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Taller “Sistemas de Producción de Trigo y Cebada: Decisiones de manejo en base a conceptos ecofisiológicos para
optimizar el rendimiento, la calidad y el uso de los recursos”, CYTED Red Metrice, Universidad Austral de Chile,
Valdivia, 14 y 15 de Noviembre de 2011.
Determinantes genéticas del ciclo de cebada y los
desafíos impuestos por la intensificación agrícola
Ariel Castro, Esteban Hoffman, Luis Viega
Facultad de Agronomía, Universidad de la República
• EL CULTIVO EN EL SISTEMA AGRICOLA ACTUAL
• GERMOPLASMA DISPONIBLE
• BASES GENETICAS
• PERSPECTIVAS
PRODUCCION
LIMITANTES
CARACTERES CLAVES
Fisiología/Manejo
PRACTICAS MEJORADAS
Genomica
GERMPLASMA MEJORADO QTL
Mejoramiento
PRODUCCION
MEJORADA
ESPEC. VARIETAL
PRODUCCION
MEJORADA
EEMAC
EELE
Principales cambios en
cereales de invierno en
Uruguay en los últimos
años.
0
200.000
400.000
600.000
800.000
1.000.000
1.200.000
1.400.000
1.600.000
1.800.000
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
Are
a d
e s
iem
bra
(h
a)
Inv VerRel Invierno-Verano
60-40
40-60
Hoffman, elaborado a partir de DIEA -MGAP
2011
Hoffman, elaborado a partir de DIEA-MGAP
0
50000
100000
150000
200000
250000
300000
350000
400000
450000
500000
550000
600000
1976 1980 1984 1988 1992 1996 2000 2004 2008 2012 2016
Are
a (
has)
Cebada
Trigo
0
500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
3.500
4.000
19
68
19
71
19
74
19
77
19
80
19
83
19
86
19
89
19
92
19
95
19
98
20
01
20
04
20
07
20
10
20
13
Are
a (
ha
s)
b = 55,3
R2 = 0,71
CV = 29
%
Hoffman, elaborado en base a DIEA-MGAP
2011
Evolución e importancia de la siembras de pasturas asociada a los
cultivos de invierno en Uruguay. F: DIEA – MGAP 2010
M A M J J A S O N
LLENADO DE GRANO S
D
N
0
4
8
12
16
20
24
28
May Ju
nJu
lAgo Set O
ctNov D
icEne
Te
mp
era
tura
(ºC
)
1988
SH 30 años
Evolución de la temperatura durante la estación de
crecimiento de cultivos de invierno de 1988 en
relación a la serie histórica para la zona norte.
Factores de producción y manejo asociados con la variación del
potencial máximo por sitio (2009)
y = -113,29x + 6093,8
R2 = 0,6815
y = -57,225x + 3357,9
R2 = 0,3181
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
-5 0 5 10 15 20 25 30 35
F.Siembra- Días pos- 1 de junio
Rendim
iento
pote
ncia
l (k
g.h
a-1
)
< 5 año de Agric.
> 5 años de Agric.
Deficiencia de S
Fuente: Hoffman y Baeten sp
M A M J J A S O N
LLENADO DE GRANO S
D
N
CEBADA
SOJA SOJA
SORGO
Cultivares de cebada sembrados a nivel nacional en año 2005-06 y
2011-12.
INIA Ceibo CL
INIA Arrayán CL
Danuta CL
Daymán CM
Q. Ayelen CM
Ambev 488 CM
Q. Ainara CM
MUSA 936 CM
Carumbé CMc
INIA Ceibo CL
INIA Arrayán CL
Conchita CL
MADI CL
LAISA CL
Daymán CM
2005-06 2011-12
Evolución de la proporción de cultivares de cebada de ciclo largo y ciclo
medio - medio corto enviados al programa de caracterización de cultivares
de la Facultad de Agronomía
14
0
2933
60
80
100 100
86
100
71 67
40
20
0 0
0%
20%
40%
60%
80%
100%
2000 2004 2006 2007 2008 2009 2010 2011
Pro
po
rció
n d
e t
ota
l d
e c
ult
iva
res
ca
rac
teri
za
do
s (
%)
C.largo C. Medio y C. Medio-Cortos
Fecha ultima helada
1/10 1/9
1/91/9
15/9
Adaptado: Caorsi, 1982
M A M J J A S O N
LLENADO DE GRANO S
D
N
CEBADA
FOTOP
Grupo1
(Clipper)
Grupo 2
Quebracho
Rendimiento 4878 5438
Biomasa Total (Kg/ha) 11555 12524
Índice de Cosecha 0.374 0.412
Espigas/m-2 615 638
Granos/espiga 16.6 17.9
Peso de mil granos (g) 47.2 48.6
Ciclo a espigazón 74.6 73.2
1a.+2a. 91.0 96.0
Castro et al., 1997
Grupo1
(Clipper)
Grupo 2
Quebracho
Grupo 3 Grupo 4 Grupo 5
Rendimiento 4878 5438 5749 5743 5937
Biomasa Total (Kg/ha) 11555 12524 11562 12038 13801
Índice de Cosecha 0.374 0.412 0.440 0.424 0.385
Espigas/m-2 615 638 523 648 640
Granos/espiga 16.6 17.9 19.1 21.1 22.0
Peso de mil granos (g) 47.2 48.6 48.6 47.8 47.7
Ciclo a espigazón 74.6 73.2 80.4 84.4 78.1
1a.+2a. 91.0 96.0 91.3 91.1 90.9
Castro et al., 1997
Emergencia -Espigazón Espigazón-Madurez
1992 1993 1992 1993
Tº media 13.5 13.5 18.1 19.7
Precipitación 177 63 96 268
Nº heladas 21 19 1 0
Duración 80 78 34 34
Grupo1
(Clipper)
Grupo 2
Quebracho
Grupo 3 Grupo 4 Grupo 5
Rendimiento 3587 3661 3676 3846 3556
Biomasa Total (Kg/ha) 8646 8704 8570 8735 9549
Índice de Cosecha 0.365 0.370 0.377 0.385 0.328
Espigas/m-2 535 551 550 523 510
Granos/espiga 16.3 16.6 18.5 18.3 17.8
Peso de mil granos (g) 43.2 45.7 40.4 40.0 37.7
1a.+2a. 90.7 94.8 86.6 84.3 80.2
Castro et al., 1997
Cultivares de cebada
utilizados en
experimentos de
chacra (Red
Nitrógeno, 2008) y
concentración por
época de siembra
Variedades sembradas
0
1
2
3
4
5
6
7
Ceibo Arrayan Madi Perun Dayman
N°
de s
itio
s
35%
6%
12%
18%
29%
Variedades sembradas según fecha de siembra
0
1
2
3
4
5
3° Junio 1° Julio 2° Julio 3° Julio
N°
de s
itio
s
Daymán Ceibo Arrayán Madi Perun
50%
100%
57%
14%
29%
20%25%
Fuente: Hoffman y Baeten sp
SE Z20 Z30 Z65 MF
TILLERING ELONGATION GRAIN FILLING
Higher T°
SE Z20 Z30 Z65 MF
TILLERING ELONGATION GRAIN FILLING
Later HD
Later Pl. Date
↓ Grain size and weight
(↓ Yield and HI)
SE Z20 Z30 Z65 MF
TILLERING ELONGATION GRAIN FILLING
Earlier HD
Longer GF
↑ Grain size and weight
(↑ Yield and HI)
GDC (ºC d) 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 200 400 600 800 1000 oCd
-1
pes
o g
ran
o (
mg
)
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
tc (m
g oC
d-1 )
Crecimiento de Grano
Antesis MF
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7P
rop
orc
ión
de l
a v
ari
ació
n
exp
licad
a
Duración Tasa máxima Momento de
tasa máxima
PG = 0.017D + 44.816TM + 0.078MTM
(r2 = 0.65, n = 87)
Fuente: Kemanian y Viega. 1997
Caracterización varietal de acuerdo al peso de grano (PG) (mg), duración, momento de tasa máxima
(MTM), tasa máxima (TM), coeficiente de estabilidad (b) y sensibilidad del peso de los granos apicales
(SA). Tres años dos épocas de siembra (temprana en el sur, tardío en el norte)
Cultivar
PG Duración MTM TM b SA
Bowman 45.3 Media medio Baja > 1 medio
Clipper 42.7 Corta temprano Alta < 1 bajo
FNC6-1 45.5 Media tardío Alta = 1 alto
Mn599 45.0 Corta medio Alta > 1 alto
E. Quebracho 44.5 Larga tardío Baja < 1 bajo
Duración (ºCd): corta: < 600; media: 600 - 650; larga: > 650.
MTM (ºCd): temprano: < 320; medio: 320 - 340; tardío: > 340.
TM (mg/ºCd): bajo: < 0.102; alto: > 0.106.
c) FNC6-1, EEMAC 96
0
10
20
30
40
50
0 100 200 300 400 500 600 700 800
Tiempo Térmico (ºCd)
Pe
so
de
gra
no (
mg
)
Centrales
Apicales
d) Quebracho, EEMAC 96
0
10
20
30
40
50
0 100 200 300 400 500 600 700 800
Tiempo Térmico (ºCd)
Pe
so
de
gra
no
(m
g)
Centrales
Apicales
2004 15 de mayo
0
5
10
15
20
25
30
35
78 81 84 87 90 93 96 99 102 105
Días a emergencia de aristas
Fre
cu
en
cia
2003 15 de julio
0
5
10
15
20
25
30
63 66 69 72 75 78 81 84
Días a emergencia de aristas
Fre
cu
en
cia
2004 1 de setiembre
0
10
20
30
40
50
60
52 54 57 60 63 66
Días a emergencia de aristas
Fre
cu
en
cia
BARONESSE
BARONESSE
BARONESSE
BCD 47
BCD 47
BCD 47
ANTHESIS
FENOLOGIA
Grain
weight
Grain
plumpness
July 17th, 2003 -0.616 -0.611
June 15th, 2004 -0.554 -0.634
August 1st, 2004 -0.618 -0.590
July 12th, 2005 -0.660 -0.670
August 31st, 2005 -0.621 -0.567
Phenotypic correlations of agronomic traits with Heading Date (BARONESSE/BCD47)
Alelos presentes
Ciclo
PMG
P12 QTL 2H QTL 3H
BCD47 Baronesse 73.1 47.5 86.1
BCD47 BCD47 77.4 43.5 76.3
Baronesse Baronesse 77.3 43.4 74.1
Baronesse BCD47 81.6 38.8 60.2
Baronesse 80.5 42.3 77.8
BCD47 83.9 44.3 65.5
1H 2H 3H 4H
GMS21 0.0
Bmac213
Bmac399 15.3
Bmag770 63.7 HVM20 64.2 Bmac090 64.8 Bmag504 65.3
Bmac032 88.9
HvHVA1 0.0
45 cM
Bmac134 0.0
HVM36 33.9
EBmac684 0.0 Bmac093 1.3
Bmag125 49.7
GBM1047 0.0
HVM54 22.1 EBmac415 23.2
33 cM
32 cM
Distance based on SCRI map
5H
Bmac316 0.0
Bmag500 29.7
Bmag173 80.5 Bmag009 81.0
6H 7H
HvWaxy4a 0.0
EBmac603 26.4
HVCMA 0.0
HvACL3 14.2 Bmag507 17.2
Bmag120 48.5
Ris44 88.2
Bmac156 129.6
Bmag135 144.7
35 cM
Bmag337 0.0 Bmac096 4.5 GBM1039 6.3
GMS061 0.0
Bmag222 31.0
GMS001 90.4
Bmag105 Bmag005
85 cM
Bmac209 0.0 Bmag138 3.1 Bmag136 3.6
Bmag603 4.0
Bmag225 30.5
Bmag606 72.1
Bmag013 106.3
Bmac067
HVM40 0.0
Bmac181 57.1 Bmac030B 60.7
MWG2180 68.5
Bmac310 75.0
EBmac788 112.2
ABG54 122.0 baal29j18red 122.7 HvMLO3 126.0
GBM1015 141.1
Bmag419 148.6 HvSnf2 153.1 HdAmyB 158.1
ANTHESIS
YIELD
HARVEST INDEX
GRAINS/M²
GRAIN WEIGHT
GRAIN PLUMPNESS
PLANT HEIGHT
TILLERS/M²
Castro et al., 2008, 2009
BARONESSE X BCD47
FENOLOGIA EN LA POBLACION BCD47/BARONESSE
• Dos QTL responsables de la mayor parte de la variación (2H y 3H)
• Genes candidatos: eps2S y denso
• Completa aditividad
• ¿Posibilidad de continuar la acumulación de alelos favorables?
• ¿Especificidad en los efectos?
0
10
20
30
40
50
60
Distancia (cM)
LR
ANT
Ciclo a Floración Llenado
EB
mac684
0.0
Bm
ac093
1.3
Bm
ag125
49.7
Bm
ac209
0.0
Bm
ag138
3.1
Bm
ag136
3.6
Bm
ag603
4.0
Bm
ag225
30.5
Bm
ag606
72.1
Bm
ag013
106.3
Bm
ac067
CROMOSOMA 2Hb CROMOSOMA 3H
Emerg-Z20 Z20-Z30
Z30-Antesis
0
10
20
30
40
50
60
Distancia (cM)
LR ANT
Emer.T1
Ciclo a Floración Llenado
EB
mac684
0.0
Bm
ac093
1.3
Bm
ag125
49.7
Bm
ac209
0.0
Bm
ag138
3.1
Bm
ag136
3.6
Bm
ag603
4.0
Bm
ag225
30.5
Bm
ag606
72.1
Bm
ag013
106.3
Bm
ac067
CROMOSOMA 2Hb CROMOSOMA 3H
Emerg-Z20 Z20-Z30
Z30-Antesis
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Distancia (cM)
LR ANT
Z20-Z30
Ciclo a Floración Llenado
EB
mac684
0.0
Bm
ac093
1.3
Bm
ag125
49.7
Bm
ac209
0.0
Bm
ag138
3.1
Bm
ag136
3.6
Bm
ag603
4.0
Bm
ag225
30.5
Bm
ag606
72.1
Bm
ag013
106.3
Bm
ac067
CROMOSOMA 2Hb CROMOSOMA 3H
Emerg-Z20 Z20-Z30
Z30-Antesis
0
10
20
30
40
50
60
Distancia (cM)
LR ANT
Z30-ANT
Ciclo a Floración Llenado
EB
mac684
0.0
Bm
ac093
1.3
Bm
ag125
49.7
Bm
ac209
0.0
Bm
ag138
3.1
Bm
ag136
3.6
Bm
ag603
4.0
Bm
ag225
30.5
Bm
ag606
72.1
Bm
ag013
106.3
Bm
ac067
CROMOSOMA 2Hb CROMOSOMA 3H
Emerg-Z20 Z20-Z30
Z30-Antesis
HEADING DATE GRAIN FILLING
EB
mac684
0.0
Bm
ac093
1.3
Bm
ag125
49.7
Bm
ac209
0.0
Bm
ag138
3.1
Bm
ag136
3.6
Bm
ag603
4.0
Bm
ag225
30.5
Bm
ag606
72.1
Bm
ag013
106.3
Bm
ac067
CHROMOSOME 2Hb CHROMOSOME 3H
SE-Z20 Z20-Z30 Z30-Z65
eps2S denso
Población Henni/Meltan (Borras et al., 2010)
• Ciclo a Antesis
• Periodos analizados: Fase de iniciación de hojas y espiguillas (FHE), Fase de
elongación (FEl)
• Emergencia de hojas, filocron, dinámica de macollaje
CL HENNI
CL MELTAN
FEH
FEH
FEl
FEH
FEH
FEl
CL HENNI
SE Z20 Z30 Z65 MF
TILLERING ELONGATION GRAIN FILLING
Proyecto: INIA-FPTA (2007-2009)
Caracterización genómica del germoplasma de cebada, por variables de calidad
maltera, agronómicas y sanitarias.
77 genotypes
Varieties used in Uruguay (1930-2005)
Quality sources
Ancestors
Experimental lines
SNPs (1033, Illumina BOPA1)
Llenado de Grano
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50
Número de días
Fre
cu
en
cia
Ciclo a Antesis
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90
Número de días
Fre
cu
en
cia
E-Z20
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50
Número de días
Fre
cu
en
cia
Z20-30
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50
Número de días
Fre
cu
en
cia
Z30-A
0
2
4
6
8
10
12
14
16
15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50
Número de días
Fre
cu
en
cia
Llenado de Grano
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50
Número de días
Fre
cu
en
cia
Descomposición y variaciones de las subfases a antesis Epoca 1
Bowman
Quebracho
Clipper
FNC 6-1
Palomar
Perún
CLE 178
Dephra
Epoca 2
0 250 500 750 1000 1250 1500 1750
Quebracho
Clipper
Palomar
Bowman
FNC 6-1
Perún
CLE 178
Dephra
tiempo térmico (°Cd)
Sub-fase IH Sub-fase IE Sub-Fase CE
Duración del ciclo siembra floración y de las sub-fases iniciación de hojas (IH), iniciación de
espiguillas (IE) y crecimiento de espiguillas (CE), según cultivar y época de siembra en el año
1998 (González y Xavier, 2000).
Higher T°
SE Z20 Z30 Z65 MF
TILLERING ELONGATION GRAIN FILLING
Later HD
↓ Grain size and weight
(↓ Yield and HI)
SIN VENTAJAS
Higher T°
SE Z20 Z30 Z65 MF
TILLERING ELONGATION GRAIN FILLING
Later HD
↓ Grain size and weight
(↓ Yield and HI)
SIN VENTAJAS EN NÚMERO DE MACOLLOS
ASOCIACIÓN CON MÁXIMO DE ESP/ESPIGA
Higher T°
SE Z20 Z30 Z65 MF
TILLERING ELONGATION GRAIN FILLING
Later HD
↓ Grain size and weight
(↓ Yield and HI)
FERTILIDAD DE ESPIGUILLAS
Importancia relativa en la determinación de NEF
0
0.5
1
NMP PEF
impo
rtan
cia
rela
tiva
NEF = 1,57.10-5
* NMP0.70
* PEF0.85
0.4
0.6
Figura 29 b
Importancia relativa del número máximo de primordios (NMP) y el
porcentaje de espiguillas fértiles (PEF), en la determinación del número
de espiguillas fértiles por espiga al momento de antesis (Viega et al.,
2000).
SE Z20 Z30 Z65 MF
TILLERING ELONGATION GRAIN FILLING
ES POSIBLE?
SE – Z20
Z20 – Z30
Z30 – Z65
SE – Z65
GRAIN FILLING
DURATION
PHOTOP. RESPONSE
0 cM
10 cM
20 cM
30 cM
40 cM
50 cM
60 cM
70 cM
80 cM
90 cM
100 cM
110 cM
120 cM
130 cM
140 cM
150 cM
160 cM
170 cM
180 cM
190 cM
200 cM
Ppd-H1
eps2S
Ppd-H2
eam9
eps5L
Ppd-H2
Ppd-H1
denso
Blenheim/Kym
Harrington/TR306
Igri/Danilo
Steptoe/Morex
Gobernadora/CMB
Harrington/Morex
Dicktoo/Morex
Chevron/M69
Vada/L94
T.Prentice/V.Gold
Blenheim/E224
Blenheim/Kym
Cali/Bowman
Gerbel/Heriot
BCD47/Baronesse
Halcyon/Sloop
Alexis)Sloop
Chebec/Harrington
Arapiles/Franklin
Tallon/Kaputar
Henni/Meltan
Vrn-H3
Vrn-H2
Vrn-H1
eam8
eps2S
eps3L
eam9
eps4L
eps5L
eps6L.1
eps6L.2
eam7
eps7S
HvCO1
eps7L
2H
11_111100,0
11_2126528,4
11_1042252,511_1152253,511_2138855,011_2074856,311_1099757,511_1079658,211_2047658,911_2066959,911_1120662,811_2058563,511_1143064,211_2116666,811_2111067,511_2114469,3
11_11111123,3
2
58.2 58.9 59.9
62.8 63.5
66.8 67.5 69.3
52.5 53.5 55.0 56.3
GR
AIN
SIZ
E
GR
AIN
WE
IGH
T
HE
AD
ING
DA
TE
GR
AIN
FIL
LIN
G
QUEBRACHO
PERUN
I. CEIBO
N. CARUMBE
PHOTOP
PHOTOP
M A M J J A S O N
LLENADO DE GRANO S
D
N
CEBADA
SOJA SOJA
SORGO
Temperatura interna de la hoja para todos los tratamientos
evaluados en los tres cultivares, en el campo. Año 2005.
FEH
FEl
C.Largo
Llenado
T. macoll.
28.
44 62.
82 63.
53 66.
83 67.
54 113
.47 116
.49
125
.46 30.
99 48.
83 50.
26 57.
97 80.
61
85.
93 3.3
4 6.7
9 9.8
4 14.
96
41.
85 73.
75 86.
44 88.
65
Marke
r
cM
2
H
5
H
7
H
7H
5H x
7H
2H x
7H
2H x
5H
2H
5H
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