Barbosa, N.

Barrera, S.

Beebe, Stephen E.

Cajiao V., César Hernando

Chaves, N.

Grajales, Miguel A.

Melo, E.

Polanía Perdomo, José A.

Poschenrieder, Charlotte

Rao, Idupulapati M.

Rivera, M.

CGSpace

Adaptación del frijol común al cambio climático: avances en tolerancia a sequía y calorJose Polanía, S. Beebe, I.M Rao, C. Poschenrieder, C. Cajiao, S. Barrera, M. Grajales, M. Rivera, N. Barbosa, E. Melo, N. ChavesEl cambio climático un desafío para la producción agrícola del mundoFacultad de Ciencias Agropecuarias  - Universidad nacional de ColombiaSeptiembre 29 de 2017j.a.polania@cgiar.orgFrijol Común• Phaseolus vulgaris es una especie nativa de Mesoamérica y Sudamérica• Nombres comunes: judías, habichuelas, frijoles y porotos• La leguminosa alimenticia más importante en América Latinay África• Es una fuente poco costosa de proteína y calorías parapequeños agricultores de países con pobreza endémica• Es cultivado por pequeños agricultores en América Latina yÁfrica, donde es a menudo expuesto a condiciones nofavorables y mínimo uso de insumosLimitaciones abióticas que afectan al frijolLimitación Área afectada (%)Deficiencia fósforo 50Deficiencia nitrógeno 40 (LAC)60 (África)Toxicidad aluminio 40Calor No seria viable el 50% en 2050Sequía > 60% área sembradaTipos de SequíaSequía tempranaS (water level, cm)-40-30-20-1001020-40-30-20-1001020Days after planting0 10 20 30 40 50 60 70 80-40-30-20-1001020Early droughtIntermittent droughtLate droughtFlowering MaturityFlowering MaturityFlowering MaturitySequía intermitenteSequía terminalFischer et al., 2003Germoplasma evaluado bajo estrés por sequía• Colección referencia de germoplasma - Mesoamericano (121) y Andino (81) genotipos • Poblaciones de líneas recombinantes (RIL)- 5 poblaciones  97 RILs de DOR 364 x BAT 477 112 RILs de MD 23-24 x SEA 5 97 RILs de SER 16 x G 35066-3Q 96 RILs de BAT 881 x G 212120 200 RILs de INB 841 x RCB 593• Líneas avanzadasFrijol comúnIdentificación de características aéreas relacionadas con la resistencia al estrés por sequía en frijol comúnEnsayo Sequía – CIAT HQ, Palmira, 2013• Suelo Mollisol• Temporada seca (Julio a Septiembre)• 2 tratamientos: riego y sequía, lotes separados• Sequia inducida después de 23 días de siembra   • Ensayos protegidos de plagas y enfermedades• Ensayos hasta cosecha de grano • Dos ciclos de evaluaciónVariables determinadas:  Vigor de la planta Transpiración – uso de agua Acumulación de azucares Partición de biomasa Formación de vainas y semillas Rendimiento grano Índice partición a vaina Índice de cosecha de vaina(Peso de vaina en cosecha/ Peso parte aérea en mitad de llenado de vaina) X 100(Peso semilla/ Peso de vaina) X 100Índices de partición de biomasa: Temperatura y distribución de lluvias – líneas avanzadas Precipitación: 85.8 mm3 Riegos 35 c/u: 105 mmEvaporación potencial: 385.2010203040506001020304050602012Días después de siembra0 10 20 30 40 50 60 70Precipitación y evaporación potencial (mm día-1)0102030405060Temperatura (°C)0102030405060PrecipitaciónEvaporación potencialTemperatura máximaTemperatura mínima2013Precipitación: 87.7 mm3 Riegos 35 c/u: 105 mmEvaporación potencial: 351Caracterización de líneas según uso de aguaDiscriminación isotopo de carbono en grano con sequía (‰)16.0 16.5 17.0 17.5 18.0 18.5 19.0Rendimiento de grano con sequía (kg ha-1)02004006008001000120014001600MIB 778BAT 477NNSMC 43ALB 88PerolaDOR 390Tio Canela 75SER 118INB 841BFS 32SEA 15BFS 29NCB 280BFS 10ALB 6SXB 412ALB 74BAT 477G 40001 INB 827SER 48SER 119ALB 60 SER 125SER 16RCB 593SCR 2ALB 213SCR 16SEN 56NCB 226BFS 67SCR 9Promedio: 1030***Promedio: 17.4***r = 0.36***Ahorradores de agua Gastadores de aguaRespuesta a sequía e irrigaciónRendimiento de grano con riego (kg ha-1)500 1000 1500 2000 2500 3000 3500Rendimiento de grano con sequía (kg ha-1)02004006008001000120014001600MIB 778BAT 477NNSMC 43ALB 88PerolaDOR 390Tio Canela 75 SER 118INB 841BFS 32SEA 15BFS 29NCB 280BFS 10ALB 6SXB 412ALB 74BAT 477G 40001INB 827SER 48SER 119ALB 60SER 125SER 16RCB 593SCR 2ALB 213SCR 16SEN 56NCB 226Promedio: 1030***Promedio: 2360***Testigos ComercialesGastadores de aguaAhorradores de aguaPenalidad en rendimiento en condiciones optimas de ahorradores de aguaÍndice partición a vaina con sequía  (%)0 20 40 60 80 100Rendimiento de grano con sequía (kg ha-1)02004006008001000120014001600MIB 778BAT 477NNSMC 43 ALB 88PerolaDOR 390Tio Canela 75 SER 118INB 841BFS 32SEA 15BFS 29NCB 280BFS 10ALB 6SXB 412ALB 74BAT 477G 40001INB 827 SER 78SER 119ALB 60 SER 125SER 16RCB 593SCR 2ALB 213SCR 16SEN 56NCB 226SMC 141RCB 273Promedio: 1030***Promedio: 60.1*Crecimiento y movilización de asimiladosBiomasa de la copa con sequía (kg ha-1)2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000Rendimiento de grano con sequía (kg ha-1)02004006008001000120014001600MIB 778BAT 477NNSMC 43ALB 88PerolaDOR 390Tio Canela 75SER 118INB 841BFS 32SEA 15 BFS 29NCB 280BFS 10ALB 6SXB 412ALB 74BAT 477 G 40001INB 827SER 48SER 119ALB 60SER 125SER 16RCB 593SCR 2ALB 213SCR 16 SEN 56NCB 226SMC 141RCB 273Promedio: 1030***Promedio: 2926****Mayor vigor en genotipos precoces: indicando rápida acumulación de biomasa bajo sequiaÍndice de cosecha de vaina con sequía (%)20 30 40 50 60 70 80 90Rendimiento de grano con sequía (kg ha-1)02004006008001000120014001600MIB 778BAT 477NNSMC 43ALB 88PerolaDOR 390Tio Canela 75SER 118INB 841SEA 15BFS 29NCB 280BFS 10ALB 6SXB 412 ALB 74BAT 477G 40001INB 827SER 119ALB 60SER 125SER 16RCB 593SCR 2 ALB 213SCR 16SEN 56Promedio: 1030***Promedio: 71.5***GenotipoSER 119SMC 43SMC 141NCB 226BFS 29INB 827SCR 9MIB 778ALB 74BFS 10SER 118SER 48BAT 477BFS 67Tio CanelaPerolaALB 88DOR 390SER 125ALB 60RCB 273BFS 32SXB 412SER 78SEA 15ALB 6SEN 56SCR 16SER 16ALB 213NCB 280RCB 593INB 841SCR 2G 40001BAT 477_NN% Ndfa usando tejido de grano0102030405060RiegoSequíaDiferencias en fijación simbiótica de nitrógenoSensibilidad SNF a estrés por sequíaRiego 48% vs Sequía 20% Ndfa total usando tejido de grano (kg ha-1)0 10 20 30 40 50 60Rendimiento grano (kg ha-1)5001000150020002500300035000 2 4 6 8 10 12 14 1602004006008001000120014001600BAT 477NNG 40001ALB 88NCB 226SMC 43SER 48SXB 412SMC 141RCB 593SEA 15BFS 29ALB 60SCR 16BFS 67DOR 390RCB 273ALB 213ALB 74BFS 32MIB 778PerolaTio CanelaINB 841NCB 280SEN 56BAT 477NNG 40001ALB 88NCB 226ALB 6SMC 43SER 48SER 125SXB 412SMC 141RCB 593SEA 15BFS 29ALB 60SCR 16SER 118BFS 67DOR 390RCB 273BAT 477ALB 74 BFS 32MIB 778PerolaTio CanelaINB 841NCB 280SEN 56BFS 10BAT 477INB 827BFS 10SER 16SCR 9Media: 2361*** Media: 39.9*** Media: 1030*** Media: 7.5*** Riego SequíaDiferencias en fijación simbiótica de nitrógenoSensibilidad SNF: Riego 40 kg/ha vs Sequía 7.5 kg/ha50 Kg N fijado es comparable con 150 Kg N aplicadoDiferencias en crecimiento de raíz en estrés por sequíaGenotipoNCB 280RCB 273SEA 15ALB 60DOR 390BFS 67ALB 6SMC 141SCR 16SER 119BAT 477PEROLANCB 226ALB 74INB 827SER 125SER 78BFS 32ALB 213ALB 88BFS 29SCR 2SER 118SER 16BAT 477 NNSMC 43SXB 412RCB 593TIOCANELA 75G 40001BFS 10SEN 56MIB 778INB 841SER 48SCR 9Tasa crecimiento visual raíz (mm día-1)68101214Media: 10.4*Genotipos con mayor capacidad de profundizar raíces bajo estrés por sequiaLongitud total de raíz - sequía (m planta-1)10 15 20 25 30 35 40Rendimiento grano con sequía (kg ha-1)020040060080010001200140016001800SEA 15NCB 280DOR 390ALB 74BFS 29SER 16MIB 778PerolaSMC 43ALB 88SER 118G 40001INB 841Tio CanelaBAT 477NNSER 125ALB 6SXB 412SEN 56RCB 273BAT 477SMC 141ALB 60SER 119SER 78BFS 10NCB 226SCR 16RCB 593ALB 213Media: 1030***Media: 25.3*Relación entre producción de grano y raíces Gastadores de aguaGastadores de agua relacionados con mayor raícesAhorradores de agua relacionados con menorMás raíces no es necesariamente más rendimientoAhorradores de agua Gastadores de agua  Ideotipos de plantas de frijol:• Superficial a intermedio sistema de raíces• Intermedia tasa de crecimiento y penetración de raíces• Sistema de raíces finas• Baja habilidad SNF• Precocidad• Alta eficiencia de uso de agua (WUE)• Reducida tasa de transpiración• Limitada área foliar y biomasa aérea• Fuerza de vertedero• Superior movilización de fotoasimiladosa formación de vaina y grano • Profundo y vigoroso sistema de raíces• Rápida tasa de crecimiento y penetración de raíces• Sistema de raíces gruesas• Moderada habilidad SNF• Precocidad• Uso efectivo de agua (EUW)• Moderada tasa de transpiración• Moderada área foliar y biomasa aérea• Fuerza de vertedero• Superior movilización de fotoasimiladosa formación de vaina y grano Zonas con sequia terminal, suelos con baja capacidad de almacenar aguaZonas con sequia intermitente, suelos con alta capacidad de almacenar agua• G 40001 (P. acutifolius)• SER 16• ALB 60• ALB 6• BFS 10Ahorradores de agua WUE/Mejor movilizaciónGastadores de agua  EUW/Mejor movilización• NCB 280• NCB 226• SEN 56• SCR 2• SCR 16• SMC 141• BFS 67• BFS 29• SEA 15• RCB 593• SER 125NCB 280 NCB 226 SEN 56BFS 10 ALB 60 SER 16• Combinación estratégica de características es clave enresistencia a sequía en frijol• Desarrollo de variedades con características apropiadassegún zona agroecológica (ahorradores y gastadores)• Líneas identificadas como gastadores de agua presentanraíces profundas• Líneas identificadas como ahorradores de agua presentansistema de raíces superficial• Superior SNF asociado con mayor presencia de raícesgruesas• Superior absorción de N asociado a mayor presencia deraíces finasAdaptación a estrés por sequía:Adaptación a CalorJulian Ramirez, CIAT, 2015Evaluaciones tolerancia a calor en condiciones de campoTemperatura ⁰C Palmira(CIAT)Alvarado Santa MartaMáxima 31 35 34Mínima 19 22 23+ 3⁰C + 4⁰CArmero 2013GenotipoG  40001SEF   15SEF   45SEF   60EAP 9510-77SEF   16SEF   14SEF   62SEF   55INB  841SEF    9SEF   43SEF   64SEF   52SEF   47SEF   10SEF   29SEF   11SEF   44SEF   42RCB  593SEF   56SEF   17SEF   49SEF    1SEF   69SEF   74SEF   28SEF   70SEF   50SEF   53SEF   71ALB   74SEF   68SEF   73SER   16Rendimiento grano (kg ha-1)0200400600800100012001400160018002000DMS0.05: 480P. acutifoliusInfraestructura para evaluación tolerancia a calor en CIAT-HQFinanciado por: Viabilidad de polen Polen viable Polen no viableCarga de polenViabilidad polen (%)0 20 40 60 80 100Rendimiento grano (kg ha-1)0200400600800100012001400160018002000G 40001SEF 15SEF 45SEF 60SEF 16SEF 14SEF 62SEF 55INB 841SEF 43SEF 52SEF 10SEF 29SEF 11SEF 42 SEF 56SEF 71EAP 9510-77SEF 9SEF 64SEF 47RCB 593ALB 74 SER 16 SEF 73SEF 68Promedio: 407DMS: 480Promedio: 46.2DMS: 23.9r = 0.74*** SEF 74Relación entre viabilidad de polen y producción de grano en condiciones de estrés por calorG 40001 (Phaseolus acutifolius)SER 16 (Phaseolus vulgaris)Efecto de incremento de 4°C referente a temperatura ambiente en Palmira en la formación de embrionesIncremento de 4°C = 24°C temperatura mínimaG40141 P. acutifoliusINB 604 P. vuls x P. acutifoBFS 81 P. vulgaris - MesoSER 16 P. vulgaris - MesoICA QuimbayaP. vulgaris – AndinoSEF 28SEF 60CIAT - 2013Combinación de características: viabilidad de polen y mejor capacidad para llenar granoVariación fenotípica en tolerancia al calor en accesiones cultivadas de Phaseolus acutifolius G40111 P. acutifoliusToleranteG40174 P. acutifoliusSusceptibleINB 841 P. vulgaris x P. acutifoliusToleranteSMR 139 P. vulgarisSusceptible53 días después de siembra – 28°C temperatura mínimaAccesiones evaluadas de P. acutifolius cultivado: 81Accesiones sobresalientes: G40111, G40033, G40153, G40161, G40237, G40003, G40007 and G40173B G40287P. acutifolius, acutifoliusG40056 P. acutifolius, acutifolius G40117 P. acutifolius, tenuifoliusG40050P. acutifolius, acutifolius Accesiones evaluadas de P. acutifolius silvestre: 100Accesiones sobresalientes: G40056, G40287, G40050, G40116, G40169 and G40117 Variación fenotípica en tolerancia al calor en accesiones silvestres de Phaseolus acutifolius 43 días después de siembra – 28°C temperatura mínima6 Cruzas; 37 Gametos; 230 Fam. F2.3; PSC: 49,5% Cafés 30.1% - Rojos6.5% - Amarillos13.9% - Otros Generación de nuevas poblaciones inter-especificas entre P. vulgaris X P. parvifolius• Estrategia de enfrentar cambio climático con generación delíneas adaptadas a través de mejoramiento genético• Phaseolus acutifolius identificado como fuente de tolerancia aestrés por calor• Fase reproductiva altamente sensible al estrés por calor enfrijol común• Viabilidad de polen y formación de embrión característica paraselección por tolerancia a calor• Superior rendimiento de grano en estrés por calor asociado conmayor viabilidad de polen, formación de embriones ymovilización de fotoasimiladosAdaptación a estrés por calor:Gracias

Adaptación del frijol común al cambio climático: avances en tolerancia a sequía y calor

https://cgspace.cgiar.org/bitstream/handle/10568/89499/Adaptaci%c3%b3n%20del%20frijol%20com%c3%ban%20al%20cambio%20clim%c3%a1tico.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Adaptación del frijol común al cambio climático: avances en tolerancia a sequía y calor

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

CGSpace