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Ernesto Igartua
Presente y futuro de la mejora de cebada en España
Investigador científico
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La cebada en España
FAOSTAT, 2001-2017
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Superficie cultivada con trigo y cebada en España, 1891-2014
Martínez-Moreno et al., 2017, Ciencia e Investigación Agraria
Razones para el cambio:
• Incremento de demanda para alimentación animal
• Bajada del precio del trigo por la Revolución Verde
• Descenso de consumo de pan
• Mejor adaptación de la cebada que del trigo
• Mejora de redes de transporte
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Cebada de 2 carreras y de 6 carreras
6 carreras, más abundante en España
• Buena adaptación
• Apta para alimentación animal, “caballar”
• Predominantemente de invierno
2 carreras, tradicionalmente minoritaria en España
• Más recursos dedicados en la mejora
• Buena calidad maltera
• Predominantemente de primavera
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Cebada de invierno y de primavera
Invierno, tradicionalmente más abundante en España
• Siembra en otoño
• Dos y seis carreras
• Necesita un periodo de frío para crecer bien
Primavera, tradicionalmente menos abundante
• Siembra en invierno, pero sembrándose cada
vez más en otoño
• Dos carreras
• No necesita periodo de frío
Requiere vernalización
“Cebada de invierno
no requiere vernalización
“Cebada de primavera”
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La mayor parte de la cebada cultivada en España es de dos carreras, mientras que la mayoría de las variedades tradicionales eran de seis carreras: ¿verdadera ventaja o sesgo de la mejora?
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• La mayor parte de la cebada se usa para alimentación animal, pocas zonas de secano son propicias para la cebada de calidad maltera.
• Gran potencial como alimento: superalimento español!
• Bajo uso de semilla certificada que, hasta ahora, ha retraído el interés de la mejora privada
año 2013
Origen de la semilla Usos de la cebada
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producción de semilla certificada
todos los cultivos
cebada
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VARIEDAD
semilla certificada por variedades 2016-17 TONELADAS 114 variedades; 42 primeras con más de 500 toneladas (91,5% del total)
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Francia 29%
UK 26%
España 22%
Alemania 7%
Italia 7%
Suecia 7%
Austria 2%
ORIGEN DE VARIEDADES CULTIVADAS EN ESPAÑA
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• En España se cultivan muchas variedades mejoradas en otros países
• Hay variedades que tienen ciclos de vida comercial extremadamente largos
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Presente de la mejora
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Historia breve de la mejora genética
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1. Selección en variedades locales
2. Cruzamientos entre variedades de varios orígenes:
Suecia, Chequia, Alemania, Reino Unido (primavera)
Holanda, Canadá, Francia (invierno)
3. Introducción de nuevas resistencias a enfermedades
4. Nuevos ciclos de recombinación
5. Selección genómica
DIVERSIDAD
Etapas de la mejora moderna de cebada en Europa G Fischbeck 1992, W Friedt 2011
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Resistencia a enfermedades
Calidad maltera
Fertilización y mecanización
15
Mejora moderna de la cebada: siglos XX-XXI
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Fertilización moderna: encamado, necesidad de variedades con talla reducida. Introducción de genes de enanismo, mutantes naturales o artificiales
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Talla
corta
resistencia
oídio
resistencia
enfermedades resistencia
enfermedades resistencia
enfermedades
++ calidad
+++ calidad +++ calidad
+ calidad
Baviera
Moravia
Suecia
UK
Moravia
Suecia
Suecia
Moravia Baviera
Baviera
CEBADA DE PRIMAVERA
Friedt 2011
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Mejora de CEBADA DE INVIERNO. Cuenca Mediterránea. • Importación de variedades • Programas de mejora locales (Italia, España, etc) • Pero también:
Variedad local
Albacete
España
Variedad local
Tokak
Turquía
Variedades locales
Varios cultivares
ICARDA
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Colección nuclear de cebadas españolas:
http://www.eead.csic.es/EEAD/barley/index.php
Igartua et al, 1998, Genet Res Crop Evol; Lasa et al, 2002, Hereditas
Gran diversidad de cebadas locales en España
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Yahiaoui et al. 2014, Plant Breeding
Variedades locales
Variedades mejoradas antiguas
Variedades mejoradas modernas
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Cebadas tradicionales españolas. Diversidad para la adaptación
Cuatro grupos distintos de cebadas locales Genética distinta para la adaptación
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Cebadas tradicionales españolas. Nuevos genes y alelos para la mejora, marcadores moleculares
• Resistencia a enfermedades
• Adaptación a la temperatura
• Adaptación a la longitud del día
• Altura de planta
• Fecha de floración
• Rendimiento
Monteagudo et al. 2019, Frontiers in Plant Science Hofmann et al. 2013, Theoretical and Applied Genetics. Resistencia a rincosporiosis
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• Las variantes genéticas más favorables para la adaptación han sido poco empleadas en los principales programas de mejora
• Algunas variedades tienen vidas comerciales muy largas por falta de mejora específica dirigida a los nichos agroecológicos que ocupan
• La mejora de cebada está dominada por la actividad de casas europeas de semillas, que trasladan sus productos a España
• Se realiza mejora en España por parte de empresas subsidiarias de transnacionales
• Hay mejora incipiente por parte de PYMES españolas
• La tendencia de sembrar variedades de primavera en otoño es creciente, y plantea nuevos retos a la mejora
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Futuro de la mejora
• Respuesta al cambio climático
Recursos genéticos
• Mayor uso de la diversidad local para aumentar resiliencia
• Híbridos
Nuevos métodos
• Fenotipado de alto rendimiento
• Selección genómica enriquecida con modelización de cultivos
• Edición génica. Desarrollo vertiginoso e imparable. Rechazo considerable de la sociedad
Nuevos objetivos
• Raíces y microbiota
Tendencias más importantes
Big data
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Indice de sequía de Palmer en 2090, promediando 14 modelos climáticos
Rotter et al. 2015, Journal of Experimental Botany
Impacto del cambio climático sobre la agricultura
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Ray DK, et al. (2019) Climate change has likely already affected global food production. PLOS ONE 14(5): e0217148.
El impacto del cambio climático ya es visible, efecto 1974-2013
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Población de ambientes objetivo
Ambientes supervisados
Ambientes supervisados
Ensayos multiambiente
variación ambiental
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Impacto del cambio climático sobre la mejora genética
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Ensayos multiambiente
Ambientes supervisados
Ambientes supervisados
Ambientes controlados, supervisados
Población de ambientes objetivo va
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variación ambiental
Impacto del cambio climático sobre la mejora genética
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Fenotipado de alto rendimiento, soluciones de todos los tamaños
Medición de caracteres: FENOTIPADO, la frontera actual
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• Hace 10 años, el factor limitante para la mejora era la capacidad de genotipar, de obtener marcadores moleculares
• Actualmente, los marcadores son asequibles y muy numerosos, el factor limitante es evaluar poblaciones de individuos grandes, fenotipar
• El fenotipado con herramientas de imagen es el área de máximo desarrollo en la
mejora actual
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![Page 32: Presentación de PowerPoint · Igartua et al, 1998, Genet Res Crop Evol; Lasa et al, 2002, Hereditas Gran diversidad de cebadas locales en España . Yahiaoui et al. 2014, Plant Breeding](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022041517/5e2bcc75f78b1412305b0517/html5/thumbnails/32.jpg)
![Page 33: Presentación de PowerPoint · Igartua et al, 1998, Genet Res Crop Evol; Lasa et al, 2002, Hereditas Gran diversidad de cebadas locales en España . Yahiaoui et al. 2014, Plant Breeding](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022041517/5e2bcc75f78b1412305b0517/html5/thumbnails/33.jpg)
Raíces, la mitad oculta
![Page 34: Presentación de PowerPoint · Igartua et al, 1998, Genet Res Crop Evol; Lasa et al, 2002, Hereditas Gran diversidad de cebadas locales en España . Yahiaoui et al. 2014, Plant Breeding](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022041517/5e2bcc75f78b1412305b0517/html5/thumbnails/34.jpg)
Microbiota intestinal, relacionada con un número creciente de enfermedades. Esencial para la salud.
Microbiota de las plantas. Co-evolución entre plantas y microorganismos. Impacto en multitud de procesos de la planta. Futuro objetivo de mejora Shelake et al. 2019. Microorganisms
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Kor Oldenbroek and Liesbeth van der Waaij, 2015. Textbook Animal Breeding and Genetics for BSc students. Centre for Genetic Resources The Netherlands and Animal Breeding and Genomics Centre.
Selección genómica. Seleccionar sólo por los genes
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• Selección genómica. Cambio de paradigma en la mejora.
• La unidad de selección es el gen (más bien la secuencia), no el organismo
• Se aplica rutinariamente en mejora animal y crecientemente en mejora vegetal
• Su eficiencia puede aumentar con el uso de modelos funcionales
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Conventional Modern Selección genómica frente a selección convencional
![Page 38: Presentación de PowerPoint · Igartua et al, 1998, Genet Res Crop Evol; Lasa et al, 2002, Hereditas Gran diversidad de cebadas locales en España . Yahiaoui et al. 2014, Plant Breeding](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022041517/5e2bcc75f78b1412305b0517/html5/thumbnails/38.jpg)
Selección genómica, ¿mejorada con predicciones de modelos de crecimiento de cultivos y de modelos de clima?
Contribution of Crop Models to Adaptation in Wheat. Chenu et al. Trends in Plant Science, junio 2017
Karine Chenu, Reza Deihimfard, and Scott C. Chapman. 2013. Large-scale characterization of drought pattern: a continentwide modelling approach applied to the Australian wheatbelt – spatial and temporal trends. New Phytol.
![Page 39: Presentación de PowerPoint · Igartua et al, 1998, Genet Res Crop Evol; Lasa et al, 2002, Hereditas Gran diversidad de cebadas locales en España . Yahiaoui et al. 2014, Plant Breeding](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022041517/5e2bcc75f78b1412305b0517/html5/thumbnails/39.jpg)
(modificado sobre presentación de Morten Rasmussen
Perspectivas para la mejora en España
![Page 40: Presentación de PowerPoint · Igartua et al, 1998, Genet Res Crop Evol; Lasa et al, 2002, Hereditas Gran diversidad de cebadas locales en España . Yahiaoui et al. 2014, Plant Breeding](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022041517/5e2bcc75f78b1412305b0517/html5/thumbnails/40.jpg)
Número de artículos en el Science Citation Index 2001-2019
Barley + country (in address) Barley + country (in address) + breeding
Investigación sobre cebada en España
![Page 41: Presentación de PowerPoint · Igartua et al, 1998, Genet Res Crop Evol; Lasa et al, 2002, Hereditas Gran diversidad de cebadas locales en España . Yahiaoui et al. 2014, Plant Breeding](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022041517/5e2bcc75f78b1412305b0517/html5/thumbnails/41.jpg)
Clim
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Res
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iv
FP7
GenDiBar
Proyectos europeos sobre mejora y genética de cebada 2007-2019 2
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Diversidad
Enfermedades
Adaptación resiliencia
Diversidad
Morfología
Selección genómica
Diversidad Cambio climático
Selección Genómica Modelización
![Page 42: Presentación de PowerPoint · Igartua et al, 1998, Genet Res Crop Evol; Lasa et al, 2002, Hereditas Gran diversidad de cebadas locales en España . Yahiaoui et al. 2014, Plant Breeding](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022041517/5e2bcc75f78b1412305b0517/html5/thumbnails/42.jpg)
Biotecnología
Recursos fitogenéticos
I N V E S T I G A C I O N D E S A R R O L L O I N N O V A C I O N E X P L O T A C I O N
C A D E N A D E L A M E J O R A G E N E T I C A
(modificado sobre presentación de Morten Rasmussen
![Page 43: Presentación de PowerPoint · Igartua et al, 1998, Genet Res Crop Evol; Lasa et al, 2002, Hereditas Gran diversidad de cebadas locales en España . Yahiaoui et al. 2014, Plant Breeding](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022041517/5e2bcc75f78b1412305b0517/html5/thumbnails/43.jpg)
C A D E N A D E L A M E J O R A G E N E T I C A
Biotecnología
Recursos fitogenéticos
I N V E S T I G A C I O N D E S A R R O L L O I N N O V A C I O N E X P L O T A C I O N
• La mejora comercial responde bien a corto plazo
• ¿Quién va a buscar los caracteres y genes que se necesitarán dentro de 20 años?
![Page 44: Presentación de PowerPoint · Igartua et al, 1998, Genet Res Crop Evol; Lasa et al, 2002, Hereditas Gran diversidad de cebadas locales en España . Yahiaoui et al. 2014, Plant Breeding](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022041517/5e2bcc75f78b1412305b0517/html5/thumbnails/44.jpg)
Colaboración público-privada en pre-mejora
Pre-mejora: identificación de caracteres y genes en materiales inadaptados, y transferencia a materiales intermedios que pueden ser usados en mejora España tiene la mayor riqueza de variedades locales de cereales, y de otros cultivos, de Europa ¿Cómo aprovecharla?
![Page 45: Presentación de PowerPoint · Igartua et al, 1998, Genet Res Crop Evol; Lasa et al, 2002, Hereditas Gran diversidad de cebadas locales en España . Yahiaoui et al. 2014, Plant Breeding](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022041517/5e2bcc75f78b1412305b0517/html5/thumbnails/45.jpg)
BreedWheat (Francia)
![Page 46: Presentación de PowerPoint · Igartua et al, 1998, Genet Res Crop Evol; Lasa et al, 2002, Hereditas Gran diversidad de cebadas locales en España . Yahiaoui et al. 2014, Plant Breeding](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022041517/5e2bcc75f78b1412305b0517/html5/thumbnails/46.jpg)
Proweinzen alliance for wheat research and breeding (Alemania)
![Page 47: Presentación de PowerPoint · Igartua et al, 1998, Genet Res Crop Evol; Lasa et al, 2002, Hereditas Gran diversidad de cebadas locales en España . Yahiaoui et al. 2014, Plant Breeding](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022041517/5e2bcc75f78b1412305b0517/html5/thumbnails/47.jpg)
•Gustavo Slafer (UdL)
•Nieves Aparicio (ITACyL)
•Iker Aranjuelo (CSIC/UPNA)
•José L. Araus (UB)
•Patricia Giraldo (UPM)
•Ernesto Igartua (CSIC-EEAD)
•Rosa Morcuende (CSIC-IRNASA)
•Alejandro Pérez (IFAPA)
•Elena Prats (CSIC-IAS)
FIRCM
E
Red de fisiología del rendimiento y calidad para la mejora de cereales
![Page 48: Presentación de PowerPoint · Igartua et al, 1998, Genet Res Crop Evol; Lasa et al, 2002, Hereditas Gran diversidad de cebadas locales en España . Yahiaoui et al. 2014, Plant Breeding](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022041517/5e2bcc75f78b1412305b0517/html5/thumbnails/48.jpg)
Plataforma interdisciplinar AGROFOR, CSIC Plataforma Temática Interdisciplinar para la optimización de los sistemas agrarios y forestales
Manejo eficiente de la diversidad genética vegetal presente en las variedades modernas, autóctonas/locales y exóticas de las colecciones de germoplasma, para recuperar la biodiversidad de los sistemas agrícolas y forestales y reducir el impacto en el medio ambiente, en aras de aumentar su sostenibilidad, resiliencia y rentabilidad
![Page 49: Presentación de PowerPoint · Igartua et al, 1998, Genet Res Crop Evol; Lasa et al, 2002, Hereditas Gran diversidad de cebadas locales en España . Yahiaoui et al. 2014, Plant Breeding](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022041517/5e2bcc75f78b1412305b0517/html5/thumbnails/49.jpg)
Hay que producir más cereales y de calidad
Sirve en este caso el “¿que inventen ellos?”…
No (no sólo), y menos con el cambio climático
Debemos y podemos hacerlo. La ciencia actual
tiene los recursos y las tecnologías necesarias
![Page 50: Presentación de PowerPoint · Igartua et al, 1998, Genet Res Crop Evol; Lasa et al, 2002, Hereditas Gran diversidad de cebadas locales en España . Yahiaoui et al. 2014, Plant Breeding](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022041517/5e2bcc75f78b1412305b0517/html5/thumbnails/50.jpg)
Genética y Mejora, EEAD-CSIC
Ana Casas
Bruno Contreras (EBI-EMBL)
Pilar Gracia
Arantxa Monteagudo
Miriam Fernández
Alejandra Cabeza
Elsayed Mansour
Ridha Boudiar
Francesc Montardit
Javier Ramos
Ernesto Igartua
Técnicos
Vanesa Martínez
Asunción Costar
Antonio Pérez
Teresa Acín
Javier Gozalo
Pilar Asín
MUCHAS GRACIAS
![Page 51: Presentación de PowerPoint · Igartua et al, 1998, Genet Res Crop Evol; Lasa et al, 2002, Hereditas Gran diversidad de cebadas locales en España . Yahiaoui et al. 2014, Plant Breeding](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022041517/5e2bcc75f78b1412305b0517/html5/thumbnails/51.jpg)
aetc.es
![Page 52: Presentación de PowerPoint · Igartua et al, 1998, Genet Res Crop Evol; Lasa et al, 2002, Hereditas Gran diversidad de cebadas locales en España . Yahiaoui et al. 2014, Plant Breeding](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022041517/5e2bcc75f78b1412305b0517/html5/thumbnails/52.jpg)