Principales tipos de estrés abiótico que afectan al cultivo de papas comercial, y su importancia para la Región de Magallanes

Transcripción

1 GOBIERNO DE DE CHILE Ministerio de de Agricultura INIA INIA Principales tipos de estrés abiótico que afectan al cultivo de papas comercial, y su importancia para la Región de Magallanes María Teresa Pino Q. Ing. Agrónomo. PhD Fisiología & Biotecnología Vegetal

2 OUTLINE Principales tipos de estrés abiótico que afectan al cultivo de papas comercial. Mejoramiento genético y la biotecnología, su rol en tolerancia a estrés abiótico.

3 ESTRES ABIOTICO Temperaturas, precipitaciones (, distribución), viento, suelo

4 La sensibilidad de una planta a temperaturas extremas y a sequía depende de la especie, de su estado de desarrollo y estado fenológico.

5 Sequía Viento Temperaturas Extremas Tolerante a heladas (-2.8 C) NO Tolerante a sequía Bajos rendimientos Menor calidad Menor Oferta Alzas en los Precios

6 La sensibilidad de una planta a temperaturas extremas y a sequía depende de la especie, de su estado de desarrollo y estado fenológico. Las heladas primaverales y tempranas en otoño pueden ser particularmente dañinas en floración, En papas heladas primaverales pueden destruir completamente una plantación de papas, mientras que heladas tardías podrían afectar la calidad del tubérculos, El estrés hídrico (sequía) afecta la tuberización y la calidad industrial en el cultivo de papa.

7 Cortaviento vs Riego Ton/ha Secano Riego Secano Riego Sin Corvientos Cortavientos Efecto del uso de Riego y cortaviento en la producción de Papas (cv Desiree) en la región de Magallanes

8 Efectos del Viento y La sequía El viento acentúa los problemas de sequía e incluso produce necrosis marginal en hojas El viento causa importantes daños mecánicos en plantas Ambos estreses disminuyen la fotosíntesis y producción

9 Papas Variedad RROSARA DESIREE ONA YAGANA ATLANTIC KARU SHEPODY GRANOLA PUKARA R Nº de mesa

10 S.commersonii Aun 12% de concentración de osmolito, S.commersonii inhibe su crecimiento en un 25%, mientras en variedades como Desiree, Umatilla, Yagana, Puren el crecimiento se inhibe por sobre un 60% La variedad Karu es menos afectada por sequía in vitro, lo cual sugiere que es una posible candidata para tolerancia a sequía.

11 Tasa fotosintética µmol CO2m-2 s Concentración de CO2 µmol CO2 mol-1 Desiree Yagana Desireé, tiene mayor capacidad para fotosintetizar a mayores concentraciones de Dióxido de carbono (CO 2 ), respecto a Yagana Tasa fotosintética µm ol CO2m-2 s Desiree Yagana Desireé, tiene mayor capacidad para fotosintetizar a mayores, niveles de radiación PAR, respecto a Yagana PARi µmol m-2s-1

12 CONTROLES PASIVOS: Plantar en suelos con pendientes o en faldeos de cerros. Evitar suelos enmalezados, la siembra de praderas y cereales en la cercanía de un huerto frutal. Evitar el laboreo excesivo del suelo. Mantener los cultivos bien fertilizados Aplicación al follaje de bactericidas, antibióticos u otros CONTROLES ACTIVOS: Uso de cubiertas (Túneles, invernaderos,otras) Inversión de las capas de aire (uso de hélices) Calentamiento de aire (quemadores) Incrementar la humedad del suelo Aspersión de agua

13 Defensa ante heladas Riego por aspersión, consiste en equilibrar la pérdida de calor de las plantas mediante la provisión del calor de fusión del agua que se suministra con el riego. Al congelarse el agua desprende un calor equivalente a 80 calorías por gramo de agua. De esta forma se consigue que la temperatura permanezca constante (muy próxima a 0º C), aunque es necesario mantener el riego mientras la temperatura del aire presente valores negativos. (0,5-1ºC) Mezcla mecánica del aire frío y caliente. Se ponen en funcionamiento aparatos con grandes hélices que mezclan la capa de aire frío del suelo, con las capas más cálidas situadas por encima. Calentamiento del aire. Consiste en utilizar distintos tipos de calefactores (de petróleo, de gas, de combustibles sólidos, etc.) para calentar el aire frío que rodea a las plantas.

14 Defensa ante Heladas Aplicación al follaje de Aminoácidos, bactericidas o antibióticos (evitan la nucleación de bacterias) Los aminoácidos PROLINA E HIDROXIPROLINA entre otros, contribuyen al fortalecimiento de las paredes celulares, lo que le da mayor resistencia al vegetal frente a las heladas, ya que las células soportan de mejor manera la presión de los cristales de hielo que se forman. Además el aporte de aminoácidos facilita la fabricación de proteinas por la planta cuando su actividad fotosintética se ve disminuida por las bajas temperaturas. Si el daño ya se produjo, es decir, se observan quemaduras, con superficie foliar disminuida y tejidos dañados, una aplicación de AMINOÁCIDOS es un método apropiado para reactivar a la planta, ya que es un aporte directo de nutrientes fáciles de metabolizar, lo que evita que la planta gaste más energía para captarlos del suelo por las raíces. Por lo tanto, se recomienda para esta época de otoño-invierno, frente a condiciones de riesgo de heladas para preparar a la planta y en aplicaciones post-helada para apoyar su metabolismo y recuperación: Proteger las plantas, cultivos forzados (plástico) Escoger especies y variedades de plantas que se puedan adaptar bien a las condiciones de la región.

15 Cambios Asociados a Aclimatación a Bajas Temperaturas Plantas durante aclimatación al frío presentan cambios en la ultraestructura de la hoja. Cambios tanto en la fluidez como en la composición lipídica de la membrana. Mayor proporción de ácidos grasos insaturados. Acumulación de solutos compatibles como crioprotectores. Amino ácidos libres (e.g. prolina), compuestos amoniun cuaternarios (e.g. glycinebetaina), y carbohidratos (e.g. azúcares simples)

16 Rol del Mejoramiento Genético y La Biotecnología en este tipo de Problemas

17 S. acaule, S. commersonii, S. boliviense, S. chomatophilum, S. multidissectum, S. megistacrolobum, and S. sanctae-rosae are able to cold acclimate and to survive to much lower freezing temperatures, i.e., 4 to 6 C. Among them, the most cold-hardy is S. commersonii (2n = 2x = 24) a tuber-bearing potato, endemic to Argentina, Paraguay, and Uruguay able to tolerate temperatures as low as 10 C after cold acclimation (Chen and Li, 1980; Costa and Li, 1993, Pino and Chen, 2009).

18 Proyectos en Estrés abiótico en Papas en INIA FONTAGRO 8038, Aumento de la competitividad de los sistemas productivos de papa y trigo en Sudamérica ante el cambio climático ( ). MINAGRI, CIREN-INFOR-INIA-Proyecto Integrado sobre riesgo Climático y su prevención en el sector silvoagropecuario: FONDECYT Drought and freezing stress response of Solanum tuberosum cultivars expressing and CBF gene cloned from Solanum commersonii, a solanum specie highly tolerant to abiotic stress. ( )

19 Desarrollo de papas tolerantes a estrés por heladas con Genes CBF de Arabidopsis.

20 Transformación con Genes de Arabidopsis Northern PCR

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22 Pino et al, 2008

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24 FONDECYT Drought and freezing stress response of Solanum tuberosum cultivars expressing and CBF gene cloned from Solanum commersonii, a solanum specie highly tolerant to abiotic stress. ( )

25 Solanum commersonii Solanum tuberosum Tolerante a heladas (-5 C) Tolerante a heladas (-2.8 C) Tolera temperaturas de hasta +40 C NO Tolerante a sequía Tolerante a sequía

26 Tolerancia a Bajas Temperaturas Solanum tuberosum Solanum commersonii 2n= 4X=48 Bajas temperaturas 2n= 2X=12 Cambios en la expresión de genes COR Proteinas Alteraciones bioquímicas y morfológicas Aclimatación al frío

27 Proyecto MSU, OSU, NSF2008 INIA Chile: Financiamiento FONDECYT 2007,

28 Transformación genética de papas vía el método Agrobacterium usando un gen CBF clonado de S.commersonii Gen asociado a tolerancia a sequía y heladas PCR + Inducción de callos Inducción de tallos Selección en Hygromicina Financiamiento FONDECYT 2007

29 Papas Transgénicas

30 Buscando Genotipos de Papas y Genes para Tolerancia a Sequía y altas temperaturas Intercambio de genotipos de Papas Microarrays Diversity Arrays Technology (DArT P/L) Mejoramiento Genético: sequía y estrés térmico FONTAGRO Grant (BID):

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34 CONCLUSIONES En papas heladas primaverales pueden destruir completamente una plantación de papas, mientras que heladas tardías podrían afectar la calidad del tubérculos y rendimientos. El viento y estrés hídrico (sequía) afecta la tuberización y la calidad industrial del cultivo de papa. Uso de riego y cortavientos es fundamental para mejorar los rendimientos. El mejoramiento genético con el objeto de mejorar la tolerancia a estrés abiótico es otra forma de mejorar los rendimientos

35 Gracias!!!!!