Red 110RT0394 METRICEMejorar la eficiencia en el uso de insumos y el ajuste fenológico en cultivos de trigo y cebada

Interacción entre el peso el número de granos en líneas doble haploides de trigo p g

Estrategia para evitar la compensación entreambos componentes del rendimientop

Daniel F. CalderiniDaniel F. CalderiniUniversidad Austral de ChileUniversidad Austral de Chile

Porto Alegre, octubre 2012Porto Alegre, octubre 2012

Población MundialPoblación Mundial(2010(2010--2050)2050)(2010(2010 2050)2050)

Cambio ClimáticoCambio Climáticoamigableamigable

910

109 )

37%

Cambio ClimáticoCambio Climático

678

ndia

l (x1

345

ción

mu

012

Pob

lac

2010 2050

Naciones Unidas (2007)

Área de TrigoÁrea de Trigo

o 250

gg(1960(1960--2007)2007)

de tr

igo

200

250ch

ada

da

106 )

150

a co

sec

(ha

50

100

Áre

a

0

50

1960 1970 1980 1990 2000 2010

Year

FAO (2010)

Promedio de Rendimiento Mundial de TrigoPromedio de Rendimiento Mundial de TrigoPromedio de Rendimiento Mundial de Trigo Promedio de Rendimiento Mundial de Trigo (1960(1960--2007)2007)

3.5)

40 5 K h 1 1

2.53.0

(Mg

ha-1 40.5 Kg ha-1 y-1

1.52.0

mei

nto

(

0.51.0

Ren

dim

y = 0.0405x - 78.33R2 = 0.98

0.01960 1970 1980 1990 2000 2010

AñAño

P i d R di i t d T iP i d R di i t d T iProyecciones de Rendimiento de TrigoProyecciones de Rendimiento de Trigo

5.0)

4.0

o (t

ha-1

)

4,4 t ha-1

3,7 t ha-1

3,4 t ha-1

2.0

3.0

dim

ient

o ,

0 0

1.0Ren

d

0.01960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030

AñoAño

World Yield IncreaseWorld Yield Increase

80 kg ha-1 y-1

30

40nc

reas

ey-

1 ) 39,7 38,6

80 kg ha y

10

20

30

in y

ield

in(k

g ha

-1y

27,0 27,6

0

10

60-79 80-99 94-03 95-04

Gra

i

Periods20 years 10 years

Futura Demanda Mundial de AlimentosFutura Demanda Mundial de Alimentos

Rendimiento (t ha-1)

Actual Estimado (año 2025)

Trigo 2,8 4,4Arroz 3,1 5,3

57%71%

80 kg ha-1 y-1

110 kg ha-1 y-1

Maíz 4,1 5,841% 85 kg ha-1 y-1

Bynes & Bumb (1998)Bynes & Bumb (1998)Fischer & Edmeades (2010)

Rendimiento Medio de Trigo en ChileRendimiento Medio de Trigo en Chile

El Incremento Futuro del Rendimiento

P dRendimiento Granos m-2=Peso de Granox

El número de granos es el componente mejor El número de granos es el componente mejor asociado con el aumento de rendimiento asociado con el aumento de rendimiento

m-2

)ArgentinaAustraliaIndia800

1000en

to (g

IndiaItaliaMexicoReino Unido600

800

endi

mie

200

400

Re

0

200r= 0,88; p<0,001

Número de granos (N°*1000 m-2)

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

g ( )

Calderini et al. (1999)Food Product Press

Relación entre el rendimiento y el número de granosRelación entre el rendimiento y el número de granosRelación entre el rendimiento y el número de granosRelación entre el rendimiento y el número de granos

121416

ha-1

) TrigoCebadaTriticale

81012

mie

nto

(t Trigo (tratamientos P)

y = 0.0006x - 1.09R2 0 952

46

Ren

dim

R2 = 0.95

02

0 10000 20000 300000 10000 20000 30000Número de granos (m-2)

Yieldw

eigh

t

Grains per m2

Grain weight

Grains m-2

Gra

in w

Slafer (1998)( )

¿Limitación por fuente de asimilados¿Limitación por fuente de asimilados¿Limitación por fuente de asimilados¿Limitación por fuente de asimiladosdurante el llenado de granos?durante el llenado de granos?

Determination of Yield ComponentsDetermination of Yield ComponentsDetermination of Yield ComponentsDetermination of Yield Components

S Em Anthesis PMHeading Harv TimeDRFI TS

Grain WeightGrains m-2

Grain Yield

Grain Weight

Adapted from Slafer & Rawson (1995)

Relación Fuente:Destino postRelación Fuente:Destino post--antesis en trigoantesis en trigo

Borrás et al. (2004)

Relación Fuente:Destino en Ambientes MediterráneosRelación Fuente:Destino en Ambientes Mediterráneos

Cartelle et al. (2006)Field Crops Research

Grain weight response to source-sink ratios

10

) Puma 06-07Otto 06 07

-10

0

ange

(%Otto 06-07Quijo 06-07Puma 07-08Otto 07-08Quijo 07-08

-30

-20

eigh

t cha

Quijo 07 08

-50

-40

Gra

in w

e

-70

-60

G

0 50 100 150 200

Grain number/Solar radiation during grain fill (# MJ-1)

Amador & Calderini (unpublished)

Trade off between TGW and GN could be due to theTrade off between TGW and GN could be due to thesetting of smaller grains in distal positions of spikessetting of smaller grains in distal positions of spikessetting of smaller grains in distal positions of spikessetting of smaller grains in distal positions of spikes((MirallesMiralles & & SlaferSlafer, 1995; , 1995; AcrecheAcreche & & SalferSalfer, 2006), 2006)

G1G2

G1G2

G3G4

Standard heightStandard height(rht(rht11 rhtrht22))

SemidwarfSemidwarf(Rht(Rht11 rhtrht22))

Miralles & Slafer (1995) Field Crops Research

¿Existen compensaciones entre el¿Existen compensaciones entre el¿Existen compensaciones entre el ¿Existen compensaciones entre el peso y el número de granos?peso y el número de granos?

Selección Recurrente para Peso de Grano en TrigoSelección Recurrente para Peso de Grano en Trigo

Ciclo Peso de Grano Rendimiento(g)

1 37.2

(kg ha-1)

4065

PG

32 40.03 41.2

06541423888

4 42.95 45.66 46 8

384537973855

NG

6 46.87 47.98 48.9

385539203968

Wi t l (2001)Wiersma et al. (2001)Crop Science

Efecto de la Selección Recurrente para Peso de GranoEfecto de la Selección Recurrente para Peso de GranoSobre los Componentes del RendimientoSobre los Componentes del RendimientoSobre los Componentes del RendimientoSobre los Componentes del Rendimiento

Wiersma et al. (2001)Crop Science

Relationship between yield and grain numberCIMCOG

800

900

BEDS

800

900

FLATS

500

600

700

d (g

m-2

)

500

600

700

y = 4E 06x2 + 0 1419x 565 55100

200

300

400

Gra

in y

ield

y 3E 06x2 + 0 1295x 531 82100

200

300

400

y = -4E-06x2 + 0.1419x - 565.55R² = 0.41

0

100

0 5000 10000 15000 20000 25000

Grain number (# m-²)

y = -3E-06x2 + 0.1295x - 531.82R² = 0.360

100

0 5000 10000 15000 20000 25000

Grain number (# m-2)Grain number (# m ) Grain number (# m 2)

Genotipos CIMCOGp

Año 1 Año 2

a-1 )

nto

(Kg

hen

dim

ien

Año 3

R

Número de granos (m-2)

T d ff t ú dTrade off entre peso y número de granos engenotipos CIMCOG

60

g)

BEDS60

FLATS

40

45

50

55

ain

wei

ght (

g

40

45

50

55

25

30

35

40

Thou

sand

gra

25

30

35

40

R² = 0,4520

25

10000 13000 16000 19000 22000 25000

T

Grain number (# m-²)

R² = 0,5020

25

10000 13000 16000 19000 22000 25000

Grain number (# m-2)

Genotipos CIMCOGp

TGWo

(g)

de g

rano

Pes

o

Número de granos (m-2)Número de granos (m-2)

Relación entre peso y número de p ygranos

120

140560

(g)

Trigo Canola Lupino

60

80

100

120

E2, MIELERO

E3, MIELERO

E1, JUNO

E1, MIELERO

2

3

4

E2, GLADIATOR

E3, GLADIATOR

E1, HYOLAB

E1, HYOLAA

30

40

50

rain

wei

ght (

E2, TOQUIFEN

E3, TOQUIFEN

E1, BLR19

E1, TOQUIFEN

y = -0,01x + 147,27R² = 0,61

0

20

40

0 1000 2000 3000 4000 5000

E2, JUNO

E3, JUNO

E1, LEGAT

E2, LEGATy = -0,00x + 4,82

R² = 0,710

1

2

0 50000 100000 150000

E1, HYOLAB

E2, LYCOLLY

E3, LYCOLLY

E1, HYOLAA-bra

E2, GLADIATOR-bra

y = -0,00x + 59,17R² = 0,73

0

10

20

0 10000 20000 30000 40000Thou

sand

g

E1, BLR19

E2, BLR19

E3, BLR19

E1, BLR19-till

E2, BLR19-till

0 1000 2000 3000 4000 50000 50000 100000 150000

Grain number m-2

0 10000 20000 30000 40000T

Relación entre el Peso y Número de Granos en TrigoRelación entre el Peso y Número de Granos en Trigo

Acreche & Slafer (2006) Field Crops Res.

Relación entre el Peso y Número de Granos en Trigo enRelación entre el Peso y Número de Granos en Trigo enPosiciones de GranoPosiciones de GranoPosiciones de GranoPosiciones de Grano

Acreche & Slafer (2006) Field Crops Res.

Contribución Relativa de Granos de Diferentes PosicionesContribución Relativa de Granos de Diferentes Posiciones

Acreche & Slafer (2006) Field Crops Res.

Trade off between grain weight G1G2

G3G4

of G2 and GN

70

80

g)

BEDS

70

80

FLATS

50

60

70

ght "

G2”

(m

50

60

70

R² = 0 32

30

40

Gra

in w

ei

R² = 0 42

30

40

R² = 0,3220

10000 13000 16000 19000 22000 25000

Grain number (# m-2)

R² = 0,4220

10000 13000 16000 19000 22000 25000

Grain number (# m-2)

TGWGenotipos CIMCOG

)p

o (g

/ m

g)

G2de g

rano

G2

Pes

o d

Número de granos (m-2)

Positive associations were found between TGW and both grainPositive associations were found between TGW and both grain weight of G2 and average grain weight G1-G4

55

60

)

BEDS

55

60

FLATS

40

45

50

55

ain

wei

ght (

g

40

45

50

55

25

30

35

40

hous

and

gra

25

30

35

40

R² = 0,8720

25

20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

Th

Grain weight "G2" (mg)

R² = 0,7920

25

20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

Grain weight "G2" (mg)

8 contrasting genotypes were chosen for moredetailed assessments

G i i ht d i i t ti t (6 20 d 9)

FLATS BEDS

Grain weight dynamics in contrasting genotypes (6, 20 and 9)

50

60

70

80

eight (m

g)

50

60

70

80

eight (m

g)

10

20

30

40

Grain dry w

10

20

30

40

Grain dry w

00 200 400 600 800 1000 1200 1400

TT (˚Cd)

00 200 400 600 800 1000 1200 1400

TT (˚Cd)

GenotypeBEDS FLATS

GFR R2 GFR R2

6 0.104 0.99 0.093 0.99

20 0.113 0.96 0.123 0.96

9 0.060 0.96 0.057 0.95

Grain length in contrasting genotypes (6, 20 and 9)

Days to AnthesisGenotypes

Days to Anthesis

Beds (days)

Flats (days)(days) (days)

6 91 86

28 89 84

29 87 83

54 85 80

20 84 81

7 90 87

9 96 95

26 94 92

G i i ht d ti t th i i hi h dGrain weight and time to anthesis in high and low GW genotypes

(6, 28, 29, 54, 20, 7, 9 and 26)

40

50

60

g) 50607080

g)

10

20

30

TGW

(g

1020304050

G2

(mg

060 70 80 90 100 110 120

Days to anthesis

010

60 70 80 90 100 110 120

Days to anthesisy y

G i i ht t i kGrain weight response to source-sink manipulation at pre- and post-anthesis

(6, 28, 29, 54, 20, 7, 9 and 26)

Pre-anthesisPost-anthesis

1:1

Líneas doble haploide derivadas de Líneas doble haploide derivadas de alto peso x alto número de granos alto peso x alto número de granos como estrategia para disminuir lacomo estrategia para disminuir lacomo estrategia para disminuir la como estrategia para disminuir la interacción negativa entre ambos interacción negativa entre ambos

componentes del rendimientocomponentes del rendimiento

La necesidad de incrementar el peso de grano

1400

1600106 DH (Bacanora x Weevil)

1200

1400

g m-2

)

800

1000

ento

(g

400

600

endi

mie

2

0

200

400

Re y = -1E-06x2 + 0.1022x - 422.19

R2 = 0.99

00 10000 20000 30000 40000

Número de granos (m-2)Hasan & Calderini (un published)

Relación entre el Peso y Número de Granos en TrigoRelación entre el Peso y Número de Granos en Trigoen líneas doble haploides Bacanora x en líneas doble haploides Bacanora x WeebilWeebil

r: -0.46

Línea Doble Haploide Bacanora x Weebil

G2

G1 G3

Histogram patterns of the triats

20

25

30ation 

G1 

Bacanora

20

25

30

vation

 

G3

Bacanora

5

10

15

No. of o

bserv

Weebill

5

10

15

No. of o

bserv

0

5

33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65

Grain  weight (mg)

0

5

33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65

Grain  weight (mg)

25

30

n 

G4

Bacanora25

30

n 

G2

Bacanora

10

15

20

o. of o

bservation

10

15

20

o. of o

bservation

0

5

33 35 37 39 41 43 45 47 49 51

N

0

5

33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67

N

Grain  weight (mg)Grain  weight (mg)

g ha

-1)

mie

nto

(Kg

Ren

dim

R: -0-44

T t i d (5 5T t i d (5 5°°C) t diff tC) t diff t

Effect of temperature before Effect of temperature before anthesisanthesis on grain weighton grain weight

Temperature was increased (5.5Temperature was increased (5.5°°C) at differentC) at differentdevelopmental phases in wheat, barley and triticaledevelopmental phases in wheat, barley and triticale

S Em Anthesis PMHeading Harvest

TimeDR TS Boot

SE-BB-AH-A

Ugarte et al. (2007) Field Crops Research

Respuesta del Número y Peso de Grano a la Temperatura PreRespuesta del Número y Peso de Grano a la Temperatura Pre--AntesisAntesis

Ugarte et al. (2007) Field Crops Res.

Relationship between grain weight and crop growthRelationship between grain weight and crop growthrate in different crops

Gambín & Borrás (2010)Annals of Applied Biology

Relationship between grain weight and crop growthrate bracketing anthesis

70

CIMCOG

40506070

W (g

)

40506070

G2

(mg)

y = 550,85x + 23,12R² = 0,70

0102030

TGW

y = 526,18x + 24,47R² = 0,73

0102030

GW

G

00 0,02 0,04 0,06 0,08

00 0,02 0,04 0,06 0,08

Crop growth rate per grain (g m-2 d-1 grain-1)

Indicadores de crecimiento en líneas doble haploideBacanora x Weebil

Genotype Crop growth rate IPARa RUE RUEpost (g Spikes m-2 Grains spike- Grains

(g day-1) (MJ) (g MJ-1)p

MJ-1) 1 spike DM-1

DH2 37.9 a 915.5 a 4.0 a 4.7 a 702 a 56 a 129 a

DH1 31.1 a 831.8 b 3.6 b 4.0 a 560 b 60 a 136 a

Pandora-INIA 26.9 c 886.5 ab 3.1 c 1.9 b 587 ab 40 b 86 b

Invento-Baer 28.9 bc 932.1 a 2.8 c 2.1 b 591 ab 35 b 90 b

***** ns * ** * *** **

S.E.M. 1.3 15 0.2 0.5 22 3 8

Asociación entre el peso de grano y peso de carpelos, largo y contenido hídrico de los granos en Bacanora y Kambara

Asociación entre el peso de grano en líneas DHB W bil l d l t idBacanora x Weebil y el peso de carpelos y contenido

hídrico

50

60

70

80

a) b)

92 827 + 15 65

20

30

40

50

y = 90 356x + 15 966

ain

weig

ht (

mg)

y = 92.827x + 15.65r² = 0.81;p<0.001

0

10

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80

y = 90.356x + 15.966r² = 0.87;p<0.001

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80

Carpel weight at anthesis (mg)

50

60

70

80Gra

c) d)

y = 0.9261x + 15.943r² = 0.84;p<0.00110

20

30

40

y = 0.828x + 18.803r² = 0.78;p<0.001

00 10 20 30 40 50 60

80

0 10 20 30 40 50 60

Grain water content (mg)

Conclusiones

- Es necesario incrementar el rendimiento detrigo para enfrentar los desafíos de crecimiento poblacional y cambio climáticocrecimiento poblacional y cambio climático

Los genotipos elite muestran compensaciones- Los genotipos elite muestran compensaciones entre peso y número de granos que afectan el continuar incrementando el rendimiento del cultivo

- La relación negativa entre peso y número deLa relación negativa entre peso y número de granos se observa aún en posiciones (e.g. G2)

Conclusiones

- Líneas DH derivadas del cruzamiento entreLíneas DH derivadas del cruzamiento entrepadres de alto peso y número de granosresultan promisorias para disminuir laresultan promisorias para disminuir la compensación entre los componentes

- Una mayor tasa de crecimiento durante la etapa crítica (bota-antesis) se postula como hipótesis del mejor comportamiento de lashipótesis del mejor comportamiento de las líneas DH

¡MUCHAS GRACIAS!