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• Negrete Ledesma José Antonio

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Interacción Genotipo X Ambiente importancia en el mejoramiento genético y en la evaluación y elección de cultivares

Fitotecnia

17/8/2010 Facultad de Agronomía, UDELAR

Mejoramiento Genético Diversidad Genética Selección

Recombinación

Obtención de cultivares Evaluación de cultivares

Individuo: P = G + E Población: P = G + E + GxE

Comercialización de cultivares

Algunos conceptos previos Es posible que dos cultivares y/o genotipos tengan diferentes rendimientos en un solo ambiente? R

Genotipo 1

Genotipo 2

G2

G1

AMBIENTE 1

Se llama efecto genotipo (G)

E1

Algunos conceptos previos Es posible que un cultivar y/o genotipo tenga diferente rendimiento en dos ambientes? R G1

Genotipo 1

AMBIENTE 1

Genotipo 1

AMBIENTE 2

Se llama efecto ambiente (E)

E1

E2

¿Qué es la Interacción GxE? Es un cambio en la respuesta de los genotipos a los diferentes ambientes. R

Genotipo 1

Genotipo 2

AMBIENTE 1

Genotipo 1

G2

G1

Genotipo 2

AMBIENTE 2 E1

E2

Tipos de respuesta G1

R

G2

NO hay GxE G1

G2

AMBIENTE 1

G1

G2

AMBIENTE 2

R

E1

E2 G2

GxE cambio ranking

G1 G1

G2

AMBIENTE 1

G1

G2

AMBIENTE 2

R

E1

E2 G1 G2

GxE No cambio ranking G1

G2

AMBIENTE 1

G1

G2

AMBIENTE 2

E1

E2

Relación entre rendimiento e índice ambiental

Rend.

Genotipo 1 Genotipo 2 Genotipo 3 Genotipo 4

Indice ambiental

Adaptado de Satorre et al., 2003

Ejemplos de GxE Ejemplo 1. Rendimiento en grano (Kg ha-1) de cultivares de Cebada en el Uruguay. 5500 5000 4500

) a /h g .(k d n e R

4000 3500 3000 2500 2007

2008 CLE247

Fuente: convenio inia-inase (www.inia.org.uy)

2009 MP 1 01 0

Clipper

Ejemplos de GxE Ejemplo 2. Calidad de grano (% granos > 2.5 mm.) de cultivares de Cebada evaluados en el 2009. 1 00 95 90

1 a+ % 2 a

85 80 75 70 65 60 55 50 Estanzuela Ambev 42

Young

Dolores CLE233

Ambev 42 CLE 233 M usa 936 CLE 259

Valdense Musa 936

Ombúes

Paysandú

CLE259

Estanzuela Young Dolores Valdense Ombúes 2 3 1 2 2 4 2 3 4 3 3 4 4 3 4 1 1 1 1 1

Paysandú 2 3 4 1

Ejemplos de GxE Ejemplo 3. Proteína en grano (%) de cultivares de Cebada evaluados en el 2009. 1 2.5 12 1 1 .5 11 1 0.5 10

) g(% a ín te ro P

9.5 9 8.5 8 Estanzuela

Young Musa 936

Dolores

Valdense

Daymán

Ombúes CLE240

Paysandú

MAÍZ

IPB 860 M G CL IPB 880 M G CL AX 852 M G AX 886 M G SPS 7 M 31 M G P2053Y AX 744 M G AX 878 M G ROG 2790 M G AW 1 90 M G (TRC) NX 9435 TD M AX LT 625 EST 1 969

Young 1 08 LE 1 08 LE 1 07 LE 2 08 Young 1 07 LE 2 07 1496.63636 2813.81818 7331.54545 7368.54545 8810.09091 10870.2727 1 348 2059 8038 5821 9505 1 2539 81 5 2852 7686 6561 8258 1 1 577 2256 2643 3590 6397 9083 1 1 374 1119 2647 7543 8506 941 0 1 1 31 8 1 01 8 251 1 7770 6963 7079 1 0989 1 034 2650 7483 9963 8848 1 0972 1 775 1 889 8003 7728 9064 1 0508 1 926 3205 8559 6460 9444 1 0507 1 1 54 3383 7882 7434 8407 1 0407 21 41 361 3 6780 8004 8493 9781 1 877 3500 731 3 721 7 9320 9601 1 01 9 3307 7729 7407 7865 6025 21 56 2361 5095 6465 8383 7098

1 4000 1 2000

R² = 0.8966

1 0000 R² = 0.8527

8000

) /h (k o ra .g d n e R

6000 4000 2000 0 Young 1 08 LE1 08

LE1 07

LE2 08 Young 1 07 LE2 07

Ambientes IPB 880 M G CL

EST 1 969

¿Qué es un Ambiente? Variables predecibles:

Variables impredecibles:

-Tipo de suelo

-Precipitaciones

-Época de siembra

-Temperatura

-Espaciado entre plantas

-Humedad relativa

-Densidad de siembra

-Plagas y enfermedades

-Aplicación de nutrientes

Efecto LOCALIDAD Efecto MANEJO

Efecto AÑO Efecto AÑOxLOCALIDAD

Implicancias de GxE para el MEJORAMIENTO Ambientes de selección: -¿Ambientes de selección similares a los ambientes de producción? -¿Selección para ambientes específicos/adaptaciones específicas? -¿Selección para adaptaciones generales? -Número y tipo de ambientes a utilizar en la evaluación de las líneas -Manejo a realizar en el ambiente de selección

FITOTECNIA: Lucía Gutiérrez

Implicancias de GxE para la EVALUACIÓN Ambientes de evaluación de cultivares: -¿Ambientes de evaluación similares a los ambientes de producción? -Número y tipo de ambientes a utilizar en la evaluación de los cultivares. -Manejo a realizar en el ambiente de evaluación.

FITOTECNIA: Lucía Gutiérrez

Implicancias de GxE para ELECCIÓN de cultivares Elección de cultivares: -Adaptaciones específicas/generales -Performance en el ambiente objetivo

FITOTECNIA: Lucía Gutiérrez

Utilización de GxE 1. Estimación de GxE a través de Análisis de Varianza: Fuente de Variación

SC

Ambiente: Localidad Año Genotipo Interacción GxE: Genotipo x Localidad Genotipo x Año Genotipo x Localidad x Año Error FITOTECNIA: Lucía Gutiérrez

CM Varianza

Utilización de GxE Componentes de varianza de cultivares de Cebada en Uruguay. Componente de varianza

Varianza

%

Ambiente

0.984

67

Cultivar

0.101

7

Cultivar x Año

0.039

3

Cultivar x Localidad

0.023

2

Cultivar x Año x Localidad

0.023

2

Cultivar x Fecha de siembra x Año

0.109

7

Error experimental

0.179

12

Fuente: Ceretta and van Eeuwijk, 2008

El componente más importante de la interacción GxE es Cultivar x Fecha de siembra x Año FITOTECNIA: Lucía Gutiérrez

Utilización de GxE 2. Agrupamiento de ambientes similares: -Correlaciones Mega-Ambientes

-Cluster análisis -Biplots Genotipo

E1

E2

E3

G1

10

20

15

G2

15

30

10

G3

20

40

20

La utilización del ambiente E1 y E2 es redundante, no provee información adicional

FITOTECNIA: Lucía Gutiérrez

Utilización de GxE 3. Aprovechamiento del análisis de GxE para el mejoramiento: R

b1=0

ESTABILIDAD -Adaptaciones específicas -Adaptaciones generales

R

b1=1 R

δij=chico FITOTECNIA: Lucía Gutiérrez

Evaluación de Cultivares • Responsabilidad de INASE • Realizada en convenio con INASE (INIA) • Anualmente se evalúan más de 700 cultivares pertenecientes a 43 especies • Siembra de más de 70 ensayos por año distribuidos en 11 localidades diferentes

Evaluación de Cultivares • Se realiza de acuerdo a protocolos elaborados por grupos de trabajo (GTTE), integrados por representantes de: – INIA – Productores de semillas: • Asociación de Productores de Semillas • Cámara Uruguaya de Semillas

– – – –

Usuarios de Semillas Dirección General de Servicios Agrícolas del MGAP Facultad de Agronomía Otras instituciones según la especie : LATU, Gremial de Molinos Arroceros, Consorcio de Semilleristas de Arroz, etc.

Evaluación de Cultivares •

Diseño experimental

•

Análisis estadístico

•

Número de años

•

Número de localidades

•

Variables medidas

•

Manejo de experimentos

•

Sin continuidad una vez cumplidos los requerimientos (algunas excepciones como arroz y cebada)

Evaluación de Cultivares •

Cultivos agrícolas de secano de invierno

•

Cultivos agrícolas de secano de verano

•

Arroz

•

Forrajeras

•

Especies hortícolas

Cebada •

LE, Young (SD), Dolores (SD), Valdense (SD), O. de Lavalle, Paysandú

•

Incluye todos los cultivares sembrados más los cultivares en evaluación

•

Rendimiento, Clasificación, Fenología, Proteína, Características morfológicas

•

Comportamiento sanitario (+ colecciones inoculadas)

•

Evaluación de calidad maltera (LATU 15 cvs. 3 o más años 5 cvs. 2 años 23 cvs. en primer año

Soja •

Separación en ciclos cortos y medios

•

LE(2 épocas), Young (SD)

•

Solo cultivares en evaluación

•

Rendimiento, Porcentaje de aceite, Días a floración, Características morfológicas 31 cvs. Ciclo corto 55 cvs. Ciclo medio

Lotus corniculatus •

LE

•

Producción total y estacional de materia seca (corte copn maquina) 19 cvs.

Unica especie sin interacción localidad x cultivar significativa (FPTA222)

Síntesis La interacción Genotipo x Ambiente es un fenómeno extremadamente común. Entender los componentes de la interacción Genotipo x Ambiente es fundamental a todo nivel: • Mejoradores: elegir los ambientes de selección y evaluación. • Criaderos: elegir los cultivares a producir. • Técnicos y Productores: elegir los cultivares apropiados.

FITOTECNIA: Lucía Gutiérrez

Examen Lotus corniculatus (2006)

LE C olonia S ALTO

CRUZ DEL SUR

6360

5547

PL TyTres 1352

PP TyTres 310

GE EXPO501

6777

6386

1843

808

GU 200506

4814

3371

113

414

GU 200603

7124

6137

1375

1324

GU 200604

7001

6070

1083

327

INIA DRACO

6113

6383

1461

961

SAN GABRIEL

6046

5959

1740

1357

MDS 5%

1601

1037

615

603

*

**

**

**

1. Usted es un mejorador de Lotus corniculatus. En base a estos datos del sistema de Evaluación de Cultivares a) determine si existe interacción genotipo por ambiente. b) identifique el mejor cultivar. 2. Usted está asesorando un productor ganadero en Paysandú. Qué cultivar elije sembrar? FITOTECNIA: Lucía Gutiérrez