Bases fisiológicas y genéticas de las respuestas de trigo y soja a limitantes bióticas y abióticas: estudios orientados al mejoramiento genético y al manejo de los cultivos en el cono sur

Cambio climático y gestión de riesgo

2018 a 2020

PROCISUR

INTA (Argentina)
FAUBA (Argentina)
UNMDP (Argentina)
Embrapa (Brasil)
UFRGS (Brasil)
INIA (Chile)
IPTA (Paraguay)
INIA (Uruguay)

Ejecución

service

ANTECEDENTES

Hace poco más de medio siglo (1961) el área mundial ocupada con trigo ya superaba las 200 mill ha (FAO 2016), mientras que la soja era incipiente y prácticamente desconocida, fuera de China (Hartman et al. 2011). Desde entonces, la superficie destinada a trigo se mantuvo sin mayores variaciones, mientras que la de soja tuvo un crecimiento sostenido, totalizando en la actualidad 117 mill ha (FAO 2016). Esta tendencia fue acompañada por un aumento del rendimiento en grano (RG) de la oleaginosa, dando lugar así a un incremento sostenido de su producción, alcanzando en la actualidad las 308 mill t (2014, FAO 2016).

En trigo, en cambio, la producción aumentó a una tasa elevada hasta declinar a casi la mitad a partir de 1991, totalizando en la actualidad 729 mill t (2014, FAO 2016), como consecuencia de las variaciones en la ganancia de RG. 

La producción de trigo es clave para la seguridad alimentaria a nivel mundial puesto que provee, junto con el arroz, el 50% de las calorías de la dieta humana (Tweeten y Thompson, 2008), previéndose que para 2020 el 68% de la producción se utilizará como alimento directo por el hombre (Moreno Manzur y Valencia Escobar, 2011). En los próximos 35 años su producción mundial deberá incrementarse un 50% respecto a los actuales volúmenes para cubrir la demanda de alimentos asociada al incremento poblacional y a la mejora en la calidad de las dietas (Hall y Richards, 2013). Considerando que la superficie en producción se encuentra estabilizada hace años (y no se prevé su incremento futuro), estos aumentos en producción deberán lograrse a expensas de incrementos en el RG. Ante un escenario de desaceleración de la ganancia genética de RG (caída de 34% de la ganancia de RG entre períodos pre y post 1990/91) las expectativas de alcanzar dichas metas son escasas.

Por su parte, el complejo sojero es uno de los sectores más dinámicos de la economía de los países involucrados (Hillbert et al., 2012). La soja es una importante materia prima para la obtención de harinas para alimentación animal y aceites de uso industrial, principalmente, y en menor medida, para alimentación humana. Dentro de la región, Brasil exporta la soja, en general, como grano mientras que Argentina lo hace como pellet luego de la extracción de aceite. El mejoramiento de la dieta en los países en desarrollo a base de alimentación animal y una población creciente provocaría un incremento del 19% de la demanda de harina de soja para el 2024 y el uso creciente del aceite en alimentación humana e industrial incrementaría un 21% la demanda mundial de aceite de soja en igual período (USDA 2014). El aumento de su producción a través de futuros incrementos de la superficie bajo cultivo puede generar grandes impactos en la sustentabilidad ambiental si se expande hacia áreas de baja aptitud agrícola y boscosas (Tilman, 1999; Foley et al., 2005; Galford et al., 2010; West et al., 2010; Pincén et al., 2010; Volante et al., 2012; Garnett et al., 2013).  VER VIDEO

Leer más

Objetivos

(i) Caracterizar germoplasma utilizado en la región en su comportamiento frente a estreses bióticos (enfermedades) y abióticos (hídrico y térmico, en forma individual o combinado), (ii) identificar las bases fisiológicas y genéticas que permiten mantener el rendimiento frente a dichos estreses, y (iii) desarrollar una plataforma de fenotipado a campo validada a nivel regional.


Componentes

El proyecto se agrupa en 7 componentes, dos relacionados a las limitantes bióticas y cinco a las limitantes abióticas:

  1. Caracterización fenotípica del comportamiento de diferentes cultivares de trigo a Piricularia, Roya de la hoja, Roya amarilla, Fusariosis de la espiga y Septoriosis.

  2. Ensayo biológico para la validación funcional de los genes del hongo biótrofo Phakopsora pachyrhizi.

  3. Ensayos fenológicos de cultivares de trigo y soja para determinar respuesta a cambios en la fecha de siembra y modelos de simulación para estimar fenología y cuantificar riesgo de estrés hídrico (déficit y anegamiento), y probabilidad de temperaturas extremas (heladas y golpe de calor) según la combinación de sitio, fecha de siembra y cultivar elegido.

  4. Caracterización genotípica de genes mayores que regulan la fenología (genes de vernalización –Vrn-1 - y fotoperiodo –Ppd-1) en cultivares de trigo.

  5. Caracterización fisiológica de respuesta, en condiciones de campo, a déficit hídrico y/o térmico (golpe de calor) en cultivares de trigo y soja.

  6. Plataforma regional de fenotipado a campo en trigo y soja mediante imágenes aéreas.

  7. Regiones genómicas (QTLs) de características fisiológicas y de adaptación y/o genes con expresión diferencial asociados a la tolerancia a déficit hídrico en trigo y soja.


producto / resultado

  • Líneas avanzadas de los programas de mejoramiento de los países intervinientes caracterizadas por su comportamiento a Piricularia, Roya de la hoja, Roya amarilla, Fusariosis de la espiga y Septoriosis en los diferentes viveros establecidos.

  • Ensayo basado en la tecnología iRNA para la validación funcional de genes candidatos esenciales y efectores de P pachyrhizi, y prueba de concepto convalidada para el silenciamiento de genes seleccionado de P pachyrhizi.

  • Modelos online del riesgo de anegamiento y probabilidad de heladas (trigo) y déficit hídrico y golpe de calor en trigo y soja para la región bajo estudio según la combinación de sitio, fecha de siembra y cultivar.

  • 96 cultivares de trigo de los programas de INIA Uy e INIA Ch caracterizados genotípicamente, considerando variantes alélicas presentes en genes de vernalización –Vrn-1 - y fotoperíodo –Ppd1.

  • Ranking de rasgos ecofisiológicos con variabilidad genotípica en la respuesta a campo al déficit hídrico y/o estrés térmico, promisorios para ser incluidos en la selección de cultivares orientados a ambientes con estas restricciones.

  • Plataforma de fenotipado a campo establecida y validada a nivel regional.

  • Regiones genómicas (QTLs) y/o genes asociados a la tolerancia a déficit hídrico en trigo y soja identificados y pasibles de ser utilizados en el futuro para realizar MAS.

  • Identificación de regiones genómicas (QTLs) y/o genes asociados a la tolerancia a déficit hídrico en trigo y soja, pasibles de ser utilizados en el futuro para realizar MAS.


equipo técnico

  • Gustavo Pereyra-Irujo - INTA Argentina

  • Daniel Miralles - FAUBA Argentina

  • Luis Aguirrezábal - UNMdp Argentina

  • Francismas Corrêa Guimarães - Embrapa Brasil

  • Christian Bredemeier - UFRGS Brasil

  • Christian Alfaro - INIA Chile

  • Monika Kavanová - INIA Uruguay


investigador líder

Fernanda González - INTA Argentina