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07/12/2012
1
Paysandú, diciembre 2012
Red 110RT0394 METRICE Mejorar la eficiencia en el uso de insumos y el
ajuste fenológico en cultivos de trigo y cebada
Daniel F. Calderini
Universidad Austral de Chile
Determinación del Rendimiento
Peso del grano: determinantes genéticas y
ambientales del peso potencial
Peso final de los granos: Dinámicas de agua
y materia seca en respuesta a las condiciones
ambientales durante el llenado
Rendimiento Granos m-2 = Peso de
Grano x
0
2
4
6
8
10
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Número de granos (10-3 m-2)
Rendim
iento
(M
g h
a-1
)
r= 0,88; p<0,001
Relación entre el Rendimiento y el Número de Granos
Calderini et al. (1999)
Wheat. Ecology and Physiology
Argentina
Australia
India
Italia
México
Reino Unido
RENDIMIENTOS de TRIGO
0
2
4
6
8
10
12
14
C. Obregón Bs. As. Valdivia
Bacanora
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
C. Obregón Bs. As. Valdivia
Número de Granos
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
C. Obregón Bs. As. Valdivia
Peso de Granos
Re
nd
imie
nto
(M
g h
a-1
)
Nú
me
ro d
e G
ran
os (
m-2
)
Pe
so
de
Gra
no
s (
g)
100%
60% 26%
07/12/2012
2
Sitio Genotipo Rendimiento NG PG
(Mg ha-1) (g)
Bs. As. Scarlet 7,2 17104 40,6
“ 9,2 24581 37,8
Valdivia “ 12,5 26773 46,6
Rendimientos de Cebada
74% 36%
57% 9%
15% 23%
y = -4E-06x2 + 0.1419x - 565.55 R² = 0.41
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 5000 10000 15000 20000 25000
Gra
in y
ield
(g
m-2
)
Grain number (# m-²)
BEDS
y = -3E-06x2 + 0.1295x - 531.82 R² = 0.36
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 5000 10000 15000 20000 25000
Grain number (# m-2)
FLATS
Relationship between yield and grain number
Genotipos CIMCOG
Re
nd
imie
nto
(K
g h
a-1
)
Número de granos (m-2)
Año 1 Año 2
Año 3
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
0 10000 20000 30000 40000
Grain number (m -2
)
Gra
in y
ield
(g m
-2 )
y = -1E-06x 2 + 0.1022x - 422.19
R 2 = 0.99
The need of increasing grain weight
106 DH (Bacanora x Weevil)
Hasan & Calderini (un published)
07/12/2012
3
Trade off entre peso y número de granos en
genotipos CIMCOG
R² = 0,45 20
25
30
35
40
45
50
55
60
10000 13000 16000 19000 22000 25000
Th
ou
san
d g
rain
weig
ht
(g)
Grain number (# m-²)
BEDS
R² = 0,50 20
25
30
35
40
45
50
55
60
10000 13000 16000 19000 22000 25000
Grain number (# m-2)
FLATS TGW
Número de granos (m-2)
Pe
so
de
gra
no
(g
)
Genotipos CIMCOG
Relación entre peso y número de granos
y = -0,01x + 147,27 R² = 0,61
0
20
40
60
80
100
120
140
0 1000 2000 3000 4000 5000
E2, MIELERO
E3, MIELERO
E1, JUNO
E2, JUNO
E3, JUNO
E1, LEGAT
E2, LEGAT
E1, MIELERO
y = -0,00x + 4,82 R² = 0,71
0
1
2
3
4
5
0 50000 100000 150000
Grain number m-2
E2, GLADIATOR
E3, GLADIATOR
E1, HYOLAB
E2, LYCOLLY
E3, LYCOLLY
E1, HYOLAA-bra
E2, GLADIATOR-bra
E1, HYOLAA
y = -0,00x + 59,17 R² = 0,73
0
10
20
30
40
50
60
0 10000 20000 30000 40000 Th
ou
san
d g
rain
weig
ht
(g)
E2, TOQUIFEN
E3, TOQUIFEN
E1, BLR19
E2, BLR19
E3, BLR19
E1, BLR19-till
E2, BLR19-till
E1, TOQUIFEN
Trigo Canola Lupino
Miralles & Slafer (1995)
Field Crops Research
G1 G2
Standard height (rht1 rht2)
Isogenic lines for height
G1 G2
G3 G4
Semidwarf (Rht1 rht2)
07/12/2012
4
Relación entre el Peso y Número de Granos en Trigo
Acreche & Slafer (2006)
Field Crops Res.
Relación entre el Peso y Número de Granos en Trigo en
Posiciones de Grano
Acreche & Slafer (2006)
Field Crops Res.
Trade off between grain weight
of G2 and GN G1
G2 G3
G4
R² = 0,32 20
30
40
50
60
70
80
10000 13000 16000 19000 22000 25000
Gra
in w
eig
ht
"G
2” (
mg
)
Grain number (# m-2)
BEDS
R² = 0,42 20
30
40
50
60
70
80
10000 13000 16000 19000 22000 25000
Grain number (# m-2)
FLATS
TGW
G2
Número de granos (m-2)
Pe
so
de
gra
no
(g
/ m
g)
Genotipos CIMCOG
07/12/2012
5
Ciclo Peso de Grano (g)
1 37.2
2 40.0
3 41.2
4 42.9
5 45.6
6 46.8
7 47.9
8 48.9
Selección Recurrente para Peso de Grano en Trigo
Wiersma et al. (2001)
Crop Science
Rendimiento (kg ha-1)
4065
4142
3888
3845
3797
3855
3920
3968
PG
NG
Wiersma et al. (2001)
Crop Science
Efecto de la Selección Recurrente para Peso de Grano
Sobre los Componentes del Rendimiento
Fe, Zn and
anthocyanin
Protein
Protein, micronutrients and anthocyanin in wheat grains
Calderini & Ortiz-Monasterio (2003)
Crop Science
Uneven Distribution of Nutrients Within the Spike
-35
-25
-15
-5
5
1 2 3 4 1 2 3 4
Grain position within the spikelet
Bacanora T88 Rayón F89 Synthetic line
1 2 3 4
K S
P
Mg
Ca different ( P <0.05) from G 1
Rela
tive n
utr
ient
concentr
ation (
%)
07/12/2012
6
Micronutrients (Fe and Zn) concentration in different grain positions
-25
-15
Grain position within the spikelet
Bacanora T88 Rayón F89 Synthetic line
Fe Zn
-5
5
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
Rela
tive n
utr
ient
concentr
atio
n (
%)
Calderini & Ortiz-Monasterio (2003)
Crop Science
ANTIOXIDANT COMPOUNDS
White wheat Red wheat Purple wheat
ANTHOCYANINS
Cyanidin 3-glucoside
Peonidin-3-glucoside
0
10
20
30
40
50
60
70
G1 G2 G3 G4
Anth
ocyanin
s c
oncentr
ation
(mg k
g-1
)
ANTHOCYANINS CONCENTRATION IN GRAINS
Bustos & Calderini (2011)
G1 G2
G3 G4
Sensibilidad de las antocianinas a relaciones fuente-destino
Bustos, Riegel & Calderini (2012)
Journal of Cereal Science
07/12/2012
7
Adaptado de Slafer y Rawson (1994)
S Em At MP Esp Co Tiempo DL IF ET
Peso granos Granos por m-2
Fa
ses Llenado de grano Fase Reproductiva
Fase
vegetativa
RENDIMIENTO
Ciclo del Cultivo de Trigo
0
10
20
30
40
50
60
0 10 20 30 40 50 60
days after anthesis
Gra
in w
eig
h o
r w
ate
r co
nte
nt (m
g)
Phase I Phase II Phase III Phase IV
Fases del Crecimiento de los granos
Dorsal view of whole grains at 24 and 48 hours after fertilization. The
female stigmas have collapsed and the maternal tissue is swelling rapidly.
Whole grains at 6, 8 and 10 days after pollination. Between 6 and 8 days
after flowering there is very rapid growth of both the outer maternal tissues
and the liquid-filled embryo sac inside. At 10 days after flowering the
'Water-ripe' grain is ready to start the grain filling stages.
07/12/2012
8
Pericarpio, Endosperma y Embrión
durante el Crecimiento de Grano
Grain Filling
Cellular Division
50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0
10
20
30
40
50
Time after anthesis (days)
Dry
wei
gh
t (m
g)
1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
Relative duration to maturity
Total Grain
Endosperm
Pericarp
Embryo
Savin. (1996)
Ph D. Thesis
Tiempo (días desde antesis)
P
eso d
e g
rano (
mg)
0
10
20
30
40
50
60
0 10 20 30 40 50
Tasa de llenado
Duración de llenado
Llenado de Granos
Duración de la etapa floración-madurez fisiológica
Temperatura
Temperatura (ºC)
Temperatura (ºC) Tb To
TT-1
DDF (días)
alta
moderada
baja
for example Sofield et al.
1977
Slafer (2004)
Chowdhury & Wardlaw (1978)
Aust. J. Agric. Res.
Respuesta del Peso de Grano a la Temperatura
07/12/2012
9
Pe
so
de
gra
no
Temperatura durante
el llenado de grano (°C)
Efecto de la temperatura sobre el peso de grano
18 13
Adaptado de Chowdhury & Wardlaw (1978)
Australian Journal of Agricultural Research
Asociaciones entre el peso de grano y
otros caracteres
Hasan & Calderini (2011)
Field Crops Research
Relación entre Peso y Volumen de Grano
Millet & Pinthus (1984)
Journal of Cereal Science
Peso Seco, Contenido Hídrico y Volumen de los Granos
VM
VM
07/12/2012
10
Importancia del Número de Células
Endospermáticas
Gleadow et al. (1982)
Aust. J. Plant Physiol.
Brocklehurst (1977) mostró que existe relación entre el peso final de los
granos de cebada y el número de células del endosperma
r = 0.58, p<0.05
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 50000 100000 150000 200000
Número de células endospermáticas
Peso d
e g
ran
o (
mg
)
Pandora
Huañil
Huayún
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 50000 100000 150000 200000
Número de células endospermáticas
Peso d
e g
ran
o (
mg
)
Bacanora 2006/07 Huañil 2006/07
Huayún 2006/07 Huayún 2007/08
Pandora 2006/07 Pandora 2007/08
a b
Peso de Grano y Células
Endospermáticas
Lizana & Calderini (datos no publicados)
Efecto de la Temperatura en pre-Antesis
Cebada
Peso de carpelos en ant.
Peso
de g
ran
o
Scott et al. (1983)
0
20
40
60
80
15.5 24.5
Temperatura en pre-anthesis (°C)
Pe
so
de
gra
no
(m
g)
Wardlaw (1994)
Trigo
Algunos estudios muestran que el período pre-antesis puodría tener importancia para el peso de los granos
07/12/2012
11
Rendimiento
S Em Antesis MF Espzn. Cos. Time DL IF ET
Peso de Grano Granos m-2
Determinación de los componentes del rendimiento
?
Evaluación del efecto de las temperaturas
previas a la antesis sobre el rendimiento y
sus componentes numéricos en cereales
de invierno
Tratamientos:
- Genotipo: (1 cv. Trigo, 1 de cebada y 1 de triticale)
- Tratamientos térmicos
- Testigo
- Bota-Antesis
- Espigamiento-Antesis
- Inicio Encañado-Bota
S Em Antesis MF Espzn. Cosecha
Tiempo
DL ET Boota
B-A
Esp.-A
Enc.-B
Ugarte, Calderini & Slafer (2007)
Field Crops Research
Estructuras para Incrementar
la Temperatura
Ugarte, Calderini & Slafer (2007)
Field Crops Research
07/12/2012
12
Cultivo Exp. Rendimiento (Mg ha-1)
Testigo B-A Esp.-A Enc.-A
Trigo 1 10,4 8,0 9,6 -
3 9,1 6,3 - 5,0
Cebada 1 6,5 5,9 6,1 -
3 6,1 4,4 - 3,6
Triticale 1 7,9 5,7 6,6 -
3 8,9 5,7 - 4,3
Rendimientos de Trigo, Cebada y Triticale
Ugarte, Calderini & Slafer (2007)
Field Crops Research Ugarte, Calderini & Slafer (2007)
Field Crops Research
Reducción del Peso de Granos
Esp.-A -9%
B-A -14% -19%
Trigo Enc.-B -7%
Exp. 1 Exp. 3
Esp.-A -8%
B-A -13% -21%
Cebada Enc.-B -8%
Esp.-A -9%
B-A -15% -23%
Triticale Enc.-B -6%
Ugarte, Calderini & Slafer (2007)
Field Crops Research
Ugarte, Calderini & Slafer (2007)
Field Crops Research
07/12/2012
13
15 20 25 30 35 40 45 50 55
Testigo
Esp.-Antesis
Bota-Antesis
Peso de Grano (Posiciones Individuales)
Peso de grano (mg)
Posic
ión d
e la e
spig
uill
a
G1
1
5
9
13
17
21
25
29
33
0.015 0.020 0.025 0.030 0.035 0.040 0.045 0.050 0.055
Peso de grano (mg)
Posic
ión d
e e
spig
uill
a
Testigo
Esp.-Antesis
Bota-Antesis
datos no publicados
G1
1
5
9
13
17
21
25
0.015 0.020 0.025 0.030 0.035 0.040 0.045 0.050 0.055
weight (gr)
positio
ns
Peso de Grano (Posiciones Individuales)
Testigo
Enc.-Bota
Bota-Antesis
Posic
ión d
e la e
spig
uill
a
15 20 25 30 35 40 45 50 55
Peso de grano (mg)
G1
datos no publicados
Experimentos donde se incrementaron las temperaturas 6 días previos a antesis
Calderini et al. (1999)
Journal of Agricultural Science
El incremento de temperatura redujo el peso de grano
Peso
de g
ran
o (
mg
)
0
10
20
30
40
50
Testigo Testigo
Cultivar 1 Cultivar 2
+ Temp. + Temp.
G1 G2 G3 G1 G2 G3 G1 G2 G3 G1 G2 G3
Calderini et al. (1999)
Journal of Agricultural Science
07/12/2012
14
Ferrise et al. (2010)
Field Crops Research
Temperaturas pre- y post-antesis se asocian con el peso final de los granos en trigo
Lizana & Calderini (2013)
Journal of Agricultural Science
Temperatura (ºC)
Peso d
e g
rano (
mg)
40
45
50
55
60
12 16 20 24 28
y = -0.6756x + 63.178
R2 = 0.961
Pre-An
Post-An
y = -0.5754x + 20.742
r2 = 0.83
0
2
4
6
8
10
12
14
12 16 20 24 28
Mean temperature (ºC)
Bo
-At
du
rati
on
(d
ay
s)
Pandora
Huayún
y = -0.5205x + 19.904
r2 = 0.89
0
2
4
6
8
10
12
14
12 16 20 24 28
Mean temperature (ºC)
BG
F d
ura
tio
n (
da
ys
)
y = -0.2647x + 16.321
r2 = 0.89
0
2
4
6
8
10
12
14
12 16 20 24 28
Mean temperature (ºC)
MG
F d
ura
tio
n (
da
ys
)
Lizana & Calderini (2013)
Journal of Agricultural Science
y = -0.35x + 30.3
r² = 0.79, P<0.01
Huayún
y = -0.85x + 32
r² = 0.99, P<0.01
0
5
10
15
20
25
30
Gra
in n
um
be
r (t
ho
usa
nd
m
-2)
Pandora
y = -0.68x + 63.2
r² = 0.96, P<0.01
0
10
20
30
40
50
60
10 12 14 16 18 20 22 24 26 28
Mean temperature (ºC)
Gra
in w
eig
ht (m
g)
Bo-A
BGF
AGF
y = -0.51x + 51.9
r² = 0.98, P<0.01
10 12 14 16 18 20 22 24 26 28
Mean Temperature (ºC)
Lizana & Calderini (2013)
Journal of Agricultural Science
Efecto de la Relaciones Fuente-Destino en
pre-Antesis
07/12/2012
15
Degraining treatments at pre- and post-anthesis
G1 G2
G3
control
G1 G2
G3
- G3
G1 G2
G3
- G1 and G2
Degraining treatments
- at heading
- at 7 daa
Calderini & Reynolds (2000)
Australian Journal of Plant Physiology
Grain weight (mg)
G 3
Genotype
Pre Post
1 52,5** 47,0 NS
2 72,9*** 60,8 NS
3
G 1
Pre Post
49,8 NS
49,2 NS
69,3*** 66,3**
71,0** 64,1 NS
G 2
Pre Post
51,6 NS
52,5 NS
70,4 NS
66,1 NS
74,1 NS
70,6 NS
71,2*** 59,8 NS
Degraining treatments at pre- and post-anthesis
NS, ** (p<0.05) and *** (p<0.01) with respect to the control
G1 G2
G1 G2
G3
Duggan & Fowler (2006)
Crop Science
Efecto de la remoción de flores/espiguillas
en espigazón o antesis sobre el peso del G3
Anthesis
-20
-10
0
10
20
30
40
50
-30 -20 -10 0 10
días desde antesis
Ca
mb
io e
n e
l p
eso
de
gra
no
(%
)
S. Arana (datos no publicados)
Efecto de la remoción de plantas vecinas en distintos
momentos del ciclo sobre el peso del G2
Vástago principal
Macollos primarios
Macollos secundarios
07/12/2012
16
Estadios de desarrollo de espigas y flores de trigo
Bota Espigadura Antesis
Zadoks et al., 1974
Waddington et al., 1983
Carpelos florales en
diferentes estadios
de desarrollo
Peso de los carpelos en antesis (mg)
Peso
de g
ran
o (
mg
)
0
20
40
60
80
0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4
G1 G2 G3
Control
De-graining
Buenos Aires
Relación entre el peso de grano y el peso
de los carpelos florales en antesis
(datos de distintos experimentos)
Calderini & Reynolds (2000)
Australian Journal of Plant Physiology
07/12/2012
17
Rendimiento
S Em Antesis MF Espzn. Cos. Time DL IF ET
Peso de Grano Granos m-2
Determinación de los componentes del rendimiento
Bota
Relationship between grain weight and crop growth
rate in different crops
Gambín & Borrás (2010)
Annals of Applied Biology
y = 550,85x + 23,12 R² = 0,70
0
10
20
30
40
50
60
70
0 0,02 0,04 0,06 0,08
TG
W (g
)
y = 526,18x + 24,47 R² = 0,73
0
10
20
30
40
50
60
70
0 0,02 0,04 0,06 0,08
GW
G2 (
mg
)
Crop growth rate per grain (g m -2 d-1 grain-1)
Relationship between grain weight and crop growth
rate bracketing anthesis
C. Obregón 2010-11
La densidad y el arreglo espacial del cultivo
afectan el peso potencial de los granos
07/12/2012
18
Convencional 45 pl m-2
Convencional
45 pl m-2
Respuesta del número y el peso de grano
a la densidad y arreglo espacial
0
10
20
30
40
50
60
Kambara Bacanora
Cultivar
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
Kambara Bacanora
Cultivar
Número de Granos P1000
Hasan & Calderini (datos no publicados)
Cultivar F:D G1 G2 G3 G4
Testigo 48.94 53.70 48.79 39.34
Rem. flores 56.37 50.89
Bacanora Densidad 57.97 62.94 56.77 50.07
10 DDA 52.59 58.73 52.44 44.16
Testigo 64.15 67.94 60.96 45.96
Kambara Rem. flores 70.37 59.27
Densidad 73.38 76.21 70.41 62.36
10 DDA 66.86 69.85 63.74 51.55
Peso de grano (mg)
Peso de grano en respuesta a tratamientos fuente-destino
Hasan & Calderini (enviado a Field Crops Res.)
X X
X X
y = 96.067x + 17.696
r² = 0.91; P<0.001
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 0.2 0.4 0.6 0.8
y = 111.12x + 9.7968
r² = 0.90; p<0.001
0 0.2 0.4 0.6 0.8
y= 1.0607x + 14.601
r² = 0.90; P<0.001
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 20 40 60 80
Fin
al gra
inw
eig
ht(m
g)
Stabilized grain water content (mg)
y = 1.1394x + 3.2262
r² = 0.91;P<0.001
0 20 40 60 80
y= 26.051x - 123.6
r² = 0.92; P<0.0010
10
20
30
40
50
60
70
80
90
5 6 7 8
Grain length (mm)
y = 23.69x - 112.17
r² = 0.92; P<0.001
5 6 7 8
Carpel wight at anthesis (mg)
A B
C D
E F
07/12/2012
19
r² = 0.78; P<0.001
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80
Ma
xim
um
gra
inle
ngth
(mm
)
r² = 0.80; P<0.001
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80
r² = 0.88; P<0.001
0
10
20
30
40
50
60
70
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80
Sta
bili
ze
dgra
inw
ate
rco
nte
nt(m
g)
r² = 0.91; P<0.001
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80
Carpel weight at anthesis(mg)
y=4.44x+5.94681 y=5.334x+5.7558
y=84.71x+5.42448y=94.094x+7.1526
A
C
B
D
3 13 27 DDA
Células del pericarpio y cruzadas a los
3, 13 y 27 días después de antesis
Herrera & Calderini (datos no publicados)
Días después de antesis
La
rgo
de
cé
lula
s d
el p
erica
rpio
(u
m)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 20 40 60 80
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
La
rgo
de
gra
no
(mm
)
Dinámicas del largo de las células del pericarpio y el
largo de grano
Herrera & Calderini (datos no publicados)
Pericarp cells lenght (mm)
120 130 140 150 160 170 180
Gra
in l
en
gh
t (m
m)
6,0
6,5
7,0
7,5
8,0
8,5
9,0Bacanora
Kambara
y = 0,03x + 2,85
R2 = 0,99
Relación entre el largo de grano largo y el largo de las
células del pericarpio
07/12/2012
20
0 10 20 30 40
0
2
4
6
8
10
Days after anthesis
0 10 20 30 40
0
40
80
120
160
200
Gra
in len
gth
(mm
)
0
2
4
6
8
10
Peri
carp
ce
lls len
gth
(m
)
0
40
80
120
160
200PCL
GrainA
C D
B
Dinámicas del largo de las células del pericarpio y el
largo de grano
Bacanora Kambara
Crecimiento Celular
Respuestas del crecimiento celular y la expansión foliar
Expansión celular:
TC (m3 s-1) = m (Ψp – Y)
TC: tasa de crecimiento; m: extensibilidad de la pared; Y: umbral
de crecimiento (presión mínima necesaria para extender la pared)
Desecación celular
Ψa= Ψo + Ψp
Tasa de Expansión Foliar con y sin Estrés Hídrico
Las expansinas son proteínas que controlan el
ablandamiento de la pared celular (McQueen-Mason et al., 1992)
Expansinas y crecimiento de grano
http://homes.bio.psu.edu/expansins
07/12/2012
21
Debido al rol central que tienen las expansinas en el crecimiento celular evaluamos la relación entre estas proteínas y el crecimiento de los granos de trigo En un estudio preliminar encontramos: - ExpA 2 - ExpA 4 - ExpA 6 - ExpA 8 - Exp novel 1 (similar to Festuca pratensis)
- Exp novel 2 (similar to Oriza sativa)
Expansinas y crecimiento de grano Peso y Largo de Grano de Trigo
Lizana et al. (2010)
Journal of Experimental Botany
Lizana et al. (2010)
Journal of Experimental Botany
La expresión de expansinas (principalmnete ExpA6)
mostró una dinámica similar al alargamiento de los
granos
A p
e
p
e
p
e
p
e
B
C D
in
in np np
in
np np
in
Hibridización de la ExpA 6 en granos después de
antesis
Lizana et al. (2010)
Journal of Experimental Botany
10 días
5 días
07/12/2012
22
La
rgo
de
gra
no
(m
m)
Días después de antesis Días después de antesis
pTaExpA 4
pTaExpA 6
pTaExpA 6-a
pTaExpA 6-b
pTaExpA 8
18S rRNA
Bacanora (56 mg) Kambara (66 mg)
Grano posición 2, espiguillas centrales
Madurez
Fisiológica Antesis
Crecimiento
de carpelos
Fase lag
Bota
Endosperma
Elongación pericarpio
Peso de carpelos
en antesis
Número células
del endosperma
agua en
el grano
Contenido hídrico
máximo
Células del
pericarpio
Expresión de expansinas
Modelo de Determinación del Peso de Grano en Trigo
Calderini et al. (2010)
Población doble haploide Bacanora x Weebil (106 líneas)
0
5
10
15
20
25
30
33 35 37 39 41 43 45 47 49 51
No
. of
ob
serv
atio
n
Grain weight (mg)
G4
Bacanora
0
5
10
15
20
25
30
33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65
No
. of
ob
serv
atio
n
Grain weight (mg)
G1
Bacanora
Weebill
0
5
10
15
20
25
30
33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67
No
. of
ob
serv
atio
n
Grain weight (mg)
G2
Bacanora
0
5
10
15
20
25
30
33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65
No
. of
ob
serv
atio
n
Grain weight (mg)
G3
Bacanora
Histogram patterns of the triats
07/12/2012
23
Mean squares and heritability
Mean square Heritability
Trait
Grain
position
Grain growing
condition
Genotype GXE h2
G1W 1 3860.0 480.00 14.00 0.97
G2W 2 4078.0 505.00 15.00 0.97
G3W 3 4858.0 424.00 20.00 0.95
G4W 4 8760.0 341.00 17.00 0.95
CW 2 0.0067 0.01 0.0025 0.81
GWC 2 4.1 149.34 15.93 0.89
G1L 1 8.5 1.70 0.10 0.94
G2L 2 8.8 1.80 0.10 0.94
G3L 3 8.3 1.80 0.10 0.94
G4L 4 14.3 1.20 0.10 0.92
G1wd 1 2.1 0.27 0.03 0.89
G2wd 2 1.9 0.29 0.03 0.90
G3wd 3 2.0 0.25 0.03 0.88
G4wd 4 5.3 0.30 0.05 0.83
G1V 1 2111.0 247.00 16.00 0.94
G2V 2 1931.0 273.00 16.00 0.94
G3V 3 2352.0 211.00 22.00 0.90
G4V 4 4111.0 157.00 16.00 0.90
GW =Grain weight, CW =Carpel weight, GWC =Grain water content, GL =Grain length, Gwd =Grain width, GV =Grain
volume. 1= grain position 1, 2= grain position 2, 3= grain position 3, 4= grain position 4. All the red marks Italic values
denotes the non-significant
y = 0.9261x + 15.943r² = 0.84;p<0.001
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 10 20 30 40 50 60
80
y = 0.828x + 18.803r² = 0.78;p<0.001
0 10 20 30 40 50 60
Grain water content (mg)
Gra
in w
eig
ht
(mg)
y = 92.827x + 15.65r² = 0.81;p<0.001
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80
y = 90.356x + 15.966r² = 0.87;p<0.001
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80
Carpel weight at anthesis (mg)
a) b)
c) d)
Relationships between grain weight and carpel weight and grain
water content
0
5
10
15
20
25
30
0,28 0,30 0,32 0,34 0,36 0,38 0,40 0,42 0,44 0,46 0,48 0,50 0,52
No
. of
ob
serv
atio
n
Carpel weight(mg)
Weebill
0
5
10
15
20
25
30
29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51
No
. of
ob
serv
atio
n
Grain water content(mg)
Bacanora
Bacanora Weebill
Crop Traits Chromosomes with interval(s) carrying QTLs(Chromosomes arranged in homologous groups)
Grain weight 1H 2H 3H 4H 5H 6H 7H Barley
Grain number 1H 3H 4H 5H 6H
Grain weight 1A,1B,1D
2A,2B,2D
3A,3B,3D 4A,4B,4D
5A,5B 6A,6B,6D
7A,7B,7D
Grain number 1A,1B 2A,2B,2D
3A,3B,3D 4A,4B 5A,5B,5D
6A 7A,7B
Wheat
Grain length and width
1A,1D 2B,2D 4B 5A,5B,5D
6A,6B
Rice Grain weight 5 4,7 1 3 9,11,12 2 6,8
Grain number 5,10 4 1 3 12 2 6,8
Maize Grain weight 1 2,7 3 5 - 4 -
Grain number
Sorghum Grain weight E,C B,F G V I D,F A
Grain number
07/12/2012
24
QTLs on grain position 1
GWCO08,Pr08,Po08Pr09
GL CO08,Pr08, Po09
GVCO08,Pr09,PD09
GWCO09,Pr09,Po09,PD09
GLPD09,Pr09
GwdCO08,Pr08
GHtCO09
GVPr08,09
GLPo08, PD08
GVPD08
GL Po09
GLPr09, Po09
GVPr09
GwdPo08
Grain position 1
CO =ControlPr =Pre-anthesisPO =Post-anthesisPD = low plant density
GW =Grain weightGL =Grain lengthGwd =Grain widthGHt =Grain heightGV =Grain volume
08= Experimental year 2008 09= Experimental year 2009
0
10
20
30
40
50
60
0 10 20 30 40 50 60
days after anthesis
Gra
in w
eig
h o
r w
ate
r co
nte
nt (m
g)
Phase I Phase II Phase III Phase IV
Fases del Crecimiento de los granos
r 2= 0,97; P<0,01
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 20 40 60 80
Gra
inw
eig
ht
(mg
) (a)
r2
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 20 40 60 80
(b)
= 0,99; P<0,01
Grain volume (mm3)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Measured grain volume (mm3)
Ca
lcu
late
dg
rain
vo
lum
e(m
m3
)
(c)
r 2= 0,97; P<0,01
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 20 40 60 80
Gra
inw
eig
ht
(mg
) (a)
r2
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 20 40 60 80
(b)
= 0,99; P<0,01r 2= 0,97; P<0,01
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 20 40 60 80
Gra
inw
eig
ht
(mg
) (a)
r2
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 20 40 60 80
(b)
= 0,99; P<0,01r2
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 20 40 60 80
(b)
= 0,99; P<0,01
Grain volume (mm3)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Measured grain volume (mm3)
Ca
lcu
late
dg
rain
vo
lum
e(m
m3
)
(c)
Hasan et al. (2011)
Field Crops Res.
2008-9 2009-10
Relación entre el Peso y el Volumen de los Granos
Relación entre el Peso y el Contenido Hídrico de los
Granos
r 2 = 0.72
25
30
35
40
45
50
55
60
65
25 30 35 40 45 50 55
Maximum grain water content (mg grain -1
)
Maxi
mum
gra
in d
ry w
eig
ht
(mg)
Pepler et al. (2006) Field Crops Res.
Fungicide/ grain position/
Date of sowing (2002)
Cultivar/ grain position/
Date of sowing (2003)
07/12/2012
25
Gra
inw
eig
ht(m
g)
r 2= 0.93; P<0,0120
30
40
50
60
70
80
10 20 30 40 50 60 70
(a)
r 2= 0,98; P<0,01
10 20 30 40 50 60 70
(b)
Stabilized water content (mg)
Gra
inw
eig
ht(m
g)
r 2= 0.93; P<0,0120
30
40
50
60
70
80
10 20 30 40 50 60 70
(a)
r 2= 0,98; P<0,01
10 20 30 40 50 60 70
(b)
Stabilized water content (mg)
Hasan et al. (2011)
Field Crops Res.
Relación entre el Peso y el Contenido Hídrico
Estabilizado de los Granos
2008-9 2009-10
Relación entre el Peso y el Contenido Hídrico
Estabilizado de los Granos en Distintas Relaciones
Fuente-Destino
y = 0.004x - 0.06R² = 0.89, p≤0.001
0.00
0.03
0.05
0.08
0.10
0.13
0.15
0 10 20 30 40 50
Gra
in f
illin
g r
ate
(m
g º
Cd
-1)
Stabilized grain water content (mg)
yHuayun = 0.07x + 19.1R² = 0.48, p≤0.05
yOtto = 0.08x + 5.5R² = 0.78, p≤0.001
0
10
20
30
40
50
60
70
0 100 200 300 400 500 600
Gra
in w
eig
ht
(mg
)
Stabilized grain water content (mg)
Huayun, C
Huayun, ShAll
Huayun, Sh1st
Huayun, Sh2nd
Otto, C
Otto, ShAll
Otto, Sh1st
Otto, Sh2nd
y = 1.9x - 21.4R² = 0.78, p≤0.001
0
10
20
30
40
50
60
70
0 10 20 30 40 50
Gra
in w
eig
ht
(mg)
Stabilized grain water content (mg)
b)a)
y = 0.004x - 0.06R² = 0.89, p≤0.001
0.00
0.03
0.05
0.08
0.10
0.13
0.15
0 10 20 30 40 50
Gra
in f
illin
g r
ate
(m
g º
Cd
-1)
Stabilized grain water content (mg)
yHuayun = 0.07x + 19.1R² = 0.48, p≤0.05
yOtto = 0.08x + 5.5R² = 0.78, p≤0.001
0
10
20
30
40
50
60
70
0 100 200 300 400 500 600
Gra
in w
eig
ht
(mg
)
Stabilized grain water content (mg)
Huayun, C
Huayun, ShAll
Huayun, Sh1st
Huayun, Sh2nd
Otto, C
Otto, ShAll
Otto, Sh1st
Otto, Sh2nd
y = 0.004x - 0.06R² = 0.89, p≤0.001
0.00
0.03
0.05
0.08
0.10
0.13
0.15
0 10 20 30 40 50
Gra
in f
illin
g r
ate
(m
g º
Cd
-1)
Stabilized grain water content (mg)
yHuayun = 0.07x + 19.1R² = 0.48, p≤0.05
yOtto = 0.08x + 5.5R² = 0.78, p≤0.001
0
10
20
30
40
50
60
70
0 100 200 300 400 500 600
Gra
in w
eig
ht
(mg
)
Stabilized grain water content (mg)
Huayun, C
Huayun, ShAll
Huayun, Sh1st
Huayun, Sh2nd
Otto, C
Otto, ShAll
Otto, Sh1st
Otto, Sh2nd
Harcha & Calderiini
Enviado a Europ. J. Agron.
R 2 = 0.81, P<0.01
0
10
20
30
40
50
60
70
80
6.0 6.5 7.0 7.5
Grain length (mm)
Gra
in w
eig
ht
(mg
)
Relación entre el Peso y el Largo de los Granos en
Distintas Condiciones Térmicas
Lizana & Calderiini (2012)
International Crop Science Conference Millet & Pinthus (1984)
Journal of Cereal Science
Peso Seco, Contenido Hídrico y Volumen de los Granos
VM
VM
CHM
CHM
07/12/2012
26
Peso y Largo de Grano de Trigo
Lizana et al. (2010)
Journal of Experimental Botany
Dinámica de las dimensiones de grano
PM
0
2
4
6
8
10
0 10 20 30 40 50
Días después de antesis
Dim
ensio
nes d
e g
rano (
mm
)
Largo
Ancho
Alto
Lizana et al. (2010)
Journal of Experimental Botany
Largo Ancho
0
10
20
30
40
50
60
70
0 10 20 30 40 50
Días después de antesis
Ma
teria
se
ca
y c
on
ten
ido
híd
rico
(m
g)
Dinámica de la materia seca y el contenido hídrico
de los granos
Materia seca
Agua
Máximo contenido hídrico
Lizana et al. (2010)
Journal of Experimental Botany
Lizana et al. (2010)
Journal of Experimental Botany
Dinámicas del Grano
07/12/2012
27
Hasan et al. (2011)
Field Crops Res.
Relación entre las Dinámicas Valores estabilizados y Duraciones del Grano
Hasan et al. (2011)
Field Crops Res.
Concentración de agua en los granos en
diferentes fechas de siembra
Calderini et al. (2000)
Agronomy Journal
Días después de antesis
Co
nte
nid
o h
ídri
co
re
lati
vo
(%
)
0
20
40
60
80
100
0 20 40 60 80
F1 F2 F3 F4
0 20 40 60 80
F1 F2 F3 F4Genotipo A Genotipo B
Contenido Hídrico de los Granos
Calderini et al. (2000)
Agronomy Journal
Peso de Grano y Contenido Hídrico
07/12/2012
28
Peso seco relativo (%)
Conte
nid
o h
ídrico r
ela
tivo (
%)
0
20
40
60
80
100
0 20 40 60 80 100 120 0 20 40 60 80 100 120
a b
y=77.4-0.40x
(r=0.96; p<0.001)
y=77.6-0.39x
(r=0.95; p<0.001)
Madurez Fisiológica: 37%
Relación entre el Contenido Hídrico y
el Peso de los Granos (%)
Calderini et al. (2000)
Agronomy Journal
Validación del Modelo Hídrico
RK
DM
(%
)
0
20
40
60
80
100
120c d
days after anthesis
0 20 40 60 0 20 40 60
0
20
40
60
80
100
120 a b
Experiment V1
Experiment V2
Calderini et al. (2000)
Agronomy Journal
Validación del Modelo de Contenido Hídrico
Validación del Modelo de Contenido Hídrico
Calderini et al. (2000)
Agronomy Journal
La temperatura durante el llenado de
granos
Sofield et al. (1977)
07/12/2012
29
Nicolas et al. (1984)
Número de
células
endospermótica
s
C
T
S
T y S
Peso de Grano
C
T
S
T y S