1-fisiologia del arroz marassi

Fisiologa del arroz y mejoramiento

Chillan 15-26 de enero de 2007

II Curso de capacitacin en mejoramiento gentico del arroz

Mejoramiento genticoAumentar rendimientoRendimiento: Kg/ Ha N panojas / m2 N de granos / panoja Peso de 1000 granos

Materia seca producida etapa vegetativa



Mejoramiento genticoAumentar la eficiencia de produccin de biomasa (materia seca) Incrementar la distribucin de biomasa a los destinos de inters economicoGranos



Fenologa de la planta de arroz Fisiologa del arroz Factores que afectan rendimiento



Fenologa de la planta de arroz

S0-3

V1-13

R0-9II Curso de capacitacin en mejoramiento gentico del arroz


Etapa vegetativaGerminacin

S0

S1

S2

S3



Etapa vegetativa PlntulaDura de 14-20 das Desde primer hoja hasta quinta hoja. Hasta tercer hoja la planta vive de las reservas del endosperma A partir 5 hoja emerge primer macollo



Etapa vegetativa Macollaje

25-55 das de duracin Primer macollo emerge previo al estado de 5 hojas Desarrollo igual al del tallo principal



Etapa vegetativa MacollajeMenos nmero de hojas , menor tamao y desarrollo mas tardo Difcil distinguir del tallo principal Crecimiento muy activo Hasta elongacin entrenudos acumula almidn en las vainas de las hojas

Primer componente del Rendimiento N panojas / Ha (potenciales)Chillan 15-26 de enero de 2007


Etapa vegetativa MacollajeT S

P SS P S

P

TP

P S P S

S

PS T

6 4 2

5 3 1



Etapa Reproductiva Diferenciacin primordio

Desarrollo de la panculaEs posible distinguir las espiguillas La pancula se eleva dentro de la vaina de la hoja banderaChillan 15-26 de enero de 2007


Etapa ReproductivaEmbarrigado (encaado, embuchado)12-16 das luego de diferenciacin Vaina hoja bandera se hincha Se elongan los entrenudos del tallo

Sensibilidad a las bajas temperaturas

Segundo Componente del Rendimiento N granos / panojaChillan 15-26 de enero de 2007


Etapa Reproductiva

FloracinLa panoja emerge de la vaina de la hoja bandera Las flores se abren, son fecundadas y se cierran. Duracin: 3-5 das luego de la emergencia de la panoja. La antesis floral ocurre desde arriba hacia abajo



Etapa ReproductivaEtapa de llenado y maduracin del grano Madurez lechosaEl ovario se desarrolla Aparecen los grnulos de almidn Comienza la diferenciacin del embrin Los carbohidratos se traslocan de hojas y tallos al grano El endosperma presentan apariencia lechosa Tercer Componente del Rendimiento Peso de 1000 granosChillan 15-26 de enero de 2007


Etapa ReproductivaEtapa de llenado y maduracin del grano Madurez pastosaSe va perdiendo humedad y endosperma se hace pastoso El endosperma se comprime entre lemma y palea que le dan la forma y tamao final



Etapa ReproductivaEtapa de llenado y maduracin del grano Madurez dura

35-40 das luego de la polinizacin se alcanza la madurez. El Contenido de agua es menor al 20%. La panoja madura de arriba hacia abajo (tiene granos duros, pastosos y lechosos).



N de plantas

N de macollos N de granos Peso del grano



Fisiologa del arrozCrecimiento foliar Senescencia foliar

n er A Protelisis, sntesis de aminocidos y protenas

s ima qu

Fotosintesis Absorcin de nutrientes

SliceCrecimiento del cariopse

Traslado de nutrientes y fotoasimilados

Particin de fotoasimiladosChillan 15-26 de enero de 2007

Llenado de grano Secado de grano


GerminacinImbibicin de la semillas Sntesis de AG3 a aleurona Transcripcin de la amilasa Transporte a endosperma para degradacin almidnMaltosa y moleculas de almidn de cadena corta

Temperatura

Temperatura mnima 6-8 C Temperatura optima 30-32 C Temperatura mxima 41 C



GerminacinOxigeno El tenor de oxigeno en suelo determina el tipo de germinacin

Alto tenor de oxigeno

Siembra en seco Emerge primero radicula Siembra en agua

Bajo tenor de oxigeno

Emerge primero coleoptile



Etapa vegetativaSe inicia con la primer hoja verdadera (completa) Los eventos en esta etapa son:Iniciacin foliar Elongacin foliar Maduracin de la lmina foliar Formacin del collar Elongacin de la vaina Formacin del nudo Elongacin del entrenudoChillan 15-26 de enero de 2007


Etapa vegetativaRequerimientos ClimticosRadiacin TemperaturaCultivar Culturales Densidad de siembra Fertilizacin Riego N > 3,5% P > 0,25% en el tallo principal del agua 31 / 16



Etapa vegetativaFotosntesisEnerga lumnica Energa qumica Fijar CO2 Carbohidratos

Rendimiento es resultado de fotosntesis



Etapa vegetativaFotosntesis Rendimiento por plantaHoja bandera (llenado de grano) Presencia y cantidad de destinos Rendimiento por talloGranos acumulando reservas

Rendimiento por area

Numero de tallos / Ha Numero de granos/panoja Peso de 1000 granos

Intensidad fotosinteticaChillan 15-26 de enero de 2007

Indice de Area foliar


Etapa vegetativaHasta elongacin de entrenudosAlmacenamiento de almidn se hace en las vainas foliares Vainas almacenan almidon y /o sucrosa



Etapa vegetativaUna vez inudado el arroz crece en hipoxia Suelo inundado las raices se recubre de Fe (ferroso) Las raices necesitan oxigeno para ser funcionales Las hojas mueren en 3-6 filocronos de elongacin No proveen de oxigeno a las raices Nudos y entrenudos proveen de oxigeno a la raiz AerenquimaChillan 15-26 de enero de 2007


Etapa vegetativaFormacin de aernquimasTejido capaz de conducir oxigeno Muerte ordenada y programada de las clulas (apoptosis) produciendo grandes espacios intercelulares

La conduccin de oxigeno en arroz inundado se hace por la linea de nudos y entrenudos con aernquimas



Etapa vegetativaRequerimientosTemperatura: 18 a 25 C

Climticos

Humedad: Oxigeno: Desarrollo de radculaPreparacin terreno Fecha y densidad de siembra

Culturales

Distribucin de la semilla Mtodo de siembra Control de malezas



Etapa vegetativaNutricin mineral

NitrgenoRpidamente absorbido por las plntulas y convertido en protenas foliares Las hojas se expanden, llegan a maximo fotosintetico y mueren. Parte de este nitrgeno se transfiere de las hojas adultas a las jvenes hasta despus de llenado de grano




NitrgenoAminoacidos constitutivos de la hoja son transformados a: Glutamato, glutamina y serina Rapidamente traslocables a destinos como hojas en crecimiento Nitrogeno es redistribuible a las hojas jovenes durante todo el periodo vegetativo.




NitrgenoInicio panicula R0

Mxima area foliar en R0 Alta demanda de nitrogeno traslocable

Diferenciacin pancula R1

Hojas parecen sufrir deficiencia de nitrogeno.



Etapa vegetativaNutricin mineralAumenta numero de espiguillas por panoja Interrelacin marcada entre absorcion de N y radiacin Caractersticas del tipo de planta afectan la relacin anterior Plantas altas, poco macollaje y panojas grandes :Muy afectadas en su respuesta al N con baja radiacin

Nitrgeno

Plantas semienanas muy macolladoras y menor tamao de panoja:Poco afectadas en su respuesta al N con baja radiacinChillan 15-26 de enero de 2007


Etapa vegetativaNutricin mineral SliceTiene absorcin selectiva por el cido silcico Se deposita en paredes celulares y epidermis Incrementa fotosintesis Reduce el consumo de agua Favorece las posicion erecta de las hojas Reduce efectos de toxicidad de algunos nutrientes por excesiva absorcionChillan 15-26 de enero de 2007


Etapa reproductivaDesarrollo del granoLleva un perodo relativamente largo en el desarrollo de la planta Desarrollo del tubo polnico Nutricin del endosperma y embrin

Energa

Elongacin del grano: expansin de pared celular hasta ocupar el maximo espacio entre lemma y palea



Etapa reproductivaDesarrollo del granoPrimer carbohidrato transportado sacarosa

Desde fertilizacin hasta fin de elongacinInvertasas acidas

sacarosa

glucosa + fructosa



Etapa reproductivaLlenado del granoClulas del endosperma almacenan fundamentalmente almidn Clulas de la aleurona con lpidos y protenas Clulas de las capas sub aleurona almidn, lpidos y protenas



Etapa reproductivaLlenado del granoBioqumica del llenado se lleva acabo en dos lugares Citosolsucrosasucrosa sintasa UDP-glucosa + fructosa ATP PPi UTP ADP Glucosa-1-Fosfato ATP

Plastidosamilopectina amilosa

Glucosa-1-Fosfato ATP PPi Unidades de ADP-glucosil Formacion almidn

PPi ADP-Glucosa

ADP



Etapa reproductivaRequerimientos

Climticos

Radiacin solar

Culturales

Nitrgeno Riego

Alto requerimiento de nitrgeno traslocable desde las hojas



Requerimiento de radiacin solar (%)

100

75

50

Perido crtico para radiacin solar

15 das

25 a 55 das

21 das

21 das

10 das

Emergencia MacollajeChillan 15-26 de enero de 2007

Primordio Floracin

Grano Grano pastoso maduro


Biomasa vegetativaRadiacin solar incidenteRadiacin incidente

RendimientoEnerga para produccin MS

Eficiencia de intercepcin Eficiencia de conversin Eficiencia de traslado a parte aerea Eficiencia de particin a granosChillan 15-26 de enero de 2007


Radiacin incidenteRadiacin electromagneticaOC 0,3-3nm (lumnica) OL 5-100 nm (trmica)ndi (Kg mien /h a t o )

Re

mol.m-2s-1Chillan 15-26 de enero de 2007


Factores que afectan la radiacin solar incidente en el cultivo FotosntesisLongitud del da Mxima intensidad de radiacin esperable en un da claro Nubosidad



Variacin de la radiacin segn los mesesPA R

40 LS

D

E

F

M

A

M

J

J

A

S

O

N D m eses

Variacin de la radiacin segn la latitudPA

40 LS 0 LS

R

D

E

F

M

A

M

J

J

A

S

O

N

D


meses II Curso de capacitacin en mejoramiento gentico del arroz

Radiacin incidenteEficiencia de intercepcin

Radiacin interceptadaEficiencia de conversin

Materia seca producida Materia seca parte area Rendimiento econmicoChillan 15-26 de enero de 2007

Eficiencia de particin parte area Eficiencia de particin a granos


Radiacin incidenteEficiencia de intercepcinArquitectura planta, crecimiento foliar, senescencia prcticas agronmicas

Radiacin interceptada



Arquitectura de planta

Planfilask = 1.5

Erectfilask = 0.3

a = IAF Planfilas > intercepcin que erectfilasChillan 15-26 de enero de 2007


Habito de macollaje

Erecto

Intermedio

Abierto

DispersoChillan 15-26 de enero de 2007

Procumbente


ad R

in iac

Planfilas

Erectfilas

1Chillan 15-26 de enero de 2007

2

3

4

5

6

IAF


Senescencia foliar




Radiacin interceptadaEficiencia de conversinBioquimica C3 Factores que la afectan Diferentes largo de ciclo Vegetativo - Reproductivo

Materia seca producida

Eficiencia particin parte area



Duracion del cicloEst bajo control gentico y modulados por factores ambientales Radiacin Temperatura Fotoperiodo



TemperaturaTasa de reaccin

I II

IIII= reaccin II= desnaturalizacin III = tasa de reaccinTemperatura C

I - II = IIIChillan 15-26 de enero de 2007


TemperaturaDuracin (das) 1/duracin (tasa de desarrollo)

base

ptima exceso

T C

Tb

To

Tm

T C

Modelo cuantitativo (estimar duracin distintas fases fenolgicas)

Tiempo trmico = (T - Tb) = C daChillan 15-26 de enero de 2007


Temperatura



FotoperodoEmergencia-Floracin (C das)

Das cortos

Sensibilidad Precocidad intrnseca 12 18

SChillan 15-26 de enero de 2007

D

Siembra

Fc M

12

6

Hs

J



Radiacin interceptadaEficiencia de conversin

Materia seca producida Materia seca parte area Rendimiento econmicoChillan 15-26 de enero de 2007

Eficiencia de particin parte area Eficiencia de del grano particin a granosComposicin reserva


Particin a granosCrecimiento Rendimiento

Indice de cosecha Rendimiento en grano Biomasa total

Indice de cosecha =



Particin a granosIndice de cosecha = Rendimiento en grano Biomasa total

Numero de granos

Peso de granosActivo crecimiento durante el llenado de granos

Activo crecimiento durante etapa crtica de fijacin de granos



Particin a granosIndice de cosechaCalidad de la biomasa producida Con 1 gramo de glucosa se obtienen: 0,83 g de almidn 0,33 g de aceite 0,41 g de protenasRequerimientos de glucosa para la produccin de grano (g glucosa / g grano) Arroz: 1,4 Girasol: 2,4 Soja: 2,0Chillan 15-26 de enero de 2007


Particin a granosRelacin fuente-destinoReguladores de crecimiento

Control de distribucin

Control nutricional



Particin a granosRelacin fuente-destinoTransporte asimiladosCarga y descarga

ParticinInteraccin fuente-destinoCantidad de carbohidratos producidos N de espiguillas fecundadas



Particin a granos

Plasticidad morfolgica

Variaciones fenotpicas de distribucin Ideotipos



Particin a granos





Variaciones fenotpicas de distribucinMateria seca (Kg/ha) Materia seca (Kg/ha)T H T H

G

G

Dias desde siembra

Dias desde siembra

Materia seca (Kg/ha)

T H G

Dias desde siembra



Particin a granos





Particin a granosIdeotipos

Mol CO2. m-2 s-1

Hoja bandera

Inferiores planta moderna

Inferiores Planta tradicional

Mol PPDF. m-2 s-1Chillan 15-26 de enero de 2007


Mejoramiento genticoAumentar rendimientoRendimiento: Kg/ Ha N panojas / m2 N de granos / panoja Peso de 1000 granos

Materia seca producida etapa vegetativa



Mejoramiento genticoAumentar la eficiencia de produccin de biomasa (materia seca)Disminuir senescencia foliar

Cambio en el tipo de planta

Incrementar la distribucin de biomasa a los destinos de inters economicoModificar duracin ciclo vegetativo-reproductivo

Granos

Aumento en el numero de destinos de fotosintatos



1-fisiologia del arroz marassi

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