El documento discute los retos que enfrenta el trigo debido al cambio climático y las estrategias que el CIMMYT está implementando para mejorar la productividad y adaptación del trigo a estas condiciones. Estas estrategias incluyen el mejoramiento tradicional, la exploración de recursos genéticos, el fenotipado para identificar genes, y el mejoramiento fisiológico y molecular enfocado en características como la fotosíntesis, la eficiencia del uso del agua, y la partición de biomasa. El CIMMYT

1. Adaptando el Trigo al
Cambio de Clima
Matthew Reynolds
Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT)
Contribuciones de:
Maria Tattaris
Gemma Molero
Mariano Cossani
Marc Ellis
Enrique Autrique
Ravi Singh
Yann Manes
Hans Braun

2. Temario:
► Retos al mantener productividad de trigo
► Estrategias para aumentar rendimiento:
1. Manejo sostenible del cultivo
2. Mejoramiento tradicional para mega-ambientes
3. Exploración de recursos genéticos
4. Fenotipiar para identificar nuevos genes
5. Aumentando la potencia de rendimiento
6. Mejoramiento fisiológico y molecular

3. Importancia del trigo
• El cultivo alimenticio más importante a nivel global
• El cultivo más importante en el mundo en desarrollo después del arroz.
• Comida para 2.5 billones de pobres (< 2 dólares estadounidenses)
• Fuente de calorías (20%) y proteínas (20%) en países con menor desarrollo
• Fuente de ingreso para productores en 80 países en desarrollo
• Menor inversión en investigación y desarrollo respecto a otros cultivos

4. Rank 1
Rank 2
Rank 3
Importancia del Trigo como Fuente de Calorías
(2005-2007)

5. Demanda de cereales por 2050

6. Efecto de cambio de clima en el rendimiento, en 2050
(Muller et al.,2009; Banco Mundial 2008)

7. Efectos de sequia y calor en los cultivos
CALOR y SEQUIA
Reducen productividad
 Reduce duracion de ciclo
 Perjudica metabolismo
Deficiencias de
nutrientes
Menos area fotosintetica
Esterilidad
Baja calidad
Estres biotico
SEQUIA
 Deshidratacion
CALOR
 Menor eficiencia de uso
de agua

8. Maneras complementarias para mejorar
productividad bajo cambios de clima
1. Manejo sostenible del cultivo
2. Mejoramiento tradicional de mega-ambientes
3. Exploración de recursos genéticos
4. Fenotipiar para descubrimiento de genes
5. Aumentando la potencia de rendimiento
6. Mejoramiento fisiológico y molecular

9. 1) Manejo sustenible del cultivo:
Labranza minima,
cobertura de suelo, rotacionesLabranza convencional (erosion)

10. 2) Mejoramiento de mega-ambientes:
la base de adaptacion
CIMMYT regala 1,000
nuevos genotipos de
trigo por ano dirigido a:

11. Mejorando el trigo en Mexico para el mundo
Cd. Obregón 39 masl
High yield (irrigated), Drought, Heat,
Leaf rust
Toluca 2640 m
Yellow rust
Septoria tritici
Fusarium
Zero tillage El Batán 2249 m
Leaf rust,
Fusarium
Njoro, Kenya 2185 m
Stem rust (Ug99 group)
Yellow rust

12. SAWYT: 1994-2007
Semi-arid wheat yield trial
y = 0.016x - 30.3
R
2
= 0.66
y = 0.013x - 24.1
R2
= 0.65
100%
105%
110%
115%
120%
125%
130%
135%
140%
1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007
YEAR
%abovecheck
Yield top 5 entries
Trial mean yield
Manes,Y.; Gomez, H.F.; Puhl, L.; Reynolds, M.; Braun, H.J.;Trethowan, R, 2012.
Genetic yield gains of the CIMMYT international semi-arid wheat yield trials from 1994 to 2010.
Crop Science 52(4):1543-1552.

13. Areas sembrado a cultivos de CIMMYT
(Lantican et al., 2005)
%WheatArea
CIMMYT cultivars CIMMYT derived cultivars Non-CIMMYT related
*CIMMYT and ICARDA

14. Land saved due to increased yield of modern wheat varieties. Developed using FAO
Production Yearbooks (before 1961) and FAOSTAT production data, assuming the
land area that would have been required to meet growing world cereal production if
1950 yields had prevailed through 1999 (see Borlaug & Dowswell 2005).

15. 3) Exploracion de recursos geneticos
Criollos de trigo
Oaxaca, Mexico

16. 70,000
recursos genéticos
sembrado bajo
sequia y calor
en Sonora

18. Recursos geneticos bajo sequia, 2013
A
B

19. T. durum
AABB
T. tauschii
DD
Hexaploid synthetic
AABBDD
Cruzas amplias con parientes silvestres
e.g. “Sinteticos”
►Fuentes de
resistencia a
plagas
►Adaptacion a
calor y sequia
X =

20. Beneficio de ‘sintético’ bajo calor, Obregon, 2012

21. La mayoria de los parientes silvestres de trigo no se han
utilizado en cruzamiento (Hodgkin, IPGRI)
Utilizado
Triticum dicoccum 24
Triticum dicoccoides 3
Triticum timopheevii 2
Triticum monococcum 120
Triticum urartu 21
Aegilops speltoides 34
Aegilops bicornis 0
Aegilops longissima 2
Aegilops tauschii 400
Wheat wild relatives at CIMMYT and
World collection (*ICARDA estimate).
CIMMYT World*
779 ??
880 1,390
280 640
880 1,520
392 516
140 540
14 28
10 59
400~600 1,144

22. 4) Se tiene que acelerar descubrimiento de
genes para caraceristicas complejas
►Diseno de poplaciones
experimentales Seri/Babax
population

23. “Remote sensing” = Medir sin
tocar

24. Correlación entre rendimiento y temperatura de
la hoja en criollos Mexicanos bajo calor

27. 5) Enfoques complementarios para incrementar
el potencial de rendimiento del trigo
o TEMA 1: Mejorar la fotosíntesis para
aumentar la biomasa total de la planta
o Tema 2: Asegurar que la biomasa adicional
se refleje en un mayor rendimiento de
grano en diferentes ambientes y sin fallos
estructurales (acame)
o Tema 3: Mejora fisiológica y molecular
para combinar los resultados de T1 & T2
con los caracteres agronómicos necesarios

28. T1: FOTSÍNTESIS
(10-25y)
T2: ADAPTACIÓN
Y ACAME
(5-15y)
T3: MEJORAMIENTO
(5-25y)
50% de
incremento
en la
producción
mundial
basado en
mejoras
genéticas

29. Plataforma de fenotipeado (MEXPLAT)
La plataforma está en pleno
funcionamiento para
el fenotipeado
Campo Experimental Norman E. Borlaug
(CENEB)-INIFAP en Ciudad Obregón, Sonora

30. Plataforma de fenotipeado (MEXPLAT)
 Instrumentos de fenotipeado a nivel de hoja, planta y dosel

31. Plataforma de fenotipeado (MEXPLAT)
 Plataforma de fenotipeado aéreo (I)
Blimp – Zeppelin:
• Dirigible de Helio
• Altura 50-70 m (150 máx.)
• Cámara térmica
• Cámara espectral
 Temperatura Dosel
 Índices espectroradiométricos
relacionados con el estatus
hídrico, contenido de
pigmentos, biomasa, …

32. Plataforma de fenotipeado (MEXPLAT)
 Plataforma de fenotipeado aéreo (II)
Helicópetero (UAV):
• Dirigible de 8 hélices
• Altura 50-70 m (130 máx.)
• Cámara térmica
• Cámara espectral
• Cámara digital
 Temperatura Dosel
 Índices espectroradiométricos

33. Manuales teórico y práctico de técnicas de
fisiología vegetal utilizadas en Mejora
Download PDFs: www.cimmyt.orgYa en Espanol

34. Capacitación científica a estudiantes Mexicanos de
doctorado en instituciones internacionales
(Cambridge, Nottingham, Texas A&M, ANU Australia, John Innes)

35. EUA: Transpiracion
•Eficiencia de fotosintesis
de la hoja
•(Fotosintesis de la espiga)
6) Mejoramiento Fisiologico
Rendimiento bajo sequia = UA x EUA x CI
Particion (CI)
• Almacen de
carbohidratos en el
tallo
EUA: Foto-Protecion
• Cera
• Pigmentos
UA: Uso de Agua
•Cobertura de suelo
•Acceso de agua atravez de
raices

36. Características para distintos ambientes
Sequia
YIELD = WU x WUE x HI
Calor
YIELD = LI x RUE x HI
Alto rendimiento
YIELD = LI x RUE x HI

37. Nueva generacion de lineas basado en
cruzas y selecciones fisiologicas
Yield distribution of 3 years mean drought trials
(Cd Obregon, Mexico)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
85%
<=
90%
90%
<=
<95%
95%
<=
<100%
100%
<=
<105%
105%
<=
<110%
110%
<=
<115%
115%
<=
<120%
% of check
%
Conventional
crosses
Physiological
trait crosses
Reynolds, MP., Manes, Y., Izanloo, A. and Langridge, P. (2009)
Phenotyping for physiological breeding and gene discovery in wheat.
Annals of Applied Biology: 155: 309–320

38. 12
16
24
30
22
41
20 20
5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
83-89 90-94 95-99 100-104 105-109 110-114 115-119 120-129 130-133
Numberoflines
Rendimiento como % del testigo Vorobey
Rendimiento de lineas fisiologicas bajo sequia (CENEB, 2012)
70% de las
nuevas lineas
ganaron al
testigo adaptado
al sequia
Testigo 3.5 t/ha (Vorobey)

39. Grupo de Fisiología de Trigo, CIMMYT
2013