Mejoramiento del Arroz

Iris Pérez Almeida, PhD

Mundo: 7.508.151.915 En Ecuador: 16.604.897

La población humana se incrementa

Fuente: http://www.worldometers.info/es/

Campos de arroz en Guayas El arroz es el alimento básico del 60% de la población mundial

Producción Mundial de Arroz 2016/2017

481.54 millones de toneladas (USDA)

China: 144,850,000 India: 106,500,000 Indonesia: 37,150,000 Bangladesh: 34,578,000 Vietnam: 27,861,000 Thailand: 18,600,000 Burma: 12,400,000 Philippines: 11,500,000 Brazil: 8,160,000 Japan: 7,780,000 United States: 7,117,000

20. Perú 27. Colombia 36. Ecuador : 660,000

Producción Mundial de Arroz por País (Valores en toneladas métricas)

Un ecuatoriano come en promedio 53,2 kilogramos de arroz al año, eso equivale a 117,04 libras por habitante, según cifras del Ministerio de Agricultura, Ganadería, Acuacultura y Pesca (Magap, 2014).

• Arte y ciencia que permite cambiar y mejorar la herencia de

las plantas

• Cambio en la media de la población, para un carácter en

particular, de acuerdo al objetivo del mejorador.

Mejora genética

• Ciencia que trata de aprovechar el potencial genético de las

plantas para beneficio del hombre.

Mejora genética

Origen del Arroz Se ubica en el continente asiático,

principalmente al sur de India, donde

probablemente comenzó a cultivarse

aproximadamente hace 10.000 años.

De allí se extendió a China, donde se

inicia el desarrollo de su proceso de

cultivo; posteriormente se estableció

en Corea y Japón. Sobre su

introducción en Occidente, se

presume la lleva a cabo Cristóbal

Colón en su segundo viaje (1493),

pero no existe mayor exactitud sobre

esta versión.

Oryza alta Oryza australiensis Oryza barthii Oryza brachyantha Oryza coarctata Oryza eichingeri Oryza glaberrima Oryza glumipatula Oryza grandiglumis Oryza latifolia Oryza longiglumis Oryza longistaminata Oryza malampuzhaensis Oryza meridionalis Oryza meyeriana Oryza minuta Oryza neocaledonica Oryza nivara Oryza officinalis Oryza perennis Oryza punctata Oryza rhizomatis Oryza ridleyi Oryza rufipogon Oryza sativa (rice) Oryza schlechteri

Taxonomía del Arroz Eucariota; Viridiplantae; Streptophyta; Embryophyta; Tracheophyta; Spermatophyta; Magnoliophyta; Poales; Poaceae; Oryzoideae; Oryzeae; Oryzinae

26 especies en el género Oryza

Oryza alta Oryza australiensis Oryza barthii Oryza brachyantha Oryza coarctata Oryza eichingeri Oryza glaberrima Oryza glumipatula Oryza grandiglumis Oryza latifolia Oryza longiglumis Oryza longistaminata Oryza malampuzhaensis Oryza meridionalis Oryza meyeriana Oryza minuta Oryza neocaledonica Oryza nivara Oryza officinalis Oryza perennis Oryza punctata Oryza rhizomatis Oryza ridleyi Oryza rufipogon Oryza sativa (rice) Oryza schlechteri

Género Oryza

Dos especies han sido domesticadas

Oryza sativa Grupo Indica (arroz grano largo) Oryza sativa subgrupo aus

Oryza sativa Grupo Japonica (arroz grano corto) Oryza sativa subgrupo aromático Oryza sativa japonica templado (javanica) Oryza sativa japónica tropical

Por qué interesa conocer, estudiar y conservar a las especies silvestres?

Objetivos del Mejoramiento

Rendimiento

Calidad del grano

Resistencia a enfermedades

Resistencia a estrés abiótico

Colecciones de Germoplasma de Arroz

IRRI CIAT NIAS (National Institute of Agrobiological Sciences) EMBRAPA ( Centro de Arroz y frijol)

USDA (Genetic Stocks Oryza (GSOR) Collection)

Arista

Antera Estambre

Filamento

Estigma Pistilo

Ovario

Lemma estéril

Pedicelo

Morfología de la inflorescencia

Métodos y técnicas de mejoramiento

Carga genética 2n = 12

Métodos y técnicas de mejoramiento

Método genealógico o por pedigrí

Planta autógama

Métodos y técnicas de mejoramiento

Retrocruzamiento

Planta autógama

Rescate de embriones Doble haploides Marcadores moleculares: RFLP, AFLP, RAPD, CAPs, SSR, SNPs Estudios de variabilidad Identificación varietal Selección asistida Construcción de mapas génicos

Métodos y técnicas de mejoramiento

La Investigación en Biotecnología y sus aportes en el desarrollo del Cultivo de Arroz

Iris Pérez Almeida, PhD

Biotecnología

“Toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos”. (Convenio sobre Diversidad Biológica, 1992) La Biotecnología es la ciencia que tiene por objetivo el estudio de organismos vivos o sus partes para la obtención de bienes y servicios.

De carácter multidisciplinario, involucra varias disciplinas y ciencias como biología, bioquímica, genética, virología, agronomía, ingeniería, física, química, medicina y veterinaria entre otras. Tiene gran repercusión en la farmacia, la medicina, la microbiología, la ciencia de los alimentos, la minería y la agricultura entre otros campos.

Biotecnología

Uso de hongos y bacterias en la producción de quesos

Mejoramiento genético de especies vegetales por medio de selección y cruzamiento (agricultura)

Uso de levaduras en la producción de pan

Uso de abejas para recolectar miel (apicultura)

Uso de plantas con propiedades medicinales

Uso de predadores naturales en el control de plagas

Estos son procesos biotecnológicos…

Rocha, 2011. ComunIICA 8(Enero-Julio):23-31

….y estos también!

Uso de microorganismos para degradar materia orgánica

(compost)

Uso de levaduras para fermentación alcohólica (cerveza o vino)

Uso de bacterias para fermentación láctica (yogurt)

Bioreactores (Uso de celulas individuales a modo de “fábricas”

de compuestos) Tecnologías de ADN

Nanobiotecnología Cultivo de tejidos vegetales en

investigación o producción masiva de plantas

Rocha, 2011. ComunIICA 8(Enero-Julio):23-31

Rocha, 2011. ComunIICA 8(Enero-Julio):23-31

Biofertilización (compost) Control

biológico Fermentación Crioconservación

Biocombustibles Generación

de haploides Regeneración

Inducción de variación somaclonal

Inducción de mutaciones

Radioisótopos y Radiación

Bioinformática AFLP, SSR)

Técnica de insecto Estéril

Bioreactores Biocontrol (productos naturales)

Cultivo in vitro

Transgénesis Metabolómica

Clonación / Limpieza Micro- biológica

propagación Proteómica Transcriptómica

Hibridación -Fitomejoramiento-

Genómica “Ómicas”

Marcadores

Moleculares Tipo I: isoenzimas, RFLP,

Tipo II: Basados en PCR (RAPD,

Tipo III. Basados en secuenciación

(SNP, SSCP)

Biotecnología Agrícola

Desarrollar y adaptar biotecnologías para fortalecer programas de

mejoramiento genético, mediante:

a) identificación de marcadores bioquímicos y moleculares,

b) incorporación de genes de resistencia a factores bióticos y abióticos,

c) uso de variaciones somaclonales,

d) uso de mutaciones inducidas

e) obtención de plantas haploides o doble-haploides.

Aplicaciones biotecnológicas en el Cultivo de Arroz

Objetivo General:

obtención de plantas haploides o doble-haploides

Cultivo de Anteras de Arroz

Manipulación in vitro de microsporas para inhibir el desarrollo gametofítico e inducir el esporofítico

Experiencias en Cultivo de Anteras

Desinfección del material

Experiencias en Cultivo de Anteras

Formación de microcallos

Experiencias en Cultivo de Anteras

Transferencia de microcallos a regeneración

Experiencias en Cultivo de Anteras

Regeneración de plantas

Aplicaciones del Cultivo de Anteras

CIAT, Colombia

“Variabilidad genética en la reacción a Pyricularia grisea Sacc. de dos poblaciones de arroz obtenidas por Cultivo de Anteras y Pedigrí”.

Pérez-Almeida, I., Lentini, Z. y Guimaräes, E.P.

1995. El cultivo de anteras en el desarrollo de

germoplasma resistente al añublo del arroz

(Pyricularia grisea). Fitopatol. Venez. 8:11-14.

Identificación de marcadores bioquímicos y moleculares

Identificación de marcadores moleculares

2002

Science 296(5565):92–100

Science 296(5565):79-92

irispereza01@gmail.com