GOBIERNO DE CHILEMinisterio de Agricultura

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Resistencia a Estrés Abiótico en Papas y su Adaptación al Cambio Climático

María Teresa Pino Q.Ing. Agrónomo. PhD

Fisiología & Biotecnología Vegetal

OUTLINE

Cambio climático y respuesta de las plantas a estrés abiótico.

Mejoramiento genético y la biotecnología, su rol en tolerancia a estrés abiótico.

Desarrollo de papas tolerantes a estrés por heladas.

Proyectos y Desafíos.

Cambio climático y respuesta de las plantas a estrés abiótico

sequía

Cambio Climático

Calentamiento

GlobalTemperaturas

Extremas

Inundaciones

Hurac

anes

En Chile, el escenario climático al 2040, proyecta la intensificación de aridez en zona norte, avance del desierto hacia el sur, reducción hídrica en zona central y aumento de precipitaciones al extremo sur. Las proyecciones indican que en Chile se produciría un aumento de temperatura que fluctuaría entre 2 y 4 grados. Las precipitaciones disminuirían en alrededor del 30% en la zona central (CONAMA, 2006).

Según el IV Informe del IPCC la temperatura de la Tierra aumentará entre 1,8 y 4 grados para finales de siglo, con ascenso del nivel oceánico entre 0,2 y 0,6m debido a la expansión térmica del agua y al derretimiento de los glaciares e hielos polares (IPCC, 2007).

Cuáles son los Efectos del Cambio Climático en la Agricultura ?????

CO2 en la AtmósferaBajos rendimientos

Alzas en los Precios

Hambre

Bajos rendimientos

Menor Oferta

Menor calidad

Respuesta a Estrés AbióticoRespuesta a Estrés Abiótico

Es una respuesta compleja que envuelve variasvías metabolicas y genes

Es una respuesta compleja que envuelve variasvías metabolicas y genes

– Severa deshidratación celular.

– Alteración de la membrana.

– Denaturación de proteínas

– Acumulación de especies activadas del oxígeno (ROS)

– Inhibición de la capacidad fotosintética

– Daño de hojas, flores, frutos

– Bajas en la Producción

Daños Causados por Estrés Abiótico

La sensibilidad de una planta a temperaturas extremas y sequía depende de la especie, de su estado de desarrollo y estado fenológico.

Las heladas primaverales y tempranas en otoño pueden ser particularmente dañinas en papas.

El estrés hídrico afecta la tuberización y la calidad industrial en el cultivo de papa.

Mejoramiento genético y biotecnología, su rol en tolerancia a estrés abiótico.

Esquema de búsqueda de Germoplasma y Genes resistentes a estrés abiótico

Solanum commersonii Solanum tuberosum

Tolerante a heladas (-2.8°C)

NO Tolerante a sequíaTolerante a heladas (-5°C)

Tolera temperaturas de hasta +40°C

Tolerante a sequía

Ensayos in Vitro e Invernadero indican que Solanum commersonii es más tolerante a sequía que la papa cultivada

S.commersonii

16% 12% 8% 2%

12% 2%

16% 2%

16% 12% 8% 2%

S.commersonii

12% 2%

Yagana

16% 12% 8% 2%

Ensayos controlados indican que Solanumcommersonii es más tolerante a heladas

que la papa cultivada

Tolerancia a Bajas Temperaturas

Solanum tuberosum2n= 4X=48

Solanum commersonii2n= 2X=12

Bajas temperaturas

Alteraciones bioquímicas y morfológicas

Cambios en la expresión de

genes

COR Proteinas

Aclimatación al frío

Solanum tuberosum2n= 4X=48 2n= 2X=12

Solanum commersonii

Pino et al, 2008

Identificación de Genes de Tolerancia a estrés

Proyecto MSU, OSU, NSF2008

INIA Chiile: Financiamiento FONDECYT 2007,

Evaluar el Efecto de este gene (SCCBF) clonado desde S.commersonii en variedades de papa comercial sobre sequía y heladas

Inducción de callos

Selección en Hygromicina

Inducción de tallos

PCR

Financiamiento FONDECYT 2007

Desarrollo de papas tolerantes a heladas con Genes CBF de Arabidopsis.

Regulación CBF

Thomashow, 1999

CCGAC

CBFs enlazan un CRT/DREelemento; el cual es un regulador de la respuesta al frío y a la deshidratación.

CRT/DRE elemento estápresente en el promotor de varios cor genes (cold-regulated).

COR genes que inducen cambios fisiológicos y bioquímicos asociados con tolerancia a heladas.

Transformación con Genes de Arabidopsis

Northern

PCR

Pino et al, 2008

Proyectos y desafíos

• FONTAGRO 8038, Aumento de la competitividad de los sistemas productivos de papa y trigo en Sudamérica ante el cambio climático (2009-2011).

• MINAGRI, CIREN-INFOR-INIA-Proyecto Integrado sobre riesgo Climático y su prevención en el sector silvoagropecuario: 2008-

• FONDECYT 11075021 Drought and freezing stress response ofSolanum tuberosum cultivars expressing and CBF gene clonedfrom Solanum commersonii, a solanum specie highly tolerant toabiotic stress. (2007-2010)

Gracias!!!!!

Mejoramiento genéticoTolerancia a heladas en Papa

• Un estudio del F1 y la retro-cruza entre S. commersoniix S. Cardiophylum (Stone et al., 1993) :– Tolerancia a heladas y la capacidad para aclimatarse al frío

están bajo control genético independiente.

• La caracterización de híbridos somáticos entre S. commersonii x S. tuberosum (Cardi et al., 1993; Chen et al., 1996,1999; Nyman a and Wara,1997; Palta, 1997) :– La mayoría de los híbridos no incrementaron

significativamente la tolerancia a heladas después de un periodo de aclimatación al frío.

– Plantas sin un periodo de aclimatación al frío no mostraron tolerancia a bajas temperaturas.

Mejoramiento genético:Tolerancia a heladas en Papa

• Híbridos somáticos entre S.commersonii x S. tuberosum (Iovene et al., 2004):

– Selección asistida con AFLP.– LT50 de la progenie después de un periodo de

aclimatación al frío estuvo entre los LT50 de los padres.– Sólo un bajo porcentaje (<5%) de la progenie incrementó

su tolerancia al frío a un máximo de -2ºC relativa al padre S. tuberosum.