programa de mejoramiento de trigo harinero en cimmyt, mexico
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VII Simposio Internacional de TrigoTRANSCRIPT
Programa de Mejoramiento de Trigo Harinero en CIMMYT, México
Ravi Singh
Julio Huerta, Sybil Herrera, Govindan Velu, Enrique Autrique, Sukhwinder Singh, Suchismita Mondal, Caixia
Lan, Hugo Gomez, Bhoja Basnet
Apoyados por
Javier Peña, Pawan Singh, Jose Crossa y Xinyao He
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
Países clasificados por la importancia de trigo como fuente de calorías
Fuente: FAO Stats 2010
Clasificación de Kcal diarias del trigo
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.
Rango
País Población (millones)
Incremento (millones) % Cambio
1 India 1614 416 352 China 1417 71 53 Estados Unidos de América 404 89 284 Paquistán 335 154 855 Nigeria 289 134 866 Indonesia 288 58 257 Bangladesh 222 60 378 Brasil 219 25 139 Etiopía 174 91 110
10 República Democrática del Congo 148 82 12411 Filipinas 146 54 5912 Egipto 130 47 5713 México 129 19 1714 Federación Rusa 116 -25 -1815 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
Futuros retos- Rendimientos Trigo: 2008
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1
2
3
4
5
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Promedio Mundial 2008
UN/FAO meta de producción para trigo 4 tons/ha para 2020
Promedio para 2020
Promedio para 2050
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
1980
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(est
)190
200
210
220
230
240
250
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
Producción Mundial de TrigoÁrea Cosechada y Rendimiento Promedio
Area Cosechada Rendimiento Series3
Mil
lon
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reas
To
nel
adas
po
r H
ectá
rea
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 (est)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0
50
100
150
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250
Trigo en el MundoProducción, Consumo e Inventarios
Produccion Consumo Inventarios
Mil
lon
es d
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Mil
lon
es d
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as
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
s
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
Incrementos en el Potencial de Rendimiento en el Germoplasma de Trigo de CIMMYT
1950 1960 1970 1980 1990 2000 20100
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Promedio y tendencias de rendimiento de Trigo en campos de agricultores en el Valle del Yaqui, México
de 1951 a 2011
Year of Harvest
Gra
in Y
ield
(k
g/h
a)
Yield = -1.49 x 10 to the fifth + 77.5 kg/ha/year
R2 = 0.876
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% annual gains)
1980
1981
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-
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
Producción de Trigo en México (Promedio Nacional)
PV
Linear (PV)
OI
Linear (OI)
Anual
To
nel
adas
po
r H
ectá
rea
1.35% Anual, 51 Kg año
1.54% Anual, 19 Kg año
Fuente: Siap-Sagarpa
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
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2005
2006
2007
2008
2009
2010
-
200
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600
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1,000
1,200
-
1,000
2,000
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4,000
5,000
6,000
Producción de Trigo en México
OI PV Prod (Miles Ton)
Áre
a S
emb
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de
Ha)
Pro
du
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n A
nu
al (
Mil
es d
e T
on
)
Fuente: Siap-Sagarpa
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)
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 segregantesAlto 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
● 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
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
Puccinia graminis f.sp. tritici Puccinia recondita f.sp. tritici
Puccinia striiformis f.sp. tritici
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
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
Pronostico de expansión del Mega-ambiente 5 (Riego – Caluroso) en
IndiaCurrent
2050Hodson & White, 2007
Cruzamientos y Selección
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
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 msnmAlto rendimiento (riego), Eficiencia en Uso del Agua, tolerancia a calor, roya de la hoja, roya del tallo (no Ug99)
Toluca 2640 msnmRoya amarillaSeptoria triticiFusariumLabranza Cero
El Batán 2249 msnmRoya de la hoja, Fusarium
Njoro, Kenia 2185 msnmRoya 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
Njoro, Oct. 2008
Testigo
● Actividad del área foliar
● Temperatura del follaje
● Rendimiento
Evaluación del material segregante
Cruzamientos y Selección
F - 5
F - 6
Año 4
Ensayo Rendimiento
Año 5
SE o PI
Calidad de ProcesamientoOtras Enfermedades
Año 6 Ensayo Rendimiento (5 ambientes)
Fenotipo – Alto Rendimiento
Fenotipo – Siembra de CalorFenotipo – Tolerancia a Sequia
Evaluación de Rendimiento de Líneas 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)
<60 60-65 65-70 70-75 75-80 80-85 85-90 90-95 95-100 100-105 105-110 110-115 >1150
4
8
12
16
20
24
28
Rendimiento (% testigos – variedades nuevas en México)
Nu
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as
(%
)
n=4814 (2005)
n=4956(2010)
n=6685(2011)
n=10196(2012)
5% (238 líneas)
2% (102 líneas)
0.1% (4 líneas)Variedadese.g. PBW343 en India
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)
<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 >1300.0%
2.0%
4.0%
6.0%
8.0%
10.0%
12.0%
14.0%
16.0%
18.0%
Potencial de Rendimiento de Nuevas Líneas bajo Condiciones de Sequia (Datos de Cd. Obregón, México 2012)
Rendimiento (% Testigos)
Nú
mer
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e L
ínea
s (%
)
n=1804 (2012)
16.4% (335 Líneas)
Promedio Testigos
Cruzamientos y Selección
Calidad de ProcesamientoOtras Enfermedades
Año 6 Ensayo Rendimiento (5 ambientes)
Año 7Ensayos Nac. e Int.
- Entrega a Programas Nac.- Viveros Internacionales
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 Blanco
Viveros 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 Rojo
Viveros de evaluación de características:Heat Tolerance Screening Nursery HTSN Blanco/RojoStem Rust Resistance Screening Nursery SRRSN Blanco/Rojo
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
86-90 90-94 95-99 100-104 105-109 110-1120
10
20
30
40
50
60
Rendimiento (% Media Testigos Mexicanos)
Nú
m.
Lín
ea
s (
%)
Espigamiento = 78-102 daysMadurez F. = 123-141 days
r (Rend-Espig) = 0.204r (Rend-Madurez) = 0.266r (Espig-Madurez) = 0.91
81 Líneas
Popular varieties
171 Líneas
72 líneas= >5% Mayor rendimiento que testigo Vorobey bajo estrés hídrico83 líneas = >5% Mayor rendimiento que testigo Roelfs bajo estrés de calor
Peso de mil granos de 644 líneas de trigo harinero seleccionadas en 2010/11 de ensayos de rendimiento para pruebas en varios ambientes en
el ciclo 2011-12 en Cd. Obregón, México
<36 36.1-39 39.1-42 42.1-45 45.1-48 48.1-51 51.1-54 54.1-580
5
10
15
20
25
30
35
Peso de Mil Granos (gr a 12% H2O)
Nú
m.
Lín
eas
(%)
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
W >300
W >350
Tenaciousgluten
x
x
Weak gluten
Alveograph
x
Mixographic Type
x Discard
Select
baking
Glu-1Glu-3Sec-1Gli-1
Hardness (NIR), protein % and Sedimentation
x x
Yellowness
NIRS
1a 1b 2a 2b 3a 3b 4a 50
5
10
15
20
25
30
35
Clasificación de Calidad de Procesamiento
Nú
m.
Lín
eas
(%)
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
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)
Prioridades del Programa
Mycosphaerella graminicola Septoria tritici blotch (STB)
Carbón Parcial H. Sativus
Fusarium
H. Tritici repentis
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
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
GobiernosICAR, IndiaUSAID, USAUSDA-ARS, USA
Organizaciones de agricultores:Agrovegetal, EspañaCofupro, MéxicoGRDC, AustraliaPatronato-Sonora, México
Gracias