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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