilidad </li></ul></ul><ul><li>Nutrientes y dosis variables (diferentes niveles: regiones, zonas de producción, fincas): </li></ul><ul><li>Análisis de suelo </li></ul><ul><li>Tipo de suelo </li></ul><ul><li>Rendimiento estimado o potencial </li></ul><ul><li>Ciclo del cultivo (plantía-soca) </li></ul><ul><li>Enfasis en N y P y en menor escala K. </li></ul><ul><li>Fertilizantes convencionales </li></ul><ul><ul><li>Productividad </li></ul></ul><ul><ul><li>Rentabilidad </li></ul></ul><ul><ul><li>Eficiencia </li></ul></ul><ul><li>Agricultura de precisión (Técnicas de diagnóstico mas precisas, uso de herramientas: GPS, imágenes satelitales, sensores móviles, información meteorológica, SIG, etc.) </li></ul><ul><li>Mejoramiento genético de la Eficiencia en la Utilización de Nutrientes. </li></ul><ul><li>Aprovechamiento de microorganismos (FBN más eficientes con biotecnología.) </li></ul><ul><li>Uso de fertilizantes de nueva generación (liberación controlada, inhibidores de ureasa, inhibidores de nitrificación, etc.) </li></ul><ul><li>Fertilización balanceada. </li></ul><ul><ul><li>Productividad </li></ul></ul><ul><ul><li>Rentabilidad </li></ul></ul><ul><ul><li>Optimización </li></ul></ul><ul><ul><li>Eficiencia </li></ul></ul><ul><ul><li>Medio ambiente </li></ul></ul>PASADO PRESENTE FUTURO Fuente: Área de Fertilización CENGICAÑA 2009. 1990 2000 2010
  66. 74. Manejo del Suelo <ul><li>Evaluación del potencial de las zeolitas: </li></ul><ul><li>Familia de minerales alumino-silicatos cristalinos con estructura en forma de jaula que se equilibran con la presencia de cationes intercambiables. </li></ul><ul><li>Corrección del suelo, depósito permanente de agua, fabricación de fertilizantes de liberación lenta. </li></ul><ul><li>También utilizado para el tratamiento de purinos y tratamientos de aguas residuales y efluentes. </li></ul><ul><li>Accesible y bajo costo </li></ul>Fuente : Ecologic Maintenances (México) http://www.enmexico.com Fuente : Minera Formas y Oxiquim (Chile) http://www.mineraformas.cl
  67. 75. ESN-Nitrógeno ambientalmente Inteligente <ul><li>El nitrógeno esta encapsulado en un recubrimiento de polímero micro-fino patentado que libera el nitrógeno conforme el suelo se calienta. </li></ul><ul><li>La membrana permite que el agua penetre dentro del grano, disolviendo el nitrógeno dentro de la cápsula, volviéndose una solución. </li></ul><ul><li>La solución es liberada en una forma controlada hasta que las condiciones sean favorables para la absorción de la planta. </li></ul><ul><li>Provee flexibilidad al productor en las operaciones de campo. </li></ul><ul><li>Ayuda a proteger el ambiente. </li></ul>Fuente : Agrium Advanced Technologies (Canada) http://www.agriumat.com
  68. 76. Tendencias en el manejo de aguas 1990 2000 2010 FUENTE: Area de Riegos, CENGICAÑA
  69. 77. Agricultura de precisión
  70. 78. El Rendimiento de los cultivos varían especialmente dentro de las parcelas…. Fuente: DISAGRO 2008.
  71. 79. Variabilidad Ignorarla Manejarla Manejo Uniforme Agricultura de precisión Fuente: DISAGRO 2008.
  72. 80. AGRICULTURA DE PRECISION SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA (SIG), SENSORES REMOTOS, SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL (GPS) 1985 Inicio del funcionamiento civil del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) Inicio de teledetección a través de sensores remotos Desarrollo de software de SIG a nivel profesional Inicio de desarrollo de herramientas para agricultura de precisión 2000 Desarrollo de sistemas alternativos al GPS para mejorar aspectos técnicos del mismo. La teledetección se realiza con imágenes de pocas bandas (4-8 la gran mayoría) Nuevas funcionalidades de los SIG (ej. SIG en el campo de trabajo) y aplicación en diversidad de campos (ingeniería, agricultura, arquitectura, etc.) Desarrollo de herramientas de agricultura de precisión (aplicación de tasa variable de fertilidad, riego, herbicidas, toma de datos de cosecha) 2010 <ul><li>Mejoras al sistema GPS: </li></ul><ul><li>Incorporación de una nueva señal para uso civil. * Mejora en la estructura de señales. * Incremento en la potencia de señal. * Mejora en la precisión (1 – 5 m). Aumento en el número de estaciones: 12 (el doble) </li></ul><ul><li>Utilización de imágenes satelitales hiperespectrales (más de 100 bandas espectrales por foto). </li></ul><ul><li>Información de SIG a través de internet </li></ul><ul><li>Diseño y desarrollo de herramientas para agricultura de precisión inteligente (aplicación de tasa variable de fertilidad, riego, herbicidas, toma de datos de cosecha, desde un computador en la oficina) </li></ul>Fuente: Área de SIG CENGICAÑA 2009.
  73. 81. Fuente: Sugar Journal, June 2010
  74. 82. Fuente: Sugar Journal, June 2010
  75. 83. Caracterización agroecológica Fuente: CENICAÑA 2005.
  76. 85. Agricultura de precisión Fuente: INPOFOS 2002. HIGH-TECH TOOLS FOR SITE-SPECIFIC CROP NUTRIENT MANAGER
  77. 86. Fuente: FAO 2007.
  78. 87. Fuente: Delmer, D. 2009
  79. 88. Fuente: Delmer, D. Sugarcane: DSSAT, APSIM, CANEGRO
  80. 89. <ul><li>Fábrica </li></ul>
  81. 90. A NEW CONCEPT IN DESIGNING COMPLETE SUGARCANE MILLS. By J.L. Oliverio <ul><li>Presenta las nuevas tendencias de diseño para los ingenios del futuro. </li></ul><ul><li>Las “3BIO”: bioelectricidad, bioethanol y biodiesel. </li></ul><ul><li>La nueva “6BIO”: bioazúcar, bioelectricidad, bioethanol, biodiesel, bioagua y biofertilizante. </li></ul>FUENTE: J.l. Olivério, V.B. Carmo, and M.A. Gurgel. 2010. The DSM-Dedini sustainable mill: A new concept in designiing complete sugarcane mills. In : Proceedings XXVII ISSCT Congress, Veracruz, México
  82. 91. FUENTE: J.l. Olivério, V.B. Carmo, and M.A. Gurgel. 2010. The DSM-Dedini sustainable mill: A new concept in designiing complete sugarcane mills. In : Proceedings XXVII ISSCT Congress, Veracruz, México
  83. 92. FUENTE: J.l. Olivério, V.B. Carmo, and M.A. Gurgel. 2010. The DSM-Dedini sustainable mill: A new concept in designiing complete sugarcane mills. In : Proceedings XXVII ISSCT Congress, Veracruz, México
  84. 93. FUENTE: J.l. Olivério, V.B. Carmo, and M.A. Gurgel. 2010. The DSM-Dedini sustainable mill: A new concept in designiing complete sugarcane mills. In : Proceedings XXVII ISSCT Congress, Veracruz, México
  85. 94. <ul><li>Ethanol </li></ul><ul><li>Bioplásticos </li></ul>¿DIVERSIFICACIÓN? <ul><li>CAMPO </li></ul><ul><li>FÁBRICA </li></ul><ul><li>SUBPRODUCTOS </li></ul>
  86. 95. ROTACION Crotalaria juncea (45 dds) Biomasa fresca: 35.1 Tm/ha N Hoja: 3.29 % N acumulado en la biomasa: 235 KgN/ha Suelo Molisol humedo Intercalacion Canavalia ensiformis Biomasa fresca: 19.2. N hoja: 3.52 %. Acumulacion de N en biomasa aerea: 117 kg N/ha Suelo Andisol superficial FUENTE: Area de Fertilización. CENGICAÑA
  87. 96. Management of R&D Resources <ul><li>Priorities and Resource allocation decided by the Advisory Committee (AC) named by Copersucar Board of Directors. </li></ul><ul><li>AC: Six members (agriculture and industry) </li></ul><ul><li>Monthly meetings with CTC managers: R&D evaluation and planning. </li></ul>Sugar Cane Production % %  Breeding (inc. biotechnology) 40.0  Harvesting and Transportation 5.5  Entomology 3.6  Agricultural Management 4.1  Soil preparation & Planting 3.6  Production Potential 2.7  Ratoon Cultivation 1.3 Sugar Cane Processing  Cane Milling 6.1  Other Products 6.5  Materials Inspections 2.2  Energy 2.5  Ethanol Production 3.7  Instrumentation & Control 3.0  Sugar Production 3.7  Analyses & Quality Control 3.0  Environmental Protection 2.9 Support  Agri-industrial Safety 1.3  Economic Evaluation 1.4 Fuente: De Carvalho, I. 2007
  88. 97. Principales derivados de la caña Fuente: GEPLACEA. La Diversificación de la Agroindustria de la Caña de Azúcar. América Latina y el Caribe. México 1991.
  89. 98. Alternativas de recolección, manejo (densificación) y transporte Figura 9 . Rotoenfardadora con el fardo obtenido. Fuente: EEAOC, Tucumán, Argentina.
  90. 99. Alternativas de recolección, manejo (densificación) y transporte Figura 12 . Enfardadora en funcionamiento y fardo prismático elaborado. Fuente: EEAOC, Tucumán, Argentina.
  91. 100. Enfardado (Brasil) Fuente: EEAOC, Tucumán, Argentina.
  92. 101. Potencial de los Derivados de la Caña de Azúcar y Subproductos Fuente: GEPLACEA. La Diversificación de la Agroindustria de la Caña de Azúcar. América Latina y el Caribe. México 1991.
  93. 102. UTILIZACIÓN DE BIOMASA PARA GENERACIÓN DE AZÚCAR Y SUBPRODUCTOS Biomasa de caña de azúcar Efluentes de bioplásticos Herramientas biotecnológicas Energía solar Biofertilizantes co 2 Moléculas de valor agregado Fábrica Caña y desechos Biofertilizantes Exporación de azúcar Vinaza Plantas de Cogeneración Destilería de Etanol Etanol Alcohol (licor), etc. Bagaso y desechos Vapor y energía eléctrica Azúcar Productos alimenticios Jugo de caña Melaza Vapor y energía eléctirca Solventes Fábrica de Bioplásticos Vapor y electricidad co 2 co 2 Azúcar Bioplasticos co 2 Hojas y desechos Efluentes
  94. 104. Transporte
  95. 105. Fotografía: Adrian Wynne
  96. 106. Fotografías: Bernard Milford, Australia
  97. 107. Sostenibilidad de las Agroindustrias Azucareras (casos: Australia, Sudáfrica, Brasil) Sostenibilidad: “El desarrollo sostenible es el desarrollo que satisface las necesidades de la generación presente sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades”.
  98. 108. FUENTE: http://www.ricoh.com.cn/EN/About/About_sh.aspx?CategoryID=C13 , Disponible en línea
  99. 109. FUENTE: http://www.peopleandplanetandprofit.com/ , en línea.
  100. 110. Tendencias <ul><li>Mas legislación enfocada a la Protección del Medio Ambiente (agua, suelo, áreas protegidas, biodiversidad, uso de agroquímicos, seguridad industrial, trafico, quemas). </li></ul><ul><li>Preocupación por el Medio Ambiente (Medios de Comunicación Social, Sectores Académicos, Políticos, etc.) </li></ul><ul><li>Competencia por el Uso de La Tierra para otros cultivos, Silvicultura y desarrollo urbano. </li></ul>
  101. 111. <ul><li>Aspectos de Sostenibilidad en Procesamiento de la Caña de Azúcar: </li></ul><ul><ul><li>Productividad: Producir más con el mismo equipo. </li></ul></ul><ul><ul><li>Eficiencia: Producir más con la misma materia prima. Reducción de las pérdidas y las emisiones-contaminación. </li></ul></ul><ul><ul><li>Energía: Producir más con la misma energía </li></ul></ul><ul><ul><li>Agua: producir mas con la misma agua. </li></ul></ul><ul><ul><li>Productos químicos: producir más con los mismos productos químicos, menos contaminación. </li></ul></ul><ul><ul><li>Producción de Bioplasticos y Biocombustibles de tercera generación. </li></ul></ul><ul><ul><li>Reciclaje </li></ul></ul><ul><li>Investigación con enfoque de Sostenibilidad: </li></ul><ul><li>1) Reducción de agroquímicos (fertilizantes, insecticidas, herbicidas, etc.) </li></ul><ul><li>2) Resistencia a sequia y uso eficiente del agua. </li></ul><ul><li>3) Manejo de suelos </li></ul><ul><li>4) Ordenamiento territorial </li></ul><ul><li>5) Métodos de transporte </li></ul><ul><li>6) Mejores practicas de Manejo </li></ul>FUENTE: ISSCT, 2010. Plenary Session. Sustainability. In: XXVII ISSCT Congress, Veracruz, México
  102. 113. Estrategias en Investigación y Transferencia de Tecnología para la Siguiente Década
  103. 114. FUENTE: http://www.colombiaaprende.edu.co/html/investigadores/1609/articles-191480_archivo34.pdf , disponible en línea
  104. 115. <ul><li>Revolución de la innovación (Biología+Ingeniería+Física). </li></ul><ul><li>Equipos multidisciplinarios </li></ul><ul><li>Proyectos multidisciplinarios </li></ul><ul><li>Trabajo interdisciplinario </li></ul><ul><li>Alianzas </li></ul><ul><li>Ejemplos: Australia, Sudáfrica, Consorcios, Asociaciones </li></ul><ul><li>Factores de éxito de las alianzas: </li></ul><ul><li>Objetivos estratégicos, confianza, gobernanza, cultura colaborativa, compartir conocimiento y trabajo en equipo. </li></ul><ul><li>Desarrollo de tecnología en conjunto con los usuarios </li></ul><ul><li>Además de indicadores de productividad, valor agregado, reducción de costos y calidad de materia prima. </li></ul><ul><li>Sostenibilidad </li></ul><ul><li>De “Green revoution” to “Ever green revolution”. </li></ul><ul><li>Manejo científico del agua, manejo integrado de plagas, malezas y fertilizantes. </li></ul><ul><li>Agricultura de precisión </li></ul><ul><li>Mejoramiento de precisión </li></ul><ul><li>Uso eficiente de la energía. </li></ul>Tendencias en investigación y transferencia de tecnología FUENTE: ISSCT, 2010. Plenary Session. Technology Transfer. For the next decade In: XXVII ISSCT Congress, Veracruz, México
  105. 116. Invertir en conocimiento produce siempre los mejores intereses. Benjamín Franklin, 1772 Compartir conocimiento lo multiplica. Si usted da dinero, tiene menos; si usted da conocimiento, tiene más. Mario Melgar, 2010 If you want to go quietly, go alone. If you want to go far, go together. Al Gore, 2009
  106. 117. Muchas gracias Foto: Paulo Stupiello

×