Aranzales-Rondón, Ericson

Toro Chica, José O.

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Nunca se sabrá cuántas variedades se han perdido en los trópicos, al desplazar cultivos tradicionales por cultivos comerciales para la exportación.Por lo tanto una variedad no puede exactamente especificar el rango devariabilidad entre las plantas, un mero número de variedades nos dicemuy poco acerca de qué tanta diversidad genética existe en realidad.Puede haber más diversidad genética en una sola variedad que entre docenas de muchas otras variedades “refinadas.”Fuente:  CULTIVO DE SEMILLASPeter Donelan Ecology Action5798 Ridgewood RoadWillits, CA 95490-9730Mini-Serie Tercera Edición en Español 2009JOSÉ ORLANDO TORO CHICAo.toro@cgiar.orgERICSON ARANZALES RONDON PROGRAMA DE RECURSOS GENÉTICOSTaller “Conservación de bienes públicos internacionales: el papel de los bancos de germoplasma de  los centros internacionales”Estudiantes de maestría en ciencias biológicas énfasis en RFGUniversidad Nacional sede PalmiraOctubre 14 de 2011Aspectos metodológicos en la introducción, producción y caracterización del germoplasma de Phaseolus spp. L.CIATCaliColombia.... .. .. ...CIAT, ColombiaCIMMYT, MéxicoCIP, PerúICARDA, SiriaICRAF, KeniaICRISAT, IndiaIITA, NigeriaILRI, KeniaIPGRI/INIBAP, ItaliaIRRI, FilipinasWARDA, Côte d’IvoireTOTALFrijol, Forrajes (trópico bajo), YucaMaiz, TrigoPapa, Camote, Raices y tubérculosCereales, Forrajes, Garbanzo, Lenteja, HabaÁrboles agroforestalesSorgo, Mijos, Gandul, Garbanzo, CacahueteGuisante, vigna, Yuca, Caupí, Batata, otrosForrajes (trópico mediano-alto)Banano y plátanoArrozArroz66.453158.88614.000133.17720.000113.00044.41819.2151.148107.74520.000690,042COLECCIONES CONSERVADAS EN LOS CENTROS DEL CGIARCentros/Ubicación Cultivos Accesiones (No.)(Órgano Rector  del Tratado Internacional sobre los Recursos Fitogenéticos para la Alimentación y la Agricultura)FUENTE; SINGER, 2011Germoplasma conservado en CIAT registrado ante el Tratado InternacionalCultivos Taxa( No.)Accesiones(No.)Frijoles (Phaseolus)Yuca (Manihot)Pastos Tropicales6,59223,14036,72166,45333Puesto(No.)11146734Fuente: CIAT, PRG  2011Países Procedencia (No.)1102875(Fríjol, Nro. 2: INIFAP: 22,752; Nro. 3 USDA: 17,350;  Yuca   Nro.2 EMBRAPA 3,902;    Pastos Tropicales Nro.2  ILRI 19,215)(Acuerdo firmado con el Organo Rector el 16 de Octubre de 2006)Materiales de germoplasma como Bienes Públicos Internacionales813Colección mundial de Phaseolus spp. L. distribución por especies y estatuto biólogicoFuente: CIAT, PRG  2011ESPECIES CULTIVADOS SILVESTRES TOTAL / (%) vulgaris 29868 1655 31523/ 86lunatus 2799 264 3063/8coccineus 750 190 940/ 3dumosus 469 12 481/1acutifolius 161 165 326/1Otras spp. 0 388 388/1TOTAL 34047 2674 36721/10086%8%3%1% 1% 1%vulgaris lunatus coccineus dumosus acutifolius Otras spp.LA MÁXIMA DIVERSIDAD GENÉTICA EN EL MÍNIMO NÚMERO DE ACCESIONESProcedencia centros de origen       Primario   75 %  - Secundario  25%*CONFORMACIÓN DE LA COLECCIÓN NUCLEO EN FRÍJOLCOLECCIÓN MUNDIAL DE FRIJOL POR CONTINENTESFuente: CIAT, PRG  2011CRITERIOS:1. Valor Regional-10% de la colección base paracada país- Eliminación de duplicados-Priorización variedades tradicionales sobre las comerciales o de mejoramiento2. Clasificación agroecológica - Tipo de suelo- Fotoperiodo- Stress hídrico -Ciclo de crecimiento3. Datos morfo agronómicos -Hábito de crecimiento-Tamaño de la semilla-Color de la semilla-Por ejemplo: prioriza habito IV, granos no comercialesFuente: Tohme, J; James, P; Beebe, S; Iwanaga, M; Toro, O. 1994. Forming a core collection of Phaseolus vulgaris L. "PhaseolusBeans Advanced Biotechnology Research Network - BARN", Roca, W. M., Mayer, J. E., Pastor-Corrales, M. A. Tohme (eds.), CIAT.LA COLECCIÓN NUCLEO EN FRÍJOLCIAT - FRÍJOLCORE COLLECTION:P. vulgaris 1593P. coccineus 82P. dumosus 51TOTAL 1726* Datos agroecológicos * Datos morfoagronómicosFUENTES DE GERMOPLASMADONACIÓN Ó CANJEEXPLORACIÓN (COLECTAS)LÍNEAS ÉLITE (MEJORAMIENTO)INTRODUCCIÓN DE GERMOPLASMA1. DATOS DE PASAPORTEBase de datos del PRG Otras bases de datos en el mundo      Catálogos de germoplasmaBibliotecas Comunicaciones personalesInformes de viaje y de colectaOtros.2. Caracterización fenotípica3. Caracterización morfoagronómica4.   Caracterización bioquímica (LCG)5.   Caracterización molecular (LCG)Criterios para la introducción de germoplasma:PROCEDIMIENTOS PARA LA INTRODUCCIÓN DEL GERMOPLASMA DE Phaseolus spp. L.Permiso de importación de la autoridad colombiana de cuarentena vegetalCertificado fitosanitarioPaís donanteINCREMENTO POSTCUARENTENARIOCUARENTENA VEGETALEvaluación del estado fitosanitarioELIMINACIÓN DE MATERIAL CONTAMINADO DOCUMENTACIÓNINTRODUCCIÓN – DocumentaciónFuente: CIAT, PRG  2011Fuente: CIAT, PRG  2011Son objetivos en las actividades de producción:•Conservar la integridad genética de las accesiones manejadas durante los procesosde multiplicación y regeneración.•Llevar cada una de las accesiones al tamaño adecuado que permita cumplir con lospropósitos del banco.•Contribuir en la identificación, caracterización y evaluación del germoplasmaconservado en el PRG VALOR DE USO.Hay que aumentar la semilla original preservando su integridadgenética, y asegurando su estado fitosanitario y su viabilidad almás alto nivel, para permitir la distribución internacional.Para el cumplimiento de estos objetivos, el Grupo de Producción de Fríjol cuenta actualmente con tres estaciones con ambientes contrastados en Popayán, Palmira y Tenerife (El Cerrito, Valle del Cauca).PRODUCCIÓN DE GERMOPLASMA DE FRÍJOLESTACIONES POPAYÁN, PALMIRA, TENERIFEMultiplicación de germoplasmaEs el aumento de la muestra o población a cantidades necesarias para los  procesos de conservación y distribución.POCA SEMILLA1 -100 semillasSUFICIENTE SEMILLA>100 semillasINVERNADEROSCASAS DE MALLA     CAMPO1500 semillasCALIDADES EN LA PRODUCCIÓNCARACTERIZACIÓN  Y EVALUACIÓNDOCUMENTACIÓN- Fisiológica- Sanitaria- GenéticaDOCUMENTACIÓN*Estos aspectos condicionan la producción y conservación de germoplasma. Phaseolus spp. L.             +/- 70 especies  46 especies (CIAT)Evolución 5 especies cultivadasP. vulgarisP. lunatusP. coccineusP. dumosusP. acutifoliusSilvestres sensu estrictoEn general el  frijol es AUTÓGAMO a excepción de:P. coccineusP. dumosusP. lunatus100%100% 50%ALÓGAMASGénero Phaseouls spp. L. – ComposiciónManejo de especies autógamas- Métodos de multiplicación ambientes aislados (evitar cultivos de fríjol cercanos)- Condiciones ambientales óptimas:  temperatura 18 -24 ºC y humedades menores al 80%- Densidad de siembra:Número de semillas dependiente de hábitos de crecimiento: 1 -120 semillasHábitos I y  II:   surcos de 8 metros - 120 semillas/surco (8-10 cm entre plantas) 1 m. entre surco y surcoHábito III y IV:  surcos de 6 metros con 80 semillas/surco (8-10 cm entre plantas) 1 m. entre surco y surcoManejo de especies alógamasAlteración de las frecuencias génicas  Procesos dispersivosProcesos sistemáticos- Métodos de multiplicación  siempre en ambientes cerrados (controlados)- Siembra de 12 – 15 plantas en surcos de 3 m separadas entre 15 – 20 cmPolinización manual  (pincel, lápiz entre otros) De acuerdo con la agresividad se manipulan distancias P. coccineus  (100%), P. dumosus (100%) y P. lunatus (50%)Manejo de especies silvestres- Manejo inicialmente bajo condiciones de invernadero- Siembra de 1 a 2 plantas por recipiente - Esquemas de propagación vegetativa: esquejes / injertos- Cultivo de tejidos- Distribución de materiales en ambientes contrastantes- Polinización manual, cuando esta es necesaria.P.  glabellus - G40584  P. maculatus - S13228ALTERNATIVAS DE PROPAGACIÓN ENRAIZAMIENTO DE ESQUEJES EN SOLUCIONES NUTRITIVASESQUEJESPROPAGACIÓN ASEXUALALTERNATIVAS DE PROPAGACIÓN RAÍCES  E  INJERTOS CULTIVO in vitroEl fríjol tiene una amplia variabilidad genética y sus caracteres morfológicosespecialmente el color de las semillas y el hábito de crecimiento, han sidoutilizados para la selección de variantes.Esa selección y la deriva genética han sido los principales factores evolutivosresponsables del mantenimiento y la ampliación de la variación morfológica.Las plantas y los granos de fríjol se identifican por el tamaño, el color de lassemillas, el hábito de crecimiento y la adaptación a climas adversos.CARACTERIZACIÓN MORFOAGRONÓMICADescriptores varietales morfológicos empleados en la evaluación de accesiones de frijolFuente: CIAT, 1984Descriptores morfoagronómicos de interés - TIPO DE GERMINACIÓN- COLOR DE HIPOCOTILO- DIAS A FLORACIÓN- COLOR DE FLOR- HABITO DE CRECIMIENTO- ALTURA DE LA PLANTA- VAINAS POR PLANTA- GRANOS POR VAINA- DIAS A MADURACIÓN - DIAS A PRIMERA COSECHA- DIAS A ULTIMA COSECHA O FINALIZACIÓNFuente: CIAT, 1984✓Conocer la variabilidad genética del fríjol mediante el uso de marcadoresmorfológicos y agronómicos , utilizando el análisis unificado de marcadores.✓Determinación de los centros de origen a partir de las características de laflor -color, forma y tamaño de las bractéolas- la forma del folíolo central de lahoja, la presencia de venas en el estandarte y el tamaño de las semillas típicasde los acervos mesoamericano y andino que fueron propuestas por Singh etal. (1991).Uso de los descriptores morfoagronómicos en frijolEl adecuado análisis y tratamiento de los datos de caracterización morfoagronómica y la inclusión de información sobre el origen geográfico de lasespecies proporcionan un panorama amplio del conocimiento de la variabilidadgenética que permite su utilización en programas de mejoramiento.Identificación de descriptores confiables de las accesiones:CARACTERES CUALITATIVOSCARACTERES CUANTITATIVOSAgrupamiento por los métodos multivariadosANÁLISISVARIABILIDADG18534 INFORMACIÓN PASAPORTE G18534AROSADO BRANQUINHO CAFÉARBUSTIVO VALLS 6003 RASTREROSUSCEPTIBLE BCMV CEN-55581 RESISTENTE BCMVSegrega?, Mz.x Habito 1/2 01-FEB-1982 vainas jaspeadas de rosadoInicio de floración 32 días MARIA MAGALY V. DA SILVA WETZEL Inicio de floración 43 díasPeso 100 semillas: 23, 6 g CENARGEN Peso 100 semillas: 17, 5 gJOSE FRANCISCO MONTENEGRO VALLSManejo de la integridad genética poblacionalConservación y documentación de variantes morfogenéticasBANCO DE IMAGENES - Patrones de ColorTotal de imágenes en la página web: 36,676www.ciat.cgiar.org/urgFuente: CIAT, PRG  2011HERBARIOS  DE REFERENCIAPhaseolus dumosus Macfady.Phaseolus  glabellus PiperLa taxonomía provee un marco unificador que nos muestra las relacionesentre las diversas formas de vida y que subraya la unidad original de la vida.Donelan, 2009Phaseolus rotundatus Freytag & Debouck“Dentro de las familias taxonómicas hay muchas similitudes reproductivas, así que aprender taxonomía es práctico y necesario”.Donelan, 2009CARACTERIZACIÓN  BIOQUIMICA Y MOLECULARLABORATORIO DE CALIDAD GENÉTICASEMILLAS Y MATERIAL VEGETAL(INFORMACIÓN)PROTEÍNA TAXON TOTAL ACCESIONESFaseolinas P. vulgaris 15,673Globulinas P. acutifolius 340Lectinas P. lunatus 1,748Proteínas Totales Otras spp. 168CARACTERIZACIÓN BIOQUÍMICA – Proteínas de ReservaTOTAL 17,929En colaboración con el Laboratorio de Calidad Genética se adelantan estudiosorientados al conocimiento de la diversidad original para garantizar la integridadgenética del material y para mejorar la representatividad de la colección mundial.Fuente: CIAT, PRG  2011COSECHA. El sistema de cosecha es manual,realizándose periódicamente, cada que las plantasvan mostrando vainas secas y/o en madurezfisiológica, se realiza por el sistema conocidocomo ordeño.Una vez finalizada la cosecha de vainas secas o enmadurez fisiológica estas son depositadas enbolsas de tela o muselina las cuales permiten laperdida de humedad durante el proceso de pre-secado.Debe evitarse maltrato y las condicionesinadecuadas de almacenamiento y transporte a laestación CIAT –Palmira.COSECHA Y PRE-SECADOPRE-SECADO. Una vez recibidas las semillas,éstas son puestas en los secadores de aire frescopara iniciar la reducción progresiva delcontenido de humedadIniciar inmediatamente el proceso de desgrane y secado.Condiciones finales del secado: 10-12% de contenido de humedad.Registro de la información en la base de datosREGENERACIÓN DE GERMOPLASMAEs la renovación de las accesiones de germoplasma mediante la siembra y lacosecha de semillas con las mismas características de la muestra original. Laregeneración de germoplasma es la operación más crítica en el manejo de un bancode germoplasma.Esta se aplica a materiales que tienen baja viabilidad y/o vigor y que por lo mismopodrían ser perdidos si no se recuperan sus niveles mínimos de calidadesgerminativas.Los procesos de regeneración incluyen algunas de las actividades del proceso demultiplicación:siembra  - desinfección  - escarificación - pre-germinación- preparación suelo -llenado de potes – trasplante – tutorado – riegos - toma de datos - control de plagas y enfermedades- cosecha  -caracterizaciónSin embargo en los procesos de regeneración se puede requerir de procesos demultiplicación vegetativa.El Grupo de producción de fríjol del PRG maneja diferentes técnicas para optimizar la regeneración:Caracterización morfoagronómicaCaracterización bioquímicaCaracterización molecular Sistemas de propagación• Desinfección del suelo• Uso de semillas limpias y secas para sembrar• Tratamientos de semillas (escarificación, desinfección, pregerminación)• Mantenimiento  adecuado de los suelos y campos de producción• Riego y buen drenaje• Identificación de  plagas y enfermedades mediante inspecciones• Cosecha  en estados óptimos de madurez.  • Secado de vainas inmediatamente después de la cosecha. Como producir germoplasma de calidad ?Condiciones generalesCALIDAD FISIOLÓGICAAdecuada selección del ambiente demultiplicación y manejo del cultivo.Un estado fitosanitario pobre del germoplasmapuede generar baja viabilidad de las semillasParámetros de cosecha, almacenamiento y pre-secado son punto critico para garantizar lacalidad fisiológica del germoplasma.CALIDAD SANITARIAIntroducción del germoplasmaLas entradas de germoplasma debensatisfacer las regulaciones localesInspecciones cuarentenarias: funcionariosdel ICA normalmente hacen 3 visitasdurante el ciclo del cultivo:1. aparición de la primera hoja trifoliada,2. al momento de floración, y3. al momento de la madurez fisiológicaCrecimiento en aislamiento o contención enuna zona de cuarentena por un períododeterminado de tiempoDestrucción del material infectadoDurante la multiplicación y regeneraciónDestruir material infectadoRecolectar semilla sólo de plantas sanasControlar plagas, enfermedades y malashierbas durante estas operacionesDurante la caracterización y evaluación  del germoplasma se debe tener presente que las condiciones sanitarias pueden afectar la evaluación de ciertos caracteres.Recomendaciones generales sobre las semillasRecolección de vainas secas cosechadas en el momento óptimo.Adecuada limpieza para  eliminar restos de suelo, material vegetal, malas hierbas, insectos entre otros.Un estado fitosanitario pobre del germoplasma puede distorsionar la caracterización y evaluación del mismoCALIDAD GENÉTICA(I) Control de la contaminación mecánica.(II)   Control de la contaminación genética.(III) Control de la deriva genética.(IV)  Control de la erosión genética ocasionada tanto por infección (plagas y enfermedades) como por la deriva genética.Se debe reconocer que cada vez que se hace un proceso de regeneración y/omultiplicación, es probable que perdamos una pequeña parte de la integridadgenética de las muestras, de ahí la importancia de minimizar estos riesgosRegeneración de Germoplasma de PhaseolusControl de la Deriva GenéticaSeleccionar el mejor ambiente de multiplicación de las semillasImplementar las mejores condiciones y logística para el ambiente. Monitorear la deriva genética usando  las mejores tecnologías genéticasManagement practices to limit genetic drift in wild bean accessions“Four wild populations of bean common Phaseolus  vulgaris L.) from different geographic origins (Guatemala, Colombia, Perú y Argentina) were chosen. A total of 80  plants of each population were planted in three different  environments(Palmira, Popayan and modified Popayan). Eleven enzymes (18 loci) and phaseolin marker (seed  storage protein)  were  chosen for monitoring gene  frecuency changes during initial seed increase”Fuente: Guzmán F.A., O.Toro, C. Ocampo, I. Sánchez, H. Cárdenas & D.G. Debouck., 2001. VALORACIÓN DE RECURSOS FITOGENÉTICOS FRÍJOL COMÚN (Phaseolus vulgaris Linnaeus.) TIPO REVENTÓNDISTRIBUCIÓN GEOGRÁFICA DE LAS NUÑASFuente: Thome et al., 1995Estaría dispuesto a comprarlo?✓ USOS POTENCIALESSnackCultivo para épocas difícilesAspectos sociales373 accesiones de nuñasprocedentes de Perú y Boliviason mantenidas en el PRG-CIATFuente: Aranzales & Gutiérrez, 2009VALORACIÓN DE RECURSOS FITOGENÉTICOS FRÍJOL COMÚN (Phaseolusvulgaris Linnaeus.) TIPO REVENTÓNUna prioridad de mucho más importancia sería la conservación de nuestros recursos genéticos que se erosionan rápidamente. El tema de la Erosión Genética ha sido muy bien documentado, pero además de comprender este problema ¿Qué podemos hacer cada uno de nosotros? Éstas son algunas sugerencias:• Aprender las habilidades para conservar semillas y enseñarlas a otros.• Buscar y conservar especies/variedades raras, locales y nativas de la región y mantenerlas.• Apoyar a las compañías semilleras locales de pequeña escala.• Consumir alimentos de la temporada y producidos localmente.• Diversificar nuestra dieta.• Apoyar a los bancos de semillas, los grupos de intercambio de semillas y a los exploradores denuevas variedades.Fuente:  CULTIVO DE SEMILLASPeter Donelan Ecology Action5798 Ridgewood RoadWillits, CA 95490-9730Mini-Serie Tercera Edición en Español 2009

Aspectos metodológicos en la introducción, producción y caracterización del germoplasma de Phaseolus spp. L.

https://cgspace.cgiar.org/bitstream/10568/117793/1/Pres.UNAL2011-2.pdf

Aspectos metodológicos en la introducción, producción y caracterización del germoplasma de Phaseolus spp. L.

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