programa de mejoramiento de trigo harinero en cimmyt, mexico

Programa de Mejoramiento de Trigo Harinero en CIMMYT, México

Ravi Singh

Julio Huerta, Sybil Herrera, Govindan Velu, Enrique Autrique, Sukhwinder Singh, Suchismita Mondal, Caixia

Lan, Hugo Gomez, Bhoja Basnet

Apoyados por

Javier Peña, Pawan Singh, Jose Crossa y Xinyao He

Importancia del trigo

• Es el cultivo alimentario más importante a nivel mundial.• Segundo cultivo alimentario más importante en países desarrollados

después del arroz.• Alimento para 2500 millones de personas pobres (< 2 dólar/día)• Proporciona el 20% de las calorías y el 20% de proteína en PMD• Cultivo alimentario más negociado

Países clasificados por la importancia de trigo como fuente de calorías

Fuente: FAO Stats 2010

Clasificación de Kcal diarias del trigo

Cambio Climático: Impacto en la agricultura y costos de adaptación (IFPRI, 2009)

● El rendimiento del trigo de riego se verá reducido alrededor de un 30% en el 2050.

● Mantener el rendimiento actual ya es un logro – pero no aceptable –se tiene la necesidad de incrementar el rendimiento en un 70%.

● Los precios para el 2050 se incrementaran en un 90% en el trigo, 12% para el arroz y 35% para el maíz, por encima de precios ya de por si altos.

● Por lo menos 7 mil millones de dólares anuales serán necesarios para mejorar la producción agrícola y prevenir efectos adversos.

Rango

País Población (millones)

Incremento (millones) % Cambio

1 India 1614 416 352 China 1417 71 53 Estados Unidos de América 404 89 284 Paquistán 335 154 855 Nigeria 289 134 866 Indonesia 288 58 257 Bangladesh 222 60 378 Brasil 219 25 139 Etiopía 174 91 110

10 República Democrática del Congo 148 82 12411 Filipinas 146 54 5912 Egipto 130 47 5713 México 129 19 1714 Federación Rusa 116 -25 -1815 Vietnam 112 24 27

Futuros Retos – El Monstruo Poblacional Países con las mayores poblaciones en 2050 y cambios relativos a 2009

620 millones más solamente en Sur Asia para 2050 =Población de EUA y Brasil en 2009

Futuros retos- Rendimientos Trigo: 2008

EU

-25

Mex

ico

Ch

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Jap

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SR

Afr

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0

1

2

3

4

5

6

To

nel

adas

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Promedio Mundial 2008

UN/FAO meta de producción para trigo 4 tons/ha para 2020

Promedio para 2020

Promedio para 2050

Promedio de rendimiento de trigo 2007/08 = 2.8t/ha

< 1.5 1.5-2 2.01- 3 3.01 - 4 4.1 - 6 6.01-8 >8

FAO Statistics 2007

Promedio de rendimiento de trigo 2050 = 5 t/ha

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

2006

2008

2010

2012

(est

)190

200

210

220

230

240

250

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

Producción Mundial de TrigoÁrea Cosechada y Rendimiento Promedio

Area Cosechada Rendimiento Series3

Mil

lon

es d

e H

ectá

reas

To

nel

adas

po

r H

ectá

rea

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 (est)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0

50

100

150

200

250

Trigo en el MundoProducción, Consumo e Inventarios

Produccion Consumo Inventarios

Mil

lon

es d

e T

on

elad

as

Mil

lon

es d

e T

on

elad

as

Programa de Mejoramiento de Trigo Harinero – Área Objetivo: 60 M ha

● Mega-ambiente 1 - Riego: Noreste India, Pakistán, Afganistán, Irán, Turquía, Egipto, China, México and Chile: 30 M ha

● Mega-ambiente 2 – Alta precipitación: Oeste de Asia, Norte de África, Altiplano del Este de África: 5 M ha

● Mega-ambiente 4 - Semiárido: Este de Asia, África del Norte, India Central, Sur de Pakistán, Sur América: 15 M ha

● Mega-ambiente 5 – Riego (caluroso): Noreste, Centro e India Peninsular, Nepal, Bangladesh, Sur de Pakistán, Sudan: 10 M ha

Prioridades del Programa

Características Básicas (Idealmente, deben de estar presentes en todos los trigos harineros de CIMMYT) Alto potencial de rendimiento y estabilidad Resistencia Duradera a Royas del tallo (Ug99), de la hoja y

amarilla Eficiencia en el uso del agua/Tolerancia a sequia Tolerancia a Calor Adecuada calidad de procesamiento – trigo con grano grande y

duro, alta proteína, gluten con fuerza media/alta y extensible para varios tipos de pan

Incrementos en el Potencial de Rendimiento en el Germoplasma de Trigo de CIMMYT

1950 1960 1970 1980 1990 2000 20100

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

Promedio y tendencias de rendimiento de Trigo en campos de agricultores en el Valle del Yaqui, México

de 1951 a 2011

Year of Harvest

Gra

in Y

ield

(k

g/h

a)

Yield = -1.49 x 10 to the fifth + 77.5 kg/ha/year

R2 = 0.876

Avances en el potencial de rendimiento de nuevas líneas de trigo en el 17 a 31 ESWYT sembradas en India

(1996/97-2010/11)

(=1.32% annual gains)

1980

1981

1982

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

-

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

Producción de Trigo en México (Promedio Nacional)

PV

Linear (PV)

OI

Linear (OI)

Anual

To

nel

adas

po

r H

ectá

rea

1.35% Anual, 51 Kg año

1.54% Anual, 19 Kg año

Fuente: Siap-Sagarpa

1980

1981

1982

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

-

200

400

600

800

1,000

1,200

-

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

6,000

Producción de Trigo en México

OI PV Prod (Miles Ton)

Áre

a S

emb

rad

a (M

iles

de

Ha)

Pro

du

cció

n A

nu

al (

Mil

es d

e T

on

)

Fuente: Siap-Sagarpa

Avances históricos en potencial de rendimiento en materiales del programa de trigo en CIMMYT

● Incrementos fuertes en rendimiento en los 1960s

Variedades semi-enanas, insensibles al

fotoperiodo● Incrementos graduales en rendimiento en los 1970s● Aumentos moderados de rendimiento en los 1980s y

1990s

Utilización de trigos invernales, translocación

1B.1R (Veery, Kauz, Attila (PBW343) and Babax

crosses)

Ganancia en Potencial de Rendimiento en Nuevo Germoplasma

Control de Rendimiento altamente cuantitativo ● Esquema de mejoramiento

Optimización en el numero de cruzas y tamaño de población Uso de una retrocruza para el(los) objetivo(s) a mejorar Esquema de Masa Modificada para el manejo de alto numero

de plantas en poblaciones segregantesAlto número de espigas o plantas individuales por surco

para poblaciones F6/F7 Pruebas de rendimiento de un alto número de líneas

avanzadas

Maximizar la probabilidad de identificar líneas sobresalientes

● Nueva diversidad en derivados de Hexaploides Sintéticos● Utilización de un segmento de cromosoma de Th. elongatum

con genes de resistencia Sr25/Lr19● Utilización de variedades invernales y criollos regionales ● Incremento en biomasa y peso de grano● Eficiencia en el uso del agua y tolerancia a calor● Tendencia hacia precocidad, manteniendo variabilidad en el

rango de madurez de las líneas

Diversidad genética y combinación de tolerancia a estreses con potencial de rendimiento como meta

de mejoramiento

Ganancia en Potencial de Rendimiento en Nuevo Germoplasma

Puccinia graminis f.sp. tritici Puccinia recondita f.sp. tritici

Puccinia striiformis f.sp. tritici

Eficiencia en el uso del agua/Tolerancia a sequiaTolerancia a Calor

Mega-Ambiente 4 Regiones con climas mediterráneos con déficit de hídrico después de

floración y estrés de calor durante el llenado Alepo, Siria Settat, Marruecos

Déficit hídrico previo a floración Marcos Juárez, Argentina

Humedad residual Dharwar, India

Pronostico de expansión del Mega-ambiente 5 (Riego – Caluroso) en

IndiaCurrent

2050Hodson & White, 2007

Cruzamientos y Selección

P-1 P-2X

F - 1

F - 2

(P 1, 2 o 3)

X

F – 1 Top

Año 1

Año 2

F - 3

F - 4

Año 3

MM

MM

MM

Mejoramiento de germoplasma de trigo con mayor potencial de rendimiento, tolerancia a estreses bióticos y abióticos, y calidad adecuada

México (Cd. Obregón-Toluca/El Batan)- Kenya International Shuttle Breeding: Ciclo de cinco años de mejoramiento

Cd. Obregón 39 msnmAlto rendimiento (riego), Eficiencia en Uso del Agua, tolerancia a calor, roya de la hoja, roya del tallo (no Ug99)

Toluca 2640 msnmRoya amarillaSeptoria triticiFusariumLabranza Cero

El Batán 2249 msnmRoya de la hoja, Fusarium

Njoro, Kenia 2185 msnmRoya del tallo (Grupo Ug99), roya amarilla

● Cruzas para selección en Kenia fueron hechas en 2006 and primeras poblaciones sembradas en Kenia en 2008

● >1000 poblaciones F3/F4 son enviadas anualmente a Kenia● Líneas con alto potencial de rendimiento y resistencia derivadas

del primer grupo de selección en Kenia fueron distribuidas a todo el mundo en 2011 y 2012

● Distribución de nuevos materiales continuara cada año

Njoro, Oct. 2008

Testigo

● Actividad del área foliar

● Temperatura del follaje

● Rendimiento

Evaluación del material segregante


F - 5

F - 6

Año 4

Ensayo Rendimiento

Año 5

SE o PI

Calidad de ProcesamientoOtras Enfermedades

Año 6 Ensayo Rendimiento (5 ambientes)

Fenotipo – Alto Rendimiento

Fenotipo – Siembra de CalorFenotipo – Tolerancia a Sequia

Evaluación de Rendimiento de Líneas Avanzadas Cd. Obregón, México (2011-12)

● Primer año de evaluación en riego (10192 líneas): 30 líneas/ensayo, 2 reps, diseño alfa-latice Surcos con 5 riegos

● Primer año de evaluación goteo limitado (2016 líneas)

30 líneas/ensayo, 2 reps, diseño alfa-latice Siembra en plano con riego por goteo limitado

● Segundo año de evaluación (672 líneas Riego + 308 líneas sequia): 30 líneas/ensayo, 3 reps, diseño alfa-latice melgas-5 riegos (>8 t/ha) Surcos (Camas)-5 riegos (>8 t/ha) Surcos (Camas), labranza cero-2 riegos (3-4 t/ha) Plano –riego reducido por goteo (2-2.5 t/ha) Surcos (Camas) – siembra tardía (28 febrero) (4-5 t/ha)

<60 60-65 65-70 70-75 75-80 80-85 85-90 90-95 95-100 100-105 105-110 110-115 >1150

4

8

12

16

20

24

28

Rendimiento (% testigos – variedades nuevas en México)

Nu

me

ro d

e li

ne

as

(%

)

n=4814 (2005)

n=4956(2010)

n=6685(2011)

n=10196(2012)

5% (238 líneas)

2% (102 líneas)

0.1% (4 líneas)Variedadese.g. PBW343 en India

3.7% (464 líneas)

El mejoramiento es ciencia, arte, pasión, trabajo intenso y juego de números

Progreso en Potencial de Rendimiento de nuevas líneas de trigo harinero desarrolladas desde el lanzamiento del BGRI (Datos de Cd. Obregón, México 2005, 2010, 2011 y 2012)

<60 60-65 65-70 70-75 75-80 80-85 85-90 90-95 95-100 100-105 105-110 110-115 115-120 121-125 126-130 >1300.0%

2.0%

4.0%

6.0%

8.0%

10.0%

12.0%

14.0%

16.0%

18.0%

Potencial de Rendimiento de Nuevas Líneas bajo Condiciones de Sequia (Datos de Cd. Obregón, México 2012)

Rendimiento (% Testigos)

Nú

mer

o d

e L

ínea

s (%

)

n=1804 (2012)

16.4% (335 Líneas)

Promedio Testigos


Calidad de ProcesamientoOtras Enfermedades

Año 6 Ensayo Rendimiento (5 ambientes)

Año 7Ensayos Nac. e Int.

- Entrega a Programas Nac.- Viveros Internacionales

Trigo Harinero: Ensayos Int. y ViverosEnsayo/Vivero Abreviación Ambiente Objetivo GranoEnsayos de Rendimiento:Elite Spring Wheat Yield Trial ESWYT ME1, ME2, ME5 BlancoSemi Arid Wheat Yield Trial SAWYT ME4 BlancoHigh Raifall Wheat Yield Trial HRWYT ME2, ME4 RojoElite Bread Wheat Yield Trial EBWYT ME1, ME2 Blanco

Viveros de evaluación:Int. Bread Wheat Screening Nursery IBWSN ME1, ME2, ME5 BlancoSemi Arid Wheat Screening Nursery SAWYT ME4 BlancoHigh Rainfall Wheat Screening Nursery HRWSN ME2, ME4 Rojo

Viveros de evaluación de características:Heat Tolerance Screening Nursery HTSN Blanco/RojoStem Rust Resistance Screening Nursery SRRSN Blanco/Rojo

Promedio de rendimiento de 331 líneas de grano blanco (distribuidas a través del 6thSRRSN, 33rdESWYT and 45thIBWSN) en

tres ambientes (riego) en 2009/10 y 2010/11 en Cd. Obregón, México

86-90 90-94 95-99 100-104 105-109 110-1120

10

20

30

40

50

60

Rendimiento (% Media Testigos Mexicanos)

Nú

m.

Lín

ea

s (

%)

Espigamiento = 78-102 daysMadurez F. = 123-141 days

r (Rend-Espig) = 0.204r (Rend-Madurez) = 0.266r (Espig-Madurez) = 0.91

81 Líneas

Popular varieties

171 Líneas

72 líneas= >5% Mayor rendimiento que testigo Vorobey bajo estrés hídrico83 líneas = >5% Mayor rendimiento que testigo Roelfs bajo estrés de calor

Peso de mil granos de 644 líneas de trigo harinero seleccionadas en 2010/11 de ensayos de rendimiento para pruebas en varios ambientes en

el ciclo 2011-12 en Cd. Obregón, México

<36 36.1-39 39.1-42 42.1-45 45.1-48 48.1-51 51.1-54 54.1-580

5

10

15

20

25

30

35

Peso de Mil Granos (gr a 12% H2O)

Nú

m.

Lín

eas

(%)

W >300

W >350

Tenaciousgluten

x

x

Weak gluten

Alveograph

x

Mixographic Type

x Discard

Select

baking

Glu-1Glu-3Sec-1Gli-1

Hardness (NIR), protein % and Sedimentation

x x

Yellowness

NIRS

1a 1b 2a 2b 3a 3b 4a 50

5

10

15

20

25

30

35

Clasificación de Calidad de Procesamiento

Nú

m.

Lín

eas

(%)

Calidad de Procesamiento de 644 líneas de trigo harinero

Alta frecuencia de tipos 1a, 1b, 2a, 2b and 3a necesarios panes planos y de volumen


Características adicionales para mega-ambientes específicos Resistencia Durable a enfermedades y plagas

Septoria tritici – Tizón (ME2)H. sativus – Tizón (ME5)H. tritici repentis – Mancha amarilla (ME4)Fusarium – Roña y micotoxinas (ME2/4/5)Carbón Parcial (ME1)Pudrición de raíz y nematodos (ME4)

Mayor concentración de Zn y Fe (ME1/5)


Mycosphaerella graminicola Septoria tritici blotch (STB)

Carbón Parcial H. Sativus

Fusarium

H. Tritici repentis

Resistancia a otras enfermedades y plagas ● Septoria tritici blight, spot blotch and tan spot

Diversidad en líneas mejoradas Raza específica y genes menores Combinación de genes para alcanzar niveles

adecuados de resistencia

● Fusarium head blight Alta diversidad genética en materiales de trigo pero

pocas variedades mejoradas Resistencia asociada a genes menores El programa de trigo de CIMMYT esta enfocado a

incrementar la resistencia en trigos blancos y rojos

● Pudriciones de raíz y nematodos Difícil de mejorar, marcadores moleculares

disponibles Evaluaciones en campo e invernadero en Turquía Progreso en mejoramiento es lento

Agradecimientos a agencia de apoyo al programa de mejoramiento genético &

investigación en royas (2005-2012)Fundación Bill and Melinda Gates: DRRW Project CSISA Project Harvest Plus Project

Fundación Syngenta

GobiernosICAR, IndiaUSAID, USAUSDA-ARS, USA

Organizaciones de agricultores:Agrovegetal, EspañaCofupro, MéxicoGRDC, AustraliaPatronato-Sonora, México

Gracias

programa de mejoramiento de trigo harinero en cimmyt, mexico

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