Rendimiento Potencial de Materiales para un Ambiente Específico

Transcripción

1 Rendimiento Potencial de Materiales para un Ambiente Específico Hernán Mauricio Romero, Ph.D. Coordinador del Programa de Biología y Mejoramiento Cenipalma Profesor Asociado Departamento de Biología Universidad Nacional de Colombia

2

3 RFF X AR PA

4 RFF X AR PA Número de racimos Longitud de raquis Mesocarpio/Fruto Aceite/Mesocarpio Peso de racimo Altura Fruto racimo

5 C= (R0 x RI x E x IC) x (T x P) C: Rendimiento agronómico de la especie cultivada. R0: Radiación solar fotosintéticamente activa (RFA) que incide en el dosel. RI: Fracción de RFA interceptada por el dosel. E: Eficiencia fotosintética del cultivo, normalmente expresada como unidad de materia seca producida por unidad de RFA. También conocida como Uso Eficiente de la Radiación Solar (UERS). IC: Indice de cosecha, expresado como la relación entre el rendimiento agronómico y el rendimiento biológico de un cultivo. T: Temperatura media del aire, durante el periodo de crecimiento P: Precipitación, o en su defecto cantidad de agua disponible para aplicar en forma de riego.

6 Distribución de asimilados en palma de aceite

7

8

9 Factores limitantes del crecimiento y producción en plantas Plagas Y Enferme. N P Ca Mg K Cl Cu Fe S 9

10 LIMITACIONES Toxicidad de aluminio Déficit hídrico Inundaciones Altas temperaturas Plagas Enfermedades

11 Factores limitantes del crecimiento y producción en plantas Plagas Y Enferme. N P Ca Mg K Cl Cu Fe S 11

12 RFF (ton/ha) Rendimiento de materiales comerciales para un ambiente específico AAR Deli x Ghana Deli x Nigeria Corpoica DAMI DAMI DAMI FELDA GOLDEN HOPE GUTHRIE IOI IRHO 1001 IRHO 1401 IRHO 2528 UNIPALM Y22683 UP Años de producción

13 Toneladas (ha/año) 12 Rendimiento de aceite potencial en materiales comerciales Toneladas de aceite por hectarea (año)

14 Factores limitantes del crecimiento y producción en plantas Plagas Y Enferme. N P Ca Mg K Cl Cu Fe S 14

15 RFF (Ton/ha) Mismos materiales diferentes productividades RENDIMIENTO ANUAL (RFF) Z. Central CEPDV RENDIMIENTO ANUAL (RFF) Z. Oriental Plantación A Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año 1 Año 2 Año 3 Año AAR FELDA GH GUTHRIE IOI UP

16 Factores limitantes del crecimiento y producción en plantas Plagas Y Enferme. N P Ca Mg K Cl Cu Fe S 16

17 Estrés hídrico en palma

18 Productividad y déficit hídrico anual (IRHO) 26 RFF (t/ha año) Déficit hídrico anual (Caliman and Southworth, 1998)

19 Producción de un mismo material (LM2T x DA10D) en tres diferentes zonas con diferentes climas, palmas de 6 a 10 años Aek Kwasan Indonesia La Me, Costa de Marfil Akpadanou Benin Déficit hídrico anual (mm) RFF (Kg. / palma año) No. racimos año Peso de racimos (Kg.) % TEA % Frutos / racimo % Mesocarpo / fruto % Aceite / racimo (Henson, 1998)

20 Efecto del déficit hídrico en E. guineensis e híbrido interespecífico OxG en diferentes épocas del año con y sin riego A ((µmol CO2 /m2*sg) Seca Transición Húmeda Seca Transición Húmeda 0 Seca Transición Húmeda Seca Transición Húmeda Guineensis Hibrido Guineensis Hibrido CON RIEGO SIN RIEGO 5 5 4,5 4,5 4 4 E (mmol H2O/m2sg) 3,5 3 2,5 2 1,5 1 3,5 3 2,5 2 Cenipalma Bayona et al., ,5 1

21 Efecto del déficit hídrico en la producción en materiales E. guineensis expuestos a riego y sin riego Ambiente Genotipos Años ( ) Años ( ) RFF NR PMR AR AMF AF MF FR PMF Hacienda Ariguani No riego Dami 68,3 10,6 6,3 32,1 56,4 9,6 82,5 69,0 11,8 DxN 86,0 11,7 7,0 29,5 56,1 9,7 79,9 65,7 7,9 Felda 71,4 11,8 5,7 31,8 56,5 10,0 80,8 69,7 9,7 GH 80,2 10,6 7,3 33,4 59,2 8,4 84,1 67,1 10,4 Guthrie 102,1 11,9 8,2 31,0 55,8 8,8 83,6 66,4 8,9 UP 91,4 11,7 7,5 32,5 56,9 7,8 84,1 67,9 11,0 Media 83,2 11,4 7,0 31,7 56,8 9,1 82,5 67,6 10,0 Dami 157,9 20,1 8,0 32,1 57,7 9,2 83,9 66,3 13,0 Suramerica Riego a saturación cada 20 días DxN 170,2 20,2 8,2 29,8 58,2 9,6 79,3 64,5 9,5 Felda 157,8 22,2 7,1 31,9 57,8 9,4 81,0 68,0 10,5 GH 130,7 17,0 7,4 30,8 58,1 9,3 82,1 64,7 11,5 Guthrie 141,6 18,3 7,4 31,9 58,7 8,3 84,0 64,7 12,1 UP 150,4 18,4 8,1 32,5 58,2 7,8 85,5 65,1 12,5 Media 151,4 19,4 7,7 31,5 58,1 8,9 82,6 65,6 11,5

22 Cenipalma - Rivera et al., 2012

23 Tamizaje de la colección biológica Angola de palma de aceite - Competencia por el agua disponible. - Disminución de fuentes naturales. - Escasez de lluvias. Mejoramiento genético

24 Tratamientos Tensiones hídricas del suelo : -0,042 y -1,0 MPa, durante 30 días. Materiales: 25 materiales obtenidos de cruzamientos Angola. DCA: En arreglo factorial, 25 materiales y 2 condiciones de humedad edáfica. No Código Progenitor Progenitor femenino masculino IRHO na 21 IRHO na 22 IRHO na 23 T1 T (Polen 68) 24 T2 T (Polen 103) 25 T3 T (Polen 68) na: no aplica por ser material comercial, sin embrago es Deli x La Mé

25 Fotosintesis (μmol CO2 m-2 s-1) Efecto del déficit hídrico en fotosíntesis Capacidad Deficit

26 Condición de Déficit Hídrico Fotosíntesis (μmol CO 2 m -2 s -1 ) T3 CIRAD T T CIRAD 2501 CIRAD Fotosíntesis (μmol CO 2 m -2 s -1 ) Condición de Capacidad de Campo

27

28 Búsqueda de genes relacionados contolerancia a sequía Secuenciar dos materiales colectados en Diciembre 2013 por Illumina HiSeq2000 Análisis bioinformáticas: Obtener el perfil de todo transcriptoma y expresión génica para las muestras de 2011 y 2013 RT-qPCR: cuantificar genes escogidos y determinar su nivel de expresión bajo de déficit hídrico Analizar los datos y resultados

29

30 Factores limitantes del crecimiento y producción en plantas Plagas Y Enferme. N P Ca Mg K Cl Cu Fe S 30

31 Incidencia acumulada (%) Incidencia acumulada de PC Materiales Promedio: 14,69

32 Prueba Regional Materiales Malasios Reacción a PC BARRANCA DE UPÍA ACACÍAS MATERIALES Incidencia Tiempo Rec Incidencia Tiempo Rec IOI ±7.5 a ± 10.5 ab Golden Hope ±8.5 ab ± 8.9 ab Guthrie ±9.0 bc ± 11.3 a AAR ±8.3 bc ± 8.3 b Felda ±9.8 cd ± 8.8 b UP ±7.9 d ± 9.4 b

33 Incidencia de PC (%) PALMAS DEL MIRA

34 Uso de herramientas epidemiológicas para la evaluación de la reacción a enfermedades en campo Curvas de progreso de Incidencia de PC en dos materiales de E. guineensis e Híbrido OxG Curvas de progreso de Severidad de PC en dos materiales de E. guineensis e Híbrido OxG Material Incidencia r acumulada final (%) Coari x La Mé 83 0,0024 Coari x Pobé 86 0,0020 Patuca 100 0,0060 Pepilla 96 0,0020 El análisis de las tasas de progreso para la incidencia no encontró diferencias estadísticas entre materiales de E. guineensis y de Híbrido OxG Material Severidad acumulada final (%) Grado de severidad final rho Coari x La Mé 52,2 3 0,00024 Coari x Pobé 44,0 3 0,00017 Patuca 98,0 5 0,00063 Pepilla 96,0 5 0,00052 El análisis de las tasas de progreso para la severidad encontró diferencias estadísticas entre materiales de E. guineensis y de Híbrido OxG

35 Búsqueda de fuentes de resistencia a la pudrición del cogollo en la colección biológica de Elaeis guineensis Jacq proveniente de Angola (Angola x Tester). Metodologías desarrolladas por equipo de fitopatología Umbráculo Condiciones semi ~ controladas: HR > 80% y T < 35 C Objetivo: Selección temprana de material Angola resistente a PC

36 Búsqueda de fuentes de resistencia a la pudrición del cogollo en la colección biológica de Elaeis guineensis Jacq proveniente de Angola (Angola x Tester). Revisión de Lesiones

37 CENSO PRE~INOCULACIÓN ( ) R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R X control Palmas / repe % / Repetició 181 >> total de plantas con PC o evidencia pre-inoculación 6.9 >> % de plantas con síntomas o evidencia de PC Pre-inoculación 2630 Plántulas dentro del montaje 1 Se realizó un censo de PC previa inoculación CENSO PRE~INOCULACIÓN ( ) Plantas con síntomas o evidencia de PC desde vivero: R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R Porcentaje de plantas con síntomas o evidencia de PC por Repetición: R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R >> Total de plantas síntomas o evidencia de PC, pre-inoculación en el montaje >> % de plantas con síntomas o evidencia de PC Pre-inoculación en el montaje 1

38 Resultados parciales: 2630 Plántulas 263 códigos evaluados 10 Repeticiones 66 códigos con lesiones 2.5% de infección en la inoculación 1 La repetición 7 fue usada como control sin inoculación

39 Qué tenemos

40

41 Qué tenemos Gráfico ANOM para INCIDENCIA Con 99% Límites de Decisión LDS=33,33 LC=19,26 LDI=5, ORTET 1 ORTET 28 ORTET 33 ORTET 34 ORTET 35 ORTET 57 Media

42 24 hpi: 143 genes (DE) 41 Genes Patogenicidad ID log2foldchange Name Respuesta Patógeno Eg01_g , V-type proton ATPase subunit b Eg01_g , Putative O-acyltransferase WSD1 SI Eg01_g , Ethylene-responsive transcription factor ERF023 SI Eg01_g , Calceneurin B-like protein CBL CIPK 26 SI Eg01_g , Elongation Factor EF1 Eg01_g , Uncharacterized oxidoreductase Eg01_g , Protein TIFY 10A-like SI Eg02_g , Probable protein phosphatase Eg02_g , Probable tyrosine-protein phosphatase Eg02_g , Putative Serine/theorine protein kinase SI Eg02_g , Eukarytic translation initiarion factor 4E-1 Eg02_g , Thioredoxin domain-containing protein 9 homolog SI Eg02_g , Histone-lysine N-methyltransferase ASHR3 Eg03_g , Putative uncharacterized protein Eg03_g , Probable glutathione peroxidase 4 SI Eg03_g , kinesin-4-like Eg04_g , Putative Uncharacterized mitochondrial protein Eg04_g , GATA transcription factor 16-like Eg04_g , Transport inhibitor response 1-like protein SI

43 72 hpi: 350 DE, 85 genes patogenicidad ID log2foldchange Name Rta Patógeno Eg01_g , Predicted GPI-anchored protein 58 Eg01_g , ATP synthase subunit d, mitochondrial Eg01_g , Probable inositol oxygenase Eg01_g , Putative Acid phosphatase 1 SI Eg01_g , Putative o-ayltransferase WSD1 SI Eg01_g , Peroxidase 4 Eg01_g , peroxidase P7-like Eg01_g , Disease resistance protein (TIR-NBS-LRR class) family SI Eg01_g , Pathogenesis-related SI Eg01_g , robable carboxylesterase 17 Eg01_g , Glycosyltransferase family 61 Eg01_g , Root phototropism protein 3 RPT3 Eg01_g , Lipid transfer protein LTP 3 SI Eg01_g , Pectinesterase 31 Eg01_g , Uncharacterized oxidoreductase Eg01_g , Leucine-rich repeat protein kinase SI Eg01_g , Uncharacterized protein Eg01_g , MACPF domain-containing protein Eg01_g , Uncharacterized protein Eg01_g , Putative serine/threonine kinase BR1 SI Eg01_g , Disease resistance protein (TIR_NBS_LRR) SI Eg01_g , Transcription factor bhlh61 isoform 1 SI

44 120 hpi: 300 genes DE, Genes patogenicidad 68 ID log2foldchange Name Rta Patogeno Eg01_g , ATP synthase subunit d, mitochondrial Eg01_g , Putative Acid phosphatase 1 SI Eg01_g , Peroxidase 4 Eg01_g , GDSL esterase/lipase SI Eg01_g , Ethylene-responsive transcription factor ERF023-like SI Eg01_g , S ribosomal protein L12, mitochondrial-like Eg01_g , Putative Cyclic dof factor 2 Eg01_g , Hypothetical protein Eg01_g , Pectinesterase 31 SI Eg01_g , MLO 6 SI Eg01_g , Hypothetical protein Eg01_g , Uncharacterized protein Eg01_g , proline-rich receptor-like protein kinase PERK2 SI Eg01_g , Disease resistance protein (TIR_NBS_LRR) SI Eg01_g , Transcription factor bhlh61 isoform 1 Eg02_g , Calcineurin B-like protein 3 SI Eg02_g , Uncharacterized protein Eg02_g , Thioredoxin domain-containing protein 9 homolog SI Eg02_g Eg02_g , hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A reductase 2, Histone-lysine N-methyltransferase ASHR3

45 Factores limitantes del crecimiento y producción en plantas Plagas Y Enferme. N P Ca Mg K Cl Cu Fe S 45

46 Híbrido OxG Elaeis oleifera Coarí Manaos Taisha Brasil Elaeis guineensis LaMé AVROS Compacta Ekona Djongo Híbrido interspecífico Oleífera x Guineensis

47 Qué tenemos Sin polinización Con polinización

48 Generalidades Híbridos OxG Polinización asistida: Incremento en los costos de producción Dependencia del polen E. guineensis Deficiencias en calidad de las aplicaciones

49 Efecto de la aplicación de ANA en el peso y conformación de racimos en el material híbrido OXG Coarí x LaMé ANA 300 [2] ANA 300 [2-3] ANA 300 [1-3-4] ANA 300 [ ] ANA 600 [ ]

50 Peso (Kg) Peso medio de racimos (kg) Peso de racimo (Kg) ,2,3,4 2 1,2,3,4 1,2,3,4 2,3,4 1,2,3,4 1,2,4 2,4 2 1,2,3 2,3 1,4 3,4 1,3 1,2 1,3, ,2,3,4 ANA 600 Cen. ANA 300 ANA 400 ANA 300 ANA 200 ANA 300 ANA 300 Trad. ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 Agua- Carrier Concentración y momento de aplicación Momentos de aplicación Pre-antesis Antesis Post-antesis Post-antesis EF-603 EF días 14 días

51 AR (%) Aceite a racimo Aceite a racimo (%) ,3 1,2,3,4 1,2,3,4 2,3,4 1,2,3 1,2,3,4 2 1,2,4 2 3,4 1,2 2,4 1,2,3,4 1,3 1,4 1,3, ,2,3,4 ANA 300 ANA 300 ANA 200 ANA 300 ANA 300 ANA 400 Cen. ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 600 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 Trad. ANA 300 Agua- Carrier Concentración y momento de aplicación Momentos de aplicación Pre-antesis Antesis Post-antesis Post-antesis EF-603 EF días 14 días

52 CA (kg. aceite/racimo) Contenido de aceite a racimo (kg aceite/racimo) 6 Contenido de aceite a racimo (kg de aceite/racimo) ,2,3,4 1,2,3,4 2 1,2,3,4 2,3,4 1,2,3,4 1,2,4 2,3 2,4 1,2,3 2 1,3,4 3,4 1,4 1,3 1, ,2,3,4 ANA 300 ANA 600 Cen. ANA 400 ANA 300 ANA 200 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 Trad. ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 ANA 300 Agua- Carrier Concentración y momento de aplicación Momentos de aplicación Pre-antesis Antesis Post-antesis Post-antesis EF-603 EF días 14 días

53 Resultados Fase III Agua Polen ANA 300 [ ] ANA 600 [ ] ANA = 600 ppm produjo racimos de un peso medio y contenido de aceite superior al obtenido mediante polinización asistida tradicional ANA (> 300 ppm) estimuló la formación total de frutos (0 % abortos)

54

55 PROGRAMA DE BIOLOGIA DE LA PALMA Y FITOMEJORAMIENTO Hernán Mauricio Romero Ivan Ayala GRUPO DE INVESTIGACION Edison Daza Andres Tupaz Norman Correa Rodrigo Ruiz Cristihian Bayona Arley Caicedo Stephany Guataquira Yurany Rivera Sophya Millan Carmenza Montoya Juan Camilo Ochoa Mariana Herrera Kelly Avila Leonardo Araque Rodrigo Avila

56