1. Incremento del Rendimiento
I t d l R di i t
Potencial con Variedades
Convencionales
XI Conferencia de Arroz para América Latina
y el Caribe
Cali, 21 al 24 de Septiembre de 2010.
Edgar Torres
Fitomejorador de Arroz
j

2. Que es el Rendimiento Potencial
“El rendimiento potencial es el rendimiento en un ambiente fisico óptimo (radiación
p p
solar, temperatura, nutrición mineral) y con completa protección de malezas y
temperatura,
plagas”
plagas” Evans y Fisher, 1999,

3. America Latina tiene una gran diversidad de
ambientes dedicados a la produccion de Arroz

4. Efecto de manejo del cultivo, manejo de nutrientes y mejoramiento
genético en el rendimiento potencial del Arroz
Rendimiento potencial de
13 una determinada variedad
en un clima dado 20%
NUEVO
TECHO
12
11
Rendimiento 20%
10 Clima o economico
desbalance de
9 nutrientes 10%
8 Manejo
Tn ha
h
agronomico 20%
7 deficiente
6
5
4
3
2
1
0
Yactual Yposible Yobjetivo Ypotencial Ynuevo
Adaptado de Fairhust et al 2007

5. Como se determina el rendimiento en el
Arroz
Máx, Macollamiento
ogica
ento
ano
rdio
Llenado del gra
Madurez fisiolo
Inic Macollamie
nicio del primor
erminacion
Floración
Cosecha
cio
M
C
F
L
In
M
Ge
VEGETATIVO REPRODUCTIVO MADURACION
Plantas m2
Paniculas m2
Granos/panícula % Fertilidad
Número de granos llenos m2
Peso de los granos
g
RENDIMIENTO EN GRANO

6. Las variedades de tipo semi-enano
semi-
Una combinacion de tallos cortos y fuertes, baja estatura, hojas erectas, resistente al acame, con
alta respuesta al nitrógeno e insensible al fotoperiodo

7. Las variedades de tipo semi-enano
semi-
La respuesta a la aplicación del Nitrogeno de dos
variedades sem i-enanas IR8 y TN1 y Peta una
i enanas
variedad alta durante la estación seca de 1966.
(Adaptado de Hargrove y Coffm an 2006)
12
10
8
IR 8
Tons/ha
6 PETA
TN1
4
2
0
0 30 60 90 120
Nitrogeno Aplicado Kg/ha

8. Las variedades de tipo semi-enano
semi-
Maxim o rendim iento de IR 8 y IR72 en la estación seca de 1998 en IRRI com parado con el
1966 Peng et al 1999
m axim o rendim iento de IR 8 en 1966. P
i di i t d t l
10
-2 tn/ha
9
8
7
6
Tn/ha 5
4
3
2
1
0
IR 8 1966 IR 8 1998 IR 72 1998
Variedad-Año
El maximo rendimiento de IR8 ha disminuido en 2 tn/ha en 30 años; el mejoramiento
“empirico” en el germoplasma indica ha resultado en el mantenimiento del potencial de
rendimiento en cerca de 10 tn/ha, Peng et al 1999,

9. El nuevo tipo de planta del IRRI
ue o t po p a ta de
El ideotipo del NTP estuvo basado en reducir el número de tallos no productivos e
incrementar el tamaño de la panícula, además de tallos fuertes, resistencia a
enfermedades y sistema radicular vigoroso. No hubo mayor ventaja en rendimiento
debido a la baja producción de biomasa y pobre llenado del grano

10. El nuevo tipo de planta del IRRI
ue o t po p a ta de
Estacion seca 2003
Genotipo Tn ha-1
1 Biomasa IC Pan m2 Gr pan-1
1 Fert P1000
Promedio 9,03 1726 47,8 439 92,4 84,8 24,2
Indicas Rango 8,54-9,51 1515-1858 41,8-50,8 379-483 82,2-106 76-89,4 22,2-28,4
Promedio 8,6
86 1673 45,4
45 4 396 106,1
106 1 75,0
75 0 24,3
24 3
NTP -II Rango 6,27-10,2 1480-1877 32,5-54,1 343-493 97,7-113,4 56,9-84,8 19,8-27,8
Estacion seca 2004
Genotipo
p Tn ha-1 Biomasa IC Pan m2 Gr pan-1
p Fert P1000
Promedio 8,19 1754 42,8 438 101,3 79,5 21,6
Indicas Rango 7,25-9,32 1612-1907 41,4-44,7 376-481 81,8-118,6 78,8-82,1 19,4-24,2
Promedio 8,17 1708 42,6 383 112,3 72,9 23,9
NTP -II Rango 7,39-8,76 1493-1850 39,7-47,5 339-512 98,3-135,6 61,8-81,9 18,6-25,7
La segunda generación de NTP, con introgression de genes indica, no mostró
indica,
superioridad en rendimiento debido a: similar producción de biomasa, índice de cosecha
biomasa,
y tamaño de la panícula; y menor llenado del grano. Peng et al 2005
panícula; grano.

11. Ideotipo japones para alto rendimiento
YR929
MILYANG 42
YR901
TAKANARI
IR1317
MILYANG 25
IR24
Varios cultivares de alto rendimiento han sido desarrollados recientemente en japón
inspirados en el modelo “Tongil” de Korea. Variedades de cruzamientos indica por
japonica de tipo panículas largas. Yonezawa, 2007; Goto et al 2009; Fisher y Edmeades
2010;

12. Ideotipo japonés para alto
rendimiento
Genotipo Ton ha-1 Paniculas Granos m-2 Granos % P1000 (gr)
m-2 x103 pan-1 Llenado
2003
Liangyoupeijiu 9,9 223 37,9 170 77 25,9
Takanari 9,6 239 41,0 172 70 23,6
Nipponbare 7,6 326 30,0 92 81 22,8
2003 Alto-N
gy p j
Liangyoupeijiu 9,7
, 243 38,7
, 160 73 25,5
,
Takanari 9,8 256 41,3 161 69 23,3
2004
Liangyoupeijiu
Li iji 11,8
11 8 217 50,1
50 1 231 77 24,0
24 0
Takanari 11,4 274 49,1 179 81 22,9
Nipponbare 7,7 304 29,7 98 89 23,4
Takanari, una variedad de paniculas largas, mostró una capacidad de rendimiento similar
al super hibrido chino en las condiciones de Kyto debido a la mayo eficiencia en el uso
de la radiación y a la capacidad de translocar carbohidratos al grano. Katsura et al 2007
grano.

13. Ideotipo FLAR para alto rendimiento
p p
La estrategia del FLAR y el CIAT para
alto rendimiento se enfoca en
acumular caracteres que confieren
alto rendimiento en ambiente
favorecidos t l como:
f id tales
Altura i t
Alt intermedia
di
Macollamiento intermedio
Hojas erectas, verdes oscuro y con
senescencia lenta
Tallos fuertes
Paniculas largas
Alta fertilidad
Granos más pesados

14. Ideotipo FLAR para alto rendimiento
Rendimiento y componentes de rendimiento en líneas de Paniculas Largas. Palmira 2007B
Granos
G Granos
G Granos
G % Peso 1000
P Biomasa
Bi
Genotipo Ton ha-1 Pan m-2 totales m-2 llenos pan-1 totales Llenado granos (gr) gr m-2
x103 pan-1
3371 9,16 445,0 55,32 80,8 124,9 64,9 24,2 1844
3399 8,96 438,3 49,38 93,6 116,0 80,8 23,4 1832
3834 8,91 508,3 57,00 86,1 111,9 76,7 24,6 2074
3614 8,56 591,7 50,44 47,4 85,2 55,8 25,8 1665
Oryzica 1 8,40 474,2 46,27 75,5 99,4 76,0 25,6 1906
FL01028 8,31 461,7 51,74 80,3 113,1 71,0 24,0 1851
Fedearroz 60 7,95 531,7 47,30 58,9 88,5 66,4 26,7 2041
Fedearroz 50
5,75 523,3 46,3 50,2 88,3 55,4 22,8 1788
El primer grupo de materiales de paniculas largas desarrollados por FLAR mostró una ventaja en
rendimiento sobre los testigos, dependiente de la localidad; la mayor dificultad es llenar todos los
testigos, localidad;
granos formadosCIAT, Annual Report 2009.
formadosCIAT,

15. Ideotipo FLAR para alto rendimiento
Rendimiento y componentes de rendimiento en líneas de Paniculas Largas. Palmira 2009B
Granos Granos Granos % Peso 1000 Biomasa
Genotipo Ton ha-1 Pan m-2 totales m-2 llenos pan-1 totales Llenado granos (gr) gr m-2
x103 pan-1
2027 9,70 498,0 58,65 96,7 117,8 82,1 23,8 2339
IR 64 9,12 802,0 49,58 51,5 61,8 83,3 24,3 2022
2074 8,83 521,3 48,99 72,9 93,9 77,6 24,5 1985
2122 8,57 453.5 48,80 81,2 108,2 74,7 25,6 1982
1856 8,50 749,0 49,65 48,8 66,3 76,7 26,0 2131
1817 8,39 660,5 53,59 52,7 81,7 64,6 25,5 1885
Fedearroz 60 8,07 527,5 51,04 70,5 97,5 72,4 26,3 2126
FL01028 7,72 526,0 59,68 77,9 114,5 68,1 23,4 2047
1860 7,91 418,5 51,20 89,1 122,9 72,4 27,3 2040
2047 7,77 376,0 45,33 84,8 122,7 69,9 28,2 1936
Una evaluación de LRE para componentes de rendimiento mostró que la combinación de paniculas
largas con alta fertilidad y buen macollamiento es posible y conduce a mayor rendimiento CIAT (no
publicado)
publicado)

16. Ideotipo FLAR para alto rendimiento
p p
Relación entre el número de granos de llenos por metro cuadrado y el
rendimiento. Palmira 2007A
14000.00
13000.00
12000.00
Kg/ha
11000.00
y = 0.2215x + 3099.5
10000.00 2
R = 0.7135
9000.00
8000.00
25000.00 27000.00 29000.00 31000.00 33000.00 35000.00 37000.00 39000.00 41000.00 43000.00 45000.00
2
# Granos llenos m
Relación t
R l ió entre el número de granos llenos por metro cuadrado y el rendimiento.
l ú d ll t d d l di i t
Palmira 2009A
12500.00
12000.00
11500.00
11000.00
11000 00
10500.00
Kg/ha
10000.00
9500.00 y = 0.1781x + 3298
2
9000.00 R = 0.7586
8500.00
8000.00
30000.00 32000.00 34000.00 36000.00 38000.00 40000.00 42000.00 44000.00 46000.00 48000.00 50000.00
2
# Granos Llenos m
El componente con mayor asociación al rendimiento es el número de granos llenos por unidad
de área

17. Como mejorar el rendimiento en el Arroz
Máx, Macollamiento
ogica
ento
ano
rdio
Llenado del gra
Madurez fisiolo
Inic Macollamie
nicio del primor
germinacion
Floración
Cosecha
cio
M
C
F
L
In
M
VEGETATIVO REPRODUCTIVO MADURACION
Adecuado # Paniculas m2
Alto Granos/panícula Alta Fertilidad
Número de granos llenos m2
Peso de los granos
g
RENDIMIENTO EN GRANO

18. El rol de los carbohidratos no estructurales
gr m-2 dia -1 Supresión de la Tamaño del
14 a 0 DAF degeneración de los vertedero
granos
R
Desarrollo de la Tamaño del Peso de un
cascara grano grano individual E
Carbohidratos N
T
Desarrollo del grano Actividad del Llenado del
de polén vertedero grano O
Carbohidratos de Número de celulas
reserva del endospermo
La acumulación de carbohidratos no estructurales es fundamental para el llenado de un mayor número de granos por
panícula; especialmente en los materiales de panicula larga. Nagata et al 2002; Horie et al 2004; Takai et al 2006.
panícula; larga.

19. El rol de los carbohidratos no estructurales
Relacion entre la produccion de biomasa dos semanas antes de floración y el
rendimiento en dos años. Adaptado de Takai et al 2006
12
11
10
9
tn ha -1
8
7 y = 0.3252x + 0.6646
2
R = 0.6792
6
5
12 17 22 27 32 37
gr m -2 dia -1
Él alto rendimiento observado en T k
lt di i t b d Takanari en d años, f é asociado a l mayor producción d bi
i dos ñ fué i d la d ió de biomasa
durante los estadios tardios del periodo reproductivo lo cual permitió una mayor acumulación de NSC y
mejor llenado del grano. Takai et al 2006.
grano.

20. El llenado deficiente de las flores secundarias
Las florecillas que entran en antesis tardiamente localizados en la base o las ramificaciones de la panicula son esteriles, de pobre
llenado y este problema no es debido a la falta de fotoasimilados; sino a la baja actividad de enzimas relacionadas con la
conversion de sucrosa a almidón. Yang and Zang, 2010; Kato, 2010.

21. Mecanismos responsables por la variaciones
p p
en el llenado del grano
Baja actividad de las enzimas involucradas en pasos claves en el metabolismo de los
carbohidratos en el endosperma en desarrollo en las espiguillas secundarias (Yang y Zang,
2010).
Actividad diferencial de genes relacionados con la descarga de carbohidratos durante el
llenado del grano entre los granos superiores e inferiores (Yang y Zang, 2010).
Diferencias en la tasa de crecimiento de las células individuales del endospermo, que
puede ser atribuida a ciertas enzimas (Kato, 2010)
Baja actividad de las citocininas en las florecillas secundarias (de floración tardia) durante
llos estadios t
t di tempranos d l ll d d l grano (Y
del llenado del (Yang, et al; 2007)
t l

22. Genes identificados asociados al rendimiento
y sus componentes ( Xing y Zhang, 2010).
Carácter QTL Cromosoma Efecto Efecto Var %
Aditivo Dominancia
LG (mm) GS3 3 1,47 1,06 95,6
GW (g) gw3.1 3 41,4
GW (g) gw8.1 8 0,96 39,0
GW (g) gw9.1 9 0,98 42,5
GPP Gn1a 1 44,0
GPP gpa7 7 31,2 15,2 54,0
SPP SPP1 1 22,05 0,55 63,4
SPP qSPP1 1 16,7 4,8 68,1
SPP qSPP2
SPP2 2 12,3
12 3 3,7
37 73,0
73 0
SPP qSPP3 3 21,8 8,0 68,8
SPP qSPP7 7 59,8 28,3 74,2
SPP QSpp8 8 28,3 22,6 83,3
GY qGY2-1 2 25,9

23. Finalmente,
Finalmente, el mejoramiento para
rendimiento potencial debe enfocarse en:
Entender el rendimiento en diferentes ambientes utilizando genotipos
comunes.
Identificar caracteres claves para alto rendimiento en ambientes
homogeneos.
Identificar genes/marcadores asociados con esos caracteres.
Para cada ambiente diseñar genotipos especificos y acumular estos
genes en genotipos elites, manteniendo los avances anteriores en
adaptación y tipo de planta.

24. GRACIAS POR SU
ATENCION