Mejoramiento genético de maíz con biodiversidad

Report
Análisis crítico del uso de maíz
transgénico en la agricultura mexicana
Mejoramiento genético de maíz con biodiversidad
Fernando Castillo González
Unidad de Congresos
Colegio de Postgraduados
7 de febrero, 2014
2012 Soybean
80.7 millones de hectáreas de soya GM
País
USA
Brazil
Argentina
millones ha
29.5
23.9
20.2
73.6 Mill ha (subtotal)
Paraguay
Canada
Uruguay
Bolivia
South Africa
¡¡¡No está China ni SE asiático!!!
Su centro de origen
Mexico
Chile
Costa Rica.
http://isaaa.org/resources/publications/biotech_crop_annual_update/download/01%20Soybean%202013.pdf
2012 Maize
55.1 millones de hectáreas de maíz GM (17 países)
País
USA
Brazil
Argentina
South Africa
Canada
Spain
Portugal
Czechia
Millones ha
34.1
12.1
3.3
2.4
1.6
53.5 Subtot.
¡¡Aún no está México!!
Su centro de origen
Romania
Slovakia
0.129071 Subtot (Europa)
http://isaaa.org/resources/publications/biotech_crop_annual_update/download/02%20Maize%202013.pdf
2012 Algodón
24.3 millones de hectáreas de algodón GM
País
Millones ha
India
10.8
USA
4.4
China
4.0
Pakistan
2.8
22 Mill ha (subtotal)
Argentina
Australia
Brazil
Mexico
Myanmar
Burkina Faso
Aparece México ¡por decisión en los 1990’s!
Su centro de origen
Sudan
Paraguay
Costa Rica
Colombia
South Afric
http://isaaa.org/resources/publications/biotech_crop_annual_update/download/03%20Cotton%202013.pdf
2012 Canola
9.2 millones de hectáreas de canola GM
País
Canada
Millones ha
8.4
USA
Australia
Chile
http://isaaa.org/resources/publications/biotech_crop_annual_update/download/04%20Canola%202013.pdf
Interrogantes sobre el maíz GM
• No garantiza incremento de
productividad
• Precios crecientes de semilla
• No se reduce el uso de pesticidas
¿por qué la insistencia en autorizarlo
en el centro de origen?
Área sembrada con maíz en México.
Grano + forraje
año
2009
2010
2011
2012
Superficie
(ha)
8,217,741
8,396,326
8,239,454
8,027,729
80 – 85 % sembradas con
semillas nativas (criollos) (landraces)
Poco factible de cambiar esa cifra por:
• Extremada variación ecológica
• Fraccionamiento del área cultivada
• Semilla híbrida cada vez más cara, etc.
Diversidad del maíz es inmensa. Énfasis en razas,
pero la variación es de naturaleza continua y
en cada sitio de cultivan varios tipos (2 pobns / hogar)
http://www.bing.com/images/search?q=conabio+mapa+maiz+diversidad+&qpvt=conabio+map
a+maiz+diversidad+&FORM=IQFRML#a
Domesticación y desarrollos históricos
Otros pendientes
Maíz
Frijol
Jitomate
Algodón
Calabaza
Cacao
Vainilla
Tabaco
Etc.
Areas de domesticación de plantas (4)
Areas primarias de diversidad (10)
Areas secundarias de diversidad (8)
Hawkes 1983, In Hoyt 1988
Div. Altiplano Méx.
otras áreas
Las variantes del
maíz de una microregión y sus
comunidades son
diferentes a las de
otra regiones con
ecología semejante
Diversidad del S-E Edo. Méx
Herrera et al. 2004. Agrociencia 38(2); González 2007 (tesis CP)
Herrera et al. 2004; González, 2007
Elotes Chalqueños
Ancho y Cacahuacintle
Chalqueño Palomo
Chalqueño Crema
Diversidad del maíz nativo. En el sureste y en Ayapango, Edo. México.
Compleja en formas - usos y en su dinámica
Diferentes usos  Diversificación
Atole
Pozole
Tortillas tlacoyos
tortillas
Tamales tortillas
Tortillas
Diferencias físicas y químicas de grano
Aprendizajes y estrategia sugerida
para mejora genética de criollos
1.Diversidad genética del maíz
a) En comunidades de agricultores está constituida por
varios tipos: variantes morfológicas dentro de raza e
incluso varias razas y muchas formas intermedias
b) Las variantes determinadas por:
• factores antropocéntricos (usos culinarios y culturales)
• factores ecológicos (riesgos meteorológicos o variantes
de suelo)
a) Cada variante morfológica obedece a una necesidad o
propósito específico. Deben conservarse todas las
variantes del maíz en cada comunidad
b) Existen múltiples poblaciones ‘diferentes’ de cada
variante morfológica, en una comunidad (cada hogar
mantiene sus semillas por selección en cada año)
Pocos estudios de diversidad del maíz a nivel
de comunidad
AUTORES
ÁREA
Louette 1997
Cuzalapa, Jal.
Herrera et al. 2004
Camacho y Chávez.
2002
Canul 2009
López et al. 2005
Angeles et al. 2010
Sureste, Edo Méx
Yaxcabá, Yuc. (cerca de Chichen Itzá).
Proyecto IPGRI
Rincón et al. 2010
Muñozcano, 2011
Estado de Coahuila
Santa María Tataltepex, Oax. Mixteca
Istmo de Tehuantepec
Molcaxac, Puebla
Análisis de conglomerados
cónico
ancho
pepitilla
EdoMéx.
EdoMéx.
EdoMéx.
EdoMéx.
EdoMéx.
EdoMéx.
EdoMéx.
EdoMéx.
Oax
D.F
EdoMéx.
EdoMéx.
EdoMéx.
EdoMéx.
EdoMéx.
EdoMéx.
D.F
EdoMéx.
EdoMéx.
EdoMéx.
D.F
Hgo
EdoMéx.
EdoMéx.
Oax
Oax
Oax
Oax
Oax
Oax
Oax
Oax
Oax
Oax
EdoMéx.
##
EdoMéx.
Mich.
EdoMéx.
Gro.
Mich.
Oax
Oax
Tams
EdoMéx.
Pue
Oax
Oax
D.F
Oax
Oax
Hgo
Oax
Oax
EdoMéx.MW
Oax
Oax
Hgo
Oax
Hgo
Gro.
Gro.
Gro.
Gro.
Oax
Gro.
Gro.
Gro.
Gro.
Gro.
Gro.
Gro.
Gro.
Gro.
Gro.
##
EdoMéx.
Oax
EdoMéx.
EdoMéx.
EdoMéx.
EdoMéx.
EdoMéx.
EdoMéx.
Oax
EdoMéx.
Hgo
Pue
Hgo
EdoMéx.
Oax
Hgo
Hgo
Pue
Oax
Hgo
Hgo
EdoMéx.
Hgo
Pue
Oax
Oax
Hgo
Pue
Hgo
Oax
Pue
Pue
Pue
0.11
0.43
0.76
Coefficient
Distancias Euclidianas promedio
1.08
Desempeño del cultivo del maíz
Patrimonio genético + condiciones del cultivo
Turrent
Y = G + E + IGxE
Cada componente puede mejorarse
Estimación de aportación por mejora genéticas o
por mejora de prácticas de cultivo: ¡¡¡50% c/u!!!
Duvick. 2005
2. Para mejorar el rendimiento puede
lograrse por varias vías
a) Detectar a las poblaciones de mayor rendimiento dentro
de cada grupo de morfología semejante. Evaluación en
campo
• Expectativa: con el 20% de mayor rendimiento, su
promedio supera ±15% sobre la media global del
grupo de poblaciones con morfología semejante
• Promover esas poblaciones
Evaluación participativa en 4 sitios
Herrera et al. 2004, 2013
Ganancias: detección del 20% con mayor rendimiento, dentro de cada tipo morfológico
5.8 ~ 11% gain
4.6
6.3
5.2
6.3 ~ 16% gain
5.3 ~ 15% gain
6.5 ton/ha
4.6
4.0
4.7
5.4
5.5
2. Para mejorar el rendimiento puede
lograrse por varias vías
b) Selección participativa de semilla:
colaboración productor-investigador
Ganancias esperadas:
 >1% incremento potencial de rendimiento
 < 1% Reducción de pudrición de mazorca
 < reducción altura de planta, etc.
“Acompañar” al agricultor en el proceso de
la evolución del maíz bajo domesticación
Rendimiento de grano (toh/ha)
Evaluación en tres sitios, 2011 y 2012
4.4
Chalqueño
ton/ha
4.2
4.0
3.8
Respuesta a la selección: 2.2 % anual
Promedio de 9 poblaciones
3.6
3.4
3.2
3.0
2003
2004
2005
2006
2007
Chalqueño
RendGr = -165.7002 + 0.0845027(año)
2008
2009
2010
Año de selección
Chalqueño
Respuesta a la selección masal participativa para rendimiento.
Sureste Edo Méx
Chalqueño (respuesta promedio de nueve poblaciones):
2.18%, equivalente a 84.5 kg/ha/año
Zambrano, 2013
Altura de mazorca (m)
Evaluación en tres sitios, 2012
1.63
m
Chalqueño
1.62
Respuesta a la selección: -0.44 % anual
Promedio de 9 poblaciones
1.61
1.60
1.59
1.58
1.57
1.56
1.55
1.54
2003
2004
2005
2006
2007
Chalqueño
AltMz = 15.740109 + -0.007049(año)
2008
2009
2010
Año de selección
Chalqueño
Respuesta a la selección masal participativa, altura de mazorca
sureste del Edo Méx
Chalqueño (respuesta promedio de nueve poblaciones):
-0.44%, equivalente a -0.70 cm/año
Zambrano, 2013
Pudrición de mazorca (%)
Evaluación en tres sitios, 2012
30.0
%
28.0
Respuesta a la selección: -4.8 % anual
Promedio de 9 poblaciones
26.0
24.0
22.0
20.0
18.0
16.0
Chalqueño
14.0
12.0
10.0
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
Año de selección
Chalqueño
PudMz = 2282.9001 + -1.125675(año)
Chalqueño
Respuesta a selección masal participativa, pudrición de mazorca
Sureste Edo Méx
Chalqueño (promedio de nueve poblaciones):
-4.82%, equivale a -1.13 % de mz con pud/año
Zambrano, 2013
Diversidad genética , polimorfismo en 17 loci enzimáticos
Cinco poblaciones de maíz, Chalqueño, en sus versiones en fase temprana y
la más reciente de selección participativa en el sureste del Estado de México.
50 plantas por cada población y cada versión
La diversidad genética de las poblaciones se conserva en
buena medida en el proceso de selección masal participativa
Población
Alelos/
locus
loci polimórf. (%)
Diversidad
(heterocigosis
esperada)
FG-1997
FG-2011
2.8235
2.5882
88.24
88.24
0.4156
0.3875
IC-1997
IC-2010
2.8235
2.7647
88.24
88.24
0.3901
0.3649
MMO-1997
MMO-2011
2.9412
2.8824
94.12
88.24
0.4302
0.4117
MC-1997
MC-2011
2.8235
2.8235
94.12
88.24
0.3603
0.3689
SA-1997
SA-2007
2.8824
2.5882
94.12
88.24
0.4339
0.3718
Selección
participativa con
tamaños de
población > 250
plantas. Mantiene la
diversidad genética
de las poblaciones
nativas
Análisis de Conglomerados. frecuencias de 17 alelos isoenzimáticos.
5 grupos, cada una de las poblaciones de maíz nativo (colección original) se
agrupó con su equivalente (población ciclos de selección masal participativa),
Después de 14 generaciones de selección masal participativa dirigidos
específicamente a caracteres agronómicos deseables, se ha mantenido su
identidad genética, además de conservar su diversidad genética.
2. Para mejorar el rendimiento puede
lograrse por varias vías
c) Cruzas con criollos de otras regiones con
semejanza morfológica: colaboración
productor-investigador
Ganancias esperadas:
 >15% incremento potencial de rendimiento
por heterosis
3) Cruzas
entre criollos semejantes, de diferentes regiones;
10-15% mayor rendimiento
 Criollos de diferente sregiones, en expectativa, genéticamente divergentes
 Maíces del SE edo. México cruzados con equivalentes de otras regiones.
Cross F1
Chalco
Puebla
Variación de diversidad genética en
estratos
Se puede acumular ganancia en
rendimiento por mejoramiento participativo
2)
1)
Selección masal en mejores
pobns  >1%/año
Detección de mejores pobns
15-20%
Ayapango, Méx
5
3)
Cruza de pobns
genéticamente divergentes
 10-15%
8
Como centro de origen:
Mejorar evolución
bajo domesticación
Cambio climático en
el contexto
construir estrategias
ad hoc
Híbridos y Vars
1.5 millones ha
Manejo de
Poblaciones
nativas
(criollas)
6 millones ha
Complejo
Conservación
y mejoramiento
In situ
Simplificación
1950’s
1930’s
“Mejoramineto
convencional”
•Acopio y conservación ex situ
•Aprov. de diversidad:
Fuentes de germoplasma
Heterosis y atributos
Recursos genéticos del maíz,
Elemento estratégico para el
Desarrollo de la agricultura maicera
En ambas vías históricas
Domesticación del maíz (hace 7000 años)
Desempeño del cultivo del maíz
Patrimonio genético + condiciones del cultivo
Turrent
Y = G + E + IGxE
Cada componente puede mejorarse
Estimación de aportación por mejora genéticas o
por mejora de prácticas de cultivo: ¡¡¡50% c/u!!!
Duvick. 2005
Estimando a la producción de maíz con semilla
nativa (criolla) en 12 millones de toneladas en
México
 25% de incremento por mejora en base al
patrimonio genéticos
 25 % por mejora de la condición del cultivo
Implica aumento de la producción en seis
millones de toneladas
En una extrapolación moderada en 4 – 5 años,
pero factible
Estratificación de productores de maíz por superficie. PROCAMPO.
Núm. de hectáreas
Núm. Productores
2003
2004
0–1
1–2
2–5
5 – 10
530,392
524,811
549,201
522,086
577,594
543,836
207,139
201,416
10 – 18
18 – 50
50 – 100
> 100
Totales
45,363
23,882
3,788
1,155
1,938,514
45,094
25,841
4,359
1,507
1,868,950
Porcentaje
96%
4%
100%
Fuente: Apoyos y Servicios a la Comercialización (ASERCA),
2006
Estrategia:
Establecer sitios piloto explorando variación agroecológica
• Estudiar la diversidad del maíz y su dinamismo y
relaciones socioeconómicas -culturales
• Intervenir para mejora de productividad y otros beneficios:
Mejoramiento participativo
Estudiar potenciales de usos culinarios y nutracéuticos
Productos “secundarios del maíz”
Organización de productores para la transformación del
la producción del grano de maíz u otras estructuras
Organización de productores para mejor
comercialización
• Mejora del medio y de las prácticas de cultivo
Investigación y mejoramiento participativo
 Generador de resultados científicos y aportaciones a
la productividad y calidad de los cultivos con base en
recursos locales
 Soluciones y fortalecimiento de proceso productivos
con carácter endógeno
 Personal técnico para promover la producción
(extensionistas) con visión de valorar y aprovechar
recursos locales (más aportaciones del exterior con
pertinencia)
Pasos siguientes: multiplicación en cascada por
evidencia de resultados tangibles

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