mejoramiento genetico stevia. edgar alvarez

Mejoramiento Gentico de la Stevia en Paraguay; Avances y Logros en el pas de origen.

Ing. Agr. M. Sc. Edgar lvarez. Gerente de Investigacin y Desarrollo

PureCircle South Amrica S.A.

Paran

Mato Grossodo Sul

Stevia rebaudiana (Bert.) Bertoni

Moiss Bertoni, en 1905, resumi su estudio sistemtico sobre la stevia: Pequea hierva de 40 a 80 cm de altura, generalmente 50 cm, con races vivaces, tallo sub leoso, pubescente, dbil y con pocas ramificaciones terminales coronadas por panculas, formadas por pequeos corimbos, teniendo 2 a 6 flores pequeas con corola de lbulos blancos, alargados y abiertos.

Familia : Asteraceae ( Compositae)Serie : Multiaristatae

Existen en el Paraguay 14 especies, de las que merecen ser destacadas : S. rebaudiana y la S. aristata que tambin presentan principios edulcorantes.

Ocurren espontneamente en la regin de la Sierra del Amambay en el Departamento del Amambay

LA STEVIA ES UN SUB ARBUSTO CON PROPIEDADES EDULCORANTES EN SUS HOJAS,

DEBIDO A LA PRESENCIA DE GLICOSIDOS DITERPENICOS (Estevioles Glicoles)CON

PODER ENDULZANTE MUY SUPERIOR A LA SACAROZA.

Glicosdeos R R1 Isolado por / ano

Steviosideo -Glc -Glc2-Glc1 Briedel e Lavieille / 1931

Steviolbiosideo H -Glc2-Glc1 Kohda et. al. / 1976

Rebaudiosideo-A -Glc -Glc2-Glc1

3

-Glc

Kohda et. al. / 1976

Rebaudiosideo-B H -Glc2-Glc1

3

-Glc

Kohda et. al. / 1976

Rebaudiosideo-C -Glc -Glc2-Rha1

3

-Glc

Sakamoto et. al. / 1977

Rebaudiosideo-D -Glc2-Glc1 -Glc2-Glc1

3

-Glc

Sakamoto et. al. / 1977

Rebaudiosideo-E -Glc2-Glc1 -Glc2-Glc1 Sakamoto et. al. / 1977

Dulcosideo -Glc -Glc2-Rha1 Kobayashi et. al./ 1977

Rebaudiosideo-F -Glc -Glc2-Xyl1

3

-Glc

Brandle et. al. / 2002

Glc = glucose Rha = raminose Xyl = xilose

OR1

COOR

Estevioles glicoles del kaa he

UTILIZACION EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA:Bebidas carbonatadas, jugos concentrados, aguas saborizadas, lcteos, postres, galletitas, etc., etc.

REBAUDIOSIDO A DE PURE CIRCLE EN PRODUCTOS = Valor Agregado

Pepsi Cola

Cargill

Coca Cola

Merisant

DESARROLLO VARIEDADES MEJORADAS DE STEVIA

Que mejorar de la stevia?

1.Caractersticas Agronmicas:

1.1 Rendimiento1.2 Capacidad de adaptacin a diferentes ambientes1.3 Diferentes ciclos1.4 Longevidad 1.5 Capacidad de rebrote despus de cada corte1.6 Resistencia a enfermedades

2. Caracterstica Industrial

2.1 Alto Rebaudiosido A 2.2 Bajo Steviosido2.3 Bajo Rebaudiosido C

Que tipo de variedad? : Variedades Clonales

QUE SE DEBE CONOCER DE LA STEVIA PARA DESARROLLAR NUEVAS VARIEDADES ?

1. BIOLOGIA DE LA REPRODUCCION

2. VARIABILIDAD GENETICA. IDENTIFICACION DE GENOTIPOS DESEABLES

3. HERENCIA DE CARACTERISTICAS QUE SE QUIERE MEJORAR

4. NUMERO DE CROMOSOMAS DE LA ESPECIE: Especie diploide . 2n = 22 cromosomas

1. BIOLOGIA DE LA REPRODUCCION

1.1 Alogama: es un tipo de reproduccin sexual en plantas consistente en la polinizacin cruzada y fecundacin entre individuos genticamente diferentes.

Implicancia en el Mejoramiento Gentico: Este tipo de reproduccin favorece la produccin de individuos genticamente nuevos y, por ende, la generacin constante de variabilidad gentica en las poblaciones. Las plantas son altamente heterocigticas.

1.2 Auto incompatible: Imposibilidad fisiolgica controlada genticamente de producir frutos por autofecundacin. Incompatibilidad es del tipo esporofitico, adems de exhibir protandria

Implicancia en el Mejoramiento Gentico: la imposibilidad de generar lneas puras por autofecundacin. Para la produccin de hbridos es necesarios explorar otros caminos.

1.3 Apomiticas obligatorias: formacin de embriones pseudoagamicos por efecto de la polinizacin cruzada, sin fertilizacin y sin meiosis. Una planta apomctica produce semillas que son genticamente idnticas a la planta madre.

Implicancia en el Mejoramiento Gentico: la apomixis es un modo de reproduccin asexual, esta ventaja es -desde el punto de vista gentico- la misma que presenta la multiplicacin vegetativa.

2. VARIABILIDAD GENETICA. IDENTIFICACION DE GENOTIPOS DESEABLES

CARACTERISTICAS AMPLITUD PROMEDIO DESVIACION TIPICA

1. Altura de la planta(cm) 31 - 80 53.7 11.36

2. Copa/Cannopy) (cm) 18 -64 38.8 11.20

3. Numero de tallos verticales 1 - 25 10.3 6.58

4. Dimetro del tallo en la base(cm) 3.2 - 10.1 5.2 1.48

5. Numero de nudos en el tallo 6 - 32 18.9 5.57

6- Longitud de entrenudos 1.1 - 6.7 3.0 0.89

7. Numero de brotes laterales primarios 0 - 40 10.6 8.22

8. Numero de brotes laterales secundarios 0 - 18 2.1 4.17

9. Razn Hojas: Nudo 2 20.4 9.1 3.50

10. Longitud de hojas(cm) 3.7 7.4 5.6 0.93

11. Dimetro de hojas(cm) 1.0 2.9 1.8 0.54

12. Espesor de la hoja( en micrones) 210 - 460 292 39.14

13. % de rendimiento de hojas en peso seco(al aire) 18.1 36.3 25.9 3.93

14. Sensibilidad al fotoperiodo para induccin de floracin(hs) 11 - 14 13 1.5

15. Resistencia a enfermedades foliares( Septoria) S - R MR -

Molero, J. 1984

BANCO DE GERMOPLASMA

Lneas clonales resistente(der.) y susceptible

(izq.) a septoriosis

3. HERENCIA DE CARACTERISTICAS QUE SE QUIERE MEJORAR

Heredabilidad : es la proporcin de la variacin fenotpica en una poblacin, atribuible a la variacin genotpica entre individuos.

H2 = G = 0 - 1 F

La proporcin Reb A comparado con el total de otros estevioles glicoles tienen herencia cuantitativa y controlada por genes mltiples.

Caracterstica Heredabilidad

poca de floracin 0.998

Altura de la planta 0.886

Numero de nudos en el tallo principal 0.958

Numero de ramas primarias 0.881

Peso seco de hojas 0.62

% de Esteviosido 0.94

La Planta ideal de Stevia . Parmetros de Seleccin

CARACTERISTICAS PARAMETROS

1. Planta de alta longevidad Capacidad de producir en alta por mas de 5 aos

2. Altura de la planta - media a mayor Igual a Mayor a 60 cm de altura (evaluado en cosecha de verano)

3. Crecimiento multicaule y ramificado desde la base Igual o mayor a 4 brotes basales evaluado despus del corte de uniformizacin

4. Habito de crecimiento erecto

5. Entrenudos cortos y numerosos Igual o mayor a 30 nudos en el tallo principal

6. Hojas grandes , gruesas y numerosas

7. Relacin alta de HOJA / TALLO Igual o Mayor a 0.85

8. Sistema radicular profundo

9. Respuesta rpida y profusa produccin de brotes al podarse o cosecharse

10. Resistencia a enfermedades Resistente a Septoria y Alternaria.

11. Florecida tarda

12. Requisito de fotoperiodo largo Igual o mayor a 13 horas luz

13. Desprendimiento fcil de las hojas despus del corte

14. Alto porcentaje de materia seca en hojas

15. Alto contenido de Rebaudisido A Igual o mayor a 70% sobre el total de Stevioles Glicoles evaluado en cosecha de verano

16. Ausencia de sustancia que dan sabor amargo Bajo en Reb . C (Igual o menor 0.95 %) y Steviosido (Igual o menor a 5%)

PROGRAMA DE MEJORAMIENTO GENETICO

Seleccin Individual. Lote de Plantas Var.

Criolla

x x x x

x x x x

x x x x

x x x x

x x x x

x x x x

x x x x

x x x x

Seleccin Individual. Lote de Progenies de

Lneas Clonales

Lote de Plantas Seleccionadas . (Platas Distribuidas en Diseo

Experimental en Panal de Abejas)

Constitucin de Lneas Clonales (LC). Ensayo preliminar de Rendimiento de LC. (Distribucin Sistemtica de los

Tratamientos)

Ensayo Final de Rendimiento (VCU)(Distribucin de los Tratamientos en

Diseos Experimentales en 5 localidades por 2 aos )

Prueba de Resistencia

SeptoriaLab. Anlisis

Reb. A

SELECCIN INDIVIDUAL . Flujograma

A X B

PROGRAMA DE MEJORAMIENTO GENETICO

SELECCION DENTRO DE PROGENIES DE CRUZAS . Flujograma

x x x x

x x x x

x x x x

x x x x

x x x x

Lote /Plantas Individuales de Progenies de

Cruzas

Lote de Plantas Seleccionadas . (Platas Distribuidas en Diseo

Experimental en Panal de Abejas)

Constitucin de Lneas Clonales (LC). Ensayo preliminar de

Rendimiento de LC. (Distribucin Sistemtica de los

Tratamientos)

Ensayo Final de Rendimiento (VCU)

(Distribucin de los Tratamientos en Diseos

Experimentales en 5 localidades por 2 aos )

Prueba de Resistencia

SeptoriaLab. Anlisis

Reb. A

Lote/Almacigo de Progenies

de Cruzas

Materiales Elite : Lneas Clonales

/Variedades

CULTIVO DE ANTERAS COMO HERRAMIENTA PARA LA PRODUCCION DE HIBRIDOS

Plantas diploides.2 n = 22

Heterocigota

EMBRIOGENESIS SOMATICA

Plantas haploides. n = 11

Plantas diploides2 n = 22

Homocigotas

Tratamiento con COLCHICINA

LINEAS PURAS

A x B

VARIEDADES HIBRIDASDiploides2 n = 22

VARIEDADES HIBRIDAS

Tetraploides4 n = 44

Gracia, V. 2008 ( Tesis - IAN)

Cruzas dirigidas

VARIEDADES CLONALES. (Registradas)

OBTENTORES DE VARIEDADES

1) INSTITUTO AGRONOMICO NACIONAL

2) PURE CIRCLE SOUTH AMERICA S.A

Variedades Obtentor Ao de Registro Ciclo / N0 cortes por ao

EIRETE IAN - IPTA 2004 Precoz 4 cortes por ao

PC 1 Pure Circle South America S.A 2008 Tardo .- 2 Cortes por ao

PC 2 Pure Circle South America S.A 2008 Precoz 4 cortes por ao




Variedades de Pure Circle registrado en la Direccin de Semillas (DISE), del Servicio de Sanidad Vegetal y Calidad de Semillas(SENAVE), sobre la base de descriptores morfolgicos especficos para la especie y complementado por FINGER PRINTING Gentico desarrollado para cada variedad que permite distinguir una variedad de otra, a travs de marcadores moleculares del tipo AFLPS (MSU).

EIRETE

Genealoga : Seleccin en la Variedad Criolla

Ciclo : Precoz 4 cortes por ao

Resistencia a Septoria : Moderadamente Resistente

Contenido de Reb. A : 45 a 47 % sobre el total de Stevioles Glicoles

Brotacin Basal : Buena

Potencial de Rendimiento : Alto ( 5.000 kg/ha/ ao)

Sistema Radicular : Profundo y abundante

Porte de la planta : Planta muy alta

VARIEDAD PC 1

Genealoga : AKH / EM 1 x Eirete

Ciclo : Tardo 2 cortes por ao

Resistencia a Septoria : Moderadamente Susceptible

Contenido de Reb. A : 80 a 85 % sobre el total de Stevioles Glicoles ( Extremadamente dulce). Cosecha de Verano

Brotacin Basal : Profusa , muy buena

Potencial de Rendimiento : Alto ( 5.000 kg/ha/ao)

Sistema Radicular : Profunda, abundante

VARIEDAD PC 2

Genealoga : AKH / G.8.D. x Eirete


Resistencia a Septoria : Moderadamente Resistente

Contenido de Reb. A : 70 a 75% sobre el total de Stevioles Glicoles ( Muy dulce). Cosecha de Verano

Brotacin Basal : Buena

Potencial de Rendimiento : Alto ( 4.500 kg/ha/ ao)

Sistema Radicular : Superficial, abundante

VARIEDAD PC 4



Resistencia a Septoria : Moderadamente Susceptible

Contenido de Reb. A : 65 a 70% sobre el total de Stevioles Glicoles ( Muy dulce). Cosecha de Verano

Brotacin Basal : Profusa , muy buena

Potencial de Rendimiento : Muy Alto ( 7.000 kg/ha/ ao)

Sistema Radicular : Superficial, abundante

0500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

1er corte 2do corte 3er corte 4to corte

500

2082

4002

700

Kg

/ha

de

Ho

ja s

eca

Epocas de Cosecha

Rendimiento Potencial de la Var. L 4

22/08/08 3/11/08 17/02/09 7/04/09

7.284 Kg/ha/ao

010

20

30

40

50

60

70

80

1 er Corte 2 er Corte 3 er Corte 4 er Corte

4.46.9

3.65.0

3.8

6.8

9.9

5.5

8.2

13.7 13.5

10.5

46.249.6

73.3

52.3% Stev

% Reb. A

% Reb A + Stev

% Reb A s/ Total

Contenido de Stevioles Glicoles en la Var. L 4

22/08/08 3/11/09 12/02/09 7/04/09

VARIEDAD PC 7



Resistencia a Septoria : Muy Resistente

Contenido de Reb. A : 65 a 70% sobre el total de Stevioles Glicoles ( Muy dulce)

Brotacin Basal : Muy Buena

Potencial de Rendimiento : Muy Alto ( 6.500 kg/ha/ ao)

Sistema Radicular : Muy Profunda y abundante

Observacin: muy adaptado a la produccin orgnica por su alta resistencia a enfermedades foliares

! VARIEDADES PARAGUAYAS EN EL MUNDO !! .Registros en otros pases

PERU

ARGENTINA

COLOMBIA

KENIA

MALASIA

INDONESIA

TAILANDIA

VIETNAM

ECUADOR

CHILE

BRASIL

USA

Variedades

Stev.(%)

RC(%)

Reb. A(%)

RD(%)

Total SG(%)

% Reb A s/ Total

PC 1 1.84 0.9 13.06 0.40 16.2 81

PC 4 3.50 0.85 9.95 0.35 14.65 68

Eirete 7.26 0.89 6.78 0.09 15.02 45

Criolla 5.87 0.49 2.29 0.25 8.90 260

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Stev.(%) RC(%) Reb. A (%) RD(%) Total SG(%) % Reb A s/ Total

1.84 0.9

13.06

0.40

16.2

81

L1

L 4

Eirete

Criolla

CALIDAD INDUSTRIAL DE ALGUNAS VARIEDADES(Cosecha de Febrero, 2010)

DONDE APUNTAR EN EL TEMA DE LAS VARIEDADES ?

Variedades clonales mas productivas y alto Reb A ( >85% ) tanto en variedades precoces y tardos. Lnea Clonal : PCSA /SI EM-1/08/LC 1 = 85% de Reb. A sobre el total de SG, precoz( 4 cortes ao).

* Variedades con mejor performance para la mecanizacin del cultivo

* Variedades hbridas (diploides o tetraploides) de alto rinde y alto Reb A.

ESTO TERMINA AQU ?

!!! TENEMOS LA VARIEDAD .

Aleluya Aleluya. Aleluya..

SI . PERO NOOO

! ESTO NO TERMINA AQU

PROPAGACION DE VARIEDADES CLONALES

PROPAGACION CLONAL O VEGETATIVA POR ESQUEJES. VIVERO DE PRODUCCION DE PLANTINES EN BANDEJAS BAJO NORMAS DE CALIDAD

Lote de plantas Madres Corte de esquejes de plantas madres Plantacin de esquejes

Plantines totalmente enraizados y rustificados

Plantines provenientes de esquejesSoportes de bandejas colocadas en alto.

Mas y mejor produccinMas y mejor materia prima para la

industria y la exportacin

Nuestro Desafo !!

Elevar el nivel de vida de nuestros productores

!!Nuestro Compromiso

Fomentar la produccin de Kaa Hee de una manera amigable

con el medio ambiente.

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