Principales tipos de estrés abiótico que afectan al cultivo de

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GOBIERNO DE
DE CHILE
CHILE
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Ministerio de
de Agricultura
Agricultura
INIA
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Principales tipos de estrés abiótico que afectan al
cultivo de papas comercial, y su importancia para la
Región de Magallanes
María Teresa Pino Q.
Ing. Agrónomo. PhD
Fisiología & Biotecnología Vegetal
OUTLINE
Principales tipos de estrés abiótico que
afectan al cultivo de papas comercial.
Mejoramiento genético y la biotecnología, su
rol en tolerancia a estrés abiótico.
ESTRES ABIOTICO
Temperaturas, precipitaciones ( ↓, distribución), viento, suelo
La sensibilidad de una planta a
temperaturas extremas y a sequía
depende de la especie, de su estado
de desarrollo y estado fenológico.
Sequía
nt
e
Vi
Te
mp
Ex era
tr tu
em ra
as s
o
Tolerante a heladas (-2.8°C)
NO Tolerante a sequía
Bajos
rendimientos
Menor
calidad
Menor
Oferta
Alzas en los
Precios
La sensibilidad de una planta a
temperaturas extremas y a sequía
depende de la especie, de su estado
de desarrollo y estado fenológico.
Las heladas primaverales y tempranas en otoño pueden ser
particularmente dañinas en floración,
En
papas
heladas
primaverales
pueden
destruir
completamente una plantación de papas, mientras que heladas
tardías podrían afectar la calidad del tubérculos,
El estrés hídrico (sequía) afecta la tuberización y la calidad
industrial en el cultivo de papa.
Cortaviento vs Riego
50
Ton/ha
40
30
20
10
0
Secano
Riego
Sin Corvientos
Secano
Riego
Cortavientos
Efecto del uso de Riego y cortaviento
en la producción de Papas (cv Desiree)
en la región de Magallanes
Efectos del Viento y La sequía
•El viento acentúa los
problemas de sequía e
incluso produce necrosis
marginal en hojas
El viento causa importantes daños mecánicos en plantas
Ambos estreses disminuyen la fotosíntesis y producción
Papas
Variedad
RROSARA
DESIREE
ONA
YAGANA
ATLANTIC
KARU
SHEPODY
GRANOLA
PUKARA
R89059-34
Nº de
mesa
1
1
1
1
1
1
1
2
2
2
S.commersonii
Aun 12% de concentración de osmolito, S.commersonii inhibe su
crecimiento en un 25%, mientras en variedades como Desiree,
Umatilla, Yagana, Puren el crecimiento se inhibe por sobre un 60%
La variedad Karu es menos afectada por sequía in vitro, lo cual
sugiere que es una posible candidata para tolerancia a sequía.
Tasa fotosintética µmol CO2m-2 s1
20
18
16
14
12
10
8
6
4
Desiree
Desireé, tiene mayor capacidad
para fotosintetizar a mayores
concentraciones de
Dióxido de
carbono (CO2), respecto a Yagana
Yagana
2
0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
Tasa fotosintética µm ol CO 2m -2 s1
Concentración de CO2 µm ol CO2 m ol-1
12
10
Desireé, tiene mayor capacidad
para fotosintetizar a mayores,
niveles de radiación PAR, respecto a
Yagana
8
6
4
Desiree
2
Yagana
0
200
400
600
800
PARi µm ol m -2s-1
1000
1200
1400
CONTROLES PASIVOS:
•Plantar en suelos con pendientes o en faldeos
de cerros.
•Evitar suelos enmalezados, la siembra de
praderas y cereales en la cercanía de un huerto
frutal.
•Evitar el laboreo excesivo del suelo.
•Mantener los cultivos bien fertilizados
•Aplicación al follaje de bactericidas, antibióticos
u otros
CONTROLES ACTIVOS:
•Uso de cubiertas (Túneles, invernaderos,otras)
•Inversión de las capas de aire (uso de hélices)
•Calentamiento de aire (quemadores)
•Incrementar la humedad del suelo
•Aspersión de agua
Defensa ante heladas
Riego por aspersión, consiste en equilibrar la pérdida
de calor de las plantas mediante la provisión del calor de
fusión del agua que se suministra con el riego. Al
congelarse el agua desprende un calor equivalente a 80
calorías por gramo de agua. De esta forma se consigue
que la temperatura permanezca constante (muy próxima
a 0º C), aunque es necesario mantener el riego mientras
la temperatura del aire presente valores negativos. (0,5-1ºC)
Mezcla mecánica del aire frío y caliente. Se ponen
en funcionamiento aparatos con grandes hélices que
mezclan la capa de aire frío del suelo, con las capas más
cálidas situadas por encima.
Calentamiento del aire. Consiste en utilizar distintos
tipos de calefactores (de petróleo, de gas, de
combustibles sólidos, etc.) para calentar el aire frío que
rodea a las plantas.
Defensa ante Heladas
Aplicación al follaje de Aminoácidos, bactericidas
antibióticos (evitan la nucleación de bacterias)
•
o
Los aminoácidos PROLINA E HIDROXIPROLINA entre otros, contribuyen al fortalecimiento de las
paredes celulares, lo que le da mayor resistencia al vegetal frente a las heladas, ya que las células
soportan de mejor manera la presión de los cristales de hielo que se forman.
Además el aporte de aminoácidos facilita la fabricación de proteinas por la planta cuando su actividad
fotosintética
se
ve
disminuida
por
las
bajas
temperaturas.
Si el daño ya se produjo, es decir, se observan quemaduras, con superficie foliar disminuida y tejidos
dañados, una aplicación de AMINOÁCIDOS es un método apropiado para reactivar a la planta, ya que es
un aporte directo de nutrientes fáciles de metabolizar, lo que evita que la planta gaste más energía para
captarlos del suelo por las raíces. Por lo tanto, se recomienda para esta época de otoño-invierno, frente
a condiciones de riesgo de heladas para preparar a la planta y en aplicaciones post-helada para apoyar su
metabolismo y recuperación:
Proteger las plantas, cultivos forzados (plástico)
Escoger especies y variedades de plantas que se puedan
adaptar bien a las condiciones de la región.
Cambios Asociados a Aclimatación a Bajas Temperaturas
Plantas durante aclimatación al frío
presentan cambios en la ultraestructura de la hoja.
Cambios tanto en la fluidez como en
la composición lipídica de la
membrana.
Mayor proporción de ácidos grasos insaturados.
Acumulación de solutos compatibles
como crioprotectores.
–
Amino ácidos libres (e.g. prolina), compuestos
amoniun cuaternarios (e.g. glycinebetaina), y
carbohidratos (e.g. azúcares simples)
Rol del Mejoramiento Genético y La
Biotecnología en este tipo de
Problemas
S. acaule, S. commersonii, S. boliviense, S.
chomatophilum,
S.
multidissectum,
S.
megistacrolobum, and S. sanctae-rosae are
able to cold acclimate and to survive to much
lower freezing temperatures, i.e., –4 to –6°C.
Among them, the most cold-hardy is S.
commersonii (2n = 2x = 24) a tuber-bearing
potato, endemic to Argentina, Paraguay, and
Uruguay able to tolerate temperatures as low
as –10°C after cold acclimation (Chen and Li,
1980; Costa and Li, 1993, Pino and Chen,
2009).
Proyectos en Estrés abiótico en Papas en INIA
FONTAGRO 8038, Aumento de la competitividad de los
sistemas productivos de papa y trigo en Sudamérica ante el
cambio climático (2009-2011).
MINAGRI, CIREN-INFOR-INIA-Proyecto Integrado sobre
riesgo Climático y su prevención en el sector
silvoagropecuario: 2008 FONDECYT 11075021 Drought and freezing stress
response of Solanum tuberosum cultivars expressing and
CBF gene cloned from Solanum commersonii, a solanum
specie highly tolerant to abiotic stress. (2007-2010)
Desarrollo de papas tolerantes a estrés por
heladas con Genes CBF de Arabidopsis.
Transformación con Genes de Arabidopsis
PCR
Northern
Pino et al, 2008
FONDECYT 11075021 Drought and freezing stress
response of Solanum tuberosum cultivars expressing and
CBF gene cloned from Solanum commersonii, a solanum
specie highly tolerant to abiotic stress. (2007-2010)
Solanum commersonii
Solanum tuberosum
Tolerante a heladas (-5°C)
Tolerante a heladas (-2.8°C)
Tolera temperaturas de
hasta +40°C
NO Tolerante a sequía
Tolerante a sequía
Tolerancia a Bajas Temperaturas
Solanum tuberosum
Solanum commersonii
2n= 4X=48
Bajas
temperaturas
2n= 2X=12
Cambios en la
expresión de
genes
COR
Proteinas
Alteraciones
bioquímicas y
morfológicas
Aclimatación
al frío
Proyecto MSU, OSU, NSF2008
INIA Chile: Financiamiento FONDECYT 2007,
Transformación genética de papas vía el método
Agrobacterium usando un gen CBF clonado de
S.commersonii
Gen asociado a
tolerancia a sequía y
heladas
PCR
+
Inducción
de callos
Inducción
de tallos
Selección en
Hygromicina
Financiamiento FONDECYT 2007
Papas
Transgénicas
Buscando Genotipos de Papas y Genes para Tolerancia a Sequía
y altas temperaturas
•Intercambio de genotipos de Papas
•Microarrays
•Diversity Arrays Technology
(DArT P/L)
Mejoramiento Genético:
sequía y estrés térmico
FONTAGRO Grant (BID): 2009-2012
CONCLUSIONES
En papas heladas primaverales pueden destruir completamente
una plantación de papas, mientras que heladas tardías podrían
afectar la calidad del tubérculos y rendimientos.
El viento y estrés hídrico (sequía) afecta la tuberización y la
calidad industrial del cultivo de papa.
Uso de riego y cortavientos es fundamental para mejorar los
rendimientos.
El mejoramiento genético con el objeto de mejorar la tolerancia
a estrés abiótico es otra forma de mejorar los rendimientos
Gracias !!!!!