Exploración de los Recursos Genéticos de Maíz para Alelos Nuevos Resistentes a la Sequía

Transcripción

1 Exploración de los Recursos Genéticos de Maíz para Alelos Nuevos Resistentes a la Sequía Terry Molnar Mejorador de maíz en el Programa de Recursos Genéticos al CIMMYT 3er Congreso Nacional de Ciencia y Tecnología Agropecuaria y 2do Simposium Internacional. Producción Agroalimentaria Bajo estrés abiótico 14 a 16 de Marzo de 2016, Roque, Celaya, Guanajuato

2 Seeds of Discovery / MasAgro Biodiversidad: Visión: Proveer recursos genéticos valiosos, conocimientos y herramientas tecnológicas a las redes de mejoramiento de maíz y trigo, para acelerar el desarrollo de variedades mejoradas que toleren el cambio climático; contribuyendo así a la seguridad alimentaria y a la sustentabilidad. Caracterización de recursos genéticos Descubrimiento de alelos valiosos

3 Concepto: llenar la brecha que existe entre los bancos de germoplasma y los programas de mejoramiento. Recursos Genéticos Mejoradores de Líneas Elite Caracterización de híbridos y su comercialización Aplicación de la nueva diversidad en los campos de los productores

4 Proyectos que tenemos en fenotipificación y mejoramiento 1. Sequía durante el tiempo de la floración (MasAgro) 2. Complejo mancha de asfalto (MasAgro) 3. Complejo maíz necrosis letal (CGIAR) 4. Maíz azul con alto contenido de antocianina (MasAgro & Kellogg s) 5. Tolerancia al calor durante el tiempo de la floración (nuevo proyecto - CGIAR)

5 ~27,000 accesiones: La colecta de maíz más grande del mundo. pero quien lo utiliza en mejoramiento? Prácticamente nadie.

6 Por qué no quieren los mejoradores trabajar con materiales del banco? Efectos de ligamiento negativo ( linkage drag ). No quieren romper los bloques de ligamiento favorables (>75 anos de selección recurrente). Es difícil trabajar con el material de las accesiones. Diversidad genética extrema. Problemas de adaptación, raíz débil, muy altas, alta ubicación de la mazorca, rendimiento bajo en los ambientes objetivo. Falta de información de los materiales en los bancos.

7 Los retos (ej. 1): Reacción a Turcicum en un criollo bueno para sequía vs. CML549 Hojas muertas y grandes manchas Reacción hipersensible CIMMYT vivero en la Estación Agua Fría: fev 2016

8 Proporción de plantas con acame de raíz Los retos (ej. 2): resistencia al complejo de mancha de asfalto pero trae también acame (Willcox y Burgeño). Root lodging proportion 1.0 GWAS testcrosses Commercial hybrid checks Oaxa280 testcross Guat153 testcross 0.8 Oaxa280 per se Guat153 per se La mayoridad de entradas tiene mas de 20% acame Mean % de diseased la área de leaf la planta area % enferma Guadelupe-Victoria, Chiapas: verano 2012 Linea de referencia: <5% acame

9 Los retos (ej. 3): Alturas extremas de mazorca y planta en accesiones con tolerancia putativa al complejo maíz necrosis letal. Vivero en Valle de Banderas, Jalisco: fev

10 Número de Accesiones Porcentaje de Accesiones Los retos (ej. 4): diversidad genética extrema: rango de floración DENTRO de parcela para cruzas de prueba de accesiones (Willcox y Burgeño) Rango de floración dentro de parcela (Días) 0.0

11 Objetivos de liberación de germoplasma por líneas (a pesar de todos los retos ) Deben contener alelos nuevos para el carácter objetivo. Debería ser mejor que el germoplasma élite para el carácter objetivo. O que pueda mostrar efectos aditivos sobre alelos nuevos. Potencial de rendimiento en condiciones sin estrés si no lo tiene, los mejoradores no lo van a usar. Aspecto agronómico decente debe de ser una línea pasable o razonable en: Alturas de planta y mazorca, acames de raíz y tallo

12 Verano 1 Inv. 1 Incrementos de Accesiones Evaluación Per Se en Sequia Desarrollo de las líneas (vía rápida) Verano 2 Accesión X CML Mejor 20% Inv. 2 F1 X CML 2 o Año Per Se Eval. En Sequia Verano 3 RC1 X & X Probador Inv. 3 BC1S1 Híbridos de prueba Evaluación de los híbridos en sequia y riego normal.

13 Rendimiento en condiciones de estrés Estrategia de Selección 6 t/ha Inestable Estable y Alto Potencial Bajo Potencial Inestable Rendimiento en condiciones sin estrés 0 12 t/ha

14 El proyecto tolerancia a la sequía: los participantes clave CIMMYT: Terry Molnar, Enrique Rodríguez, Daniel Chepetla, Sarah Hearne, Carlos Garay, Sam Trachsel, Martha Willcox, Juan Burgueño, Jose Crossa, Kai Sonder. Estudiante: Gustavo German INIFAP: Víctor Vidal, Noel Gómez, Ernesto Sifuentes, Jaime Macías. Colaboradores privados: Manuel Velázquez, Dupont Pioneer.

15 Selección de accesiones en base Información de pasaporte. Raza Altitud Información climática Análisis GIS (Índice de Aridez). Áreas con poca o nula lluvia durante la temporada de crecimiento Áreas con poca o nula irrigación Conocimiento del mejorador. Razas Prácticas del productor Ambientes

16 El top 10 razas de cada adaptación Valles Altos Raza No. Orig. Cón. Norteño 56 Mex Gordo 15 Mex Celaya 13 Mex Crist. de Chih. 12 Mex Azul 4 Mex Cónico 4 Mex Dent. Blanco 4 Arg Bolita 3 Mex Chalqueño 3 Mex Compuesto Trop. 3 Arg Subtropical Raza No. Orig. Cón. Norteño 160 Mex Celaya 28 Mex Tux. Norteño 14 Mex Dentado Blanco 12 Arg Ratón 8 Mex Tuxpeño 8 Mex Compuesto Trop. 5 Arg Elotes Occid. 4 Mex Bolita 3 Mex Calchaqui 3 Arg Tropical Raza No. Orig. Tuxpeño 50 Mex Ratón 44 Mex Crist. Colorado 20 Arg Onaveño 17 Mex Celaya 14 Mex Dent. Blanco 12 Arg Tablon. Perla 11 Mex Compuesto Trop. 10 Arg Tux. Norteño 10 Mex Pisingallo 8 Arg ** También hubo entradas de Chile y Brasil **

17 Organización de los ensayos de accesiones per se 2 colectas de accesiones. CIMMYT INIFAP/CONABIO 3 zonas de adaptación. Valles Altos Subtropical Tropical 3 agrupaciones por la adaptación basado en el tiempo de floración (9 experimentos en total). Precoz Intermedio Tardío Cada experimento anidado por altura de planta.

18 Resultados del primero año Tipo de Germoplasma Entradas Seleccionados Para Mejormiento Entradas Coleccion Total # de Replicaciones Seleccionados CIMMYT INIFAP EB IG LM SI Total CIMMYT INIFAP Valles Altos * 0* Subtropical (29%) 33 (15%) Tropical (24%) 17 (16%) Total * Fuertes lluvias durante la floración - no pudimos tomar datos. EB = El Batan (CIMMYT), IG = Iguala (INIFAP), LM = Los Mochis (INIFAP), SI = Santiago Ixcuintla (INIFAP)

19 Raza Las Razas con Mayor Número de Entradas Seleccionadas. Pais de Origen Colecta CIMMYT Colecta INIFAP Grand Total % Total Seleccionado Cónico Norteño Mexico % Desconocido Varios % Tuxpeño Mexico % Ratón Mexico % Celaya Mexico % Onaveño Mexico % Tuxpeño Norteño Mexico % Tabloncillo Perla Mexico % Cristalino Colorado Argentina % Tabloncillo Mexico %

20 Detalles de los ensayos de Tipo de germplasma, tratamientos, localidades, y número de parcelas para los 9 experimentos en Información General Trat/Rep # SI* LM* OB* BA* Adaptación Subtropical Tropical Valles Altos Floración # of Entries # of Checks Total Entries Sequía (DR) Riego Normal (WW) DR Parc. Total WW Parc. Total DR Parc. Total WW Parc. Total DR Parc. Total WW Parc. Total DR Parc. Total WW Parc. Total Parc. Total Precoz Intermedio Tardio Precoz Intermedio Tardio Precoz Intermedio Tardio Totals: * SI = Santiago Ixcuintla, Nay; LM = Los Mochis, Sin; OB = Obregon, Son: BA = El Batan, Edo. De Mex. No hay datos de la cosecha en SI y BA debido a las fuertes lluvias durante el tiempo de la floración.

21 Razas de la colecta del CIMMYT avanzados en 2015 (con 2 años de datos) CIMMYT accessions advanced from 2015 trials by maize race classification & experiment. Race STE1 STM2 STL3 TRE4 TRM5 TRL6 Total Tuxpeño Onaveño Tabloncillo Perla 4 4 Tuxpeño Norteño Cristalino Colorado Dentado Blanco Celaya 1 1 Tabloncillo 1 1 Unclassified Total Nota: SI y BA se perdieron debido a la lluvia en febrero CIMMYT accessions advanced from 2015 trials by place of origin. Origin # Advanced Argentina 6 Chihuahua 8 Coahuila 8 Nuevo León 9 San Luis Potosí 3 Sinaloa 6 Sonora 10 Tamaulipas 1 Total 51

22 Razas de la colecta de CONABIO/INIFAP (con 2 años de datos) Number of accessions by race from the INIFAP collection interesting for drought resistance. Race # Entries Cónico Norteño 18 Ratón 15 Tuxpeño 5 Celaya 4 Blando de Sonora 1 Bolita 1 Elotes Occidentales 1 Tabloncillo 1 Tuxpeño Norteño 1 Vandeño 1 Unclassified 1 Grand Total 49 No voy a seguir utilizando el material INIFAP porque no está claro que tenemos el derecho legal para lanzar líneas o poblaciones al público en general que contiene el germoplasma de INIFAP / CONABIO. Tengo poblaciones F1 y RC que puedo distribuir a los mejoradores de INIFAP.

23 2016: ensayos de sequía de híbridos que provienen de 20 tipos diferentes de criollos subtropicales TC RC1F1 en los ensayos actuales y 1276 hermanos completos adicionales no en ensayos. Probador = CML264/CML311 5 localidades: Morelos, Colima, Jalisco, Nayarit, Sinaloa. 2 reps sequía & 1 rep riego normal a cada localidad. Todas las entradas y hermanos completos serán genotipificados para predicción y selección genómica. Number of BC1S1 ears harvested with topcross & full-sib relative per BC1. BC Pedigree # of Ears w/tc # of FS* ears CML376<2(ARZM12193) CML376<2(ARZM12236) CML376<2(ARZM12237) CML376<2(ARZM12240) CML376<2(CHIH333) CML376<2(CHIH338) CML376<2(CHIH59) 42 9 CML376<2(CHIH85) CML376<2(CHIH87) CML376<2(COAH117) CML376<2(COAH18) CML376<2(COAH19) CML376<2(COAH20) CML376<2(COAH21) CML376<2(COAH78) CML376<2(NVOL19) CML376<2(NVOL46) CML376<2(SNLP166) CML376<2(SNLP169) CML376<2(SNLP17) Total Grand Total 2739 * Full-sib ears without topcross hybrid

24 Siguiente invierno (2016/17) Segundo año de ensayos para el mejor 15% de las entradas en los ensayos actuales. 3 probador x 4-5 locs x 2 reps sequía/loc & 1 rep riego normal/loc. Cruzas de prueba RC1F1 tropicales estará en ensayos en el invierno que viene (2016/17). 1 probador x 4-5 locs x 2 reps sequía/loc & 1 rep riego normal/loc.

25 Criollo de Sonora Criollo de Nuevo Leon Ensayos de sequia en Los Mochis 2015 (un surco de 5 m con densidad final de 20 plantas)

26 Thank you Gracias for your interest! Photo Credits (top left to bottom right): Julia Cumes/CIMMYT, Awais Yaqub/CIMMYT, CIMMYT archives, Marcelo Ortiz/CIMMYT, David Hansen/University of Minnesota, CIMMYT archives, CIMMYT archives (maize), Ranak Martin/CIMMYT, CIMMYT archives.