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Conferencia magistral:
Hacia el desarrollo de materiales genéticos
para enfrentar el cambio climático.
Hernán Mauricio Romero Angulo, PhD.
Cenipalma
Hacia el Desarrollo de Materiales
Genéticos para Enfrentar el Cambio
Climático
Hernán Mauricio Romero, Ph.D.
Coordinador Programa de Biología y Mejoramiento,
Cenipalma
Profesor Asociado, Departamento de Biología
Universidad Nacional de Colombia
Octubre 1, 2014
Factores limitantes del crecimiento y producción en
plantas
Situación de Producción
Potencial
Obtenible
Actual
Factores determinantes
Factores limitantes
Factores reductores
 CO2
Radiación
Temperatura
Fotoperiodo
Carácterísticas del cultivo
Fisiología – fenología
Arquitectura
 Agua
Nutrimentos
Elementos mayores
Elementos menores
Compactación
Salinidad
Infiltración
 Malezas
 Enfermedades
 Plagas
 Contaminantes
 Calamidades
Nivel de Producción
4
Concentración histórica de CO2
Environment Canada
Efecto invernadero
GEI: vapor de agua, CO2, CH4, N2O, HCFC, HFC, etc.
¿Para qué contabilizar el C?
Efecto invernadero es un proceso de Calentamiento global o aumento progresivo y gradual de la temperatura
media de la superficie de la Tierra
El calentamiento global es el responsable del Cambio climático mundial: cambios significativos en los patrones
climáticos del planeta (temperatura y precipitación), así como en la frecuencia y severidad de eventos extremos
como huracanes, inundaciones, sequías (González et al., 2003).

Importancia:
incremento
establecer
de
Compensación)
Cuantificación
GEI,
lo
soluciones
al
(Mitigación
/
que
implica
su
Contabilidad del C: HC vs. ACV
Huella de Carbono
Huella de carbono: Balance emisión / captura de GEI
Σ GEI emitidos por efecto directo o indirecto de un individuo,
organización o producto durante un periodo de tiempo definido o
en relación con una unidad de producto especificado.
1. Producto: PAS 2050 / ISO 14067; Organización: ISO 14069 /
PAS 2060
2. “Indicador de IA → programa de reducción de emisiones”.
Determinación del potencial
de palma
Huelladeldecultivo
Carbono
de aceite como sumidero de carbono para
disminuir los gases efecto invernadero.
1. Cuantificar el tiempo de intercambio neto de CO2 (NEE)
entre el suelo, un cultivo adulto de palma de aceite y la
atmósfera
2. Establecer la evapotranspiración de un cultivo adulto de
palma de aceite mediante la técnica de Eddy Covariance, y
el balance de agua en el continuo suelo - palma de aceite
– atmósfera.
3. Determinar la huella de carbono para la producción de una
tonelada de aceite de palma refinado
Huella de Carbono
Medición de flujo = cuántas moléculas se mueven y con qué rapidez suben y bajan
Esquema de la técnica EC
Huella de Carbono
Sistema EC - CEPV
 Analizador: 7200 CO2/H2O (cerrado)
 Anemómetro: Gill Wiindmaster Pro
 Sensores Biomet:
 Radiómetro CNR4
 Placas de flujo de calor
 Sensores temperatura del suelo
 Sensores de humedad del suelo
 Sensor para precipitación
 Sensor para humedad relativa
 Sensor para tempertura
 Sensor PAR
 Datalogger
Huella Hídrica
Huella de Carbono
Huella de Carbono
ml
Huella de Carbono
Hoja 1
Hoja 9
Hoja 17
Hoja 25

Importancia: establecer soluciones al incremento de GEI, (Mitigación / Compensación) lo que implica su
Cuantificación
Cálculo de la HC
Preliminar: Caracterizar el sistema productivo (RFF → CEPV, 2012)
HC: Definición de UF y Mapa del proceso
Unidad funcional (UF):
1 ton RFF
CO2
Emisiones por CUS
Plantas
Cambio uso de
suelo (CUS)
Agua
Emisiones: Uso de plaguicidas
Fertilizantes
Plaguicidas
Emisiones: Quema combustibles
Crecimiento del
cultivo
Combustibles
Mantenimiento y
cosecha
Producto
Flujo de materia
Flujo de energía
Emisiones / Captura
Emisiones: Uso de fertilizantes
Residuos orgánicos (e inorgánicos)
Racimos de fruta fresca (RFF)
PB
Alcance: Límites del sistema
Etapas
Fase agrícola
Etapa de Cultivo
Etapa de Extracción
Aceite de palma crudo
Productos
Etapas y productos en la cadena productiva de la palma de aceite
Agroindustria
Fruto de palma
(RFF)
Almendra de palma
Aceite de palmiste
crudo
Torta de palmiste
Transformación industrial
Procesamiento industrial de aceites y grasas
Elaboración de
materias primas y
productos refinados
Elaboración de bienes
de consumo básico e
insumos para otras
industrias
Aceite de palma RBD
Aceite liquido
comestible
Oleína de palma RBD
Ácidos grasos
Aceite de palmiste
RBD
Oleína de palmiste
RBD
Estearina de palmiste
RBD
UF = 1 Ton RFF
CEPV a PB
Manteca
Margarinas
Grasas para freír,
confitería y helados
Jabones
Mezclas para
alimentos
concentrados
Industria oleoquímica
Elaboración de
materias primas y
productos para otros
procesos
Materias primas:
Metil esteres
Alcoholes grasos
Emulsificantes
Glicerol
Productos:
Combustibles
(Biodiesel)
Lubricantes
Pinturas
Surfactantes
Inventarios: Emisiones directas
Agua suministrada : No hubo riego
Estudio de cambio de uso del suelo (CUS)
Tipo y cantidad de fertilizantes: No se empleó fertilización
orgánica.
 Tipo y cantidad de plaguicidas, (insecticidas, herbicidas,
fungicidas, desinfectantes, coadyuvantes)
 Consumo de combustibles y lubricantes
Diesel: tractor, cable vía, camiones de transporte de fruto y bus
Lubricantes
Gasolina: guadaña, vehículos y motos del personal
PB
Fruto vendido (ton)
% Participación
Distancia al CEPV (km)
Oleaginosas Las Brisas
Extractora Central
Palmeras de Puerto Wilches
Extractora Monterrey
Total
1945
289
45
2371
4648
41,8
6,2
1,0
51,0
100
60
50
70
80
-
Cálculo de la HC (SimaPro versión 7.0)
Factor de emisión: Cantidad de GEI relativos a una unidad de actividad y expresada como
CO2eq → Ecoinvent (IPCC, 2007).
CO2 equivalente (CO2eq): Unidad de comparación de la fuerza de radiación (potencial de
calentamiento global) de un GEI con el dióxido de carbono.
Potencial de calentamiento global
GEI
Después de 100 años
Dióxido de Carbono
1
Metano
25
Óxido nitroso
298
HFC-23
14800
HFC-125
3500
HFC-134a
1430
HFC-143a
4470
CFC13
10900
CFC12
4750
Bromuro de metilo
1400
CO2eq → “moneda de normalización”
CO2eq = masa de un GEI dado x potencial de
calentamiento global.
Ej: 1 ton CH4 = 25 ton CO2eq
Importancia agrícola
RESULTADOS
Cambio de uso de suelo (CUS)
Cambio en el carbono almacenado debido al CUS
t C·ha-1
Parte
Componente
Bosque fragmentado con
Sistema de palma
vegetación secundaria
de aceite
Subterránea
COS
52,9
67,4
Aérea
Planta + Coberturas + MO
50,0*
50,9**
102,9
118,3
Total (t C·ha-1)
Cambio (t C·ha-1)
+15,4
Biomasa en pie del bosque de bosques secundarios
tropicales: Ortiz y Kanninen (2000)
** Biomasa para el agroecosistema de la palma: palma (dosel,
estípite, bases peciolares, inflorescencias, racimos, raíces) +
coberturas + MO asociada (hojas e inflorescencias masculinas
podadas) Henson et al., (2012a)
*
Se asume un promedio de contenido de C en la
biomasa del 45% (Henson, 2005)
Tiempo de pago: 22 años
Estimación de MS del agroecosistema de la palma
Producción máxima de biomasa
Edad (años)
21
Biomasa max (t /ha)
113,1
Biomasa Palma (t /ha)
96,95
Biomasa Hojarasca (t /ha)
10,03
Biomasa Coberturas (t /ha)
6,13
Fuente: Henson et al., 2012a
Captura de C por la palma de aceite
Comparación por captura de C entre diferentes alternativas de sistemas de uso de la tierra (SUT).
SUT
Reserva de carbono (t C·ha-1)
Duración
(años)
Bajo
Medio
Alto
Bosque primario
-
192
230
Cultivo / barbecho
4
32
SAF complejo
25 – 40
SAF simple
Palma de aceite
Diferencia entre
Bosque primario
Pastura
276
-
-201
34
36
-196
+5
65
85
118
-145
+56
15
65
74
92
-156
+61
25 - 30
82
100
120
-130
+70
(Castilla, 2004).
Palma de aceite en Colombia 2012: 452.435 ha sembradas ►el 87%
estuvo previamente ocupada por cultivos anuales y pasturas, <0,2 % fueron
zonas pantanosas (Henson et al., 2012b).
El cultivo no reemplazó bosque virgen u otras reservas naturales (<13%)
Gran productividad + Alto potencial de captura de CO2 (GEI) +
Crecimiento anual en área sembrada del 10% = Cultivo promisorio en
la mitigación del cambio climático
Balance de C (HC): 1 ton RFF
Actividad
Captura del cultivo
Balance (Kg CO2 eq / ton RFF)
Secuestro
Emisiones
724
Fertilización N química
-75
Transporte RFF
-17
CUS
-16
Plaguicidas
-1
Remanentes*
-9
Subtotal
Neto
724
-118
606
Remanentes: trasporte y la tracción del tractor, el bus, el cable vía y los automóviles
HC: Una oportunidad de mitigación de GEI

Sembrar palma de aceite sobre tierras de menor acumulación de
biomasa.

Incrementar el rendimiento de RFF mediante mayores eficiencias
de producción (adopción de mejores prácticas agrícolas).

Sembrar coberturas al establecimiento del cultivo: contribución
de 200 kg N·ha-1 en el primer año después de trasplante, y
gradualmente va disminuyendo hasta cero en el 5º - 6º año
(Hashim et al., 2011).

Hacer uso racional del nitrógeno = < emisiones N2O
HC: Una oportunidad de mitigación de GEI

Aplicar más fertilizantes nitrogenados de origen orgánico (tusas
y/o lodos y/o compost). La aplicación de estos productos puede
reducir la necesidad de fertilización química (Henson, 2004).

Usar biodiesel de palma como sustituto de los combustibles
fósiles: reduce las emisiones de GEI en un 87 % (Yañez et al.,
2011).

Producir biocarbón: reduce la pérdida de C almacenada in situ por
25 años, disminuye el hábitat de insectos plaga (Strategus aloeus y
Rhynchophorus palmarum) e incrementa la fertilidad del suelo (>
COS, > K, > P, < Al3+ , > actividad microbiológica) (Garzón, 2010).
Factores limitantes del crecimiento y producción en
plantas
Situación de Producción
Potencial
Obtenible
Actual
Factores determinantes
Factores limitantes
Factores reductores
 CO2
Radiación
Temperatura
Fotoperiodo
Carácterísticas del cultivo
Fisiología – fenología
Arquitectura
 Agua
Nutrimentos
Elementos mayores
Elementos menores
Compactación
Salinidad
Infiltración
 Malezas
 Enfermedades
 Plagas
 Contaminantes
 Calamidades
Nivel de Producción
34
LIMITACIONES
Toxicidad de aluminio
Déficit hídrico
Inundaciones
Altas temperaturas
Plagas
Enfermedades
Efecto del ambiente en la productividad
de palma de aceite
(Henson, 1997)
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
Fotosíntesis y producción
Fotosíntesis (µmol/m2/s)
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0
5
10
15
Racimos por palma
(Henson, 1990)
Factores que afectan la
productividad de la palma
Elemento
Climático
Precipitación
(mm/año)
Altamente
adecuado
Adecuado
Moderad.
adecuado
Inadecuado
2500 - 3000 3000 - 4000
2000 -2500
1700 - 2000 1400 - 1700
> 5000
< 1100
Temperatura
(oC)
26 – 29
29 – 32
23 – 26
32 – 34
20 – 23
> 36
< 20
Epoca seca
(meses)
0
1
2-4
>6
Radiación
solar diaria
(MJ /m2)
16 – 17
17 – 19
14 – 16
19 – 21
11 – 14
> 23
<8
Viento (m/s)
< 10
10 – 15
15 – 25
> 40
(Goh, 2000)
Fotosíntesis de palma de aceite sembrada en
diferentes zonas palmeras
-1
14
Fotosíntesis (µmol m s )
16
-2
18
12
10
8
6
4
2
0
AAR
TESTIGO
GOLDEN HOPE
Material
Norte
Occidental
Oriental
Central
GUTHRIE
AGUA
ESTRÉS HÍDRICO EN PALMA
ANEGAMIENTO
Anegamiento
A.
B.
Figura 1. Precipitación en porcentajes con respecto al promedio multianual entre: A. enero y
diciembre de 2010, y B. enero y septiembre de 2011. Fuente Ideam, 2012.
•
Colombia: inundaciones en 1’000.000 ha cerca de un
millón de hectáreas de cultivos y actividad ganadera
→ pérdidas en 200.000 ha.
•
Palma de aceite: inundaciones en aprox. 40 mil ha →
caída en el rendimiento de aceite, de 3.4 a 3.0 t / ha +
propagación de enfermedades en algunas zonas
Fotografías: O Obando, 2010
Objetivos
Determinar el efecto del anegamiento sobre la fisiología de
plántulas de palma de aceite.
Fotografía: O Obando, 2010
Metodología
A
B
A
A
C
B
C
C
D
Condiciones hídricas del suelo evaluadas durante el ensayo: A. Déficit (T1); B. Capacidad de campo (T2);
C. Hipoxia (T3); D. Anoxia (T4).
Metodología
Determinaciones a los 30 y 60 ddt:
•
Intercambio de gases (Fotosíntesis,
respiración)
y
relaciones
hídricas
(transpiración y UEAE) → en hoja número 3
(IRGA - LI-6400)
•
Crecimiento vegetativo: altura, NHojas,
PST y AF.
•
Contenido nutricional: N, P, K, Ca, Mg, B, S,
Na, Fe, Mn, Zn → en hoja número 3 (LAFS)
•
Respuesta bioquímica: compuestos de
ajuste osmótico, actividad SAE y SANE ,
contenido de etileno, AO, ácido láctico y
alcohol dehidrogenasa → en hoja número 3
(LFBV)
Resultados: Intercambio de gases
Respuesta fotosintética de tres líneas embriogénicas sometidas durante 32 y 66 días a
diferentes condiciones hídricas del suelo.
Interacción Condición hídrica vs. Línea embriogénica no significativa.
Factor
Fotosíntesis máxima
Fotosíntesis máxima
Eficiencia fotosintética
diaria
potencial
(μmol CO2. mol foton-
(μmol CO2 m-2 s-1)
(μmol CO2 m-2 s-1)
1)
Nivel
32 ddt
66 ddt
66 ddt
66 ddt
Anoxia
8,97 a
8,40 a
10,48 a
0,0192 a
Condición
Hipoxia
7,88 a
8,60 a
10,74 a
0,0198 a
hídrica
CC
8,96 a
9,69 a
10,45 a
0,0185 a
DH
4,35 b
2,80 b
1,40 b
0,0033 b
LE 33-7
8,05 a
6,94 a
7,96 a
0,0143 a
LE 28-59
7,82 a
7,45 a
8,15 a
0,0152 a
LE 16-79
6,75 a
7,72 a
8,70 a
0,0162 a
Línea
embriogénica
Promedios con letras distintas son significativamente diferentes, según Tukey (P<0,05).
Resultados: Intercambio de gases
Figura 4. Respuesta de la fotosíntesis de tres líneas embriogénicas a la radiación fotosintéticamente activa (RFA)
sometidas durante 66 días a diferentes condiciones hídricas del suelo.
Resultados
: Relaciones hídricas
y Respiración
del folíolo
Relaciones hídricas y respiración foliar de tres
líneas embriogénicas
sometidas
durante
32 y
66 días a diferentes condiciones hídricas del suelo.
Interacción Condición hídrica vs. Línea embriogénica no significativa.
Factor
Nivel
Respiración del
Transpiración
UEA
(mmol H2O m-2 s-1)
(mmol CO2 mmol-1 H2O)
folíolo
(μmol CO2 m-2 s-1)
32 ddt
66 ddt
32 ddt
66 ddt
66 ddt
Anoxia
2,28 a
2,48 a
0,00391 b
0,00340 b
0,088 ab
Condición
Hipoxia
2,12 a
2,80 a
0,00372 b
0,00305 b
0,080 b
hídrica
CC
2,40 a
2,96 a
0,00373 b
0,00331 b
0,067 b
DH
0,88 b
0,72 b
0,00496 a
0,00396 a
0,125 a
LE 33-7
1,99 a
2,08 a
0,00424 a
0,00379 a
0,092 a
LE 28-59
2,03 a
2,33 a
0,00402 a
0,00349 a
0,098 a
LE 16-79
1,75 a
2,38 a
0,00397 a
0,00366 a
0,080 a
Línea
embriogénica
Promedios con letras distintas son significativamente diferentes, según Tukey (P<0,05).
Resultados: Crecimiento vegetativo
Apariencia de tres líneas
embriogénicas
sometidas
durante 66 días a diferentes
condiciones hídricas del suelo.
De izquierda a derecha: anoxia,
hipoxia, capacidad de campo y
déficit.
Resultados: Formación de neumatóforos
Neumatóforos en Euterpe oleracea. (Tomado de Granville, 1974).
Resultados: Formación de neumatóforos
A
Apariencia de los neumatóforos desarrollados en la
condición de hipoxia, al cabo de 60 días. A. Presencia
de neumatóforos en la superficie del suelo; B.
Neumatóforos una vez lavados; C. Vista ampliada.
B
C
C
Características de los neumatóforos presentes en tres líneas embriogénicas sometidas a condiciones de
hipoxia y anoxia durante 60 días.
T3: Hipoxia
T4: Anoxia
D
Línea
Diámetro (mm)
Cantidad (#)
Diámetro (mm)
embriogénica
Min
Max
Min
Max
Min
Max
LE 33-7
0,46
1,27
8
70
0,56
1,05
LE 28-59
0,67
1,19
11
79
0,61
1,20
LE 16-79
0,32
1,10
15
75
0,63
1,11
Resultados: Formación de neumatóforos
A
A
B
D
E
E
B
C
D
F
Apariencia de los neumatóforos desarrollados en la condición de anoxia: A. Lámina de agua sin presencia de
neumatóforos, 1 ddt; B. Presencia de neumatóforos, 20 ddt; C. Desarrollo de los neumatóforos a partir de raíces
primarias; D. Neumatóforo individual; E. Ápice del neumatóforo (10x); F. Estructuras semejantes a lenticelas (10x).
Conclusiones
Mayor
crecimiento
en
términos de altura, número de
hojas,
área
foliar
y
acumulación de masa seca
total,
Saturación del suelo: NO
afectó la Fotosíntesis…
Pero
< Crecimiento = > Tasas de respiración
(foliar
+ mantenimiento de los
neumatóforos), + limitaciones en la
absorción y trasporte de nutrientes.
Estandarización de la metodología para evaluar el efecto del estrés por anegamiento →
etapa de vivero.
Anegamiento→ una de las condiciones favorables de la PC, “al ser el agua el medio ideal para la
producción de esporangios y la movilidad de las zoosporas de Phytophthora infestans, su agente causal
(Martínez et al., 2010)”
SEQUIA
Productividad y déficit hídrico anual
(IRHO)
RFF (t/ha año)
26
22
18
14
10
6
0
200
400
600
800
Déficit hídrico anual
(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 La Me, Costa
Indonesia
de Marfil
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
Akpadanou
Benin
550
50
6.0
8.2
21.8
60
78
55
(Henson, 1998)
Resultados
Ambiente
Hacienda
Ariguani
No riego
Suramerica
Riego a
saturación cada
20 días
Genotipos
Años (2007-2012)
Años (2011-2012)
RFF
NR
PMR
68,3
10,6
6,3
32,1
56,4
9,6
82,5
69,0
11,8
86,0
11,7
7,0
29,5
56,1
9,7
79,9
65,7
7,9
71,4
11,8
5,7
31,8
56,5
10,0
80,8
69,7
9,7
80,2
10,6
7,3
33,4
59,2
8,4
84,1
67,1
10,4
102,1
11,9
8,2
31,0
55,8
8,8
83,6
66,4
8,9
91,4
11,7
7,5
32,5
56,9
7,8
84,1
67,9
11,0
83,2
11,4
7,0
31,7
56,8
9,1
82,5
67,6
10,0
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
Dami
DxN
Felda
GH
Guthrie
UP
Media
Dami
AR AMF AF MF FR PMF
BUSQUEDA DE MATERIALES GENETICOS
TOLERANTES AL DEFICIT HIDRICO
Colección biológica de E. guineensis de Angola
3
1
5
2
4
1.
2.
3.
4.
5.
Caixito
Sumbe
Cabinda
Benguela
Uige
Figura. Mapa con zonas de colecta de E. guineensis en Angola
Distancia minima 1-5 291.189 km Distancia maxima 3-4 793.518 km
Familias
Caixito
16
Sumbe
15
57
14
35 16 38
52
19
28
13
24
59
14
12
23
34
11
39
Benguela
18
11
10
Cabinda
33
41
Uige
9
9,0
10,0
11,0
12,0
13,0
14,0
15,0
16,0
UEA
(mol CO2/mol H2O)
Época lluviosa
Fotosíntesis Máxima
(µmoles CO2 *m-2*s-1)
19
0,0048
0,0045
Época seca
Época seca
58
310
0,0042
0,0039
0,0036
16
57310 59
58 41 28
23
38
52
35
24 33 18
34
14
39
0,0033
11
0,0030
0,0030
0,0033
0,0036
0,0039
0,0042
Época lluviosa
0,0045
0,0048
Información
Morfogronómica
Molecular
No. Familias
Análisis de
racimos
Caixito
9
571
287
88
Sumbe
8
473
242
100
Cabinda
11
723
354
119
Benguela
6
323
175
58
Uige
9
575
295
90
Total
43
2.665
1.353
455
Zona geográfica
Componentes de
Rendimiento
3 años para análisis de racimos
5 años para rendimiento
30 marcadores microsatélites
Molecular
Introducción
Introducción
El objetivo de este trabajo fue seleccionar palmas tipo Dura las
cuales pudieran incluir el máximo de diversidad genética presente
en la colección completa.
Angola x Polen Ybi
Su progenie será evaluada frente a la PC,
déficit hídrico, aluminio, ML
Obtención y almacenamiento de semillas
Cuarto
Frío
Almacenamiento
de
aproximadamente 800 semillas
por cruzamiento
Accesiones: 44
Cruzamientos: 8 por accesión
Total Cruzamientos: 352
El manejo relacionado con sistemas de riego, implican una alta
inversión económica, además de una exigencia de los criterios
técnicos para la selección de estos sistemas (debilidad para el
pequeño palmicultor).
Por tanto este trabajo permitirá:
 Discriminar materiales de palma de aceite
que posean diferentes grados de
tolerancia al DH,
▼
 Mejor aprovechamiento de las zonas
sembradas y aumento de la producción.
Potenciales hídricos del suelo : 0,042 -1,0 durante 60 días
1. Tratamientos: Control de la tensión hídrica del suelo
40
35
Humedad (% ps)
Curva de retención de humedad del
suelo empleado
45
30
25
20
15
10
y = 21,826x-0,131
R² = 0,9935
5
0
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
Potencial hídrico (MPa)
+
Sensores
=

Datalogger
Mantener tensiones hídricas constantes
Control de la cantidad y
Tiempo de riego
2.
Determinaciones
•
Potencial fotosintético → Sistema portátil
•
Potencial hídrico del foliolo → Bomba de
•
Fluorescencia de clorofila → Sistema
•
Contenido de clorofila → SPAD
de fotosíntesis Li-Cor 6400
Respuesta de la fotosíntesis a la intensidad
solar, transpiración, uso eficiente del agua
(UEA), respiración
Scholander
portátil de fotosíntesis Li-Cor 6400
Apariencia de los materiales dos meses después de
sometidos a diferentes potenciales hídricos del suelo
U1273
U1914
U1859
U1937
4.
Nótese la reducción en la tasa fotosintética a
medida que se incrementa el potencial
hídrico
Intercambio gaseoso: Curvas de luz
Fotosintesis (μmol CO2.m-2.s-1)
-0,042 MPa
-0,5 MPa
16
8
14
7
12
6
10
5
8
4
6
3
4
2
2
1
0
0
200
400
600
U1273
800
1000
U1859
1200
1400
1600
U1914
1800
2000
0
0
200
400
U1937
600
U1273
800
1000
U1859
1200
1400
1600
U1914
1800
2000
U1937
-2,0 MPa
-1,0 MPa
0,5
4,0
3,0
0,3
2,0
1,0
0,0
0,0
0
200
400
U1273
600
800
U1859
1000
1200
U1914
1400
1600
U1937
1800
2000
0
200
400
U1273
PAR (μmol cuanta.m-2.s-1)
600
800
U1859
1000
1200
1400
U1914
1600
1800
U1937
2000
Intercambio gaseoso: Fotosíntesis
16
Fotosíntesis máxima (μmol CO2·m-2·s1)
4.
14
a
U1273
U1859
U1914
U1937
b
12
c
10
8
d
a
6
b
c
4
a
c
2
0
b
d
-0,042
-0,5
Potencial hídrico del suelo (MPa)
c
-1,00
Tolerancia al DH
CONCLUSIONES
Respuesta de los materiales está en función de la condición de humedad del suelo
1. Condición: Capacidad de campo
Respiración vs. Fotosíntesis
Potencial hídrico de la planta (foliolo) vs. UEA
Tolerancia al DH
CONCLUSIONES
Respuesta de los materiales está en función de la condición de humedad del
suelo
2. Condición: DH,
Respiración vs. Fotosíntesis
Potencial hídrico de la planta (foliolo) vs. UEA
U1914
0,0035
U1937
U1273
U1859
-2,10
-1,90
-1,70
Potencial hídrico del foliolo (MPa)
-1,50
0,0030
-1,30
UEA (mmol CO2·mmol-1 H2O)
0,0040
DH
Variación en la fotosíntesis máxima en materiales cercanos de
palma de aceite bajo diferentes condiciones de déficit hídrico
SFF
SDF
MLI
MLINT
MLA
Caracterización de genes relacionados con la
respuesta a estrés hídrico en palma de aceite
Flujo de trabajo de RNA-Seq
Muestreo de hojas(n=4 plantas como pool)
Extracción de RNA (n=3 pools; 2: pools RNASeq, 1 pool: RT-qPCR)
Preparación de librerías de cDNA
Secuenciación (In equipo)
Mapeo y ensamblaje de novo
Anotación, Gene Ontology (GO)
Análisis expresión diferencial
• RNAlater (Qiagen, Germany); guardar muestras
• RNAqueous-4PCR, (Ambion, USA); extraer RNA total
• TruSeq RNA Sample Preparation Kit V2 (Illumina, USA); sintetizar
cDNA para secuenciación
• HiSeq2000 (Illumina, USA); Macrogen, Seoul, Corea al Sur
• Bowtie2; Mapeo, ContigExpress, NY, USA
• Quake; correccion; SOAPdenovo-Trans, ensamblaje de novo
• Blast+, KOBAS 2.0, BiNGO
• HTseq, DESeq, cuantificación de expresión diferencial
• KOBAS, GO/Pathway enrichment;
• MapMan, BiNGO, GeneMANIA , redes, mapas, etc.
Mapa: visión general del Metabolismo
Por programa: MapMan
Mapa: Estreses
Por programa: MapMan
Las redes de términos de GO
Procesos biológicos
Funciones moleculares
Por programa: BiNGO
Componentes celulares
La red de genes relacionados a estrés hídrico
Por programa: GeneMANIA
Transcript
Susceptible vs Tolerante
Gene
T_003109 AT3G12580|HSP70|heat shock protein 70-4
T_002935 AT1G28380|NSL1|protein necrotic spotted lesions 1
T_046535 AT5G03720|HSFA3|heat shock transcription factor A3
T_051452 AT5G25610|RD22|dehydration-responsive protein RD22
T_000310 AT1G04920|SPS3F|sucrose-phosphate synthase
T_001315 AT5G54650|Fh5|formin-like protein 5
AT5G66850|MAPKKK5|mitogen-activated protein kinase
T_001738 kinase kinase 5
AT4G17940||tetratricopeptide repeat domain-containing
T_001071 protein
T_000721 AT1G53090|SPA4|SPA1-related 4 protein
T_003433 AT5G47900||hypothetical protein
Cómo acelerar la llegada de esos
materiales a los palmicultores?
1. Determinar la tolerancia de los materiales
comerciales a sequía o anegamiento
2. Acelerar la búsqueda de fuentes de tolerancia
(colecciones biologicas) e implementar
programas de Selección Asistida por
Marcadores Moléculares
3. Clonación
4. Transgénesis
PROGRAMA DE BIOLOGIA DE LA PALMA Y FITOMEJORAMIENTO
GRUPO DE INVESTIGACION
•
•
•
•
•
•
•
•
Edison Daza
Maria Yuli González*
Jonathan Camperos
Yurany Rivera
Cristihian Bayona
Leonardo Moreno*
Seyed Jazayeri
Rodrigo Avila