Claudio Jobet F. Ing.Agr. PhD e Ivan Matus T. Ing.Agr. PhD PNT-INIA

cjobet@inia.cl

El mejoramiento genético del trigo orientado a satisfacer la demanda de la cadena

Hace mas de 9.000 años

atrás….

T. urartu (AA) Monococcum

T. speltoides (BB) Aegilops

T. tauschii (DD)

T. dicoccoides (AABB) turgidum

T. dicoccum (AABB)

T. durum (AABB)

T. spelta (AABBDD)

T. aestivum (AABBDD)

Orígen del trigo cultivado

Fuente: Dubcovsky y Dvorak, 2007

El genoma de Triticum aestivum tiene un tamaño de 16.000 millones de pares de bases. Un número enorme, sobre todo si tenemos en cuenta que nuestro propio genoma cuenta con tan solo 3.000 millones de pares de bases, organizados en 22 pares de cromosomas somáticos y un par extra que determina el sexo.

Cariograma del trigo cultivado (Triticum aestivum L.).

Las necesidades de alimentación para una creciente población mundial demandará la mayor cantidad de

proteínas y calorías principalmente de tres especies : maíz, arroz y trigo

De estas tres especies, sin duda, el trigo esta

llamado a ser el alimento básico para satisfacer las necesidades de aquellos países en desarrollo

Incremento de la Población Mundial Fuente: FAO, 2011

Año Población

2000 6.000

2010 7.000

2020 8.000

2040 9.000

Desafío mundial Un mundo mas dependiente del trigo

Fuente: FAO, 2011

Desafío mundial Un mundo mas dependiente del trigo

Fuente: FAO, 2003

Situación Actual del Trigo Mercado Internacional

10% Semillas y otros 18% Alimentación animal

72% Alimentación humana

Destino del trigo a nivel mundial

Uso de biocombustibles

Costos de insumos

Agua menos disponible

Altas temperaturas

Baja disponibilidad de suelos arables

Climas mas erráticos

Climas mas extremos

Mas bocas que alimentar

Mas pestes y enfermedades

Mas costos

Desafíos a la seguridad alimentaria Amenazas a la disponibilidad global de granos básicos

Fuente: Santibáñez, CIMMYT, FAO (2010)

Desafíos a la seguridad alimentaria Problemas de adopción rápida de tecnologías (Trigo)

FAO, 2011 “En el 2020, la producción tiene que subir un 40% mas, y el rendimiento un promedio de 22% (1,6% anual) respecto a lo que existe hoy día”.

La demanda por cereales de países en desarrollo se incrementará en un 80% entre los años 2000 al 2020 (Pinstrup-Anderson y Pandya Lorch, 1997)

En las próximas dos décadas la demanda global por trigo alcanzará un 40% mas (Rosengrant et al., 1997)

En el 2020 se espera que el 67% del consumo mundial de trigo se concentre en los países en desarrollo (Rajaram, 2004)

La producción mundial de trigo alcanza las 590 millones de toneladas, para el 2020 esta producción debe incrementarse entre 760 a 840 millones de toneladas, de estas un 66% se deberá producir en países en desarrollo (Rajaram, 2004)

Al menos 104 millones de hectáreas se siembran en Asia En África y América del Sur se siembran solo 8 millones

de hectáreas

Importantes Consideraciones

Consumo Nacional de Trigo (Kg/pcap/año) = 140 Aporta : 36 al 46% de las proteínas 36 al 38% de la energía 21 al 71% de minerales

Trigo aporta a Chile ……

Consumo de pan en Chile

Fue

nte:

Red

Lat

ina

sin

Fro

nter

a

Producción

Nacional

De Trigo

1,820,000

Toneladas

Producción

Semillas

68,000Ton

Otros Usos

y Desechos

199,853 Ton

Importaciones

311,000

Toneladas

Disponibilidad Total

2,131,000 Toneladas

Molienda

Trigo Blanco

1.583.394 Ton

Molienda

Trigo Candeal

139.753 Ton

Alimentación

Animal

140.000 Ton

74%

7%

7%

3%

9%

Que hacemos con el trigo en Chile?

Fuente: Fundación Chile, 2005

Características de la cadena

No mas del 20% de los agricultores utilizan semilla certificada Cadena con rentabilidades variables y moderadas en todas sus etapas Producción a pequeña escala y relativamente altos costos de producción Gran cantidad de productores poco organizados. Nivel de innovación aún insuficiente Mercado genérico con muy poca diferenciación Bajo encadenamiento agroindustrial Bajo alineamiento entre oferta y demanda Oferta enfocada en rendimiento y no en calidad Poco incentivo al premio por calidad

Fuente: Borda (2011)

Producción muy heterogénea en sus atributos: – Cantidad de proteínas

– Calidad de proteínas,

– Porcentaje de gluten húmedo,

– Fuerza de la masa,

– Tenacidad,

– Extensibilidad,

– Sedimentación,

– Homogeneidad del grano (pureza)

Características del producto

•Baja diversidad

de productos

•Ofrece el trigo que es capaz de producir.

•Competencia por precio.

•Propensión al cambio de proveedores

•Tecnologías estándares

La cadena productiva tradicional mercado de trigo genérico

COMPETENCIA BASADA EN PRECIOS

Negocios de Bajo Margen

•Reducidas especificaciones de calidad

•Alta heterogeneidad

•Bajos márgenes

Agricultor: Molinería: Industria: Consumidor:

Fuente: Fundación Chile, 2006

Nuevas relaciones en la cadena de valor del trigo

Molinería: •Demanda, homogeneidad y consistencia.

•Segregación de la producción según usos.

Consumidor: •Mayor ingreso per cápita

•Diversificación •Preocupación por la salud y la dieta.

•Atributos específicos

Industria: •Satisfacción cliente

•Exige atributos específicos

•Procesos automatizados

Productor: •Conoce los requerimientos del consumidor final.

•Producción de trigos según usos finales.

Calidad ... Factor clave de diferenciación

Fuente: Fundación Chile, 2006

Uso Final

Requerimientos de la Harina y Trigo

Demanda Nacional Harina

HALLULLA: Harina para una masa de bajo volumen y retención de gas, baja fuerza de cocción y tan extensible como tenaz. (TRIGO INTERMEDIO)

87% MARRAQUETA: Harina para una masa de volumen y retención de gas medio-alto, alta fuerza de cocción y más tenaz que extensible. (TRIGO INTERMEDIO A FUERTE)

PAN: Muchas panaderías exige harinas estándar para producir pan, para lo que se requieren harinas que entreguen masa de volumen medio, fuerza de cocción media y más tenaz que extensible. (TRIGOS INTERMEDIOS A FUERTES)

MOLDE Y ESPECIAL: Harina para una masa de alto volumen y retención de gas, fuerza de cocción alta y más tenaz que extensible. (TRIGO FUERTE A EXTRA FUERTE)

1%

PASTELES: Harina que entregue una masa de bajo volumen y retención de gas fuerza, de cocción baja y más extensible que tenaz. (TRIGO DÉBIL A EXTRA DÉBIL)

1%

GALLETAS: Harina que entregue una masa de bajo volumen y retención de gas, fuerza de cocción baja y más extensible que tenaz. (TRIGO DÉBIL A EXTRA DÉBIL)

3%

Características del producto Fuente: Fundación Chile, 2006

Rangos de Gluten Húmedo según Uso

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

Hallulla

Marraqueta

Molde

Pan

Pasteles

Galletas

Cereales

Gluten Húmedo (%)

Rangos de Trabajo W según Uso

50 100 150 200 250 300 350 400

Hallulla

Marraqueta

Molde

Pan

Pasteles

Galletas

Cereales

Trabajo W

Características del producto

Índice Hallulla Marraqueta Molde Pan Pasteles Galletas Cereales

Gluten

Húmedo (%) 18 - 25 24 - 30 28 - 35 17 - 30 14 - 25 12 - 23 16 - 18

Falling

Number (seg)250 - 450 250 - 450 250 - 450 250 - 450 250 - 450 250 - 450 250 - 450

Trabajo

W100 - 200 180 - 300 230 - 350 180 - 300 100 - 180 100 - 160 115 - 160

Relación

P/L0.6 - 1.4 0.8 - 1.5 1.0 - 2.0 1.0 - 1.5 0.6 - 1.0 0.5 - 1.0 0.5 - 1.0

Humedad (%) 12 - 14 12 - 14 12 - 14 12 - 14 12 - 14 12 - 14 12 - 14

Características del producto Fuente: CIMMYT, 2009

Fuerte

Intermedio

Suave

30

25 - 29.9

18 - 24.9

33

27 - 32.9

17 - 26.9

Clases de Trigo Gluten Húmedo Base 14% de Humedad

Sedimentación Corregida

Base 14% de Humedad

9,0 - 10,4

7,0 - 8,9

Proteína en Trigo

Base 14% de Humedad

(Opcional)

10,5

Norma Chilena 1237 del 2000

Indicador Utilizado

Unidad Medida

Efecto en el Proceso

Gluten Húmedo

%

VOLUMEN DE LA MASA En el proceso de horneado, en la medida que es capaz de mantener un mayor nivel de retención del gas generado en el proceso de fermentación. A mayor contenido de gluten de la harina, mayor es el potencial de volumen para la masa.

Trabajo W

10-4 joules

FUERZA DE LA MASA Indica el trabajo necesario que se debe aplicar para deformar una lámina de masa empujada por aire hasta su rotura. Explica las propiedades mecánicas de la masa, en términos de su comportamiento frente a diferentes procesos de panificación.

Tenacidad P

mm H2O

TENACIDAD Es la capacidad de unión o cohesión presentada por la masa o su resistencia a la deformación en el proceso de amasado.

Extensibilidad L

mm EXTENSIBILIDAD Capacidad de la masa para resistir el estiramiento sin romperse.

Características del producto

EL MAYOR RENDIMIENTO POSIBLE……

Relación W versus % Rendimiento

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

30 40 50 60 70 80 90 100

Rendimiento (qq/ha)

W

Bárbaro Bingo Otto Puelche Quino Dollinco Huayún Kumpa Pandora

Relación entre W y rendimiento Fuente: Fundación Chile, 2009

3%4%

23%

33%

16%

21%

0%

10%

20%

30%

40%

<= 49

qqm

50 - 59

qqm

60 - 69

qqm

70 - 79

qqm

80 - 89

qqm

>= 90

qqm

% s

ob

re P

rod

ucció

n T

ota

l

Rangos de rendimientos agrícolas Fundación Chile, 2009

R² = 0,86 0

100

200

300

400

500

600

0 20 40 60 80

W (

x10

-4 J

ou

les

)

Sedimentación Corregida (ml)

0

100

200

300

400

500

600

0 10 20 30 40 50

W (

x10

-4 J

ou

les

)

Gluten Húmedo (%) Relación entre W y Gluten y Sedimentación

Fuente: Javier Zuñiga, 2012

R² = 0,7518 0

10

20

30

40

50

60

5 10 15

Glu

ten

Hú

me

do

(%

)

Proteína (%)

Sobre 444.000 qqm

(Base 14% Hum.)

10%

4%

54%

32%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

20.0 - 24.9 25.0 - 29.9 30.0 - 35.9 >= 36.0

% P

rod

ucció

n

Extra Fuerte

Fuerte Intermedio Débil

Un 64% de la muestra (284.000 qqm) corresponde a trigos FUERTES Y EXTRA FUERTES A partir de la muestra, incluso se obtiene un 4% (16.000 qqm) de trigos con GH>40%,

Distribución del contenido de gluten

-

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Bárbaro Bingo Otto Puelche Quino Dollinco Huayún Kumpa Pandora

% Gluten

Húmedo

Máx Mín Media Media + D.E. Media - D.E.

-

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Bárbaro Bingo Otto Puelche Quino Dollinco Huayún Kumpa Pandora

% Gluten

Húmedo

Máx Mín Media Media + D.E. Media - D.E.

Fundación Chile, 2009

Sobre 444.000 qqm

(Base 14% Hum.)

2%1%

21%

74%

2%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

< 100 100 - 199 200 - 300 300 - 350 > 350

QQ

M

Distribución del valor W (alveograma)

-

50

100

150

200

250

300

350

400

450

Bárbaro Bingo Otto Puelche Quino Dollinco Huayún Kumpa Pandora

Trabajo

W

Máx Mín Media Media + D.E. Media - D.E.

Fundación Chile, 2009

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

20 25 30 35 40 45 50

% de Gluten Húmedo

Trabajo

W

Grupo 1

Puelche

Quino

Grupo 2

Otto

Pandora

Grupo 3

Bárbaro

Bingo

Grupo 4

Kumpa

Dollinco

Relación entre W y Gluten húmedo Fundación Chile, 2009

Fuente: Molino San Cristóbal, 2011

Relación entre gluten y valor W.

Molinos

Trigo Pan

Trigos Correctores (fuerte, extrafuerte, bajo P/L,

blanqueador)

Galletas

Gluten

Húmedo

Gluten

Index

Falling

Number

Alveograma

P L G P/L P/G W

Pan 25,8 91,9 371,4 241,0 111,2 23,3 0,4 17,0 149,1

Fuerte 30,1 95,9 405,5 88,0 91,3 21,2 1,0 4,2 294,1

Extrafuerte 31,0 96,3 400,2 99,6 94,3 21,6 1,1 4,7 358,6

Galleta 19,7 96,8 364,7 33,6 94,8 21,5 0,4 1,6 102,8

Nuevas tendencias….

Javier Zuñiga, 2012

Demanda por Parámetros Específicos

Fundación Chile, 2009

Como abordar el mejoramiento

para las nuevas variedades de

trigo 2.0

Estrategias de Mejoramiento Genético en trigo

Respuesta integrada

Fuente: CIMMYT, 2009

Parámetro de calidad en trigo

Peso hectolitro

Gluten húmedo

Sedimentación

Indice dureza

Gluten seco

Gluten Index

Valor W

Falling Number

Color de harina

Punta negra

Calidad grano

Volumen de pan

Control genético de los caracteres de calidad

Caracteristicas de calidad Genes principales

Dureza del grano Pina-D1, Pinb-D1 (5DS)

Gluteninas Glu-1, Glu-3 (1A, 1B, 1D)

Gliadinas Gli-1, Gli-2, Gli-3 (A,B,D 1 & 6)

Contenido de proteínas Gpc-1, Pro-1, Pro-2 (6B, 5D)

Secalinas (centeno) (1B/1R) Sec-1, Sec-2 (1RS, 2RS)

Enzimas (grano brotado) Amy-1, Amy-2 (A,B,D6 & 7)

Textura almidón Wx-1 (7AS, 4AL, 7DS)

Polifenoloxidasa Ppo-A1, Ppo-D1 (2A, 2D)

Pigmento amarillo Psy-A1, Psy-A2 (7AL, 7BL)

Caracteristicas de calidad Genes principales

Fuente: CIMMYT, 2009

OBJETIVO = CALIDAD

Fuerza de

Gluten

Textura de

Grano

Plasticidad

De Masa

HMWG

LMWG

GLIADINA

1B/1R 1A/1R

Pinb-D1b

Pinb-D1c

Pinb-D1d

Pina-D1b

Gen AP

Proyecto FONDEF, 1998, INIA Carillanca

Importancia de las proteínas del gluten

Fuente: CIMMYT, 2009

Separación electroforetica de las gluteninas de alto y bajo peso

molecular

Fuente: CIMMYT, 2009

+ - +

+-

- + +- -

Distribución de una población DH de trigo panadero con respecto al tiempo de desarrollo de masa en función del Indice Ingles.

1

2

3

4

5

6

7

8

10 10 9 9 9 8 8 8 8 7 7 7 7 7 7 7 6 6 5 5 5 5

Indice Ingles

Tie

mpo d

e D

esarr

ollo

Tiempo Desarrollo

Selección de alelos favorables de gluteninas de alto peso molecular

Fuente: Proyecto FONDEF, 1998, INIA Carillanca

Distribución del tiempo de desarrollo de masa en función de alelos de puroindolina en una población DH de trigo panadero

Efecto de la dureza sobre tiempo de desarrollo

1

2

3

4

5

6

7

8

523

224

854

908

202

262

474

721

673

214

693

1100

Doble haploide

Tie

mpo d

e D

esarr

ollo Pina-D1a Pina-D1b

Blando Duro

Fuente: Proyecto FONDEF, 1998, INIA Carillanca

Selección de individuos libres de la translocación 1BL.1RS

0

2

4

6

8

10

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Sedimentación (ml)

Fre

cu

en

cia

ia

Translocados No Translocados

Fuente: Proyecto FONDEF, 1998, INIA Carillanca

ACTIVIDAD 1

Nombre del proyecto: Mejoramiento de la competitividad y sustentabilidad del cultivo del trigo en el Cono sur : Aplicaciones biotecnológicas para generar trigos con alto contenido proteico del grano

Ejecutor Unidad de Biotecnología de Plantas INIA Carillanca

Coordinador INIA, FIA

Objetivo General del proyecto Mejorar la competitividad y sustentabilidad del cultivo del trigo en el Cono sur, mediante la explotación de genes y estrategias de fitomejoramiento innovadores para generar trigos con alto contenido proteico del grano

Relación entre rendimiento y proteína según nitrógeno disponible

Fuente: Selles et al. 1997

Disponibilidad de nitrógeno

Proteína Rendimiento

Rendimiento grano

Proteína grano

Contenido de proteína

0

20

40

60

80

100

QQ

/Ha

Líneas de primavera, Botacura 2009/2010

I V V + NAM-B1b

0,0

5,0

10,0

15,0

Pro

tein

(14

%)

I V V + NAM-B1b

Alelo GPC1 de T. diccocoides introgresado en el cultivar Pandora-INIA.

Incremento de 1-1,5% adicional en el contenido de proteína

del grano sin disminución significativa del rendimiento

Fuente: Zuñiga et al. 2010

Efecto de la proteína sobre la fuerza y la extensibilidad (W)

Alta proteína Baja proteína

Fuente: CIMMYT, 2009

el factor genético,

la fertilidad del suelo,

temperaturas en el momento de formación y llenado del grano,

condiciones ambientales a la cosecha,

el rendimiento de grano

En la calidad industrial de una variedad influye :

La interacción genotipo ambiente juega un rol fundamental en la calidad de una variedad.

No será igual la calidad de una misma variedad sembrada en la zona norte,

central, o sur del país.

De allí la importancia de seleccionar variedades para ambientes específicos.

La demanda de trigo en Chile será cada vez más específica respecto a calidad.

Con la Norma Oficial que rige las transacciones de trigo harinero, el precio de mercado dependerá de la calidad del grano.

En el futuro el producir un trigo de calidad diferenciada debiera ser retribuido por el mercado, a través del precio o por contrato

Consideraciones Finales

GRACIAS POR SU ATENCIÓN!!