Interacción entre el peso el número de granos en …...Interacción entre el peso el número de...
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Red 110RT0394 METRICEMejorar la eficiencia en el uso de insumos y el ajuste fenológico en cultivos de trigo y cebada
Interacción entre el peso el número de granos en líneas doble haploides de trigo p g
Estrategia para evitar la compensación entreambos componentes del rendimientop
Daniel F. CalderiniDaniel F. CalderiniUniversidad Austral de ChileUniversidad Austral de Chile
Porto Alegre, octubre 2012Porto Alegre, octubre 2012
Población MundialPoblación Mundial(2010(2010--2050)2050)(2010(2010 2050)2050)
Cambio ClimáticoCambio Climáticoamigableamigable
910
109 )
37%
Cambio ClimáticoCambio Climático
678
ndia
l (x1
345
ción
mu
012
Pob
lac
2010 2050
Naciones Unidas (2007)
Área de TrigoÁrea de Trigo
o 250
gg(1960(1960--2007)2007)
de tr
igo
200
250ch
ada
da
106 )
150
a co
sec
(ha
50
100
Áre
a
0
50
1960 1970 1980 1990 2000 2010
Year
FAO (2010)
Promedio de Rendimiento Mundial de TrigoPromedio de Rendimiento Mundial de TrigoPromedio de Rendimiento Mundial de Trigo Promedio de Rendimiento Mundial de Trigo (1960(1960--2007)2007)
3.5)
40 5 K h 1 1
2.53.0
(Mg
ha-1 40.5 Kg ha-1 y-1
1.52.0
mei
nto
(
0.51.0
Ren
dim
y = 0.0405x - 78.33R2 = 0.98
0.01960 1970 1980 1990 2000 2010
AñAño
P i d R di i t d T iP i d R di i t d T iProyecciones de Rendimiento de TrigoProyecciones de Rendimiento de Trigo
5.0)
4.0
o (t
ha-1
)
4,4 t ha-1
3,7 t ha-1
3,4 t ha-1
2.0
3.0
dim
ient
o ,
0 0
1.0Ren
d
0.01960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030
AñoAño
World Yield IncreaseWorld Yield Increase
80 kg ha-1 y-1
30
40nc
reas
ey-
1 ) 39,7 38,6
80 kg ha y
10
20
30
in y
ield
in(k
g ha
-1y
27,0 27,6
0
10
60-79 80-99 94-03 95-04
Gra
i
Periods20 years 10 years
Futura Demanda Mundial de AlimentosFutura Demanda Mundial de Alimentos
Rendimiento (t ha-1)
Actual Estimado (año 2025)
Trigo 2,8 4,4Arroz 3,1 5,3
57%71%
80 kg ha-1 y-1
110 kg ha-1 y-1
Maíz 4,1 5,841% 85 kg ha-1 y-1
Bynes & Bumb (1998)Bynes & Bumb (1998)Fischer & Edmeades (2010)
Rendimiento Medio de Trigo en ChileRendimiento Medio de Trigo en Chile
El Incremento Futuro del Rendimiento
P dRendimiento Granos m-2=Peso de Granox
El número de granos es el componente mejor El número de granos es el componente mejor asociado con el aumento de rendimiento asociado con el aumento de rendimiento
m-2
)ArgentinaAustraliaIndia800
1000en
to (g
IndiaItaliaMexicoReino Unido600
800
endi
mie
200
400
Re
0
200r= 0,88; p<0,001
Número de granos (N°*1000 m-2)
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
g ( )
Calderini et al. (1999)Food Product Press
Relación entre el rendimiento y el número de granosRelación entre el rendimiento y el número de granosRelación entre el rendimiento y el número de granosRelación entre el rendimiento y el número de granos
121416
ha-1
) TrigoCebadaTriticale
81012
mie
nto
(t Trigo (tratamientos P)
y = 0.0006x - 1.09R2 0 952
46
Ren
dim
R2 = 0.95
02
0 10000 20000 300000 10000 20000 30000Número de granos (m-2)
Yieldw
eigh
t
Grains per m2
Grain weight
Grains m-2
Gra
in w
Slafer (1998)( )
¿Limitación por fuente de asimilados¿Limitación por fuente de asimilados¿Limitación por fuente de asimilados¿Limitación por fuente de asimiladosdurante el llenado de granos?durante el llenado de granos?
Determination of Yield ComponentsDetermination of Yield ComponentsDetermination of Yield ComponentsDetermination of Yield Components
S Em Anthesis PMHeading Harv TimeDRFI TS
Grain WeightGrains m-2
Grain Yield
Grain Weight
Adapted from Slafer & Rawson (1995)
Relación Fuente:Destino postRelación Fuente:Destino post--antesis en trigoantesis en trigo
Borrás et al. (2004)
Relación Fuente:Destino en Ambientes MediterráneosRelación Fuente:Destino en Ambientes Mediterráneos
Cartelle et al. (2006)Field Crops Research
Grain weight response to source-sink ratios
10
) Puma 06-07Otto 06 07
-10
0
ange
(%Otto 06-07Quijo 06-07Puma 07-08Otto 07-08Quijo 07-08
-30
-20
eigh
t cha
Quijo 07 08
-50
-40
Gra
in w
e
-70
-60
G
0 50 100 150 200
Grain number/Solar radiation during grain fill (# MJ-1)
Amador & Calderini (unpublished)
Trade off between TGW and GN could be due to theTrade off between TGW and GN could be due to thesetting of smaller grains in distal positions of spikessetting of smaller grains in distal positions of spikessetting of smaller grains in distal positions of spikessetting of smaller grains in distal positions of spikes((MirallesMiralles & & SlaferSlafer, 1995; , 1995; AcrecheAcreche & & SalferSalfer, 2006), 2006)
G1G2
G1G2
G3G4
Standard heightStandard height(rht(rht11 rhtrht22))
SemidwarfSemidwarf(Rht(Rht11 rhtrht22))
Miralles & Slafer (1995) Field Crops Research
¿Existen compensaciones entre el¿Existen compensaciones entre el¿Existen compensaciones entre el ¿Existen compensaciones entre el peso y el número de granos?peso y el número de granos?
Selección Recurrente para Peso de Grano en TrigoSelección Recurrente para Peso de Grano en Trigo
Ciclo Peso de Grano Rendimiento(g)
1 37.2
(kg ha-1)
4065
PG
32 40.03 41.2
06541423888
4 42.95 45.66 46 8
384537973855
NG
6 46.87 47.98 48.9
385539203968
Wi t l (2001)Wiersma et al. (2001)Crop Science
Efecto de la Selección Recurrente para Peso de GranoEfecto de la Selección Recurrente para Peso de GranoSobre los Componentes del RendimientoSobre los Componentes del RendimientoSobre los Componentes del RendimientoSobre los Componentes del Rendimiento
Wiersma et al. (2001)Crop Science
Relationship between yield and grain numberCIMCOG
800
900
BEDS
800
900
FLATS
500
600
700
d (g
m-2
)
500
600
700
y = 4E 06x2 + 0 1419x 565 55100
200
300
400
Gra
in y
ield
y 3E 06x2 + 0 1295x 531 82100
200
300
400
y = -4E-06x2 + 0.1419x - 565.55R² = 0.41
0
100
0 5000 10000 15000 20000 25000
Grain number (# m-²)
y = -3E-06x2 + 0.1295x - 531.82R² = 0.360
100
0 5000 10000 15000 20000 25000
Grain number (# m-2)Grain number (# m ) Grain number (# m 2)
Genotipos CIMCOGp
Año 1 Año 2
a-1 )
nto
(Kg
hen
dim
ien
Año 3
R
Número de granos (m-2)
T d ff t ú dTrade off entre peso y número de granos engenotipos CIMCOG
60
g)
BEDS60
FLATS
40
45
50
55
ain
wei
ght (
g
40
45
50
55
25
30
35
40
Thou
sand
gra
25
30
35
40
R² = 0,4520
25
10000 13000 16000 19000 22000 25000
T
Grain number (# m-²)
R² = 0,5020
25
10000 13000 16000 19000 22000 25000
Grain number (# m-2)
Genotipos CIMCOGp
TGWo
(g)
de g
rano
Pes
o
Número de granos (m-2)Número de granos (m-2)
Relación entre peso y número de p ygranos
120
140560
(g)
Trigo Canola Lupino
60
80
100
120
E2, MIELERO
E3, MIELERO
E1, JUNO
E1, MIELERO
2
3
4
E2, GLADIATOR
E3, GLADIATOR
E1, HYOLAB
E1, HYOLAA
30
40
50
rain
wei
ght (
E2, TOQUIFEN
E3, TOQUIFEN
E1, BLR19
E1, TOQUIFEN
y = -0,01x + 147,27R² = 0,61
0
20
40
0 1000 2000 3000 4000 5000
E2, JUNO
E3, JUNO
E1, LEGAT
E2, LEGATy = -0,00x + 4,82
R² = 0,710
1
2
0 50000 100000 150000
E1, HYOLAB
E2, LYCOLLY
E3, LYCOLLY
E1, HYOLAA-bra
E2, GLADIATOR-bra
y = -0,00x + 59,17R² = 0,73
0
10
20
0 10000 20000 30000 40000Thou
sand
g
E1, BLR19
E2, BLR19
E3, BLR19
E1, BLR19-till
E2, BLR19-till
0 1000 2000 3000 4000 50000 50000 100000 150000
Grain number m-2
0 10000 20000 30000 40000T
Relación entre el Peso y Número de Granos en TrigoRelación entre el Peso y Número de Granos en Trigo
Acreche & Slafer (2006) Field Crops Res.
Relación entre el Peso y Número de Granos en Trigo enRelación entre el Peso y Número de Granos en Trigo enPosiciones de GranoPosiciones de GranoPosiciones de GranoPosiciones de Grano
Acreche & Slafer (2006) Field Crops Res.
Contribución Relativa de Granos de Diferentes PosicionesContribución Relativa de Granos de Diferentes Posiciones
Acreche & Slafer (2006) Field Crops Res.
Trade off between grain weight G1G2
G3G4
of G2 and GN
70
80
g)
BEDS
70
80
FLATS
50
60
70
ght "
G2”
(m
50
60
70
R² = 0 32
30
40
Gra
in w
ei
R² = 0 42
30
40
R² = 0,3220
10000 13000 16000 19000 22000 25000
Grain number (# m-2)
R² = 0,4220
10000 13000 16000 19000 22000 25000
Grain number (# m-2)
TGWGenotipos CIMCOG
)p
o (g
/ m
g)
G2de g
rano
G2
Pes
o d
Número de granos (m-2)
Positive associations were found between TGW and both grainPositive associations were found between TGW and both grain weight of G2 and average grain weight G1-G4
55
60
)
BEDS
55
60
FLATS
40
45
50
55
ain
wei
ght (
g
40
45
50
55
25
30
35
40
hous
and
gra
25
30
35
40
R² = 0,8720
25
20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
Th
Grain weight "G2" (mg)
R² = 0,7920
25
20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
Grain weight "G2" (mg)
8 contrasting genotypes were chosen for moredetailed assessments
G i i ht d i i t ti t (6 20 d 9)
FLATS BEDS
Grain weight dynamics in contrasting genotypes (6, 20 and 9)
50
60
70
80
eight (m
g)
50
60
70
80
eight (m
g)
10
20
30
40
Grain dry w
10
20
30
40
Grain dry w
00 200 400 600 800 1000 1200 1400
TT (˚Cd)
00 200 400 600 800 1000 1200 1400
TT (˚Cd)
GenotypeBEDS FLATS
GFR R2 GFR R2
6 0.104 0.99 0.093 0.99
20 0.113 0.96 0.123 0.96
9 0.060 0.96 0.057 0.95
Grain length in contrasting genotypes (6, 20 and 9)
Days to AnthesisGenotypes
Days to Anthesis
Beds (days)
Flats (days)(days) (days)
6 91 86
28 89 84
29 87 83
54 85 80
20 84 81
7 90 87
9 96 95
26 94 92
G i i ht d ti t th i i hi h dGrain weight and time to anthesis in high and low GW genotypes
(6, 28, 29, 54, 20, 7, 9 and 26)
40
50
60
g) 50607080
g)
10
20
30
TGW
(g
1020304050
G2
(mg
060 70 80 90 100 110 120
Days to anthesis
010
60 70 80 90 100 110 120
Days to anthesisy y
G i i ht t i kGrain weight response to source-sink manipulation at pre- and post-anthesis
(6, 28, 29, 54, 20, 7, 9 and 26)
Pre-anthesisPost-anthesis
1:1
Líneas doble haploide derivadas de Líneas doble haploide derivadas de alto peso x alto número de granos alto peso x alto número de granos como estrategia para disminuir lacomo estrategia para disminuir lacomo estrategia para disminuir la como estrategia para disminuir la interacción negativa entre ambos interacción negativa entre ambos
componentes del rendimientocomponentes del rendimiento
La necesidad de incrementar el peso de grano
1400
1600106 DH (Bacanora x Weevil)
1200
1400
g m-2
)
800
1000
ento
(g
400
600
endi
mie
2
0
200
400
Re y = -1E-06x2 + 0.1022x - 422.19
R2 = 0.99
00 10000 20000 30000 40000
Número de granos (m-2)Hasan & Calderini (un published)
Relación entre el Peso y Número de Granos en TrigoRelación entre el Peso y Número de Granos en Trigoen líneas doble haploides Bacanora x en líneas doble haploides Bacanora x WeebilWeebil
r: -0.46
Línea Doble Haploide Bacanora x Weebil
G2
G1 G3
Histogram patterns of the triats
20
25
30ation
G1
Bacanora
20
25
30
vation
G3
Bacanora
5
10
15
No. of o
bserv
Weebill
5
10
15
No. of o
bserv
0
5
33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65
Grain weight (mg)
0
5
33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65
Grain weight (mg)
25
30
n
G4
Bacanora25
30
n
G2
Bacanora
10
15
20
o. of o
bservation
10
15
20
o. of o
bservation
0
5
33 35 37 39 41 43 45 47 49 51
N
0
5
33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67
N
Grain weight (mg)Grain weight (mg)
g ha
-1)
mie
nto
(Kg
Ren
dim
R: -0-44
T t i d (5 5T t i d (5 5°°C) t diff tC) t diff t
Effect of temperature before Effect of temperature before anthesisanthesis on grain weighton grain weight
Temperature was increased (5.5Temperature was increased (5.5°°C) at differentC) at differentdevelopmental phases in wheat, barley and triticaledevelopmental phases in wheat, barley and triticale
S Em Anthesis PMHeading Harvest
TimeDR TS Boot
SE-BB-AH-A
Ugarte et al. (2007) Field Crops Research
Respuesta del Número y Peso de Grano a la Temperatura PreRespuesta del Número y Peso de Grano a la Temperatura Pre--AntesisAntesis
Ugarte et al. (2007) Field Crops Res.
Relationship between grain weight and crop growthRelationship between grain weight and crop growthrate in different crops
Gambín & Borrás (2010)Annals of Applied Biology
Relationship between grain weight and crop growthrate bracketing anthesis
70
CIMCOG
40506070
W (g
)
40506070
G2
(mg)
y = 550,85x + 23,12R² = 0,70
0102030
TGW
y = 526,18x + 24,47R² = 0,73
0102030
GW
G
00 0,02 0,04 0,06 0,08
00 0,02 0,04 0,06 0,08
Crop growth rate per grain (g m-2 d-1 grain-1)
Indicadores de crecimiento en líneas doble haploideBacanora x Weebil
Genotype Crop growth rate IPARa RUE RUEpost (g Spikes m-2 Grains spike- Grains
(g day-1) (MJ) (g MJ-1)p
MJ-1) 1 spike DM-1
DH2 37.9 a 915.5 a 4.0 a 4.7 a 702 a 56 a 129 a
DH1 31.1 a 831.8 b 3.6 b 4.0 a 560 b 60 a 136 a
Pandora-INIA 26.9 c 886.5 ab 3.1 c 1.9 b 587 ab 40 b 86 b
Invento-Baer 28.9 bc 932.1 a 2.8 c 2.1 b 591 ab 35 b 90 b
***** ns * ** * *** **
S.E.M. 1.3 15 0.2 0.5 22 3 8
Asociación entre el peso de grano y peso de carpelos, largo y contenido hídrico de los granos en Bacanora y Kambara
Asociación entre el peso de grano en líneas DHB W bil l d l t idBacanora x Weebil y el peso de carpelos y contenido
hídrico
50
60
70
80
a) b)
92 827 + 15 65
20
30
40
50
y = 90 356x + 15 966
ain
weig
ht (
mg)
y = 92.827x + 15.65r² = 0.81;p<0.001
0
10
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80
y = 90.356x + 15.966r² = 0.87;p<0.001
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80
Carpel weight at anthesis (mg)
50
60
70
80Gra
c) d)
y = 0.9261x + 15.943r² = 0.84;p<0.00110
20
30
40
y = 0.828x + 18.803r² = 0.78;p<0.001
00 10 20 30 40 50 60
80
0 10 20 30 40 50 60
Grain water content (mg)
Conclusiones
- Es necesario incrementar el rendimiento detrigo para enfrentar los desafíos de crecimiento poblacional y cambio climáticocrecimiento poblacional y cambio climático
Los genotipos elite muestran compensaciones- Los genotipos elite muestran compensaciones entre peso y número de granos que afectan el continuar incrementando el rendimiento del cultivo
- La relación negativa entre peso y número deLa relación negativa entre peso y número de granos se observa aún en posiciones (e.g. G2)
Conclusiones
- Líneas DH derivadas del cruzamiento entreLíneas DH derivadas del cruzamiento entrepadres de alto peso y número de granosresultan promisorias para disminuir laresultan promisorias para disminuir la compensación entre los componentes
- Una mayor tasa de crecimiento durante la etapa crítica (bota-antesis) se postula como hipótesis del mejor comportamiento de lashipótesis del mejor comportamiento de las líneas DH
¡MUCHAS GRACIAS!