Determinación del Peso Potencial de Grano y Efecto del ......Condicionantes post-antesis antesis...
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Determinaci Determinaci ó ó n del Peso Potencial de Grano y n del Peso Potencial de Grano y Efecto del Estr Efecto del Estr é é s Abi s Abi ó ó tico tico Daniel F. Daniel F. Calderini Calderini Instituto de Producci Instituto de Producci ó ó n y Sanidad Vegetal n y Sanidad Vegetal Universidad Austral de Chile Universidad Austral de Chile Red CYTED, Paysand Red CYTED, Paysand ú ú Octubre 2010 Octubre 2010
Transcript of Determinación del Peso Potencial de Grano y Efecto del ......Condicionantes post-antesis antesis...
DeterminaciDeterminacióón del Peso Potencial de Grano y n del Peso Potencial de Grano y Efecto del EstrEfecto del Estréés Abis Abióóticotico
Daniel F. Daniel F. CalderiniCalderiniInstituto de ProducciInstituto de Produccióón y Sanidad Vegetaln y Sanidad Vegetal
Universidad Austral de ChileUniversidad Austral de Chile
Red CYTED, PaysandRed CYTED, PaysandúúOctubre 2010Octubre 2010
PresentaciPresentacióónn
I.I. Condicionantes postCondicionantes post--antesisantesis del peso de granodel peso de grano
II.II. DinDináámicas de materia seca, agua y dimensiones demicas de materia seca, agua y dimensiones delos granoslos granos
III. Efecto de la temperatura y las condiciones de crecimientoIII. Efecto de la temperatura y las condiciones de crecimientoen en prepre--antesisantesis sobre el peso de granosobre el peso de grano
IV. La densidad y el arreglo espacial condicionan el peso deIV. La densidad y el arreglo espacial condicionan el peso degranograno
Rendimiento Granos m-2= Peso de Granox
y = 0.0006x - 1.09R2 = 0.95
02468
10121416
0 10000 20000 30000
Número de granos (m-2)
Ren
dim
ient
o (t
ha-1
) TrigoCebadaTriticale
RelaciRelacióón entre el rendimiento y el nn entre el rendimiento y el núúmero de granosmero de granos
Trigo (tratamientos P)
S Em At MPEsp Co TiempoDLIF ET
Iniciación floral
Muerte flores CuajeIniciación de hojas
Plantas por m2 Espiguillas por espigaEspigas por planta
Granos por espiga
Peso granosGranos por m
Crecimiento espiga
Fase
sC
ompo
nent
es
del R
endi
mie
nto
2
Llenado de granosIniciación espiguillas
Llenado de grano
Iniciación de hojasCrecimiento de tallo
Fase ReproductivaFase
vegetativa
RENDIMIENTO
Adaptado de Slafer and Rawson (1994)
Vastagos por planta (supervivencia)
Crecimiento y desarrollo
Bota
Rendimiento Granos m-2= Peso de Granox
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
0 10000 20000 30000 40000
Número de granos (m-2)
Ren
dim
ient
o(g
m-2
)
y = -1E-06x2 + 0.1022x - 422.19R2 = 0.99
La necesidad de incrementar el peso de grano
106 DH (Bacanora x Weevil)
Hasan & Calderini (un published)
Adaptado de Slafer y Rawson (1994)
S Em At MPEsp Co TiempoDLIF ET
Peso granosGranos por m-2
Fase
s Llenado de granoFase ReproductivaFase vegetativa
RENDIMIENTO
Ciclo del Cultivo de TrigoCiclo del Cultivo de Trigo
Principales condicionantes del peso Principales condicionantes del peso de los granos durante postde los granos durante post--antesisantesis
Tiempo (días después de espigadura)
Pes
o de
gra
no (m
g)
0
10
20
30
40
50
60
0 10 20 30 40 50
Tasa de llenado
Duración del llenado
Determinantes del peso de granoDeterminantes del peso de grano
Dur
ació
n de
llen
ado
de
gran
o (d
ías)
Temperatura (ºC)
Pes
o de
gra
no
Días después de espigadura
alta
moderadabaja
Efecto de la temperatura sobre el peso de granoEfecto de la temperatura sobre el peso de grano
Slafer (2004)
Tasa de desarrollo y temperaturas cardinalesTasa de desarrollo y temperaturas cardinales
Tasa
de
desa
rrol
lo (d
-1)
Temperatura (ºC)Tb To Tmax
Slafer (2004)
Pes
o de
gra
no
Temperatura duranteel llenado de grano (°C)
Efecto de la temperatura sobre el peso de granoEfecto de la temperatura sobre el peso de grano
1813
Adaptado de Chowdhury & Wardlaw (1978)Australian Journal of Agricultural Research
05
1015202530354045
Bs. As. El Batán Valdivia
Localidad
Pes
o pr
omed
io d
e gr
ano
(mg)
Peso promedio de grano (Peso promedio de grano (cvcv. Bacanora). Bacanora)en diferentes localidadesen diferentes localidades
S. Bota An. MF Temperatura Bo-An
Temperatura An-MF
Temperatura Bo-MF
P1000
24 Ago 23 Nov 05 Dic 24 Ene 14.1 16.7 16.2 43.6
29 Sep 08 Dic 19 Dic 31 Ene 16.4 17.5 17.4 35.3
Diferencia
36 d 15 d 14 d 7 d 2.3°C 0.8°C 1.2°C 8.3 g
19%
S. G1 G2 G3 G4
24 Ago 53.6 56.7 50.7 36.9
29 Sep 47.1 51.3 44.3 35.1
Sandaña, Harcha & Calderini (2009)Field Crops Research
Efecto de la fecha de siembra sobre el Peso de GranoEfecto de la fecha de siembra sobre el Peso de Grano
An individual spikelet 40 days after pollination. floret 2 has been cut away and its component parts are separated. The grain has started to shrink and the colour has changed to a light brown. The glumes, lemmas and palea, which have protected the grain, are now dry and brittle.
Miralles & Slafer (1995) Field Crops Research
G1G2
alturaaltura estandarestandar(rht(rht11 rhtrht22 ))
LLííneas neas isigisigéénicasnicas de alturade altura
G1G2
G3G4
SemienanoSemienano(Rht(Rht11 rhtrht22 ))
RelaciRelacióón n Fuente:DestinoFuente:Destino postpost--antesisantesis en trigoen trigo
Borrás et al. (2004)Field Crops Research
Sandaña, Harcha & Calderini (2009)Field Crops Research
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
0 50 100 150 200
Número de granos/Radiación durante el llenado (# MJ-1)
Cam
bio
en e
l pes
o de
gra
no(%
)Puma 06-07Otto 06-07Quijo 06-07Puma 07-08Otto 07-08Quijo 07-08
Amador & Calderini (datos no publicados)
Respuesta del peso de grano a la relación Fuente:Destino
DinDináámicas de materia seca, agua y micas de materia seca, agua y dimensiones de los granos durante dimensiones de los granos durante el llenado el llenado
010203040506070
0 10 20 30 40 50
DDíías despuas despuéés de s de antesisantesis
Mat
eria
sec
a y
cont
enid
o M
ater
ia s
eca
y co
nten
ido
hh íídr
ico
(dr
ico
( mg
mg ))
DinDináámica de la materia seca y el contenido hmica de la materia seca y el contenido híídricodricode los granosde los granos
Materia secaAgua
MMááximo contenido hximo contenido híídricodrico
Lizana et al. (2010)Journal of Experimental Botany
DinDináámica de las dimensiones de granomica de las dimensiones de grano
PM
0
2
4
6
8
10
0 10 20 30 40 50
DDíías despuas despuéés de s de antesisantesis
Dim
ensi
ones
de
gran
o (
Dim
ensi
ones
de
gran
o ( m
mm
m))
LargoAnchoAlto
Lizana et al. (2010)Journal of Experimental Botany
LargoAncho
010203040506070
0 20 40 60 0 20 40 60 80 0 20 40 60 800
2
4
6
8
10
Días después de antesis
Con
teni
do h
ídric
o (m
g) Largo de grano(m
m)
Pandora Bacanora Kambara
DinDináámicas de contenido hmicas de contenido híídrico y largo de grano endrico y largo de grano endiferentes cultivares de trigodiferentes cultivares de trigo
Calderini (data not published)
RelaciRelacióón entre peso de grano y mn entre peso de grano y mááximo contenidoximo contenidohhíídrico de los granosdrico de los granos
Pes
o de
gra
no (
Pes
o de
gra
no ( m
gm
g ))
MMááximo contenido hximo contenido híídrico (drico (mgmg))
Experiment 1Experiment 1 Experiment 2Experiment 2
y = 1,39x - 2,45R2 = 0,95
0
20
40
60
80
20 30 40 50 60
y = 0,93x + 15,89R2 = 0,92
0
20
40
60
80
20 30 40 50 60
Hasan & Calderini (datos no publicados)
y = 1.12x + 4.06R2 = 0.87
0
20
40
60
80
100
0 20 40 60 80 100
Volumen de grano (mmVolumen de grano (mm33))
Pes
o de
gra
no (
Pes
o de
gra
no ( m
gm
g ))
y = 17.89x - 81.53R2 = 0.86
0
20
40
60
80
5 6 7 8 9 10
Largo de grano (Largo de grano (mmmm))V
olum
en d
e gr
ano
(mm
Vol
umen
de
gran
o (m
m33 ))
RelaciRelacióón entre peso de grano, volumen y largo de granon entre peso de grano, volumen y largo de grano
Hasan & Calderini (datos no publicados)
Tiempo tTiempo téérmico hasta largo mrmico hasta largo mááximo (FGL), contenido ximo (FGL), contenido hhíídrico estabilizado (SGWC) y volumen mdrico estabilizado (SGWC) y volumen mááximo (MV)ximo (MV)
Lizana et al. (2010)Journal of Experimental Botany
El largo mEl largo mááximo deximo degrano se alcanzagrano se alcanzaantes que el contenidoantes que el contenidohhíídrico estabilizadodrico estabilizado
El El perperíídodododo prepre--antesisantesis y el peso de y el peso de los granos los granos
Estadios de desarrollo de espigas y flores de trigo
Bota Espigadura Antesis
Zadoks et al., 1974
Waddington et al., 1983
This carpel and its associated stamens, comprising yellow anther and extensible filament, have been removed from the floret before the pollen is released.
y = 86.18x + 3.97R2 = 0.79
01020304050607080
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
y = 126.93x – 5.93R2 = 0.86
01020304050607080
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
Peso de carpelos en polinizaciPeso de carpelos en polinizacióón, W10 (n, W10 (mgmg))
Pes
o de
P
eso
de g
rano
gran
o(m
g)(m
g)
aañño 2006o 2006 aañño 2007o 2007
RelaciRelacióón entre peso de grano y peso de carpelosn entre peso de grano y peso de carpelosflorales en polinizaciflorales en polinizacióónn
2 cultivares contrastantes en peso de grano2 cultivares contrastantes en peso de grano
Hasan et al. (en revisión)Field Crops Research
3 13 27 DDA
Células del pericarpio a los 3, 13 y 27 días despuésde antesis
Herrera & Calderini (datos no publicados)
Días después de antesis
Larg
o de
cél
ulas
del
per
icar
pio
(um
)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 20 40 60 80
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9Largo de grano (m
m)
DinDináámicas del largo de las cmicas del largo de las céélulas del pericarpio y el lulas del pericarpio y el largo de granolargo de grano
Herrera & Calderini (datos no publicados)
Las expansinas son proteínas que controlan el ablandamiento de la pared celular (McQueen-Mason et al., 1992)
ExpansinasExpansinas y crecimiento de granoy crecimiento de grano
http://homes.bio.psu.edu/expansins
Debido al rol central que tienen las expansinas en el crecimiento celular evaluamos la relación entre estas proteínas y el crecimiento de los granos de trigo
En un estudio preliminar encontramos:
- ExpA 2- ExpA 4- ExpA 6- ExpA 8- Exp novel 1 (similar to Festuca pratensis)- Exp novel 2 (similar to Oriza sativa)
ExpansinasExpansinas yy crecimiento de granocrecimiento de grano
Lizana et al. (2010)Journal of Experimental Botany
La expresiLa expresióón de n de expansinasexpansinas ((principalmneteprincipalmnete ExpA6ExpA6) ) mostrmostróó una dinuna dináámica similar al alargamiento de los mica similar al alargamiento de los
granosgranos
Ap
e
p
e
p
e
p
e
B
C D
in
innp np
innp np
in
HibridizaciHibridizacióónn de la de la ExpAExpA 6 en granos despu6 en granos despuéés de s de antesisantesis
Lizana et al. (2010)Journal of Experimental Botany
10 d10 dííasas
5 d5 dííasas
Efecto tEfecto téérmico rmico prepre--antesisantesis sobre el sobre el peso de los granos peso de los granos
0
20
40
60
80
15.5 24.5Temperatura en pre-anthesis (°C)
Peso
de
gran
o(m
g)
Wardlaw (1994)
Trigo
Experimentos donde se incrementaron las temperaturas 6 días previos a antesis
Calderini et al. (1999)Journal of Agricultural Science
El incremento de temperatura redujo el peso de grano
Peso
de
gran
o(m
g)
0
10
20
30
40
50
Testigo Testigo
Cultivar 1 Cultivar 2
+ Temp. + Temp.G1 G2 G3 G1 G2 G3 G1 G2 G3 G1 G2 G3
Calderini et al. (1999)Journal of Agricultural Science
La temperatura se incrementLa temperatura se incrementóó (5.5(5.5°°CC) en diferentes) en diferentesmomentos del ciclo de trigo, cebada y momentos del ciclo de trigo, cebada y triticaletriticale
S Em Antesis PMEsp Harvest
TimeDR TS Bota
B-AE-A
SE-B
Ugarte, Calderini & Slafer (2007) Field Crops Research
Efecto de la temperatura anterior a Efecto de la temperatura anterior a antesisantesis sobresobreel peso de granoel peso de grano
Estructuras para IncrementarEstructuras para Incrementar la Temperaturala Temperatura
Ugarte, Calderini & Slafer (2007) Field Crops Research
CultivoCultivo Exp.Exp. Rendimiento (Rendimiento (MgMg haha--11))TestigoTestigo BB--AA Esp.Esp.--A A EncEnc..--AA
TrigoTrigo 11 10,410,4 8,08,0 9,69,6 --33 9,19,1 6,36,3 -- 5,05,0
CebadaCebada 11 6,56,5 5,95,9 6,16,1 --33 6,16,1 4,44,4 -- 3,63,6
TriticaleTriticale 11 7,9 7,9 5,75,7 6,66,6 --33 8,98,9 5,75,7 -- 4,34,3
Rendimientos de Trigo, Cebada y TriticaleRendimientos de Trigo, Cebada y Triticale
Ugarte, Calderini & Slafer (2007) Field Crops Research
Incremento tIncremento téérmico rmico prepre--antesisantesis sobre el peso de granossobre el peso de granos
Esp.-A -9%B-A -14% -19%
TrigoTrigo Enc.-B -7%
Exp. 1 Exp. 3
Esp.-A -8%B-A -13% -21%
CebadaCebada Enc.-B -8%
Esp.-A -9%B-A -15% -23%
TriticaleTriticale Enc.-B -6%
Ugarte, Calderini & Slafer (2007) Field Crops Research
15 20 25 30 35 40 45 50 55
TestigoEsp.-AntesisBota-Antesis
Peso de Grano Peso de Grano (Posiciones Individuales)(Posiciones Individuales)
Peso de grano (mg)
Pos
ició
n de
la e
spig
uilla G1
159
131721252933
0.015 0.020 0.025 0.030 0.035 0.040 0.045 0.050 0.055
Peso de grano (mg)
Pos
ició
n de
esp
igui
lla TestigoEsp.-AntesisBota-Antesis
datos no publicados
G1
Ferrise et al. (2010)Field Crops Research
Temperaturas Temperaturas prepre-- y posty post--antesisantesis se asocian con else asocian con elpeso final de los granos en trigopeso final de los granos en trigo
Lizana & Calderini(datos no publicados)
Temperatura (ºC)
Pes
o de
gra
no (m
g)40
45
50
55
60
12 16 20 24 28
y = -0.6756x + 63.178R2 = 0.961
Pre-AnPost-An
Rendimiento
S Em Antesis PMEsp HarvestTimeDRFI TE
Peso de GranoGranos m-2
Bota
Estos resultados muestran la importancia de laEstos resultados muestran la importancia de laetapa inmediatamente previa a la etapa inmediatamente previa a la antesisantesis y el efectoy el efectoTTéérmico durante la misma sobre la determinacirmico durante la misma sobre la determinacióónndel peso de del peso de granograno
Condiciones de crecimiento Condiciones de crecimiento prepre-- antesisantesis sobre el peso de los granos sobre el peso de los granos
Peso de grano G3 (Peso de grano G3 (mgmg))
LLííneanea PrePre--antesisantesis TestigoTestigo PostPost--antesisantesis
11 52,5**52,5** 46,946,9 47,047,022 72,9***72,9*** 59,559,5 60,860,833 71,2***71,2*** 62,062,0 59,859,8
RemociRemocióón de flores/granos en n de flores/granos en prepre--y posty post--antesisantesis
Calderini & Reynolds (2000)Australian Journal of Plant Physiology
Duggan & Fowler (2006) Crop Science
Efecto de la remociEfecto de la remocióón de flores/espiguillas n de flores/espiguillas en en espigazespigazóónn o o antesisantesis sobre el peso del G3sobre el peso del G3
Anthesis
Cultivar F:D G1 G2 G3 G4
Testigo 48.94 53.70 48.79 39.34
Rem. flores 56.37 50.89
Bacanora Densidad 57.97 62.94 56.77 50.07
10 DDA 52.59 58.73 52.44 44.16
Testigo 64.15 67.94 60.96 45.96
Kambara Rem. flores 70.37 59.27
Densidad 73.38 76.21 70.41 62.36
10 DDA 66.86 69.85 63.74 51.55
Peso de grano (mg)
Peso de grano en respuesta a tratamientos fuentePeso de grano en respuesta a tratamientos fuente--destinodestino
Hasan & Calderini (datos no publicados)
X X
X X
0
10
20
30
40
50
60
70
80
5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5
Largo de grano (mm)
Pes
o de
gra
no (m
g)
R2= 0.98
El peso de grano mostrEl peso de grano mostróó una fuerte asociaciuna fuerte asociacióón con n con el largo de granoel largo de grano
y= 28.24x – 138.07
Hasan & Calderini (datos no publicados)
-20-10
01020304050
-30 -20 -10 0 10días desde antesis
Cam
bio
en e
l pes
o de
gra
no (%
)
S. Arana (datos no publicados)
Efecto de la remociEfecto de la remocióón de plantas vecinas en distintos n de plantas vecinas en distintos momentos del ciclo sobre el peso del G2momentos del ciclo sobre el peso del G2
Vástago principalMacollos primariosMacollos secundarios
La densidad y el arreglo espacial del La densidad y el arreglo espacial del cultivo afectan el peso de granoscultivo afectan el peso de granos
Convencional 45 pl m-2
Convencional45 pl m-2
Respuesta del rendimiento y la calidad a la densidad yRespuesta del rendimiento y la calidad a la densidad yarreglo espacialarreglo espacial
0
500
1000
1500
Kambara Bacanora
Ren
dim
ient
o (g
m-2
)
Año 1 Año 2 Año 1 Año 2
* *
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
Kambara BacanoraN
itróg
eno
en g
rano
(%)
Año 1 Año 2 Año 1 Año 2
* * *
Hasan & Calderini (datos no publicados)
Convencional45 pl m-2
Respuesta de la biomasa y la altura de planta a laRespuesta de la biomasa y la altura de planta a ladensidad y arreglo espacialdensidad y arreglo espacial
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0
20
40
60
80
100
Kambara Bacanora
Bio
mas
a (g
m-2
)
Año 1 Año 2 Año 1 Año 2A
ltura
de
plan
ta (c
m)
Kambara BacanoraAño 1 Año 2 Año 1 Año 2
* * * * * *
Hasan & Calderini (datos no publicados)
DD SD SH
Plant height (cm)
Gra
in y
ield
70 100
Plant height optimumPlant height optimum
Miralles & Slafer (1995)Plant Breeding
Richards (1992) Field Crops Research
y = -0.27x2+ 37.9x - 93.4R2= 0.75
600
900
1200
1500
40 50 60 70 80 90 100
Altura de planta (cm)
Ren
dim
ient
o (g
m-2
) Convencional45 pl m-2
RelaciRelacióón entre rendimiento y altura de plantan entre rendimiento y altura de planta
Hasan & Calderini (datos no publicados)
Convencional45 pl m-2
Respuesta del nRespuesta del núúmero y el peso de granomero y el peso de granoa la densidad y arreglo espaciala la densidad y arreglo espacial
0
10
20
30
40
50
60
Kambara Bacanora
Cultivar
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
Kambara Bacanora
Cultivar
Número de Granos P1000
Hasan & Calderini (datos no publicados)
MadurezFisiológicaAntesis
Crecimientode carpelos
Fase lag
Bota
Endosperma
Elongación pericarpio
Peso de carpelosen antesis
Número célulasdel endosperma
agua enel grano
Contenido hídricomáximo
Células delpericarpio
Expresión de expansinas
Modelo de DeterminaciModelo de Determinacióón del Peso de Grano en Trigon del Peso de Grano en Trigo
Calderini et al. (2010)
Agradecimientos
Jaime Herrera U. Austral de Chile
Ahmed Hasan (MSc.) U. Austral de Chile
Carolina Lizana (MSc.) U. Austral de Chile
Ricardo Riegel U. Austral de Chile
Simon McQueen-Mason U. of York
¡¡Muchas gracias!Muchas gracias!
1
5
9
13
17
21
25
0.015 0.020 0.025 0.030 0.035 0.040 0.045 0.050 0.055
weight (gr)
posi
tions
Peso de Grano Peso de Grano (Posiciones Individuales)(Posiciones Individuales)
TestigoEnc.-BotaBota-Antesis
Pos
ició
n de
la e
spig
uilla
15 20 25 30 35 40 45 50 55
Peso de grano (mg)
G1
datos no publicados
Control
Altas temperaturas
Déficit hídrico
Tiempo desde floración (días)
Peso
de
gran
o (m
g)
Peso de grano: respuesta a la temperatura y al déficit hídrico
Efecto del golpe de calor sobre el peso de los granos
Savin et al. (1996)Australian Journal of Plant Physiology
0
10
20
30
40
50
60Franklin
60504030201000
10
20
30
40
50 Schooner
Días desde espigadura
Pes
o de
gra
no (m
g)
Temporada Cultivar Peso de 1000 (g)tradicional cuadrado
2008/9 Bacanora 37,2 43,4Kambara 44,6 52,7
2009/10 Bacanora 36,5 40,2Kambara 43,7 50,5
Respuesta del P1000 a la densidad y al arreglo Respuesta del P1000 a la densidad y al arreglo espacialespacial
17 %18 %
10 %16 %
Hasan & Calderini (datos no publicados)
