MEJORA GENÉTICA DE GARBANZOS, HABAS Y OTRAS LEGUMINOSAS MENORES

Ana Mª Torres, Josefa Rubio, Salvador Nadal

XXVIII Foro INIA, 2016

cd

INICIO: Desde finales del siglo pasado (habas y garbanzos) Mas recientemente, otras leguminosas

• AGR 237 (Mejora y Biotecnología de cultivos): habas y garbanzos

• AGR 254 (Mejora Genética Agroalimentaria): yeros, alberjones, vezas, zulla

J. Rubio A.M. TorresC.M. Ávila

S. NadalE. Córdoba

EQUIPO INVESTIGADOR IFAPA

C. González

EQUIPO INVESTIGADOR IFAPA

¿DONDE ESTAMOS?

IFAPA, centro Alameda del ObispoAvda. Menéndez Pidal s/n, 14080 Córdoba

Finca “Alameda del Obispo” (154 has regadío)

- Invernaderos y cámaras de cultivo para evaluaciones controladas- Laboratorios de análisis molecular de DNA y RNA (PCR y qPCR)

Infraestructuras y equipamientos:

• AGR 114- Mejora Genética Vegetal (Garbanzos)

T. Millán J. Gil

EQUIPO INVESTIGADOR UCO

Universidad de CórdobaDepartamento de GenéticaCampus Rabanales

LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN

1. MEJORA TRADICIONAL DE LEGUMINOSAS

- Habas (Vicia faba L.)

- Garbanzos (Cicer arietinum L.)

- LEGUMINOSAS MENORES- Yeros (Vicia ervilia Willt.)

- Alberjones (Vicia narbonensis L.)- Veza (Vicia sativa L.)- Zulla (Hedysarum coronarium L.)

2. MEJORA ASISTIDA POR MARCADORES

- Mapas genéticos para detectar genes/QTLs

- Genómica comparativa y Sintenia

- Estudios transcriptomicos(librerias de cDNA para identificar genes candidatos)

3. CONTRIBUCIÓN A RECURSOS FITOGENÉTICOS

PROGRAMA DE MEJORA DE HABAS

PROGRAMA DE MEJORA DE HABAS

Caracteres: rendimiento, precocidad y autofertilidad

Arquitectura de la planta (crecimiento determinado)

Calidad: eliminación de compuestos no nutritivos

TANINOS: Disminuyen digestibilidad y valor proteico (flor blanca)

VICINA-CONVICINA:

Favismo: anemia hemolítica (deficiencia G6PDH)

Reduce tamaño y fertilidad de huevos

RESISTENCIA A ENFERMEDADES

Jopo (Orobanche crenata)

Hongos patógenos:

- Ascochyta fabae- Botrytis fabae- Roya (Uromyces viciae-fabae)

PROGRAMA DE MEJORA DE HABAS

PROGRAMA DE MEJORA DE GARBANZOS

Conseguir buenos rendimientos

Resistencia a enfermedades:

MarchitezFusarium oxysporum f. sp. ciceris

Resistencia a estreses abióticos (sequía, frío, etc)

RabiaAscochyta rabiei

PROGRAMA DE MEJORA DE GARBANZOS

GENOTIPOS PRECOCES

Estrategia para aumentar los rendimientos

PORTE SEMIERECTO

Importante en la estabilidad de la producción

TIPO BLANCO LECHOSO

Color, Tamaño, Forma

Calidad de la semilla

Ciclo

Porte

PROGRAMA DE MEJORA DE LEGUMINOSAS MENORES

Forrajeras Zulla

GranoAlberjones

Yeros

Veza

PROGRAMA DE MEJORA DE LEGUMINOSAS MENORES

Caracteres: ciclo y rendimiento

Arquitectura de la planta: porte erecto

Tolerancia-resistencia a patógenos (O. crenata)

Tolerancia a bajas temperaturas (alberjones)

Calidad: reducción compuestos no nutritivos (veza)

(ɣ-glutamil-β-ciano-L-alanina)

Rendimiento y mayor % semillas blandas (zulla)

Criterios de Mejora:

Estrategias de lucha frente a Orobanche spp. (Yeros)

Identificación e incorporación de fuentes de tolerancia-resistencia genética

a los programa de mejora.

Estudios de los mecanismos implicados en la supresión de estimulantes del

cultivo a la germinación de Orobanche

PROGRAMA DE MEJORA DE LEGUMINOSAS MENORES

SLs SLs

A) Mejora Genética Tradicional

B) Mapa Genético y Mejora Asistida por Marcadores

C) Contribución a los Recursos Fitogenéticos

RESULTADOS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN

Obtención de variedades

LME (Eurosemillas) LME (ZAYINTEC)

Descatalogadas (4)ECLAIR-Koipesol (5)En vías de registro EBT (Agrigensol)

A) RESULTADOS MEJORA GENÉTICA: Habas y Garbanzos

LME (Eurosemillas)Descatalogadas (6) En vías de registro ZAYINTEC (2) + IFAPA (1)

Registradas (4)HABAS: 13 variedades

GARBANZOS: 14 variedades Protegidas

Desarrollo de materiales RILs, pares de NILs:

Construcción y saturación de mapas genéticos

Mapeo fino e identificación de genes candidatos

16 poblaciones RILs (intra e interespecíficas) para resistencia a fusarium, rabia, roya, porte, floracion, etc.)

Cinco integradas en mapa consenso (Millan et al. 2010)

Pares de NILs (floración, nodulación, vaina doble/simple, FOC 5, porte)

GARBANZOS

HABAS

Más de 15 poblaciones RILs disponibles: ( resistencia a jopo, ascochyta, rendimiento, floración)

Cuatro integradas en mapa consenso (Satovic et al. 2013)

Obtención de variedadesA) RESULTADOS MEJORA GENÉTICA: Habas y Garbanzos

VARIEDADES REGISTRADAS

YEROS (Vicia ervilia): var. Jabegote

ALBERJÓN (Vicia narbonensis): var. María (grano)

ZULLA (Hedysarum coronarium): var. Córdoba (forrajera)

Obtención de variedadesA) RESULTADOS MEJORA LEGUMINOSAS MENORES

Saturado mapas genéticos: zonas asociadas a genes yQTLs que controlan caracteres agronómicos y resistencia:

Habas: Jopo, Ascochyta , Botrytis y roya Garbanzo: rabia , Fusarium y roya

Construido mapas consenso que integran información dediferentes fondos genéticos o cruces intra e interespecíficos

Asignado GL a cromosomas específicos (H) y establecidosu correspondencia con Medicago truncatula (H y G)

Desarrollado transcriptoma de habas más completo

Participado en consorcio que publicó la 1ª secuenciacompleta del genoma de garbanzo (Varshney et al . 2013)

Ayuda en la búsqueda de genes candidatos alrelacionar los mapas genéticos con el mapa físico

Obtención de variedadesB) RESULTADOS/Mapas Genéticos y MAS: habas y garbanzos

F2

Cromosoma III

OPAB0712900.0

OPU1095922.8

OPD15123336.7

OPW1550845.0

OPAH1448251.7

OPAC06102354.5

OPA11986

OPF08710

58.3

OPW1583677.7

OPAB07102687.1

OPN07152990.9

OPK03921111.6

PU11872128.9

Af1

OPW07_7110.0

OPAD02_48611.9

LG31

LG4113.4

OPG1715.6

OPI16_43617.6

OPK19_93125.7

OPAC06_209443.4

OPU10_95955.1

Mer03_73764.6

OPW07_194771.1

OPD12_124380.5

OPK18_121994.6

OPAB07_292112.8

OPAB07_1290124.9

OPW15_576150.0

OPW15_508152.6

LG54153.7

Mtmt_GEN_00012_03_1159.0

Mt892-01159.4

Lup66OPAH14_482

162.4

SAT163.2

OPAC06_1023

OPA11_986164.2

OPF08_710166.0

OPZ82166.9

OPD15_1219169.4

OPAC02_579187.0

OPU11_1761209.9

OPW15_836216.0

OPD13221.9

OPAB07_1028237.2

OPR16_1336262.2

OPAC02_1155273.5

OPU16277.5

OPU11_872280.2

PTSS4284.3

OPS01_1290284.9

OPR4288.7

OPF08_386311.5

Af1

_D

SS

Af1

_D

SL

RILs

Se ha identificado el gen CaNSP2 implicado en nodulación

Identificado un nuevo QTL asociado con el porte en el GL1

Se dispone de genes candidatos en QTLs para:

la resistencia a rabia (Ein3 y Ein4)

el carácter doble vaina (Rax2)

el control de la fecha de floración (TEMPRANILLO )

Obtención de variedadesB) RESULTADOS/ Mapas Genéticos y MAS: Garbanzos

Obtención de variedadesB) RESULTADOS/ Mapas Genéticos y MAS: Habas

Identificado gen TFL1 que controla crecimiento determinado

Identificado gen zt-1 controla flor blanca, ausencia de taninos- TTG-1: factor transcripción en cromosoma II.

Se trabaja en la identificación de genes candidatos para:

Gen zt-2 y zvc (crom 3 y 1; saturación DarTseq y sintenia)

Resistencia a jopo y Ascochyta

Fecha de floración, rendimiento y autofertilidad

GARBANZOS (RF2007-00002) 2008-2010

Multiplicación y caracterización de 1/3 de lacolección de uso del IFAPA (1027 entradas)

Envío de un duplicado al CRF de las entradas españolas (135 de un total de 192)

Obtención de variedadesC) Contribución a los Recursos Fitogenéticos

ZULLA (RF2009-00009) 2009-2010

Prospección, recolección, multiplicación, caracterización y documentación de poblaciones autóctonas de zulla para su puesta en valor en una agricultura multifuncional

HABAS (RFP2014-000 03-00-00) 2015-2016Actividades permanentes del germoplasma de habas en IFAPA, Alameda del Obispo (armonizar colección con CRF)

PROYECTOS NACIONALES (últimos 5 años)

FINANCIACIÓN (1)

AGL2008-02305: “Utilización de variedades primitivas en la ampliación de labase genética de Vicia faba L. mediante el uso de métodos clásicos ymoleculares ” 2009-2011

RTA2009-00031-00-00: “Mejora Genética en leguminosas grano: integración deherramientas clásicas y biotecnológicas para el aumento sostenible de laproducción agroalimentaria” 2009-2012

RTA2010-00059-00-00: “Aplicación de la genómica estructural, funcional ycomparativa para la sostenibilidad y eficiencia del cultivo de leguminosas (habasy garbanzos)” 2011-2013

RTA2013-00025-00-00: “Empleo de herramientas genómicas para larevalorización y mejora de leguminosas (habas y garbanzos)” 2014-2017

PROYECTOS INTERNACIONALES (últimos 10 años)

FINANCIACIÓN (2)

GLIP (2004-2008): “Grain Legumes Integrated Project”.FP6-2002-FOOD-1-506223 (habas y garbanzos)

LEGRESIST (2007-2010): “Exploiting genetic variability ofresistance genes in major european food legumes to improvevarieties for sustainable agriculture”. ERA-NET Plant Genomics.MEC, Programa Nacional de Biotecnología-Acción Estratégica deGenómica y Proteómica (habas).

LEGATO (2013-2017): “LEGumes for the Agriculture ofTomorrow” Proyecto nº 613551 (FP7-KBBE-2013-7-single-stage)(habas).

COLABORACIONES

- M. Kharrat ( INRAT, Túnez)- M Bouhadida ( INRAT, Túnez)- F. Maalouf (ICARDA, Líbano)

- D. Varshney (ICRISAT, India)

- F Madueño (CSIC, Valencia)- C Ferrándiz (CSIC, Valencia)- G Claros (SCBI-Univ. Málaga)- MJ Rodríguez Cachón (ITACYL)

*** **

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- G. Duc (INRA, Francia)- F Stoddard (Univ. Helsinki)- Z Satovic (Univ. Zagreb, Croacia)- C Vaz Patto (ITQB, Portugal )

- W. Link (Univ. Gottinguen, Alemania)- P. Winter (GenxPro, Alemania)- D. O´Sullivan (Univ. Reading, UK)

- J Carrera (Univ. Córdoba, Argentina)- W Chen (USDA, Pullman Washinton)- J. Weller (Univ. Tasmania, Australia)

COLABORACION EMPRESAS (últimos 5 años)

INNPACTO IPT-2011-1259-010000 (CEM11-36). Proyecto decooperación entre OPIs y empresas: “ Desarrollo de un programa de

mejora en habas para resistencia a jopo y calidad”: 2 variedades

Convenios (Cooperativa Campo de Tejada (CEM14-17): “

Desarrollo de garbanzos resistentes a rabia y fusarium y adaptados ala comarca de Campo de Tejada”

Convenios de multiplicación y explotación de variedades

FINANCIACIÓN (3)

Cultivos MULTIFUNCIONALES claves en:

AGRICULTURA, AMBIENTE, ALIMENTACIÓN, CULTURA

• Capaces de fijar Nitrógeno atmosférico

• Clave en rotaciones

• Mejoran la estructura del suelo y rendimiento

• Rompen ciclos de enfermedades y plagas

• Agricultura ecológica (abono verde) y desarrollo Rural sostenibles

• Fabricación de pienso

• Gastronomía y dieta mediterranea

¿POR QUÉ LAS LEGUMINOSAS ?

Cambio de tendencia incremento en las superficies de cultivo

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has Unión Europea

has España

Serie histórica (1961-2014) : superficie de cultivo europea y española destinada a leguminosas grano

Mecanización del campo

Rendimientos inestables

Falta de subsidios de la UE

Productos uniformes y de calidad

Semilla certificada (habas: 255 Kg en 2015)

Variedades productivas y resistentes a enfermedades

SITUACION ACTUAL: Interés renovado por el cultivo

Aumento demanda proteína vegetal

Importaciones soja : dependencia económica

Alto precio de abonos nitrogenados

Incremento superficie cultivos ecológicos

Cambios nueva PAC:

Diversificación (3 cultivos si > 30 ha)

Greening vinculado a practicas medioambientales

Pago sujeto a empleo de semilla certificada

DEMANDAS DEL SECTOR: