Interacción Genotipo X Ambiente - Universidad de la ... · – Dirección General de Servicios...
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Interacción Genotipo X Ambiente
importancia en el mejoramiento genético y en la evaluación y elección de cultivares
Fitotecnia
17/8/2010Facultad de Agronomía, UDELAR
Mejoramiento Genético
DiversidadGenética
RecombinaciónObtención de cultivares
Evaluación de cultivares
Comercialización de cultivares
Selección
Individuo: P = G + EPoblación: P = G + E + GxE
Algunos conceptos previos
Es posible que dos cultivares y/o genotipos tengan diferentes rendimientos en un solo ambiente?
Genotipo 1 Genotipo 2
AMBIENTE 1
E1
G2
G1
R
Se llama efecto genotipo (G)
Algunos conceptos previos
Es posible que un cultivar y/o genotipo tenga diferente rendimiento en dos ambientes?
Genotipo 1 Genotipo 1
AMBIENTE 1
E1
G1
R
Se llama efecto ambiente (E)
AMBIENTE 2
E2
¿Qué es la Interacción GxE?
Genotipo 1 Genotipo 2 Genotipo 1 Genotipo 2
AMBIENTE 1 AMBIENTE 2
E1 E2
G2
G1
R
Es un cambio en la respuesta de los genotipos a los diferentes ambientes.
AMBIENTE 2AMBIENTE 1
AMBIENTE 2AMBIENTE 1
E1 E2
E1 E2
Tipos de respuesta
AMBIENTE 2AMBIENTE 1 E1 E2
G2
G1
RR
G1G2
R
G1 G2 G1 G2
GxEcambio ranking
G1 G2 G1 G2
NO hay GxE
G1G2
R
G1 G2 G1 G2
GxENo cambio ranking
Indice ambiental
Rend.
Genotipo 1Genotipo 2Genotipo 3Genotipo 4
Relación entre rendimiento e índice ambiental
Adaptado de Satorre et al., 2003
Fuente: convenio inia-inase (www.inia.org.uy)
Ejemplos de GxE
Ejemplo 1. Rendimiento en grano (Kg ha-1) de cultivares de Cebada en el Uruguay.
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
2007 2008 2009
Rend. (kg/ha)
CLE 247 MP 1010 Clipper
Ejemplos de GxEEjemplo 2. Calidad de grano (% granos > 2.5 mm.) de
cultivares de Cebada evaluados en el 2009.
Estanzuela Young Dolores Valdense Ombúes PaysandúAmbev 42 2 3 1 2 2 2
CLE 233 4 2 3 4 3 3
Musa 936 3 4 4 3 4 4
CLE 259 1 1 1 1 1 1
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
Estanzuela Young Dolores Valdense Ombúes Paysandú
% 1a + 2
a
Ambev 42 CLE 233 Musa 936 CLE 259
Ejemplos de GxE
Ejemplo 3. Proteína en grano (%) de cultivares de Cebada evaluados en el 2009.
8
8.5
9
9.5
10
10.5
1 1
1 1 .5
12
12.5
Estanzuela Young Dolores Valdense Ombúes Paysandú
Proteína en grano (%)
Musa 936 Daymán CLE 240
R² = 0.8966
R² = 0.8527
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
Young 1 08 LE 1 08 LE 1 07 LE 2 08 Young 1 07 LE 2 07
Rend. grano (kg/ha)
AmbientesIPB 880 MG CL EST 1969
Young 1 08 LE 1 08 LE 1 07 LE 2 08 Young 1 07 LE 2 071496.63636 2813.81818 7331.54545 7368.54545 8810.09091 10870.2727
IPB 860 MG CL 1348 2059 8038 5821 9505 12539
IPB 880 MG CL 815 2852 7686 6561 8258 11577
AX 852 MG 2256 2643 3590 6397 9083 11374
AX 886 MG 1119 2647 7543 8506 9410 11318
SPS 7 M31 MG 1018 2511 7770 6963 7079 10989
P2053Y 1034 2650 7483 9963 8848 10972
AX 744 MG 1775 1889 8003 7728 9064 10508
AX 878 MG 1926 3205 8559 6460 9444 10507
ROG 2790 MG 1154 3383 7882 7434 8407 10407
AW 190 MG (TRC) 2141 3613 6780 8004 8493 9781
NX 9435 TD MAX 1877 3500 7313 7217 9320 9601
LT 625 1019 3307 7729 7407 7865 6025
EST 1969 2156 2361 5095 6465 8383 7098
MAÍZMAÍZ
¿Qué es un Ambiente?
Variables predecibles:
-Tipo de suelo
-Época de siembra
-Espaciado entre plantas
-Densidad de siembra
-Aplicación de nutrientes
Variables impredecibles:
-Precipitaciones
-Temperatura
-Humedad relativa
-Plagas y enfermedades
Efecto AÑOEfecto AÑOxLOCALIDADEfecto LOCALIDAD
Efecto MANEJO
Implicancias de GxEpara el MEJORAMIENTO
Ambientes de selección:
-¿Ambientes de selección similares a los ambientes de producción?
-¿Selección para ambientes específicos/adaptaciones específicas?
-¿Selección para adaptaciones generales?
-Número y tipo de ambientes a utilizar en la evaluación de las líneas
-Manejo a realizar en el ambiente de selección
FITOTECNIA: Lucía Gutiérrez
Implicancias de GxEpara la EVALUACIÓN
Ambientes de evaluación de cultivares:
-¿Ambientes de evaluación similares a los ambientes de producción?
-Número y tipo de ambientes a utilizar en la evaluación de los cultivares.
-Manejo a realizar en el ambiente de evaluación.
FITOTECNIA: Lucía Gutiérrez
Implicancias de GxEpara ELECCIÓN de cultivares
Elección de cultivares:
-Adaptaciones específicas/generales
-Performance en el ambiente objetivo
FITOTECNIA: Lucía Gutiérrez
Utilización de GxE
1. Estimación de GxE a través de Análisis de Varianza:
FITOTECNIA: Lucía Gutiérrez
Fuente de Variación SC CM VarianzaAmbiente:
Localidad
Año
Genotipo
Interacción GxE:
Genotipo x Localidad
Genotipo x Año
Genotipo x Localidad x AñoError
Utilización de GxE
Componentes de varianza de cultivares de Cebada en Uruguay.
FITOTECNIA: Lucía Gutiérrez
Fuente: Ceretta and van Eeuwijk, 2008
Componente de varianza Varianza %Ambiente 0.984 67Cultivar 0.101 7Cultivar x Año 0.039 3Cultivar x Localidad 0.023 2Cultivar x Año x Localidad 0.023 2Cultivar x Fecha de siembra x Año 0.109 7Error experimental 0.179 12
El componente más importante de la interacción GxE es Cultivar x Fecha de siembra x Año
Utilización de GxE
2. Agrupamiento de ambientes similares:
-Correlaciones
-Cluster análisis
-Biplots
FITOTECNIA: Lucía Gutiérrez
Genotipo E1 E2 E3G1 10 20 15G2 15 30 10G3 20 40 20
La utilización del ambiente E1 y E2 es redundante, no provee información adicional
Mega-Ambientes
Utilización de GxE
3. Aprovechamiento del análisis de GxE para el mejoramiento:
ESTABILIDAD
-Adaptaciones específicas
-Adaptaciones generales
FITOTECNIA: Lucía Gutiérrez
R
R
R
b1=0
b1=1
δij=chico
Evaluación de Cultivares
• Responsabilidad de INASE• Realizada en convenio con INASE (INIA)• Anualmente se evalúan más de 700 cultivares
pertenecientes a 43 especies• Siembra de más de 70 ensayos por año distribuidos en
11 localidades diferentes
• Se realiza de acuerdo a protocolos elaborados por grupos de trabajo (GTTE), integrados por representantes de: – INIA – Productores de semillas:
• Asociación de Productores de Semillas• Cámara Uruguaya de Semillas
– Usuarios de Semillas– Dirección General de Servicios Agrícolas del MGAP– Facultad de Agronomía – Otras instituciones según la especie : LATU, Gremial de
Molinos Arroceros, Consorcio de Semilleristas de Arroz, etc.
Evaluación de Cultivares
Evaluación de Cultivares
• Diseño experimental• Análisis estadístico• Número de años• Número de localidades• Variables medidas• Manejo de experimentos• Sin continuidad una vez cumplidos los requerimientos
(algunas excepciones como arroz y cebada)
Evaluación de Cultivares
• Cultivos agrícolas de secano de invierno• Cultivos agrícolas de secano de verano• Arroz• Forrajeras• Especies hortícolas
Cebada
• LE, Young (SD), Dolores (SD), Valdense (SD), O. de Lavalle, Paysandú• Incluye todos los cultivares sembrados más los cultivares en evaluación• Rendimiento, Clasificación, Fenología, Proteína, Características morfológicas• Comportamiento sanitario (+ colecciones inoculadas)• Evaluación de calidad maltera (LATU
15 cvs. 3 o más años5 cvs. 2 años23 cvs. en primer año
Soja
• Separación en ciclos cortos y medios• LE(2 épocas), Young (SD)• Solo cultivares en evaluación• Rendimiento, Porcentaje de aceite, Días a floración, Características
morfológicas31 cvs. Ciclo corto55 cvs. Ciclo medio
Lotus corniculatus
• LE• Producción total y estacional de materia seca (corte copn maquina)
19 cvs.
Unica especie sin interacción localidad x cultivar significativa (FPTA222)
Síntesis
La interacción Genotipo x Ambiente es un fenómeno extremadamente común.
Entender los componentes de la interacción Genotipo x Ambiente es fundamental a todo nivel:
• Mejoradores: elegir los ambientes de selección y evaluación.
• Criaderos: elegir los cultivares a producir.
• Técnicos y Productores: elegir los cultivares apropiados.
FITOTECNIA: Lucía Gutiérrez
ExamenLotus corniculatus (2006) LE Colonia S ALTO PL
TyTresPP
TyTresCRUZ DEL SUR 6360 5547 1352 310GE EXPO501 6777 6386 1843 808GU 200506 4814 3371 113 414GU 200603 7124 6137 1375 1324GU 200604 7001 6070 1083 327INIA DRACO 6113 6383 1461 961SAN GABRIEL 6046 5959 1740 1357MDS 5% 1601 1037 615 603
* ** ** **
FITOTECNIA: Lucía Gutiérrez
1. Usted es un mejorador de Lotus corniculatus. En base a estos datos del sistema de Evaluación de Cultivares a) determine si existe interacción genotipo por ambiente.b) identifique el mejor cultivar.2. Usted está asesorando un productor ganadero en Paysandú. Qué cultivar elije sembrar?