Hacia el desarrollo de materiales genéticos de palma de aceite para enfrentar el cambio climático

Hernán Mauricio Romero, Ph.D. Coordinador del Programa de Biología y Mejoramiento CenipalmaProfesor Asociado Departamento de BiologíaUniversidad Nacional de Colombia

Concentración histórica de CO2

Environment Canada

Efecto invernadero

GEI: vapor de agua, CO2, CH4, N2O, HCFC, HFC, etc.

RFF ARX

PA

Fruto racimo

Mesocarpio/FrutoAceite/Mesocarpi

o

Número de racimos

Peso de racimo

RFF ARX

PA

Altura

Longitud de raquis

C= (R0 x RI x E x IC) x (T x P)

C: Rendimiento agronómico de la especie cultivada.

R0: Radiación solar fotosintéticamente activa (RFA) que incide en el dosel.

RI: Fracción de RFA interceptada por el dosel.

E: Eficiencia fotosintética del cultivo, normalmente expresada como unidad de materia seca producida por unidad de RFA. También conocida como Uso Eficiente de la Radiación Solar (UERS).

IC: Indice de cosecha, expresado como la relación entre el rendimiento agronómico y el rendimiento biológico de un cultivo.

T: Temperatura media del aire, durante el periodo de crecimiento

P: Precipitación, o en su defecto cantidad de agua disponible para aplicar en forma de riego.

Distribución de asimilados en palma de aceite

13

Factores limitantes del crecimiento y producción en

plantas

N

PCaMg

K

SClCuFe

PlagasY

Enferme.

LIMITACIONES

Toxicidad de aluminio

Déficit hídrico

Inundaciones

Altas temperaturas

Plagas

Enfermedades

15

Factores limitantes del crecimiento y producción en

plantas

N

PCaMg

K

SClCuFe

PlagasY

Enferme.

Años de producción

AAR Deli x Ghana Deli x Nigeria Corpoica

DAMI 103-101 DAMI 104-404 DAMI 114-112 FELDA

GOLDEN HOPE GUTHRIE IOI IRHO 1001

IRHO 1401 IRHO 2528 UNIPALM Y22683 UP

RF

F (

ton

/ha

)

Rendimiento de materiales comerciales para un ambiente específico

Rendimiento de aceite potencial en materiales comerciales

0

2

4

6

8

10

12

To

ne

lad

as

(ha

/añ

o)

Toneladas de aceite por hectarea (año)

18

Factores limitantes del crecimiento y producción en

plantas

N

PCaMg

K

SClCuFe

PlagasY

Enferme.

0

5

10

15

20

25

30

35

RF

F (

To

n/h

a)

RENDIMIENTO ANUAL (RFF)Z. Oriental Plantación A

1001 AAR FELDA GH GUTHRIE IOI UP

0

5

10

15

20

25

30

35

RENDIMIENTO ANUAL (RFF) Z. Central CEPDV

Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año 1 Año 2 Año 3 Año 4

Mismos materiales diferentes productividades

20

Factores limitantes del crecimiento y producción en

plantas

N

PCaMg

K

SClCuFe

PlagasY

Enferme.

Estrés hídrico en palma

Productividad y déficit hídrico anual (IRHO)

6

10

14

18

22

26

0 200 400 600 800

Déficit hídrico anual

RF

F (

t/h

a a

ño

)

(Caliman and Southworth, 1998)

Producción de un mismo material (LM2T x DA10D) en tres diferentes zonas con diferentes climas,

palmas de 6 a 10 años

Aek Kwasan

Indonesia

La Me, Costa

de Marfil

Akpadanou

Benin

Déficit hídrico anual (mm)

RFF (Kg. / palma año)

No. racimos año

Peso de racimos (Kg.)

% TEA

% Frutos / racimo

% Mesocarpo / fruto

% Aceite / racimo

50

205

16.6

12.4

22.5

61

79

54

350

110

10.4

10.0

20.4

60

78

52

550

50

6.0

8.2

21.8

60

78

55

(Henson, 1998)

Efecto del déficit hídrico en E. guineensis e híbrido interespecífico OxG en diferentes épocas del año con y sin

riego

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Seca Transición Húmeda Seca Transición Húmeda

Guineensis Hibrido

CON RIEGO

A (

(µm

ol

CO

2 /

m2*s

g)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Seca Transición Húmeda Seca Transición Húmeda

Guineensis Hibrido

SIN RIEGO

0

1

2

3

4

5

6

7

Seca Transición Húmeda Seca Transición Húmeda

Guineensis Hibrido

CON RIEGO

UE

Af

(µm

ol

CO

2/m

mo

l H

2O

)

0

1

2

3

4

5

6

7

Seca Transición Húmeda Seca Transición Húmeda

Guineensis Hibrido

SIN RIEGO

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

Seca Transición Húmeda Seca Transición Húmeda

Guineensis Hibrido

CON RIEGO

E (

mm

ol

H2

O/m

2s

g)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

Seca Transición Húmeda Seca Transición Húmeda

Guineensis Hibrido

SIN RIEGO

Cenipalma – Bayona et al., 2016

Ambiente GenotiposAños (2007-2012) Años (2011-2012)

RFF NR PMR AR AMF AF MF FR PMF

Hacienda

Ariguani

No riego

Dami 68,3 10,6 6,3 32,1 56,4 9,6 82,5 69,0 11,8

DxN 86,0 11,7 7,0 29,5 56,1 9,7 79,9 65,7 7,9

Felda 71,4 11,8 5,7 31,8 56,5 10,0 80,8 69,7 9,7

GH 80,2 10,6 7,3 33,4 59,2 8,4 84,1 67,1 10,4

Guthrie 102,1 11,9 8,2 31,0 55,8 8,8 83,6 66,4 8,9

UP 91,4 11,7 7,5 32,5 56,9 7,8 84,1 67,9 11,0

Media 83,2 11,4 7,0 31,7 56,8 9,1 82,5 67,6 10,0

SuramericaRiego a

saturación cada

20 días

Dami 157,9 20,1 8,0 32,1 57,7 9,2 83,9 66,3 13,0

DxN 170,2 20,2 8,2 29,8 58,2 9,6 79,3 64,5 9,5

Felda 157,8 22,2 7,1 31,9 57,8 9,4 81,0 68,0 10,5

GH 130,7 17,0 7,4 30,8 58,1 9,3 82,1 64,7 11,5

Guthrie 141,6 18,3 7,4 31,9 58,7 8,3 84,0 64,7 12,1

UP 150,4 18,4 8,1 32,5 58,2 7,8 85,5 65,1 12,5

Media 151,4 19,4 7,7 31,5 58,1 8,9 82,6 65,6 11,5

Efecto del déficit hídrico en la producción en materiales E. guineensis expuestos a riego y sin riego

Cenipalma - Rivera et al., 2012

Efecto del déficit hídrico en

fotosíntesis

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Fo

tosin

tes

is (μ

mo

l C

O2

·m-2

·s-1

)

Capacidad Deficit

CIRAD 1001

CIRAD 2501

CIRAD 7001

1.11.11

1.4.1.8

1.8.1.61.9.1.2

1.9.1.5

2.3.2.6

2.4.1.2

3.10.1.4

3.3.1.1.3

3.4.2.3

3.4.3.3

3.5.1.8

3.8.1.14

3.8.2.2

3.9.3.9

4.1.1.7

4.1.3.5

5.2.1.8

5.9.1.8

T1

T2

T3

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0

__

__

__

_C

on

dic

ión

de

Dé

fic

it H

ídri

co

__

__

__

_F

oto

sín

tes

is (μ

mo

l C

O2m

-2s

-1)

Fotosíntesis (μmol CO2m-2s-1)

________________Condición de Capacidad de Campo______________

31

Factores limitantes del crecimiento y producción en

plantas

N

PCaMg

K

SClCuFe

PlagasY

Enferme.

Busqueda de materiales resistentes a enfermedades -> PC

Zona geográfica Entradas

1. Caixito 9

2. Sumbe 9

3. Cabinda 11

4. Benguela 6

5. Uige 9

Total 44

Zona geográfica Entradas

Abong-Mbang (A) 16

Edea (B) 8

Obala (C) 4

Ebolowa (D) 14

Bafang (E) 12

Mankim (F) 7

Total 61

Angola - 2002

Camerún - 2007

Colecciones biológicas de E. guineensis de Cenipalma

Búsqueda de fuentes de resistencia a la pudrición del cogollo en la colección biológica de Elaeis guineensis

Jacq proveniente de Angola (Angola x Tester).

Metodologías desarrolladas por equipo de fitopatología

Umbráculo Condiciones semi ~ controladas:

HR > 80% y

T° < 35°C

Objetivo: Selección temprana de material Angola resistente a PC

Búsqueda de fuentes de resistencia a la pudrición del cogollo en la colección biológica de Elaeis guineensis Jacq proveniente de Angola (Angola x Tester).

Revisión de Lesiones

Búsqueda de fuentes de resistencia a la pudrición del cogollo en la colección biológica de Elaeis guineensis Jacq proveniente de

Angola (Angola x Tester).

Condiciones de umbráculo

Umbráculo Condiciones semi ~ controladas:

HR > 80% y

T° < 35°C

Objetivo: Selección temprana de material Angola resistente a PC

Búsqueda de fuentes de resistencia a la pudrición del cogollo en la colección biológica de Elaeis guineensis Jacq proveniente de Angola (Angola x Tester).

Revisión de Lesiones

Búsqueda de fuentes de resistencia a la pudrición del cogollo en la colección biológica de Elaeis guineensis Jacq. proveniente de Angola (Angola x Tester).

La R7 no fue inoculada, las bajas incidencias demuestran la eficiencia de las incidencias.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

R1 R2

R3 R4

R5 R6

R7 R8

R9 R10

Prom

edio

% in

cid

enci

a d

e le

sio

nes

Incidencia de lesiones causadas por la inoculación en

cada repetición del montaje 2

Búsqueda de fuentes de resistencia a la pudrición del cogollo en la colección biológica de Elaeis guineensis Jacq. proveniente de Angola (Angola x Tester).

Montaje en curso, aún pueden variar las incidencias de lesiones

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

10

4

27

6

80

16

4

27

9

21

10

9

15

3

19

1

28

7

49

5

84

11

6

15

2

20

0

22

8

27

8

31

3

43

89

11

5

16

9

21

2

24

5

27

2

26

61

12

5

17

3

25

4

47

20

6

22

9

% d

e In

cid

en

cia

de

lesi

on

es

Códigos evaluados

Incidencia Acumulada – Montaje 2

Producción de variedades: Retro-cruzamientos ~ Palmas del Mira.

Meta: Identificar los genes de resistencia >>

Producir retrocruzas con resistencia a la PC

Polen 1

Polen 2

Polen 3

Polen Susceptible

Retro-cruzamientos ~ Palmas del Mira.

T1(↑susceptibilidad)

T10

↑Resistente

24 cruzamientos → 4 flores por palma, 3 palmas por T1 y 3 en T10

Fecha de EntregaRetrocruzas

Comerciales, 2031

OR

TE

T 1

OR

TE

T 2

8

OR

TE

T 3

3

OR

TE

T 3

4

OR

TE

T 3

5

OR

TE

T 5

7

Gráfico ANOM para INCIDENCIA

Con 99% Límites de Decisión

0

10

20

30

40

50

Med

ia

LDS=33,33LC=19,26LDI=5,18

120 hpi: 300 genes DE, Genes patogenicidad 68

ID log2FoldChange Name Rta Patogeno

Eg01_g001180 2,04720188 ATP synthase subunit d, mitochondrial

Eg01_g002830 2,305148682 Putative Acid phosphatase 1 SI

Eg01_g003720 2,377466611 Peroxidase 4

Eg01_g004360 2,080518879 GDSL esterase/lipase SI

Eg01_g006290 2,723940231 Ethylene-responsive transcription factor ERF023-like SI

Eg01_g011630 2,333590897 54S ribosomal protein L12, mitochondrial-like

Eg01_g012510 2,390175588 Putative Cyclic dof factor 2

Eg01_g012530 2,39675299 Hypothetical protein

Eg01_g012740 2,036138947 Pectinesterase 31 SI

Eg01_g013640 2,441324331 MLO 6 SI

Eg01_g013840 2,249800285 Hypothetical protein

Eg01_g015840 2,483513962 Uncharacterized protein

Eg01_g015930 2,230912487 proline-rich receptor-like protein kinase PERK2 SI

Eg01_g016770 2,730981309 Disease resistance protein (TIR_NBS_LRR) SI

Eg01_g017770 2,852146671 Transcription factor bHLH61 isoform 1

Eg02_g005860 2,048561743 Calcineurin B-like protein 3 SI

Eg02_g007200 2,426473003 Uncharacterized protein

Eg02_g010030 2,379192476 Thioredoxin domain-containing protein 9 homolog SI

Eg02_g011190 2,042246044 3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A reductase

Eg02_g013410 2,264608317 Histone-lysine N-methyltransferase ASHR3

Grupo A

Población de base

Deli, Angola,

Camerún, Oleiferas,

etc.

Grupo B

Población de base

La Mé, Congo, Nigeria, etc.

DxT, DxP x

OxG

ClonesPalmas madre Dura

Palmas

padre

Pisífera

Producción de Semilla

DxP y OxG

Población Ténera

mejoradaPoblación Dura

mejorada

DxT, DxP x

OxG

Autofecundación y

cruzamientos

de Dura

Dura autofecundada

Ténera

autofecundada

Autofecundación y

cruzamientos

de TxT

Ciclo 2:

Autofecundación

y cruzamientos

Ciclo 2:

Autofecundación y

cruzamientos

Selección Recurrente Recíproca (SRR)

1 ciclo = 15 -25 años

Nuevas

Introducciones

Nuevas

introducciones