Factores ambientales que determinan la fenología y la adaptación a distintos ambientes y su cuantificación.

Daniel J. Miralles, Fernanda González, Gabriela Abeledo, Ignacio Alzueta

Bases fisiológicas y genéticas de la generación del rendimiento y la calidad en trigo pan y

cebada cervecera. Implicancias para el manejo agronomico y el mejoramiento genetico

Curso CYTED-INTA Pergamino

Septiembre 2010

Iniciación floral

Muerte flores CuajeIniciación de hojas

Crecimiento espiga

Fas

es

Llenado de granosIniciación espiguillas

Llenado de grano

Iniciación de hojas

Crecimiento de tallo

Fase ReproductivaFase

vegetativa

Adaptado de Slafer and Rawson (1994)

Com

pone

ntes

de

l Ren

dim

ient

o Plantas por m 2 Espiguillas por espigaEspigas por planta

Granos por espiga

Peso granosGranos por m 2

RENDIMIENTO

Vastagos por planta (supervivencia)

DLS Em At MPEsp Co TiempoIF ET

Generacion del rendimientoDaniel J. MirallesFacultad de AgronomíaUniv. de Buenos Aires

Num

ero

de

vast

ago

s y

hoja

sC

reci

mie

nto

de ta

llo, e

spig

a y

gra

nos

Macollos

Hojas

Tallo

Espiga

PS Granos

Macollaje

Tiempo térmico desde siembra

Encañazón Llenado de granos

FloraciónEmergencia

Germinación

1er nudo

2do nudo

Espiga

1

MF

Secado

MF

Agua (%)

Agua (g)

MC

Granolechoso

GranoPastoso

Pre-macollaje

Siembra-emergencia

SiembraUn nudo

Espigazón Cuaje Llenado efectivo

0 20 40 60 140120100800

200

1600

1400

1200

600

800

1000

400

Floración

Días desde la siembra

Mat

eria

sec

a T

ota

l (g/

m2 )Total

Grano

Espiga

Tallo

HojaRaices

0 20 40 60 140120100800

200

1600

1400

1200

600

800

1000

400

Floración

Días desde la siembra

Mat

eria

sec

a T

ota

l (g/

m2 )Total

Grano

Espiga

Tallo

HojaRaices

Distribución de biomasa a lo largo del ciclo

S Em At MPEsp Co TiempoDLIF ET

Cambios en el desarrollo mediante Fecha de siembra

F1

F2

F3

F4

F5F6

30-40 dias10 dias

Vegetativa Rep.Temp Rep.Tardia Llenado

Periodo critico

primavera

Hay and Kirby, 1991

DR

TS

TRIGO

Invernal

Primaveral Primaveral

Arroz

Ciclo-estación de crecimiento

La fenología (la influencia del ambiente sobre la ontogenia) es el factor particular más importante en determinar la adaptación genotípica (Lawn e Imrie, 1994)

Optimizar la productividad implica ajustar la ontogenia (secuencia de estadíos de desarrollo) de forma que el cultivo explore durante su ciclo de crecimiento las mejores condiciones ambientales (ej.: temperaturas favorables o buena disponibilidad de agua) y, cuando las condiciones desfavorables son inevitables, minimizar la coincidencia de estas con los estadíos mas vulnerables del cultivo (Lawn e Imrie, 1994)

50% Floración

Días respecto del 50% floración

Num

ero

de g

ran

os(%

res

pect

o d

el te

stig

o si

n so

mbr

a)Fischer 1984

ARROZ

TRIGO

LSD (α = 0.05)

Días respecto de Espigazón

Gra

nos/

m2

(rel

ativ

oal

con

trol

)

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

-60 -40 -20 0 20

2-hileras

6-hileras

50% Espigazón

I.Encañ HB

6-hileras

2-hileras

Periodo Critico Cebada

Arisnabarreta& Miralles (2007)

2 H 6 H

Ontogenia de un cultivo anual

Modo de determinación Estadio Fenológico Fase Germinación

Emergencia

Fin Fase Juvenil

Comienzo diferenciación foral

Fin diferenciación floral

Antesis

Comienzo llenado de granos

Fin llenado granos

Madurez cosecha

Establecimiento

Fase Juvenil

Fase inducible

Fase diferenciación floral

Fase determinación de sitios potenciales de Rto

Fase Cuaje de granos

Fase llenado granos

Fase secado o Maduración

Observación

Observación

Experimento

Disección

Disección

Observación

Experimento

Exp/Observ.

Exp/Observ.

El control del desarrollo depende fuertemente de los efectos de la temperatura el cual es universal actuando a

lo largo del ciclo del cultivo.

El fotoperíodoy la vernalizacionpuede afectar el desarrollo en algunas etapas del desarrollo especies y/o

cultivares.

TEMPERATURAFOTOPERIODO

VERNALIZACION

Control ambiental del desarrollo

Otros Factores: Agua, nutrientes, etc ??????

0

10

20

30

40

0 10 20 30

Sunset

Condor

Rosella

Cap Dep

Temperatura ºC

Día

s a

espi

guill

a te

rmin

al

Slafer and Rawson, 1994.Field Crops Res. 39

50 dias Vernalizacion18 h Fotoperiodo

Temperatura

Efecto de la temperatura sobre la duración del crecimiento delembrión en girasol (Chimenti et al. , 2001)

Modelo de tiempo térmico Temperatura

Días

1/Días

Modelo de tiempo térmico Temperatura

Temperatura (0 C)

_+

Long

itud

del p

erio

do (

d)

+

Tasa

de

desa

rrol

lo (

1/d)

Base Óptima Critica

Base Óptima Critica

00

Máxima tasade desarrollo

1/(0C d)=1/TT

Rango de uso modelo TT

Temperaturas supra-óptimas

Para valores de temperatura entre Tbase y Toptima

dia= n

Tiempo térmico (TT) : Σ (Σ (Σ (Σ (Tdiaria -Tbase) dia= i

Donde Tdiaria es temperatura media diaria.

Se requieren tratamientos más complejos para situaciones en que T °> Topt ó T° < Tb durante todo o parte del día.

CONSECUENCIA: El uso del TT permite comparar el desarrollo de cultivos que crecen bajo regímenes térmicos diferentes, superando las debilidades inherentes en el uso de tiempo calendario, que no contempla los efectos fisiológicos de la temperatura.

Cálculo del tiempo térmico

Daniel J. MirallesFacultad de AgronomíaUniv. de Buenos Aires

Tiempo desde la emergencia (d)

Núm

ero

de h

oja

emer

gida

Temp. baja

Temp. media

Temp. alta

Temp. alta Temp. media Temp. baja

Tasa de aparición de hojas

Tas

a de

apa

rició

n de

hoj

as (

hoja

s/dí

a)

Temperatura ( 0C)

TemperaturaBase

y=a+bx

b=(hojas/día)/ 0Cb=hojas/ 0C d1/b= 0C d/hoja1/b= Filocrono

Modelo de tiempo térmico

Temperatura

Siembra-emergencia Emergencia-espiguilla terminal

Espiguilla terminal-Antesis Antesis-Mad fisiologica

Slafer & SavinJ. Exp. Bot 1991

Temperatura

J Exp Bot, 1991, 42

Temperatura

Temperatura

TemperaturaPlant, cell & Environ. 18Plant, cell & Environ. 18

Uso del Modelo de TT Estimación de Tb y Top, (distintas etapas y cultivares)

Calculo de Tmed

Respuesta lineal de la Tasa de desarrollo

Modelos alternativos

Temp (C)

Tas

a (1

/d)

Angus et al. 1981 FCRRawson 1993 FCRRawson y Zajac 1993 AJPP

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 10 20 30 40 50

temperatura (°C)

tas

a d

e d

es

arr

ollo

re

lati

va

R5-R7 R1-R5 V eget

Boote et al. 1994

soja

Temperatura

Temperatura

Atkinson & Porter 1996. Trends in Plant Science 1 (4) Em-TS

TS-HeadHead-Ant

Em-An

Iniciación floral

Muerte flores CuajeIniciación de hojas

Crecimiento espiga

Fas

es

Llenado de granosIniciación espiguillas

Llenado de grano

Iniciación de hojas

Crecimiento de tallo

Fase ReproductivaFase

vegetativa

Adaptado de Slafer and Rawson (1994)

DLS Em At MPEsp Co TiempoIF ET

Sensibilidad al fotoperiodo

Fotoperiodo

Sowing-Terminal Spikelet

25 50 75 100 125 150 175Days from sowing

Pho

tope

riod

(h)

0

99 to 13

19

913 to 13

19

919 to 13

19

Ter

min

al S

pike

let-H

eadi

ng

Sow

ing-

Ter

min

al S

pike

let

Terminal Spikelet-Heading

Miralles & Richards, 2000(Ann. Bot. 85)

WHEAT Photoperiod Sensitivity

The direct response to photoperiod was evaluated under field condition.(Whitechurch & Slafer 2000, Euphytica 118González, Slafer & Miralles 2002, Field Crops Res.

Late reproductive phase was sensitive

to photoperiod.

ControlC to Long

C to Short

PDL PDCDuracionetapa

Fc Fu Fu Fc

Fs (dias h-1)Fs

Fotoperíodo Fotoperíodo

FIF

Fu = fotoperíodo umbral; Fc = fotoperíodo críticoFS= sensibilidad al fotoperíodo; FVB = fase vegetativa básicaFIF = fase inducida por el fotoperíodo

Fotoperíodo

FVBFase Juvenil

Precocidad intrinseca

vegetativa

Precocidad intrínseca

Slafer 1996J. Agric. Sci. Cambridge

Fase juvenil

Slafer y Rawson, 1995¿0?TrigoVillalobos et al. 199612-18 (25 °C)Girasol

Kiniry et al., 198312 (25 °C) Maiz

Roberts et al. 19888-10 (15 °C) vernalizado

32 (15 °C) no vern

Cebada

Upadhyay et al., 1994

Wilkerson et al. 1989

Wang et al. 1998

Collinson et al. 1993

3-11 (25°C)

Cero

11-33 (25° C)

Soja

Collinson et al, 199214-42Arroz

Alagarswamy et al, 1998

Alagarswamy y Ritchie, 1991

5-9

10-23

SorgoReferenciaDuración (d)Especie

Sigue como si estuviera en Fotop. Cortos

Sigue como si estuviera en Fotop. Largo

FotoperíodoTrigo Canola

Sorgo Soja

Escorpion

800

850

900

950

1000

1050

1100

1150

1200

150 170 190 210 230 250 270

Fecha de siembra (Dia calendario)

T. T

erm

ico

a F

lora

cion

(Cd)

1-15 Agosto

800

850

900

950

1000

1050

1100

1150

1200

150 170 190 210 230 250 270

Tijereta

1-15 Agosto

Cultivares con sensibilidad al

fotoperiodo y SIN requerimientos de

Vernalización

Spinedi et al (2005)

Baguette 10

960

1000

1040

1080

1120

1160

1200

150 170 190 210 230 250 270

T. T

erm

ico

a flo

raci

ón (

Cd)

Fecha de siembra (Dia del año)

15-20 Julio

Cultivares con requerimientos de

Vernalización

Spinedi et al (2005)

Fotoperíodo

Miralles & Richards 2000 Ann Bot 85

Miralles & Richards 2000, Ann. Bot. 85

Fotoperíodo

Trigo

Fotoperíodo

Baker et al. 1980 Plant, Cell and Environ. 3

Slafer et al. 1994 Ann. Bot 74

Tasa de cambio fotoperiodica

Modelos de respuestas a temperatura y fotoperíodo

PDLSlafer & Rawson 1995

FCR 44

BajaTemperatura

per se, al disminuir la temperatura disminuye la tasa de desarrollo del cultivo

Vernalización

Aceleración del desarrollo hacia floración dado por la exposición a un período de bajas temperaturas

Requerimiento del cultivo de estar expuesto a un período determinado de bajas temperaturas para acelerar o poder progresar en su desarrollo posterior

El aumento de la tasa de desarrollo luego de la exposición por un períodode tiempo a baja temperatura a partir de la imbibición de la semillas (Purvis, 1961)

Vernalizacion

Iniciación floral

Muerte flores CuajeIniciación de hojas

Crecimiento espiga

Fas

es

Llenado de granosIniciación espiguillas

Llenado de grano

Iniciación de hojas

Crecimiento de tallo

Fase ReproductivaFase

vegetativa

Adaptado de Slafer and Rawson (1994)

DLS Em At MPEsp Co TiempoIF ET

Vernalización

Vernalización

TRIGOCOLZA

INVERNALES : suelen responder más a menores temperaturas que los primaverales requieren períodos más largos para saturar su respuesta

PRIMAVERALES

MEDITERRÁNEOS o INTERMEDIOS

Vernalizacion

Precocidad intrinseca

Periodosub-óptimo

Periodoóptimo

_ +

Lon

gitu

d d

el p

erio

do

(d

)+

Periodosub-óptimo

Periodoóptimo

_ +

Tas

a d

e d

esa

rro

llo (

d

)

Sensibilidad

Tasa máxima desarrollo

Duración del período a baja temperatura (d)

0

50

100

150

200

0 20 40 60 80

condor

robin

Rosella

Odin

Tie

mp

o a

An

tesi

s(d

)

Días de Vernalización

Vernalización4 ºC, 8 h fotoperíodoPost-vernalización18 h fotpoperiodo21/26 ºC

Slafer, 1995

Vernalizacion

Hodgson, 1978

Vernalizacion

González et al. 2002 FCR 74

Vernalizacion

0

5

10

15

20

25

0

5

10

15

20

25

0 500 1000 1500

Thermal time from transplant (ºCd)

Num

ber

ofsp

ikel

ets

PP

PS

0.018 spikelets/ ºCd(0.017-0.019) R2: 96 %

V0

V56

0.019 spikelets/ºCd(0.017-0.020)R2: 95%

V0

0.048 spikelets/ºCd(0.042-0.055)R2: 91%

V56

0.042 spikelets/ºCd(0.036-0.048)R2: 90 %

Figure 4: Dynamics of spikelet initiation in ProINTAPuntal (PP) and ProINTA Super (PS) in vernalized (open symbols) and unvernalized plants (closed symbols). Different symbols inside each vernalization treatment represent the photoperiod treatments: ( , ) NP+0, ( , ) NP+2, ( , ) NP+4, ( , ) NP+6. The spikeletinitiation rates with their 95% confidence intervals are provided inset.

COLZA

Vernalizacion

Efectividad de la temperatura

Brooking 1996 Ann. Bot 78

Vernalizacion

Vernalizacion

Penrose et al. 2003 Aust. J. Agric. Res 54

Devernalización

Slafer, 1995

La vernalización es un proceso reversible: los efectos se pueden revertir si el período de bajas temperaturas es interrumpido.

Gregory y Purvis (1948)Purvis y Gregory (1952)

> 30ºCRay -grass

Dubert et al. (1992) > 20 ºC

Slafer (1995) > 18ºC

Devernalización

Slafer, 1995

Qué factores debemos tener en cuenta al analizar la respuesta a la vernalización?

- Variabilidad genotípica

-Longitud del período de vernalización

-Temperatura vernalizante

- Sensibilidad a la vernalización en c/u de las etapas del ciclo ontogénico

-Devernalización

-Interacción fotoperíodo

Efectividad de vernalización

Davidson et al. 1985Aust. J. Agric. Res 36

F x V

12 cultivares trigoVernalizado y no vernalizado2 localidades = latitud

Tiempo térmico E-F Lemma

Fot

ope

ríod

o e

n F

lem

ma

Masle et al., 1989Crop Sci. 29

F x V4 años17 fechas de siembradesde Otoño hasta primavera

WHEATBARLEYBRASSICA

Vernalization

Days at low temperature

Day

sflo

wer

ing

Sensitivity

Slafer, 1995Ph. D. Tesis

Vergara and Chang, 1976Int. Rice Res. Inst. Tech. Bull. 8Major, 1980Can. J. Plant Sci. 60, 777-784

Photoperiod

Short day

Day

s fl

ower

ing Long day

Juvenile phasePIP

WHEATBARLEYBRASSICA

SOYBEANMAIZESORGHUMRICE

Sensitivity

Flowering time

TT (ºCd)

Temperature per seTime (days)

Developmental rate

day-1

Tb Top TmaxMonteith (1984)Exp. Agric. 20

Interaction

IntrinsicEarliness

WHEAT

Flowering time

VernalizationVrnIntrinsic earliness Eps

Photoperiod Ppd

Snape et al.,2001(Euphytica 119)

GenomeDA B

1234567

2AS 2BS 2DLS

Chr

omos

ome

nº

GenomeDA B

12345

67

A1/A2

B1 D1

B4

Chr

omos

ome

nº

A B1234567

D

A1 B1 D1

Genome

Chr

omos

ome

nº

Fernanda G. GonzálezFacultad de AgronomíaUniv. de Buenos Aires

Flowering time

VernalizationVrn

DA B12345

67

A1/A2

B1 D1

B4

Intrinsic earliness Eps

2AS 2BS 2DLS

DA B1234567

Photoperiod Ppd

A1 B1 D1

Snape et al.,2001(Euphytica 119)

A B123456

7

D

A2 B2 D2

A3 B3 D3

D2B2

D2B2A3

3AL 3BL 3DL2AL 4BL 4DL5A 5B 5D6AL.1/.2

6BL.1/.2

6DL.1/.2

7AS/AL

7BS/BL

7DS/DL

Chr

omos

ome

nº

Wheat Genome

Wheat Genome

Chr

omos

ome

nº

Wheat

H

2HS/HL3HL4HL5H

6HL.1/.2

7HS/HL

BarleyH

Sh3 (-H3)

Sh (-H2)

Sh2 (-H1)

Barley

HH2H1

ea7

BarleyGenome

Chr

omos

ome

nº

Future ChallengesGene isolation

Fernanda G. GonzálezFacultad de AgronomíaUniv. de Buenos Aires

Flowering Timeinsensitivity order

D1>B1>A1

A1>D1>B1 Stelmakh, 1998 (NIL)(Euphytica, 100)

D1>A1>B1 Butterworth et al., 2002 (NIL)(Jhon Innes Centre)

B1=D1 Whitechurch & Slafer, 2002 (SL) 2 CS 1Ci(Field Crops Res., 73)

B1>A1>D1 Law et al., 1978 (SL)(Heredity, 41) CS

B1>D1>A1 Scarth & Law, 1984 (SL)(Z. Pflanzenzüchtg, 92) CS

D1>B1 Worland, 1996 (MCRL)(Euphytica, 89)

Scarth & Law, 1984 (SL)2D Ciano 67, 2B Timstein

(Z. Pflanzenzüchtg, 92)

D1>B1 González et al., 2003 (NIL)(unpublished)

Yes Yes Yes Whitechurch & Slafer, 2002

Yes Yes Yes

González et al., unpublishedYes Yes Yes

No Yes Yes

? ? ?

Scarth et al., 1985(Ann. Bot., 55)

Phase by phase effects?

VP ERP LRP

D1 No Yes Yes

B1 No Yes Yes

A1

Photoperiod

Fernanda G. González Facultad de AgronomíaUniv. de Buenos Aires

Background GenomeMercia D B AM ppd-D1 ppd-B1 ppd-A1MPpd-B1 ppd-D1 Ppd-B1 ppd-A1MPpd-D1 Ppd-D1 ppd-B1 ppd-A1CappelleDesprezC ppd-D1 ppd-B1 ppd-A

1CPpd-D1 Ppd-D1 ppd-B1 ppd-A1

0200400600800

10001200140016001800

M MPpd-B1 MPpd-D1 C CPpd-D1

The

rmal

time

from

TR

(ºC

d)

b ac c

d d

a a

b b

Mercia Cappelle Desprez2 años

Gonzalez, Slafer & Miralles (2004)

Genes de fotoperiodo y su impacto sobre la duración de las

etapas

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

TR -DR phase

(b)

DR -TS phase

(c)

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

ppd -D1 ppd -D1 Ppd -D1ppd -B1 Ppd -B1 ppd -B1

TS -AN phase

(d)

Rel

ativ

edu

ratio

n

TR-AN phase

(a)

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

ppd-D1 ppd-D1 Ppd-D1ppd-B1 Ppd-B1 ppd-B1

Rel

ativ

edu

ratio

n

Gonzalez, Slafer & Miralles (2004)

Genes de fotoperiodo y su impacto sobre la

duración de las etapas

Los genes PpB1 y PpD1 tienen distintos impacto en las etapas ontogénicas.

Respuesta al fotoperiodo y la vernalizacion de los cultivares Argentinos de Trigo y Cebada

-250

-200

-150

-100

-50

0

PR

OT

EO

BIO

INT

A 1

000

BA

G.P

RE

MIU

N13

ON

IX

CH

AJA

FLE

CH

A

AC

A 8

01

BIG

UA

D.E

NR

IQU

E

GA

UC

HO

GU

AT

IMO

ZIN

INIA

TIJ

ET

ER

A

ES

CO

RP

ION

MA

RT

ILLO

GU

AP

O

BIO

INT

A 3

002

AC

A 3

03

BA

G. 1

0

BIO

INT

A 2

001

ES

CU

DO

-165 ±17.8 ºCd h-1

-74±10.7ºCd h-1

Emergence-Anthesis Phase

Pho

tope

riod

sens

itivi

ty(º

Cd

h-1

)Cultivars

Late Maturity

EarlyMaturity

Late Maturity

EarlyMaturity

RESULTS

Fotoperiodo (hs)

Pha

se d

urat

ion

(ºC

d)

Miralles et al (2007)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000In

trin

sic

earli

ness

(ºC

d)

Em-Anthesis Em-1st.Node 1st.Node-Anthesis

Phenological phases

SD

SD

SD

Late Maturity

EarlyMaturity

Late Maturity

EarlyMaturity

RESULTS Intrinsic Earliness

Intrinsic earliness of the emergence-anthesis phase ranged between 760 and 1040 ºC d and between 800 and 1160 ºC d, for early and late maturity group, respectively.

Miralles et al (2007)

Opt

imum

phot

oper

iod

(hs)

Phenological phase

RESULTS Optimum photoperiod

SD

Not significant differences were found among cultivars for the optimum photoperiod during the pre-anthesis phases.

Late Maturity

EarlyMaturity

Late Maturity

EarlyMaturity

12.4

12.6

12.8

13.0

13.2

13.4

Em -Anthesis

Miralles et al (2007)

Early Late

PhotoperiodSensitivity

OptimumPhotoperiod

Intrinsic Earliness

Photoperiod (hs)

Em

erge

nce

-A

nthe

sis

Pha

se(º

Cd)

-74.2±10.7 ºC d h -1

13,4

Early Maturity

Late Maturity

829 ºC d

907 ºC d

Results General Model

= =

-165.2±17.9ºC d h -1

Base Temp= 5 ºCMiralles et al (2007)

0 500 1000 1500 2000 2500

20/5/05

07/6/05

30/6/05

21/7/05

04/8/05

01/9/05

26/9/05Fe

cha

de s

iem

bra

Tiempo Térmico (ºCd)

S-Em

Em-PN

PN-HB

HB-Esp

Esp-MF

a c cd ab e

a bc d ab bc

a ab cd ab cd

a ab c a d

a a a ab a

a a c b c

a a b b ab

0 500 1000 1500 2000 2500

20/5/05

07/6/05

30/6/05

21/7/05

04/8/05

01/9/05

26/9/05Fe

cha

de s

iem

bra

Tiempo Térmico (ºCd)

S-Em

Em-PN

PN-HB

HB-Esp

Esp-MF

a c cd ab e

a bc d ab bc

a ab cd ab cd

a ab c a d

a a a ab a

a a c b c

ab

MP 1109

0 500 1000 1500 2000 2500

20/5/05

07/6/05

30/6/05

21/7/05

04/8/05

01/9/05

26/9/05

Fec

ha d

e si

embr

a

Tiempo Térmico (ºCd)

S-Em

Em-PN

PN-HB

HB-Esp

Esp-MF

a d e a b

a c f a a

a b e a a

a b d a b

a a a a a

a b c a a

a a b a a

0 500 1000 1500 2000 2500

20/5/05

07/6/05

30/6/05

21/7/05

04/8/05

01/9/05

26/9/05

Fec

ha d

e si

embr

a

Tiempo Térmico (ºCd)

S-Em

Em-PN

PN-HB

HB-Esp

Esp-MF

a a a a a

a

Q. Ayelén

Elección de Fecha de siembraQue ocurre en las fechas tardías?

Alzueta et al (2007)

Las cebadas cerveceras Argentinas actuales no tienen requerimientos de vernalización

CEBADA

0

500

1000

1500

2000

10 11 12 13 14 15

TT

Em

-Esp

(ºc

d)

Fotoperiodo (hs)

Sens. Fotop. = -340 ºcd/hs

R2 = 0,84

Fotop. Umbral = 13.3 hs.

PI = 880ºcd

Modelos de sensibilidad fotoperiodica

Q. AyelenEmergencia-Espigazón

Sens. Fotop. = -65 ºcd/hs

R² = 0,855

0

500

1000

1500

2000

10 11 12 13 14 15

TT

Em

-PN

(ºc

d)

Fotoperiodo (hs)

Sens. Fotop = -230 ºcd/hs

R² = 0,944

0

500

1000

1500

2000

10 11 12 13 14 15

TT

PN

-Esp

(ºc

d)

Fotoperiodo (hs)

Emergencia-Primer Nudo Primer Nudo-Espigazon

Fecha de Siembra

Tie

mp

o T

erm

ico

Esp

igaz

ón(

°C

Día

s)

Localidad Tres Arroyos 2004

Nicolás Gear, 2005

650

750

850

950

1050

1150

1250

1350

1450

23-Abr 13-May 02-Jun 22-Jun 12-Jul 01-Ago 21-Ago 10-Sep 30-Sep 20-Oct

Scarlett B1215

Danuta Auriga

W27189 W23300

Ayelen Paine

Kuyen Y6323 (Carisma)

00/6110

Europeas

Tradicionales

Modelos de Termofotoperiodicos aplicados al manejo del cultivo: Diferencias entre cultivares Europeos y Tradicionales

CultivarB1215BRS 195DanutaDaymanMP 1109Q. AyelénQ. Painé

a b ee181.8 0.5 3.1

181.4 0.6 3.8

189.1 0.5 2.4

187.5 0.5 2.4

207.8 0.4 3.1

203.1 0.4 3.0

194.4 0.5 2.8

Em-Espa b ee

89.2 0.8 5.5

114.8 0.7 7.1

84.0 0.8 5.1

97.1 0.8 5.7

99.9 0.8 6.4

83.1 0.8 5.4

87.6 0.8 5.4

Em-PN

y = 0,810x + 83,06

R² = 0,983

y = 0,419x + 203,0

R² = 0,979

140

180

220

260

300

340

380

140 160 180 200 220 240 260 280

Mo

me

nto

PN

o E

sp (

día

de

l añ

o)

Momento de emergencia (día del año)

Q. Ayelén

PN

Esp19/7

2/9

13/10

19/6

8/8

1/10

Hel

adas

Modelos sencillos de predicción fenologica

Modelo de Predicción Fenologica: CRONOCEBADA©Convenio MINCyT-Cámara Cervecera Argentina-Fac. Agronomía UBA

Proyecto PID 123 MINCyT (2008-2011)

Próximas Zonas a Incorporar:

PigueDaireauxCnel Suarez

Validación para dichas zonas

Validación del modelo

70 90 110 130 15070

90

110

130

150n=222 +4d

-4d

Barrow

Bordenave

Bs. As.

Duration observed Sow - Hd (days)

Dur

atio

n si

mul

ate

Sow

- H

d (d

ays)

Tres Arroyos-BarrowBordenaveBuenos Aires

Años:‘98-’99-’00-’01-’02-’04-’05-’06-’07-’08

Datos aportados por : Antonio Aguinaga, RET CEBADA 2007 y FAUBA

70 90 110 130 15070

90

110

130

150n=112 +4d

-4d

Barrow

Duration observed Sow - Hd (days)

Dur

atio

n si

mul

ate

Sow

- H

d (d

ays)

Años Secos

70 90 110 130 15070

90

110

130

150n=110

+4d

-4d

Barrow

Bordenave

Bs. As.

Duration observed Sow - Hd (days)

Dur

atio

n si

mul

ate

Sow

- H

d (d

ays)

Años Normales

Descripción de las respuestas combinadas a la temperatura, el fotoperíodo y la vernalizacion

1. Si se conoce las respuestas de la duración de la fase (ej. Emergencia-espigazón en trigo)en términos de a) TT mínimo de la fase o precocidad intrínseca, b) fotoperíodo umbral, c) sensibilidad al fotoperíodo y d) sensibilidad a la vernalización se puede estimar la duración en TT de la fase para el fotoperíodo, grado de vernalización y cultivar en cuestión.

2. Asumir respuestas lineales a temperatura y fotoperíodo y establecer mediante experimentos efectuados en una gran variedad de regímenes térmicos y fotoperiódicos el requerimiento en TT para la duración de la fase en cuestión. Funciona mejor para fotoperíodos menores (PDL)o mayores (PDC) a los umbrales y es menos confiable para fotoperíodos en los cuales las respuestas están saturadas. Ej. CRONOTRIGO

TTE-A

Día juliano de emergenciaFotoperíodo

-Asume un valor de Tb para la etapa en cuestión

-Datos térmicos históricos

6 fechas de siembra

Permite predecir fecha de espigazónal variar la fs

Antesis observada vs estimada

y = 0,8557x + 5527,9R2 = 0,9419

30/10

4/119/11

14/1119/11

24/1129/11

4/129/12

14/12

30/10 9/11 19/11 29/11 9/12 19/12

Antesis observada

Ante

sis

est

imad

a

Madurez fisiológica medida vs estimada

y = 0,78x + 8432,9R2 = 0,6188

29/11

9/12

19/12

29/12

8/1

18/1

29/11 9/12 19/12 29/12 8/1

MF Medida

MF

Est

imad

a

Gelso, González & Miralles datos no publicados

3. Usar funciones curvilíneas para ponderar los efectos del fotoperíodo y la vernalización sobreel TT. Ej. Ceres-Wheat, Ritchie 1991 Modeling Plant and Soil Systems-Agronomy Monograph 31ASA-CSSA-SSSA, 677 S. Seogoe Rd. Madison WI53711, USA

Rel

ativ

eve

rnal

izat

ion

eff

ect

iven

ess

0

1

-1 0 7 18Temperatura (oC)

Ritchie 1991

Mayor sensibilidad

Menor sensibilidad

Ritchie 1991

Vernalización

Considera el concepto de devernalización: si el número de VD <10 y Tmax >30oC, entonces el número de VD disminuye 0,5d por oCsi el número de VD>10 considera que no puede ocurrir devernalización

19

Ajusta el progreso diario hacia antesis en TT en función del factor menos favorable

Fotoperíodo

4. Uso de descripciones que pueden manejar interacciones fotoperíodo x temperatura

Soja: Ej. Summerfield et al. 1993 (respuesta lineal a temperatura)

Trigo: AFRCWHEAT (Weir et al. 1984 J. Agric. Sci., Cambridge 102)desde emergencia a Doble lomo el progreso a floración en TT es modificada en funciónde un factor derivado de la multiplicación de efectos diarios de vernalización y fotoperíodo

Angus et al. 1981, FCR 4. Trigo primaveralRespuesta no lineal a la tempraturaTasa de desarrollo ( r) = f (T) x f (F)

Otros factores que alteran el desarrollo Nutrientes

Salvagiotti & Miralles 2005

Estrés hídrico

-1.0 -2.0 -3.0 -4.0

Potencial agua mínimo alcanzado el día previo al riego (Mpa)

Ant

esis

(día

julia

no) Magrin 1990

Efectos de NArisnabarreta & Miralles 2004Aust J Agric Res 55Deficiencia Nitrogeno en cebada aumento elFlocrono sin modificar el N final de hojas

Efecto de los nutrientes sobre la fenología en cebada:

Arisnabarreta & Miralles (2004)

Efecto de los nutrientes sobre la fenología en cebada: Analisis de la tasa de aparición de hojas

Regado secano

Efecto de la disponibilidad hidrica sobre la fenología: Campaña 2007/08

Desarrollo Rendimiento

Cambios morfológicos y fisiológicos que definen distintas etapas o

períodos durante el ciclo

Duración de periodos

Tasa de generación

órganos

Disponibilidadde recursos

AguaRadiación Nutrientes

Ambiente

Temperaturaper se

vernalización

Fotoperiodo

Sensibilidad cultivar