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MEJORA GENÉTICA DE GARBANZOS, HABAS Y OTRAS LEGUMINOSAS MENORES
Ana Mª Torres, Josefa Rubio, Salvador Nadal
XXVIII Foro INIA, 2016
cd
INICIO: Desde finales del siglo pasado (habas y garbanzos) Mas recientemente, otras leguminosas
• AGR 237 (Mejora y Biotecnología de cultivos): habas y garbanzos
• AGR 254 (Mejora Genética Agroalimentaria): yeros, alberjones, vezas, zulla
J. Rubio A.M. TorresC.M. Ávila
S. NadalE. Córdoba
EQUIPO INVESTIGADOR IFAPA
C. González
EQUIPO INVESTIGADOR IFAPA
¿DONDE ESTAMOS?
IFAPA, centro Alameda del ObispoAvda. Menéndez Pidal s/n, 14080 Córdoba
Finca “Alameda del Obispo” (154 has regadío)
- Invernaderos y cámaras de cultivo para evaluaciones controladas- Laboratorios de análisis molecular de DNA y RNA (PCR y qPCR)
Infraestructuras y equipamientos:
• AGR 114- Mejora Genética Vegetal (Garbanzos)
T. Millán J. Gil
EQUIPO INVESTIGADOR UCO
Universidad de CórdobaDepartamento de GenéticaCampus Rabanales
LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN
1. MEJORA TRADICIONAL DE LEGUMINOSAS
- Habas (Vicia faba L.)
- Garbanzos (Cicer arietinum L.)
- LEGUMINOSAS MENORES- Yeros (Vicia ervilia Willt.)
- Alberjones (Vicia narbonensis L.)- Veza (Vicia sativa L.)- Zulla (Hedysarum coronarium L.)
2. MEJORA ASISTIDA POR MARCADORES
- Mapas genéticos para detectar genes/QTLs
- Genómica comparativa y Sintenia
- Estudios transcriptomicos(librerias de cDNA para identificar genes candidatos)
3. CONTRIBUCIÓN A RECURSOS FITOGENÉTICOS
PROGRAMA DE MEJORA DE HABAS
PROGRAMA DE MEJORA DE HABAS
Caracteres: rendimiento, precocidad y autofertilidad
Arquitectura de la planta (crecimiento determinado)
Calidad: eliminación de compuestos no nutritivos
TANINOS: Disminuyen digestibilidad y valor proteico (flor blanca)
VICINA-CONVICINA:
Favismo: anemia hemolítica (deficiencia G6PDH)
Reduce tamaño y fertilidad de huevos
RESISTENCIA A ENFERMEDADES
Jopo (Orobanche crenata)
Hongos patógenos:
- Ascochyta fabae- Botrytis fabae- Roya (Uromyces viciae-fabae)
PROGRAMA DE MEJORA DE HABAS
PROGRAMA DE MEJORA DE GARBANZOS
Conseguir buenos rendimientos
Resistencia a enfermedades:
MarchitezFusarium oxysporum f. sp. ciceris
Resistencia a estreses abióticos (sequía, frío, etc)
RabiaAscochyta rabiei
PROGRAMA DE MEJORA DE GARBANZOS
GENOTIPOS PRECOCES
Estrategia para aumentar los rendimientos
PORTE SEMIERECTO
Importante en la estabilidad de la producción
TIPO BLANCO LECHOSO
Color, Tamaño, Forma
Calidad de la semilla
Ciclo
Porte
PROGRAMA DE MEJORA DE LEGUMINOSAS MENORES
Forrajeras Zulla
GranoAlberjones
Yeros
Veza
PROGRAMA DE MEJORA DE LEGUMINOSAS MENORES
Caracteres: ciclo y rendimiento
Arquitectura de la planta: porte erecto
Tolerancia-resistencia a patógenos (O. crenata)
Tolerancia a bajas temperaturas (alberjones)
Calidad: reducción compuestos no nutritivos (veza)
(ɣ-glutamil-β-ciano-L-alanina)
Rendimiento y mayor % semillas blandas (zulla)
Criterios de Mejora:
Estrategias de lucha frente a Orobanche spp. (Yeros)
Identificación e incorporación de fuentes de tolerancia-resistencia genética
a los programa de mejora.
Estudios de los mecanismos implicados en la supresión de estimulantes del
cultivo a la germinación de Orobanche
PROGRAMA DE MEJORA DE LEGUMINOSAS MENORES
SLs SLs
A) Mejora Genética Tradicional
B) Mapa Genético y Mejora Asistida por Marcadores
C) Contribución a los Recursos Fitogenéticos
RESULTADOS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN
Obtención de variedades
LME (Eurosemillas) LME (ZAYINTEC)
Descatalogadas (4)ECLAIR-Koipesol (5)En vías de registro EBT (Agrigensol)
A) RESULTADOS MEJORA GENÉTICA: Habas y Garbanzos
LME (Eurosemillas)Descatalogadas (6) En vías de registro ZAYINTEC (2) + IFAPA (1)
Registradas (4)HABAS: 13 variedades
GARBANZOS: 14 variedades Protegidas
Desarrollo de materiales RILs, pares de NILs:
Construcción y saturación de mapas genéticos
Mapeo fino e identificación de genes candidatos
16 poblaciones RILs (intra e interespecíficas) para resistencia a fusarium, rabia, roya, porte, floracion, etc.)
Cinco integradas en mapa consenso (Millan et al. 2010)
Pares de NILs (floración, nodulación, vaina doble/simple, FOC 5, porte)
GARBANZOS
HABAS
Más de 15 poblaciones RILs disponibles: ( resistencia a jopo, ascochyta, rendimiento, floración)
Cuatro integradas en mapa consenso (Satovic et al. 2013)
Obtención de variedadesA) RESULTADOS MEJORA GENÉTICA: Habas y Garbanzos
VARIEDADES REGISTRADAS
YEROS (Vicia ervilia): var. Jabegote
ALBERJÓN (Vicia narbonensis): var. María (grano)
ZULLA (Hedysarum coronarium): var. Córdoba (forrajera)
Obtención de variedadesA) RESULTADOS MEJORA LEGUMINOSAS MENORES
Saturado mapas genéticos: zonas asociadas a genes yQTLs que controlan caracteres agronómicos y resistencia:
Habas: Jopo, Ascochyta , Botrytis y roya Garbanzo: rabia , Fusarium y roya
Construido mapas consenso que integran información dediferentes fondos genéticos o cruces intra e interespecíficos
Asignado GL a cromosomas específicos (H) y establecidosu correspondencia con Medicago truncatula (H y G)
Desarrollado transcriptoma de habas más completo
Participado en consorcio que publicó la 1ª secuenciacompleta del genoma de garbanzo (Varshney et al . 2013)
Ayuda en la búsqueda de genes candidatos alrelacionar los mapas genéticos con el mapa físico
Obtención de variedadesB) RESULTADOS/Mapas Genéticos y MAS: habas y garbanzos
F2
Cromosoma III
OPAB0712900.0
OPU1095922.8
OPD15123336.7
OPW1550845.0
OPAH1448251.7
OPAC06102354.5
OPA11986
OPF08710
58.3
OPW1583677.7
OPAB07102687.1
OPN07152990.9
OPK03921111.6
PU11872128.9
Af1
OPW07_7110.0
OPAD02_48611.9
LG31
LG4113.4
OPG1715.6
OPI16_43617.6
OPK19_93125.7
OPAC06_209443.4
OPU10_95955.1
Mer03_73764.6
OPW07_194771.1
OPD12_124380.5
OPK18_121994.6
OPAB07_292112.8
OPAB07_1290124.9
OPW15_576150.0
OPW15_508152.6
LG54153.7
Mtmt_GEN_00012_03_1159.0
Mt892-01159.4
Lup66OPAH14_482
162.4
SAT163.2
OPAC06_1023
OPA11_986164.2
OPF08_710166.0
OPZ82166.9
OPD15_1219169.4
OPAC02_579187.0
OPU11_1761209.9
OPW15_836216.0
OPD13221.9
OPAB07_1028237.2
OPR16_1336262.2
OPAC02_1155273.5
OPU16277.5
OPU11_872280.2
PTSS4284.3
OPS01_1290284.9
OPR4288.7
OPF08_386311.5
Af1
_D
SS
Af1
_D
SL
RILs
Se ha identificado el gen CaNSP2 implicado en nodulación
Identificado un nuevo QTL asociado con el porte en el GL1
Se dispone de genes candidatos en QTLs para:
la resistencia a rabia (Ein3 y Ein4)
el carácter doble vaina (Rax2)
el control de la fecha de floración (TEMPRANILLO )
Obtención de variedadesB) RESULTADOS/ Mapas Genéticos y MAS: Garbanzos
Obtención de variedadesB) RESULTADOS/ Mapas Genéticos y MAS: Habas
Identificado gen TFL1 que controla crecimiento determinado
Identificado gen zt-1 controla flor blanca, ausencia de taninos- TTG-1: factor transcripción en cromosoma II.
Se trabaja en la identificación de genes candidatos para:
Gen zt-2 y zvc (crom 3 y 1; saturación DarTseq y sintenia)
Resistencia a jopo y Ascochyta
Fecha de floración, rendimiento y autofertilidad
GARBANZOS (RF2007-00002) 2008-2010
Multiplicación y caracterización de 1/3 de lacolección de uso del IFAPA (1027 entradas)
Envío de un duplicado al CRF de las entradas españolas (135 de un total de 192)
Obtención de variedadesC) Contribución a los Recursos Fitogenéticos
ZULLA (RF2009-00009) 2009-2010
Prospección, recolección, multiplicación, caracterización y documentación de poblaciones autóctonas de zulla para su puesta en valor en una agricultura multifuncional
HABAS (RFP2014-000 03-00-00) 2015-2016Actividades permanentes del germoplasma de habas en IFAPA, Alameda del Obispo (armonizar colección con CRF)
PROYECTOS NACIONALES (últimos 5 años)
FINANCIACIÓN (1)
AGL2008-02305: “Utilización de variedades primitivas en la ampliación de labase genética de Vicia faba L. mediante el uso de métodos clásicos ymoleculares ” 2009-2011
RTA2009-00031-00-00: “Mejora Genética en leguminosas grano: integración deherramientas clásicas y biotecnológicas para el aumento sostenible de laproducción agroalimentaria” 2009-2012
RTA2010-00059-00-00: “Aplicación de la genómica estructural, funcional ycomparativa para la sostenibilidad y eficiencia del cultivo de leguminosas (habasy garbanzos)” 2011-2013
RTA2013-00025-00-00: “Empleo de herramientas genómicas para larevalorización y mejora de leguminosas (habas y garbanzos)” 2014-2017
PROYECTOS INTERNACIONALES (últimos 10 años)
FINANCIACIÓN (2)
GLIP (2004-2008): “Grain Legumes Integrated Project”.FP6-2002-FOOD-1-506223 (habas y garbanzos)
LEGRESIST (2007-2010): “Exploiting genetic variability ofresistance genes in major european food legumes to improvevarieties for sustainable agriculture”. ERA-NET Plant Genomics.MEC, Programa Nacional de Biotecnología-Acción Estratégica deGenómica y Proteómica (habas).
LEGATO (2013-2017): “LEGumes for the Agriculture ofTomorrow” Proyecto nº 613551 (FP7-KBBE-2013-7-single-stage)(habas).
COLABORACIONES
- M. Kharrat ( INRAT, Túnez)- M Bouhadida ( INRAT, Túnez)- F. Maalouf (ICARDA, Líbano)
- D. Varshney (ICRISAT, India)
- F Madueño (CSIC, Valencia)- C Ferrándiz (CSIC, Valencia)- G Claros (SCBI-Univ. Málaga)- MJ Rodríguez Cachón (ITACYL)
*** **
** *
**
**
- G. Duc (INRA, Francia)- F Stoddard (Univ. Helsinki)- Z Satovic (Univ. Zagreb, Croacia)- C Vaz Patto (ITQB, Portugal )
- W. Link (Univ. Gottinguen, Alemania)- P. Winter (GenxPro, Alemania)- D. O´Sullivan (Univ. Reading, UK)
- J Carrera (Univ. Córdoba, Argentina)- W Chen (USDA, Pullman Washinton)- J. Weller (Univ. Tasmania, Australia)
COLABORACION EMPRESAS (últimos 5 años)
INNPACTO IPT-2011-1259-010000 (CEM11-36). Proyecto decooperación entre OPIs y empresas: “ Desarrollo de un programa de
mejora en habas para resistencia a jopo y calidad”: 2 variedades
Convenios (Cooperativa Campo de Tejada (CEM14-17): “
Desarrollo de garbanzos resistentes a rabia y fusarium y adaptados ala comarca de Campo de Tejada”
Convenios de multiplicación y explotación de variedades
FINANCIACIÓN (3)
Cultivos MULTIFUNCIONALES claves en:
AGRICULTURA, AMBIENTE, ALIMENTACIÓN, CULTURA
• Capaces de fijar Nitrógeno atmosférico
• Clave en rotaciones
• Mejoran la estructura del suelo y rendimiento
• Rompen ciclos de enfermedades y plagas
• Agricultura ecológica (abono verde) y desarrollo Rural sostenibles
• Fabricación de pienso
• Gastronomía y dieta mediterranea
¿POR QUÉ LAS LEGUMINOSAS ?
Cambio de tendencia incremento en las superficies de cultivo
0
100.000
200.000
300.000
400.000
500.000
600.000
700.000
800.000
900.000
1.000.000
19
61
19
63
19
65
19
67
19
69
19
71
19
73
19
75
19
77
19
79
19
81
19
83
19
85
19
87
19
89
19
91
19
93
19
95
19
97
19
99
20
01
20
03
20
05
20
07
20
09
20
11
20
13
has Unión Europea
has España
Serie histórica (1961-2014) : superficie de cultivo europea y española destinada a leguminosas grano
Mecanización del campo
Rendimientos inestables
Falta de subsidios de la UE
Productos uniformes y de calidad
Semilla certificada (habas: 255 Kg en 2015)
Variedades productivas y resistentes a enfermedades
SITUACION ACTUAL: Interés renovado por el cultivo
Aumento demanda proteína vegetal
Importaciones soja : dependencia económica
Alto precio de abonos nitrogenados
Incremento superficie cultivos ecológicos
Cambios nueva PAC:
Diversificación (3 cultivos si > 30 ha)
Greening vinculado a practicas medioambientales
Pago sujeto a empleo de semilla certificada
DEMANDAS DEL SECTOR: