Interacción Genotipo X Ambiente

Transcripción

1 Interacción Genotipo X Ambiente importancia en el mejoramiento genético y en la evaluación y elección de cultivares Fitotecnia 17/8/2010 Facultad de Agronomía, UDELAR

2 Mejoramiento Genético Diversidad Genética Selección Recombinación Individuo: P = G + E Población: P = G + E + GxE Obtención de cultivares Evaluación de cultivares Comercialización de cultivares

3 Algunos conceptos previos Es posible que dos cultivares y/o genotipos tengan diferentes rendimientos en un solo ambiente? R G2 Genotipo 1 Genotipo 2 G1 AMBIENTE 1 Se llama efecto genotipo (G) E1

4 Algunos conceptos previos Es posible que un cultivar y/o genotipo tenga diferente rendimiento en dos ambientes? R G1 Genotipo 1 Genotipo 1 AMBIENTE 1 AMBIENTE 2 Se llama efecto ambiente (E) E1 E2

5 Qué es la Interacción GxE? Es un cambio en la respuesta de los genotipos a los diferentes ambientes. R G2 Genotipo 1 Genotipo 2 Genotipo 1 Genotipo 2 G1 AMBIENTE 1 AMBIENTE 2 E1 E2

6 Tipos de respuesta NO hay GxE R G1 G2 G1 G2 G1 G2 GxE cambio ranking AMBIENTE 1 AMBIENTE 2 G1 G2 G1 G2 R E1 E2 G2 G1 GxE No cambio ranking AMBIENTE 1 AMBIENTE 2 G1 G2 G1 G2 AMBIENTE 1 AMBIENTE 2 R E1 E1 E2 E2 G1 G2

7 Relación entre rendimiento e índice ambiental Rend. Genotipo 1 Genotipo 2 Genotipo 3 Genotipo 4 Indice ambiental Adaptado de Satorre et al., 2003

8 Ejemplos de GxE Ejemplo 1. Rendimiento en grano (Kg ha -1 ) de cultivares de Cebada en el Uruguay Rend.(kg/ha) CLE 247 MP Clipper Fuente: convenio inia-inase (

9 Ejemplos de GxE Ejemplo 2. Calidad de grano (% granos > 2.5 mm.) de cultivares de Cebada evaluados en el %1 a +2 a Estanzuela Young Dolores Valdense Ombúes Paysandú Ambev 42 CLE 233 Musa 936 CLE 259 Estanzuela Young Dolores Valdense Ombúes Paysandú Ambev CLE M usa CLE

10 Ejemplos de GxE Ejemplo 3. Proteína en grano (%) de cultivares de Cebada evaluados en el Proteínaengrano(%) Estanzuela Young Dolores Valdense Ombúes Paysandú Musa 936 Daymán CLE 240

11 MAÍZ Young 1 08 LE 1 08 LE 1 07 LE 2 08 Young 1 07 LE IPB 860 M G CL IPB 880 MG CL AX 852 M G AX 886 MG SPS 7 M31 MG P2053Y AX 744 M G AX 878 M G ROG 2790 M G AW 1 90 M G (TRC) NX 9435 TD MAX LT EST R² = R² = Rend.grano(kg/ha) Young 1 08 LE 1 08 LE 1 07 LE 2 08 Young 1 07 LE 2 07 Ambientes IPB 880 MG CL EST 1969

12 Qué es un Ambiente? Variables predecibles: -Tipo de suelo -Época de siembra -Espaciado entre plantas -Densidad de siembra Variables impredecibles: -Precipitaciones -Temperatura -Humedad relativa -Plagas y enfermedades -Aplicación de nutrientes Efecto LOCALIDAD Efecto MANEJO Efecto AÑO Efecto AÑOxLOCALIDAD

13 Implicancias de GxE para el MEJORAMIENTO Ambientes de selección: - Ambientes de selección similares a los ambientes de producción? - Selección para ambientes específicos/adaptaciones específicas? - Selección para adaptaciones generales? -Número y tipo de ambientes a utilizar en la evaluación de las líneas -Manejo a realizar en el ambiente de selección FITOTECNIA: Lucía Gutiérrez

14 Implicancias de GxE para la EVALUACIÓN Ambientes de evaluación de cultivares: - Ambientes de evaluación similares a los ambientes de producción? -Número y tipo de ambientes a utilizar en la evaluación de los cultivares. -Manejo a realizar en el ambiente de evaluación. FITOTECNIA: Lucía Gutiérrez

15 Implicancias de GxE para ELECCIÓN de cultivares Elección de cultivares: -Adaptaciones específicas/generales -Performance en el ambiente objetivo FITOTECNIA: Lucía Gutiérrez

16 Utilización de GxE 1. Estimación de GxE a través de Análisis de Varianza: Fuente de Variación SC CM Varianza Ambiente: Localidad Año Genotipo Interacción GxE: Genotipo x Localidad Genotipo x Año Genotipo x Localidad x Año Error FITOTECNIA: Lucía Gutiérrez

17 Utilización de GxE Componentes de varianza de cultivares de Cebada en Uruguay. Componente de varianza Varianza % Ambiente Cultivar Cultivar x Año Cultivar x Localidad Cultivar x Año x Localidad Cultivar x Fecha de siembra x Año Error experimental Fuente: Ceretta and van Eeuwijk, 2008 El componente más importante de la interacción GxE es Cultivar x Fecha de siembra x Año FITOTECNIA: Lucía Gutiérrez

18 Utilización de GxE 2. Agrupamiento de ambientes similares: -Correlaciones -Cluster análisis Mega-Ambientes -Biplots Genotipo E1 E2 E3 G G G La utilización del ambiente E1 y E2 es redundante, no provee información adicional FITOTECNIA: Lucía Gutiérrez

19 Utilización de GxE 3. Aprovechamiento del análisis de GxE para el mejoramiento: R ESTABILIDAD -Adaptaciones específicas -Adaptaciones generales b1=0 b1=1 R δ ij =chico R FITOTECNIA: Lucía Gutiérrez

20 Evaluación de Cultivares Responsabilidad de INASE Realizada en convenio con INASE (INIA) Anualmente se evalúan más de 700 cultivares pertenecientes a 43 especies Siembra de más de 70 ensayos por año distribuidos en 11 localidades diferentes

21 Evaluación de Cultivares Se realiza de acuerdo a protocolos elaborados por grupos de trabajo (GTTE), integrados por representantes de: INIA Productores de semillas: Asociación de Productores de Semillas Cámara Uruguaya de Semillas Usuarios de Semillas Dirección General de Servicios Agrícolas del MGAP Facultad de Agronomía Otras instituciones según la especie : LATU, Gremial de Molinos Arroceros, Consorcio de Semilleristas de Arroz, etc.

22 Evaluación de Cultivares Diseño experimental Análisis estadístico Número de años Número de localidades Variables medidas Manejo de experimentos Sin continuidad una vez cumplidos los requerimientos (algunas excepciones como arroz y cebada)

23 Evaluación de Cultivares Cultivos agrícolas de secano de invierno Cultivos agrícolas de secano de verano Arroz Forrajeras Especies hortícolas

24 Cebada LE, Young (SD), Dolores (SD), Valdense (SD), O. de Lavalle, Paysandú Incluye todos los cultivares sembrados más los cultivares en evaluación Rendimiento, Clasificación, Fenología, Proteína, Características morfológicas Comportamiento sanitario (+ colecciones inoculadas) Evaluación de calidad maltera (LATU 15 cvs. 3 o más años 5 cvs. 2 años 23 cvs. en primer año

25 Soja Separación en ciclos cortos y medios LE(2 épocas), Young (SD) Solo cultivares en evaluación Rendimiento, Porcentaje de aceite, Días a floración, Características morfológicas 31 cvs. Ciclo corto 55 cvs. Ciclo medio

26 Lotus corniculatus LE Producción total y estacional de materia seca (corte copn maquina) 19 cvs. Unica especie sin interacción localidad x cultivar significativa (FPTA222)

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28 Síntesis La interacción Genotipo x Ambiente es un fenómeno extremadamente común. Entender los componentes de la interacción Genotipo x Ambiente es fundamental a todo nivel: Mejoradores: elegir los ambientes de selección y evaluación. Criaderos: elegir los cultivares a producir. Técnicos y Productores: elegir los cultivares apropiados. FITOTECNIA: Lucía Gutiérrez

29 Examen Lotus corniculatus (2006) LE Colonia S ALTO PL TyTres PP TyTres CRUZ DEL SUR GE EXPO GU GU GU INIA DRACO SAN GABRIEL MDS 5% * ** ** ** 1. Usted es un mejorador de Lotus corniculatus. En base a estos datos del sistema de Evaluación de Cultivares a) determine si existe interacción genotipo por ambiente. b) identifique el mejor cultivar. 2. Usted está asesorando un productor ganadero en Paysandú. Qué cultivar elije sembrar? FITOTECNIA: Lucía Gutiérrez