Resistencia a Estrés Abiótico en Papas y su Adaptación al Cambio Climático

Transcripción

1 GOBIERNO DE DE CHILE Ministerio de de Agricultura INIA Resistencia a Estrés Abiótico en Papas y su Adaptación al Cambio Climático María Teresa Pino Q. Ing. Agrónomo. PhD Fisiología & Biotecnología Vegetal

2 OUTLINE Cambio climático y respuesta de las plantas a estrés abiótico. Mejoramiento genético y la biotecnología, su rol en tolerancia a estrés abiótico. Desarrollo de papas tolerantes a estrés por heladas. Proyectos y Desafíos.

3 Cambio climático y respuesta de las plantas a estrés abiótico

4 Temperaturas Extremas Huracanes sequía Cambio Climático Calentamiento Global Inundaciones

5 En Chile, el escenario climático al 2040, proyecta la intensificación de aridez en zona norte, avance del desierto hacia el sur, reducción hídrica en zona central y aumento de precipitaciones al extremo sur. Las proyecciones indican que en Chile se produciría un aumento de temperatura que fluctuaría entre 2 y 4 grados. Las precipitaciones disminuirían en alrededor del 30% en la zona central (CONAMA, 2006).

6 Según el IV Informe del IPCC la temperatura de la Tierra aumentará entre 1,8 y 4 grados para finales de siglo, con ascenso del nivel oceánico entre 0,2 y 0,6m debido a la expansión térmica del agua y al derretimiento de los glaciares e hielos polares (IPCC, 2007). Cuáles son los Efectos del Cambio Climático en la Agricultura????? Bajos rendimientos CO 2 en la Atmósfera Menor Oferta Menor calidad Alzas en los Precios Hambre

7 Respuesta a Estrés Abiótico Es una respuesta compleja que envuelve varias vías metabolicas y genes

8 Daños Causados por Estrés Abiótico Severa deshidratación celular. Alteración de la membrana. Denaturación de proteínas Acumulación de especies activadas del oxígeno (ROS) Inhibición de la capacidad fotosintética Daño de hojas, flores, frutos Bajas en la Producción

9 La sensibilidad de una planta a temperaturas extremas y 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 papas. El estrés hídrico afecta la tuberización y la calidad industrial en el cultivo de papa.

10 Mejoramiento genético y biotecnología, su rol en tolerancia a estrés abiótico.

11 Esquema de búsqueda de Germoplasma y Genes resistentes a estrés abiótico

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

13 Ensayos in Vitro e Invernadero indican que Solanum commersonii es más tolerante a sequía que la papa cultivada

14 S.commersonii 16% 12% 8% 2% 16% 2% 12% 2%

15 S.commersonii 16% 12% 8% 2% Yagana 16% 12% 12% 8% 2% 2%

16 Ensayos controlados indican que Solanum commersonii es más tolerante a heladas que la papa cultivada

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

18 Solanum tuberosum 2n= 4X=48 Solanum commersonii 2n= 2X=12 Pino et al, 2008

19 Identificación de Genes de Tolerancia a estrés Proyecto MSU, OSU, NSF2008 INIA Chiile: Financiamiento FONDECYT 2007,

20 Evaluar el Efecto de este gene (SCCBF) clonado desde S.commersonii en variedades de papa comercial sobre sequía y heladas PCR Inducción de callos Inducción de tallos Selección en Hygromicina Financiamiento FONDECYT 2007

21 Desarrollo de papas tolerantes a heladas con Genes CBF de Arabidopsis.

22 Regulación CBF CBFs enlazan un CRT/DRE elemento; el cual es un regulador de la respuesta al frío y a la deshidratación. CCGAC CRT/DRE elemento está presente en el promotor de varios cor genes (coldregulated). COR genes que inducen cambios fisiológicos y bioquímicos asociados con tolerancia a heladas. Thomashow, 1999

23 Transformación con Genes de Arabidopsis Northern PCR

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25 Pino et al, 2008

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27 Proyectos y desafíos

28 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. ( )

29 Gracias!!!!!

30 Mejoramiento genético Tolerancia a heladas en Papa Un estudio del F1 y la retro-cruza entre S. commersonii x S. Cardiophylum (Stone et al., 1993) : Tolerancia a heladas y la capacidad para aclimatarse al frío están bajo control genético independiente. La caracterización de híbridos somáticos entre S. commersonii x S. tuberosum (Cardi et al., 1993; Chen et al., 1996,1999; Nyman a and Wara,1997; Palta, 1997) : La mayoría de los híbridos no incrementaron significativamente la tolerancia a heladas después de un periodo de aclimatación al frío. Plantas sin un periodo de aclimatación al frío no mostraron tolerancia a bajas temperaturas.

31 Mejoramiento genético: Tolerancia a heladas en Papa Híbridos somáticos entre S.commersonii x S. tuberosum (Iovene et al., 2004): Selección asistida con AFLP. LT 50 de la progenie después de un periodo de aclimatación al frío estuvo entre los LT 50 de los padres. Sólo un bajo porcentaje (<5%) de la progenie incrementó su tolerancia al frío a un máximo de -2ºC relativa al padre S. tuberosum.