los cultivos de invierno en el sistema ... - metrice.udl.cat. bases... · espigas/m-2 535 551 550...
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07/12/2012
1
Curso CYTED “Ecofisiología de cereales de invierno”
EEMAC, Paysandú, 5-7 diciembre de 2012
Bases genéticas del desarrollo.
Mejoramiento por ajuste fenológico
Ariel Castro
EEMAC, Facultad de Agronomía, Universidad de la República
• LOS CULTIVOS DE INVIERNO EN EL SISTEMA AGRICOLA ACTUAL
• GERMOPLASMA DISPONIBLE
• BASES GENETICAS
• PERSPECTIVAS
PRODUCCION
LIMITANTES
CARACTERES CLAVES
Fisiología/Manejo
PRACTICAS MEJORADAS
Genomica
GERMPLASMA MEJORADO QTL
Mejoramiento
PRODUCCION
MEJORADA
ESPEC. VARIETAL
PRODUCCION
MEJORADA
Principales cambios en
cereales de invierno en
Uruguay en los últimos
años.
0
200.000
400.000
600.000
800.000
1.000.000
1.200.000
1.400.000
1.600.000
1.800.000
1987
1988
1989
1990
1991
1992
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Are
a d
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bra
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a)
Inv VerRel Invierno-Verano
60-40
40-60
Hoffman, elaborado a partir de DIEA -MGAP
2011
Hoffman, elaborado a partir de DIEA-MGAP
0
50000
100000
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1976 1980 1984 1988 1992 1996 2000 2004 2008 2012 2016
Are
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has)
Cebada
Trigo
0
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13
Are
a (
ha
s)
b = 55,3
R2 = 0,71
CV = 29
%
Hoffman, elaborado en base a DIEA-MGAP
2011
07/12/2012
2
Evolución e importancia de la siembras de pasturas asociada a los
cultivos de invierno en Uruguay. F: DIEA – MGAP 2010
M A M J J A S O N
LLENADO DE GRANO S
D
N
M A M J J A S O N
LLENADO DE GRANO S
D
N
CEBADA
SOJA
SOJA
SORGO
TRIGO
Promedio de temperaturas mensuales en cinco regiones agrícolas del Uruguay
Promedio 30 años (1975-2005)
07/12/2012
3
Incremento de la proporción de ciclos largos en las siembras de trigo y cebada
14
29 33
60
80
100 100100
40
20
0
00
86
71 67
0%
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40%
60%
80%
100%
1998 2004 2006 2007 2008 2009 2010 2011
Pro
porc
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l de c
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vare
s
cara
cte
rizados (
%)
C.largo C. Medio y C. Medio-Cortos (b)
22
13,7
8,6 86,9
3,7 3,4 3,2 2,7 2,4 2,2 2,1 2
0
5
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Ba
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INIA
Do
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Ba
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9
Bio
inta
10
01
Kle
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Bio
inta
30
00
Atla
x
INIA
Tije
reta
Pro
po
rció
n (
%)
59,2 %
(a)
Proporción del área sembrada 2010 por cultivar
Trigo
Proporción de cultivares de ciclo largo
Cebada
Ciclos largos
Fecha ultima helada
1/10 1/9
1/91/9
15/9
Adaptado: Caorsi, 1982
M A M J J A S O N D
CEBADA
TRIGO
Grupo1
(Clipper)
Grupo 2
Quebracho
Grupo 3 Grupo 4 Grupo 5
Rendimiento 4878 5438 5749 5743 5937
Biomasa Total (Kg/ha) 11555 12524 11562 12038 13801
Índice de Cosecha 0.374 0.412 0.440 0.424 0.385
Espigas/m-2 615 638 523 648 640
Granos/espiga 16.6 17.9 19.1 21.1 22.0
Peso de mil granos (g) 47.2 48.6 48.6 47.8 47.7
Ciclo a espigazón 74.6 73.2 80.4 84.4 78.1
1a.+2a. 91.0 96.0 91.3 91.1 90.9
Castro et al., 1997
07/12/2012
4
Emergencia -Espigazón Espigazón-Madurez
1992 1993 1992 1993
Tº media 13.5 13.5 18.1 19.7
Precipitación 177 63 96 268
Nº heladas 21 19 1 0
Duración 80 78 34 34
Castro et al., 1997
Grupo1
(Clipper)
Grupo 2
Quebracho
Grupo 3 Grupo 4 Grupo 5
Rendimiento 3587 3661 3676 3846 3556
Biomasa Total (Kg/ha) 8646 8704 8570 8735 9549
Índice de Cosecha 0.365 0.370 0.377 0.385 0.328
Espigas/m-2 535 551 550 523 510
Granos/espiga 16.3 16.6 18.5 18.3 17.8
Peso de mil granos (g) 43.2 45.7 40.4 40.0 37.7
1a.+2a. 90.7 94.8 86.6 84.3 80.2
Castro et al., 1997
M A M J J A S O N
LLENADO DE GRANO S
D
N
CEBADA
TRIGO
FOTOP
VERN
S.TERM
SE Z20 Z30 Z65 MF
TILLERING ELONGATION GRAIN FILLING
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5
Mayor T°
SE Z20 Z30 Z65 MF
TILLERING ELONGATION GRAIN FILLING
ANT + Tardía
Siembra Tardía
↓ Tamaño y peso de grano
(↓ Rendimiento e IC)
SE Z20 Z30 Z65 MF
TILLERING ELONGATION GRAIN FILLING
ANT + Temp.
Llenado + largo
↑ Tamaño y peso de grano
(↑ Rendimiento e IC)
GDC (ºC d) 0
5
10
15
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25
30
35
40
45
50
0 200 400 600 800 1000 oCd
-1
pe
so
gra
no
(m
g)
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
tc (m
g oC
d-1 )
Crecimiento de Grano
Antesis MF
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
Pro
po
rció
n d
e l
a v
ari
ació
n
exp
licad
a
Duración Tasa máxima Momento de
tasa máxima
PG = 0.017D + 44.816TM + 0.078MTM
(r2 = 0.65, n = 87)
Fuente: Kemanian y Viega. 1997
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6
2004 15 de mayo
0
5
10
15
20
25
30
35
78 81 84 87 90 93 96 99 102 105
Días a emergencia de aristas
Fre
cu
en
cia
2003 15 de julio
0
5
10
15
20
25
30
63 66 69 72 75 78 81 84
Días a emergencia de aristas
Fre
cu
en
cia
2004 1 de setiembre
0
10
20
30
40
50
60
52 54 57 60 63 66
Días a emergencia de aristas
Fre
cu
en
cia
BARONESSE
BARONESSE
BARONESSE
BCD 47
BCD 47
BCD 47
ANTESIS
1H 2H 3H 4H
GMS21 0.0
Bmac213
Bmac399 15.3
Bmag770 63.7 HVM20 64.2 Bmac090 64.8 Bmag504 65.3
Bmac032 88.9
HvHVA1 0.0
45 cM
Bmac134 0.0
HVM36 33.9
EBmac684 0.0 Bmac093 1.3
Bmag125 49.7
GBM1047 0.0
HVM54 22.1 EBmac415 23.2
33 cM
32 cM
Distance based on SCRI map
5H
Bmac316 0.0
Bmag500 29.7
Bmag173 80.5 Bmag009 81.0
6H 7H
HvWaxy4a 0.0
EBmac603 26.4
HVCMA 0.0
HvACL3 14.2 Bmag507 17.2
Bmag120 48.5
Ris44 88.2
Bmac156 129.6
Bmag135 144.7
35 cM
Bmag337 0.0 Bmac096 4.5 GBM1039 6.3
GMS061 0.0
Bmag222 31.0
GMS001 90.4
Bmag105 Bmag005
85 cM
Bmac209 0.0 Bmag138 3.1 Bmag136 3.6
Bmag603 4.0
Bmag225 30.5
Bmag606 72.1
Bmag013 106.3
Bmac067
HVM40 0.0
Bmac181 57.1 Bmac030B 60.7
MWG2180 68.5
Bmac310 75.0
EBmac788 112.2
ABG54 122.0 baal29j18red 122.7 HvMLO3 126.0
GBM1015 141.1
Bmag419 148.6 HvSnf2 153.1 HdAmyB 158.1
ANTHESIS
YIELD
HARVEST INDEX
GRAINS/M²
GRAIN WEIGHT
GRAIN PLUMPNESS
PLANT HEIGHT
TILLERS/M²
Castro et al., 2008, 2009
BARONESSE X BCD47
Peso de
grano
Tamaño de
grano
Julio 17, 2003 -0.616 -0.611
Junio 15, 2004 -0.554 -0.634
Agosto 1, 2004 -0.618 -0.590
Julio 12, 2005 -0.660 -0.670
Agosto 31, 2005 -0.621 -0.567
Correlaciones fenotípicas con fecha de antésis (BARONESSE/BCD47)
Alelos presentes
Ciclo
PMG
P12 QTL 2H QTL 3H
BCD47 Baronesse 73.1 47.5 86.1
BCD47 BCD47 77.4 43.5 76.3
Baronesse Baronesse 77.3 43.4 74.1
Baronesse BCD47 81.6 38.8 60.2
Baronesse 80.5 42.3 77.8
BCD47 83.9 44.3 65.5
07/12/2012
7
FENOLOGIA EN LA POBLACION BCD47/BARONESSE
• Dos QTL responsables de la mayor parte de la variación (2H y 3H)
• Genes: eps2S y denso
• Completa aditividad
• ¿Posibilidad de continuar la acumulación de alelos favorables?
• ¿Especificidad en los efectos?
Población Henni/Meltan (Borras et al., 2010)
• Ciclo a Antesis
• Periodos analizados: Fase de iniciación de hojas y espiguillas (FHE), Fase de
elongación (FEl)
• Emergencia de hojas, filocron, dinámica de macollaje
SE Z20 Z30 Z65 MF
TILLERING ELONGATION GRAIN FILLING
FHE FEL
CL HENNI
CL MELTAN
FHE
FHE
FEL
FHE
FHE
FEL
CL HENNI
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1
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0.3
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4
0.8
0.8
5
0.9
1
0.9
7
1.0
3
1.0
9
1.1
5
1.2
1
1.2
6
1.3
2
1.3
8
1.4
4
1.5
1.5
6
Distancia (cM)
LR
ANT
Ciclo a Floración Llenado
EB
ma
c6
84
0
.0
Bm
ac0
93
1
.3
Bm
ag1
25
4
9.7
Bm
ac2
09
0
.0
Bm
ag1
38
3
.1
Bm
ag1
36
3
.6
Bm
ag6
03
4
.0
Bm
ag2
25
3
0.5
Bm
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06
7
2.1
Bm
ag0
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1
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.3
Bm
ac0
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CROMOSOMA 2Hb CROMOSOMA 3H
Emerg-Z20 Z20-Z30
Z30-Antesis
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1
0.9
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3
1.0
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1.1
5
1.2
1
1.2
6
1.3
2
1.3
8
1.4
4
1.5
1.5
6
Distancia (cM)
LR ANT
Emer.T1
Ciclo a Floración Llenado
EB
ma
c6
84
0
.0
Bm
ac0
93
1
.3
Bm
ag1
25
4
9.7
Bm
ac2
09
0
.0
Bm
ag1
38
3
.1
Bm
ag1
36
3
.6
Bm
ag6
03
4
.0
Bm
ag2
25
3
0.5
Bm
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06
7
2.1
Bm
ag0
13
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.3
Bm
ac0
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CROMOSOMA 2Hb CROMOSOMA 3H
Emerg-Z20 Z20-Z30
Z30-Antesis
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0.3
5
0.4
1
0.4
7
0.5
4
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2
0.6
8
0.7
4
0.8
0.8
5
0.9
1
0.9
7
1.0
3
1.0
9
1.1
5
1.2
1
1.2
6
1.3
2
1.3
8
1.4
4
1.5
1.5
6
Distancia (cM)
LR ANT
Z20-Z30
Ciclo a Floración Llenado
EB
ma
c6
84
0
.0
Bm
ac0
93
1
.3
Bm
ag1
25
4
9.7
Bm
ac2
09
0
.0
Bm
ag1
38
3
.1
Bm
ag1
36
3
.6
Bm
ag6
03
4
.0
Bm
ag2
25
3
0.5
Bm
ag6
06
7
2.1
Bm
ag0
13
1
06
.3
Bm
ac0
67
CROMOSOMA 2Hb CROMOSOMA 3H
Emerg-Z20 Z20-Z30
Z30-Antesis
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10
20
30
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0.7
4
0.8
0.8
5
0.9
1
0.9
7
1.0
3
1.0
9
1.1
5
1.2
1
1.2
6
1.3
2
1.3
8
1.4
4
1.5
1.5
6
Distancia (cM)
LR ANT
Z30-ANT
Ciclo a Floración Llenado
EB
ma
c6
84
0
.0
Bm
ac0
93
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Bm
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25
4
9.7
Bm
ac2
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Bm
ag1
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Bm
ag1
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Bm
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Bm
ag2
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Bm
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2.1
Bm
ag0
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Bm
ac0
67
CROMOSOMA 2Hb CROMOSOMA 3H
Emerg-Z20 Z20-Z30
Z30-Antesis
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9
HEADING DATE GRAIN FILLING
EB
ma
c6
84
0
.0
Bm
ac0
93
1
.3
Bm
ag1
25
4
9.7
Bm
ac2
09
0
.0
Bm
ag1
38
3
.1
Bm
ag1
36
3
.6
Bm
ag6
03
4
.0
Bm
ag2
25
3
0.5
Bm
ag6
06
7
2.1
Bm
ag0
13
1
06
.3
Bm
ac0
67
CHROMOSOME 2Hb CHROMOSOME 3H
SE-Z20 Z20-Z30 Z30-Z65
eps2S denso
SE Z20 Z30 Z65 MF
TILLERING ELONGATION GRAIN FILLING
GEN GEN GEN GEN
Proyecto: INIA-FPTA (2007-2010)
Caracterización genómica del germoplasma de cebada, por variables de calidad
maltera, agronómicas y sanitarias.
77 GENOTIPO
VARIEDADES USADOS EN URUGUAY (1930-2005)
FUENTES DE CALIDAD
ANCESTROS
LINEAS EXPERIMENTALES
SNPs (1033, Illumina BOPA1)
0
5
10
15
20
25
30
18 28 38 48 58
Duración (Días)
Fre
cu
en
cia
2009A
2009B
2010A
2010B
Llenado de grano
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40 55 70 85 100 115 130
Duración (Días)
Fre
cu
en
cia
2009A
2009B
2010A
2010B
Ciclo a antesis
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Duración (Días)
Fre
cu
en
cia
2009A
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2010A
2010B
Emergencia - Z20
0
2
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8
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Duración (Días)
Fre
cu
en
cia
2009A
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Z30 - Antesis
0
5
10
15
20
25
30
0 10 20 30 40 50 60
Duración (Días)
Fre
cu
en
cia
2009A
2009B
2010A
2010B
Z20 - Z30
Descomposición y variaciones de las subfases a antesis Epoca 1
Bowman
Quebracho
Clipper
FNC 6-1
Palomar
Perún
CLE 178
Dephra
Epoca 2
0 250 500 750 1000 1250 1500 1750
Quebracho
Clipper
Palomar
Bowman
FNC 6-1
Perún
CLE 178
Dephra
tiempo térmico (°Cd)
Sub-fase IH Sub-fase IE Sub-Fase CE
Duración del ciclo siembra floración y de las sub-fases iniciación de hojas (IH), iniciación de
espiguillas (IE) y crecimiento de espiguillas (CE), según cultivar y época de siembra en el año
1998 (González y Xavier, 2000).
Mayor T°
SE Z20 Z30 Z65 MF
TILLERING ELONGATION GRAIN FILLING
ANT +Tardía
SIN VENTAJAS
↓ Tamaño y peso de grano
(↓ Rendimiento e IC)
07/12/2012
11
SE Z20 Z30 Z65 MF
TILLERING ELONGATION GRAIN FILLING
SIN VENTAJAS EN NÚMERO DE MACOLLOS
ASOCIACIÓN CON MÁXIMO DE ESP/ESPIGA
ANT +Tardía
Mayor T°
↓ Tamaño y peso de grano
(↓ Rendimiento e IC)
SE Z20 Z30 Z65 MF
TILLERING ELONGATION GRAIN FILLING
FERTILIDAD DE ESPIGUILLAS Y TALLOS
ANT +Tardía
Mayor T°
↓ Tamaño y peso de grano
(↓ Rendimiento e IC)
Importancia relativa en la determinación de NEF
0
0.5
1
NMP PEF
impo
rtan
cia
rela
tiva
NEF = 1,57.10-5
* NMP0.70
* PEF0.85
0.4
0.6
Figura 29 b
Importancia relativa del número máximo de primordios (NMP) y el
porcentaje de espiguillas fértiles (PEF), en la determinación del número
de espiguillas fértiles por espiga al momento de antesis (Viega et al.,
2000).
SE Z20 Z30 Z65 MF
TILLERING ELONGATION GRAIN FILLING
ES POSIBLE?
07/12/2012
12
Ppd-H2
Ppd-H1
denso
Blenheim/Kym
Harrington/TR306
Igri/Danilo
Steptoe/Morex
Gobernadora/CMB
Harrington/Morex
Dicktoo/Morex
Chevron/M69
Vada/L94
T.Prentice/V.Gold
Blenheim/E224
Blenheim/Kym
Cali/Bowman
Gerbel/Heriot
BCD47/Baronesse
Halcyon/Sloop
Alexis)Sloop
Chebec/Harrington
Arapiles/Franklin
Tallon/Kaputar
Henni/Meltan
Vrn-H3
Vrn-H2
Vrn-H1
eam8
eps2S
eps3L
eam9
eps4L
eps5L
eps6L.1
eps6L.2
eam7
eps7S
HvCO1
eps7L
E – Z20
E – Z30
E – ANT
E – MFISIOL
MACOLL.
ENCAÑ.
LLENADO
2H
11_111100,0
11_2126528,4
11_1042252,511_1152253,511_2138855,011_2074856,311_1099757,511_1079658,211_2047658,911_2066959,911_1120662,811_2058563,511_1143064,211_2116666,811_2111067,511_2114469,3
11_11111123,3
2
58.2 58.9 59.9
62.8 63.5
66.8 67.5 69.3
52.5 53.5 55.0 56.3
TA
MA
ÑO
DE
GR
AN
O
PE
SO
DE
GR
AN
O
AN
TE
SIS
LL
EN
AD
O D
E G
RA
NO
1H
2H
3H
4H
5H
6H
7H
E – Z20
E – Z30
E – ANT
E – MFISIOL
MACOLL.
ENCAÑ.
LLENADO
07/12/2012
13
SE Z20 Z30 Z65 MF
TILLERING ELONGATION GRAIN FILLING
ES POSIBLE PERO
REQUIERE MUCHA
INFORMACION
M A M J J A S O N
LLENADO DE GRANO S
D
N
CEBADA
SOJA
SOJA
SORGO
TRIGO
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
F. Siembra (dias pos-1 de Mayo)
Re
nd
imie
nto
(k
g.h
a-1
)
N S
Mayo Junio Julio
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
16
-a
br-1
1
23
-a
br-1
1
30
-a
br-1
1
7-m
ay-1
1
14
-m
ay-1
1
21
-m
ay-1
1
28
-m
ay-1
1
4-ju
n-1
1
11
-ju
n-1
1
18
-ju
n-1
1
25
-ju
n-1
1
2-ju
l-1
1
9-ju
l-1
1
16
-ju
l-1
1
23
-ju
l-1
1
Re
nd
imie
nto
(k
g.h
a-1
)
> 65%
Rendimiento de los 5 mejores cultivares de trigo (2003-2010)
Rendimiento de trigo vs. fecha de siembra (2011)
Relevamiento 1989 chacras
(Hoffman et al., 2011)
07/12/2012
14