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 Iniciativa para Acelerar la Generación de Variedades Adaptadas
a Ambientes Específicos y a la Variabilidad Climática
¿Quiénes participan? Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT): Agricultura Específica por Sitio, Modelación de cultivos y Fisiología de Arroz Objetivo
Integrar herramientas para acelerar y aumentar la eficiencia del mejoramiento de variedades. Resumen Frente a los retos que imponen el cambio climático y la seguridad alimentaria es necesario acelerar la generación de variedades y estar en capacidad de ofrecer materiales que se ajusten mejor a las condiciones de producción de los agricultores. En arroz, la producción se ha visto afectada por la variabilidad climática y existe una mayor dificultad para obtener una ganancia genética a través de los ambientes. La complejidad en las interacciones genotipo por ambiente (GxA) reduce la heredabilidad del rendimiento, lo que resulta en un lento progreso para el mejoramiento de variedades, sobretodo en ambientes donde existen múltiples estreses abióticos o contextos de alta variabilidad climática. Acelerar los ciclos de mejoramiento resulta fundamental, no sólo para lograr suplir la demanda de alimentos proyectada en las siguientes décadas, sino también porque, bajo el contexto de cambio climático, los ciclos de mejoramiento largos incrementan el riesgo de desarrollar variedades que, una vez liberadas y adoptadas, no se ajustan a los ambientes para los que originalmente se desarrollaron (Zheng et al. 2015). En otras palabras, debemos asegurar que la velocidad del mejoramiento supere la del cambio climático. En general, considerando varios cultivos, la variabilidad de rendimiento explicada por el ambiente (A) está entre 48‐93%, por la interacción GxA entre 4‐35%, y por el genotipo (G) entre 1‐16% (Chenu 2011). No obstante, las inversiones han sido mayores en entender el genotipo. Los más recientes avances en cuanto a conocimiento y metodologías en genómica y bioinformática han abierto una amplia gama de oportunidades para acelerar y aumentar la eficiencia del mejoramiento de variedades en arroz pero aún se requiere una comprensión avanzada de las interacciones GxA y del ambiente. Con el fin de acelerar el mejoramiento de variedades se han utilizado de forma independiente: (i) la diversidad genética en arroz, los métodos de secuenciación genética y las plataformas de fenotipado (genética), (ii) los ensayos multi‐ambientales y la modelación de cultivos bajo diferentes escenarios climáticos y recientemente (fisiología) (iii) el análisis de datos observacionales al nivel de finca para la identificación de ambientes y de las variedades adaptadas a estos ambientes. A pesar de los avances en cada disciplina individualmente, aún no se tienen productos tangibles para el mejoramiento de cultivos bajo condiciones de variabilidad climática. En este contexto, optimizar el uso de la diversidad genética en diferentes ambientes y condiciones climáticas sigue siendo un gran reto para el mejoramiento genético. En el CIAT se ha venido desarrollando un nuevo concepto donde se integran estos tres puntos. Primero la modelación de cultivos (empírica y/o mecanística) se utiliza para caracterizar los ambientes de producción arrocera bajo largos lapsos y la respuesta de las diferentes variedades a los mismos; segundo se utilizan los ambientes para realizar ensayos con el fin de validar los resultados y de evaluar el comportamiento de nuevas variedades; y tercero se construyen plataformas de fenotipado para así utilizar la diversidad genética y revelar nuevas herramientas para mejoramiento (parentales, marcadores moleculares). Esta iniciativa permitirá generar una comprensión avanzada de las interacciones GxA, proporcionando: • Una mejor comprensión del ambiente (manejo y clima) y de los factores (clima o manejo) que limitan el rendimiento en condiciones comerciales y experimentales. • Información sobre localidades representativas de interés para realizar ensayos de selección de materiales para estreses específicos, i.e. localidades donde las variedades expresan el mismo comportamiento, localidades donde el estrés abiótico permite discriminar las variedades. • Características necesarias para la adaptación, y los genes que la controlan, relevantes para la generación de marcadores moleculares • Identificación de parentales promisorios para un ambiente específico o un conjunto de ambientes que muestran el mismo comportamiento. • Modernización y sistematización de la captura de datos observacionales permitiendo un monitoreo continuo de los rendimientos en condiciones comerciales, y por lo tanto una estimación del impacto que estos nuevos materiales están generando en la región. Más allá de herramientas para el fitomejoramiento, todas estas herramientas tanto individualmente como en combinación, brindan elementos clave para reducir el riesgo asociado con la producción arrocera, beneficiando no solo a los agricultores, sino también los gobiernos, molinos y usuarios finales. Próximos pasos Se comenzó a recopilar información general (disponibilidad de estaciones meteorológicas, manejo del cultivo, fechas de siembra) de 104 estaciones experimentales del FLAR. Parte de esta información está siendo utilizada para generar un mapa donde las localidades se agrupan por características de clima, suelo, y rendimiento. Se busca comenzar a definir estaciones experimentales estratégicas, para realizar captura de datos, ensayos y calibraciones del modelo de simulación. Referencias
Chenu, K., 2011. Characterizing the crop environment‐nature,significance and applications. In Crop Physiology. Queensland, Australia: Elsevier Inc., pp. 321–348. Available at: http://dx.doi.org/10.1016/B978‐0‐12‐417104‐
6/00013‐3 Zheng, B., Chenu, K., and Chapman, S. 2015. Velocity of temperature and flowering time in wheat – Assisting breeders to keep pace with climate change. Global Change Biology, DOI: 10.1111/gcb.13118. Información de contacto
María Camila Rebolledo, Fisiología de Arroz – CIAT [email protected]