Estrategias y metodologías utilizadas en el mejoramiento de trigo

Estrategias y metodologías utilizadas en el mejoramiento de trigo: un enfoque multidisciplinario INIA La Estanzuela, Colonia, Uruguay8-11 de octubre de 2001Man Mohan Kohli - Martha Díaz de Ackermann - Marina Castro Editores Centro Internacional deMejoramientode Maíz y Trigo(CIMMYT)Instituto Nacional deInvestigaciónAgropecuaria(INIA)

111CONTENIDO Pág .SECCiÓN 1: PRESENTACIONES ORALESPerspectivas del mercado internacional de trigo: implicaciones para los países de América del Sur .... ........ ......... .......... .. ......... .......... .............................. ............................ ... 3 Javier Ekboir, Miehael MorrisHerramientas fisiológicas para el mejoramiento del rendimiento de trigo ...... ......... ...... .. .......... 13 Gustavo A Slafer, Daniel F. Calderini Rediseño de componentes de rendimiento y su interacción con el manejo ...... ..... ...... ........ ... 25 Cristian HewstoneTrigos adaptados a siembra directa-conocimientos y desconocimientos ............................... 37 Osear A Klein Mejoramiento para trigos doble propósito en INIA -La Estanzuela, Uruguay ..... .. .. .. ................ 43 Rubén P VergesTrigo híbrido: desde macho esterilidad citoplasmática hasta agentes hibridizantes químicos .............. ......... .. ....... ........... .. ........ .. ........ ... ....... ............. ....... ........... ..... ..... .. ... ... 51 Cristóbal Uauy, Patricio Parodi, Alexis VidalProduc;:ao de linhagens duplo-haplóides, na EMBRAPA Trigo, no período, 1991-2000 ... .... .. ... 63 Pedro Luiz Seheeren, Maria Irene Baggio de Moraes-Fernandes, Sandra PatussiBrammer, Edson Jair lorezeski, Ana Christina Albuquerque Zanatta, Valesea Pandolfi¿Dónde estamos en la selección asistida por marcadores moleculares? .... .... ... .......... ..... .. ... 71 Gabriela Tranquilfi, Enrique Y Suárez ' Integración de información moleculary agronómica vía análisis discriminante: una estrategia para utilizar métodos de clasificación en mejoramiento genético ..... .. ...... .. 79 Fabián M Capdevielle Genetic engineering ofwheat: from technique development to its application .............. ............ 97 Alesandro Pellegrinesehi, David HoisingtonResistencia durable a roya de la hoja y roya amarilla del trigo: genética y mejoramiento en el CIMMYT .. ... .. ........ ............... .... .. ...... .. ....... ... ......... .......... .......... .... ..... ........... .......... 109 Ravi P Singh, J. Huerta-Espino, M WilliamMejoramiento de trigo por resistencia a manchas foliares ............. .. ... .......... ........... .. .......... ... 119 Martha Díaz de Aekermann, Man Mohan KohliEstratégias para combinar alto rendimento e resistencia a giberela em trigo ................ .. ... ... 129 Ottoni de Souza Rosa, Ottoni de Souza Rosa Filho

IVPág .Sistemas predictivos de enfermedades relevantes del trigo, con base meteorológicaRicardo C. Moschini 137 Contribución de las gluteninas (alto y bajo peso molecular) y las gliadinas al mejoramiento de la calidad de trigo ......... ... .......... ...... .. .... .. ................................................. ..... ......... ... . 151 Roberto J. PeñaIndice de calidad Industrial en trigo: una herramienta para determinar la aptitud de los materiales genéticos .... ...... .. .... .. ... ............... ... .. .... .............. .... .... .. .... ...... ........... ...... . 163 Nelly Salomón, Ruben MirandaEvaluación del potencial de la espectrofotometría de reflectancia de infrarrojo cercano (NIRS) para el análisis de calidad en mejoramiento de trigo ......... .... ... . : ............ 175 Daniel Cozzolino, Daniel VázquezClasificación de trigo y la necesidad de la molinería ......... .. ... ..... ... ..... ... ............ ............ ....... 179 Daniel M. RachmanNecesidades de la molinería nacional en Uruguay .. ...... .. .. .... ... .... ...... ...................... ............. 183 Juan AnteloUtilización de parámetros de calidad de harinas en panificación .... .... ...... .. ... .. ..................... 189 Hugo TihistaAvances en el mejoramiento de trigos tolerantes a la brotación de la espiga .. ...... .. .............. 197 Richard M. TrethowanLa utilización de los recursos genéticos por la genotecnia . .... ....... .. .. .. .. ................. .. ........ . 205 Alberto G. CubillosEfectos posibles de las leyes de protección de la propiedad de variedades vegetales sobre la colaboración internacional en materia de mejoramiento genético ........ ............... 221 Marta GutiérrezIntercambio de germoplasma regional de trigo en el Cono Sur .... .. .................... .. ........ .......... 231 Man Mohan Kohli, A. Ulery, M. Quinke Clasificación de germoplasma de trigo con base en características agronómicas .... .... .. .. .. .. 243 Jorge Franco, Man Mohan KohliDiseño experimental para evaluación de genotipos .... ...... ............ ...... .... ........ .. .... .. .. .. ...... ..... 245 Juan A. Burgueño, Ignacio Méndez Ramírez, Angel Martínez Garza, José Crossa Avances y perspectivas del análisis de la interacción genotipo por ambiente: su contribución al estudio de la adaptación en trigo ...... ...... ..................................... 257 Sergio Ceretta, Tabaré AbadieMayor eficiencia en el uso del nitrógeno puede aumentar la rentabilidad del trigo y hacerlo más amigable hacia el ambiente ....................... .. .. .. .. .. .. ........ .. ..................... .. . 275 Patricio C. Parodi

vPág .SECCiÓN 11: SESiÓN DE CARTELES (POSTERS)Progreso genético para rendimiento de grano en trigo de ciclo largo en Uruguay ................ .. 287 M. Quincke, Man. M. KohliAvance genético en trigo ...... ....................... .... ..... ................ .... ..... .... .... ........... ...... .... ......... 290A Junquera, V Conti, P Roncal/o, G. Bel/accomo, l. Fernandez, S. Monteoliva,P Polci, R. MirandaEvaluación de los factores condicionantes de la productividad del trigo en el SEde Córdoba .............. ............ ....... ... ....... .................. ........ . .... ....... ... .................... .. ..... 292R. Miranda, G. Rubin, M. Baliani, N. SalomónEstudio de los descriptores del trigo en Argentina ......... .. ..... ..... ....... ...... ........... ... .... ............ 294 N. Salomón, A Cabrera, R. Miranda, M. PovereneNuevas variantes alélicas en los genes relacionados con textura de granoexpanden el rango de variación de este carácter en trigo ........ ......... ........... ........ .. .......... 297G. ,Tranquilli, J. Heaton, O. Chicaiza , J. DubcovskyCaracterización genotípica de variedades argentinas de trigo en los locirelacionados con dureza de grano ..... ....... ..................................................... ... ... .... .. ...... 299M. Bonafede, G. Tranquil/i, E. SuárezObtención de haploides para su aplicación en programas regionales demejoramiento de trigo (Triticum aestivum L.) ............. .. .. ... ....................... .... .. .. .. ......... 302Aldao Humble, V Con ti, l. Fernandez, P Roncal/o, G. Bellacomo,S. Monteoliva, P Polci, R. Miranda, V EcheniqueSelección de un ecoideotipo alternativo de trigo para la región tritícola sur-brasileña ............ 303 L. Del Duca, A Linhares, ABarcel/os, A Zanatta, C. de Sousa, E. lorczeski,E. Guarienti, G. Bevilaqua, G. da Cunha, J. More/fa, L. Costamilan,M. B. de Moraes Fernandes, M. SÓ e Silva, M. Z. de Miranda, ORodrigues, P Scheeren, R. Fontaneli, S. Brammer Mejoramiento genético de trigo para siembra temprana y doble propósito .......................... .. 304 L. Del Duca, A Zanatta, C. N. A de Sousa, E. lorczeski, E. Guarienti,G. R. de Cunha, L. Costamilan, M. SÓ e Silva, M. Z. de Miranda, O. Rodrigues,P Scheeren, S. BrammerTrigo BRS 176: nueva opción para el centro-sur de Paraná ....... .... ........ .. .. .... ....................... 304L.. Del Duca, A Linhares, C. de Sousa, E. Guarienti, J. Moreira, M. SÓ e Silva,P Scheeren, l. Sandini, C. Wobeto, R. MolinFase de crecimiento de la espiga: ¿existe variabilidad genética en su duración? ...... ...... ..... 305 Elena Whitechurch, Gustavo A Slafer, Daniel J. MiralleSensibilidad fotoperiódica de la fase de crecimiento de la espiga:¿es una alternativa para incrementar el rendimiento potencial de trigo? ....................... ... 307F González, G. . Slafer, D. Miralles

VIIIndice de calidad panadera (ICP) ...... ..... .... ... ............ ... ...... ............. .. ....... ........ .. ................... 331 J. C. Ca ffa re 1, l. Delucchi, S. CerettaInfluencia de la actividad de polifenol oxidasa y color de grano en el color de fideos .............. 332 D. Vázquez, B. Watts, F Townley-Smith, O. LukowInfluencia del manejo de la fertilización nitrogenada en la calidad panadera de diferentes genotipos de trigo ................................ .............. .. ........................ ...... ... ... ... ..... 333 M. Castro, C. Peterson, W E. Kronstad, M. C. Verhoeven, C. F MorrisEfeito de doses de nitrogenio, aplicadas em cobertura, na qualidade de trigo ........... ..... ........ 334 E. M. Guarienti, S. WietMlter, M. Zavariz de MirandaInfluencia do manejo do solo e da rotat;:ao de culturas na qualidade do trigo .... ... .. .. ... .......... . 334 E. M. Guarienti, H. Pereira dos Santos, J. C. BarrenecheEfeito de pós inertes usados no controle de insetos de graos armazenados sobre características de qualidade de trigo ....................................................................... ....... 335 M. Zavariz de Miranda, l. Lorini, E. M. GuarientiPág.SECCiÓN 111:REUNiÓN CIMMYT-INIA"ESTRATEGIA MULTIDISCIPLlNARIA EN LA INVESTIGACiÓN DE TRIGO"Desarrollo de germoplasma de trigo en Uruguay: colaboración CIMMYT -INIA .... ... .......... .. .. 339 M. M. Kohli, G. Bernheim, M QuinckeReseña de la investigación del programa de trigo harinero del CIMMYT .................... ............ 351 Maarlen van GinkelReseña histórica, situación actual y perspectivas futuras del mejoramiento genético de trigo en La Estanzuela ... .... .. .............................. ..... .......... ..... ...... ............... ......... ... ... 361 Rubén P VergesMetodologías de evaluación de fusariosis de la espiga de los cereales ....... ........................ 367 Lucy GilchristManchas foliares y fusariosis de la espiga ............ .... ... .. .. ...................... ..... .................. .... 371 M. Díaz de AckermannInvestigations to assess wheat yield potential and appropriate sustainable, resource conserving crop management practices - the case for collaboration/interaction between agronomists and plant breeders ...... .. ....... ... .. ...... ...... .. 381 K. D. SayreApplying physiological strategies to increase the efficiency ofwheat breeding ... .................. 397 M. Reynolds, B. Skovmand, R. Singh, M. van Ginkel

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XIItemperaturas) son excelentes ejemplos de esas combinaciones genéticas.4. Creemos que los logros de estos últimos 25 años seguirán siendo significativos durante losprimeros 25 años del siglo XXI. Sin embargo, la demanda y el suministro de trigo frente alcrecimiento de la población requerirá más cambios en el paradigma del mejoramiento. Algunosaspectos relevantes son:A. Reestructuración del Tipo de Planta y Explotación de Heterosis en TrigoAparte de los programas tradicionales descritos antes, el CIMMYT ha lanzado dos esquemasmas de mejoramiento. Uno de éstos está enfocado en el mejoramiento de un tipo de trigo apodadoAGROPOLlTETRA, basado en una combinación genética novedosa del siguiente germoplasma:Agrotriticum (Canadá), Polonicum (Polonia), Tetrastichon (Yugoslavia), Morocco (MoroccoTriticale (México), Trigos semi-enanos (México)Las combinaciones originales fueron creadas por ellng. Agr. Ricardo Rodríguez, ahora retirado.Los trigos agropolitetra tendrán capacidad intermedia de macollamiento (hasta 10 macollas), espigaslargas (30 cm), alta fertilidad (hasta 200 granos), hojas anchas y tallo grueso como su morfologíavisual básica. La mayoría de estos caracteres han sido combinados, excepto los granos buenos ypesados, especialmente para las condiciones de corto período de cultivo en el Valle del Yaqui, Sonora,México.La explotación de heterosis en trigo no es algo nuevo; sin embargo, intentos anteriores hanfallado debido a los altos costos de producción de semilla. Los híbridos producidos en el CIMMYTrecientemente por la Dra. Belgin Cukadar han rendido hasta 21 % más en comparación con los mejorescultivares comerciales.Los trigos de origen Agropolitetra y los híbridos deben entrar en los ensayos de rendimiento enlos próximos ciclos. Somos optimistas al pensar que los resultados de los ensayos confirmarán lapromesa de los nuevos trigos.B. Fortaleciendo Granos de Trigo con MicronutrientesEsperamos lanzar un programa de mejoramiento con el objetivo de incrementar el contenido dehierro (Fe) y cinc (Zn) en el grano de trigo. En Asia, donde las deficiencias de Fe y Zn son comunes,especialmente entre mujeres y niños de áreas margj.nales cuya dieta se basa principalmente encereales, estos micronutrientes se presentan en menor cantidad en variedades ampliamente sembradasde trigo de alto rendimiento. Existe una buena variabilidad en el germoplasma de trigo para altocontenido de Fe y Zn . Sin embargo, también planeamos seleccionar para bajos niveles de fitasa, elcual facilita de bio-disponibilidad de Fe y Zn en grano de trigo para la población humana. Deberíamencionarse que el contenido del ácido fitico en el germoplasma de CIMMYT ha disminuido en losúltimos 50 años.C. Aplicación de Transgénicos en Sistemas AgrícolasA pesar de que los trigos transgénicos son política y socialmente desaprobados en muchospaíses, y quizás sigan siendo mantenidos lejos de la agricultura por mucho tiempo más, esta tecnologíapuede ser la herramienta más poderosa que tenemos actualmente para incrementar la productividadde los sistemas basados en el trigo. Sin embargo, debemos señalar que nuestras pruebasactuales son sólo al nivel de investigación. Nos esforzaremos por transformar nuestros genotiposmás ampliamente adaptados para varios caracteres como la resistencia al herbicida, genes de calidadindustrial, y resistencia durable a enfermedades.En conclusión, queremos mencionar que gracias a la colaboración internacional en el mejoramientode trigo, los resultados hasta ahora han sido muy alentadores. Sin embargo, frente a lademanda creciente de granos y el incremento en la población mundial, especialmente en los países

XIIIen vía de desarrollo, las estrategias utilizadas deben aumentar mucho más la producción de cerealesen el futuro. El CIMMYT confía en que los aspectos mencionados aquí nos ayudaran a mantener laproducción delante de la demanda de trigo a nivel global. Por supuesto la colaboración internacional,como tenemos con nuestros anfitriones del IN lA, Uruguay, es primordial para lograr los éxitos esperados.Gracias.S. RajaramDirector Programa de TrigoCIMMYT, México

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Sección I PRESENTACIONES ORALES

Perspectivas del mercado internacional detrigo: implicaciones para los países deAmérica del SurJavier Ekboir 1,Michael Morris------------------------------ Resumen ------------------------------Como saben todos los productores agropecuarios, el mercado internacional de trigo estásaturado y los precios reales han caído a mínimos históricos. Los importantes inventariosacumulados han resultado de la combinación de fuertes cambios tecnológicos, clima favorableen varias regiones productoras claves y políticas de apoyo en unos pocos países que sonproductores importantes de trigo. En este trabajo revisamos tendencias recientes de produccióny consumo en el mercado internacional, discutimos escenarios de políticas que probablementeinfluirán en la evolución de los mercados y concluimos con las posibles consecuencias paralos principales países productores de América del Sur.La evolución del mercado internacional de trigo dependerá de los cambios que ocurran encinco grandes regiones: Europa, Norteamérica, China, los países de la antigua Unión Soviética,y el Cono Sur. Dado los niveles insostenibles de apoyo otorgados a sus sectores agrícolas,probablemente la Comunidad Europea y los EE.UU. reducirán los niveles de subsidio a losgranos y, consecuentemente, sus exportaciones. Por su tamaño, China puede afectarsubstancialmente el mercado internacional, tanto como productor como consumidor. Aunquese prevé que la demanda interna en China crecerá por la combinación de la expansión en elingreso y cambios en la dieta, la situación actual de la producción e inventarios de trigo esdesconocida. La evolución de la producción en China dependerá de dos tendencias opuestas:por un lado, la escasez de tierras aumentará la competencia de cultivos de mayor valor; porel otro, la adopción de la siembra directa permitirá un aumento en la intensidad de la agricultura,especialmente en zonas de secano. Los países de la antigua Unión Soviética pueden registrarun aumento importante en su producción y exportaciones si las reformas de los mercadospermiten reducir los costos de comercializac'ión tanto de insumos como de productos, loque fomentará la inversión en nuevas tecnologías de producción .¿Qué implica todo esto para los países de América del Sur? La participación de América delSur en los mercados internacionales dependerá de la evolución de las ofertas netas deArgentina y Brasil. El crecimiento de la producción y exportaciones argentinas dependeráde la introducción de nuevas tecnologías, especialmente germoplasma mejorado. Si bien seespera que Brasil siga siendo un importador neto de trigo, el volumen importado dependeráde la evolución del ingreso per capita y del crecimiento de la producción Brasil tiene un granpotencial de expansión del cultivo de trigo, pero éste dependerá de la inversión eninfraestructura que permita bajar los costos de transporte y del desarrollo de nuevastecnologías, especialmente variedades para suelos ácidos y con mayor tolerancia aenfermedades. El desarrollo de estas variedades dependerá de las inversiones públicas eninvestigación, especialmente en el fitomejoramiento, y de la consolidación de semillerosprivados. La expansión de la siembra directa en el Cono Sur está cambiando la economía dela producción de trigo. La siembra directa requiere mantener el suelo cubierto y por ser eltrigo el cultivo de invierno de mayor valor, los productores lo siembran aunque su rentabilidadsea baja. En otras palabras, las decisiones de sembrar trigo no dependen sólo de surentabilidad sino de la de los cultivos de verano en relación con la rentabilidad de la ganadería.'CIMMYT, Km 45 Carretera Mé xico - Veracruz, El Batan , Te xcoco, Ed o. México , 56130, Mé xico. E-mail: j .ekboir@cgiar.org

4 Javier Ekboir, Michael MorrisIntroducciónProducciónEste trabajo analiza las principales tendencias La producción de trigo se concentra en unosde producción y comercialización de trigo a nivel pocos países; China, la Unión Europea, India,mundial e identifica algunos factores que influi- EE.UU., Rusia, Canadá, Australia, Pakistán, Turránla evolución del mercado internacional en la quía y Argentina concentran más del 80% del topróximadécada. tal mundial.(Cuadro 1).Las tendencias en la producción, el consumo, La producción mundial de trigo se duplicó eny las del comercio internacional de trigo son ana­ los últimos 30 años. Sin embargo, en los últimoslizadas en las siguientes secciones.Cuadro 1. Producción mundial de trigo, 2000.Tasa anual de crecimiento, 1980-2000Superficie Rendimiento Producción Superficie Rendimiento Producción(millones de ha) (ton./ha) (millones de ton.) (%) (%) (%)Norteamérica 33.2 2.7 90.6 -1 .9 1.7 -0.1USA 21.5 2.8 60.5 -1.3 1.9 0.7 Canadá 11 .0 2.4 26.8 -2.9 1.3 -1 .6 América del Sur 8.3 2.5 20.8 1.6 2.6 4.1 Argentina 6.3 2.6 16.5 3.9 2.3 6.2 Bolivia 0.1 0.9 0.1 4.3 -0.9 3.4 Brasil 11 1.8 1.9 -5.1 3.1 -2.1 Uruguay 0.2 2.1 0.3 3.0 2.0 5.0 Europa 54.0 3.4 184.8 3.4 -1.5 1.9 Economías en transición 49.0 1.9 94.8 -1.6 -0.4 -2.0Rusia 20.0 1.8 36 -2.6 -0.7 -3.3 Asia y Oceanía 97.1 2.5 246.2 0.4 1.4 1.7 Australia 12.1 1.6 19.6 6.1 1.9 8.0 Olina 26.6 3.7 99.4 -1.0 2.2 1.2 Inda 26.7 2.8 74.3 1.5 1.8 3.3 Pakistán 8.5 2.5 21 .1 0.6 2.6 3.2 Turquía 8.7 1.9 16.5 -1.1 -0.6 -1.7 África 8.9 1.6 14.0 1.0 -0.2 0.8 Países desarrollados 112.8 2.8 311.3 -0.7 1.1 004 Países en desarrollo 100.8 2.6 265.0 0.1 1.5 1.6 Mundo 213.6 2.7 576.3 -004 1.3 0.9 Fuente: CIMMYT, ECONFAO database, Septiembre-2001.

Perspectivas del mercado internacional de trigo54 años estuvo por debajo de la tendencia de largoplazo. Más que el área sembrada, los rendimientosfueron el motor del crecimiento (Cuadro2). Entre 1970 y 2000 los rendimientos crecierona una tasa anual del 2.3% mientras que el árease mantuvo estable. Estas variables no tuvieronun comportamiento estable durante todo el periodo.El área sembrada creció en la década del 70para luego caer en las dos décadas siguientes.Los rendimientos, por su parte, crecieron fuertementeen las décadas del 70 y 80 Y más lentamenteen la década del 90.El comportamiento agregado oculta diferenciasregionales. Mientras que los rendimientos enEE.UU. cayeron al 0.2% anual en la década del80 y crecieron aI1 .9% anual en la década del 90,la tasa anual de crecimiento de los rendimientosen la ex Unión Soviética pasó de 4.8% en la décadadel 80 a -0.7% en la del 90.China es el mayor productor y consumidormundial de trigo. China ha enfatizado la autosuficienciaen alimentos, cuyo componente más importantees la producción de granos. Sin embargo,la importancia de los granos en el valor de laproducción agropecuaria está cayendo debido alaumento en la actividad ganadera. En 1999/2000China produjo 114 millones de ton . de trigo yexportóunos 10 millones de ton. de granos (USDA,2001 ).Comparada con otros productos agrícolas (Ej.algodón, frutas y vegetales) que son intensivosen trabajo, la producción de granos en China esrelativamente intensiva en tierra. En el largo plazo,es probable que China sea deficitario en granosdebido al aumento de los ingresos, una poblacióncreciente, la disminución de las tierrasagrícolas y los cambios de políticas acordadosen el ingreso a la Organización Mundial de Comercio(OMC). El tamaño de este déficit dependeráde las políticas agropecuarias que se implementen, de inversiones en infraestructura y decambios en los mercados internacionales de granos.En la década del 90 la producción argentinade trigo aumentó 50% para ubicarse en 16.5 millonesde ton . en el año 2000. Este crecimientoresultó de un aumento del 39% en los rendimientosy un 8% en la superficie sembrada. El aumentode los rendimientos fue la consecuenciade la combinación de nuevas variedades con nuevastécnicas de manejo del cultivo (fertilización ysiembra directa). En el futuro será difícil manteneresta tasa de crecimiento de los rendimientos,los que se ubican apenas un 6.3% por debajode los de EE .UU.El futuro de la producción argentina de trigodependerá de la rentabilidad del cultivo relativa aotros cultivos competitivos y de desarrollos tecnológicos.Estos desarrollos serán de tres tipos:germoplasma mejorado, técnicas de manejo decultivo para las zonas actualmente en produccióny técnicas de manejo de cultivo que permitanextender el cultivo a nuevas zonas.La producción de trigo en Brasil en el 2000estuvo un 69% por debajo tJel pico alcanzado en1987. Esta contracción se debió a la remociónde los subsidios y a la mayor competencia delos trigos argentinos luego de la creación deMERCOSUR. Estos dos factores forzaron la relocalizacióndel cultivo a zonas con mayor aptitudecológica para el mismo. Los rendimientospor hectárea han aumentado fuertemente en losCerrados y a tasas menores pero constantes enel estado de Río Grande do Sul , uno de los principalesproductores. Los rendimientos en losotros estados productores se han mantenido relativamenteestables. La introducción de germoplasmamexicano en los trigos sembrados enBrasil redujo su resistencia a ciertas enfermedadesy sólo recientemente se han obtenido trigossemi-enanos con resistencia aceptable a las en­• fermedades, buena calidad industrial, toleranciaal aluminio (donde es necesaria) y alto potencialde rendimiento. Se estima que mejoras genéticasen el cultivo combinadas con mejores prácticasagronómicas podrian aumentar los rendimientospor ha en un 50% en los próximos 20 años(Matzenbacher, 2000).En Brasil actualmente es posible expandir elárea sembrada con trigo en las regiones productorastradicionales asi como también en áreasnuevas como los Cerrados y zonas productorasde arroz. Esta expansión dependerá de la rentabilidaddel trigo relativa a la de otros cultivos, dela inversión en infraestructura (especialmente enlos Cerrados) y al desarrollo de tecnologías (incluidasvariedades) adaptadas a las condicionesde las nuevas áreas. El desarrollo de estas tecnologias,a su vez, dependerá crucialmente delas inversiones públicas en investigación agrico­

6 Javier Ekboir, Michael Morrisla. En síntesis, si bien Brasil tiene un gran potencialpara aumentar su producción de trigo, el mismodifícilmente sea realizado en el corto plazo.La biotecnología tiene un gran potencial paraaumentar el potencial de producción de trigo enAmérica del Sur. Dentro de las líneas de investigaciónen el tema en las cuales CIMMYT estátrabajando está la resistencia a sequías (importantepara Argentina) y a enfermedades (importantepara Brasil).La producción de trigo en el resto de los paísesde MERCOSUR es pequeña y de poca relevanciaa nivel del cada país (sí bien el cultivo esimportante en algunas regiones).ConsumoA nivel mundial, alrededor de175% del trigo esconsumido por humanos, 15% es usado paraconsumo animal mientras que el restante 10%se destina a semilla y uso industrial (Cuadro 2).En los últimos años, el consumo mundial de trigoalcanzó los 600 millones de ton. luego de creceraproximadamente 5.6 millones de ton. por año.El crecimiento fue impulsado por el crecimientopoblacional y de los ingresos, y por la crecienteurbanización con los cambios de consumo queello implica. En el pasado, el mayor crecimientode la demanda se verificó en los países en desarrolloy se espera que éstos sigan siendo el motordel crecimiento en el futuro.La proporción del consumo animal de trigo enel consumo mundial cayó del 20% al 15% en ladécada del 90, fundamentalmente por la contracciónde las actividades ganaderas en la ex UniónSoviética. El consumo animal de trigo en éstacayó más de 46 millones de ton., una caída del74% (Carter, 2001) . Fuera de la ex Unión Soviética, el uso de trigo para alimentación animal varíaentre países. Por ejemplo, en la Unión Europea yCanadá representa aproximadamente el 50% delconsumo doméstico, mientras que en los EE.UU.es normalmente menor al 20%.Comercio internacionalEn términos absolutos, el volumen de trigocomercializado internacionalmente es mayor queel de cualquier otro grano. Durante la última décadael mercado internacional alcanzó, en promedio,105 millones de ton., si bien el los últimosaños las ventas estuvieron por debajo de latendencia. Los flujos de comercio van mayoritariamentede norte a sur, ya que el 85% de lasexportaciones se originan en los países desarrolladosy el 75% de las importaciones se dirigen apaíses en desarrollo.El comercio internacional de trigo creció fuertementeen la década del 70, se estabilizó en ladel 80 y cayó en la del 90. EE .UU. es el mayorexportador mundial, seguido por Canadá, Australia,la Comunidad Europea y Argentina . Recientementeha surgido una cantidad de pequeñosexportadores pero que son importantes enconjunto: Kazajstán, Hungría, India, Rumania,Rusia y Ucrania.En la década del 80 China y la ex Unión Soviéticafueron importadores muy importantes, alpunto que llegaron a comprar un tercio de lasexportaciones mundiales. Pero en la década del90 prácticamente desaparecieron del mercadomundial. En el futuro, es probable que los paísesde la ex Unión Soviética se conviertan en exportadoresde relativa importancia, mientras queChina se transformará en un importador, cuyademanda variará de año en año.Las importaciones de trigo de Asia del Este,América Latina y África del Norte han crecido enforma continua , lo que ha impedido que los precio~internacionales se derrumben luego del retirode China y la ex Unión Soviética del mercadointernacional. La creciente importancia de los paísesen desarrollo en el mercado internacional detrigo es sumamente importante para los exportadoresporque estos países tienden a demandartrigos de menor calidad. El mercado del este deAsia (excluida China) es la mayor región importadora;sus importaciones se duplicaron en la décadade190.Brasil es el mayor importador mundial. En losúltimos 5 años importó un promedio de 6.3 millonesde ton. anuales. Su posición en el mercadointernacional dependerá del balance entre produccióny consumo. Si bien Brasil tiene un gran potencialde producción, el mismo dependerá deinversiones en investigación y en infraestructura.Por otro lado, la demanda interna crecerá por elaumento poblacional y de los ingresos.

Perspectivas del mercado internacional de trigo 7Cuadro 2. Utilización mundial de trigo, 1999-2000.2000 1999 1999 Destino final (%)Producción Importaciones Utilización Consumo Alimento Usos(millones de ton) (millones de ton) (millones de ton) humano ganadería industriales~ otros4.892 48.348Norteamérica 90.6 63.7 26.6 9.72.215 34.315USA 60.5 70.2 22.5 7.30.018 8.700Canadá 26.8 32.0 53.2 14.811.609 21.570América del Sur 20.8 87.6 2.9 9.50.000 5.455Argentina 16.5 77.1 1.8 21 .10.085 0.317Bolivia 0.1 91.6 8.46.891 8.918Brasil 1.9 91.7 2.2 6.10.002 0.333Uruguay 0.3 79.2 9.0 11.828.602 168.951Europa 184.8 47.0 38.3 14.78.713 96.580Economías en transíción 94.8 55.7 27.5 16.84.547 35.236Rusia 36 53.9 28.2 17.943.739 176.798Asia y Oceanía 246.2 82.2 5.4 12.40.001 4.114Australia 19.6 34.7 20.9 44.4China 99.41.010 109.3401.436 64.248India 74.3 86.6 1.3 12.13.240 20.485Pakistán 21.1 91.3 1.7 7.01.613 18668Turquía 16.5 67.3 5.4 27.320.324 40.863África 14.0 86.0 3.9 10.141.428 242.884Países desarrollados 311.3 53.2 32.8 14.071.048 ' 221 .623Países en desarrollo 265.0 83.4 5.0 11.6112.476 464.507Mundo 576.3 67.6 19.5 12.9Fuente: CIMMYT, ECONFAO database, Septiembre-2001.Trigo harinero y trigo candealdores son Japón, el Reino Unido y EE.UU. Estospaíses tienen demandas muy especificas respectoEl mercado internacional de trigo está dividido de un conjunto de parámetros que incluyen conteendos segmentos claramente diferenciados: el nido de proteína, dureza, humedad y color. El setrigoharinero y el trigo candeal. La mayor parte gundo segmento tiene menores demandas de calidelmercado internacional (aproximadamente dad y precio e incluye a Irak, Irán, Indonesia, Bra­90%) corresponde a trigo harinero. A su vez, este sil, Filipinas y Egipto. Si bien no existe una líneamercado puede dividirse en dos grandes segmen­ divisoria clara entre los dos segmentos, el segmentotos. El segmento menor corresponde a trigos de de alta calidad representa el1 0% del mercado y elalta proteína y alto precio cuyos mayores importa- resto corresponde al mercado de baja calidad .

8 Javier Ekboir, Michael MorrisEl mercado de trigo candeal es mucho menorque el de trigo harinero. La producción mundialde trigo candeal se ubica alrededor de 30 millonesde ton., menos del 5% de la producción totalde trigo. En la década del 90, las exportacionespromediaron los 6 millones de ton.; tres países(Argelia, la Comunidad Europea y los EE.UU .)compraron entre el45 y el 60% del total.Precios y reservas internacionalesLos precios reales del trigo' han tenido unatendencia decreciente en las últimas tres décadas,debido a que la producción ha crecido másque la demanda (Carter, Revoredo y Smith, 1999).El salto más reciente de los precios ocurrió en1996 cuando los operadores reaccionaron frentea la previsión de una caída de las reservas enrelación al consumo. ' Pero este salto se corrigióal año siguiente por la reducción en la demanday el aumento en las reservas.En la década del 90, las reservas internacionalesde trigo "al final de año" promediaron los160 millones de ton., ó 28% del consumo anual.Este nivel de reservas es consistente con el promediode los últimos 40 años de 3 ó 4 meses deconsumo (Carter, Revoredo y Smith, 1999). Sinembargo, en los últimos años, las reservas internacionaleshan caído por debajo de los niveleshistóricos por la reducción en las reservas deEE.UU. y de la Comunidad Europea. En junio del2001, el USDA estimó que las reservas mundialespara el año 2000/2001 podían caer a 18% delconsumo, menos que la proporción de 1996(19.7%). A pesar de la caída de las reservas internacionales,los precios no han subido. Estefenómeno puede tener varias causas, incluyendouna reducción en la proporción de trigo que semueve por los mercados internacionales en relacióna la producción doméstica. Una alternativaes una re-evaluación hacia arriba de las reservasinternacionales de China por los operadores delmercado.El volumen de las reservas chinas es desconocidopues es mantenido como un secreto deestado por razones económicas. Este dato esimportante porque China podría mantener hastaun tercio de las reservas mundiales de trigo. Las1 En mayo de 1996 el precio promedio alcanzó losUS$ 260 por ton.estimaciones del USDA y de la FAO de las reservaschinas de trigo tienen un gran nivel de incertidumbrepues una parte de las reservas se mantienenen fincas en depósitos rudimentarios y otraparte se guarda en grandes depósitos estatalesa los que los extranjeros no pueden acceder.En el año 2001 la FAO y el USDA incrementaronsus estimaciones de las reservas chinas. Lagran caída de la producción china en 200(3 no fueseguida de un aumento en las importaciones, loque llevó a estas instituciones a la conclusión deque este país debería tener grandes reservas degranos. El USDA aumentó sus estimaciones delas reservas de granos en 2000/01 de 66.1 millonesde ton. a 230.1 millones; las reservas estimadasde trigo aumentaron de 13.7 millones deton. a 54.2 millones de ton. La FAO aumentó susestimaciones de las reservas chinas de granosde 28.1 millones de ton . a 364 millones de ton.Políticas agrícolas de los paísesdesarrolladosEl futuro del mercado internacional de trigodependerá en gran medida de los cambios quelos países desarrollados introduzcan en sus políticasagrícolas. Tanto la Comunidad Europeacomo los EE.UU. subsidian fuertemente la producciónagrícola mientras que en los países endesarrollo el sector agropecuario tiene una protecciónnegativa. La consecuencia es un aumentoén la producción en los países desarrollados yuna disminución en los países en desarrollo.La Comunidad Europea es el segundo productormundial de trigo luego de China y es uno delos mayores exportadores. La Política AgrariaComún (CAP), establecida en 1962, indujo un aumentodesmedido de la producción, lo que obligóa la Comunidad a otorgar fuertes subsidios a susexportaciones para disponer de los excedentes.En 19991a Comunidad Europea modificó la CAPcon la llamada Agenda 2000. Estos cambios respondierona dos problemas: la esperada expansiónde la Comunidad y la necesidad de reducirlos subsidios según lo acordado en la Rueda Uruguayque dio origen a la Organización Mundialdel Comercio. La Agenda 2000 remplazó los subsidiosa los precios con pagos directos y prevéuna reducción, a lo largo de 2 años, del 15% delos precios de granos y oleaginosas. Estas re­

Perspectivas del mercado internacional de trigo9ducciones también reducirán los subsidios de exportaciónporque los mismos se computan comola diferencia entre el precio de referencia del mercadointernacional y 110% del precio de intervención.El menor precio de intervención es compensadopor un aumento en los pagos directos a losproductores (calculados por ha y no por producción).Además, la Agenda 2000 contempló unareducción del 33% en los pagos directos a losproductores de oleaginosas (calculados por ha),para llevarlos a niveles equivalentes a los pagosa los productores de cereales. Finalmente, nohabrá cambios en los pagos directos para maíz ytrigo candeal.El impacto final de la Agenda 2000 sobre laproducción de trigo no es claro pues se estánafectando al mismo tiempo los precios de variosgranos. Si bien se espera una reducción en laproducción de oleaginosas, esto no se reflejaránecesariamente en un aumento de la producciónde trigo.Los subsidios agrícolas en EE.UU. variabanen forma inversa con los precios internacionalespara asegurar a los agricultores un nivel de beneficiosalto y estable. El aumento de la produccióninducido por estas políticas fórzó al gobiernoa otorgar subsidios a la exportación de granospara eliminar el excedente sobre el consumo.Un segundo objetivo de los subsidios fuecompensar los subsidios europeos, de manerade mantener la participación estadounidense enel mercado internacional de granos.Las políticas agropecuarias estadounidensesse revisan cada 5 años, en lo que se conoce comoel Farm Bill. La última revisión, aprobada en 1996,introdujo los cambios más importantes desde ladécada del 30 al desligar los pagos del gobiernode productos específicos o sus precios. Losproductores ya no tienen que mantener ciertasáreas improductivas para obtener subsidios delgobierno. Finalmente, el gobierno ya casi nomantiene reservas de granos y redujo dramáticamentelos subsidios a las exportaciones. Estoscambios de políticas elevaron la rentabilidad dela soja en comparación con el trigo, por lo quelos productores aumentaron la superficie dedicadaa la primera. El área dedicada a trigo cayó de 30millones de ha en 1966 a 25 millones en el 2000.La ley agrícola será revisada en el 2002. LaCámara de Representantes ya preparó una propuestade ley, pero el comité de agricultura delSenado todavía no preparó la suya. El debate dela ley agrícola se complicará por la reducción enel superávit del gobierno y el surgimiento de nuevasprioridades para los recursos fiscales. La propuestade la Cámara de Representantes mantienemuchas de las provisiones de la ley de 1996,pero propone introducir de nuevo los "precios objetivo"de las leyes agrarias anteriores. En la propuestade ley se mantiene la flexibilidad de pIantarintroducida en la ley de 1996, pero los productorespodrán actualizar la base sobre la quese computan los pagos. Además, se introducensubsidios contracíclicos, basados en los preciosobjetivo. Un estudio realizado por FAPRI de laUniversidad de Missouri indica que los cambiospropuestos inducirían un pequeño aumento delárea plantada con granos y algodón y una reducciónequivalente del área dedicada a soja y oleaginosas.Estos cambios inducirían un aumentomarginal en el precio de las oleaginosas y unacaída equivalente en el precio de los granos yalgodón.En los últimos años del siglo XX China llegó aser el mayor importador mundial de trigo, importandoa veces hasta el 15% del comercio mundial.Sin embargo, las importaciones chinas fueronerráticas, en respuesta a condiciones climáticasy políticas internas. Así, a fines de la décadadel 90 China importó menos del 1 % del comerciointernacional yen 2000/2001 llegó a exportaruna pequeña cantidad de trigo.La evolución de las exportaciones netas chinastendrá una gran importancia en el desempeñodel mercado internacional. La mayor parte delconsumo chino de trigo se produce en las zonasrurales donde vive el 75% de la población. En losúltimos años, estos consumidores han reemplazadolos granos gruesos y las papas con trigo. Amedida que aumenten los ingresos, se esperaque el consumo de trigo aumente ya que remplazaráa los granos gruesos. Pero luego, a nivelesmayores de ingreso, el consumo de trigo se estabilizaráy es posible que decline (Carter y Zhong,1999).Brasil es hoy el mayor importador mundial detrigo. Como se mencionó en las secciones anteriores,la evolución de las importaciones dependerádel balance entre la producción y el consumo.El crecimiento del consumo dependerá del

10 Javier Ekboir, Michael Morriscrecimiento poblacional (un hecho cierto) y delaumento de los ingresos (altamente probable). Encambio, los aumentos de la producción dependeránde la expansión del área sembrada y delcambio tecnológico. El aumento del área sembradadependerá de las inversiones en infraestructura(lo que no incurrirá en el corto plazo,además de que estas inversiones requieren decierto plazo para madurar) y del cambio tecnológico(lo que también requiere cierto tiempo). Ensíntesis, en el corto plazo las importaciones brasileñasprobablemente se incrementaran. En elmediano y largo plazo, es imposible predecir sucomportamiento.ConclusiónEs muy difícil predecir los cambios que ocurriránen el mercado mundial de trigo. Sin embargo,es posible identificar algunos factores quedefinitivamente influirán en la evolución del mismo:la evolución de la producción en los paísesde la ex Unión Soviética y del Cono Sur, los cambiosen las políticas chinas luego del ingreso a laOMC, en las de EE.UU. con la aprobación de lanueva ley agraria y en las de la Comunidad Europeaen respuesta a su expansión, nuevas relacionesentre reservas internacionales y precios ylas modificaciones introducidas por los trigostransgénicos.Literatura consultadaCarter, C.A. 2001 . Current and luture trends in the global wheatmarket: part 111. In: 20001/02 CIMMYT World Wheat Facts andTrends. Mexico, D.F., CIMMYT.Carter, C.A.; Zhong, F. 1999. Rural wheat consumption in China.American Journal 01 Agricultural Economics 81 (3): 582-592.Carter, C.A.; Revoredo, C.; Smith, V.H. 1999. The longer-rundynamics 01 world wheat prices: the role 01 stocks. In: Theeconomics 01 world wheat markets. Eds. Antle, J.M. ; Smith,V.H. New York, CABI Publishing.Matzenbacher, R.G. 2000.Agronomic assessment.ln: Evaluatingthe potential impact 01 research on wheat lor acid soils in Brazil.Mexico, D.F., CIMMYT.USDA (Department of Agriculture, US). Foreign AgriculturalService. 2001 . International agricultural trade report oWashington, D.C., USDA.

Perspectivas del mercado internacional de trigo11---------------------------- AbstractPerspectives of international wheat market: Implications for the South AmericancountriesAII farmers know that there is a glut in the international wheat market and as a result thereal prices have dropped to historicallow le veIs. Increased levels ofstocks have resultedfrom a combination offactors such as: significant technological changes, favorable climaticconditions in several key producing regions, and support policies practiced by a fewimportant wheat producers. In this presentation, recent tendencies of production andconsumption in the international market will be reviewed. The policies that will probablyinfluence the market evolution and their possible consequences for the major wheatproducers of South America will also be discussed.The evolution of international wheat market will depend on the changes that occur in fivemajor regions: Europe, North America, China, former Soviet Union nations and SouthernCone. Given the unsustainable levels of assistance provided to their agricultural sector,the European Community and the United States will probably reduce the levels ofsubsidiesprovided to the grain production and as a consequence to exportoChina, because of its size, can significantly affect the international market, be as aproducer or as a consumero Although an increase in the internal demand of China isforeseen due to a combination of higher incomes and dietary changes, its presentproduction status and wheat stocks are unknown. The evolution of Chinese productionwill depend on two opposite tendencies: on one hand, the shortage of land will increasethe competition for higher value crops and on the other, the adoption of zero-tillage willpermit an increase in the intensity ofagriculture, especially in the dry regions. The countriesbelonging to the former Soviet Union can increase their production and exports significantlyif the market reforms reduce the costs of commercialization both of the inputs and theproducts. This will foment the investments in the new production technologies.What implications do they represent for the South American countries? The participationof South America in the international market depends on the net gains in productionachieved in Argentina and Brazil. Any increment in Argentine production and export willdepend on the introduction ofnew technologies, especially improved germplasm. AlthoughBrazil is expected to remain a net importer of wheat, the volume ofimports will depend onthe evolution ofper-capita income and production increases. Brazil has a great potentialto expand its wheat area, but this will depend on the investments made in the infrastructureto lower the cost oftransportation and in the development ofnew technologies, especiallyacid soil tolerant and disease resistant varieties. The development of these varieties willdepend on the investments in the public sector research, especially plant breeding andon the consolidation ofprivate seed producers. The expansion ofzero-tillage is changingthe economics of wheat production in the Southern Cone.Zero-tillage requires that stubble be maintained on the soil surface. Wheat being themost valuable crop during the winters is seeded by the farmers in spite of its lowprofitability. In other words, the decisions to seed wheat do not depend on its profitabilityalone but on the summer crop and their relationship to the profitability ofanimal-husbandry.

12 Javier Ekboir, Michael Morris

Herramientas fisiológicas para elmejoramiento del rendimiento de trigoGustavo A. SIafer 1 Daniel F Calderini 1I------------------------------ResumenEl mejoramiento del rendimiento de trigo (y otros cultivos) ha sido durante la segundamitad del Siglo XX claramente eficiente en aumentar los rendimientos del cultivo sintener en consideración, al menos de un modo explícito, aspectos fisiológicos del mismo.Sin embargo, existe preocupación acerca de cómo se lograran los avances necesariospara el futuro inmediato. En el caso de un cultivo que ya ha sido sometido a una intensapresión de selección por rendimiento, como es el caso del trigo, es probable que el usode características fisiológicas pueda ser instrumental para complementar losprocedimientos más frecuentes en mejoramiento tradicional, aunque es un requisito contarcon propuestas que además sean realizables en un contexto realista de mejoramiento.En esta presentación (i) resumimos los aspectos más salientes de las característicasfisiológicas que determinan el rendimiento del trigo; (ii) analizamos cuales de estosatributos son más promisorios para ser introducidos como criterios en programas demejoramiento, y (iii) discutimos que herramientas pueden ser útiles para poder seleccionaren función de estos criterios fisiológicos de un modo compatible con las complejidadesy demandas de un programa de mejoramiento. Las herramientas que más concentraránnuestra presentación incluyen las estimaciones de intercepción de radiación por uso deespectrometría y las de estimaciones de eficiencia en el uso de la radiación portermometría de infrarrojo y por discriminación isotópica del carbono.Introducción: ¿para quésatisfacían por incrementar el área bajo cultivo)complicarnos con la fisiología?aumentaron 2.36 veces (de 1,11 a 2,62 Mg ha- 1 )entre 1961 y 1998, mientras que la población delmundo aumento 2 veces en ese periodo (Fig. 1 in­La población del mundo, y con ella la demanterna).Este patrón de muy pobre (o nulo) aumendapor alimentos, ha crecido durante la segundato en los rendimientos medios globales durantemitad del siglo XX más remarcadamente que nunlaprimera mitad del siglo XX seguido de un escaantes: en sólo unas pocas décadas hemospectacular incremento debido a marcados progreduplicadoel número de habitantes que se habíasos en el manejo y mejoramiento del cultivo realcanzadodurante 135.000 años (período en elpresenta lo ocurrido en regiones particulares concual se estima la existencia del Hamo sapiensmuy diferentes condiciones agronómicas, ambiensapiens,Fig. 1). Sin embargo, este espectaculartales, políticas, económicas y culturales en lasaumento en la demanda, que no podría haberseque el trigo se produce en el mundo (Calderini ysatisfecho ni siquiera en parte por un aumentoSlafer, 1998) y otros cultivos importantes ( Slaferimportante en el área cultivada (Slafer y Satorre,y Otegui, 2000).1999), fue compensado por un aumento más espectacularaún en los rendimientos de los culti­ El mejoramiento del rendimiento de trigo (yvos más importantes. El trigo, por ejemplo, que otros cultivos) ha sido durante la segunda mitadhabía mantenido un nivel de rendimiento global del siglo XX notoriamente eficiente en aumentardel orden de 1 IVlg ha- 1 durante la primer mitad los rendimientos del cultivo sin tener en considedelsiglo (cuando los aumentos de demanda se ración, al menos de un modo explícito, aspectos1 Departamento de Producción Vegetal e IFEVA, Facultad de Agronomía, Universidad de Buenos Aires. San Martín 4453,(C1417DSE) Buenos Aires, Argentina. E-mail autorcorrespondiente:slafer@ago.uba.ar

14 Gustavo Slafer, Daniel Calderini~CJ)

Herramientas fisiológicas para el mejoramiento de trigo15Si bien este análisis permite conservar la esperanzaen que los futuros incrementos de demandatambién podrán satisfacerse con aumentosparalelos en los rendimientos, ya que muestraque en el pasado hemos sido capaces de lograrlo,un análisis más puntual en lo ocurrido másrecientemente y del escenario agronómico futuro(y por consecuencia del aporte que se puedeesperar desde el manejo para seguir aumentandolos rendimientos) resulta menos alentador. Losrendimientos globales de trigo, al igual que el deotros cereales (Fig . 3a), no muestran una tendencialineal con el tiempo, y de facto no parecenhaber aumentado de modo significativo durantela última década (Slafer y Peltonen-Sainio,2001), del mismo modo que los medidos e~ .Iamayoría de las regiones productoras (Caldennl ySlafer, 1998). Contrapuesto a esto, la poblaciónmundial sigue creciendo sostenidamente (Fig. 3b).Por ejemplo, mientras que la población del mundoha crecido un 12% durante los 90's, los rendimientosde trigo han aumentado sólo un 2%. Espor esto que a pesar de tener un componentelineal muy fuerte, la relación entre el rendimientode trigo y la población en la Fig.1 interna es curvilínea,debido a que en los últimos tiempos elincremento en población no ha sido acompañadopor un aumento en los rendimientos, como lohabía venido siendo en las décadas anteriores.Por estas circunstancias, existe preocupaciónacerca de cómo se lograran los avances genéticosnecesarios para el futuro (Reynolds et al. ,1996; Sayre, 1996; Slafer et al., 1999). En el casode un cultivo que ya ha sido sometido a una intensapresión de selección por rendimiento perse con éxito, como ha sido el caso del trigo, esprobable que el uso de características fisiológicaspueda ser instrumental en complementar losprocedimientos más frecuentes en mejoramientotradicional (Shorter et al. , 1991), aunque es unrequisito contar con propuestas que, además seanrealizables en un contexto realista de mejoramiento(Austin, 1993; Reynolds et al., 2001). Para uncultivo que ha sido sometido a largos procesosde mejoramiento por rendimiento, como es elcaso de los cereales más importantes,el entendimientode los determinantes del rendimientoclarifica el horizonte en la elección de progenitoresy permite eventualmente desarrollar criteriosde selección de la progenie (Araus, 1996;Richards, 1996; Slafer et al., 2002).::'3fa(a).:::el::!!- .92,~ ~LQ]~~ti~E'Oc:el> 1IX: 70 80 90 100Año (desde 1900)c:-ou.!5!.ooa.~ 6c:..Q'E 5el>'Oen 4.S!'E-3(b)70 80 90 100Año (desde 1900)Fig, 3, Tendencias en el rendimiento medio global para trigo, cebada y avena (a) y para la poblaciónmundial (b) desde 1970 hasta 1998. Adaptado de Slafer y Peltonen-Sainio (2001) Y con datosde la FAO (www.fao.org).

16 Gustavo Slafer, Daniel CalderiniDeterminantes fisiológicos delrendimiento*Componentes del rendimientoEl rendimiento de un cultivo ha sido tradicionalmenteanalizado por un modelo simple a travésdel cual se "descompone" al mismo en componentesmás simples a través de sucesivasaproximaciones (Fig . 4) .Por ejemplo:Rendimiento = Número de granos/m 2* Peso medio de los granosGranos/m 2 = Número de granos/espiga* Número de espigas/ m 2Espigas/m 2 = Número de espigas/planta* Número de plantas/ m 2Granos/espiga = Número de espiguillas/espiga* Número de granos/espiguillaasí, se interpreta al rendimiento como el productode estos componentes (que eventualmentepueden sub-dividirse de algún otro modo y/o aúnmás):Plantas/m 2 * Espigas/planta * Espiguillas/espiga* Granos/espiguilla * Peso granosDicha ecuación, debido a la simplicidad de sudeterminación ha hecho que esta aproximaciónhaya sido ampliamente abordada en muchos delos estudios de fisiología del rendimiento de cultivosde granos (Fischer, 1984). Esta aproximaciónde componentes numéricos del rendimientoes sin dudas muy adecuada en muchas ocasiones,cuando se hacen análisis retrospectivos deun cultivo. Por ejemplo, al final de la estación decrecimiento se pueden, a través de este análisis,hacer interpretaciones razonables acerca de lasvirtudes y defectos de una combinación ambientaldeterminada durante la misma. Sin embargo,1Peso mediode los granosRendimientoel---./o- 1/)~Q)c..1lg t11:1...Granos por m 2 Granos m- 21Espigas por m 2 , Granos por espiga 11 1Plantas por m 2 11 Espigas por planta 11 Espiguillas/espiga 11 Granos/espiguilla -111:1...r::~~a.a. 1/) Q)Cii11:1 Cii.~oa. r::~ 11:11/) ... ~w (!)Plantas m- 2EspllaS/espiga-'""-Fig. 4. Esquema de determinación de los componentes del rendimiento de trigo. En cada nivel decomparación la relación entre componentes es frecuentemente negativa, por lo que lacertidumbre acerca de cual sería el impacto para el mejoramiento si seleccionáramos poruno de estos componentes del número de grano por m 2 sería muy baja .• Esta sección esta adaptada de Slafer et al. (2002 ).

Herramientas fisiológicas para el mejoramiento de trigo17no parece posible, con esta misma aproximación,hacer predicciones necesarias en el mejoramientode trigo (ni tampoco en el manejo del cultivo) conun mínimo grado de certidumbre. Esto es asídebido a que esta aproximación presenta en contraposicióna sus claras ventajas en simplicidad(tanto de estimación como de interpretación) unserio e insalvable inconveniente: los componentesestán frecuentemente negativamente asociadosentre sí y los parámetros de estas relacionesson fuertemente variables entre condicionesen las que se los compara. Por ello no es posiblepredecir inequívocamente cual será el efecto sobreel rendimiento del cultivo que generaría lamanipulación de alguno de estos componentesya que sabemos que otros componentes variaríanen sentido opuesto, pero no sabemos la relaciónde cambios en términos de magnitudes decambio de uno y otro a priori. Debido a que lageneración de estos componentes esta superpuestaen el tiempo, permite especular que la naturalezade la relación es de tipo de retroalimentación.Interrelación peso-número de granosEsta situación es diferente para los dos componentesprincipales del rendimiento (número degranos por unidad de área y peso medio de losmismos), ya que no hay prácticamente superposiciónen la generación de estos componentes(Fig.4) (esto es sólo cierto en una generalizaciónamplia, ver Calderini et al., 2001). Que la relación.negativa entre el número y el peso medio de losgranos no responda a un mecanismo de retroalimentaciónes condíción necesaria pero no suficientepara poder manipular estos componentescon la finalidad de manipular el rendimiento. Loque si permitiría reconocer el valor de cada unode estos componentes como "herramientas" paraaumentar el rendimiento es determinar la naturalezade la relación negativa entre ambos: ejemplo¿porque disminuye el peso medio de los granosal aumentar el número de granos? Aunque lainterpretación más frecuente es la competenciaentre granos (así al incrementarse el número degranos se incrementa la competencia y consecuentementecae el peso de los granos); un grannúmero de evidencias experimentales y empíricasprueban que esta interpretación no es correcta,al menos no lo es en términos universales.La enorme mayoría de las investigacionesrealizadas con trigo y otros cereales de clima templadodemuestran una clara ausencia de respuestadel peso de los granos a defoliaciones, remocionesparciales de granos, sombreo, y otras manipulacionesde las relaciones fuente-destinocuando las mismas se realizan posteriormente aantesis, pero antes del inicio del crecimiento delos granos (Borghi et al., 1986, Savin y Slafer,1991; Slafer y Miralles, 1992; Slafer y Savin,1994; Miralles y Slafer, 1995; Slafer et al., 1996;Richards, 1996; Kruk et al., 1997; Richards ,2000). De este modo, en la mayoría de las condicionesde cultivo, la relación negativa entre númeroy peso de los granos en trigo no son competitivas(Slafer y Miralles, 1993; Slafer y Andrade,1993; Miralles y Slafer, 1995; Slafer et al.,1999) y el incremento en un componente pormejoramiento traería aparejado un aumento en elrendimiento con un elevado grado de certidumbre(aunque una compensación parcial debe esperarse,de naturaleza no competitiva, en la mayoríade los casos o la relación entre ambas variablesno sería negativa tan frecuentemente) .Sin embargo, reconocer que aumentar el númerode granos es una estrategia correcta paralograr mayores rendimientos es de muy poco valoren términos prácticos: el número de granospor unidad de área es tan complejo como el rendimiento(en términos de su susceptibilidad a lainteracción genotipo x ambiente y su consecuentebaja heredabilidad) y quizás más complejo de sermedido que el rendimiento mismo. Por ello resultanecesario identificar una base fisiológica mássimple que determine cambios en el número degranos con algún grado de certidumbre mayor queel generado por el uso de componentes numéricosnegativamente asociados entre sí. Para estefin, el estudio de la dinámica de generación (ydegeneración) de estructuras que potencialmentepueden dar granos ha probado ser muy enriquecedor.Generación del número de granospor unidad de áreaDe este modo se observa que el número deestructuras potencialmente capaces de dar granos(espigas por m 2 y granos por espiga) sigueuna dinámica caracterizada por una altísima producciónde sitios potenciales (macollaje, iniciaciónde espiguillas dentro de cada macollo), que

18 Gustavo Slafer, Daniel Calderinialcanzan un valor máximo (largamente mayor queel que podría eventualmente conseguirse aun enóptimas condiciones) y luego se produce la mortandadde muchas de estas estructuras (Mirallesy Slafer, 1999 y referencias citadas allí). Comoesta secuencia de generación y mortandad deestructuras (macollos-espiguillas) sigue un ordenfenológico consistente, se han hecho numerososesfuerzos para identificar cuales de estas característicasson más importantes para definir el númerode granos por m 2 En otras palabras, si bienel número de granos por m2 se genera a lo largode todo el ciclo desde la siembra hasta inmediatamentedespués de la floración (Fig. 5); la preguntaes si todas estas etapas son igualmenteimportantes.Aumentar el peso seco de lasespigas en antesisA pesar de que el cultivo genera componentesdel número de granos por m 2 en cada una de lasetapas de su ciclo hasta la floracióri, no todaslas etapas son igualmente importantes: las evidenciasabrumadora mente indican que la etapade unas pocas semanas (2-3) inmediatamenteprevias a la floración son críticas para la determinacióndel número de granos por unidad de áreay del rendimiento del cultivo (Fischer, 1985;Fischer y Stockman, 1986; Thorne y Wood, 1987;Savin y Slafer, 1991; Abbate et al., 1995; 1997;Slafereta/., 1996; 1999). Esta etapa en la que elnúmero final de granos por m 2 parece ser más§..en.2lbi,llila.2.d~# .9.!a~ / ••••...........•••\a un estrés puntual ..o::-. ..... ­granos.... " \S Em InFI DL ET Esp Ant ICG MF CosPlantas/m 2 Espiguillas/espiga ________EiiíjsPliíli,¡¡,ga_s../liílpl_aiilnt~a.,¡.(m_acollajey mortandad) Granos/espiquilla (generación y muerte de floresGranos/m 2Peso de los aranasRendimientoFig. 5. Esquema de determinación de los componentes del rendimiento en trigo a lolargo de la estación de crecimiento. Las curvas esquematizan la dinámica degeneración y degeneración de macollos y primordios florales, cuyos valores finalesson el de espigas/m 2 y flores fértiles (granos) por espiga y la curva punteada es elproducto de ambas (sitios de potenciales granos) que aumenta mucho y luegocae marcadamente para establecer el número de granos por m 2 luego de la antesis.La curva invertida (guiones) muestra la etapa de mayor sensibilidad del númerode granos a un estrés puntual (cuando se da la caída). Para más detalles ir altexto. Adaptado de varias figuras en Miralles y Slafer (1999).

Herramientas fisiológicas para el mejoramiento de trigo19sensible a alteraciones en la ganancia de materiaseca o en su partición a la espiga en crecimientoactivo coincide tanto con la etapa de mortandadde las estructuras que habían sido producidasen exceso en etapas anteriores (macollosmás jóvenes y varios primordios de espiguillas,sobre todo las apicales) y con la encañazón, cuandolos entrenudos comienzan a elongarse y laespiga crece muy rápidamente en pre-antesis(Siddique et al., 1989a; Slafer y Andrade, 1993).Aunque las razones causales de los hallazgoscomentados se encuentren aun en estadode investigación incipiente, la consecuencia esque existe una estrecha correlación entre el númerode granos por m 2 y el peso seco que lasespigas en la floración (en su conjunto, por m 2 desuelo). Durante esta etapa, la tasa de mortandaddependerá de la interacción genotipo x ambienteque condicione el crecimiento, y partición delmismo hacia estructuras reproductivas, de modoque a mayor crecimiento de las espigas corresponderáuna menor mortandad y un consiguientemayor número de granos por m 2 y rendimiento(Slafer et al. , 1994 para una revisión de como elaumento de los rendimientos por mejoramientogenético operó a través de estos mecanismos).De este modo si se quiere incrementar el númerode granos por unidad de área, se deberá incrementarel peso seco que las espigas (colectivamente,no cada espiga por separado) alcanzanen la antesis. Para lograr esto, las alternativasque se pueden proponer tienen que ver con aumentarel crecimiento del cultivo en la etapa deencañazón manteniendo los actuales niveles departición entre tallo y espiga durante esta etapa.Esto es debido a que es improbable que la particióna espigas pueda seguir aumentando considerablemente(Richards, 1996; Slafer et al. , 1999).Asi un mayor crecimiento del cultivo en estaetapa redundará en mayor peso seco de las espigasen antesis. Para lograr esto debemos lograrque (i) la etapa sea más prolongada (sin alterarla tasa de crecimiento del cultivo ni la partición), o (ii) que durante esta etapa haya mayorintercepción de radiación, o (iii) mayor eficienciaen el uso de la radiación interceptada por el cultivo.Lograr mayores duraciones requerirá de identificarsensibilidad al foto período durante esta etapa(Slafer y Rawson , 1995; Miralles et al., 2000)o diferencias en tempranez intrinseca (Slafer,1996) y que esta sensibilidad se traduzca efectivamenteen cambios en el número de granos porunidad de área. La investigación en la UBA haestado muy activamente involucrado en esta área(Slafer et al., 2001) pero en esta presentación noincluye este atributo ya que algunos de los resultadosacerca de variabilidad genotípica y mecanismosde acción están incluidos en otro volumen(Whitechurch et al. , 2001 ; González et al.,2001). Con relación a la tasa de crecimiento, estase puede incrementar por aumentar la proporciónde radiación incidente que es efectivamente interceptadapor el canopeo en esta etapa o poraumentar la eficiencia en la conversión de dicharadiación en nueva materia seca. Salvo en condicionesmuy particulares (por ejemplo en estacionesde crecimiento muy cortas como las que sonhabituales en los países nórdicos) , la mayoría delos cultivos de trigo alcanzan el máximo nivel deintercepción de radiación con anterioridad al iniciode esta etapa crítica, por lo que hay pocaesperanza en que se pueda mejorar esta característicaen regiones templadas.Por ello nos concentraremos en las posibilidadesde aumentar la eficiencia en el uso de laradiación. La eficiencia en el uso de la radiaciónincidente ha sido muy poco afectada por el mejoramientogenético del trigo hasta el presente(Siddique et al., 1989b; Slafer et al., 1990;Calderini et al. , 1997), Los niveles que frecuentementese encuentran en los cultivares modernossugieren que este atributo no explotado aun puedeser motivo de incrementos sustanciales, al menosen el terreno teórico, Los cultivares modernostienen niveles de eficiencia del orden de losc, 2,5 g MJ-1 (Calderini et al., 1999) que se encuentranclaramente por debajo del potencial estimadopara trigo (c. 3,8 g MJ -1, Loomis y Amthor,1996), De hecho, un trabajo relativamente recientemuestra que algunos parámetros relacionadoscon la actividad fotosintética han tendido a mejorarcon los últimos cultivares liberados por elCIMMYT (Fischer et al" 1998), aunque estos cam ­bios aun no manifiestan un correlato con aumentosen la biomasa producida (Sayre et al., 1997),Como es claro que mediciones de esta característicasson imposibles de llevar a cabo en unprograma de mejoramiento real, discutiremos lasherramientas que comienzan a estar disponiblespara estimar indirectamente esta característicay poder complementar los criterios convencionalesde selección (para ver una discusión más

20 Gustavo Slafer, Daniel Calderinicomprensiva acerca de las bases fisiológicas estrictaspor las que podría manipularse la eficienciadel uso de radiación interceptada ver Slafer etal., 1999).Seleccionar por mayor eficiencia enel uso de la radiaciónCuando se intenta sugerir atributos fisiológicosque podrían ser de utilidad en el mejoramientode un cultivo la probabilidad de éxito en la utilizacióndel mismo depende, además de sus bondadesen la determinación inequívoca y repetibledel rendimiento, de la posibilidad de generar lasherramientas que permitan su medición en condicionesde campo en el contexto de un programade mejoramiento real con mucho material aser evaluado (Araus, 1996, Reynolds et al.,2000;Richards, 2000). Un tratamiento más exhaustivoacerca de estas técnicas, así como también detécnicas para estimar en condiciones realistasla intercepción de radiación puede ser encontra­da en otras fuentes (Araus, 1996; Slafer et al. ,1999; Araus et al., 2001), aqu í solo se hace unabreve reseña de las dos técnicas más promisoriaspara estimar eficiencia en el uso de la radiación(i) la depresión de temperatura del canopeo(CTD) , y (ii) la discriminación isotópica del 13 C (6.).La depresión de temperatura delcanopeo (erD)La estimación de la CTD se rea liza con ciertafacilidad y de un modo económico y rápido a travésde la medición de la temperatura de la superficiede un canopeo por medio de termómetrosde infrarrojo, que de hecho hasta podría medirseinstantáneamente un número elevado de parcelasa través de mediciones hechas a través delsobrevuelo de las parcelas (Reynolds et al.,1999). El canopeo se enfría por medio de la transpiraciónque a su vez esta regulada en términosgenerales por el comportamiento estomático. Porel lo un canopeo más fresco representa una altaprobabilidad de ser un canopeo con una alta con-5 .5­4.5­3.5­I!1:1.t:(!)::!!:.... oc:::. ~E-oc:::Q)el::2.5OO,OO4.04.4 4.8 5.2 5.6 6.0CTD (oC)( 2 =0.72; 506 df10 12 14 16 18 20 226. en masa de grano (0/%)Fig. 6. Relaciones entre el rendimiento de trigoy (i) la depresión de temperatura del canopeo(panel superior; Adaptado de Reynolds, Rajaramy Sayre, 1999); o (ii) la discriminación isotópicade C en los granos (panel inferior adaptado deAraus, Slafer y Romagosa, 1999). En el primercaso la CTD fue medida en llenado de granosen líneas hermanas F 58 de la cruza Seri82 x 7Cerros-66 en Cd Obregón. El segundo caso son508 datos provenientes de una red de ensayosbajo un rango amplísimo de condiciones (desecano y riego) en la cuenca Mediterránea,centrados en Lleida (España), datos originalesde C. Royo , I RTA-UdL, y de Araus , Univ.Barcelona.

Herramientas fisiológicas para el mejoramiento de trigo21ductancia lo que a su vez garantiza una buenaprovisión de CO 2 para sintetizar azucares. Así, laCTD ha sido bien correlacionada con el rendimientoque un cultivo es capaz de generar (ejemploFig. 6a; ver también Blum 1996; Blum et al., 1982;Reynolds et al., 1994). Para medir esta característicase necesita una estructura de canopeo ypor ello este atributo no resulta de utilidad en generacionestempranas. Otro inconveniente es queofrece una descripción comparativa puntual, almomento de hacer la medición (por lo que no contemplaelementos interactivos y esto es subsanablesolo con tomar mas mediciones).La discriminación isotópica de/ 13 C (L1)La ~ indica la diferencia que existe entre larelación 13C / 12C (los dos isótopos estables delC) en el aire y en los tejidos vegetales, en losque la proporción de 13C es aun menor que la existenteen el aire. Por ello, las plantas (las de metabolismoC 3mucho más claramente) discriminanen contra del isótopo estable más pesado(Farquharetal., 1982; 1989; Hall, 1990). El nivelde discriminación está en relación con la concentraciónde CO 2 interna promedio durante elperíodo en que se sintetizó la materia seca quese analiza. Así las plantas que mantienen un elevadonivel medio de CO 2interno tienden a teneruna mayor eficiencia en el uso de la radiaciónincidente y discriminan más.En la literatura hay muchas evidencias de relacionespositivas entre rendimiento y ~ (ejemploFig. 6b; ver también Candan et al., 1987; Arauset al., 1993; Sayre et al., 1995; 1997; Fischer etal., 1998), al menos en condiciones de cultivos acampo. Si las restricciones hídricas son muy intensasla relación es la inversa (ver discusión enSlafer et al. 1999). Existe un elevado nivel de variabilidaden ~ y hay algunas evidencias quesugieren que su heredabilidad es elevada(Farquhar et al., 1989; Candan et al., 1990;Richards and Candan, 1993; Sayre et al., 1995;Araus and Nachit, 1996) lo que evidencia las posibilidadesque este atributo tiene para lograrmejoras en el rendimiento en un programa demejoramiento (Slafer y Araus, 1998; Richards,2000).Literatura consultadaAbbate, P.E.; Andrade, F.H.;Culot, J.P. 1995. The effects 01radiation and nitrogen on number 01 grains in whea\. Journal 01Agricultural Science 124, 351-360.Abbate, P.E.; Andrade, F.H.; Culot, J.P.; Bindraban, P.S. 1997.Grain yield in wheal: effects 01 radiation during spike growthperiod oField Crops Research 54, 245-257.Araus, J.L. 1996. Integrative physiological criteria associated withyield potential. In: Increasing Yield Poten ti al in Wheat: Breakingthe Barriers (M.P. Reynolds, S. Rajaram yA. McNab. Eds).México, CIMMYT.: .Araus, ~.L.; Nachit, M. 1996. Evaluation 01 morphological andphysiological traits related with yield on durum wheat underMediterranean conditions. Annual Report 1995, ICARDA:Aleppo,Syria."Araus, J.L.; Reynolds, M.P.; Acevedo, E. 1993. Leal posture,grain yield, growth, leal structure and carbon isotopediscrimination in wheat. Crop Science 33, 1273-1279.Araus, J.L.; Slafer, G.A.; Romagosa, 1. (1999). Durum wheatand barley yields in antiquity estimated Irom 'lC discrimination01 archaeological grains: a case study Irom the WesternMediterranean Basin. Australian Journal 01 Plant Physiology,26,345-352.Araus, J.L.; Casadesús, J.; Bort, J. 2001 . Tools lor the rapidscreening 01 physiological traits determining yield.ln: Application01 Physiology in Wheat Breeding (M. Reynolds, l. Ortiz­Monasterio, A. McNab , Eds). México, CIMMYT.Austin, R.B. 1993. Augmenting yield-based selection. In: PlantBreeding: Principies and Prospects. (M.D. Hayward, N.O.Bosemark y 1. Romagosa, Eds). London, Chapman y Hall.Blum, A. 1996.Constitutive traits affecting plant performance understress. In: Developing Drought- and Low Nitrogen-Tolerant Maize(Eds G.O. Edmeades, M. Banziger, H.R. Mickelson and C.B.Peña-Valdivia). México, CIMMYT.BJum, A.; Mayer, J.; Golan, G.1982.lnlrared thermal sensing 01plant canopies as a screening technique lor dehydrationavoidance in wheat. Field Crops Research 5, 137-146.Borghi, B.; CorbelJini, M.; Cattaneo, M.; Fornasari, M.A.;Zucchelli, L. 1986. Modilication 01 the sink/source relationshipin bread wheat and its inlluence on grain yield and protein conten\.Journal 01 Agronomy and Crop Science 157, 245-254.Calderini, D.F.; Slafer, GA 1998. Changes in yield and yieldstability in wheat during the 20th century. Field Crops Research57,335-347.Calderini, D.F.; Slafer, G.A. 1999. Has yield stability changedwith genetic improvement al wheat yield? Euphytica 107,453-460.

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24 Gustavo Slafer, Daniel CalderiniSlafer, G.A.; Araus, J.L.; Richards, R.A. 1999. Physiologicaltraits to increase the yield potential of wheat. In: Wheat: Ecologyand Physiology of Yield Determination (E.H. Satorre y G.A.Slafer, Eds) . New York, Food Product Press.Slafer, G.A.; Abeledo, L.G.; Miralles, O.J.; González, F.G.;Whitechurch, E.M. 2001. Photoperiod sensitivity during stemelongation as an avenue to rise potential yield in wheat. Euphytica119,191-197.Slafer, G.A.; Savin, R.; Calderini, O.F.; Miralles, O.J. 2002.Bases fisiológicas para el manejo y mejoramiento de cebada.En: Actas del 111 Congreso Latinoamerjcano de Cebada, INIA,Colonia - Uruguay, en prensa.Thorne, G.N.; Wood, O.W. 1987. Effects of radiation andtemperature on tiller survival, grain number and grain yield inwinterwheat. Annals of Botany 59,413-426.Whitechurch, E.; Slafer, G.A.; Miralles, O.J. 2001. Fase decrecimiento de la espiga: ¿existe variabilidad genética en suduración? Actas de este Seminario Internacional.AbstraetPhysiologieal too/s to assist breeding wheats for yieldOuring the second half of the 20 th Century, the breeding for yield in wheat (and othercrops) has been very successful in attaining significant increases without havingconsidered physiological aspects explicitly. However, there are questions regarding howthe further advances in the immediate future will be made. In the case of a crop, such aswheat, which has been under intense selection pressure for yield in the past, the use ofphysiological processes can probably complement classical breeding in the future. Yet itis required that any proposals made in this regard, be easy to realize in the context ofbreeding realities. This presentation (1) summarizes the salient aspects ofphysiologicalcharacteristics that determine yield in wheat (11) analyses which of these attributes aremost promising to be included as selection cr1teria in a breeding program and (111)discusses the tools that can be useful to select for these physiological criteria in such amanner that they are compatible with the complexities and demands ofa breeding program.These tools include the estimations of radiation interception by spectrometers and theestimates of the radiation use efficiency by infrared thermometers and by carbon isotopediscrimination. In each case, their use in the early or late generations of breedingprocesses will be identified.

Rediseño de componentes de rendimiento y su interacción con el manejoCristian Hewstone M.1------------------------------ResumenLa búsqueda de mayor rendimiento en trigo derivó hacia el estudio de sus componentes,con el objetivo de lograr una mejor comprensión de sus procesos de desarrollo y de losfactores que en ellos influyen. Se esperaba que avances en la expresión de algunos ovarios de ellos se tradujeran en un mayor rendimiento. Se encontró que, si biencaracterísticas como alto número de espigas y de espiguillas por espiga, con elevadafertilidad y un grano grande de buen peso son todas deseables en una variedad, lo normales que el incremento en la expresión de una de ellas sea compensada por una disminuciónen alguna o varias de las otras. En otras palabras, la variedad responde como una unidady su rendimiento potencial se logrará cuando no existan factores ambientales que limitenla máxima expresión de sus componentes de rendimiento.Por lo tanto, sin desconocer el beneficio que se puede lograr incorporando mejorescaracterísticas a los componentes mediante mejoramiento, parece más aconsejableconcentrarse en la expresión final de ellos, el rendimiento, estudiando con mayor atenciónlos factores ambientales que lo afectan.La curva de producción de materia seca del trigo es de tipo logístico y se separa de latendencia exponencial cuando el ambiente comienza a ser limitante. Con resultadosobtenidos en el sur de Chile, se asocia la influencia de algunas características ambientalescon la expresión del rendimiento y sus componentes y se estudia la relación entredisponibilidad de nutrientes en el suelo y contenido y absorción de ellos por la planta,con la curva de producción de materia seca del cultivo.IntroducciónEl consumo mundial de trigo ha superado a laproducción desde la temporada 1998-99, con unaconsiguiente disminución de las reServas. Estatendencia debiera mantenerse, como consecuenciadel incremento de la población consumidora,a menos que se vuelva a aumentar la producción.Dado que la superficie mundial de trigo está prácticamenteestabilizada desde 1965, el aumentode producción dependerá principalmente del rendimiento.La búsqueda de mecanismos que posibiliteneste aumento es motivo de urgente preocupaciónpara los programas de mejoramientoy de manejo del cultivo y ha motivado reunionesde diversos especialistas vinculados con el tema,incluyendo la presente.Los componentes de rendimientoSe ha relacionado las etapas de crecimientodel cultivo del trigo con los cambios fisiológicosy morfológicos de las plantas que lo integran,mediante el concepto de componentes de rendimientoque, en su máximo desarrollo, correspondea:Granos/Espiguilla x Espiguillas/Espiga xEspigas/Planta x Plantas/ m 2 x Peso delgrano = Rendimiento'Centro Regional de Investigación Carillanca, Casilla 58-O, Temuco, Chile. E-mail: chewston@carillanca.inia.cl

26 Cristian HewstoneCada uno de estos componentes está asociadoa una o más de las fases de desarrollo vegetativo,reproductivo o de llenado del grano de laplanta (Slafer et al, 1996). El modelo implica queel mejoramiento de cualquier componente produciráun aumento del rendimiento si no se alteranlos restantes y los mejoradores de diferentes programashan puesto énfasis en alguno o varios deellos en sus procesos de selección, logrando resultadosefectivos. Sin embargo, si la fórmula sesimplifica, se obtienen los eiementos base queconstituyen el rendimiento:Granos/m 2 x Peso del grano = RendimientoLa distribución de la materia secaUn concepto adicional al de componentes derendimiento se desarrolló al comparar la producciónde materia seca y rendimiento entre variedadesantiguas y modernas. La producción demateria seca total era similar entre ambos grupos,pero las modernas tenian mayor rendimiento,como consecuencia de una mayor proporciónde ella en el grano. Esto llevó a desarrollar el conceptode Indice de Cosecha, que permite evaluarestas proporciones, reconociéndose al mismotiempo que al acercarse éste a su límite, la gananciagenética en rendimiento dependerá de ladetección y explotación de la varianza genéticaen producción de biomasa (Austin et al, 1980).El comportamiento de loscomponentes de rendimientoCapacidad de predicciónSi los componentes de rendimiento se estimande una manera adecuada, debiera ser posiblereconstituir el rendimiento real a partir de susmediciones y comprobar así la validez de predicciónde ellos. Utilizando mediciones en 16 parcelasde ensayos sembrados en 1995 en la localidadde Traiguén (38° 17' S, 72° 33' W), se estimóel rendimiento de las variedades Paillaco-INIA yRenaico-INIA, obteniendo el número de granos/m 2por medio del producto del número de granos/espigax número espigas/m 2 y multiplicándolo por elpeso del grano. Los promedios para las 16 observacionesse exponen en la Fig. 1, existiendoelevada concordancia con el rendimiento promedioreal.Rendimiento real y estimado. Traiguén, 1995.roJ::-t:o ......1211 ,51110,5109,5lE) RealliI Estimado9PaillacoRenaicoFig. 1. Rendimiento real y estimado (granos/espiga x espigas/m 2 x peso del grano).Traiguén, 1995.

Rediseño de componentes de rendimiento y su interacción con el manejo27Rendimiento y peso del granoSe determinó el rendimiento y peso del granoen 18 ensayos de la variedad Renaico-INIA, sem­brados desde 1995 a 1999 en Carillanca (38 0 41'S, 72 0 25' W) y La Pampa (40 0 52'S, 73 0 12'W),en época de siembra invernal y primaveral. EnCarillanca, (Fig . 2), se observa que la relaciónentre ambas variables es inversa entre épocasde siembra. Lo mismo ocurre en La Pampa, (Fig.3), siendo a la vez inversa la relación entre ambaslocalidades, dentro de cada época de siembra.Rend. y peso del grano. Renaico-INIA, Carillanca, 1995-99.5550rJ)45oc:• Car.lnv.roL.. 40Si Car. Prim.el35 -Lineal (Car. Inv.)o..­- Lineal (Car. Prim.)C, 3025 20 4 6 8 10 12 14 Rendimiento, ton/haFig. 2. Relación entre rendimiento y peso del grano en dos épocas de siembra. Renaico­INIA, Carillanca, 1995-99.Rend. y peso del grano. Renaico-INIA, La Pampa, 1995-99.6055rJ)oc:50 • Inviernoro.... 1m Primaverael 45 --Lineal (Invierno)o..- 40--Lineal (Primavera)-el 3530 6 8 10 12 14 16 18 Rendimiento, ton/haFig. 3. Relación entre rendimiento y peso del grano en dos épocas de siembra. Renaico-INIA, LaPampa, 1995-99.

28 Cristian HewstoneRendimiento y número deespiguillas/espiga y granos/espigaSe muestrearon ambos componentes en parcelasde ensayos de rendimiento de la variedadRenaico-INIA sembradas en 1995 en la localidadde Traiguén. Los resultados se exponen en la Fig.4, apreciándose una relación inversa entre granos/espigay rendimiento y que prácticamente noexiste relación entre éste y espiguillas/espiga.Número de espigas/m 2 y rendimientoen las mismas parcelas anteriores se determinóeste componente. Su relación con rendimientoes positiva, Fig . 5, aunque hay bastantedispersión de los datos.Rendimiento y Wg/E y elE Renaico-INIA, Traiguén, 199590 80 UJ 70-Q) 60• g/E>­50 m e/EUJ-el 40Q)"OoZ302010O8 9 10 11 12 13 14Rendimiento toniha-­Lineal (g/E)-­Lineal (e/E)Fig. 4. Rendimiento y número de granos/espiga y espiguillas/espiga. Renaico-INIA,Traiguén, 1995.

Rediseño de componente s de rendimiento y su interacción con el manejo 29Efecto compensatorio entrecomponentes de rendimientoSi se comparan las tendencias de las rectasen la localidad de Traiguén en 1995, Figs. 4 y 5,se aprecia que para algunos componentes ellasson opuestas. Igualmente, algunas tendencias sonopuestas para el mismo componente entre épocasde siembra dentro y entre localidades, Figs.2 y 3. Estas discrepancias en cuanto a la esperadarelación directa, positiva, de todos los componentescon el rendimiento, son manifestacionesdel fenómeno conocido como efecto compensatorioentre componentes. La explicación de estosefectos se atribuye corrientemente a escasezde asimilatos en diferentes fases del crecimientode la planta y desarrollo de sus componentes(Slafer et al, 1996), lo que resulta en queno se logre obtener el rendimiento absoluto o potencialdeterminado por el genotipo (Cook y Veseth,1991) y mucho menos el límite determinadopor la radiación, fotosíntesis y respiración parauna localidad dada (Loomis y Amthor, 1996).Interacción entre componentes derendimiento y manejo del cultivoLas técnicas de manejo están diseñadas paraproporcionar al cultivo del trigo el mejor ambienteque permita expresar su potencial genético. Sesabe que este ambiente puede ser afectado omodificado por condiciones climáticas. Los co'­nocim ientos generados por estudios de fisiolog íadel cultivo y sus relaciones con los componentesde rendimiento, permiten explicar los efectos quevariaciones de manejo o de condiciones climáticasproducen sobre ellos, pero desde los iniciosde estos estudios se ha insistido en la necesidadde comprender cómo y cuando estas variacionesambientales afectan el rendimiento (GalIagheret al, 1976). Este enfoque parece ser aúnmás necesario en la actualidad , ya que a pesarde todo el conocimiento acumulado, el aumentodel rendimiento del trigo parece haber alcanzadoun límite en diferentes regiones del mundo.Un enfoque adecuado para estudiar limitacionesdel rendimiento es concentrar las investigacionesen la producción de materia seca del trigo. La proposición se basa en las siguientes consideraciones:1. Las variaciones ambientales y de manejo afectandiferentes componentes de rendimiento, deacuerdo al estado de desarrollo del trigo en quese manifiesten. El efecto compensatorio tiendea disminuir los daños, permitiendo que eltrigo produzca su máximo rendim iento deacuerdo a estas condiciones, lo que implicaque la planta y el cultivo reaccionan como untodo.2. Existe una elevada correlación entre rendimientoy producción de materia seca ya que, a igualdadde índice de cosecha, el rendimiento finaldepende de ella. Esto implica que mientras nose solucionen las limitaciones que los factoresambientales o de manejo producen en unalocalidad, el incremento de rendimiento sólose logrará mejorando el índice de cosecha.3. La composición de elementos del trigo es relativamentesim ilar en diferentes regiones delmundo, lo que implica una directa relación generalentre rendimiento, producción de asimilatosy absorción de nutrientes.4. Los límites teóricos de rendimiento proporcionadospor la radiación , fotosíntesis y respiraciónson muy superiores a los rendimientosmá ximos reales obtenidos. Por lo tanto éstos,con excepción de algunos daños de origen climático,estarán limitados principalmente porla disponibilidad de nutrientes para el cultivo,incluyendo sus re laciones con la humedad ypH del suelo.Absorción de nutrientes yrendimientoLos contenidos de nutrientes al momento decosecha en grano y paja del trigo, multiplicadospor sus correspondientes producciones de materiaseca, permiten determinar la absorción de cadauno de ellos. Como un ejemplo, en la Fig . 6 seexponen los resultados obtenidos para Nitrógenoy Potasio en la variedad Renaico-INIA sembradaen 1995 en las localidades de Traiguén, Carillancay La Pampa , apreciándose una relación casidirecta entre absorción y producción de materiaseca. Una relación similar se obtiene para Fósforo,Calcio y Magnesio.

30 Cristian Hewstone1000 900 111 800 o"t:I 700.o ... 600o111 500.oAbsorción de nitrógeno y potasio/ha. Renaico-INIA, 1995.(Base a tres localidades)FNlCI:I400 ~CI:I~ 300el~ 200 100 oo 10 20 30 40 50 60 70ton. de materia seca/ha, grano + pajaFig. 6. Relaciones entre producción de materia seca y absorción de nitrógeno y potasioRenaico-INIA, 1995 en tres localidades.La curva de producción de materiasecaMediante muestreos en diferentes etapas deun cultivo de trigo se puede establecer su curvade producción de materia seca, la que se caracterizapor un incremento muy lento al comienzo,seguido de una etapa de rápida acumulación, quecoincide con el período de fines de macollaje yde encañado, para luego disminuir su tasa deacumulación hasta llegar al estado de grano maduro.La forma de la curva es sigmoide, se la conocecomo curva logística de crecimiento y se utilizaampliamente en estudios ecológicos de crecimientode poblaciones. En ellos se reconoce queel crecimiento de las poblaciones es exponencialen ausencia de limitaciones ambientalespero, cuando ellas existen, el peso de los factoreslimitantes es escaso cuando las poblacionesson pequeñas pero, a medida que su tamaño seacerca al límite sustentable por el ambiente, secrea una resistencia ambiental que hace que lacurva de crecimiento se separe de la tendenciaexponencial y se acerque asintótica mente a dicholímite (Gastó, 1980).Se pueden aplicar estos conceptos a la curvade producción de materia seca de un cultivo detrigo. Al comienzo y hasta avanzado el encañado,la disponibilidad de luz, agua y nutrientes esabundante en relación al número y tamaño de lasplantas y la competencia entre ellas es mínima,lo que se refleja en un crecimiento de tipo exponencial.En el período de encañado la tasa decrecimiento y acumulación de materia seca aumenta,con el consiguiente incremento de la demandade nutrientes yagua, produciéndose compe'tenciaentre plantas y entre macollos dentrode plantas. Llega un momento en que algún factorcomienza a ser limitante y la curva se separade la tendencia exponencial. El rendimiento final,o asíntota de la curva, es el producto de lainteracción del genotipo con las limitacionesambientales.En la Fig . 7 se expone la curva de producciónde materia seca de la variedad Renaico-INIA, sembradaen Carillanca en invierno en 1996.El número de días desde siembra a cosechaes un componente relativamente estable de lacurva, ya que es prácticamente fijo para una variedadsembrada en una misma época, con elmismo manejo, en una localidad dada. De maneraque las alteraciones de la curva se deberáncasi exclusivamente a la acumulación de materiaseca. Estas variaciones estarán dadas por laduración del período exponencial de la curva que,

Rediseño de componentes de rendimiento y su interacción con el manejo31Producción de materia seca. Renaico-INIA 199625000I\lJ::• Observada-el 20000- . 1iI-. Calculada-:.::I\l () Q) 15000 1/1 I\l... 10000Q)...I\l:!: 5000oo 50 100 150 200 250 300 350Días desde siembraFig. 7. Curva de producción de materia seca de la variedad Renaico-INIA sembrada en Carillancael 22 de mayo de 1996.mientras más se prolongue, mayor será la acumulaciónde materia seca y mayor el rendimiento.En otras palabras, mientras más tarde comiencena manifestarse las limitaciones ambientales,mejor será el rendimiento.En la Fig.7 también se expone la curva calculadautilizando la fórmula conocida como ecuaciónVerhulst-Pearl (Price, 1984), que utiliza tresparámetros: una determinación del tamaño de lapoblación en un período inicial, el valor final de laasíntota y el tiempo para alcanzarlo. Se observaque el ajuste es bastante cercano entre ambascurvas, lo que invita a meditar acerca de la verdaderamagnitud del efecto de los factores ambientalessobre los componentes de rendimiento, asícomo la importancia del efecto compensatorio yresalta el interés por el estudio de los factoresque inciden sobre el cambio de la tendencia exponenciala la logística.Relaciones entre la curva deproducción de materia seca yabsorción de nutrientesLos contenidos de elementos nutritivos seanalizaron en los muestreos para determinar materiaseca, elaborándose las curvas de absorciónrespectivas. Las curvas de N, P, Ca , Mg, Zn, Mn,Cu Y B se elevan hasta el período de antésis ymuestran en general una declinación posterior,concordando con otros estudios (Hocking, 1994).La del K, sin embargo, muestra una acentuadadisminución a partir de la etapa de 4 nudos, Fig . 8,por lo cual se consideró que su disponibilidad fuelimitante para el cultivo.La causa de la disminución se encuentra enJa baja disponibilidad de K en el suelo. La Fig. 9muestra las curvas de absorción de K por la plantay de contenido de K disponible en el suelohasta 20 cm de profundidad. La fertilización con125 kg/ha de K el día 61 desde la siembra produjoun aumento del contenido en el suelo, pero los55 kg/ha adicionales , aplicados el día 135, nofueron suficientes para elevarlo , posiblementecomo consecuencia de lixiviación y de extracciónpor parte del cultivo. Los contenidos posterioresa los 77 días son considerados en el rango debajos a muy bajos, desde el punto de vista defertilidad de suelos. Los contenidos de K disponibleen los horizontes inferiores fueron aún másbajos.Se puede relacionar el contenido de K disponibleen el suelo con la expresión de un componentede rendimiento , como el número de maco­Ilos y espigas/ m 2 . La Fig . 10 presenta ambascurvas y se puede apreciar que el número co­

32 Cristian HewstoneProducción de materia seca y absorción de potasio. Renaico-INIA, 1996/'CI .r; 25000 300-el 20000..lI::/'CI 200250 ro.r:.uoQ) 15000(/)1/)150 ro/'CI.¡: -o 1...:... ~s l10000 a..Q).... 100/'CI~ 500050o, ~oO 77 140 167 195 295Días desde siembra ,OFig. 8. Curvas de producción de materia seca y absorción,ile potasio,Renaico-INIA, Carillanca,1996,Absorción de potasio y potasio. Renaico-INIA, 1996/'CI 300 0,6.r;-el 250 0,5..lI::o1/) 200 0,4 el/'CI.... ~+- -la- - Abs, Ko a.1500,3 'OK en sueloQ) E •"C 100 0,2 u1/).c

Rediseño de componentes de rendimiento y su interacción con el manejo33Número de E/m 2 y contenido de potasio en suelo. Renaico-INIA, 1996900 0,6~Wal"OoZ800700600 0,4al"O500el0,3 x400+3000,2 (5E200C)0,11000,5~- -fm- .•l'J2 5'ffi2K en sueloOO 77 140 167 195 295ODías desde siembraFig. 10. Número de macollos y espigas/m 2 de la variedad Renaico-INIA y contenido depotasio en el suelo. Carillanca, 1996.mienza a disminuir poco tiempo después del iniciode la declinación del K. La diferencia de tiempoentre los máximos de ambas curvas puededeberse al efecto de las 2 aplicaciones de fertilizantesy a la reserva acumulada por las plantas.El rediseño de los componentes derendimientoSe han propuesto muchos mecanismos paramejorar la expresión de los componentes y elevarel rendimiento. Ellos van desde aumentar lasdosis de semillas en variedades de tipo uniculmo,hasta la formulación de ideotipos(Donald, 1968), e incremento del suministro decarbono para incrementar la fotosíntesis(Richards , 1996). Los mejoradores ponen énfasisen la selección de los diferentes componentes,de acuerdo a sus condiciones de cultivo, conresultados en general positivos. Sin embargo, apesar del mayor conocimiento, mejores técnicasde manejo y a la disponibilidad de genotipos dealta y favorable expresión para mejorar los componentes,los incrementos de rendimiento seestán estancando o son magros.De acuerdo al análisis hecho en los acápitesanteriores, el mejoramiento de los componentescon el objetivo de aumentar el rendimiento, severá restringido como consecuencia de la acciónde factores limitantes durante el desarrollo deltrigo. Por lo tanto, desde el punto de vista delmejoramiento y manejo del cultivo, la investigacióndebe centrarse en eliminar tales factores yen el orden en que se vayan manifestando en relaciónal desarrollo del cultivo, para así lograr extenderel período exponencial de incremento de'materia seca.Dado que la base del rendimiento se reduce anúmero de granos/ m 2 x peso del grano, y queéste último tiene en general menor influencia queel primero sobre las variaciones del rendimiento,parece adecuado concentrar los esfuerzos en incrementarel número de granos/ m 2 Desde el puntode vista de un mejorador y de rediseño de loscomponentes de rendimiento, el cambio más factiblede lograr para cumplir con este propósitopuede provenir de la alteración morfológica de laespiga, incorporándole el carácter ramificado.Esta proposición se basa en:1) El carácter ya se encuentra incorporado enfenotipos adecuados, como consecuencia deltrabajo del Ingeniero Ricardo Rodríguez en elCIMMYT

34 Cristian Hewstone2) El carácter se expresa en diversos grados,desde espiguillas supernumerarias hasta ramificacióncompleta.3) El carácter no se manifiesta o se inhibe encondiciones de competencia, debiendo estudiarselos factores ambientales que lo alteran.4) Las espiguillas supernumerarias se presentanfrecuentemente a lo menos en una variedad enel sur de Chile, Metrenco-INIA, sin progenitoresramificados, cuando las condiciones decultivo son óptimas.5) La incorporación del carácter a otros genotiposse puede hacer en forma paulatina, desdelos niveles más bajos de expresión, solucionandoal mismo tiempo los factores que la limitan.En cuanto a rediseño de los componentes derendimiento, se propone como el cambio más factiblela incorporación del carácter ramificado a laespiga y el estudio de los factores ambientalesque limitan su expresión.Literatura consultadaAustin, R.B.; Bingham, J.; Blackwell, R. D.; Evans, L.T.;Ford, M.A.; Morgan, C.L.; Taylor, M. 1980. Geneticimprovements in winter wheat yields since 1900 and associatedphysiological changes.Journal 01 Agricultural Science Cambridge94: 675-689.Cook, R.J.; Veseth, R.J . 1991. Wheat health management. St.Paul, Minnesota, The American Phytopathological Society.Donald, C. M. 1968. The breeding 01 crop ideotypes. Euphytica17: 385-403.Gallagher, J.N.; Biscoe, P.V.; Scott, R.K. 1976. Barley and itsenvironment: VI. Growth and development in relation to yield.Journal 01 Applied Ecology 13: 563-583.Gastó, C.J.M. 1980. Ecologia . Santiago, Chile, EditorialUniversitaria. 573 p.Hocking, P.J. 1994. Dry matter production, mineral nutrientconcentrations, and nutrient distribution and redistribution in irrigatedspring wheat. Journal 01 Plant Nutrition 17(8): 1289-1308.Loomis, R.S .; Amthor, J.S. 1996. Limits to yield revisited . In:Reynolds, M.P.; Rajaram , S.; Mc Nab, A. eds. Increasingyield potential in wheat: breaking the barriers. Mexico, D.F.,CIMMYT. p. 101-133.Price, P.W. 1984. Insect ecology. New York, John Wiley. 607 p.Richards, R.A. 1996. Increasing yield potential 01 wheat :manipulating sources and sinks. In: Reynolds, M.P.; Rajaram,S.; Mc Nab,A. eds. Increasing yield potential in wheat: breakingthe barriers. Mexico, D.F., CIMMYT. p. 134-149.Slafer, G.A.; Calderini, D.F.; Miralles, D.J. 1996. Yieldcomponents and compensation in wheat: opportunities lor lurther, increasing yield potential.ln: Reynolds, M.P.; Rajaram, S.; McNab, A. eds. Increasing yield potential in wheat: breaking thebarriers. Mexico, D.F., CIMMYT. p. 101-133.

Rediseño de componentes de rendimiento y su interacción con el manejo35AbstractRedesigning ofyield components and their interaction with crop managementThe study of yield components, essential in the search for high yield in wheat, is donewith an objective to better understand the developmental processes and the factors thatinfluence them. One hoped that the advances in the expression of one or more of thecomponents would be translated into higher yields. While characters such as highernumber of spikes and spikelets per spike with good fertility and a large grain with higherweight are all desirable in a variety, it was found that under normal circumstances, anyincrease in the expression ofone ofthem was compensated by a similar decrease in oneor more. In other words, the variety responds as a unit and allows achieving the potentialyield when no adverse clima tic factors limit the maximum expression of its yieldcomponents.Without disregarding the benefits that can be achieved by improving compvnents throughbreeding, it seems better to concentrate on their final expression-yield by studying carefullythe environmental factors that affects it.The dry matter production ofwheat follows a logistic curve and departs from an exponentialtendency when environment becomes a limiting factor. The results obtained in SouthernChile have helped understand the influence ofsome e/imatic factors on the expression ofgrain yield and its components. The relationship between the available nutrient contentin the soil and their absorption by the plant to influence the dry matter production curveof a crop is also being studied.

36 Cristian Hewstone

Trigos adaptados a siembra directa:conocimientos y desconocimientosOsear A. Klein 1------------------------------ResumenEl propósito del presente trabajo es presentar desde el punto de vista del fitomejoradorlos efectos de la siembra directa sobre el comportamiento de las variedades de trigo ypor ende las posibilidades de orientar la selección para aumentar los rendimientos, laestabilidad de cosecha y la calidad comercial e industrial del grano obtenido.El área de siembra directa ha tenido un desarrollo explosivo. Sin embargo se han efectuadoescasos trabajos para determinar si hay diferencias en la adaptación de las variedades aeste sistema de cero labranza.Conocemos la importancia de factores tales como resistencia al frío durante el períodode macollaje y la mayor incidencia de enfermedades necrotróficas .No tenemos seguridad sobre la influencia de la menor temperatura de suelo en elcrecimiento inicial, factores alelopáticos, efecto de la duración del ciclo vegetativo yventajas del mayor o menor volumen de residuos según el esquema de rotación en uso.A pesar de que las variedades existentes no fueron seleccionadas bajo condiciones desiembra directa debemos incrementar y mejorar los ensayos para determinar si hayentre ellas diferencias de adaptación. Se deben realizar ensayos con los mismosmateriales simultáneamente bajo las condiciones de labranza tradicional y siembra directa.Posiblemente uno de los caminos sería buscar dentro del material experimental un grupode líneas de características y pedigrees con la mayor variación posible para aumentarlas probabilidades de encontrar genotipos mejor adaptados.Siembra directa (SD)La siembra directa ha causado en los últimosaños una verdadera revolución en la agricultura.Los productores han tenido que renovar su maquinariaagrícola. Han desaparecido virtualmentede los campos los arados de reja y las rastras dedisco. Fueron reemplazados por máquinas sembradorascapaces de colocar las semillas sobrerastrojos sin roturar, a la profundidad adecuada ycon una correcta uniformidad en la distribución.Los insumas utilizados por el productor hantenido también un cambio considerable. La eliminaciónde las labranzas ha provocado una apreciablereducción en el consumo de combustiblepor hectárea. Como contrapartida ha aumentadoel consumo de agroquímicos, principalmente herbicidasy fungicidas.Veamos brevemente a continuación las principalesdiferencias entre estos sistemas:Ventajas de la SDConservación del suelo - La acumulaciónde rastrojos en superficie conduce a una recuperaciónen el contenido de materia orgánicade los suelos degradados y los protege de erosiónhídrica y eólica.'Criadero Klein SA.Plá,Buenos Aires 6634, Argentina. E-mail: klein@ssdnet.com.ar

38 Osear KleinMayor eficiencia en uso del agua - Lacapa de residuos disminuye la evaporación yfavorece la penetración del agua de lluvia conmenor escurrimiento superficial.Ahorro de energía - El consumo de combustibleal eliminarse el arado, puede ser solamenteel 30% de lo utilizado con las labranzastradicionales.Desventajas de la SDMayor presión de enfermedades necrotróficos- Estos parásitos encuentran en la capade residuos condiciones especialmente favorablesal mantenimiento de estructuras delhongo que perpetúan la infección. Es necesariohacer rotaciones suficientemente largas paraque el inóculo pierda viabilidad.Mayor requerimiento de nutrientes - Sobretodo en los primeros años de instalaciónde la SD se produce un bloqueo del nitrógenodisponible por los microorganismos que descomponenla materia orgánica. En un sistemaestabilizado, en el que anualmente se reponganlos nutrientes extraídos, las necesidadesdeberían ser similares a la convencional.Necesidad de maquinaria adaptada -Como se ha mencionado es necesario reemplazarespecialmente a las sembradoras.Evolución y difusión de la siembradirectaLa siembra de soja de 2da. fue generalmenteel primer paso que se dio en dirección a la siembradirecta. Se buscó evitar la pérdida de humedadpor la roturación del terreno, acelerar el trabajode siembra y tener el cultivo implantado loantes posible. A continuación se comenzó a sembraren directa el maíz y por último trigo quenecesitaba sembradoras más complejas.En Argentina pasó de sembrarse a nivel nacional3.000 hectáreas hace 12 años a alrededorde 11.5 millones de hectáreas en la campaña2000/01. El crecimiento de la superficie es alrededordel 33% anual.En el campo del Criadero comenzamos sembrandosoja de 2da. en 1986, maíz en 1989 ytrigo en 1991. Desde ese momento toda la superficiecultivable, incluyendo la siembra de pasturasperennes y la salida de las mismas se hahecho en directa. Se eliminó totalmente el usode arado y rastra de disco con la sola excepciónde la superficie destinada cada año al campoexperimental. Hay lotes con 14 años de siembradirecta.Trigo en siembra directa: ¿qué semodifica?La siembra directa determina modificacionesen el ambiente-suelo en que se desarrolla el cultivode trigo que influyen de manera no bien conocidaen la evolución del cultivo y el resultadofinal de la cosecha.Las más importantes pueden ser:Germinación más lenta y con mayores exigenciasen energía germinativa - Es visibleuna demora en la germinación provocadapor menor temperatura del suelo. En recuentosde % de plantas logradas en los lotes deproducción de siembra directa no hemos encontradoevidencias de diferencias entre variedades.En recuentos, comparando siembrasdirectas con convencional, tampoco hemos encontradodiferencias significativas en % de plantaslogradas en trigo, ni tampoco en soja omaíz, siempre y cuando se haya usado maquinariaadecuada y sembrando con la correctahumedad del suelo. Parece que la emergenciaes más afectada por la calidad de la semillaque por la variedad.Lento crecimiento inicial - Relacionado tambiéncon menor temperatura en el suelo. Senecesitaría seleccionar variedades capaces decrecer y desarrollar activamente el sistema radiculara menor temperatura.Daños por helada en macollaje - La gruesacapa de residuos en superficie tiene unefecto aislante que impide el calentamiento delsuelo durante las horas de sol y disminuye latransferencia de calor durante la noche a losmacollas que se encuentran por encima de esacapa. Se aprecian visualmente grandes diferenciasentre variedades y se puede observarno solo pérdida de hojas sino también muertede macollas. En general los trigos facultativos

Trigos adaptados a siembra-directa conocimientos y desconocimientos39de crecimiento rastrero presentan mayor resistenciaa esta adversidad. Posiblemente estees uno de los factores principales a consideraren la selección de trigos adaptados a siembradirecta.Alargamiento del período entre siembra yfloración - El retraso en la espigazón puedeser más de una semana en relación a lasiembra convencional. Este retraso permitesembrar más temprano y compensar parcialmentela germinación y el lento crecimientoinicial que caracterizan a la SO.Alelopatía - Distintos autores mencionan lainfluencia de presencia de rastrojos o de extractode los mismos en la disminución delcrecimiento. No conocemos si existen diferenciasentre las variedades.Enfermedades necrotróficas - Dentro deeste grupo se encuentran en orden de importancialas siguientes enfermedades:Drechslera tritici-repentis - Llamada comúnmentemancha amarilla es la más relacionadacon la siembra directa y al esquemade rotación. Se transmite por semilla.Septoria tritici - Relacionada en menorgrado con la rotación y mucho con lascondiciones meteorológicas. No esta demostradoque se transmita por semilla.Bipolaris sorokiniana - Poco importanteen Argentina. Sí en Brasil y Uruguay. Setransmite por rastrojo y por semilla.Sin duda que de estas enfermedades la quemá incidencia tiene en siembra directa en Argentinaes D. tritici-repentis o mancha amarilla. Enel estado perfecto o sexual se desarrolla sobre elrastrojo de trigo formando pseudotecios y estosproducen ascosporas. La producción de estasestructuras continúa hasta la descomposición delrastrojo que según temperatura, humedad y disponibilidadde N puede prolongarse por 16 meseso más.La resistencia que se encuentra en los cultivaresde trigo es de tipo parcial con disminuciónen la superficie de la lesión. No se conoce resistenciacompleta a esta enfermedad y parece habervariabilidad en las razas del patógeno.Se debe desalentar por todos los medios la"rotación" trigo - soja 2da - trigo. En caso queno haya otra posibilidad es preferible recurrir a lalabranza convencional enterrando el rastrojo.Septoria tritici es también una enfermedad ligadaa los residuos de rastrojo en superficie pero,en parte por ser transportadas las ascosporas porel viento a distancias considerables, los cultivosen labranza convencional pueden, con condicionesmeteorológicas favorables, ser intensamenteatacados.En estas enfermedades es imprescindible laestrecha colaboración de los fitopatólogos conlos mejoradores para identificar posibles fuentesde resistencia y estudiar las variaciones que puedahaber en la virulencia de distintas razas.Fusarium de la espiga - Si bien existe informaciónde aumento de infección en siembra directa,también hay patólogos que le dan relativamentepoca importancia a las rotaciones en elcontrol de esta enfermedad. El inóculo es siempreabundante debido a su propagación a distanciay a la diversidad de gramíneas hospedantes.En el Criadero Klein con 10 años de experienciaen siembra directa en trigo, conduciendo elcampo experimental en labranza convencional ylos lotes de producción (aprox.3600 ha) en siembradirecta, no hemos apreciado diferencias deinfección entre ambos sistemas. Los años de altao baja infección coincidieron siempre con las condicionesmeteorológicas favorables a la penetracióndel hongo. La resistencia es también parciale insuficiente. Lograr aquí un evento que confieraalta resistencia. debería ser el primer objetivo dela biotecnología.Longitud del ciclo - Los lotes en siembradirecta se caracterizan por una menor uniformidaden la implantación yen el desarrollo delcultivo. Los trigos de siembra temprana, conuna alta capacidad de macollaje, serían capacesde utilizar mejor el espacio disponible einterceptar mayor cantidad de radiación. En elcaso de variedades de ciclo corto también esdeseable una gran capacidad de macollaje.Volumen de residuos - En Argentina en loscomienzos de la siembra directa se eligieroncasi exclusivamente las variedades de alto volumende residuos, característica muy importantesobre todo en las regiones en que largos

40 Osear Kleinaños de agricultura continuada, habían dejadoel suelo con muy bajo nivel de materia orgánicay con importantes fenómenos de erosiónhídrica y eólica.Después de algunos años, y correctamenteestablecida la siembre directa, puede haber unaacumulación excesiva en superficie que haríadeseable una variedad de escaso volumen de paja.Sobre rastrojos de maíz de elevado rendimientotambién sería deseable un menor volumen de residuos.El caso contrario se da sobre una sojade primera que se descompone rápidamente yqueda menor cobertura en el momento de siembradel trigo.En resumen según sea la situación de cultivoson distintas las exigencias de la siembra directaen volumen de residuos.Otras características - La baja altura , el comportamientoal vuelco, la resistencia al desgraney el corto período entre antésis y madurez,son en general similares objetivos a lograr enel fitomejoramiento para labranza convencionaly siembra directa.La incorporación de resistencia transgénica aglifosato no sería deseable en las zonas dondela soja de segunda sigue al trigo ya que dificultaríala eliminación de las plantas voluntarias.Adaptación de las variedadesactualesLas variedades actualmente difundidas se usanbajo ambos sistemas de producción. En generallas variedades en Argentina muestran una ampliaadaptación geográfica. Hay variedades que sesiembran en Roque Saenz Peña (Chaco) y enBahía Blanca (Sur de la Pcia. Bs.As.). En algunoscasos bajo riego y la mayoría en secano. Laselección y evaluación busca rendimiento conestabilidad.¿Estos ambientes tan diversos no diferirán másentre sí , que un lote en convencional y uno endirecta, sembrados alambrado por medio en Pergamino?En este sentido vale tratar de encontrar primerosi hay grandes diferencias de adaptaciónentre variedades antes de modificar radicalmenteel sistema de selección.¿Qué cambios debemos introduciren el programa de mejoramiento?Elección de progenitores - Es imprescindiblela estrecha colaboración de los fitopatólogascon los mejoradores para identificar posiblesfuentes de resistencia y estudiar las variacionesque pueda haber en la virulencia dedistintas razas.Evaluación bajo condiciones de SO - EnArgentina en los últimos años se han hechoensayos de variedades de trigo en siembra directa.Hay sin embargo poca información deensayos comparando ambos sistemas .Es difícil encontrar condiciones adecuadasdonde sembrarlos. Para evaluar todos los factoresse deben colocar estos ensayos en un lotecon siembra directa estabilizada.En el Criadero Klein hay un lote ideal para estepropósito. En él se mantienen cuatro franjas dedirecta y cuatro de convencional desde hace 13años. En este lote se siembra el cultivo que lecorresponde siguiendo la rotación: trigo - soja2da.- maíz - trigo. El año próximo correspondesegún la rotación sembrar trigo y sería una excelenteoportunidad para implantar un ensayo concuatro repeticiones.Deberemos en este caso elegir variedades ylíneas experimentales lo más diversas entre síen ~us características y origen genético. Programamoshacer un ensayo con materiales de ciclolargo y otro de ciclo corto.Encontrar diferencias de adaptación entre estaslíneas nos motivaría mucho más a cambiarlos sistemas de selección.Siembra en microparcelas - La siembradirecta se caracteriza por una mayor desuniformidaden la implantación. Esta falta de uniformidadafecta en menor grado a lotes de producción,pero sería muy importante en el tamañode parcelas que se utilíza en los ensayos,y en las bajas densidades de plantas/m 2usadas en generaciones segregantes.Es necesario trabajar con la rotación másrecomendable técnicamente en la zona.En la Pampa húmeda, la rotación más típicaes la de trigo - soja2da - maíz - trigo. Las siembrasde trigo sobre maíz muestran manchones

Trigos adaptados a siembra-directa conocimientos y desconocimientos41y fallas en el cultivo que dificultan el trabajo enmicro parcelas. Esta desuniformidad aumentaríasignificativamente el Coeficiente de Varianzay disminuiría la precisión de los ensayosde evaluación.La siembra de microparcelas exigen maquinariaexperimental adaptada. Deberíamos utilizarun manejo de los lotes que nos garantice mayoruniformidad que la lograda en los lotes comerciales.Siembra de surcos de observación en SD­Transitoriamente se está haciendo siembras desurcos en SD sobre trigo - soja 2da. incluyendotestigos, líneas y segregantes avanzados.Es un método fácil de probar el comportamientoa necrotróficos de los materiales experimentales,manteniendo todo el sistema de seleccióny de ensayos de rendimiento en labranzaconvencional.Trabajo conjunto con patólogos - Es imprescindiblela estrecha colaboración para:• El monitoreo de las principales enfermedades,de enfermedades secundarias quepuedan agravarse y de enfermedades nuevasque puedan aparecer.• Elección de fungicidas para tratamiento desemillas• Manejo de fungicidas en el cultivo, determinaciónde umbrales y del momento deaplicación.ConclusionesEs clara la necesidad de seleccionar por resistenciaal frío en estado vegetativo.Se debe prestar especial importancia a enfermedadesnecrotróficas principalmente a Orechslera.La resistencia a esta enfermedad no es suficientey por el momento se debería desalentarla rotación trigo - soja 2da - trigo.No conocemos exactamente cuan importantesson los otros factores mencionados en estapresentación para determinar diferencias de adaptaciónde las variedades a SD.Si no podemos probar que hay diferenciasimportantes creo que sería conveniente hacer laselección de segregantes en labranza convencionaly realizar ensayos de comportamiento en directacon material estabilizado, prestando especialatención a la resistencia al frío en estadovegetativo. Esto se debería complementar consiembras en condiciones de alta presencia deinóculo de necrotróficos para poder eliminar losmateriales más susceptibles.Como Criadero es necesario generar para cadanueva variedad la información referida a su adaptacióna SD, tanto para lotes nuevos, como paraaquellos estabilizados y/o con distinta cantidadde residuos en superficie. Esta información seríaimportante para que cada agricultor pueda elegirlas variedades más adecuadas a su sistema deproducción.• Búsqueda y prueba de posibles nuevasfuentes de resistencia

42 Osear Klein-------------- AbstractWheats adapted to zero-tillage management: what is known and what not?The objective of the present paper is to discuss the effects of zero-tillage on theperformance of wheat varieties and thereby focus the selection process to increasegrain yield, yield stability and industrial as well as commercial quality of the harvestedgrain.The area under zero-tillage has seen an explosive growth. However, very few studieshave been done to determine, if there are differences in the adaptation of varieties tozero-tillage management system. The importance of resistance to low temperatures(freezing) during the tillering stage and to the outbreaks ofnecrotrophic diseases is wellknown. Still, the impact ofthe lower soil temperature in the early growth period, alelopathicfactors, length of vegetative cycle and advantages associated with more or less volumeofresidue (stubble) as per rotation used, are less studied.Although the varieties used currently were not selected under zero-tillage system, effortsin breeding and experimentation must be increased to determine ifthere are any adaptationdifferences among them. In order to do so, yield trials using the same varieties must beconducted underconventional and zero-tillage systems.In oder to increase the probabilities to find better adapted germplasm types to SO it maybe necessary to search for a group ofmaterials demonstrating wide variation in charactersand pedigrees within the existing experimental materials.

Mejoramiento para trigos doble propósito en INIA-La Estanzuela, UruguayRubén P Verges 1______________________________ ResumenLa existencia de explotaciones agrícola-ganaderas en el área dedicada al cultivo de trigoes una característica propia del Uruguay, donde, además, la rotación de cultivos conpasturas es una práctica común. En esta situación, contar con variedades de trigo quese adapten bien a un manejo doble propósito (producción de forraje y grano) puede seruna herramienta muy útil para los productores, mejorando sus rentabilidades, bajo unenfoque de rubros integrados.En este sentido, el programa de mejoramiento genético de trigo dellNIA viene utilizando,desde fines de los 80, una metodologia específica para desarrollar ese tipo de variedades.Esta metodología se ha ido desarrollando y perfeccionando y los resultados más recientesindican que está siendo de mucha utilidad para identificar aquellos genotipos de mejoradaptación a condiciones de pastoreo, en etapas tempranas del cultivo y, posteriormente,producción de grano para uso comercial.En este trabajo se describe esa metodología, comparándola con la metodologíaconvencional usada por el programa de mejoramiento de trigo dellNIA para la obtenciónde trigos para producción de grano. También, se dan a conocer resultados, entre loscuales se comparan cultivares de ciclo largo obtenidos por cada metodología, en ensayosinstalados en La Estanzuela y pastoreados con ovinos. Estos resultados indicanincrementos de rendimiento de grano de hasta 60%, en cultivares obtenidos mediante eluso de la metodología específica para doble propósito. Además de lo buenos resultadosque se están obteniendo, es de destacar que se trata de una metodología de bajoscostos y de fácil aplicación.IntroducciónLas condiciones climáticas del Uruguay permitenla siembra del cultivo de trigo durante unextenso período de tiempo, el cual comprendelos meses de abril, mayo, junio y julio, por lo tanto,para el mejor uso de este extenso periodo desiembra es necesario contar con variedades dediferentes ciclos. En el caso de las siembras tempranas(abril y mayo), se debe disponer de cultivaresde ciclo largo, preferentemente exigentesen fotoperíodo , de manera que no alcancen laespigazón antes del mes de octubre, disminuyendode esa forma el riesgo de daño por heladas defines de invierno ó principios de la primavera.Por otra parte, estos cultivares no deben serexigentes en frío (vernalización) para cumplir connormalidad la etapa reproductiva, ya que la ocurrenciade "inviernos benignos", con pocas heladasy temperaturas relativamente altas, es bastantefrecuente en el país. .Estas variedades de ciclo largo pueden complementar,dentro del esquema de siembra, a lasde ciclos más precoces, permitiendo anticiparseal período de mayor dificultades en las siembrasque, por exceso de humedad en el suelo, ocurrenormalmente durante los meses de junio y julio(Gonnet, 1981).'INIA, La Estanzuela. CC 39173, Colonia. CP 70000.URUGUAY. E-mail: verges@inia.org.uy

44 Rubén VergesDado que en el Uruguay la mayor parte deltrigo se cultiva dentro de sistemas agrícola-ganaderos,en los cuales este cultivo integra la rotacióncon pasturas para producción animal, ladisponibilidad de variedades de ciclo largo y doblepropósito (forraje y grano) constituye una alternativainteresante para los productores(Hounie, 1996).Con este marco de referencia, el programa demejoramiento genético de trigo delINIA, con sedeen La Estanzuela, enfrenta el desafío de generarlos diferentes tipos de variedades que demandanlos productores e industriales del país, manteniendocomo objetivo prioritario la producción degrano frente a la producción de forraje.El presente artículo no intenta cubrir todo lorelacionado al desarrollo de variedades de trigopara doble propósito en el Uruguay, lo cual ya fuetratado ampliamente por Tavella et al. (1996), sinoque pone énfasis en la consideración de aspectosmetodológicos, criterios de selección y principalesresultados obtenidos por el programa delINIA, en su actividad específica de desarrollo delcultivares para doble propósito.Metodología de mejoramientoAntes de entrar en este aspecto, cabe mencionarlos objetivos básicos que persigue el programade mejoramiento delINIA, en su conjunto,y que, para ser liberado, cualquier tipo de cultivarde trigo debería cumplir. Estos objetivos son:• Rendimiento de grano alto y estable.• Adecuada calidad de grano y de harina parasatisfacer la demanda interna, principalmentede la industria panadera.• Resistencia a las principales enfermedades(roya de la hoja y manchas foliares)• Resistencia a vuelco, desgrane y brotado enespiga.Para la obtención de trigos doble propósito, elprograma explora ó utiliza tres fuentes de variabilidad.Una de ellas es la de los materiales deciclo largo generados por el mejoramiento convencionalde dicho programa, con el objetivo deobtener cultivares para producción de grano. Sibien en este caso la metodología no incluye, engeneraciones segregantes, selección para doblepropósito, en el pasado se han generado algunasvariedades de buena aptitud para este fin, comoes el caso de Estanzuela Federal, por ejemplo(Tavella et al., 1996).Otra fuente es las introducciones de germoplasmade ciclo largo efectuadas a través delConvenio INIA-CIMMYT. Este Convenio, que operaen el Uruguay desde al año 1994, tiene comoprincipal objetivo apoyar las actividades del programade mejoramiento delll\lIA, principalmentecon el objetivo de ampliar la diversidad genética,mediante introducciones de germoplasma de muydiferentes orígenes.La tercera fuente y tema de la presente publicación,es la actividad de mejoramiento que, utilizandouna metodología específica, está orientadaa la obtención de trigos para doble propósito.Estos trabajos fueron iniciados en La Estanzuelaa fines de la década del 80, por ellng . Agr.C.M . Tavella.Resumidamente, esta metodología se basa enla utilización del método genealógico modificado,mediante el cual, en poblaciones segregantessembradas a principios del mes de abril y,luego de pastoreadas dos o tres veces con ovinos,se efectúa la selección de plantas en lasgeneraciones F 2 YF4' mientras que la generaciónF3 es conducida en masa, con selección entrepoblaciones. Luego, las líneas F 5 son evaluadasen. siembra temprana, nuevamente pastoreadacon ovinos, para, finalmente, avanzar las mejoreslíneas a los ensayos preliminares y finales.Las poblaciones F 2provienen de cruzamientos enlos que participan progenitores con buenas característicaspara doble propósito, principalmenteciclo largo, macollaje abundante, porte rastreroo semirrastrero y buena capacidad de rebroteluego de las defoliaciones.La metodología descripta demostró ser útil,siendo su principal ventaja que podían ser identificadosaquellos genotipos con mejor toleranciao adaptación al pastoreo, mediante la presión deselección ejercida por los ovinos. Además, es unametodología de simple aplicación y bajo costo.Por otra parte, presentó algunas limitaciones,siendo las principales las siguientes:• La siembra espaciada para seleccionar plantasen las generaciones F 2 YF4' sumado a la pérdidade plantas por efectos del pastoreo, dejaba

Mejoramiento para trigos doble propósito en INIA-La Estanzuela45mucho espacio libre para la implantación demalezas, las cuales, además de ejercer competencia,interferían con los trabajos de seleccióny cosecha de plantas.• La conducción de un proceso de selección engeneraciones segregantes, en el cual las poblacionesno estaban expuestas, principalmentepor efecto del pastoreo, a condiciones más severasde presión de vuelco y de enfermedades,principalmente manchas foliares y roya de lahoja, llevó a la obtención de muchos materialesmuy susceptibles en esos aspectos.• Efectuar la última selección de planta individualen F 4, dejaba demasiada variabilidad remanente,la cual dificultaba el manejo posterior de laslíneas obtenidas, debido a una excesiva heterogeneidadfenotípica.Para tratar de sortear estos inconvenientes,se decidió conducir también en masa las generacionesF y F , 4sembrándolas densamente y pas­2toreándolas dos ó tres veces con ovinos. El primerpastoreo se realiza durante el macollaje,normalmente a principios de junio y el último antesque la yema apical sobrepase el nivel del suelo,lo que en La Estanzuela generalmente ocurrealrededor de mediados de agosto. Aquellas poblacionesque no muestran buena adaptación aeste manejo son eliminadas. En todos los casosse incluyen, como testigos, las mejores variedadescomerciales para doble propósito.La generación F 5 se siembra espaciada enmayo y no se pastorea, lo que propicia mejorescondiciones para vuelco y desarrollo de enfermedades,permitiendo la selección de plantas resistentesen estos aspectos. En este caso, se agregana los testigos anteriores las mejores variedadesde ciclo largo para producción de grano.Las líneas F 6' provenientes de las plantas F 5seleccionadas, son sembradas en abril y pastoreadasy, también, son sembradas en mayo sinpastoreo. Aquellas líneas que muestran buencomportamiento frente a los testigos, en las dossituaciones ó solo en la siembra sin pastoreo,son seleccionadas porque, como se dijo, la producciónde grano se considera prioritaria frente ala producción de forraje.Un esquema de la metodología mencionadase muestra en la Fig. 1.Principales criterios de selecciónEn las generaciones conducidas en masa (F 2,F3 Y F 4), se seleccionan aquellas poblaciones queINIADOBLE PROPOSITO PRODUCCION DE GRANO(PASOTOREOCON OVINOS(SIN PASTOREO)INIA - CIMMYTPRODUCCION DE GRANO(SIN PASTOREO)HIBRIDACIONESENSAYOS DOBLE +4--- NSAYOS FINALESPROPOSITO =+~-,-:-=-=-,-,-,-~-:-.,...,......,NSAYOS PRELlMIN~ ENSAYOS PRELIMINARESFig. 1. Diagrama del Programa de Mejoramiento Genético de Trigo de I NIA.

46 Rubén Vergesmuestran altas frecuencias de individuos con lossiguientes atributos:• Ciclo largo• Buen macollaje• Resistencia al pastoreo• Altura de planta inferior a 1 m, al momento decosecha• Llenado rápido de grano.Las poblaciones con esas características soncosechadas en masa y, luego de ventiladas, sonseleccionadas por el aspecto físico del grano,eliminando aquellas de grano chuzo. Indirectamente,esto permite seleccionar el grano de losindividuos más tolerantes al pastoreo y a las en ­fermedades.En las poblaciones F 5' sembradas a baja densidad(planta espaciada) a mediados de mayo,se seleccionan en campo las plantas de mejortipo y buena sanidad, las que, luego de cosechadas,son seleccionadas por el aspecto de grano.Las líneas F 6, provenientes de cada planta F5seleccionada, son sembradas en abril en parcelasde dos hileras de dos metros cada una y lue-go pastoreadas y, también , en mayo para sóloevaluación de producción de grano. Además deseleccionar usando, en cada caso, los criteriosya mencionados, también estas líneas son evaluadaspor rendimiento de grano, en relación atestigos ubicados cada diez parcelas.Un esquema de este manejo es presentadoen la Fig. 2.Las mejores líneas pasan a ensayos preliminares,donde son evaluadas con y sin pastoreo,junto con otras líneas que provienen del mejoramientoconvencional y de introducciones. En estoscasos se hace una evaluación completa, dondese incluye sanidad, características agronómicas, rendimiento y calidad de grano e industrial.Luego, las líneas seleccionadas en la etapaanterior son incluidas en los ensayos finales,donde se utilizan los mismos criterios de selecciónque en preliminares para, finalmente, avanzarlas líneas más destacadas a la red nacionalde evaluación.En poblaciones bajo pastoreo, efectuar seleccióntemprana en el ciclo de cultivo, sobre la basede características fenotípicas que puedan estarcorrelacionadas con el rendimiento, puede ser unaherramienta útil en mejoramiento, desde el puntoFilialSiembrasEpoca TipoF 2 (1 ) 1-15/Abnl DensaF3 (1 ) 1-15/Abril DensaNúmero deCaracteres. plantas selelccionados1000 Cicla, rebrote, macollaje,tipo aqronómico, sanidad4000 IdemF 4(1 ) 1-15/Abril Densa4000 IdemF5 (2) 15/Mayo EspaciadaLíneas F6 (1 ) 1-15/Abril Densa(2) 15/Mayo Densa* (1) Dos o tres pastoreos con ovinos(2) Sin pastoreo1000 Ciclo, resistencia avuelco, tipo agronómico,sanidad, aspecto de granoResistencia a pastoreo,rendimiento de grano.Tipo agronómico, sanidad,rendimiento de grano.Fig. 2. Manejo de poblaciones segregantes para la selección de trigos doble propósito

Mejoramiento para trigos doble propósito en INIA-La Estanzuela47los cultivares creados para ese fin, con respectoa los testigos comerciales. La variedad INIA Gorrión,primera variedad comercial originada por esalínea de trabajo y liberada en el año 2000, mues­tra un mejor comportamiento que los demás cul­tivares comerciales, pero es consistentementesuperada por las líneas experimentales avanza­das LE 2270 Y LE 2271, las cuales probablemen­te sean liberadas al mercado el próximo año.Estos materiales también han mostrado muybuen comportamiento en ensayos conducidospara producción de grano, por el Programa Nacionalde Evaluación de Cultivares (Cuadro 3), don­de, además, han mostrado muy buen comporta­miento sanitario y adecuado tipo agronómico.de vista de ahorro de recursos y, también, momentode utilización de los mismos.Con este fin y usando información recabadaen los ensayos de doble propósito mostrados enel Cuadro 1, se determinaron los coeficientes decorrelaciones lineales fenotipicas entre rebrote,luego del último pastoreo, ciclo desde emergenciaa espigazón y rendimiento de grano (Cuadro 2).Resultados preliminaresEn el Cuadro 1, se muestra el rendimi.ento degrano de cultivares evaluados en ensayos paradoble propósito, donde se destacan netamenteCuadro 1. Rendimiento de grano (kg/ha) de las diez mejores entradas y de cuatrotestigos, en ensayos sembrados en La Estanzuela en abril y pastoreadosdos veces con ovinos, en los años 1998, 1999 Y 2000.1998 (1) 1999 (2) 2000 (3)Entrada kg/ha Entrada kg/ha Entrada kg/ha42 6341 17 4454 LE 2271 5208LE 2271 6137 19 4289 9 504136 5911 16 3850 3 495828 5874 20 3797 4793LE 2270 5676 24 3265 34 470418 5621 38 3196 49 464831 5612 LE 2271 3192 2 457338 5584 15 3185 LE 2270 453014 5566 LE 2270 3128 35 448029 5524 25 3091 4 4413INIA Gorrión 4966 INIA Gorrión 2807 INIA Gorrión 4344Buck Charrúa 4791 INIA Tijereta 2664 Buck Charrúa 4039E. Federal 4503 E. Federal 2514 E. Federal 3366INIA Tijereta 4432 Buck Charrúa 2493 INIA Tijereta 2792Tratamientos 42 49 49Media ensayo 4941 2604 3648C.V. ('Yo) 6,88 10,22 8,12MDS (0,05) 555 433 481(1) Siembra: 06/04/98 (2) Siembra: 08/04/99 (3) Siembra: 13/04/00Primer pastoreo: 03/06 Primer pastoreo: 04/06 Primer pastoreo: 03/07Segundo pastoreo: 09/07 Segundo pastoreo: 26/07 Segundo pastoreo: 18/08

48 Rubén VergesCuadro 2. Correlaciones fenotípicas entre diferentes características,estimadas a partir de los ensayos mostrados en el Cuadro 1.Rebrote (1) Ciclo (2) Rendimiento de granoPorte (3)1998 -0.403** -0.039 ns -0.077 ns1999 -0.482** 0.053 ns -0.164 ns2000 -0.253 ns -0.308 * -0.116 nsRebrote1998 -0.257 ns 0.243 ns1999 -0.126 ns 0.185 ns2000 -0.585 ** 0.267 nsCiclo1998 -0.239 ns1999 -0.693 **2000 -0.135 ns(1) Apreciación visual luego del último pastoreo, usando escala de 1 a 5, donde 1 esrebrote muy escaso y 5 rebrote excelente.(2) Días de emergencia a espigazón.(3) Aprecición visual en estado juvenil, usando escala de 1 a 10, donde 1 es portetotalmente rastrero y 10 totalmete erecto.(4) Estadisticamte significativo al P

Mejoramiento para trigos doble propósito en INIA-La Estanzuela49En base a los resultados disponibles hasta elmomento, incluyendo los presentados en estetrabajo, se puede concluir que la metodología utilizadapor el programa de mejoramiento dell N lApara obtener trigos doble propósito ha sido efectivay que, además, los mejores cultivares originadospor esta línea de trabajo también mantienenun buen comportamiento, en rendimiento,sanidad y tipo agronómico, cuando son evaluadosólo para producción de grano, junto con losmejores testigos comerciales.Lo último es muy importante desde el puntode vista de manejo de las variedades de ciclo largoy doble propósito por parte del productor porque,por distintas razones, frecuentemente decideno pastorear el trigo y, en este caso, la variedaddebe adaptarse a esa situación diferente que,probablemente, acarreará mayor presión de vuelcoy de enfermedades.Por otra parte y si bien esta metodología hademostrado ser válida, puede ser útil disponer demayor información con respecto a algunas variablesó características que puedan apoyar la selección,en cuanto a lograr mayor progreso enrendimiento de grano y otras características deinterés agronómico y comercial.Con este objetivo y aprovechando la informaciónde los ensayos para doble propósito incluidos en elCuadro 1, se determinaron coeficientes de correlaciónlineal entre diferentes caracteres, incluyendorendimiento de grano (Cuadro 2).En estos datos no se encontró ninguna asociaciónsignificativa entre porte y rendimiento degrano, lo cual es interesante ya que, históricamente,se ha seleccionado a favor de los portesmenos erectos, suponiendo que, en trigos pastoreados,los mismos estaban asociados a mayoresrendimientos. Por otro lado, se encontró unacorrelación negativa en los tres años y significativa(P

50 Rubén Verges• Las correlaciones estudiadas tienden a mostrarque la selección para obtener más altosrendimientos en trigo doble propósito, deberíaesta dirigida a seleccionar portes de planta másbien rastreros en el estado juvenil y de buenacapacidad de rebrote.• Parecería no existir correlaciones consistentesentre porte y ciclo y entre rebrote y ciclo, locual permitiría seleccionar a favor de ciclos algomás cortos que los manejados actualmente,sin afectar el rendimiento de grano y, por otrolado, favoreciendo el llenado de grano y, por lotanto, su calidad física.Literatura consultadaGonnet, M.R. 1981. Utilización del balance hídrico del suelo paraestimar días de laboreo en La Estanzuela.lnv. Agr. 2 (1): 94-97.Hounie, J.P. 1996. Role 01 lorage grain wheat in sustainableagriculture: alarmer"s view. In: Proceedings 01 the "InternationalWorkshop on Facultative and Double Purpose Wheats". Ed.Kohli, M. INIA La Estanzuela, Colonia, Uruguay. October 23­26,1995. p. 13-24.Tavella, C.M.; Verges, R.P.; Kohli, M.M. 1996. Progress indevelopment 01 double purpose wheats in Uruguay. In:Proceedings 01 the "International Workshop on Facultative andDoubte Purpose Wheats". Ed. Kohli, M. INIA La Estanzuela,Colonia, Uruguay. October 23-26, 1995. p. 93-105.Abstract --------------­Breeding wheats for doub/e-purpose in /N/A La Estanzue/a, UruguayThe existence ofmixed production systems, in which extensive crop and animal productioncoexist in the same farm, is very common and characteristic of Uruguayan coastal(Litoral) region. This region includes a very large percent of total holdings dedicated tomilk production and steer fattening.In these holdings, the use of double purpose (grain and forrage production) wheat wasvery important decades go. Then, the area practically disappeared primarily due to lackof adequate varieties for this purpose. In the 80's the area started growing again.Towards the end of the 80's, the National Wheat Breeding Program felt the convenienceand need to dedicate a part of its efforts to specincally generate double-purpose varieties.These must combine the following characteristics: early seeding (March-April), hightillering, good regrowth capacity after grazing, sensitive to photoperiod, in order not toelongate too soon. Beside these specific characteristics, they should have high grainyield potential, good disease resistance and acceptable industrial quality.Using the methodology adapted for these objectives, the research work has allowed torelease INIA Gorrion, a double purpose variety. In addition, several advanced lines thatoutperform check varieties for this purpose have also been identified.

Trigo híbrido: desde macho esterilidadcitoplasmática hasta agentes hibridizantesquímicosCristóbal Uauy1, Patricio Parodi, Alexis Vidal----------------------------- ResumenLa producción comercial de trigo híbrido se justifica si el potencial de incremento delrendimiento de la generación F, sobre el mejor de sus progenitores, o sobre el cultivarmás productivo en su área potencial de adaptación, produce un adecuado margen derentabilidad. Informes publicados desde 1946 a la fecha presentan un rango de incrementoentre 5,7 Y 176%. La alta productividad se complementa con un mecan ismo de toleranciaa condiciones ambientales adversas, que contribuye a estabilizar la producción.El concepto de trigo híbrido comercial se inició cuando el investigador japonés Kihara(1951) describió macho esterilidad citoplasmática (MEC) como resultado deretrocruzamientos substitutivos entre Triticum aestivum y T dichasians, con algunosefectos colaterales indeseables. Wilson y Ross (1962) informaron que la interacciónentre el citoplasma de T timopheevii y el núcleo de T aestivum inducía MEC sin efectosadversos aparentes sobre las plantas. Posteriormente se ha informado de la existenciade unos 15 a 20 citoplasmas diferentes inductores de MEC. Los genes restauradores defertilidad (Rf) también se derivaron de T timopheevii. No obstante, efectos genotípicos yambientales dificultaron la creación de líneas restauradoras (R) para ciertas zonasproductoras de trigo. Estas dificultades derivaron en el desarrollo de agentes hibridizantesquímicos (AHQ), compuestos que inducen macho esterilidad. Los AHQ presentan dosventajas: 1. Se simplifica y acelera la creación de líneas progenitoras al eliminar lasoperaciones genéticas necesarias para manipular citoplasmas y genes restauradores.2. Se eliminan la mayoría de los problemas asociados a la producción aislada de semillade las líneas progenitoras.Parte importante del trigo híbrido que se produce actualmente en el mundo se hadesarrollado utilizandoAHQ. Esta parece ser la vía que permitirá aumentar la superficiecultivada con trigo híbrido y la productividad del cereal.Introducciónnes de toneladas de trigo. Varios investigadoresEl trigo constituye el alimento básico para más han hecho proyecciones y se estima que para elde un tercio de la población humana. Es así como año 2020 se requerirán cerca de 1.000 millonesel trigo provee de alimento a grandes poblacio­ de toneladas de trigo, o sea un aumento en másnes en todos los continentes y es el cultivo con de un 75% con respecto a la producción anual demayor superficie en el mundo. La producción hoy. Esto implica romper. varias barreras hacia elmundial de 2000/01 llegó a cerca de 582 millo- futuro (Pingali, 1999).1Facultad de Agronomia e Ingenieria Forestal, Pontificia Universidad Católica de Chile, Departamento de Ciencias Vegetales, Santiago, Chile. Email autorcorrespondiente:cuauy@puc.cl

52 Cristóbal Uauy, Patricio Parodi, Alexis VidalPara poder lograr este aumento de producciónde trigo, se pueden emplear dos estrategias. Laprimera incluye el uso de mayor superficie bajocultivo de trigo de tal manera que la producciónaumente. La segunda es una mayor productividadde trigo por unidad de superficie. Como antecedente,existen estudios que señalan que losaumentos registrados desde 1950 a la fecha enla producción de trigo, cerca del 90% se debe aaumentos en el rendimiento del trigo y el resto amayor superficie. Esto nos señala que el caminoa seguir en el futuro será aumentar el rendimientopromedio del trigo mediante diversas formascomo mayor eficiencia en uso de nitrógeno, mayorestabilidad de rendimiento o la introducciónde trigo híbrido.Los rendimientos promedios del momento sonmuy diversos alrededor del mundo. Según CI­MMYT, para los años 1995 a 1997, el promedioglobal es de 2,6 ton/ha·1 (Pingali, 1999). ParaSudamérica, el promedio es aún menor llegandoa niveles de sólo 2,2 ton/ha·1. También existe grandiversidad entre los países de esta zona comoson Argentina (2,3 ton/ha- 1 ), Brasil (1,7 ton/ha- 1 ),Uruguay (2,4 ton/ha- 1 ) y Chile que para el año 2000tuvo valores medios de 4,4 ton/ha- 1 . En el futuro,para lograr los 1.000 millones de toneladas detrigo para el año 2020 se requerirá que el promediomundial alcance cifras cercanas a 3,8ton/ha- 1 en donde América Latina debiera jugarun rol más protagónico. Estas son algunas delas razones por las cuales es interesante haceruna mirada al trigo híbrido desde sus inicios hastala fecha.Situación actual de los híbridosLa situación actual de híbridos a nivel mundialdemuestra que varios cultivos han adoptado estatecnología. Es el caso de maravilla (girasol),maíz, sorgo y arroz que poseen variedades híbridascomerciales que se cultivan en el mundo (Cuadro1).La ventaja de rendimiento que se señala en elCuadro 1, es la que existía por sobre las variedadesconvencionales en el momento de la introducciónde los híbridos al mercado. En el casodel trigo estos datos serían muy bajos con unasuperficie sembrada de sólo un 0,001 % Ycon unaventaja estimada de 10 a 15% según el autor quese cite.La situación actual de los trigos híbridos esde incertidumbre. Existen dos grandes empresasque elaboraban trigo híbrido comercial en el año2000; HybriTech que es una filial de Monsanto yHybriNova que es filial de DuPont. HybriTech alaño pasado había lanzado al mercado de EstadosUnidos cerca de trece híbridos comercialesdenominados Quantum, dos híbridos en Francia(Cockpit y Cebestan) y tenía otras nueve variedadesen prueba a lo largo de Europa. La superficieocupada con trigo híbrido de HybriTech se acercóa las 150,000 hectáreas en 1997. En cuanto aHybriNova, cerca de 250,000 hectáreas estabanbajo produccón de su trigo híbrido el año 2000.Lo preocupante sucedió a mediados del año2000 cuando Monsanto y su filial HybriTech anunciaronel retiro de su línea de investigación entrigo. Después de más de 20 años trabajando entrigo híbrido, se retiraron del mercado. Esto dejóa u.na sola empresa (HybriNova) aún en el negociodel trigo híbrido. Existen otros países dondeel trigo híbrido se comercializa como es Australia(Wilson y Bonnett, 2001), Sud África (Jordaan,1996) y China (Huang et al, 2000). Aunqueexiste poca información de estos países, se puededecir que la superficie en cada uno de ellos esrelativamente pequeña.Cuadro 1. Situación actual del uso de cultivares híbridos en el mundo.Cultivo Area sembrada con híbridos Ventaja en rendimiento de híbridos% %Maíz 65 15Sorgo 48 40Girasol 60 50Arroz 12 30Fuente: USDA (Duvick, 1999).

Trigo híbrido: desde macho esterilidad hasta agentes hidrizantes53Ventajas de los híbridosHasta el momento sólo hemos visto ciertasposibles ventajas de los híbridos y discutido queen el caso del trigo la adopción de estas nuevasvariedades ha sido lenta. Los beneficios buscadospor los fitomejoradores a través de los híbridosson diversos.En primer lugar se busca un aumento en rendimiento.La teoría señala que los híbridos, debidoa la heterosis, poseen un cierto vigor mayor alde sus pares convencionales. La heterosis sedefine como el aumento de la generación F 1 porsobre el promedio de los progenitores. Este aumentopuede ser en cuanto a rendimiento, resistenciaa enfermedades o calidad. Es así como laheterosis de rendimiento es el objetivo que sebusca en el trigo híbrido (Pickett, 1993).Existen una serie de otras características quetambién se benefician en los híbridos debido a laheterosis. Entre ellos está una mayor estabilidadde rendimiento debido a este extra vigor ymayor resistencia a estrés biótico y abióticos.Esto se traduce en una mayor resistencia a plagas,sequía y otras condiciones ambientales desfavorablesque les permite producir en nuevaszonas y con mayores rendimientos que las variedadestradicionales.Estas supuestas ventajas teóricas deben serreafirmadas por experimentos que nos entreguenvalores y rangos para cada una de estas caracte- ,rísticas.En cuanto al incremento del rendimiento enlas variedades híbridas, se puede apreciar valoresdistintos de heterosis según datos de lasempresas y estudios científicos (Cuadro 2). Existentres tendencias en la literatura que muestranla diversidad de opiniones o de resultados obtenidocon los híbridos. En primer lugar, las empresasseñalan valores altos de heterosis; con locual muestran lo favorable que sería el uso desus semillas híbridas. A su vez, investigadoresingleses señalan valores pesimistas de heterosisde rendimiento con valores tan bajos como4,6%. Por último los investigadores de EstadosUnidos y del CIMMYT (Cukadar et al, 2000; Cukadary van Ginkel, 2001) entregan valores intermediosa los dos anteriores.En estudios realizados en la Universidad delEstado de Ohio, EEUU, durante varios años(OSU, 1999 y OSU, 2001), se hicieron comparacionesde las variedades híbridas y las mejoresvariedades comerciales de esas zonas. A lo largode distintos experimentos y localidades sepudo comprobar que, por lo general, los híbridossiempre estaban entre las dos mejores variedadespara esas zonas; aunque el mejor cultivartambién tuvo el mismo comportamiento.Es importante señalar que las variedades híbridastuvieron un desempeño muy similar o mejorque la mejor variedad convencional p¡:.¡ra la zonacon menor dosis de semilla. Con sólo el 70 ohasta un 50% de la semilla utilizada, los híbridoslograron rendimientos parejos a la variedad convencional.Esto señala una ventaja relativa paralos híbridos que aunque tengan una semilla máscara, parte de estos gastos mayores se compensancon la menor cantidad que se requiere.Cuadro 2. Valores de heterosis de rendimiento de diversos estudios.EstudioLucken, 1986Stroike, 1986 (Rohm and Hass)Bingham y Lupton, 1987Borghi, Perenzin y Nash, 1988Oury, Koenig, Bernard y Rousset, 1990Wassell y Weaver, 1995 (Monsanto)Jordaan, 1996Bruns y Peterson, 1998Cukadar y van Ginkel, 2001Valores de Heterosis de Rendimiento (%)8 a 17 24 a 27 5 a 12 4,6 7,3 18 a 36 11,5 a 14,8 10,8 a 13,8 6

54 Cristóbal Uauy, Patricio Parodi, Alexis VidalPor otra parte, a lo largo de seis años, Brunsy Peterson (1998) reportaron rendimientos de trigoshíbridos sistemáticamente mayores a las delas mejores líneas experimentales en EstadosUnidos. Estos diferentes resultados no hacen másque profundizar la incertidumbre del real valor dela heterosis existente en trigos híbridos. Por logeneral la mayoría de la literatura señala que entreun 10 a 15% de heterosis es lo que se consideranormal y que se consigue en forma consistenteen los experimentos.Además de la heterosis del rendimiento se habuscado determinar la ventaja de los híbridos conrespecto a características tales como resistenciaa enfermedades, calidad panadera yestabilidadde rendimiento.En cuanto a resistencia a enfermedades, síexistiría una ventaja de los híbridos, ya que permitenuna acumulación de genes resistente a través"gene pyramiding". Este consiste en cruzarlíneas con genes de resistencia a uno o más razasdel patógeno para obtener así una descendenciacon varios genes de resistencia para losdiversos biotipos de una o más plagas. Esto seha logrado en híbridos en forma consistente y esuna de las ventajas de los híbridos (Bruns y Petersan, 1998; Stroike, 1986; Wassell y Weaver,1995). Sin embargo, con las nuevas técnicas demejoramiento asistido por marcadores moleculares,esta ventaja va a quedar luego obsoleta debidoal rápido avance de las líneas convencionalescon estas nuevas tecnologías.Con respecto a la calidad panadera de los híbridos,ésta no presenta heterosis como se haseñalada en todos los estudio al respecto. Estose debería al hecho que la semilla que se estaríaanalizando para la calidad panadera correspondea la semilla F 2la cual ya perdió en gran parte suventaja heterótica con respecto a los padres. Poresto los estudios señalan que los valores son intermediosal de los progenitores (Borghi et al,1988; Brears et al, 1988; Edwards, 1986; Perenzinet al, 1996; Wilson, 1984).En cuanto a la estabilidad de rendimiento,nuevamente nos enfrentamos a versiones contradictorias.Por un lado existen trabajos que señalangran estabilidad de rendimiento de los híbridosa lo largo de ambientes muy diversos y otrostrabajos exponen niveles menores de estabilidadcon respecto a los trigos convencionales (McRae,1985; Parodi y Patterson, 1977; Stroike, 1986).Todos estos análisis nos demuestran que lasventajas del trigo híbrido debido a heterosis sona lo menos cuestionables en gran parte. Muchasventajas son pequeñas o no significativas y nose produce un aumento en varias característicascomo sucede con el maíz o sorgo. Esto se podríadeber en parte a la naturaleza híbrida del trigomoderno. Esto ha dificultado la tarea de aumentarla heterosis en trigo a través de híbridos yes una razón por la cual en el futuro se deberábuscar mayor heterosis dentro de cada gen ama(A, B Y D) Y no tanto entre ellos.Desarrollo de trigos híbridosExisten dos maneras de lograr la producciónde un trigo híbrido, a través de un sistema demacho esterilidad citoplasmática (MEC) o a travésdel uso de agentes hibridizantes químicos(AHQ). Ambos sistemas han enfrentado problemasal ser llevados a la práctica y al buscar utilizarlosen forma comercial.Macho esterilidad citoplasmáticaLa MEe data de mitad del siglo XX cuandoKihara (1951) Y Fukasawa (1953) descubrieronque el citoplasma de Aegilops era capaz de causarmacho esterilidad en trigo. Sin embargo nofue-hasta 1962 cuando Wilson y Ross diseñaronun sistema que permitiría la creación de variedadeshíbridas a través de esta tecnología. Ellosutilizaron el citoplasma de Triticum timopheevii,un lejano pariente del trigo, para inducir machoesterilidad en forma más estable que conAegilops y sin efectos colaterales en cuanto acalidad que presentaba el citoplasma recomendadopor Kihara y Fukasawa. Entre la década delsetenta y la actualidad diversos citoplasmas sehan utilizado para lograr macho esterilidad comoson Aegilops crassa, Ae. variabilis, Ae. ventricosay Triticum kotschyi. Sin embargo, el citoplasmamás utilizado en la actualidad corresponde a Triticumtimopheevii.El sistema de MEC está basado en tres componentes.La línea A corresponde a la versiónmacho estéril (por poseer el citoplasma) paracualquier variedad que se esté desarrollando.

Trigo hibrido: desde macho esterilidad hasta agentes hidrizantes55La línea B es la versión macho fértil de la línea Ay que es utilizada para polinizar y aumentar a lalínea A. Por último la línea R es desarrollada enforma específica para poseer genes restauradoresde fertilidad para permitir polen fértil en la progeniehíbrida. Como se aprecia existen varioscomponentes que deben interactuar entre sí anivel génico por lo cual las posibles complicacionesson múltiples.Los problemas a los cuales se ha visto enfrentadoel sistema de MEC son los siguientes:En primer lugar existen problemas de restauraciónde fertilidad por parte de la línea R. Estose debe al hecho que la restauración de fertilidaddepende de varios genes por lo cual la ausenciade alguno de ellos provoca una restauración parcialde fertilidad. Al recuperar sólo una parte dela fertilidad, la ventaja que poseería el híbrido porheterosis sería compensada en forma negativa porla falta de fertilidad y no sería conveniente seguirproduciendo. A esto se le suma la gran variaciónque existe en la restauración de fertilidad debidoa influencias del medio ambiente (Mahajan y Nagarajan,1998).Otros problemas que han surgido a su pasohan sido la falta de esterilidad en la línea A debidoa la presencia de genes restauradores de fertilidaden el genoma nuclear. Esto impide que elsistema funcione de manera adecuada. Debido aestas interacciones y al hecho que la mayoría delos sistemas de MEC se basan en el citoplasmade Triticum timopheevii, existe una limitada variabilidadgenética en estos trigos híbridos. Estolleva a una susceptibilidad de los híbridos antecualquier estrés no previsto en el ambiente. Famosoes el caso del citoplasma Texas en maíz yla epifitia de Helminthosporium maydis que eliminógran parte de la producción del cultivo enEE.UU. en 1970.También existen problemas económicos relacionadosal alto costo que tiene la manutenciónde las líneas A y R Y la tasa de multiplicación deltrigo que es muy baja en comparación con otrasespecies que hoy son híbridas. Por último estála coincidencia que al momento de buscar unaaceptación del mercado para los trigos híbridosen la década de 1970, CIMMYT y otros institutospúblicos lograron variedades semi-enanas mejoradasy con excelentes características de rendimientoy resistencia a enfermedades. Esto imposibilitóel éxito del trigo híbrido al existir unaalternativa igual a menor precio.Agentes hibridizantes químicosLos agentes hibridizantes químicos (AHO) sepueden definir como productos que se aplican enforma exógena al follaje, que se traslocan en formaefectiva a las anteras y ahí interrumpen o nopermiten el adecuado desarrollo del polen . A suvez mantienen un alto porcentaje de fertilidad femeninapor lo cual se evita la auto-polinización.Así se favorece la polinización cruzada con ungenotipo que servirá de macho para la "hembra"tratada con AHO.Los AHO se comenzaron a investigar en 1970cuando ya se vislumbraban las dificultades queel sistema de MEC tenía para la creación de trigoshíbridos. Este sistema prometía varias ventajascon respecto a su antecesor para producirhíbridos. En primer lugar los procedimientos sesimplifican al no existir líneas mantenedoras nirestauradores de fertilidad . Todos los procesosengorrosos y muy costoso que se debían llevar acabo en la MEC se reducían a la aplicación de unproducto en el momento adecuado. Ya no eranecesario buscar formas para inducir esterilidadsólo para después restaurarla, sino que sólo seesterilizaba al trigo ya sembrado antes de laemergencia de la espiga. Todo esto hizo que el~istema fuera más simple y también de manerasignificativa más económica (Bruns y Peterson,1998; Colhoun y Steer, 1982; Cross y Ladyman,1991; Edwards, 1986; Jan et al, 1976; Mahajan yNagarajan, 1998; Mogeson et al, 1989).A esto se le suma la posibilidad de utilizar todoslos genotipos o una mayor cantidad de genotiposque en el sistema MEC. Al no haber complejasinteracciones genéticas se podrían utilizary estudiar mayor cantidad de genotipos para verla posibilidad de su uso y las ventajas que podríaentregar al híbrido. Así se eliminó el gran riesgode la falta de variabilidad genética en los trigoshíbridos. Por último está el hecho que el tiemporequerido para lograr una variedad comercial sereducía, haciendo más atractivo este sistema paralas grandes empresas de genética de trigo (Crossy Ladyman, 1991; Cross y Schulz, 1997;Edwards, 1986).

56 Cristóbal Uauy, Patricio Parodi, Alexis VidalLos AHQ deben reunir una serie de característicaspara poder ser utilizados en forma comercialen la producción de semilla híbrida. Estas sepueden dividir en cinco grupos que son característicasfuncionales, toxicológicas, en cuanto asu modo de acción, flexibilidad de uso y por últimofactores económicos (Barbosa et al, 1987;Brears y Bingham, 1989; Cross y Schulz, 1997;Edwards, 1986; Lasa y Basemark; Lucken, 1986;Pickett, 1993).En cuanto al factor funcional, se requiere deun AHQ que induzca un alto rrivel de esterilidadmasculina (superior al 95%) ya que ese es suobjetivo principal. Esto debe ir acompañado poruna alta mantención de la fertilidad femenina. Porlo general se indican valores de fertilidad femeninaen el rango de 65 a 70% con respecto a lamisma variedad sin tratamiento de AHQ. Estosniveles son aceptables, pero bajar a niveles cercanosa 50% ya empiezan a complicar el sistemadesde un punto de vista económico.En cuanto a las características toxicológicas,se busca un AHQ que no sea fitotóxico parala planta. Muchos AHQ que se han usado hantenido efectos negativos al crecimiento de la plantacon efectos que van desde clorosis de las hojassuperiores a un impedimento de la emergenciade la espiga del eje central. El AHQ ideal debieraser lo menos fitotóxico posible. A eso sedebe agregar la toxicidad para el operario, losanimales y al ambiente en general.El modo de acción de los AHQ debiera sersistémico y con una absorción rápida por partede las hojas y de traslocación efectiva a las anteras.Se buscan productos sistémicos ya que laplanta de trigo crece con un eje central y conmacollas que también poseen espigas pero enforma desfasada con respecto a la central. Estoimplica que en el momento de aplicación tendremosvarias espigas de diferentes tamaños en laplanta a los cuales el AHQ debe actuar de igualforma. Como el rango en que actúan por lo generales corto, si el producto no es sistémico, algunasespigas serán controladas, pero la mayoríase escaparía del control y así produciría semillaautofecundada. La separación de esta semilla dela híbrida sería muy costosa y por lo tanto noviable económicamente. En cuanto a la traslocación,el producto al absorberse y traslocarse enforma rápida y efectiva a las anteras tendrá menorposibilidad de pérdida en la superficie de lahoja y tendrá un efecto mayor en su control.La flexibilidad de uso se relaciona en partecon lo expuesto anteriormente. Se busca un productoque sea capaz de inducir altos niveles deesterilidad a través de diversos genotipos. A lavez el producto deber tener una baja interaccióncon el medio ambiente para así lograr resultadossimilares y económicamente viables a lo largo deltiempo y de distintos lugares. Además se buscaun producto con una ventana de aplicación lomás grande posible para evitar problemas de aplicaciónen zonas muy lluviosas. Una mayor ventanade aplicación asegura tener mayor cantidadde trigos en la etapa que presentan respuestasal AHQ y así lograr maximizar la efectividadde tratamiento.Por último las consideraciones económicasincluyen todos los puntos discutidos anteriormenteya que según ellos habrá o no oportunidadesde producción de semilla híbrida comercial. Engeneral un producto económico, que se apliquecon facilidad y tenga flexibilidad de uso será conveniente.Además la semilla F 1producida debetener características similares o mejores a lasemilla que se vende de las variedades tradicionales.Diversos AHQ han sido desarrollados en eltiempo y nombraremos sólo algunos como ejemplos.Ethrel es el más antiguo que comenzó ainvestigarse a principios de la década de los 70.Es un producto con gran efectividad , pero queproduce fitotoxicidad en las plantas de trigo, locual varía según el ambiente (Pickett, 1993). Sesigue investigando hasta el día de hoy y hay investigacionesde su uso en 1999 buscando solucionarestos problemas y ver su comportamientoen genotipos chinos. Genesis es el nombre comercialdel producto clofencet desarrollado porRohm and Hass en los años 80 y que luego vendierana Monsanto y su filial HybriTech. Este productopresentaba ventajas reales frente a otrosAHQ debido a su baja toxicidad, buena flexibilidadde uso y efectividad (Nesvadba et al, 1997;Nesvadba y Vyhnánek, 2001; Vyhnánek yNesvadba, 2000; Wassell y Weaver, 1995). Sinembargo a mediados del 2000, Monsanto terminócon su investigación de trigo híbrido y por lotanto terminó el desarrollo de su producto clofencet.eroisor es el nombre de sintofen, el AHQ utilizado

Trigo híbrido: desde macho esterilidad hasta agentes hidrizantes57por HybriNova en Francia para la producción desus trigos híbridos. No existe literatura científicadel producto, pero debido a su uso comercialpodemos suponer que cumple bien con la mayoríade las características deseadas que antesnombramos. Recientes publicaciones de China eIndia indican AHQ desarrollados por estos paísescon gran efecto y resultados (Huang et al,2000; Mahajan y Nagarajan, 1998; Mahajan et al,2000). En el futuro se tendrá que ver como funcionanestos productos y cuan posible es su usocomercial.Han existido diversas limitaciones para que losAHQ no cobren la importancia necesaria. Estosson la alta toxicidad que presentaban la primerageneración de productos. A esto se le suma laalta esterilidad femenina que muchos aún causanreduciendo los márgenes económicos y haciéndolosinviables desde ese punto de vista. Porúltimo muchos AHQ tienen períodos muy cortosen los cuales se pueden aplicar por lo tanto sehace difícil su manejo en gran escala. Estos sonlos problemas principales de los AHQ, pero másimportante aún es profundizar en los problemasque han tenido los híbridos para introducirse almercado.Problemas en el desarrollo de lostrigos hibridosDesde hace ya 50 años se viene anunciandola inminente salida al mercado de los revolucio- ,narios trigos híbridos que lograrán rendimientosrécord en todo el mundo (Muskin, 1998). Sinembargo, aún no tienen el impacto que se pensóque alguna vez tendrían . Las razones las analizaremosa continuación :Una limitada ventaja en rendimiento de las variedadeshíbridas es el principal y más grave problemaya que en definitiva la opción de compraque hace el productor está directamente relacionadaal rendimiento que espera obtener de suvariedad de trigo (Perenzin et al., 1998 ;Pickett, 1993). Existen varias razones que explicanel limitado aumento en rendimiento. En primerlugar, existe baja heterosis en los híbridosde trigo hasta el momento. No se ha podido encontrarniveles altos de heterosis en forma consistentelo cual complica las cruzas en busca dehíbridos superiores. A esto se agrega el hechodel rápido incremento en rendimiento que hantenido las variedades convencionales debido alexitoso trabajo de fitomejoradores a través delmundo.Existen altos costos en todos estos sistemaspara el desarrollo de variedades híbridas y producciónde semilla comercial. El sistema de MECes muy costoso debido a la manutención de todaslas líneas y de las interacciones génicas queexisten entre éstas y el resultado final. Es asícomo la semilla híbrida es de mayor costo paralos productores y por lo tanto éstos al no cubrirel extra costo de la semilla híbrida debido a losbajos aumentos en rendimiento comparado conla semilla convencional, prefieren esta última.A estos bajos niveles de heterosis en rendimientose unen características agronómicas similaresa los de las variedades convencionales.No existe heterosis para calidad panadera y encuanto a resistencia a enfermedades e insectosno es clara la ventaja tampoco. Esto sumado alos dos factores anteriores hace que la comprade semilla híbrida sea muy baja.Futuro del trigo híbridoDebido al reciente retiro de Monsanto del negociode semillas híbridas de trigo, existe granincertidumbre en el ambiente. Una de las mayoresempresas, que había invertido millones dedólares en esta línea de investigación se retirópor razones poco claras. Esto ha generado dudade la factibilidad del trigo híbrido hacia el futuro.Analizaremos cuáles son las opciones que existenen vista de tres acontecimientos. Primero, laposibilidad de usar nuevas herramientas como labiotecnología. Segundo, los cambios en la arquitecturade la planta con la introducción del biotipoBuitre de CIMMYr. Por último, la aparición denuevos participantes a la investigación de trigohíbrido.BiotecnologiaLa posibilidad de usar nuevas herramientas debiotecnología en la producción de trigo híbridosupone una serie de escenarios que deben analizarse.Estas nuevas técnicas de la biotecnologíapermitirán obtener información acerca de los genesque controlan diversas características deseadasy también así el rendimiento. La posibilidadde mirar dentro de los genomas y poder identifi­

58 Cristóbal Uauy, Patricio Parodi, Alexis Vidalcar genes y transferirlos de manera efectiva puedeabrir nuevas puertas al trigo híbrido (Pingali,1999).Los nuevos conocimientos pueden ayudar acomprender de mejor manera los funcionamientosde los grupos heteróticos al interior de losgenomas y atribuir a distintos segmentos de ésteresponsabilidades en cuanto a rendimiento y resistenciaa plagas. El uso de marcadores molecularespara asistir la selección posibilita un usomás eficiente de los genotipos. que hoy se tieneny explotar al máximo su potencial. Debido al carácterhíbrido (natural) del trigo se puede exploraral interior de cada genoma la heterosis intragenómicay buscar maneras de aumentarla heterosisintergenómica. Esto permitirá en definitivaacortar los tiempos requeridos para el desarrollode variedades híbridas y su introducción al mercado.Además el apoyo biotecnológico puede ayudara entender de mejor manera una serie de fe­' nómenos que hasta ahora no son muy claros.Investigaciones recientes han demostrado que lacapacidad combinatoria general es más importanteque la específica. Cukadar y van Ginkel(2001) demostraron que los híbridos de mayorrendimiento se logran cuando se utilizan progenitorescon mayor rendimiento. Es así como ellosutilizaron un progenitor con excelente rendimiento,pero con baja resistencia a roya. Esta líneaexperimental no podría llegar a ser una variedadcomercial, pero su uso para la producción de híbridossi es posible ya que al cruzarla con otralínea con buen rendimiento y resistencia se logróun híbrido con rendimiento de 6% por sobre elmejor progenitor, pero con 17% por sobre la mejorvariedad comercial debido al uso de la líneaavanzada.Biotipo BuitreEste nuevo biotipo desarrollado por CIMMYTposee características que según los expertospodría por si sólo aumentar los rendimientos entreun 15 a 20%. Sus ventajas son un tallo másgrueso, espiga más grande (mayor a 30 cm),mayor número de espiguillas y mayor área foliardebido a hojas más anchas. Esta nueva arquitecturade planta abre posibilidades para ser usadaen trigo híbrido. Los problemas que se hanvisto hasta la fecha son la falta de fertilidad enlas espigas y la alta susceptibilidad a roya. Elejemplo del uso de líneas experimentales para laproducción de híbridos abre la posibilidad de usarestos nuevos biotipos (Pingali, 1999).Nuevos participantesIndia y China han iniciado recientemente nuevasinvestigaciones con respecto al trigo híbridoy en especial a través de tecnología de AHQ(Huang etal., 2000; Mahajan y Nagarajan, 1998;Mahajan et al., 2000). Estos dos países son losque poseen mayor producción de trigo mundial ycuentan con excelentes centros de investigaciónque desde 1995 han publicado diferentes trabajosrespecto al desarrollo de nuevos AHQ conbuenos resultados hasta el momento. Como fuemencionado anteriormente, CIMMYT había reiniciadosu trabajo en trigo híbrido junto a Monsanto,pero con la salida de esta empresa este proyectoha quedado en cuestión .En Japón se está trabajando con MEC a travésdel citoplasma de Ae. crassa que es fotosensible(Murai, 1998) Estudios preliminares han reveladoque existen ventajas de heterosis con estos sistemasque dependen del fotoperíodo.ConclusionesPara el año 2020 el mundo tendrá que producircerca de 1.000 millones de toneladas de trigo,10 cual implica aumentar los rendimientos promediosa cerca de 3,8 ton ·ha·1. Una de las posibilidadespara lograr estos rendimientos es el usode trigo híbrido que actualmente existe en formacomercial en Francia, Estados Unidos, Australiay Sudáfrica. La superficie bajo las variedades híbridases aun relativamente menor debida principalmentea una escasa ventaja en rendimientocon respecto a las variedades convencionales.Existen ventajas teóricas de los híbridos, queen el caso del trigo, no han logrado materializarseen forma consistente. Es el principal razónpor la cual se menciona valores diferentes paraheterosis de rendimiento, estabilidad y resistenciaa plagas. Las dos tecnologías desarrolladashasta el momento para la producción de trigo híbrido,macho esterilidad citoplasmática y el usode agentes hibridizantes químicos, han tenidocomplicaciones en su uso. Sin embargo la faltade híbridos comerciales se debe en gran medida

Trigo hibrido: desde macho esterilidad hasta agentes hidrizantes59al exitoso trabajo que hay en variedades convencionalesy al incremento sostenido de rendimientoque estas han logrado en los últimos 50 años.Esta gran "competencia" ha hecho que las ventajasde los híbridos sean relativamente pequeñasy no viables desde un punto de vista económico.Nuevas herramientas de biotecnología, el usode biotipos nuevos en el mejoramiento y el ingresode China e India al escenario de la investigacióndel trigo híbrido abren esperanzas a que enel futuro se logre tener variedades híbridas quecompartirán un espacio con las variedades convencionalesy así lograr la meta de 1.000 millonesde toneladas de trigo para el año 2020 .Literatura consultadaBarbosa, J.F.; Iraja, F.; Tavares, M.J. 1987. Esterilidade empolen de trigo inducida pelo ácido 2-Cloroetilloslonico (Ethrel).Pesquisa Agropecuaria Brasileira. 22:3. 265-274.Bingham, J.; Lupton, F.G .H. 1987. 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Trigo hibrido: desde macho esterilidad hasta agentes hidrizantes61Abstraet -------------­Hybrid wheat: From eytoptasmie mate sterility to ehemieat hybridizing agentsThe commercial production ofhybrid wheat is justified if the potential increase in yield ofthe F1 seed is over the best parent or most productive cultivar in an area ofits adaptationand produces adequate margin of returns. The reports published since 1946, put thisincrement in the range between 5.7 and 176 percents in different crops. In hybrids, thehigher yield is complemented by a mechanism that provides tolerance to adverseenvironmental conditions and thereby stabilizes the production.The concept ofcommercial hybrid wheat started as early as 1951, when Japanese scientistKihara, described cytoplasmic male sterility (CMS) because ofsome collateral undesirableeffects associated with backcrosses between Triticum aestivum and T. dichansians.Wilson and Ross (1962) reported interaction between T. timopheevi cytoplasm and T.aestivum nucleus inducing CMS without apparent adverse effects on the plants. Sincethen, 15-20 different CMS causing cytoplasms have been reported. The fertility restorationgenes (Rf) have also been derived from T. timopheevii. However, the creation ofrestorer(R) lines for some wheat growing regions has been difficult due to genetic and environmentaleffects. These difficulties were primarily responsible for the development ofmale sterilitycausing compounds called Chemical Hybridizing Agents (CHA). The CHA show two mainadvantages: 1) simplify and accelerate the development ofprogenitors by eliminating themanipulation ofcytoplasm and restorer genes and 2) eliminate a majority of the problemsassociated with the seed production ofprogenitor lines in isolation.Today an important part ofthe hybrid wheat produced in the world is based on the utilizationof CHA. This seems to provide an opportunity to increase area under the hybrid wheatand the productivity of this cereal.

62 Cristóbal Uauy, Patricio Parodi, Alexis Vidal

Produção de linhagens duplo-haplóides, naEMBRAPA Trigo, no período, 1991-2000Pedro Luiz Scheeren 1 , Maria Irene Baggio de Moraes-Fernandes 1 , Sandra Patussi Brammer 1 , Edson Jair lorczeski 1 , Ana Christina Albuquerque Zanatta 1 , Valesca Pandolfi2 -------------------------------Resumen------------------------------­La aceleración en el proceso de obtención de lineas de trigo y la mejoria de lascondiciones de selección en material genéticamente homozigoto, fueron alcanzadascon la producción de líneas doble-haploides, vía gimnogénesis, en lugar de laandrogénesis, en el Embrapa Trigo, Passo Fundo, Brasil. Esta metodologia permite lacreación de líneas genéticamente uniformes, en dieciocho meses, a partir dei cruzamientotrigo/maiz. En resumen, plantas F, e plantas seleccionadas en poblaciones F 2y F3 detrigo son cruzadas con maiz, en el invernáculo, bajo condiciones adecuadas de luz y detemperatura. Alrededor de 14 dias después de los cruzamientos, las espigas soncosechadas para el rescate de los embriones y su cultivo en el medio de regeneración"papa II " modificado. Las plántulas obtenidas son transferidas en vermiculite, con soluciónnutritiva, por aproximadamente 30 dias. Después de su desarrollo, las plantas generadasin vitro son tratadas con colchicina, para duplicación cromosómica, y aclimatadas enfitotrones, hasta la obtención de las semillas. Estas son evaluadas para la identificaciónpreliminar de la calidad usando eletroforesis (HMWG) , principalmente para aptitudpanadera. Semillas de las nuevas Iíneas son multiplicadas en invernaderos telados antesde evaluar su adaptación a nivel de campo.EI proceso ha producido resultados valiosos principalmente en el desarrollo de poblacionespara estudios genéticos y marcadores moleculares, de líneas originarias de cruzamientosinterespecíficos y de germoplasma para mejoramiento de la calidad y de la resistencia alas enfermedades de trigo. Con el principal objetivo de desarrollar el germoplasma básicodurante 1995-2000, alrededor de11. 500 espigas de trigo fueron polinizadas con ma izpara la producción de 7.801 líneas doble-haplóides.Introduçãoo melhoramento de trigo está evoluindo constantemente.As cultivares de trigo, ditas "antigas",cultivadas no Sul do Brasil há cerca de quarentaanos atrás, tinham como características principaiso porte alto e a conseqüente suscetibilidadeao acamamento, a suscetibilidade a diversasdoenças e o baixo potencial de rendimento degrãos. Naquela época, raramente as lavouras produziammais de 1.500 kg/ha, de grãos de trigo.Por outro lado, as cultivares chamadas "modernas",evoluíram e apresentam porte mais baixo esignificativa resistência ao acamamento, novosgenes de resistência ou tolerância ás doenças,melhor indice de colheita e maior potencial deprodução de grãos. Hoje, já são comuns as lavourascom potencial de produção de grãos superiora 3.000 kg/ha, nas condições da região Suldo Brasil.1 Embrapa Trigo, Rodovia BR 285, km 174, CEP 99001 970 Passo Fundo, RS .E-mail autorcorrespondiente:scheeren@cnpLembrapa.br2 Becaria DTI/RHAE/CNPq - Embrapa T rigo.

64 Pedro L. Scheeren et aI.Nessa região, o trigo de panificação e outroscereais de inverno, como a cevada e o triticale,sofrem múltiplos estresses bióticos e abióticos,exigindo dos melhoristas um esforço adicional,em relação aos locais onde os problemas sãomenos numerosos e/ou os investimentos em pesquisasão mais antigos e continuados.Atualmente, o melhoramento genético de trigo,na Embrapa Trigo, tem como objetivo geralcontribuir tecnológica e cientificamente para oaumento da competitividade e agregação de maiorvalor econômico ao trigo brasileiro, atendendo àdemanda por cultivares de trigo com maior resistênciaàs doenças, com vantagens adaptativaspara a produtividade e com qualidade tecnológicaadequada ao uso final. Assim, são objetivosespecíficos: desenvolver cultivares com aptidãopanificativa e para indústria de massas alimentícias,enquadradas nas classes pão e melhorador,e cultivares para outros usos (doméstico,bolos, biscoitos e confeitaria), enquadradas naclasse brando; combinar, em um mesmo genótipo,elevado potencial de rendimento e estabilidadede produção com qualidade tecnológica e resistênciaa estresses bióticos e abióticos; transferirresistência às principais doenças, como àferrugem da folha, às manchas foliares, à giberelae ao oídio, proveniente de novas fontes, paragenótipos elite; e implementar o uso de estratégiasbiotecnológicas, para resolver problemas dedifícil solução por técnicas tradicionais.É sabido que os cereais se reproduzem, nanatureza, por autofecundação, sendo necessárioo plantio e a avaliação por 7 a 9 gerações, apósos cruzamentos intervarietais, para a obtençãode genótipos homozigotos recombinantes. Poroutro lado, através da cultura de tecidos, plantashaplóides podem ser obtidas in vitro, as quais,após a duplicação do genoma, artificial ou expontânea,tornam-se completamente homozigotase férteis (haplodiplóides) em um único ciclo.Quando efetuada em gerações híbridas, a haplodiploidizaçãoreduz para uma geração o temponecessário para obtenção de genótipos homozigotos.Como não há interações de dominância erecessividade o tamanho da população requeridopara a seleção de um genótipo qualquer é igual araiz quadrada do utilizado pelos métodos convencionais.Haplodiplóides podem ser obtidos a partir dogrão de pólen, pela cultura de anteras (androgênese),ou a partir da célula feminina ou oosfera(gimnogênese), pela polinização com milho, seguidapela eliminação somática do genoma daespécie polinizadora.Na Embrapa Trigo, a viabilidade de uso daandrogênese no melhoramento foi demonstradajá no início da década de oitenta, através da produçãode linhagens de trigo com capacidade androgenéticaassociada a características agronômicasdesejáveis. De 1980 até 1993, a cultura deanteras foi realizada com 1.295 genótipos distintos.Entretanto, destes genótipos, somente 46por cento revelou capacidade androgenética, produzindoestruturas de embriões de trigo. Por fim,dezessete por cento dos embriões regeneraramum total de 1.182 linhagens duplo-haplóides detrigo. Desses, 152 genótipos foram selecionadospor suas boas características agronômicas e avaliadosnos ensaios de rendimento de grãos. Comoresultado da cultura de anteras, em 1991 , foilançada a cultivar Trigo BR 43, com rendimentomédio 16% acima das melhores testemunhas.Trigo BR 43 foi a primeira cultivar obtida poressa metodologia nas Américas e a quarta entretodos os programas de melhoramento da Terra.Por motivo de quebra de resistência à ferrugemda folha, esta cultivar foi retirada de recomendaçãode cultivo em 1995..Entre as estratégias adotadas no programa demelhoramento de trigo, a aceleração no processode obtenção de linhagens e a melhoria dascondições de seleção, em material geneticamentefixo (homozigoto), foi alcançada com a produçãode linhagens duplo-haplóides, via gimnogênese(DHM), no projeto Melhoramento genético de trigopara o Brasil, conduzido na Embrapa Trigo,em Passo Fundo, Rio Grande do Sul, Brasil. Coma utilização dessa metodologia que, conformeMoraes-Fernandes et ai., 1991, permite a criaçãode linhagens geneticamente uniformes, em menosde dois anos, a partir do cruzamento "trigo Xmilho", o tempo para a criação de linhagens ecultivares foi reduzido em até quatro anos, secomparado ao método tradicional com uma geraçãopor ano.

53 Produção de linhagens Duplo-haplóides, na EMBRAPA trigo65Metodologia haplodiploidizaçãoAs etapas do processo de haplodiploidização,via gimnogênese, foram executadas como descritopor Moraes-Fernandes et aI., 1991 , e porSilva et aI. , 1995. Em resumo, variedades de milhoe populações F 1(de cruzamentos simples, múltiplosou de retrocruzamentos), F 2e F3 de trigo,resultantes de cruzamentos entre variedades oude seleções de plantas em populações segregantes,são cultivadas em vasos, em telado e/ou casade vegetação, sob condições adequadas de luze de temperatura, para a realização dos cruzamentos.As espigas de trigo são emasculadas epolinizadas com pólen de milho, aproximadamentequatro dias após. Cerca de 14 dias após oscruzamentos "trigo x milho", é realizada a coletadas espigas para o resgate dos embriões, os quaissão incubados em meio regeneração "Batata II"modificado.As plântulas obtidas são transferidas para vermiculite,com solução nutritiva, por, aproximadamente,10 dias. Após esse período, as plantasgeradas in vitro são tratadas com colchicina, paraduplicação cromossômica, para depois seremaclimatadas em Fitotrons, casas de vegetação etela dos, até a obtenção das primeiras sementesdos genótipos recombinantes. Os grãos obtidossão avaliados, por eletroforese, quanto à presençade bandas de gluteninas de alto peso molecular,as quais apresentam associação com característicasde qualidade para panificação. As sementesdas novas linhagens são semeadas em potes(vasos), no telado, ou em parcelas, nos camposexperimentais, a fim de avaliar as característicasagronômicas, componentes de rendimentoe qualidade dos grãos.Resultados e discussãoNos primeiros anos em que a nova técnica deprodução de linhagens duplo-haplóides foi usada(1991 a 1994), os resultados foram pouco expressivos,revelando a necessidade de ajustes nametodologia. Diversos ajustes foram aplicados.Mudanças foram necessárias na condução dasplantas de trigo, doadoras de embriões , bemcomo na conduçao das plantas de milho, doadorasde do pólen . Novas linhagens e híbridos demilho foram testados. Nesse período, diversosestudantes bolsistas fizeram seus estágios e treinamentona Embrapa Trigo, auxiliando nas emasculaçõesdas espigas de trigo e conseqüentemente,participando dos esforços para implantaçãoda nova metodologia. No inverno de 1995, comas condições favoráveis ao desenvolvimento deplantas doadoras e, também , com o melhor desenvolvimentode milho para a produção de pólen,foram produzidas 272 linhagens duplo-haplóides,indicando que essa nova metodologia tinha rea ispossibilidades de uso.Se comparados aos resultados obtidos emanos anteriores, quando era usada a técnica decultura de anteras (a androgênese) para a produçãode linhagens duplo-haplóides, foi observadoum grande incremento no número de linhagensproduzidas anualmente. De 1980 a 1993,foram cultivadas anteras de 1.295 genótipos, edestes, 46% formaram estruturas embrionárias.Entre os genótipos com capacidade androgenética,1.182 (17%) regeneraram plantas verdes, oque correspondeu à média de 84 linhagens duplo-haplóidespor ano. Considerando os resultadosobtidos com o uso da androgênese e, também,a partir dos expressivos resultados iniciaisobtidos com o uso da gimnogênese (966 linhagens,em 1996, e 492 linhagens, em 1997), aEmbrapa Trigo passou a investir, consistentemente, nessa nova metodologia, como forma de desenvolvernovos genótipos de trigo.Durante o período 1995-2000, foram polinizadas,com milho, 11.409 espigas de trigo (correspondendoa 318.733 flores, ou seja , em média ,2'7,76 flores por espiga), resultando em 7.801 linhagensduplo-haplóides , sendo a maioria delascom o objetivo de desenvolvimento de germoplasmabásico. Houve um aumento de linhagens obtidaspor espigas emasculadas, de 64,35% para108,94 %, bem como de linhagens por flores polinizadas,de 2, 27% para 3,77%, nos anos de 1995e 1999, respectivamente (Tabela 1).Em 2.000, uma coleção com mais de 2.200 linhagensduplo-haplóides, produzidas nos anos anteriores,foi multiplicada e avaliada nos telados enos campos experimentais da Embrapa. Diversaslinhagens, com melhor tipo agronômico, com maiorresistência ás doenças e/ou com melhores característicasde qualidade industrial, foram produzidas,selecionadas e usadas em blocos de cruzamentose/ou avaliadas para adaptação e rendimento, visandoestabelecer o Valor de Cultivo e Uso (VCU), pararecomendação para cultivo.

66 Pedro L. Scheeren et aI.Tabela 1. Produção de linhagens duplo-haplóides de trigo, via gimnogênese, obtidosem duas épocas (verão e inverno), nos anos de 1995 a 2000, na EmbrapaTrigo. Embrapa Trigo, 2000.Período C EE FP L FP I EE L/EE L/FP(%) (%)1995Verão 73 180 4.576 71 25,42 39,44 1,55Inverno 172 353 10.491 272 29, 72 77,05 2,59Total 245 533 15.067 343 28,27 64,35 2,271996Verão 176 461 11.795 O 25,58 0,00Inverno 415 933 26.344 966 28,23 103,54 4,66Total 591 1.394 38.139 966 27,36 69,30 2,531997Verão 108 655 15.409 132 23,52 20,15 0,85Inverno 507 1.336 32.785 360 24,54 26, 95 1,09Total 615 1991 48.194 492 24,20 24, 71 1,021998Verão 182 1.068 25.700 93 24,06 8,71 0,36Inverno 592 1.961 56.750 2.109 28,94 107,55 3,71Total 774 3.029 82.450 2.202 27,22 72', 70 2,671999Verão 40 161 4.264 4 26,48 2,48 0,09Inverno 590 1.954 56.710 2.300 29,02 117,71 4,05Total 630 2.115 60.974 2.304 28,82 108, 94 3,772000VerãoInverno 2.347 73.909 1.494, 31,49 61,30 2,02Total 2.437 73.909 1.494 31,49 61,30 2,02TotalGeral 2.855 11.409 318.733 7.801 27,76 68,37 2,45• C: No. de Cruzamentos; EE: Espigas Emasculadas; FP : Flores Polinizadas; L: Linhagens producidas.Das linhagens que passaram pela experimen- Paralelamente, linhagens foram avaliadas paratação no campo, em 1999 e em 2000, na Embra- resistência às principais doenças e, também,pa Trigo, Embrapa Cerrados e na Embrapa Soja, quanto à aptidão de uso industrial, empregandoforamselecionadas 348 linhagens para ensaios se a eletroforese. Com relação ao padrão de banpreliminaresde primeiro ano, 35 para ensaios das de Gluteninas de Alto Peso Molecular (Glupreliminaresde segundo ano e 10 linhagens para APM) encontradas nos genótipos avaliadas, pôdeparticipaçãonos ensaios finais de rendimento de se observar uma expressiva variabilidade genétigrãos(Tabela 2). Seu desempenho foi compara- ca. De 267 linhagens selecionadas por caractedoàs cultivares padrões, apresentando, ainda, rísticas agronômicas, para inclusão e/ou percaracterísticasdesejadas de qualidade industrial manência em ensaios de rendimento, em 1999,(Tabela 3 e Tabela 4).51 (19,1 %) e 42 (15,7%) apresentaram, respectivamente,combinação de 3 e de 2 bandas indi­

53 Produção de linhagens Duplo-haplóides, na EMBRAPA trigo67Tabela 2. Número de linhagens duplo-haplóides de trigo selecionadas e emexperimentação no Brasil em 2001, produzidas no período de 1995­2000 Embrapa Trigo, 2001.Ensaio Ensaios Preliminares Ensaios Finais de1° ano 2° ano Valor de Cultivo e UsoLOCALRio Grande do Sul 75 3 2 Paraná 89 31 7 Cerrado-I rrigado 99 1 1 Cerrado-Sequei ro 85 Total 348 35 10Tabela 3. Rendimento de grãos (kg/ha), em Londrina, percentagem (%) relativa àstestemunhas, e informações sobre a qualidade industrial de linhagens detrigo em preliminar de 1° ano, em 2000, promovidas aos ensaios preliminares2° ano, em 2001.Embrapa Soja, Londrina, PR, 2001 .Linhagem Cruzamento kg/ha % W FF APPF 953239 BR 15/NORKIN CHURRINCHE 4780 100 372 R 80PF 973210 EMB 27/KLEIN ORION 4753 90 360 MS 70PF 973214 EMB 27/KLEIN ORION 3700 101 316 MS 65PF 983241-A BR 18/FN 3827 92 310 MR 70PF 973496 PF 940347/PF 940436 3887 81 290 MR 75PF 973279-C EMB 16/3/EMB 27*3//BR 5680 125 287 MS 8035/BUCK PONCHOPF 973283-A J U P 7 3/E M B 1 6 4680 103 274 MS 90PF 973076 PF 940396/BR 23 3600 79 270 R 90PF 973279 EMB 16/3/EMB 27 *3//BR 5295 111 262 MS 7535/BUCK PONCHOPF 983228-A ANA 75/PF 950391 4967 119 242 R 75PF 973069 PF 940396/BR 23 3060 64 233 R 60PF 973831 PF 940412/PF 940398 4040 85 215 MS 70PF 973071 PF 940396/BR 23 4473 99 212 R 85PF 973003 ANA 75*4/EM B 16 6200 117 211 MS 80PF 973687 EM B 16/3/E M B 27*3//B R 5153 108 207 MS 7535/BUCK. PONCHOPF 983457-0 PF 91204*2/PF 87851 4040 84 203 MR 80T . BR 18 (testemunha) 209 MR 85IAPAR 53 (testemunha) 193 S 90% = percentagem de rendimento em relação à média das testemunhas em cada experimento.w= força geral de glúten (10 ·4J);FF= reação à ferrugem da folha, R: resistente , MR: moderadamente resistente, MS : moderadamentesuscetível e S: suscetivel;AP= altura da planta, em cm . T. BR 18 Testemunha IAPAR 53 Testemunha. As amostras foramanalisadas no Laboratório de Qualidade Industrial da EMBRAPA Trigo, em Passo Fundo, RS .

68 Pedro L. Scheeren et aI.Tabela 4. Rendimento de grãos (kg/ha), em Londrina, percentagem relativa àstestemunhas (%), e informações sobre a qualidade industrial daslinhagens duplo-haplóides de trigo em preliminar de segundo ano,em 2000, promovidas aos ensaios intermediários e finais, de 2001.Embrapa Soja, Londrina, PR,2001.LinhagemCruzamentokg/ha %T PH PMG W P/LPF 953158BR 15*2//PAMPA INTA/2*EMB 164967 104 78,2 39,4 179 0,8PF 973072PF940396/BR 234000 88 80,2 31,8 349 0,9PF 973395EMB 16*3/BUCK NANDU5307 110 78,7 35,0 223 0,7PF 973510PF 973518PF 940396/BR 23PF 940409/BR234100 85 79,9 38,0 234 0,94867 107 80,2 37,6 191 0,9PF 953054EMB 27//EMB 16/PAT 73924240 92 77,7 32,4 170 0,8PF 953336PF 87511/PAT 7392//BR35/KLEIN H3450 C 31315193 109 79,5 36,3 175 0,6T. BR 18Testemunha80,6 42,8 209 0,67IAPAR 53Testemunha77,7 48,8 193 0,34PH = peso do hectolitro; PMG= peso de mil grãos; W= força geral de glúten (10" J); P/L= relaçãoentre a tenacidade e a extensibilidade•As amostras foram analisadas no Laboratório de Qualidade Industrial da Embrapa Trigo, em PassoFundo, RS.cativas de boa aptidão panificativa. Em 2000, foramavaliadas 882 linhagens duplo-haplóides obtidasem 1999, quanto às gluteninas de alto pesomolecular. Os resultados foram significativos.Após análise e contagem das combinações identificadasnos géis, 272 linhagens apresentaramcombinações de três bandas consideradas de boaqualidade para panificação, correspondendo a30,8 % das linhagens analisadas. Destas, 130linhagens apresentaram a combinação 2*, 7+8,5+10, para os cromossomos A, B e D, respectivamente.Essa combinação é descrita na literaturacomo aquela que melhor estima a aptidãopanificativa de genótipos de trigo. Associadas àsdemais combinações igualmente consideradas deboa qualidade (duas bandas boas), foram obtidas448 linhagens, correspondendo a 50 ,8 %.Assim, mais de 80 % dos genótipos avaliadosapresentaram, pelo menos, duas bandas associadasà boa aptidão panificativa, também mostrando-sesuperior ao ano anterior, no qual apenas34,8 % das linhagens apresentaram essascombinações de bandas.A combinação de bandas que definem genótiposde trigo de glúten fraco ou muito fraco, parapanificação, estava presente em 158 linhagens(17,9 %), e apenas quatro linhagens (0,5 %) nãoapresentaram bandas indicativas de boa qualidadede panificação. No entanto, esses trigos, quenão mostraram expressão para panificação, po­

53 Produção de linhagens Duplo-haplóides , na EMBRAPA trigo69~ . ES[l< k~Il. Cn~lJ s~· tl l iH.lu J> f) j J n ir.,u;: :liçii.üpI:.'! tJ;C'l ',..(: r'd('R eg'~ n e i'~ç::) (,dnESpig ClSférft,islOTadO')C r;}Uln~tm tl~' O::fi)m ólõ !Soltlo~.'1 ''-!ltamcntocaDl cO.Ic.h.id n a2n = 42Fig, 1. Esquema representtivo do cruzamento trigo x milho para a produção deplantas duplo-haplides de trigo.Adaptado de Mornes-Fernandes, 1987.derão apresentar ótimas características paraoutros fins industriais, como confecção de bolose de biscoitos doces, que exigem trigos de glútenfraco. (Fig . 1).Conclusões e o que aprendemos?A técnica da gimnogênese foi ajustada para otrigo e as metas atingidas e superadas, conformeo número de polinizações efetuadas.Houve, um aumento progressivo ná produçãode novas linhagens ao longo dos anos, passandode 343, em 1995, para 2.304, em 1999, apesarde, no ano de 2000, esse número ter uma pequenaredução em função das dificuldades para aclimataçãodas plântulas, após a duplicação comcolchicina. Esses resultados permitiram ampliara escala de uso da gimnogênese no melhoramentodo trigo, uma vez que a dependência do genótipo, na gimnogênese, é menor do que na androgenêse.A haplodiploidização trouxe profundas implicaçõespara o programa de melhoramento daEmbrapa, no que se refere a economia de tempoe espaço para a produção de linhagens. A eficiêncianos trabalhos de seleção foi acelerada.

70 Pedro L. Scheeren et aI.Além disso, a androgênese proporciona maioragilidade na obtenção de linhagens para uso emestudos genéticos e desenvolvimento de marcadoresmoleculares.Com relação ao padrão de bandas de Gluteninasde Alto Peso Molecular (Glu-APM) encontradasnos genótipos avaliadas, pôde-se observaruma expressiva variabilidade genética. Por outrolado, a seleção e condução de plantas doadorasfoi fundamental para a obtenção dos percentuaisrelatados.Em trabalhos futuros, serão necessárias, apré-seleção dos cruzamentos e a seleção visualdos grãos que darão origem às plantas doadorasde embriões, como uma forma de agilizar e detornar mais eficiente o processo de produção denovas linhagens de trigo com melhor qualidadeindustrial.A cooperação interdisciplinar é o principal requerimentopara o sucesso no uso da biotecnologiana pesquisa agrícola .Literatura consultadaMoraes-Fernandes, M.I.B.; Silva, S.O. dos A.; Sousa; C.N.A.de, Milach, S. 1991 . Cruzamentos trigo x milho: novatecnologia para produção de linhagens duplo-haplóides no CNPT.ln: REUNIÃO NACIONAL DE PESQUISA DE TRIGO, 16,Dourados, 1991 . Resumos . Dourados, EMBRAPA-UEPAEDourados. p.150.Scheeren, P.L.; Moraes-Fernandes, M.LB. de; Brammer, S.P.;Silva, S.O. dos A. e. 1996.Uso de haplodiplodização e deeletroforese na incorporação de genes favoráveis em cultivaresde trigo. ln: CONGRESSO NACIONAL DE GENÉTICA,42.,Caxambu, MG.Scheeren, P.L.; Brammer, S.P.; Moraes-Fernandes, M.LB.de; Silva, S.; Gabriel, N.; Matiotti, T.; Cabeda, R. 1997.Gimnogênese no melhoramento de trigo: avaliação de linhagenshaplodiploidizadas. ln: ENCONTRO BRASILEIRO DEBIOTECNOLOGIA VEGETAL REDBIO - SUBREGIÃOBRASIL, 2. , Gramado, RS.Silva,S.O.A. ;Moraes-Fernandes,M.LB.,O' Agustín,J.; Muller,.I.E.; Guidolin, A.F.; Stival, A.L. 1994. Hibridação trigo xmilho, técnica promissora na obtenção de linhagensduplohaplóides no CNPT. ln: Reunião Nacional de Pesquisade Trigo, 17.,1994.Passo Fundo, RS. Resumos. Passo Fundo:EMBRAPA-CNPT, p.130.AbstractProduction of double haploid wheat in EMBRAPA during 1991-2000.The utilization of "gimnogenesis" instead of "androgenesis" to produce double haploidlines in National Wheat Center EMBRAPA, Brazil, {Ias accelerated the process ofobtainingwheats that are genetically homozygos and better adapted to selection conditions. Fromthe time the cross between wheat and maize is made, the process allows the making ofgenetically uniform lines in 18 months.To summarize, the F 1wheat plants and the plants selected in F 2and F3 generations arecrossed with maize in the greenhouse under controlled temperature and light conditions.About 14 days after crossing, the spikes are harvested for embryo rescue and itsdevelopment in a "Potato fi" modified regeneration media. The resulting seedlings aretransferred to "vermaculite" with nutritive solution for about 30 days. After their de velopment,the plants generated in vitro are treated with colchicine to double the number ofchromosomes and aclimatized in a phytotron till the seed is produced. These are usedfor preliminary quality evaluation through electrophorasis (high molecular weight glutenins),primarily for their bread making aptitude. The seed of the new lines is multiplied in thenet-houses before their field adaptation study.This process has generated valuable results primarily in the development ofpopulationsfor genetic studies and molecular markers; oflines originating from inter-specific crossesand of germplasm for resistance to diseases and better qualíty. With an objective todevelop basic germplasm approximatly 11.500 wheat spikes were pollinated with maizeduring 1995-2000 period. These resulted in the production of 7. 801 double-haploid lines.

¿Dónde estamos en la selección asistida por marcadores moleculares?Gabriela Tranqui/li, Enrique Y Suárez 1Resumen -----------------------------­La incorporación de marcadores moleculares como herramientas para asistir en laselección durante el desarrollo de germoplasma y en programas de mejoramiento detrigo ha sido un proceso lento, si se lo compara con otros cultivos. Dos aspectos puedenconsiderarse como causales de esta situación . Por un lado, características propias deltrigo como la complejidad de su genoma, su tamaño y el bajo nivel de polimorfismo quehan determinado el lento desarrollo de marcadores moleculares asociados a caracteresde interés agronómico. Por otro lado, aspectos económicos que involucran el balanceentre la rentabilidad del cultivo y el costo de la herramienta, y que han determinado quelas instituciones públicas sean, fundamentalmente, las que promuevan el avance eneste campo de la tecnología. Si bien actualmente se dispone de marcadores molecularespara varios genes que controlan resistencia a enfermedades y características relacionadascon la calidad industrial de la harina, su uso no es generalizado. Países como Australiay EE.UU. han implementado programas nacionales de mejoramiento asistido pormarcadores moleculares pues han reconocido las nuevas posibilidades que éstos brindanen el desarrollo de germoplasma apropiado para cada producto derivado del trigo; asícomo también la importancia de obtener variedades con este valor agregado. Es esperableque los numerosos conocimientos que últimamente están aportando los estudiosgenómicos se capitalicen en su utilización dentro de programas de mejoramiento.I ntrod ucciónEl nivel de producción y consumo mundial detrigo ubican a este cereal como uno de los cultivosmás importantes dentro del sistema agropecuario.Por consiguiente el mejoramiento genéticotendiente a superar los diversos factores bióticosy abióticos que afectan su producción en lavasta región donde es sembrado en un procesode gran impacto mundial.La potencialidad de los marcadores molecularesen el desarrollo de germoplasma en trigo, seha percibido como de gran valor, desde hace másde dos década. Los marcadores moleculares devinieronen una herramienta importante porquepermiten construir mapas genómicos, determinarrelaciones de parentesco entre variedades y especiesafines, establecer matrices de identificaciónvarietal, adelantar la recuperación de un fondogenético, asistir en la incorporación de genesdeseables en materiales elite, como una estrategiaalternativa dentro de los programas de mejo~ramiento, etc ..La selección asistida por marcadores moleculares(Marker-assisted selection, MAS) resultaun recurso altamente valioso, principalmentecuando se requiere la manipulación de genes quecontrolan caracteres en donde el efecto ambientales importante, o genes para resistencia a enfermedadesque no puedan ser evaluadas fácilmenteo en la incorporación conjunta de variosgenes de resistencia específica en un mismo1 Instituto de Recursos Biológicos. INTA Castelar. Las Cabañas y Los Reseros s/n (1712) Castelar. Pcia. Buenos Aires.Argentina. E-mail autorcorrespondienteysidro@cirn.inta.gov.ar

72 Gabriela Tranquilli, Enrique Suárezgenotipo, (piramidalización). Sin embargo, el desarrolloy utilización de esta herramienta en trigoha sido lenta, comparativamente con otros cultivosde similar importancia. Esto se ha debido,por un lado, a características propias del trigocomo el bajo nivel de polimorfismo entre cultivares,el tamaño de su genoma y su condiciónhexaploide, que fuera contrariamente, una ventajapara el gran desarrollo previo de la citogenéticade este cultivo y que permitió ubicar inter eintra-cromosómicamente un gran número de genesde interés agronómico.Por otro lado, también deben considerarseaspectos económicos que involucran el balanceentre la rentabilidad del cultivo y el costo de laherramienta, que han determinado que las institucionespúblicas sean, fundamentalmente, lasque promuevan el avance de la tecnología en estecampo. Es así que el uso de marcadores molecularesen el proceso selectivo general, empleadoen el mejoramiento, aún aguarda su oportunidadde aplicación, debiendo para ello superar algunosaspectos técnicos y particularmente elnecesario rédito económico derivado de su uso.Marcadores molecularesdisponiblesSin dudas, desde mediados de la década delos '80, cuando surgiera la primer iniciativa paraproducir los primeros marcadores molecularespara trigo (fragmentos de restricción polimórficosen longitud, RFLPs) hasta el presente muchosson los logros obtenidos, como la construcción demapas de ligamiento completos, en los que se hanincluido alrededor de 3000 marcadores RFLP(Dubcovsky et al., 1995a; Dubcovsky et al., 1995b;Gale et al., 1995; Nelson et al., 1995a; Nelson etal., 1995b; Nelson et al., 1995c; Van Deynze et al.,1995; Dubcovsky et al., 1996a; Dubcovsky et al.,1996b; Marino et al., 1996, l\IIingeaot yJacquemin, 1999) y más de 300 marcadores microsatélitespúblicos (Devos et al., 1995; Ma et al.,1995; Korzun et al., 1997; Rbder et al., 1998;Stephenson et al., 1998). Los mapas genéticos hanpermitido asociar algunos marcadores a caracteresde interés agronómico (Cuadro 1), así como tambiéndesarrollar estudios comparativos entre genomasde distintas gramíneas, esenciales para facilitarla transferencia de información entre especies(Moore et al., 1995).Cuadro 1. Caracteres de interés agronómico para los que se han asociados marcadores moleculares*1. Calidad industrial• Contenido de proteína en grano• Fuerza del gluten• Textura de grano• Contenido de pentosanos2. Sanidad• Resistencia a royas• Resistencia a septorias• Resistencia a fusarium• Resistencia a "mancha ocular"• Resistencia a oidio3. Adaptabilidad• Vernalización• Enanismo• Producción/respuesta a ABA• Calidad de almidón• Color de grano/harinas• Brotado pre-cosecha• Resistencia a carbones• Tolerancia a virus• Tolerancia a áfidos• Tolerancia a "mosca hessian"• Tolerancia a nematodes• Tolerancia a aluminio• Tolerancia a salinidad• Discriminación Na+/K+'Información obtenida de Gupta el al., 1999.

¿Dónde estamos en la selección asistida por marcadores moleculares?73La generación de nuevos recursos biotecnológicosque amplían las posibilidades de desarrollarnuevos marcadores, es un proceso constante.La reciente construcción de genotecas utilizandocromosomas artificiales de bacteria (BAClibraries) en Triticum monococcum (genoma Am)(Lijavetzky et al., 1999), T tauschii (genoma D)(Moullet y et al., 1999) Y T turgidum varo durum(genomas A y B) (Cenci et al., 2001) que permitendesarrollar marcadores en regiones específicasdel genoma de trigo, es un ejemplo de ello. Asimismolo es la puesta en marcha en 1998 de unainiciativa internacional (http://wheat.pw.usda.gov/genome) cuyos esfuerzos están destinados a la secuenciación,identificación y mapeo de secuenciasexpresadas de ADN (expressed sequence tags,ESTs), provenientes de distintos tejidos, que enel corto plazo incrementará en forma notable elnúmero de marcadores disponibles en los mapasactuales de trigo. A largo plazo, estos ESTs seránademás una herramienta valiosa para comprenderla función biológica de los genes en trigo.Utilización de marcadoresmoleculares en selección asistidaNo obstante los logros mencionados previamente,reflejados en la disponibilidad actual demarcadores moleculares para varios genes quecontrolan características relacionadas con la calidadindustrial de la harina, resistencia a enfermedadesy adaptabilidad (Gupta et al., 1999), aétualmenteel mayor aprovechamiento de ellos seestá realizando para el desarrollo de germoplasmadentro del sector público. Los objetivos deeste trabajo es obtención de materiales con característicasagronómicas favorables, utilizablespor los distintos mejoradores. Este proceso, engeneral, se lleva a cabo en forma conservadora,incorporando la característica de interés en genotiposindividuales mediante retrocruzas y seleccióncon marcadores moleculares.Desde el punto de vista del mejoramiento, elproceso que permite el uso comercial de los recursosgenéticos, el empleo de marcadores molecularesno es masivo. Sólo algunos de ellos seestán utilizando en programas de retrocruzas queen general responden a iniciativas públicas o mixtas,como los programas nacionales de mejoramientoimplementados en EE.UU. (Dubcovsky,comunicación personal) y Australia (QualityWheat CRC Ud - http://www.wheatresearch.com.au,2001), respectivamente. Dentrodel sector privado, la implementación de laestrategia de MAS aún requiere la solución devarios aspectos técnicos relacionados con la simplificacióndel proceso y de la disminución de loscostos, para que sea factible su aplicación. Unode estos aspectos a resolver, es la necesidad decontar con marcadores basados en una únicatécnica molecular. Un vasto número de los marcadorescitados en la literatura está basado enel principio de hibridación, como los RFLPs, locual limita su utilización por costo y poca practicidad.Atendiendo a esta cuestión, algunos marcadoresde RFLP se han convertido en marcadoresalelo-específicos basados en la técnica dePCR (polymerase chain reaction) (Devos et al.,1995, Mohler y Jahoor, 1996, Olivier et al., 1999,Helguera et al., 2000, Khan et al., 2000), técnicamentemás simples, rápidos y económicos.Aún así, la posibilidad de realizar selección simultáneade varios caracteres en poblaciones demejoramiento, está muy distante. Una nueva generaciónde marcadores moleculares, basados enla detección de diferencias nucleotídicas simples(SNP, single nucleotide polymorphism), parecemuy promisoria para lograr este objetivo en el futuro, una vez que se adopten y desarrollen entrigo. El atractivo que posee estos marcadoreses su abundancia en el genoma, estimada en 1cada 1000 pares de bases. Recientemente, seha desarrollado un nuevo grupo de tecnologíasque determinó el rápido avance en el desarrollode mapas genéticos humanos basados en la evaluaciónde SNPs en forma automatizada, a costosrelativamente bajos. Estas tecnologías ofrecenademás la posibilidad de realizar varios análisissimultáneamente ("multiplexing"), por lo quela utilización de este tipo de marcadores no dejade ser atractiva para los genetistas y mejoradores.Sin embargo, el uso de SNPs en vegetales,y particularmente en trigo, aun es una posibilidada futuro, que requerirá de muchos esfuerzospara su desarrollo y puesta a punto.

74 Gabriela Tranquilli, Enrique SuárezCaracterización y desarrollo degermoplasma de trigoEl Instituto de Recursos Biológicos dellNTAen Castelar (IIRB) está desarrollando germoplasmamediante un programa de retrocruzas. Asistidopor marcadores moleculares, atiende fundamentalmentea dos grandes aspectos: calidadindustrial y resistencia a enfermedades.Desarrollo de germoplasma concalidad industrialCalidad es un carácter cuyo manejo revistecierta complejidad por varias causas. En principio, porque varios son los factores genéticos involucrados,que definen cantidad de proteína engrano, tipo de proteína, textura de grano, colorde grano, entre otros , y además, porque las característicasa seleccionar dentro de esas variablesgenéticas dependen del uso industrial al queesté destinada la harina.Las variables consideradas en el programaactual de desarrollo de germoplama llevado a caboen IIRB son : contenido de proteína en grano, tipode proteína y textura de grano.Contenido de proteina en granoEl contenido de proteína en grano determinaun incremento en la capacidad de absorción deagua y volumen de masa (Finney el al., 1987). Sibien es uno de los factores importantes que afectanla calidad panadera, el mejoramiento genéticopara alto contenido de proteína en grano hasido lento y dificultoso, debido a que, en general ,la variación genética observada es menor que lacausada por diferencias en las condiciones ambientales,y también a una relación negativa entrecontenido de proteína y rendimiento. Sin embargo,existen algunas variedades que combinanambas características como Atlas 66 y Avalan(Bingham el al., 1991). Recientemente, un genpara alto contenido de proteína identificado en unalinea silvestre de Trilicum lurgidum ssp dicoccoides,ha sido mapeado como QTL en la reg iónproximal del cromosoma 6BS (Joppa el al. , 1997).El segmento de T dicoccoides portador de estegen, fue transferido al cultivar de trigo hexaploideGlupro, el que es utilizado como padre donanteen nuestro programa de retrocruzas. Este genpara alto contenido de proteína se está transfiriendoa los cultivares Buck Poncho, Klein Cacique,Klein Estrella, ProlNTA Granar, Pral NTA Imperial,ProlNTA Isla Verde y ProlNTA Oasis, asistidopor el marcador de PCR diseñado por Khanel al. (2000) .Composición proteica del glutenLa calidad panadera no depende sólo del contenidode proteína sino que también depende dela composición proteica del gluten. La composiciónde gluteninas y gliadinas es particularmenteimportante en la determinación de calidad panadera,pues afectan las propiedades viscoelásticasdel gluten.Dentro de las gluteninas se han diferenciadodos grandes grupos: gluteninas de alto y bajo pesomolecular, respectivamente. Las gluteninas dealto peso molecular (HMW-GS) han sido ampliamenteestudiadas (payne el al., 1987; Payne elal., 1988; Roger el al., 1989). Estas evaluacionespermitieron determinar los efectos individuales decada subunidad sobre calidad panadera, los queexplicaron hasta un 50 % de la variación observadaen el carácter. Las variedades argentinas,en su gran mayoría, presentan para las HMW­GS los alelas que determinan buena calidad panadera.Sin embargo, no todas presentan lasmismas características en cuanto a panificación(Dubcovsky el al., 2000). Es por este motivo quela mejora del germoplasma argentino para estecarácter debe lograrse a través del conocimientode la variación explicada por otros grupos proteicos.Las gluteninas de bajo peso molecular son unafracción abundante dentro del gluten . Si bien estudiosde correlaciones entre distintas subunidadesy calidad panadera se han iniciado recientemente,su importancia ya ha sido demostrada.Las gliadinas también se han mencionado comoresponsables de la variación observada en algunoscasos (Gupta y McRitchie, 1994, Rousset elal., 1994, Manifesto el al., 1998).Mediante el uso de marcadores de microsatélitesespecificas para los genes GluA3 (LMW­GS) Y GliB1 (gliadina), desarrollado por Devos elal. (1995), en primera instancia se caracterizaron102 variedades argentinas (Dubcovsky el al. ,2000), a fin de detectar variantes alélicas paraestos loci. Actualmente, nuestro interés es determinarel valor relativo sobre calidad panadera

¿Dónde estamos en la selección asistida por marcadores moleculares?75de los alelos identificados. Por tal motivo las variantesidentificadas se están incorporando alternativamenteal cultivar ProlNTA Imperial.Dureza de granoLa textura de grano, es decir el mayor o menorgrado de dureza, es otro de los factores determinantesde calidad . Estudios recientes hanmostrado que las proteínas llamadas puroindolinaa (pinA) y b (pinB), respectivamente, jueganun rol preponderante en la variación de este ca ­rácter (Gautier et al. , 1994, Giroux y Morris, 1997,1998). La caracterización de germoplasma deEuropa y Estados Unidos ha demostrado que ladureza de los trigos duros se debe a la ausenciade expresión de la pinA, como consecuencia deuna deleción en el gen que la codifica (Pina-D1) ;o a la presencia de una mutación puntual en lasecuencia del gen que codifica para pinB(Pinb-D1) . Hasta el momento se ha identificadouna única variante alélica en Pina-D1 y seis variantesen Pinb-D1 (Giroux y Morris, 1997,Lillemo y Morris, 2000, Morris el. al. 2001). Enningún caso se han observado genotipos que combinenalelo para dureza en ambos loci. El aleloactivo en el/ocus pina-D1 sumado a la ausenciade mutación en el/ocus pinb-D1 son determinantesde textura blanda.Para estos genes se han desarrollado marcadoresde PCR específicos (Tranquilli et al. , 1999),los cuales están siendo utilizados para caracterizarla variabilidad presente en el germoplasma 'argentino. Asimismo, se ha iniciado el desarrollode germoplasma blando apropiado para la industriagalletera, mediante la sustitución de alelosde dureza por alelos de blandura en los cultivaresBuck Charrúa, Buck Guaraní y Klein Brujo,asisitido por estos marcadores moleculares.Desarrollo de germoplasma pararesistencia a enfermedadesLa alternativa más difundida para controlarenfermedades en el cultivo de trigo, es la utilizaciónde genes naturales de resistencia, que sonincorporados en variedades de interés agronómicomediante cruzamientos artificiales o métodosde mejoramiento clásico. La capacidad de laspoblaciones patógenas de evolucionar para superarestas barreras genéticas exige que el mejoramientovarietal sea un proceso continuo y dinámico.Esto por un lado, requiere de la evaluacióny caracterización de nuevas fuentes genéticasde resistencia, y por otro, de la posibilidadde poder acumular múltiples genes en una mismaplanta para establecer una resistencia durable,proceso denominado piramidalización (Saioneet al., 1993; Mclntosh et al., 1995). En la práctica,este proceso no es sencillo de implementarsepor evaluaciones fenotípicas, debido a que lasinteracciones incompatibles entre huésped y patógeno(resistencia) poseen un efecto epistáticosobre las otras interacciones. En este caso, eluso de marcadores moleculares permite superaresta dificultad. Tal vez es el único modo de asociargenes mayores de resistencia a enfermedadescon genes de resistencia parcial, de menorefecto.En elllRB se ha propuesto como objetivo desarrollargermoplasma con una base genética másamplia de resistencia a roya de la hoja, mediantela incorporación de los genes Lr47 y el tripleteLr37-Sr38-Yr17 en cultivares con buena aptitudagronómica. Los cultivares seleccionados hansido Buck Fogón, Klein Cacique, ProlNTA Federal, ProlNTA Imperial, PorlNTA Puntal y Prol NTAOasis. La selección es asistida por marcadoresde PCR específicos desarrollados para estosgenes por Helguera et al. (2000) y Olivier et al.,(1999), respectivamente.ConclusionesEl uso de marcadores moleculares en trigo hacomenzado a tomar un gran impulso recién en elsiglo XXI . Esto se debe principalmente a un grancúmulo de información generada previamente y ala adaptación de las técnicas moleculares quepermiten seleccionar poblaciones segregantes, enforma precisa, rápida y económica. Sin embargoesta situación es sólo el inicio de una etapa en elmejoramiento del trigo, que permitirá el precisodiseño de los genotipos, según los requerimientosagronómicos e industriales, tal como alguna vezsoñaron los citogenetistas a través de la ingenieríacromosómica.No obstante lo indicado anteriormente debemosconsiderar que, si bien el proceso ya iniciadoes de concreción inexorable en el tiempo, aúnpasará algún tiempo, para que esta tecnologíasea incorporada en la rutina del proceso selecti­

76 Gabriela Tranquilli, Enrique Suárezva de los criaderos, y aún mucho más, para queel mejoramiento se desarrolle fundamentalmentedesde el laboratorio.Literatura consultadaBingham, J.; Law, C.; Miller, T. 1991. Wheat. Yesterday, todayand tomorrow. Plant Breeding International, Cambridge and PlantScience Research LId.Cenei, A.; Chantret, N.; Anderson, O. D.; Dubeovsky, J.2001.A hall million clones bacterial artilicial chromoso me (BAC)library 01 durum wheat. Plant &Animal Genome IX Conlerence,January 13-17, 2001 San Diego, CA.Devos, K.M.; Bryan, G.J.; Collins, A.J.; Stephenson, P.; Gale,M.D. 1995.Application 01 two microsatellite sequences in wheatstorage proteins as molecular markers. Theor. Appl. Genet. 90:247-252.Dubeovsky, J.; Bullrieh, L.; Eehaide, M. ; Sehlatter, A. R.;Manifesto, M.; Tranquilli, G.; Pfluger, L.; Feingold, S.;Barneix, A.J.; Hopp, E. H.;Suárez, E. 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¿Dónde estamos en la selección asistida por marcadores moleculares?77Moore, G.; Devos, K.; Wang, Z.; Gale, M. D., 1995 Grasses, Payne, P.I.; Nightingale, M.; Krattiger, A.F.; Holt, L.M. 1987.line up and lorm a circle. Current Biology 5: 737-739.The relationship between HMW glutenin subunit compositionand the breadmaking quality 01 British-grown wheat varieties.Morris CF.; Lillemo M.; Simeone MC.; Giroux MJ.; Babb SL.;Journal 01 Science lor Food and Agriculture 40: 51-65.Kidwell KK. 2001 Prevalence 01 puroindolines grain hardnessgenotypes among historically significant NorthAmerican spring Roder, M.S.; Korzun, V.; Wendehake, K.; Plasehke, J.; Tixier,and winter wheats. Crop Science 41: 218-228. M.; Leroy, P.; Ganal, M.w. 1998. A microsatellites map 01Moullet, O.; Zhang, H-B.; Lagudah, E. S. 1999. Constructionwheat. Genetics 149: 2007-2023.and characterization 01 a large ONA insert library Irom the O Rogers, W.; Payne, P.; Harinder, K. 1989. The HMW gluteningenome 01 wheat. Theor.App l. Genet.99: 305-313.subunit and gliadin compositions 01 German grown varieties andNelson, J.C.; Sorrells, M.E.; Van Deynze, A.E.; Lu, Y.H.;their relationship with bread-making quality. PI. Breed. 103: 89-100Atkinson , M.; Bernard, M.; Leroy, P.; Faris, J.D.; Anderson, Rousset, M.; Perretant, M.R.; Dubeovsky, J.; Dvorak, J. (1996) .J.A. 1995a. Molecular mapping 01 wheat. Major genes and Use 01 gene mapping and QTL analysis to interpret correlationsrearrangements in homoeologous groups 4,5, and 7. Genetics between SOS sedimentation test and bread-making141 : 721-731. characteristics in bread wheat. Plant Genome IV, San Diego,Nelson, J.C.; VanDeynze, A.E.; Autrique, E.; Sorrells, M.E.;CA, Scherago International, Inc.Lu, Y.H.; Merlino, M.; Atkinson, M.; Leroy, P. 1995b. Saione, H. A.; Favret, E. A.; Franzone, P. M.; Saeeo, F. 1993Molecular mapping 01 wheat. Homoeologus group 2. Genome Host genetic analysis by using Puccinia recondita tri/ici induced38: 516-524. mutants ler increased virulence. J. Phytopathology 138: 225-232.Nelson, J.C.; VanDeynze, A.E.; Autrique, E.; Sorrells, M.E.; Stephenson, P.; Bryan, G.; Kirby, J.; Collins, A.; Devos, K.;Lu, Y.H.; Negre, S.; Bernard, M.; Leroy, P. 1995c. Molecular Busso, C.; Gale, M. 1998. Fifty new microsatellite loci lor themapping 01 wheat. Homoeologus group 3. Genome wheat genetic map. Theor. Appl. Genet. 97: 946-949.38: 525-533.Tranquilli G.; Lijavetzky D.; Muzzi G.; Dubeovsky J. 1999Olivier, R.; Abelard, C.; Dedryver, F. 1999 Identilication 01 Genetic and physical charactenzation 01 grain texture-related loci inmolecular markers lor the detection 01 the yellow rust resistance diploid wheat. Molecular and General Genetics 262: 846-850.gene Yr17 in wheat. Molecular Breeding 5: 167-175.Van Deynze, A.E.; Dubeovsky, J.; Gill, K.S.; Nelson, J.C.;Payne, P.I.; Holt, L.M.; Krattiger, A.F.; Carrillo, J. 1988. Sorrells, M.E.; Dvorak, J.; Gill, B.S.; Lagudah, E.S.;Relationships between seed quality characteristics and HMW MeCoueh, S.R.; Appels, R. 1995. Molecular-genetic maps lorglutenin subunit composition determined using wheats grown in group 1chromosomes 01 T riticeae species and their relation toSpain. J. Cereal Sci 7: 229-235. chromosomes in rice and oat. Genome 38: 45-59.,AbstractMolecular marker assisted selection: Where do we stand?The utilization ofmolecular markers as a tool to select in wheat germplasm developmentand breeding has been slower in comparison to other crops. There are probably tworeasons for this situation. On one hand are the intrinsic characteristics ofwheat such as.'genome complexity, large number of chromosomes, and low level ofpolymorphism, thathave hindered the development of molecular markers associated with agronomiccharacters of interest. On the other are the economic aspects, related with a balancebetween economic returns (or value) of a crop and the cost of the development of thesetools. These factors have been responsible for the fact that, public institutions are theprincipalleaders and promoters of this field of technology. Although molecular markersfor a large number of genes contro/ling disease resistance and quality characteristicsare presently available in wheat, their utilization is not very common. Countries such asAustralia and U. S.A. have implemented the molecular marker assisted selection programsbecause they have identified the advances that can be made to develop wheats forespecific products as we/l as new value-added varieties. It is hoped that the results ofnumerous genomic studies, being conducted lately, will help their utilization in the plantbreeding programs.

78 Gabriela Tranquilli, Enrique Suárez

Integración de información molecular yagronómica vía análisis discriminante:una estrategia para utilizar métodos declasificación en mejoramiento genéticoFabian M. Capdeviel/e 1----------------------------- Resumen ----------------------------­La aplicación de técnicas de análisis genómico en programas de mejoramiento genéticode cultivos ha sido considerada muy promisoria. Reconociendo la importancia dedesarrollar estrategias innovativas para explorar mediante técnicas moleculares ladiversidad genética disponible a nivel de las extensas colecciones de líneas evaluadasanualmente se ha propuesto un procedimiento basado en tecnologías de manejo deinformación, conocidas como "Data Mining" o "Knowledge Discovery in Databases" paraintegrar información agronómica y molecular. El objetivo fundamental es asignar genotiposa grupos que representen poblaciones puntuales para selección usando un enfoque declasificación basado en marcadores moleculares. Para este fin, se utiliza el análisisdiscriminante como herramienta para combinar información agronómica y molecular enun algoritmo de clasificación. Este procedimiento opera a través de combinaciones devariables de predicción (marcadores moleculares) que son seleccionadas para proveeróptima discriminación entre grupos definidos utilizando información proveniente deevaluaciones agronómicas.Las bases estadísticas e interpretativas de este procedimiento serán ilustradas a travésdel análisis de datos moleculares y agronómicas disponibles en arroz, enfocadas al usode marcadores moleculares para clasificación del germoplasma de arroz en grupos condiferente patrón adaptativo (tipos japonica tropiéal y templado e indica) y para clasificaciónde líneas provenientes de un cruzamiento indica x japonica en grupos con respuestadiferencial a tizón de la vaina causado por Rhizoctonia sola ni Kuhn. El uso de métodosde clasificación para toma de decisiones sobre asignación de líneas en un contexto deselección fue evaluado muy positivamente en cuanto a los porcentajes de clasificacióncorrecta alcanzados en grupos que representan objetivos de selección y al numero demarcadores requeridos. Dependiendo de la disponibilidad de los datos, esta técnicaofrece las siguientes aplicaciones biotecnológicas en mejoramiento de cultivos: a) probardiferencias significativas a nivel molecular entre grupos basados en datos agronómicos,b) ajustar técnicas de decisión para clasificar nuevos materiales genéticos en grupospredefinidos de acuerdo a objetivos de selección, y c) utilización como método exploratoriopara seleccionar marcadores asociados con caracteres agronómicos en el contexto deun programa de mejoramiento.' Ing. Agr. , M.Sc.. Unidad de Biotecnología -INIA Las Brujas. E-mail: fabian@inia .o rg .uy.

80 Fabian CapdevielleI ntrod ucciónLas condiciones para aplicación de informaciónde marcadores moleculares en el mejoramientovegetal parecen prometedoras debido a lacreciente disponibilidad de técnicas de análisisgenómico de alta productividad, las cuales hanposibilitado generar bases de datos de un modomás rápido y con una mejor relación costo-efectividad(Antonio y Sakata, 2000). Varios métodospara análisis de los datos moleculares han sidodesarrollados para identificación de genes queafectan caracteres cualitativos y cuantitativos (Iocideterminantes de caracteres cuantitativos: QTLs).Asimismo, el gran incremento del poder de cálculode las computadoras hoy disponible ha reducidosignificativamente el tiempo necesario paraimplementar dichos algoritmos. Sin embargo, apesar del gran potencial de los procedimientosde mapeo genético para identificar y utilizar alelospositivos provenientes de genotipos parentalesutilizados en cruzamientos utilizados por fitomejoradores,los mismos no son aún una herramientacomún en la mayoría de los programasde mejoramiento en el mundo (Stuber et al.,1999). Esto podría ser debido fundamentalmentea limitantes asociadas con la generación y manejode poblaciones para mapeo, lo cual es requeridocomo paso previo a desarrollar una colecciónde datos consistente con los métodos deanálisis estadístico generalmente utilizados tantoa nivel molecular como agronómico. El desarrollode métodos simplificados para explorar asociacionesentre patrones de referencia en la informaciónde marcadores moleculares y caracterescuantitativos puede ayudar a implementar nuevasestrategias para la incorporación de marcadoresen programas prácticos de fitomejoramiento.Usualmente, la evaluación y selección de líneasmejoradas se basa exclusivamente en informaciónagronómica, requiriendo una examinación cuidadosa de datos fenotípicos replicadospara identificar las líneas que superan el promedioo líneas "extremas" con valores contrastantespara diferentes caracteres cuantitativos. Eneste análisis se considera la proliferación de datosfenotípicos disponibles, característica de lamayoría de los programas de mejoramiento, comouna oportunidad para la aplicación de procedimientosanalíticos relacionados a técnicas exploratoriaspara inferencia de patrones, generalmentedenominadas "data mining" (DM). El principalobjetivo de esta investigación es combinar informaciónmolecular y agronómica, siguiendo unaaproximación de tipo DM, para la identificaciónde materiales mejorados con mayor resistenciaa enfermedades en combinación con otros caracteresagronómicos; con la meta última de ayudara implementar estrategias prácticas de mejoramientoasistido por marcadores en arroz.El proceso de DM, que también se conocecomo descubrimiento del conocimiento en basesde datos (KDD), consiste en un "proceso de extracciónno trivial de información implícita, previamentedesconocida y potencialmente útil (talescomo reglas del conocimiento, restricciones,regulaciones) a partir de bases de datos (Piatetsky-Shapiroy Frawley, 1991). Una aplicación importantede DM es la posibilidad de desarrollarprocesos de clasificación para grandes cantidadesde datos, ordenando objetos en dos o másclases previamente etiquetadas (predefinidas) ydesarrollando funciones y algoritmos para asignarde forma óptima nuevos objetos a las clasespredefinidas. Las tecnologías modernas de la información,basadas en disponibilidad de sistemasde computación de alto poder, están proveyendonuevas herramientas para la colección, transferencia,almacenamiento y combinación de datosagronómicos y moleculares provenientes de líneasobtenidas por fitomejoramiento y de coleccionesde germoplasma. Como una consecuencia, lasapr,oximaciones de DM basadas en técnicas talescomo análisis de conglomerados, clasificacióny asociación podrían ser aplicadas paraayudar a los investigadores a descubrir patronesútiles en sus datos.La clasificación de datos es el proceso queidentifica las propiedades comunes a un conjuntode objetos en una base de datos y utiliza esaspropiedades para construir un modelo de asignacióna clases diferentes (Johnson y Wichern,1998). Para construir este modelo de clasificación,una base de datos de referencia (E) es tratadacomo el conjunto de inicial ("training senpara desarrollar algoritmos que permitan asignarobjetos a clases predefinidas. Cada caso incluidoen el conjunto inicial contiene información parael mismo conjunto de atributos (variables) queotros casos disponibles en una base de datosrelevante (W), y adicionalmente cada caso en elconjunto inicial tiene una identidad de clase aso­

Integración de información molecular y agronómica81ciada. El objeto de esta clasificación es analizarlos datos del conjunto inicial y desarrollar unadescripción precisa o un modelo para cada claseutilizando las variables disponibles (Hand, 1997).Dicha~ descripciones son entonces utilizadaspara clasificar casos adicionales o futuros en lasbases de datos relevantes (W) o para desarrollarmejores modelos de clasificación para diferentesclases en las bases de datos. La clasificaciónde datos ha sido ampliamente estudiada en áreascomo la estadística, manejo de máquinas, redesneurales y sistemas expertos, y es un tema muyimportante dentro de las técnicas de DM aplicadasa sistemas de información (Fayad et al.,1996).Uno de los principales objetivos de esta investigaciónes una evaluación de la aplicabilidad detécnicas de clasificación, especialmente análisisdiscriminante basado en métodos no paramétricos("K-nearest neighbor" y similares), utilizandomarcadores moleculares para asignar líneas avanzadasen grupos que reflejan diferencias en comportamientoagronómico dentro de un programade mejoramiento. El proyecto de investigacióndesarrollado en colaboración con el departamentode Agronomía de Louisiana State University(LSU) entre 1999 y 2001, sobre generación yevaluaciónde herramientas bioinformáticas aplicadasal mejoramiento genético de cultivos, permitióajustar un procedimiento alternativo para asociarinformación agronómica con información acercade patrones de marcadores moleculares enlíneas avanzadas de mejoramiento y coleccionesde germoplasma. El objetivo principal ha sido laasignación de líneas mejoradas a grupos predefinidospara selección, usando una aproximaciónclasificatoria basada en marcadores molecularescomo predictores del comportamiento agronómico. Para alcanzar este objetivo, un procedimientobasado en el uso de análisis discriminante fuepropuesto como herramienta para combinar informacióna partir de bases de datos agronómicosy moleculares (Capdevielle, 2001). Este procedimientoestá siendo evaluado como un métodosimplificado para ubicar las líneas en gruposque representan blancos ("targets") para la selecciónen un contexto de mejoramiento del germoplasma.Tres actividades principales fueron identificadaspara asegurar la aplicabilidad del procedimientodel análisis discriminante, basado en la informaciónde marcadores moleculares, para los propósitosdel mejoramiento en arroz, como unaespecie modelo:1. Comparación de los procedimientos multivariados,incluyendo el análisis discriminante, laregresión múltiple y la clasificación y árbolesde regresión, para detectar asociaciones entremarcadores moleculares y rasgos ag ronómicosutilizando un amplio rango de diversidaden el germoplasma de arroz.2. Evaluación de los procedimientos de análisisdiscriminante basados en el porcentaje de clasificacióncorrecta alcanzada utilizando marcadoresmoleculares para la clasificación delíneas de arroz en grupos pre- definidos.3. Desarrollo de un procedimiento de análisis,basado en marcadores moleculares, para laubicación de líneas de arroz en grupos que reflejenla respuesta a enfermedadesBases estadísticas de losprocedimientos de tipo DMajustadosEl uso de procedimientos de análisis discriminantesha sido una parte integral en el desarrollode la estadística multivariada (Johnson yWichern, 1998), aportando una aproximación parala clasificación en grupos pre- definidos que representanclases diferencia bies de acuerdo a ciertascaracterísticas; este procedimiento estadístico,también es conocido como aprendizaje supervisadoo reconocimiento de patrones (Hand,1997). Capdevielle, 2001, exploró el uso de unprocedimiento de clasificación basado en marcadoresseleccionados mediante análisis discriminantecomo una herramienta aplicada a mejoramientode germoplasma. Un procedimiento deanálisis discriminante podría ser usado para construirmodelos predictivos de pertenencia a gruposbasados en características fenotípicas deinterés observadas en líneas individuales, mediantela generación de un algoritmo de clasificacióna partir de una muestra de observaciones paralas cuales la pertenencia al grupo es conocida.Este enfoque ha sido evaluado a través del ajustey evaluación de modelos discriminantes queutilizan información de marcadores seleccionadospara la ubicación de líneas en diferentes gru­

82 Fabian Capdeviellepos, reflejando variación para caracteres de importanciaagronómica (http://www.intl-pag.org/pag/9/abstracts/P5b17.html).El uso del análisis discriminante basado eninformación de marcadores moleculares para clasificaciónde individuos en diferentes poblacionesha sido recientemente descripto (Fahima et al.,1999; Semagn et al., 2000) en el contexto deestudios de variabilidad eco - geográfica en poblacionesnaturales. El uso del análisis discriminanteen el contexto del mejoramiento de germoplasmade arroz, en el cual los algoritmos de clasificaciónpodrían ser utilizados para asignar identidadesal grupo de líneas individuales desconocidasutilizando información de marcadores molecularesseleccionados como variables predictivas.El requerimiento esencial en este modelo esla selección de marcadores moleculares que discriminenentre grupos de líneas de mejoramientode arroz con diferentes características agronómicasy con diferentes respuestas a enfermedades.La habilidad para clasificar variedades de arrozen grupos genéticamente similares tiene importantesaplicaciones en los programas de mejoramiento.La clasificación del germoplasma en sub- especies o grupos intra - subespecíficos ha asistidoa los mejoradores en la selección de los padres(para cruzas específicas) dirigidas al mejoramientode rasgos particulares. Los mejoradoresde arroz han identificado, en muchas ocasiones,el agrupamiento por linajes filogenéticos delos tipos indica y japonica usados para clasificarlas variedades de arroz (Sato, 1991). Las variedadesindica se cultivan predominantemente enlos trópicos y subtrópicos mientras que las variedadesjaponica son cultivadas en las regiones templadasde todo el mundo. Un subgrupo particularde japonica, designado como japonica tropical ojavanica, también es reconocido en base a lascaracterísticas fisiológicas y morfológicas. Laasignación de variedades en grupos con comportamientocontrastante para diferentes rasgos fenotípicosentre y en clases de germoplasma, podríapotenciar la habilidad para identificar los padrespara los programas de híbridos e incrementarla eficiencia de los programas de selecciónrecurrente.La selección de variables a ser utilizadascomo predictores en un análisis de clasificaciónes un componente importante del procedimientodel análisis discriminante. Un camino para eliminarvariables innecesarias (marcadores en estecaso) es el uso de procedimientos en etapas paraseleccionar las variables discriminantes más útiles("stepwise selection"; Klecka, 1980). Un procedimientoen etapas como referencia fue utilizadopara comparar con procedimientos alternativosbasados en regresión múltiple o árboles deregresión y clasificación (tipo CART; Breiman etal. , 1984). En un procedimiento clasificatorio, losmarcadores seleccionados por diferentes métodospueden ser utilizados como predictores parala ubicación de líneas en grupos contrastantescon propósitos de selección.La precisión de la clasificación en estos grupospre- defin idos debe ser estimada para diferentessituaciones representando escenarios probablesde aplicación en el contexto de desarrollode germoplasma mejorado. Un algoritmo discriminantese basa en combinaciones de variablespredictivas (como marcadores moleculares), lascuales son seleccionadas para proveer la mejordiscriminación entre grupos definidos usando informaciónfenotípica a partir de ensayos agronómicos.Este procedimiento también podría serevaluado como una aplicación simplificada parala identificación de marcadores moleculares asociadoscon variación fenotípica para rasgos agronómicosen un programa de mejoramiento particular.Integración de informaciónmolecular y agronómica vía análisisdiscriminanteLa clasificación de líneas en distintos gruposbasada en los procedimientos de análisis discriminanteusando marcadores seleccionados porsu asociación fue comparada con rasgos agronómicosmediante diferentes métodos multivariadospara más de 100 líneas y variedades de arroz.Un procedimiento clasificatorio del tipo k-NN(Hand, 1997) basado en marcadores seleccionadosfue evaluado para la clasificación de líneasen grupos que representan la variación fenotípicapara cada rasgo. El Dr. David MacKill, previamentedel Departamento de Agronomía en la U niversidadde California Davis, y actualmente principalmejorador de arroz en el Instituto Interna­

Integración de información molecular y agronómica83cional de Investigación en Arroz, Los Baños, Filipinas,aportó los datos sobre patrones de marcadoresmoleculares y caracteres agronómicos utilizadosen este estudio. Un total de 30 marcadoresRAPO usados para determinar los patronesmoleculares de 116 líneas de arroz fue codificadocomo O(ausencia) y 1 (presencia) para construirla matriz de información de las 1161íneas yvariedades; y organizado en tres clases de germoplasma:indica, japonica-templada y japonicatipostropicales. La información para cada líneasobre tolerancia al frío (CT), vigor de la plántula(SV), altura de la planta (HT) y días a 50 % defloración (OH) fue también incluida.Se utilizaron diferentes técnicas de análisismultivariado basadas en la matriz que combinainformación en patrones moleculares y rasgosagronómicos para 116 líneas mejoradas de arrozcómo alternativa para seleccionar sets de marcadoresasociados a la adaptación a climas templados.Un procedimiento de análisis discriminantefue utilizado para maximizar la diferenciaciónentre grupos pre- definidos (representando diferentesclases fenotípicas para un rasgo en particular)usando algoritmos basados en marcadorescomo variables de clasificación. Se utilizarondos criterios diferentes para definir los grupos.Primero, la caracterización de las líneas de arrozcómo subespecies indica y japónica (templadaso tropicales) fue utilizada para definir clases degermoplasma, basado en Mackill (1995). Segundo,fueron definidos grupos que reflejan la varia- •ción para cada rasgo agronómico, tanto entrecomo en las clases de germoplasma ya caracterizadas.Dos grupos diferentes para cada rasgofueron definidos basados en el rango de observacionesde la variación fenotípica observada, unoconteniendo los "valores bajos" y el otro los "valoresaltos".Para medir los posibles efectos de escala enla diferenciación entre grupos, dos procedimientosdiferentes fueron aplicados para generar lasclases de referencia ("training samples") para elanálisis discriminante basado en diferencias estandarizadas.Los valores fenotípicos promediopara líneas en el grupo de "valores bajos" fueronseparados alternativamente por desviación estándar1 ó 2 (d=1 ó d= 2 respectívamente), del promediode valores fenotípicos para las líneas íncluidasen el grupo de los "valores altos". Unaaproximación multi- locus del análisis de la varianzamolecular (AMOVA) originalmente desarrolladopara datos de haplotipos.(Excoffier et al.,1992); fue aplicado en este caso basado en datosRAPO para estimar la variabilidad en y entregrupos.Las distancias genéticas entre líneas fueronestimadas para cada par de líneas mediante elcoeficiente de Jaccard (Kaufman y Rousseeuw,1990), basado en comparaciones entre patronesde marcadores tipo RAPO. El análisis discriminantecanónico (Kaufman y Rousseeuw, 1990;Klecka, 1980; Hand,1981) fue usado para computarlas combinaciones lineales de variables discriminantes,consideradas como ejes que definenun espacio multidim~nsional. La posición delos grupos de observaciones fue graficada en esteespacio, utilizando los centros de grupo (puntosimaginarios que tienen coordinadores que son lamedia de grupo en cada una de las variables) paraestimar las distancias entre grupos. Los gruposde líneas definidos para representar las distintascaracterísticas agronómicas fueron comparadoscon los patrones de marcadores como variablesdiscriminantes.Posteriormente se aplicó una retro-selecciónde variables discriminantes (backward selectionalgorithm" sobre la matriz informativa para seleccionarun set óptimo de variables (marcadoresRAPO) para la asignación de líneas de arroz engrupos con fenotipos contrastantes para cadarasgo agronómico. La variación entre grupos fueresumida usando el análisis discriminante canónicobasado en los marcadores seleccionados.Para la clasificación de las líneas de arroz engrupos fenotípicos contrastantes ("valores bajos"vs "valores altos") un procedimiento de análisisdiscriminante no paramétrico del vecino máS próximoK fue utilizado. La precisión de clasificaciónen grupos pre- definidos fue evaluada medianteuna validación cruzada total del set de datos (nlíneas), con respecto a la probabilidad de erroren la ubicación de n líneas en grupos (mal clasificados)utilizando un set de n-1 líneas para predecirla ubicación de cada una de las restanteslíneas (dejando una afuera de la validación cruzada).Utilizando este algoritmo, fue desarrollado ytestado un modelo de clasificación para cada posiblesubset de líneas dentro de cada conjuntoinicial. El proceso fue reiterado "n" veces para de­

84 Fabian Capdevielleterminar el número de líneas mal clasificadas conun algoritmo particular (validación cruzada).Alternativamente, el análisis de regresión múltipleen pasos con marcadores RAPO, como regresares,fue desarrollado en la misma base dedatos con una opción de retro- selección paraidentificar los mejores predictores para cada rasgoagronómico. Una clasificación y procedimientode árbol de regresión (CART-like), implementadopor el Software Infostat (Dra. M. Balzarini,Universidad de Córdoba, como per.), fue aplicadoa los marcadores seleccionados asumiendo quecada rasgo puede ser representado como unavariable de respuesta simple, tanto categórica(grupos pre- definidos) o continua (valores originalespara cada rasgo). El efecto de las clasesde germoplasma, como indica, japonica, (templaday tropical) en la ubicación asistida por marcadoresde las líneas en grupos pre- definidos,fue estimada en el contexto del análisis discriminantemediante la comparación de resultados deselección de marcadores y clasificación de resultadospara diferentes rasgos entre y en cIasesde germoplasma. En una aproximación similar,el coeficiente de determinación múltiple (R2)obtenido usando distinto número de marcadoresseleccionados para ajustar modelos de regresiónmúltiple fue comparado entre yen clases de germoplasmapara cada rasgo.El patrón de agrupamiento mostró una claradiferenciación entre las clases indica y japónicacon diferenciación adicional entre los tiposjaponica templado y tropical. La similitud reportadapor Mackill (1995) usando el índice de distanciagenética de Nei, la distancia estimadausando el coeficiente de similitud (coeficienteJaccard-1), entre los dos grupos japonica fue significativamentemenor que entre indica yjaponica. La existencia de dicha diferenciación anivel molecular entre clases de germoplasmaseñalaba que la estructura poblacional puede seruna posible fuente de asociaciones entre marcadoresmoleculares y rasgos agronómicos conexpresión diferencial en las clases indica y japonica(templada o tropical).Considerando un rasgo de adaptación talcomo la tolerancia al frío, si tanto los valores altoscomo los bajos tienen mayor probabilidad deocurrir en una clase particular de germoplasma(como japonica templada) que en otra, lo cualprobablemente refleje diferencias ancestrales enadaptación (Mackill y Lei, 1997); se puede plantearque los marcadores asociados con la diferenciaciónde germoplasma indica - japonica seencontraran también asociados a dicho rasgo.Esto es probablemente la crítica más importanteconcerniente al uso de análisis asociativos, utilizandomediante marcadores moleculares en poblaciones,en programas de mejoramiento generadasa partir de diferentes clases de germoplasma.Dichos análisis han sido utilizados para juntarinformación en cuanto a la evolución de loscultivos, identificación de fuentes con alta diversidadgenética, definición de cultivares genéticamentesimilares o selección de parentales o accesionesa ser usados en la construcción demapas genéticos (Beer et al., 1997).Teóricamente, si los rasgos cuantitativos sehan evaluado en la misma colección de líneas,podría ser posible buscar asociaciones estadísticasentre marcadores y rasgos cuantitativos.Estas asociaciones pueden ser utilizadas posteriormentepara seleccionar un set informativo demarcadores para el mapeo de QTLs, siguiendouna estrategia de selección asistida por marcadoresmoleculares, o para la clasificación en gruposque representen una variación genética valiosapara rasgos específicos siguiendo una estrategiade selección de parentales en un programade mejoramiento. Sin embargo, el riesgo potencialde seleccionar marcadores que estén soloreflejando diferencias en rasgos adaptativos debidósa la heterogeneidad estructural entre ciasesde germoplasma requiere el uso de procedimientosde validación cuidadosamente diseñadosentre y en las clases de germoplasma.El grado de diferenciación reportado utilizandoesta técnica fue evaluado usando AMOVA entregrupos pre- definidos, indicando diferenciassignificativas entre grupos (p

Integración de información molecular y agronómica85110 de las técnicas clasificatorias. Siguiendo estaaproximación, se propone un uso alternativo delanálisis discriminante canónico, para la evaluacióndel rango de diferenciación entre grupos convalores contrastantes, para un rasgo cuantitativoparticular, en el espacio de las variables canónicas.La Fig. 1 representa el resultado de una reduccióndimensional de los datos de marcadoresdesignados para maximizar las diferencias entregrupos definidos arbitrariamente (d= 2 SO) conrespecto a la tolerancia al frío como tolerantes(R) o susceptibles (S). Al igual que el caso de ladiferenciación entre clases de germoplasma, lainterpretación de un análisis discriminante canónicofue basado en el rango de solapamiento entregrupos alternativos para determinar si unacombinación particular de marcadores sería útilo no para discriminar entre grupos. El análisisdiscriminante canónico es una técnica estadísticacon algunas suposiciones restrictivas, talescomo la normalidad multivariada y homogeneidadde las matrices de varianza- covarianza para losdistintos grupos, que podría limitar las aplicacionesde la información de marcadores para construirmodelos predictivos. Sin embargo, esta técnicaprovee una herramienta exploratoria muy útilpara describir la variabilidad entre líneas en cuantoa diferenciación entre grupos pre- definidos.El análisis canónico discriminante fue usadopara explorar el rango de diferenciación entre gruposde líneas con valores contrastantes para rasgosagronómicos usando como referencia los gruposde cada lado de la cola de distribución devalores, para c~da rasgo en la colección completade 116 líneas. Un grupo integrado por líneascon valores del extremo inferior (grupo bajo) yotro grupo con valores del extremo superior (grupoalto) en la evaluación del rasgo respectivamente,fueron pre-definidos y usados para representargrupos "blanco" para ser diferenciados usandola información de marcadores únicamente.Como se muestra en las Fig~ . 1 Y 2, este procedimientofue implementado con o sin considerarla clase correspondiente de germoplasma paraevaluar el efecto de la " estructura de germoplasma"que subyace a la distribución de rasgos agronómicosrelacionados a la adaptación a la temperatura.Los resultados que se muestran en la Fig . 1exhiben una diferenciación sustancial entre losgrupos R y S usados como referencias , con mayorcantidad de líneas en el grupo S en un conjuntoseparado. En este caso los grupos R y SCan 265 •432 •O-1• -a Oo. • ~ .0¿fu~:n00 OO>+:-: O Cb [lI] O~Oo-2 ilIJ O-3-4 o-5-2 -1 OoO>+::\< 't:*>+: *>+:*~"" *I2 3 4 5 6Can 1entreRStestFig.1. Diagrama de variables canónicas (1 y 2) para análisis discriminante basadas en grupos predefinidos(R= grupo tolerante; S= grupo susceptible; test= grupo de líneas a ser clasificadas)para la tolerancia al frío (CT) entre clases de germoplasma de arroz.

86 Fabian Capdeviellefueron definidos sin considerar la clase de germoplasmacorrespondiente, y el mayor grado dediferenciación alcanzable utilizando la informaciónde marcadores moleculares entre estos gruposreflejó los patrones de diferenciación indicajaponica.El efecto de confusión de las clases degermoplasma fue reducido usando líneas definidascomo R y S dentro de cada clase de germoplasma(d= 2 SO) para construir los distintos gruposR y S, como se presenta en la Figura 2. Aúnes posible observar que los grupos R y S puedenresolverse en diferentes áreas del diagrama usandoinformación de marcadores, pero se observóuna distribución mayor de las líneas en los gruposde referencia.La existencia de marcadores seleccionablespara la clasificación de líneas en grupos definidosdentro de las clases de germoplasma incrementaríala probabilidad de que los mismos esténasociados con el rasgo usado para definir elgrupo en vez de con la estructura del germoplasma.Debido al interes en la identificación de marcadoresmoleculares asociados con rasgos agronómicos,se ha comparado los resultados de lainformación de selección del marcador utilizandoel análisis discriminante, siguiendo dos procedi-mientas alternativos para explicar asociacionesestructurales debidas a la diferenciación indicajaponica:1) selección de líneas usando la distribuciónde cada rasgo entre las clases de germoplasma,o 2) selección de líneas usando la distribuciónde cada rasgo dentro de cada clase degermoplasma. Siguiendo esta aproximación, gruposde líneas que representan los extremos delrango de la variación fenotípica dentro y entreclases de germoplasma fueron definidos para cadarasgo, como se muestra en el Cuadro 1.La diferenciación aparente observada entregrupos para cada rasgo dio impulso a evaluar laprecisión de la clasificación de los modelos predictivosbasados en información de marcadores.Luego de la detección de diferencias significativasentre los grupos bajos y altos para cada rasgo,usando AMOVA basado en todos los marcadores,los marcadores que contribuyen en mayormedida a las diferencias entres grupos fueronseleccionados (stepwise selection algorithm). Elset completo de 30 marcadores RAPO usadosinicialmente por el análisis discriminante canónicofue reducido a subsets de 5, 10 ó 20 marcadores.Por lo tanto, utilizando los diferentes métodospara la selección de marcadores fueron obtenidossets de marcadores reducidos.Can 24 3 *' ** * • ••2 *O•1 - * llIIl O* O ~*D •• b •O •,* • • • •­O -:: >te O ª O *"IJb El O OOO O-1 .,.* ijl, ~ ~C1 DO OOO t3 D.-2 -:O-3 -:oO-4I I I I I I I I I-4 -3 -2 -1 O 1 2 3 4Can 1el.dentro••• R* **so o O tetsFig. 2. Diagrama de variables canónicas (1 y 2) para análisis discriminante basado en grupos predefinidos(R= grupo tolerante; S= grupo susceptible; test= grupo de líneas a ser clasificadas)para la tolerancia al frío (CT) dentro de las clases de germoplasma de arroz.

Integración de información molecular y agronómica87Cuadro 1. Valores promedio para los grupos pre-definidos de líneas de arroz utilizadas como gruposde referencia ("training samples") para cada rasgo (CT: 1= todas las hojas verdes,9= todas las hojas muertas; OH : días para el 50% de floración; SV: 1= vigor excelente,9= vigor pobre; HT: altura de la planta (cm) del suelo a la punta de la panoja) .CarácterCriterio de agrupación de germoplasma TEntre las clasesDentro de las clasesBajos valores Altos valores Bajos valores Altos valoresTolerancia al frío (CT)2.81 a 6.86 3.13 6.01(1-3) b (5-9) (1-5) (5-9)Días para la floración (OH)81 .5 112.7 83.9 109.8(66-88) (109-128) (66-103) (105-128)Vigor de la plántula (SV)2.82 7.64 3.29 6.71(1-3) (7-9) (1-5) (6-9)Altura de la planta (HT)68.1 110.9 70.8 111 .2(56-75) (105-128) (56-79) (100-128)t Utilizado para definir a las "muestras prueba" para cada rasgo agronómico.a Valor promedio del rasgo agronómico en el grupo.b Rango de valores para el rasgo agronómico en el grupo.Utilizando la información de marcadores a partirde la línea (K) más próxima dentro de los gruposusados como referencia ("training sample"), cadalínea fue clasificada dentro del grupo al cual lamayoría de dichos vecinos pertenecen (métodok-NN). El número de vecinos en la muestra pruebafue seleccionado para minimizar la tasa deerror para la ubicación de líneas en grupos predefinidospara cada rasgo. El valor óptimo deK en este estudio fue 1, basado en las estimacionesde la tasa del error actual para el procedimientok-N N usando técnicas de validación cruzadapara diferentes modelos (Hand, 1997).La Fig . 3 muestra los resultados de los procesosde clasificación (utilizando el métodoK-NN) basados en 5, 10, 20 Y 30 (modelo completo)marcadores RAPO seleccionados paraasignar líneas en grupos con valores contrastantespara la tolerancia al frío (CT), vigor de plántula(SV), días a floración (OH) y altura de planta(HT), definidos entre clases de germoplasma. Elporcentaje de clasificación correcta en los gruposdefinidos como CT, SV y OH incrementó significativamenteusando más de cinco marcadores,sin embargo no fueron observadas diferenciassignificativas usando 10 o más marcadorescomo clasificadores en el modelo discriminante.Los porcentajes máximos de clasificación correctafueron 94% para OH, 94% para CT y 91 % paraSV, correspondiendo a 10 o más marcadores paraOH , y 20 o más marcadores para CT y Sv. Elporcentaje máximo de clasificación correcta observadoen grupos definidos basado en HT fue 89 %, loque correspondo a solo 5 marcadores, sin aumentosignificativo al usar 10 a 20 marcadores (modelocompleto). La reducción en el porcentaje declasificación correcta observada usando 30 marcadores(modelo completo) está probablemente

88 Fabian Capdevielle100rotí95~ 90oue85'0'0 80 ~CT-entrerou 75 ~SV-entre~- • - DH-entrero '" 70(3-.. HT-entreID 65""Oo ~ 605550-.f5 10 20 30Número de marcadores seleccionadosFig. 3. Porcentaje de clasificación correcta en grupos pre-definidos para toleranciaal frío, vigor de plántula, altura de planta y días a floración, usando marcadoresseleccionados vía análisis discriminante entre clases de germoplasma dearroz. Las barras verticales indican error estandar de valores promedio; laslíneas referencia indican el umbral requerido para clasificación significativa.reflejando un problema de sobre-ajuste porque elmodelo completo fue más eficiente en el set deprueba que en la validación cruzada.Estos resultados indican la importancia de laselección del marcador como un paso preliminaral proceso del análisis discriminante. La factibilidaddel método utilizado para definir un set reducidode marcadores moleculares para la clasificaciónes sugerida por estos resultados para diferentesrasgos. Desde un punto de vista práctico,el uso de relativamente pocos marcadores enun procedimiento clasificatorio que podría ser aplicadoa cientos de líneas en el contexto del mejoramientode germoplasma tiene muchas ventajasconcernientes al costo y tiempo requerido parasu implementación. El porcentaje correcto de clasificaciónen clases de germoplasma alcanzadocon el procedimiento discriminante del vecino máspróximo fue también evaluado usando diferentenúmero de marcadores en el modelo clasificatorio.Como se muestra en el Cuadro 2, los resultadosde la validación cruzada indicaron que esposible alcanzar más de 90 % de clasificacióncorrecta de líneas de arroz en clases de germoplasmautilizando un procedimiento no-paramétricopara desarrollar el análisis discriminante predictivobasado en marcadores seleccionados.Las hipótesis es que el uso de marcadoresseleccionados a partir del set de datos completosutilizando un procedimiento de selección discriminantepuede ser usado para construir un modelopredictivo para la clasificación de líneas engrupos asociados con extremos de variación paracada rasgo entre y dentro de clases de germplasma.En efecto, los resultados de la validación'cruzada entre y dentro de las clases de germoplasma(Figs 3 y 4) mostraron que los marcadoresseleccionados usando grupos pre-definidospara cada rasgo como muestras pruebaresultó en altos porcentajes de clasificación correcta,pero con menos marcadores requeridospara alcanzar la clasificación correcta en gruposdefinidos entre las clases de germoplasma.Los resultados de este estudio sugieren queel uso de la información agronómica provenientede líneas de ensayos avanzados podría estarasociado con la evaluación de la variabilidad genéticausando marcadores moleculares para ubicarnuevas líneas mejoradas en grupos "blanco"para selección. Los niveles de variación entreestos grupos podrían ser analizados medianteanálisis discriminante como un procedimientopreliminar para la identificación de marcadoresmoleculares asociados con variación genética útil,

Integración de información molecular y agronómica89Cuadro 2. Marcadores tipo RAPO seleccionados para clasificación de líneas de arrozen clases de germoplasma (indica, japonica templada y japonica tropical).RAPDMarcadores seleccionados usando Análisisdiscriminante(backward selection algorithm)5 marcadores 10marcadoresC07 C07 958 1 C07 958C15 C 15 653 C15 653E6E6_452, E6_518, E6_1402F4 F4 1009 F4 1009G02G05 G05_780 G05 780G09G09 307G09_307,G09_1236, G09_1434116 116 715Porcentaje de clasificación correcta usando marcadores enalgoritmo de clasificación k-NN 290 981 Identificación de marcador: RAPD - pares de bases. 2 estimada por validación cruzada ("Ieave-one-out method"; Hand, 1997). rotí~oüe'0'üroü~(/)roÜID""C~ o10095908580757065605550f·······,,"t ~, , , --.,,-CT·dentro-SV-dentro.~·· ... ··OH·dentro······f········ ·· ·····!5 10 20 30Número de marcadores seleccionados- .. HT·dentroFig. 4. Porcentaje de clasificación correcta en grupos pre-definidos para tolerancia al frío, vigor deplántula, altura de planta y días a floración, usando marcadores seleccionados vía análisisdiscriminante dentro de clases de germoplasma de arroz. Las barras verticales indicanerror estandar de valores promedio; las líneas referencia indican el umbral requerido paraclasificación significativa.

90 Fabian Capdevielleusando Un set de materiales de referencia dentrodel germoplasma disponible. Un set de referenciapara cada rasgo de interés puede ser definidoa partir de la colección de germoplasma disponibleusando información a partir de evaluacionesagronómicas para identificar líneas de los extremosmás altos y bajos de la distribución de losvalores fenotípicos. Esta colección núcleo, dirigidaa maximizar la diferenciación entre líneas envez de representar la variación total en el germoplasmadisponible, proveería cla.ses de referenciaespecíficas para la generación y validaciónde algoritmos de clasificación para grupos predefinidossobre la base de objetivos específicosdel programa de mejoramiento.Las asociaciones entre marcadores y el comportamientopara rasgos agronómicos relacionadosCOn adaptación a clima templado fueron sugeridaspor el alto porcentaje de clasificacióncorrecta de las líneas dentro de grupos que representanla variación fenotípica alcanzada usandoun procedimiento de análisis discriminatorio.Una combinación de ligamiento genético entre locimarcadores y QTLs que afectan los rasgos adaptativos,junto al desequilibrio atribuible a las frecuenciasalélicas correlacionadas en muestraspequeñas es la explicación más probable paraestas asociaciones. Este punto debe ser verificadocomparando la locación cromosomal de losmarcadores seleccionados; utilizando la aproximacióndel análisis discriminante en la mismapoblación usada para mapear los QTLs para unrasgo en particular.En un estudio complementario se revisó la aplicacióndel análisis discriminante usando marcadoresmoleculares para la clasificación de líneasde arroz en grupos COn respuesta contrastante aRhizoctonia salani, en comparación con análisisde QTLs ("interval analysis") aplicado a una poblaciónde líneas recombinantes (RIL). La localizaciónde QTLs putativos y la magnitud de losefectos alélicos estimados a partir de diferentesestudios de co- segregación entre marcadores yrespuesta a la enfermedad (Li et al., 1995; Zou etal., 2000) han indicado por lo menos 14 loci candidatosasociados a la resistencia a (SB). Consecuentemente,el uso de marcadores molecularesasociados con alelos favorables requeriría unaselección asistida por marcadores para QTLs específicosanalizados de una vez, en vez de unaintegración más comprensiva de los diferentesmarcadores en Una selección asistida por diferentesmarcadores de genotipos superiores. Siguiendouna aproximación alternativa, se ha propuestoel uso de Un procedimiento de clasificaciónestadístico basado en información de marcadoresmoleculares para asignar líneas en gruposque reflejen respuestas diferenciales al patógeno.La selección de marcadores para la clasificaciónde líneas mejoradas en los grupos susceptibles/resistentesa Rhizactania salani (base dedatos SB) fue basada en información de marcadorestipo RFLP. Para este estudio fue utilizadoun set de datos de marcadores moleculares queincluye la información de 176 marcadores R FLPde 314 líneas (RILs: líneas endógenas recomb i­nantes) provenientes de un cruzamiento entre Lemont(susceptible) x Teqing (resistente) desarrolladopor la Dra. Shannon Pinson (USDA, Beaumont).Estas RILs han sido usadas en el mapeode QTLs para la resistencia a SB usando el mismomapa genético. La información original paraeste set de datos refleja el origen (Lemont or Teqing)de los alelos en cada loci , y fue transformadaen una matriz 1/0 que indica la presencia/ausenciade cada alelo en cada una de las RILsanalizadas. La estructura poblacional , como esdescripta por Pritchard y Rosemberg (1999), fueevaluada usando la información de marcadoresproveniente de las RILs; diferentes sets de marcadoresfueron subsecuentemente seleccionadospara maximizar la discriminación entre RILs delos grupos R y S.Fueron definidos grupos susceptibles o resistentesa SB en base a la distribución de los valoresde infección combinados de 2 años. Siguiendoa Li et al. (1995), el incremento de respuestaa SB utilizó Una escala de 0- 9, en el que O indicabala nO evidencia de infección y el 9 indicabaque las plantas murieron o colapsaron La transformaciónraíz cuadrada fue aplicada a los valoresSB antes de definir grupos para posterioresanálisis. La diferenciación entre los grupos R y Sfue explorada midiendo la distancia relativa (d)entre los valores transformados en ambos gruposen términos de desviación estándar para losvalores SB. Para evaluar la aplicación de esteprocedimiento para la ubicación de líneas en gruposcontrastantes, se definieron grupos alternativosR y S en base a 1.5, 1 o 0.5 desvíos estándarpor encima y por debajo de la media del valor

Integración de información molecular y agronómica91SB , respectivamente. Estos grupos anidados,referidos como 3 SO , 2SD y 1 SO, fueron usadospara estimar el efecto de las muestras prueba enla precisión de la clasificación (Cuadro 3).Basándose en Pritchard et al., (2000) se usólos algoritmos desarrollados en el programa Structure(www.stats.ox.ac.uk/-pritch/home.html)para asignar RI Ls individuales a sub- poblacionesinferidas a partir del análisis de las frecuenciasalélicas en cada locus, o junto a K poblacionessi las frecuencias alélicas son compatiblescon un modelo de estructura genética indicandomezcla de diferentes subpoblaciones. Estos análisisestán originalmente designados para estimarfilogenias de individuos en estudios de mapeoasociativo basados en un algoritmo MCMC(Markov Chain Monte Cario) para muestreo a partirde la distribución conjunta posterior de las frecuenciasalélicas de la sub- población. En esteanálisis comparó los resultados de clasificaciónusando los marcadores seleccionados por análisisdiscriminante sin considerar la estructura yluego de asignar las RILs a sub- poblaciones inferidaspor el modelo de agrupamiento basado en176 loci para marcadores RFLP.La idea básica que subyace al análisis discriminantees determinar si los grupos R y S de losRILs difieren respecto a las variables definidas apartir de la información de marcadores moleculares; entonces usar esas variables para predecirla ubicación de las líneas en grupos basándoseen la información molecular. A estos efectos fueajustado un algoritmo de clasificación para predecirlas clases de un grupo de líneas (conjuntoinicial) tomadas al azar a partir de una poblaciónsimilar. Las medidas de clasificación correctasfueron estimadas mediante la aplicación de técnicasde validación cruzada a diferentes subsetsde los casos utilizados como ejemplo (conjuntoinicial) representados como vectores para lasvariables relacionadas con los grupos RoS. Losmarcadores que mejor discriminan entre los gruposR y S de las líneas recombinantes homocig?tas(RI Ls) fueron seleccionados por un procedimientodiscriminante en etapas (en el total dela población o dentro de la estructura de sub- poblacionesinferidas). Estos fueron usados para clasificarlíneas en grupos R o S utilizando el métododel vecino más próximo ("k-NN algorithm", basadoen Hand (1997), mediante la información demarcadores. Un procedimiento de clasificaciónsimilar fue aplicado a las mismas RILs usandomarcadores moleculares asociados con QTLspara resistencia a R. salan; como predictores enel modelo.Dos sub-poblaciones de RILs fueron identificadasen base a los resultados del análisis deestructura y la interpretación biológica para laexistencia de sub-poblaciones dentro de la pro-Cuadro 3. Precisión obtenida para clasificación en grupos R o S usando marcadoressele~cionados mediante análisis discriminante en comparación con marcadoresasociados con QTLs mediante análisis de intervalo (Mapmaker QTL).Diferenciafenotípica entregrupos R y S1 SD2SD3 SDInformaciónprovenientedel análisisde intervalo14 marcadores+ 717385Número de marcadores seleccionados (DA)Incluídos en el modelo de clasificación1 5 10 15+ 70 76 80 8176 82 88 9787 92 100 100

92 Fabian Capdeviellegenie de un cruzamiento con alta diferenciacióngenética de parentales (indica x japanica). LasRILs fueron asignadas a la sub- población 1 o ala subpoblación 2 sobre la base de intervalos deconfianza del90 %, o alternativamente a una subpoblacióncon evidencias de mezcla en su estructuragenética (intervalos de confianza superpuestospara ambas sub-poblaciones). El Cuadro3 presenta resultados de la clasificaciónk- NN usando de 1 a 15 marcadores seleccionadospor AD para ubicar líneas en los gruposR o S con diferentes niveles de diferenciación(3 SD,2 SO, y 1 SO) para la respuesta SB.Los marcadores asociados con QTLs en elmismo cruzamiento fueron comparativamenteusados para la clasificación de las RILs en gruposRoS. En cada caso el porcentaje de clasificacióncorrecta fue estimado por validación cruzada,como una estimación de la precisión declasificación esperada, para posteriores aplicacionesde los marcadores seleccionados para ubicarlíneas en los grupos R ó S. La Fig. 5 muestrala ubicación de los marcadores seleccionados porel análisis discriminante en etapas usando muestrasde referencia con diferente grado de diferenciaciónentre los grupos R y S (3 SO, 2 SO, Y 1SO), comparada con los QTLs inferidos para larespuesta a R. salani identificada en diferentesestudios usando el mismo cruzamiento (o un cruzamientorelacionado) mediante el análisis deintervalo.La clasificación de las RILs en grupos R ó S,realizada en base a información de marcadoresmoleculares, alcanzó más de un 92% de precisión,usando información de 5 loci marcadoresaplicada a muestras de referencia provenientesde grupos altamente diferenciados. Grupos menosdiferenciados requirieron más marcadorespara obtener similar precisión. La asignación delas RILs a las subpoblaciones inferida utilizandoel programa de estructura en forma previa a seleccionarlos marcadores discriminantes de gruposR y S mejoró la precisión de la clasificación.La localización cromosómica de los marcadoresseleccionados por análisis discriminante aportóinformación complementaria a los QTLs putativosque afectan la respuesta a "sheath blight" .En forma general, la clasificación basada en marcadorespodría ser considerada como una aproximaciónde tipo "data mining", basada en la identificaciónde loci marcadores que contribuyan ala diferenciación fenotípica entre líneas a partirde grupos de referencia.Estos resultados sugieren que el procedimientoclasificatorio usado para la ubicación de líneasen los grupos R o S tiene una base genética asociadacon la existencia de regiones cromosómicasque contienen QTLs que afectan la respuestaa SB en este cruzamiento particular. El uso demarcadores asociados con QTLs vía análisis decosegregación y mapeo convencional ("intervalanalysis") indicó que cinco marcadores seleccionadosvía análisis discriminante fueron iguales osuperiores en precisión en comparación con catorcemarcadores asociados con QTLs. Asimismo,aunque el uso de marcadores seleccionadospor análisis discriminante fue más eficiente parala clasificación que otros marcadores previamenteasociados con QTLs en el mismo cruzamiento,el algoritmo k-N N para clasificación podría serusado para integrar información sobre marcadoresidentificados en diferentes estudios en unúnico procedimiento para la clasificación de líneasen grupos R ó S.La meta de estos estudios ha sido establecerun procedimiento adecuado para la explotación deinformación en continuo aumento sobre patronesmoleculares de líneas de mejoramiento, en combinacióncon datos agronómicos disponibles provenientesde los programas de mejoramiento. El usode la información agronómica de ensayos con líneasavanzadas del mejoramiento podria vincularseae esta forma a la evaluación de la variabilidadgenética usando marcadores moleculares para lograrubicar nuevas líneas en grupos pre- definidospara la selección . Los procedimientos de análisisdiscriminante basados en información molecularcontinuarán siendo desarrollados y evaluados comouna herramienta complementaria de los estudiosde asociación marcador-fenotipo basados en cruzamientos(análisis de cosegregación e identificaciónde QTLs) y en colecciones de germoplasma(análisis de desequilibrio genético y genética asociativa).Estos podrían ser útiles para detectar diferenciassignificativas en patrones moleculares degrupos basados en criterios de selección de losmejoradores, como técnica de decisión para clasificarnuevas líneas en grupos pre-definidos, y comouna técnica exploratoria para seleccionar marcadorespara futuros análisis de asociación con rasgosagronómicos.

Integración de información molecular y agronómica932 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12R I... IPI')·' ~1mW~iL !!!ik'ilit'h. ~r~I Lr-~~. 1..i1QW ~. \:Im-iLI~ -

94 Fabian CapdevielleJohnson, R.A.; Wichern, O.W. 1998. Applied multivariate statisticalanalysis. Prentice Halllnc., New Jersey.Kaufman, L.; Rousseeuw, P.J. 1990. Finding groups in data.John Wiley and Sons, New York.Klecka, W.R. 1980. Discriminant analysis. Sage University Paperseries Quantittive Applications in the SocialSciencesPublications, Sage Publications, Beverly Hills.Li, l.; Pinson, S.R.M.; Marchetti, M.A.; Stansel, J.W.; Park,W.O. 1995. Characterization of quantitative trait loci (QTLs) incultivated rice contributing to field resistance to sheath blight(Rhizoclonia solant). Theor. Appl. Gene!. 91 : 382-388.Mackill, O.J.; Lei, X. 1997. Genetic variation for traits related totemperate adaptation of rice cultivars.Crop Sci. 37: 1340-1346.Mackill, O.J. 1995. Classifying japonica rice cultivars with RAPOmarkers. Crop Sci. 35: 889-894.Piatetsky-Shapiro, G.; Frawley, W. 1991. Knowledge discoveryin databases, AAAI/MIT Press, MA.Pritchard, J.K.; Stephens, M.; Oonnelly, P. 2000. Inference ofpopulation structure using multilocus genotype data. Genetics155: 945-959.Pritchard, J.K.; Rosemberg, N.A. 1999. Use of unlinked markersto detect population stratification in association studies .Am.J.Hum.Gene!. 65: 220-228.Sato, Y.I. 1991 . Variation in spikelet shape of the indica and japonicarice cultivars in Asian origin oJapan J. Breed . 41: 121-134(Japanese with English summary).Semagn, K.; Bjornstad, A.; Stedje, B.; Bekele, E. 2000.Comparison of multivariate methods for the an

Integración de información molecular y agronómica95----------------------------- AbstractIntegration ofagronomic and molecular information using discriminant analysis: A strategy for application ofclassification-based methods in plant breeding Application of molecular techniques based on genomic information for crop geneticimprovement has been considered very promising. Recognizing the importance ofdeveloping innovative strategies to explore available genetic diversity from germplasmcol/ections evaluated for breeding purposes; a data mining (DM) procedure, based oninformation technologies such as KDD (Knowledge Discovery in Databases) has beenproposed as a tool for integration of agronomic and molecular information based on amarker-assisted classification approach, the main objective is to al/ocate genotypesinto groups representing target populations for selection. Discriminant analysis was usedto combine agronomic and molecular information in a classification algorithm, througharrays ofprediction variables (markers) selected to provide optimal discrimination betweenpredefined groups, using information from agronomic trials.Statistical and interpretive basis of this procedure will be il/ustrated using agronomicand molecular database information available in rice. The analysis wil/ focus on markerassistedclassification ofgroups with different adaptive patterns (tropical and temperateJaponica, and Indica germplasm types) and for classification of breeding lines of ricefrom an Indica x Japonica cross into groups with differential response to sheath blightcaused by Rhizoctonia solani Kuhn. Using a reduced set of markers for al/ocation oflines into groups representing targets for selection, classification-based methods werevery accurate in terms ofpercentage of correct classification achieved.This technique has potential applications in the use of available molecular informationto assist gene tic improvement of crops in: a) testing significant differences at themolecular level between groups defined from agronomic information, b) adjusting thedecision-making techniques based on classification of new genetic lines into targetgroups for selection, and c) exploring marker-trait associations and selecting usefulmarkers within the context of a specific breecfing program.

96 Fabian Capdevielle

Genetic engineering of wheat: fromtechnique development to its applicationAlessandro Pellegrineschi 1 ', O. Hoisington1-----------------------------ResumenEn el pasado, las fuentes de nueva variabilidad genetica han estado limitadas algermoplasma existente. Trigo, en particular, ha sido estudiado extensivamente por unaamplia gama de caracteres agron6micos localizados a 10 largo del genoma. EI tamanogrande de los cromosomas y la capacidad de su genoma poliploide para tolerar adici6n 0perdida de cromosomas facilit6 progreso rapido en la genetica inicial de trigo a traves deluso de tecnicas citogeneticas. Sin embargo, esta misma caracteristica, junto con elgran tamano de su genoma, ha limitado el progreso en los estudios de caracterizaci6ngenetica de trigo que estan enfocados en especies diploides, con genoma pequeno conprocedimientos de ingenieria genetica ya desarrollados, como es el caso del arroz yArabidopsis.Hoy, el procedimiento transgenico ofrece una alternativa atractiva a las tecnicasconvencionales para el mejoramiento de trigo porque permite introducir uno 0 mas delos genes en un cultivar elite sin afectar su fondo genetico. La tecnologia de transformaci6nde trigo ha progresado rapidamente durante la ultima decada. Inicialmente, latransformaci6n genetica de cereales se basaba sobre la introducci6n de ADN enprotoplastos y subsecuente producci6n de callos para regeneraci6n de plantas fertiles.Recientemente, grandes avances han sido logrados en la regeneraci6n de plantas fertilespartiendo de una variedad de tejidos, proporcionando la base esencial para regeneraci6nde plantas transgenicas. En la actuaJidad, los procedimientos de introducci6n de genesmediados por Agrobacterium, desarrollados inicialmente para transformaci6n de arroz,tambien han sido usados para desarrollo de plantas transgenicas en trigo. Existe unacantidad de genes utiles disponibles ahora' que han sido transferidos a trigo, mas bienpara mejorar su resistencia a los factores abi6ticos y bi6ticos.La aplicaci6n y los prospectos futuros de la tecnologia de transformaci6n en trigo paraintroducir resistencia contra enfermedades causadas por hongos y virus y limitacionesabi6ticas y la mejora de la caJidad nutricional son revisados en este trabajo.IntroductionThe genetic improvement of wheat hastraditionally been achieved through sexualhybridization between related species, which hasresulted in numerous cultivars with high yields andsuperior agronomic performance. Conventional plantbreeding, sometimes combined with classicalcytogenetic techniques, continues to be the foremostmethod of cereal crop improvement. However, thearrival of biotechnology into the realm of wheatbreeding, offers new opportunities for expediting andimproving wheat including the introduction of targetedgenes, with surgical precision, into an establishedgenomic background.Given the worldwide predominance of cerealgrains in the human diet, cereal crops quicklyemerged as prime targets for improvement by genetictransformation. It was soon realized, however, that, CRC for Molecular Plant Breeding, Applied Biotechnology Center, CIMMYT, Apdo Postal6-641,06600 Mexico, D.F. E-mail autor correspondiente: a.pellegrineschi @cgiar.org

98 Alessandro Pellegrineschicereal transformation was problematic. In general,monocot cells and tissues were relatively recalcitrantto in vitro regeneration and did not respond toAgrobacterium-med iated tran sform ation.Furthermore, some promoters that exhibited highactivity in dicotyledonous transformation systemsshowed low levels of activity in monocot cells andtissues. As a result, the first transgenic cereals werenot produced until the end of the 1980s, nearly ahalf decade after the first transgenic tobacco plantwas reported. Today, many of the problems initiallyencountered during the development of genetictransformation system for cereals have beenovercome, and transgenic rice, maize, wheat, andbarley are now routinely produced in severalla boratories.Initially, wheat too was difficult to geneticallyengineer, mainly due to the same problems foundwith other cereals (recalcitrance to in vitroregeneration and non susceptiblility to Agrobacteriuminfection). Systematic screening of cultivars andexplant tissues for regeneration potential, developmentof various transformation methods and geneexpression cassettes have resulted in transformationprotocols for this important crop.Although this review briefly discusses wheat cropimprovement by hybridization methods, it focusesprimarily on the contributions of genetic engineeringto wheat improvement. It also describes currentchallenges that need to be overcome if we are torealize the full potential of this technique for improvingwheat productivity.Breeding and classical cytogeneticsHybridization within the primary genepoolThe science, and some might say art, of plantbreeding developed long before the birth of geneticsand cytogenetics . The advent of these cellulartechniques at the turn of the twentieth centuryprovided a critical catalyst to plant breedingprograms . Indeed, grain yields of wheat haveincreased steadily since 1930 (Brown and Kane,1994). Landraces of cereal crops are an importantsource of genes for an array of agronomicallyimportant traits. Considerable variation in seed andother traits exists both between and within thelandraces, and free gene flow between wild andcultivated forms of wheat has enriched the wheatgenetic pool. Wide variations can be attributed toindependent domestication and migrational eventsthat resulted from geographic isolation. All of theseland races fall within the primary gene pool of wheat.Today, sexual hybridization remains an importantmethod of introducing genetic variation and continuesto contribute to improved agronomic performanceand adaptation.Wide hybridization and chromosomemanipulationThe value of wide hybridization in breeding newtraits into otherwise desirable cultivars has beenknown for some time. Many wild relatives of wheatcarry genes that offer superior traits, some whichhave been incorporated into wheat via interspecificand intergeneric hybridization (Jauhar and Chibbar1999).Chromosome pairing between chromosomes ofthe alien donor and those of cereal crops is the keyto such gene introgressions. Although this processis relatively easy in diploid crops, in wheat this iscomplicated by its hexaploid genome. The controlof chromosome pairing in wheat is such that onlyhomologous partners pair to form bivalents. Thus,wheat has a homoeologous pairing suppressor gene,Ph1, which ensures diplOid-like chromosome pairingand hence disomic inheritance. Theseare essential for the meiotic andch~racteristicsreproductive stability of wheat. However, Ph 1 doesnot permit pairing between wheat and alienchromosomes, thus impeding alien gene transfer.Methods of suppressing the activity of Ph 1, therebypromoting wheat-alien chromosome pairing , areknown (Sears 1976). The success of gene transferfrom the donor to the recipient species dependsupon the degree of chromosome homoeology thatexists between the species. Through widehybridization, coupled with manipulation ofchromosome pairing, several desirable genes havebeen introduced (Friebe et at., 1996), includinggenes for resistance to leaf rust and barley yellowdwarf virus, which have been transferred fromAgropyron, Thinopyrum, and Aegitops into wheat.Recently, a scab-resistant durum wheat wasproduced from a wide cross with Thinopyrumjunceiforme (Jauhar and Peterson, 2000).

Genetic engineering of wheat: from technique development to its application99Genetic transformationParticle gun transformationThe development of transformation technologyin wheat has lagged behind that of other major crops(e.g. rice , maize, soybean) with replicable methodsbased on microprojectile bombardment onlybecoming available recently (Vasil et a/. , 1992; Vasilet a/., 1993; Weeks et a/., 1993; Becker et aI. , 1994;Barro et a/., 1998; Pellegrineschi et a/. , 2000). Evenso, the technology is still not routinely used in themajority of wheat transformation laboratories, and ,among the laboratories using it; high variations inefficiencies have been reported .Generally, wheat genetic engineering programsfocus on establishing systems for reliable andstraightforward plant regene ration and genetictransformation for the species under investigation(Bommineni et aI. , 1997; Bommineni and Jauhar1997; Demeke et a/., 1999; Jahuar, 1993; Jordan:2000; Lonsdale et aI. , 1998; Stoger et a/., 1998),and generation and characterization of transgenicplants with improved agronomic characteristics. Themost widely used transformation system in wheatis the particle gene gun transfer system, in whichthe genes are physically introduced into cells bymicrocapsule bombardment. This process involveshigh velocity acceleration of gold microprojectilescarrying foreign DNA, penetration through the cellwall and membrane by the microprojectiles, andresulting DNA delivery into the plant cells (Nehra et,a/., 1994; He and Lazzeri 1998; Uze eta/., 1999).Various transformation/regeneration systems havebeen developed and tried (Altepeter et aI. , 1996ab;Altepeter et aI. , 1999; Barro et aI. , 1998; Becker eta/., 1998; Fennel etal., 1996; Weekseta/. , 1993) .Using explants at an optimal developmental stagefrom donor plants grown under environmentallycontrolled conditions has improved thetransformation efficiency of elite wheat varieties andleads to the production of apparently phenotypicallynormal, fertile , transgenic plants.Agrobacterium transformationThe Agrobacterium-mediated transformationsystem relies on the unique ability of the soilbacterium , Agrobacterium sp, to transfer andintegrate transferred-DNA (T-DNA) into the woundedplant cells of a target genome. Until fairly recently,wheat was not considered a good candidate for thistransformation technique because it was notsusceptible to the available Agrobacterium strainsand its weak or absent wounding response in theinjured tissues. This response is essential for thesuccessful infection of dicot plants, because factorsreleased by damaged dicot cells (such as theacetosyringone) induce the expression of virulencegenes (vir) located on the tumor inducing (T )plasmid . Despite the weak wounding-inductio~response from wheat cells, many attempts weremade to adapt this kind of transformation to wheat.In other cereals, super-virulent strains have beenused that partially circumvent the problem of low virgene induction during cereal infection. Such effortshave resulted in the dev~lopment of Agrotransformationmethods for r!ce (Hiei et aI. , 1994)and maize (Ishida et a/., 1996) , with reportedtransformation frequencies of 10-30% and 5-30%respectively. Super virulent strains; however, do notappear to be a prerequisite for wheat transformationas transgenic wheat plants have been obtained usingnon-super virulent Agrobacterium strains (Cheng etaI. , 1997).Stud ies on Agrobacterium-mediatedtransformation in cereal cells suggest that thegreatest obstacle in the process is the successfulintegration of the T-DNA into the host genome(Narasimhulu et a/., 1996). Incorporation of foreignT-DNA into the plant genome may likely occur viaillegitimate recombination (Matsumoto et a/., 1990),but very little is known about the factors involved inthis process. Recent studies on T-DNA transfer toyeast cells and analysis of Arabidopsis mutantsthat are resistant to Agrobacterium infection suggestthat the integration process is mainly determinedby host factors (Bravo-Angel et a/., 1999). Furthercharacterization of the mechanism for insertion ofalien genes into the wheat genome may result in animproved DNA de livery system for this species.Protoplast transformationAlthough a method to regenerate plants fromprotoplast has been described in wheat (Ponya etat, 1999), no transgenic plants have been obtainedusing this technology. This is probably due to severalfactors , including high genotype dependency, timelimitedmorphogenic competence, and the inductionof somaclonal variation on the regenerated plants.These disadvantages have constrained the fullinvestigation and use of protoplast-based

100 Alessandro Pellegrineschitransformation technology, not only for wheat, butalso for other cereals.Anther culture derived callus or isolatedmicrospores may constitute an attractive targettissue for genetic transformation. Transformedhaploid cells can be regenerated to plants, whichare converted to dihaploid plants, eitherspontaneously or after chemical treatment. Forexample, diploid transgenic rice was produced fromthe protoplast of microspore-derived suspensioncells and used to produce fertile rice plants thatwere homozygous for the transgene. Although thereare reports of protoplast-based transformation ofwheat microspores, the technique requires furtherimprovement before it can be used for the routineproduction of transgenic double haploids.Other transformation methodsTo date, DNA particle bombardment(microprojectile biolistics) remains the mostcommonly used technique for wheat transformation.Although transgenic plants can be also obtained byelectroporation of wheat scutella, protoplast, andinflorescences, this technique does not appear tohave any technical advantage over the biolistic orAgrobacterium based systems. Transfer of DNA intoplants cells by imbibition microinjection,macroinjection, electrophoresis, ultrasoundtreatments, laser treatments, or via pollen tube, areother potential methods for cereal transformation.Some of these techniques require very littleequipment and could have broad application whenfurther developed.Identification and selection oftransformed cell and tissuesVarious selection and scorable marker systemsused for cereal transformation have been widelydiscussed in the available literature. Rather thanreiterate this information in depth, this sectionfocuses on an important and related area of research,and one less extensively studied: the developmentof transgenic plants that are free of marker genes.As is well known, antibiotic resistance has beenroutinely used to distinguish transgenic cells fromuntransformed cells. Because selective agentsgenerally have a negative effect on plant growth anddevelopment, various methods that do not rely onthe exposure of cells and tissues to an antibiotic orherbicide during regeneration of transgenic plantswould be advantageous. So far, the bacterial b­glucoronidase (GUS) gene has been the mostcommonly used scorable marker in wheattransformation. Production of green fluorescentprotein (GFP) activity, anthocyanin pigmentation, orluciferase activity can be used as visual markers toidentify transformed cells and tissues of plants.Detection of GFP activity or anthocyanin productionis relatively simple, whereas assays of luciferaseactivity require treating the tissues with a substrateand entail the use of relatively expensive equipmentto detect the emission of the photons. The use ofanthocyanin production as a visible marker fortransformation is restricted by its relatively highdetection limit, whereas luciferase and GFP activitiescan be measured at lower levels. To increase GFPactivity, the gene has been modified by gene shufflingto produce an enzyme that has 42-fold higher activitythan the wild type enzyme. Further modifications ofthe GFP gene have been made to adapt the codonbias to that of monocot plants demonstrated theuse of GFP for visual selection of transformed wheatplants.Other strategies to eliminate the presence ofmarker genes in transgenic plants have also beentested. These strategies include excision ofselectable marker genes via ere/lox recombination(Dale and Ow, 1991), use of alternative selectablemarker genes (Wright et al., 2001), and variouscotransformation strategies.Under the cotransformation scheme, the genesof interest and the marker genes are integrated atdifferent sites on the chromosome. Following theselection of transformed plants, traditional breedingtechniques can be used to eliminate the selectablemarker genes while retaining the gene of interest.In yet another approach, the selectable marker geneis cloned between plant transposable elements (Dselements) and introduced along with a transposasegene that excises between the Ds elements andintegrates into a site away from the gene of interest(Takumi et al., 1999.). Once it is moved to a distantsite, the selectable marker gene is eliminated usingtraditional breeding techniques.

Genetic engineering of wheat: from technique development to its application101Traits and genes under study intransgenic wheatThe recent development of reliable transformationtechniques in wheat has yielded a substantialnumber of transgenic lines (Table 1). Many of thegenes introduced into wheat have been studied intransgenic dicotyledonous plants (e.g ., Arabidopsis)and encode well-characterized traits. Several of thetransgenic lines that have been developed arecurrently being tested for their performance in thegreenhouse or field trials, but at this moment, theyhave not reached the commercial production stage.Herbicide resistance genesWeeds compete with crop plants for availablenutrients and light energy, and thus reduce cropTable 1. List of traits and genes useful in development of transgenic wheat.Gene introducedGeneproductEffect on the plantReferenceBar PAT Resistance to herbicide Basta. Vasil et al., 1992,Weeks et al., 1993;Becker et al., 1994.Epsp EPSPS Resistance to glyphosate. Zhou et al., 1995.High molecular weightglutenin subunit 1Ax 1.High molecular weightglutenin subunit 10x5.High-m olecular-weightglutenin subunits(HMW-GS)1 Ax 1 Increased elasticity of the dough. Altpeter et al., 1996.Oy10:0x51Ax1,Oy10:0x5Increased elasticity of the dough. Blechl et al., 1998.High levels of expression of seed storageand, potentially, other proteins intransgenic wheat endosperm .Barro et aI., 1997antifungal protein KP4 Antifungal activity against U. maydis Clausen et al., 2000 .maize Activator (Ac)elementAc Plants expressing the transposase gene Takumi etal., 1999.Thaum atin like protein Tlp5 Symptoms of scab developed significantlyslower in transgenic plantsPmi,phosphomannoseisomeraseStilbene synthasegeneManAVst 1Transgenic plants are able to metabolizethe selection agent, mannose, into ausable source of carbon, fructoseTransgenic plants with increasedresistance of transgenic barley plants toBotrytis cinerea used as a modelexperim ental system.Chen et aI., 1999.Wright et al., 2001Leckband and Lorz,1998Hygromicin hpt gene htp Transgenic plants resistant to hygromicin Ortiz et al. , 1996Chitinase gene Chi11 Chitinase gene silenced Chen et al., 1998Barley seedribosom e-inactivatingproteinBarley-seed class IIchitinaseRIPChi 2Transgenic plants expressing high levels ofRIP were protected only moderately or notat all against infection by the fungalpathogen Erysiphe graminis.The engineered wheat plants showedincreased resistance to infection with thepowdery mildew-causing fungus Erysiphegraminis.Bieri et al. , 2000Bliffeld et al., 1999.

102 Alessandro Pellegrineschiyields by average of 10 to 15%. For some crops,weeds can be efficiently controlled by the applicationof herbicides. However, this possibility is oftenrestricted by the inability of the herbicide todistinguish between the crop plants and weeds.Through biotechnology, it has been possible toprovide crop plants with resistance to certainherbicides, which allows selective elimination ofweeds. In general, production of herbicide resistantcrops has involved the insertion of only one or twogenes that encode inactivation of the herbicide byone of the three following mechanisms:overproduction of a herbicide biochemical target;structural alteration of the biochemical targetresulting in altered binding to the herbicide; ordetoxification or degradation of the herbicide beforeit reaches its target site in the plant cells.All three mechanisms are used for resistance toglyphosate (Zhou et al., 1995) and phosphinothricin(Witrzens et al., 1998), whereas atrazine resistanceis based solely on overproduction and/or structuralalteration of biochemical target.Quality genesMost effort expended thus far on quality geneshas focused on manipulating the composition andproperties of the gluten proteins by introducingadditional genes for a group of proteins called thehigh molecular weight (HMW) subunits of glutenin.The gluten proteins are present as a network in doughand confer the viscoelastic properties that allowwheat to be processed into bread, pasta, andnoodles, as well as a range of other food products.Although gluten comprises a large number ofproteins, the HMW subunits appear to be particularlyimportant in the formation of polymers, which arehighly elastic. Because low gluten elasticity resultsin poor processing quality, the HMW subunits havebeen studied in detail to determine their structureand genetics. All cultivars of hexaploid bread wheatcontain six HMW subunit genes (x-type and y-type,both found on chromosomes 1 A, 1 B, and1 D), butspecific gene silencing results in the presence ofonly three, four, or five HMW subunit proteins. Eachprotein accounts, on average, for about 2% of thetotal extractable grain protein; the differences in geneexpression therefore result in quantitative effects onthe total amount of HMW subunit protein, which inturn affects dough visco-elasticity. Although thereare also more subtle effects on quality relating toallelic variation in the composition of the expressedsubunits, it is t~le clear association between thenumbers of expressed genes and wheat quality thathas made the HMW subunits such an attractivesystem for manipulation. Three laboratories havereported the expression of HMW subunit transgenesin wheat, using either Bobwhite (Altpeter et al.,1996; Blechl and Anderson, 1996; Blechl et aI.,1998) or genetic stocks selected on the basis oftheir HMW subunit composition (Barro et aI., 1997),the latter study also reporting effects on doughfunctional properties (He et al., 1999; Rooke et al.,1999; Shimorii et aI., 1997).Future prospectsTransgenic plants possessing improvedtraditional quality traits have been obtained by anumber of laboratories. The capacity to move novelHMW glutenins into wheat through transformationopens up some interesting possibilities such as thecreation of wheat that combines high and lowmolecular weight glutenins to further ourunderstanding of the interaction between these twogluten components or to create new "king of dough."In addition, research aimed at improving thenutritional content of wheat is underway, withemphasiS being given to the development of grainthat is high in iron, zinc, vitamin A, and/or folic acid.Biotic stress resistance genesProtecting cereals against attacks by pathogenicmicroorganisms and pests is a major challenge forfood production. Fungal pathogen attacks in wheatreduce crop yields by 10-40 percent, depending ongeographic location . The development of linesresistant to fungal diseases is expected to increaseyields while reducing the quantity of agrochemicalsused for crop protection. In this paper, remarks arelimited to fungal disease tolerant cereals.Antifungal proteinsThe plant defense system can be broken downinto two generalized components. Physical barriersrepresent the first tier of defense, and include thewaxy cuticle and epidermal cells on the exterior oforgans such as leaves and roots. The second tier ofplant defenses is the biochemical tier, through whicheach living cell in the plant is capable cif defendingitself by producing antimicrobial compounds (Lorzet aI., 1996). These compounds include, inter alia,

Genetic engineering of wheat: from technique development to its application103a battery of pathogenesis-related (PR) proteins,phytoalexins, and active oxygen species(Staskawicz et al., 1995).In particular, PR proteins have been widely linkedto disease responses and are probably ubiquitousin higher plants (Cutt and Klessig, 1992). The PRproteins may be present during normal plant growthand development in certain tissues but, uponinfection by invading microorganisms, are inducibleto high levels in these tissues and also in tissueswhere they are otherwise absent (Van Loon et aI.,1994). The PR proteins were originally divided intofive major categories (groups PR 1 to PR5), althoughseveral further classes have been identified (Van Loonet aI, 1994). The mechanisms of action of the PR2and PR3 groups, which consist of (1-+3) ­,8-glucanases and chitinases, respectively, arepresumably related to the ability of these enzymesto hydrolyze major polysaccharide constituents ofthe fungal cell wall.The proposed role for PR5 proteins in the bindingof fungal cell wall (1 ,3)-~-D-glucans can becontrasted to earlier suggestions that the osmotinPR5 proteins induced permeabilization of fungalmembranes (Roberts and Selitrennikoff, 1990). Thishypothesis followed the observation that thecytoplasmic contents of Neurospora crassa andCandida albicans leaked into the surrounding mediaupon addition of the maize PR5 protein, zeamatin .This same effect has been observed using PR5proteins from other plant species (Cvetkovic et al.,1997; Anzlover et al., 1998). However, where crystalstructures of PR5 proteins are available, structuralfeatures normally associated with pore-forming ormembrane-associated proteins have not beenobserved (Batalia et aI. , 1996; Koiwa et aI., 1999),so no molecular explanation for these observationsis currently available.Hypersensitive-response basedstrategiesThe hypersensitive response (HR) is one of themost powerful mechanisms by which plants resistspathogen attack. The genetically controlled inductionof the H R is triggered in plant pathogen interactionsonly if the plants contain a disease resistanceprotein (R) that recognizes the correspondingavirulence (Avr) protein from the pathogen. In theabsence of a functional resistance gene (R) oravirulance gene product, no recognition occurs andthe interaction between plant and pathogen resultsin a disease.The strength of the hypersensitive reaction makesit exquisitely designed for combating a broadspectrum of plant pathogens The normal use ofresistance genes does not, however, allow such abroad spectrum of activity. The exclusive specificityof the HR associated disease resistance is usefulto only one pathogen The engineering of broadspectrumdisease resistance relying onhypersensitivity is therefore highly desirable.The continuing efforts to elucidate the signaltransduction pathways involved in plant defenseresponses are making tools available that can beused to induce HR either completely or partially.Induction of virus resistanceThe concept of creating virus resistant crops, bygenetically engineering them to express part of aviral genome sequence, has evolved through the useof mild strains of viruses to protect crops such astomato, apple, citrus, and papaya against closelyrelated , but severely pathogenic, virus strains.Despite extensive experimentation, the molecularmechanisms underlying this form of protectionremain largely unknown. The defense strategiesbased on this technology can be categorized intofive types of mechanisms: coat protein-mediatedprotection (CP), replicase-mediated protection (RP),satellite RNA-mediated symptom attenuation(SMSA), defective interfering RNA or DNA protection(DIP), and sense-antisense-rybozyme RNA mediatedprotection (SARP).Coat protein-mediated protection has beenreported for more than 20 viruses in different crops.In wheat, it seems to be effective in controlling barleyyellow dwarf virus (BYDV) infection (Karamaratneet aI., 1996).Pathogen-derived molecular interference withchallenge virus replication using virus sense, cis-actingregulatory sequences was demonstrated in vitro inturnip yellow mosaic virus, but this protectionmechanism has not been reported in wheat.None of the other proven or proposed single,dominant, pathogen-targeted transgenic resistancestrategies to induce virus resistance have beenapplied to wheat.

104 Alessandro PellegrineschiFuture prospectsThe field of plant disease control is undergoingan exciting period, during which major breakthroughsin elucidating the molecular basis of resistance to awide range of plant pathogens are being made(Leckband and Lorz, 1998; Bliffeld et al., 1999; Chenet al., 1998; Chen et al., 1999). Improvedunderstanding of both plant defense mechanismsand pathogen action has initiated the worldwidedevelopment of transgenic strategies for improvingresistance to plant pathogens: In contrast to thegreat progress achieved in the production ofcommercially useful insect and virus resistant crops,the production of fungal resistant crops withcommercially useful levels of resistance lags farbehind. The increasing number of reports of broadspectrumresistance to fungi in different transgeniccrops, however, indicates that commercialintroductions of fungus resistant wheat varieties canbe expected within the next 4-8 years.Abiotic stress tolerance genesDrought is a major cause of yield loss in crops,significantly affecting world food production. Duringthe past decade, considerable effort has beendevoted to improving the level of drought tolerancein wheat; extensive research has been conductedin the areas of breeding, physiology, and agronomy.Recent work in other species has shown howdifferent genes can provide new clues tounderstanding stress tolerance in plants (Shinozakiand Yamaguchi-Shinozaki1996). They actively playa role in the biosynthesis of various osmoprotectants(Laporte et al., 2002), modification of cell membranestructure, and sometimes code enzymes thatdetoxify plant cells. Analyses of the expression ofdehydratation-inducible genes have shown that atleast four independent signal pathways function inthe induction of stress-inducible genes in responseto dehydration. Two are abscisic acid (ABA)dependent (Abe et al. 1997; Chandler and Robertson1994), and two are ABA-independent. Several stressinducedgenes, such as rd29A, are induced thoughthe ABA-independent pathway. The rd29A gene inparticular is responsible for dehydration and coldinduced expression (Yamaguchi-Shinozaki andShinozaki 1993). Expression of the DREB 1 A gene,under constitutive promoters such as 35S intransgenic plants, leads to strong increases intolerance to abiotic stresses, however it also inducesgrowth retardation under normal growth conditions(Liu et al., 1998), raising concerns about its possibleuse in plant breeding. However, the stress regulatedexpression of this gene with the rd29A promoterproduced plants with increased tolerance to freezingand salt and drought stresses, without producingchanges in the normal phenotype of the transformedplants.Several DREB wheat plants have been producedat CIMMYT. The majority of the plants produced haveshown high levels of tolerance to extreme low-waterconditions. More work is necessary, however, todefine gene function and dissect the complex geneexpression of the dehydrins pathway. The study oncharacterization of the effect of the DREB1 A geneunder the controls of the inducible promoter Rd29a(Abe et al., 1997; Chandler and Robertson, 1994) isextending our knowledge about the responses ofwheat to dehydration, providing a broader perspectiveon the information gained from the extensive studiesin Arabidopsis.Future prospectsIn view of the technological advances, it is likelythat most advances in our general understanding ofbasic patterns of growth performance in this fieldwill be obtained from studies in Arabidopsis.However, such studies will not be sufficientlyexplaining drought crop physiology, in all itscomplexity. Nevertheless, careful comparativeanalyses should be performed because severalcases have taught us that the sequence homologydoes not always imply functional identity.Future trendsFor transferring genes via sexual hybridization,chromosome pairing between the parental speciesis necessary. However, Ph1 or Ph1-like genes inpolyploid crop species suppress pairing amongunrelated chromosomes. The mode of action ofthese genes is not understood. Inactivating thesegenes therefore poses a significant challenge.Advances in transformation technology forcereals during the past 10 years have resulted inthe production of a large number of transgenic lines.However, most of the transgenics are derived frommodel cultivars, since the application oftransformation to many elite varieties is difficult orhas not been achieved. Clearly there are barriers toovercome to fully apply the genetic transformationtechnology to elite wheat varieties.

Genetic engineering of wheat: from technique development to its application105For purposes of variety development, it isimportant to identify which traits need to be improvedor introduced into wheat, without causing unwantedside effects to the environment or human and animalhealth . Despite the current debate on social andethical aspects of plant biotechnology, remarks willbe restricted to some of the scientific challengesthat lie ahead for wheat transformation.Transgene stability and expressionSeveral studies on transgene behavior havereported non-Mendelian transgene segregation intransformed lines of cereals. Although thephenomena of distorted gene segregation can befound in non-transgenic plants (Foolad, 1996), thisis a hig hly undesirable characteristic when transgeneis encoding useful trai'ts. Some aberranttransmission of transgenes may be a result of tissueculture induced variation or chimerism in the primarytransformant (Bommineni and Jauhar, 1997). Otherreasons for unforeseen transgene segregation maybe insertion of the gene into genomic regionsimportant for meiosis, or other inherently unstableregions of the genome. Gene silencing can occurat the transcriptional or post-transcriptional level andthe phenomena has often been associated with hightransgene number in dicot plants. In the transgeniccereals lines studied, it is not possible toconclusively correlate transgene copy number withthe occurrence of the silencing. Transgeneintegration patterns and DNA rearrangements beforeand after insertion can be influenced by the structureof the transformant DNA. In an analYSis of transgenicrice lines, silencing appeared more highly correlatedwith transgene expression level than with copynumber (Blechl, 1998). Thus, the choice of promoterto drive the transgene expression may have agreater impact on the occurrence of Silencing. Highactivity from a promoter is correlated withhypermethylation on transcription in rice.Once the inactivated state of the transgene hasbeen established, in most cases it is heritable. Theunderlying factors inducing gene inactivation orreactivation are completely understood, but externalfactors such as growth conditions reportedlyinfluence Silencing in rice. The problem of trans geneinactivation/reactivation raises serious concernsregarding selection of transgenic lines for cropdevelopment. It now appears that transgenic plantsneed to be carefully tested for gene expressionlevels over many generations, especially those linesthat contain methylated or rearranged transgenesequences. Preferably, these studies should beconducted under a wide range of growth conditionsto eliminate lines with phenotypic instability.ReferencesAbe, H.; Yamaguchi-Shinozaki, K. ; Urao, T.; Iwasaki, T.;Hosokawa, D.; Shinozaki, K. 1997. Role of Arabidopsis MYCand MYB homologs in drought- and abscisic acid-regulatedgene expression. Plant Cell 9:1859-1868 Academy of Sciencesof the USA 88:10558-10562.Altepeter, F.; Vasil, V.; Srivastava, V.; Vasil, IK. 1996a. Integrationand expression of the high-molecular-weight glutenin subunit1Ax1 gene into wheat. Nature Biotechnology 14:1155-1159.Altpeter, F.; Vasil, V.; Srivastava, V.; Stoger, E.; Vasil, I.K.1996b. Accelerated production of transgenic wheat (Triticumaestivum L.) plants. Plant Cell Reports, 16: 12-17.Altepeter, F.; Diaz,l.; McAuslane, H.; Gaddour, K.; Carbonero,P.; Vasil, IK.1999. Increased insect resistance in wheat stablyexpressing trypsyn inhibitor CME.Molecular Breeding. 5:53-63.Anzlovar, S.; Dalla Serra, M.; Dermastia, M.; Menestrina, G.1998. Membrane permeabilizing activity of pathogenesis-relatedprotein linuistin from flax seed. Mol. Plant-Microb.lnt.11, 610-617.Barro, F.; Cannell, M.E.; Lazzeri, P.A.; Barcelo, P. 1998. Theinfluence of auxins on transformation of wheat and tritordeumand analysis of transgene integration pattems in transformants. Theoreticaland Applied Genetics,97: 684-695.Barro, F.; Rooke, L.; Bekes, F.; Gras, P.; Tatham, A.S.; Fido,R.; Lazzeri, P.; Shewry, P.R.; Barcelo, P. 1997. Transformationof wheat with high molecular weight subunit genes results inimproved functional properties. Nature Biotech nology 15:1295-1299.Batalia, M.A.; Monzingo, A.F.; Ernst, S.; Roberts, W.; Robertus,J.D. 1996. The crystal structure of the antifungal protein zeamatin,amember of the thaumatin-like PR-5 protein family. Nature Struct.BioI. 3: 19-23.Becker, D.; Brettschneider, R.; Lorz, H. 1994 . Fertile transgenicwheat from microprojectile bombardment of scutellar tissue. ThePlant Journal, 5: 299-307.Bieri, S.; Potrykus, I.; Futterer, J. 2000 . Expression of activebarley seed ribosome-inactivating protein in transgenic wheat.Theoretical and Applied Genetics, 100 (5) : 755-763.Blech,1 A. 1998. Genetic transformation : a new tool for theimprovement of wheat. Wheat Situ ation and Outlook Yearbook,pp.30-32.Blechl, A.; Anderson, 0 .0. 1996. Expression of a novel highmolecularweight glutenin subunit gene in transgenic wheat.Nature Biotechnology. 14: 875-879.

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Resistencia durable a roya de la hoja y roya amarilla del trigo: genética y mejoramiento en el CIMMYT Ravi P Singh 1 , J. Huerta-Espino 2 y M. William 1------------------------------ ResumenLa roya de la hoja (o café) causada por Puccinia triticina y la roya amarilla (lineal oestriada) causada por P striiformis tritici son los factores limitantes más importantes enmuchas regiones productoras de trigo en el mundo. El uso de variedades resistentes esel método de control más eficiente de estas enfermedades ya que no significa un costoadicional a los productores y no causa deterioro del ambiente. La resistencia a royasbasada en genes de resistencia específica es generalmente efectiva alrededor de cincoaños. Una alternativa para lograr mayor durabilidad de la resistencia es la de mejorarvariedades que posean resistencia durable basada en genes que confieren resistenciade enroyamiento lento (slow rusting). Un solo gene de resistencia de enroyamiento lentosolamente causa pequeña a moderada reducción en el progreso de la enfermedad, perola combinación de genes de efecto aditivo resulta en un alto nivel de resistencia . De tresa cuatro genes para roya de la hoja y de cuatro a cinco para la roya amarilla se deben decombinar para reducir el progreso de la enfermedad a niveles tan bajos que sólo sepueden observar trazas al tiempo de madurez bajo una presión muy alta de la enfermedad.Este nivel de resistencia ha sido desarrollado en trigos del CIMMYT la cual es consideradadurable y no específica. Las variedades con resistencia de enroyamiento lento se debenliberar y promover para permitir un buen control de la enfermedad a largo plazo, lo quepermitirá a los fitomejoradores enfatizar el mejoramiento para incrementar el potencialde rendimiento y otros caracteres agronómicos de interés. Una retrocruza combinadacon el esquema de selección de plantas seleccionadas cosechadas en masa (masalcon selección) ha sido el mejor método de mejoramiento para la incorporación de genesque condicionan resistencia de enroyamiento lento en variedades con amplia adaptaciónal mismo tiempo que se logran avances en el potencial de rendimiento y otrascaracterísticas.IntroducciónUna o más de las tres royas del trigo, porejemplo la del tallo o negra (causada porPuccinia graminis tritici) , roya de la hoja o café(P. triticina) y la lineal, estriada o amarilla(P. striiformis), continúan siendo una amenazapotencial a la producción estable de trigo en lamayoría de las regiones trigueras el mundo. Lacausa de esto es príncipalmente la habilidad delpatógeno para mutar y multiplicarse rápidamente,por el uso de su eficiente mecanismo de dispersiónen forma aérea de un campo a otro yademássu habilidad para desplazarse a grandes distancias.La vulnerabilidad de los genotipos sembradostuvo como resultado epidemias periódicas,1 CIMMYT, Apdo . Postal 6-641,06600, Mé xico, DF, Email: r.singh@cgiar.org, FAX: (52) 5804-7558,2 Campo Experimental Valle de México-INIFAP, Apdo. Postal 10, 56230, Chapingo, Edo. de México, México.

110 Ravi Singh, J. Huerta-Espino, M. Williamsmuy comunes hasta 1960. La manipulación genéticade genes de resistencia en los últimos 40años ha dado como resultado una estabilidad dela resistencia de buena a parcialmente buena. Conel descubrimiento de las leyes genéticas de laresistencia a royas por Biffen (1905), la especializaciónfisiológica en royas por Stakman y Levine(1922) , y la teoría del gene por gene de Flor(1956), la utilización de la resistencia de hipersensibilidad(de raza específica) ha predominadoen el mejoramiento del trigo. La pérdida continuade la efectividad de este tipo de genes o sus combinaciones,ha obligado a los científicos a buscaralternativas en el manejo de la resistencia. Elconcepto de resistencia horizontal o de raza naespecífica, fue ampliamente usado en el mejoramientopara resistencia a la roya del tallo porBorlaug (1972) y resistencia a la roya de la hojapor Caldwell, (1968). La aplicación de estos conceptosen el mejoramiento para resistencia a laroya de la hoja comúnmente conocida como enroyamientolento o slow rusting (Caldwell ,1968),o resistencia parcial (Parlevliet, 1975), ha dominadoen el programa de mejoramiento de trigoharinero (Triticum aestivum L.) del CIMMYT pormás de 25 años. Nuestros resultados indican quela resistencia durable (Johnson, 1988) a la royade la hoja y la roya lineal de varios cultivares sebasa en genes que condicionan enroyamientolento y de efectos aditivos.Identificación y caracterización dela resistencia de enroyamientolento (slow rusting)El enroyamiento lento a la roya de la hoja secaracteriza por un progreso lento de la enfermedada pesar de una relación compatible entre elhospedante y el patógeno o un tipo alto de infección.Los cultivares que poseen resistencia deenroyamiento lento muestran un tipo susceptiblede infección en estado de plántula. En el caso dela roya lineal o estriada, cuyo progreso en la plantaes de manera sistémica, con frecuencia enplanta adulta no es posible identificar estrías completamentecompatibles o tipo susceptible.Johnson (1988) ha presentado ejemplos de genesde resistencia de planta adulta cuya naturalezaes de raza específica. Por tanto es difícildistinguir este tipo de resistencia de la resistenciaconferida por genes cuya naturaleza no seade raza específica basados en el tipo de infecciónde planta adulta. En el caso de la roya linealo estriada una severidad baja de la enfermedadse asocia frecuentemente con una reducción deltipo de infección. Sin embargo, hemos observadoque en el caso de cultivares con resistenciapotencialmente durable y de enroyamiento tento,la primera lesión o estría que aparece es moderadamentesusceptible o susceptible. El crecimientosubsecuente del micelio del hongo causaclorosis o necrosis; por tanto, el tipo de infecciónfinal de la estría y no de la pústula (uredinia)o lesión es calificada como moderadamente resistentea moderadamente susceptible (MR-MS).La resistencia de enroyamiento lento puedeser fácilmente identificada dentro del germoplasmaya mejorado (Singh y Rajaram, 1991). La existenciade la resistencia de enroyamiento lentoen la mayoría de los cultivares, es can frecuenciauna herencia aleatoria de parte de sus progenitores.Esto fue claramente demostrado en Australiadonde la roya lineal o estriada no existíaantes de 1979 pero donde varios cultivares desarrolladosantes de 1979 tienen una resistenciamoderada, y pocos altos niveles de resistenciade planta adulta. La búsqueda de fuentes de resistenciade enroyamiento lento en variedadescriollas y en otras especies o géneros de gramíneassólo se justificaría si esta no existe en elgermoplasma ya mejorado. El enroyamiento lentopuede ser caracterizado en experimentos deinvernadero mediante la cuantificación del período'de latencia, la frecuencia de infección (númerode uredinias por unidad de área o receptividad),tamaño de la uredinia o infección, producciónde inóculo, etc., bajo una inoculación. Lacaracterización de 27 trigos harineros desarrolladospor el CIMMYT por Singh et al. (1991) indicarOnque estos fueron fenotípicamente diversos paratodos los componentes medidos (Cuadro 1). Elárea bajo la curva de la enfermedad de estas líneasde trigo en el campo variaron desde el 1hasta 50 % con respecto a la variedad susceptibleMorocco usada como testigo (Cuadro 1).Singh et al. (1991) también reportaron la probabilidadde que los componentes de la resistenciade enroyamiento lento estén bajo un efecto genéticopleiotrópico debido a la alta significanciaya sea positiva o negativa de las correlacionesfenotípicas entre el período de latencia, númerode uredinias y el tamaño de la uredinia. Existe lasuposición de que el mismo gene controla varios

Resistencia durable a roya de la hoja y roya amarilla del trigo111Cuadro 1. Variabilidad de los componentes de la resistencia de enroyamiento lento(parcial) a la roya de la hoja observada en 28 trigos harineros (dada en %sobre el testigo susceptible Morocco).ComponenteRango de variabilidadPeríodo de latencia +14 al +49Número de uredinia -42 al -98Tamaño de uredinia -34 al -78Área bajo la curva del progreso de la enfermedad -50 al -99de los componentes de la resistencia de enroyamientolento, entonces se puede hipotéticamentedecir que quizás sólo unos cuantos genes conefectos aditivos pueden retrasar el progreso de laenfermedad en una tasa tan baja que el nivel finalde la enfermedad permanece en un nivel aceptablementebajo.Ligamiento de los genes Lr34 eYr18 para resistencia deenroyamiento lento a roya de lahoja ya roya lineal del trigoOyck (1987) designó al gene Lr34 localizadoen el cromosoma 70S, el cual es bien conocidoactualmente que está presente en varios cultivarescon resistencia durable a la roya de la hoja. 'Singh (1993) identificó su presencia en variedadesMexicanas derivadas de cruzas del CIMMYTLa variedad Jupateco 73 es heterogénea para resistenciaa la roya de la hoja en la cual se hizouna reselección por la presencia y ausencia delLr34 por Singh (1992a). Los genotipos derivadosJupateco 73R (Lr34 presente) y Jupateco 73S(Lr34 ausente) además de los desarrollados porOyck (1987) usando la variedad Thatcher comoprogenitor recurrente, han proporcionado muchainformación sobre la naturaleza de la resistenciade enroyamiento lento. Nuestros estudios con elpar de Jupatecos han ind icado que el gene Lr34afecta los tres componentes de la resistencia deenroyamiento lento; por ejemplo, incrementa elperíodo de latencia y hace decrecer el número deuredinias (Cuadro 2). El efecto fue más pronunciadoen etapas posteriores al de plántula, aunquetambién existieron diferencias significativasen el estado de plántula. La expresión de la resistenciaconferida por el gene Lr34 puede serinfluenciada por la temperatura (Singh y Gupta,1992). La comparación del rendimiento de granoentre las isolíneas de Jupateco con protecciónCuadro 2. Comparación de tres componentes de la res istencia de enroyamiento lento a laroya de la hoja en plántula y hoja bandera (H . bandera) de las isolíneas de Lr34 enlas reselecciones de Jupateco 73 evaluadas a 15° C.Período de latenciaTamaño de uredinia(Días) Uredinia/cm 2 (mm 2 )Genotipo Plántula H. bandera Plántula H. bandera Plántula H. banderaJupateco +Lr34 13.8b A 18.0b 21a 6a 0.21a 0.07aJupateco -Lr34 12.8a 12.7a 47b 30b 0.38b 0.27bA Valores de los componentes seguidos de letra diferente indican que las diferencias entre mediasfueron significativas P=O .05.

112 Ravi Singh, J. Huerta-Espino, M. Williamscontra la roya (con fungicida) y parcelas sin protecciónindicaron que la roya de la hoja puedereducir el rendimiento de grano en forma significativaen un 15% aproximadamente en la presencia deLr34, la reducción en el genotipo sin el Lr34 fuesubstancialmente mayor y varió desde un 42.5 al84% dependiendo de la fecha de siembra y del año(Singh y Huerta-Espino, 1997).Los estudios de Singh (1992b) y Mclntosh(1992) han mostrado que el gene Lr34 está muyligado con el gene Yr18, el cual confiere resistenciade enroyamiento lento a la roya lineal.Mediante el uso de las reselecciones de Jupateco73 consideradas casi isogénicas los estudiosen el CIMMYT han mostrado que el gene Yr18también incrementa el período de latencia y decrecela frecuencia de infección así como la longitudde las lesiones de infección (estrías) en losexperimentos de invernadero (Cuadro 3). La conclusiónnuevamente fue que estos componentesestuvieron bajo un control genético de efecto pleiotrópico.La comparación entre tratamientos conprotección y sin protección mostraron que la infecciónpor roya lineal puede causar daños en elrendimiento desde un 31 al 52% en Jupateco 73Rque contiene el gene Yr18 y de un 74 al 94% enel Jupateco 73S en el cual el gene Yr18 esta ausente(Ma y Singh, 1996).Lo anterior muestra que la resistencia de enroyamientolento basada en el gene Yr18 protegepérdidas en el rendimiento en un rango del 36 al58% dependiendo del año y de la fecha de siembra.Este nivel de protección sin embargo, no fueconsiderado como suficiente en el ambiente deToluca, México donde se condujeron los experimentos.Rubiales y Niks (1995) estudiaron el procesode infección e indicaron que la resistencia parcialoresistencia de enroyamiento lento conferidapor el gene Lr34 se basó en una reducción dela tasa de formación de haustorios en las etapastempranas de infección en asociación con unaligera o ausencia total de necrosis en las célulasdel tejido vegetal. Los estudios con el microscopioelectrónico de Álvarez-Zamorano (1995) usandolas líneas isogénicas de Jupateco 73 mostraronuna acumulación de unas sustancias electro-densasno identificadas en las células de lalínea isogénica portadora del gene Lr34 cerca delsitio donde la célula madre del haustorio trató dedisolver la pared celular de las células del mesófilopara la formación del haustorio. Parecería quela acumulación de sustancias causa un engrosamientode la pared celular (formación de papilla)la cual reduce el establecimiento del tubohaustorial. En caso de que el haustorio se desarrollecompletamente, el crecimiento lento delmicelio puede explicarse debido a que el movimientodel hongo de una célula a otra es restringidopor un fenómeno similar. Álvarez-Zamorano(1995) también pudo observar un cambio estructuralen la línea isogénica portadora del gene Lr34que eventualmente condujo a una invaginación ocontracción de la pared celular que pudo retardarel proceso de infección. Estas observacionesindican un mecanismo diferente en la resistenciade eriroyamiento lento conferida por el gene Lr34que la reacción de hipersensibilidad, la cual estáasóciada con genes de raza específica. Dado quelos aislamientos del patógeno pueden variar ensu agresividad (Lehman y Shaner, 1996), puedeser difícil diferenciar variación en el patógeno conCuadro 3. Comparación de tres componentes de la resistencia de enroyamiento lento a laroya lineal en hoja bandera en la líneas isogénicas para Yr18 evaluadas a 15°C.Período de latencia Frecuencia de infección Longitud de las estríasGenotipo (Días) (estrías/cm 2 ) (mm)Jupateco +Yr18 20.1 b A 0.7a 12.5aJupateco - Yr18 15.9a 7.1b 47.7bA Valores de los componentes seguidos de letra diferente indican que las diferencias entre medias fueronsignificativas P = 0.05.

Resistencia durable a roya de la hoja y roya amarilla del trigo113una capacidad mayor para vencer la resistenciade enroyamiento lento de este tipo que de unocon una agresividad mayor.Combinación de Lr34, Lr46 y otrosgenes para obtener resistenciadurable a la roya de la hojaLa variedad de trigo Sudamericana "Frontana"es considerada como una de las mejores fuentesde resistencia durable a la roya de la hoja (Roelfs,1988). Esta variedad fue usada primeramentepor el programa cooperativo de México y la FundaciónRockefeller en la década de los 50. Elanálisis genético de Frontana y otros cultivaresde trigo producidos por el CIMMYT que poseenexcelentes niveles de resistencia parcial a la royade la hoja a nivel mundial ha indicado que la resistenciade planta adulta esta basada en los efectosaditivos de Lr34 y de dos a tres genes deresistencia de enroyamiento lento adicionales,comúnmente conocido como el complejo Lr34(Singh y Rajaram, 1992). En México, la severidadde la roya de la hoja en la mayoría de losgenotipos se puede relacionar con el número degenes de enroyamiento lento que los cultivaresposeen (Cuadro 4). Cultivares con Lr34 y tres ocuatro genes adicionales muestran una respuestamuy estable en los ambientes que hasta ahorase han evaluado, y cuya severidad final de laroya de la hoja ha sido menor del 5% a pesar deuna presión alta de la roya. La presencia de Lr34se puede identificar por una necrosis en la puntade la hoja bandera (Ieaf tip necrosis = Un) deplantas adultas, que esta fuertemente ligada aeste gene (Singh, 1992a). Los resultados de Sayreet al. (1998) muestran que las pérdidas enrendimiento por cultivares que poseen la combinaciónde 2 o 3 genes con Lr34 fue de 7.7 a 10.4%Yfueron similares a las pérdidas de 6.6 a 10.2%en variedades que poseen resistencia de hipersensibilidadbajo una presión alta por parte de laroya.Nuestros estudios genéticos han mostrado queal menos de 10 a 12 genes diferentes que condi-Cuadro 4. Algunos genotipos de trigo harinero susceptibles en plántula pero con buenaresistencia a la roya de la hoja en México y otros países.Genotipo(s)Respuesta usual aroya de la hoja AGenes aditivos Bpara resistenciaJupateco 73SJupateco 73RNacozari 76Sonoita 81, Bacanora 88, Rayan 89Frontana, Parula, Trap, Tonichi 81Chapio, Tukuru, Kukuna, VivitsiPavon 76Genaro 81, AttilaAmadina100S(N)50MSS30MSS20MSS10MSS1MSS40MSS.40MSS5MSSAltamente susceptibleLr34Lr34 + 1 geneLr34 + 1 o 2 genesLr34 + 2 o 3 genesLr34 + 3 o 4 genesLr46 + 1 gene2 genes4 genesA La respuesta a la roya de la hoja en México tiene dos componentes: porcentaje de severidad basada en laescala modificada de Cobb (Peterson el al., 1948) Y la reacción de acuerdo con Roelfs el al. (1992). Lasreacciones son: MSS = moderadamente susceptible a susceptible, e.j. uredinia de mediana a grande sinclorosis o necrosis; S = susceptible, e.j. uredinia grande sin clorosis o necrosis; N = hojas necróticasseguido de una intensa severidad de la roya de la hoja.s Número mínimo estimado mediante análisis genético.

114 Ravi Singh , J . Huerta-Espino, M. Williamscionan resistencia de enroyamiento lento son losresponsables de la resistencia de planta adultaen rango amplio de genotipos del CIMMYT. Tambiénhemos identificado líneas donde el gene Lr34esta ausente y cuyos niveles de resistencia esalto. Por tanto nosotros creemos que la resistenciadurable se puede obtener aún cuando el geneLr34 esta ausente, como en el caso de Pavon 76(Cuadro 4) . Uno de los dos genes de resistenciade enroyamiento lento presentes en Pavon 76 fuedesignado como Lr46 (Singh et al., 1998). El geneLr46 se localiza en el cromosoma 1 BL, mientrasque el gene Lr34 se sabe que se localiza en el cromosoma7DS.Combinación de Yr18, Yr29, Yr30 yotros genes para obtenerresistencia durable a la roya linealamarillaSingh (1992b) YMclntosh (1992) han indicadoque los niveles moderados de la resistencia durablede planta adulta en la variedad AmericanaAnza, derivada del programa del CIMMYT, soncontrolados por el gene Yr18 , que también estápresente en trigos invernales como Bezostaja.Como se mencionó anteriormente, este gene estácompletamente ligado al gene Lr34. El nivel deresistencia que este gene confiere cuando estásólo, usualmente no es el más adecuado. Sinembargo, la combinación de Yr18 y de 3 a 4 genesde resistencia de enroyamiento lento adicionales(el complejo Yr18) resulta en un nivel deresistencia adecuado para la mayoría de los ambientes(Singh y Rajaram, 1994). Cultivares detrigo que poseen el complejo Yr18 se presentanen el Cuadro 5. Nuestros estudios genéticos enunos cuantos cultivares indican la presencia degenes diferentes a Yr18. Nosotros creemos quelos genes de resistencia de enroyamiento lentose pueden conjuntar para lograr niveles de resistenciaadecuada. La durabilidad de los genes deresistencia de enroyamiento lento no se conoce;sin embargo, cuando combinaciones de genesson desplegados, se esperaría que la longevidadde estos genes sea larga como se evidencia enAustralia en las variedades de trigo Cook y Hartog. Estudios recientes en el CIMMYT (Williamet al., sin publicar) han mostrado que el gene Lr46esta fuertemente ligado o es pleiotrópico al geneYr29 que confiere resistencia de e'nroyamientolento a la roya lineal amarilla. Otro gene de efectosmenores, Yr30, que está implicado en la re -Cuadro 5. Algunos trigos harineros susceptibles en plántula que poseen buen nivel deresistencia de planta adulta a la roya amarilla en evaluaciones de campo enMéxico y otros países.Respuesta usualGenes aditivos BGenotipo(s) a la roya amarilla A para resistenciaJupateco 73S 100MS Moderadamente susceptibleJupateco 73R 50M Yr18Parula, Cook, Trap 15M Yr18 + 2 genesTonichi 81 , Sonoita 81, Yaco 10M Yr18 + 2 o 3 genesChapio, Tukuru, Kukuna, Vivitsi 1M Yr18 + 3 o 4 genesAmadina 30M 3 genesPavon 76, Attila 20M 3 genesA Los datos de México a la roya lineal tienen dos componentes, % de severidad basado en la escalamodificada de Cobb (Peterson el al. 1948) y la reacción basada en Roelfs el aJo (1992). Las reaccionesson M = moderadamente resistente a moderadamente susceptible, estrias esporulando con necrosis oclorosis ; y MS = estrías esporulando sin clorosis o necrosis.8 Número mínimo estimado mediante análisis genético. .

Resistencia durable a roya de la hoja y roya amarilla del trigo115sistencia de planta adulta de varios cultivares detrigo del CIMMYT se encontró que se localiza enla región del cromosoma en que se encuentra elgene Sr2 responsable de la resistencia durable ala roya del tallo (Singh et al., 2000).Marcadores moleculares de genesque confieren resistencia deenroyamiento lento (slow rusting)Aún cuando ha habido avances muy notoriosen encontrar marcadores moleculares ligadosmuy cercanamente para genes que confieren resistenciaespecífica especialmente aquellos quehan sido incorporados al trigo, provenientes deespecies silvestres de gramíneas; el progreso conlos genes que confieren resistencia de enroyamientolento ha sido limitado y lento. El análisisde caracteres cuantitativos (QTL =QuantitativeTraít Loci) ha mostrado varias regiones en cromosomasque elevan la resistencia a la royaamarilla (William et al., 1997, Nelson et al., 1997,Messmer et al., 2000, Singh et al., 2000).Las regiones cromosómicas implicadas en laresistencia de enroyamiento lento a la roya de lahoja y la roya amarilla en Pavon 76 y Parula fueronidentificadas en el CIMMYT mediante la evaluaciónde líneas recombinantes (RecombinantInbred Lines = RILs) provenientes de las cruzasde estos genotipos con la variedad susceptibleAvocet S (Cuadro 6). El ligamiento entre Lr46 yYr29 fue de hecho primeramente identificado enla cruza Avocet SI Pavon 76. Otra característicainteresante incluyó la presencia de QTLs adicionalesrelacionados con genes que confieren resistenciaa ambas roya de la hoja y roya amarilla,y QTLs los cuales fueron específicos a una uotra enfermedad (Cuadro 6). También es impor-Cuadro 6. QTLs de enroyamiento lento, genes aditivos implicados en la resistencia a laroya de la hoja y roya amarilla del trigo, mapeados mediante la evaluación encampo de líneas recombinantes de las cruzas entre el genotipo susceptible AvocetS y los genotipos resistentes Pavon 76 y Parula durante tres años en México.Reducción en severidadCultivarCromosomade enfermedad (%)Marcador Roya Roya Genes Fuentede)a hoja amarilla designadosPavon 761BLWms25935 27 Lr46, Yr29 Pavon4BWms49518 15 Pavo n6AWms35614 18 Avocet6BPaggMcaa18 Pavo n3BSPacgMcgt11 Yr30, Sr2 PavonParula70SWms295 , UnA56 46 Lr34, Yr18 Parula7B 070Pcr15629 Parula1BLWms25915 16 Lr46, Yr29 ParulaDesconocido PaagMcta3BS Glk222 14 Parula12 Yr30, Sr2 ParulaA Leaf tip necrosis (Un), un marcador morfológico ligado al gene Lr34.

116 Ravi Singh, J. Huerta-Espino, M. Williamstante mencionar la presencia de un segmento deAgropyron elongatum que posee el gene de resistenciaa la roya del tallo $r26 el cual tiene unefecto menor pero significativo en reducir la severidadde la roya de la hoja y roya amarilla, almenos en la población de Pavon o Esta relacióntambién se encontró en la cruza Avocet I Tonichi(datos no presentados). Un total de por lo menos6 distintos genes aditivos de resistencia a la royade hoja y roya amarilla fueron identificados entrePavon 76 y Parula. Este esfuerzo en el mapeo degenes ha sido de mucha utilidad para entenderlas bases genéticas de las interacciones entregenes y su mapeo. Sin embargo un marcador dediagnóstico aún no está disponible. Todas las iniciativaspara encontrar un marcador cercanamenteligado o de diagnosis para los genes de resistenciade enroyamiento lento Lr34 y Yr18 hasta lafecha han fallado. Los marcadores más cercanospara los genes Lr34/Yr18 y Lr46/Yr29 estána 10 cM de distancia. Nosotros recomendamosque se debe de hacer un mayor esfuerzo paraencontrar marcadores de genes que confierenresistencia de enroyamiento lento en lugar de invertiren genes de raza-específica.Incorporación de resistenciabasada en genes aditivos deenroyamiento lento: el esquema deuna retrocruzaCon frecuencia se cree que la selección pararesistencia que se basa en genes menores y deefecto aditivo es muy difícil. Sin embargo en CI­MMYT hemos lanzado un programa para incorporargenes aditivos de resistencia durable engenotipos/cultivares importantes cuyos niveles deresistencia no son muy aceptables a las razasde roya de la hoja y roya amarilla presentes enMéxico. Nosotros usamos el esquema de unaretrocruza donde el genotipo/cultivar se cruza conun grupo de 8 a 10 progenitores (Algunos se enumeranen los Cuadros 4 y 5) Y entonces 20 espigasde las plantas F 1 de cada cruza son retrocruzadaspara obtener de 400-500 semillas BC 1Laselección se practica desde la generación BC 1en adelante para resistencia y otras característicasagronómicas bajo una alta presión de selecciónpor parte de la roya. Debido a que los genesde efecto aditivo son parcialmente dominantes ­parcialmente recesivos, las plantas BC 1que poseenla mayoría de los genes muestran una resistenciaintermedia y se pueden seleccionar.Cerca de 1600 plantas por cada cruza se siembranen forma espaciada en la F 2 Y el tamaño dela población de aproximadamente 1000 plantasse mantiene en las poblaciones F3-F 5. Se seleccionanlas plantas con una severidad final que vade baja a moderada en las generaciones tempranas(BC , 1F 2y F ). 3y plantas con una severidadfinal baja en las generaciones avanzadas (F 4yF5). Hemos usado el esquema de masal con seleccióndonde se cosecha sólo una espiga de laplanta seleccionada y las espigas se trillan enmasa hasta la generación F 4 Y las plantas secosechan individualmente en la F5. Dado que losaltos niveles de resistencia requieren de la presenciade 4 a 5 genes de efecto aditivo, el nivelde homocigosis desde la generación F 4en adelantees usualmente suficiente para identificar lasplantas que combinan una resistencia adecuadacon buenas características agronómicas. Adicionalmentesi se seleccionan plantas con una severidadfinal muy baja de la enfermedad bajo unapresión alta de selección por la enfermedad significaque un número mayor de genes de efectoaditivo puede estar presente en estas plantas.La selección de buenas características del granose lleva a cabo en semillas de plantas Fsselec­cionadas individualmente. Parcelas chicas de laslíneas F 6 se evalúan por buenas característicasagronómicas, homocigoticamente resistentes,etc. antes de realizar los ensayos de rendimiento. Usando la metodología anterior, se han desarrolladolíneas derivadas de Baviacora 92, Seri 82,Attila, Pastor y Weaver recientemente. Algunasde estas líneas derivadas no solamente poseenaltos niveles de resistencia a la roya de la hoja oroya amarilla o a ambas enfermedades, sino tambiénahora tienen un potencial de rendimiento queva de 5-15% mayor que el cultivar original. Creemosque este esquema' de cruza y selección enel mejoramiento de trigo nos permite mantenerlas características del cultivar original al mismotiempo que se mejora su potencial de rendimientoy su resistencia a royas.

Resistencia durable a roya de la hoja y roya amarilla del trigo117Literatura consultadaAlvarez-Zamorano, R. 1995. Patogénesis de Pueeinia reeondilaRob. Ex Desm. f. sp. trifici y la resistencia en trigo. Ph.D.thesis. Colegio Postgrad., Montecillos, México. 76 p.Biffen, R.H. 1905. Mendels laws 01 inheritance and wheat breeding.J. Agrie. Sci. 1: 4-48.Borlaug, N.E. 1972. Acereal breeder and ex-Ioresters evaluation01 the progress and problems involved in breeding rust resistantlorest trees: Moderators Summary. Biology 01 Rust Resistancein Forest Trees: Proc. 01 a NATO-IUFRO Advanced StudyInstitute. Aug. 17-24, 1969. USDA Forest Service Mise.Publication 1221, p. 615-642.Caldwell, R.M. 1968. Breeding lor general and/or specilic plantdisease resistance . In: Proc. 3rd Int. Wheat Genetics Symp.Eds. KW Finley, KW Shepherd. Aust. Acad . Sci., Canberra:Australia. p. 263-272.Dyck, P.L. 1987. 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118 Ravi Singh, J. Huerta-Espino, M. Williams-------------- AbstractDurable resistance to leaf and s tripe rusts of wheat: Genetic and breeding workin CIMMYTThe leaf (or brown) rust caused by Puccinia triticina and the stripe (or yellow) rust causedby P Striiformis tritici, are the most important yield limiting factors in many wheatproducing regions of the world. The use ofresistant varieties is the most efficient mannerto control these diseases because it does not represent any additional cost for thefarmers and no deterioration to the environment. Rust resistance based on specificgenes for resistance is effective for about five years. An alternative to develop varietieswith durable resistance can be based on genes that confer slow development of rust(slow rusting). One single gene ofresistance of slow development only provides a smallor moderate reduction in the disease progress. However, a combination of these geneswith additive action result in very high degree ofresistance.Under very severe disease pressure, three to four genes for leaf rust and four to fivegenes for stripe rust must be combined in arder to reduce the level of the diseases totraces at maturity. This level of disease resistance has been developed in the CIMMYTwheats which is considered non-specific and durable. Varieties carrying slow rustingcharacteristics need to liberated and promoted commercially in arder to allow a goodlevel of long-term disease control. This will help the plant breeders to concentrate onincreasing the yield potential and improving other characters ofínterest.One back cross combined with bulk harvest ofselected plants (Bulk with selection) hasbeen the best methodology used to incorporate the genes ofslow disease developmentin an otherwise adapted variety. The method also helps achieve advances in yield potentíaland other agronomic characteristics.

Mejoramiento de trigo por resistencia a manchas foliares Marlha Oíaz de Ackermann 1 ,Man Mohan KohlP----------------------------- Resumen ----------------------------­Las principales manchas foliares en trigo son causadas por Mycosphaerella graminicola(Fuckel) Schroeter (Septoria tritici Rob. Ex Desm.), Pyrenophora tritici-repentis (Died.)Drech. (Orechslera tritici-repentis [Died.] Shoem.), Phaeosphaeria nodorum (Müll.) Hedj.(Stagonospora nodorum [Berk.] Cast. et Germ.) y Cochliobolus sativus Itu and Kurib(Bipolaris sorokiniana [Sacc.] Shoem.). La mayor experiencia en Uruguay se tiene conla septoriosis de la hoja que es muy importante en siembras tempranas (abril - mayo).Las mermas estimadas en rendimiento de grano desde 1967 a la fecha oscilan entre 4 y64%. La mancha parda o amarilla fue identificada en el Uruguay en 1982 y comenzó aser importante con el incremento de la siembra directa en el país. Aunque las mermasde rendimiento en grano causadas por esta enfermedad no han sido estimadas, se creeque la magnitud de las mismas es similar a las de septoriosis de la hoja. Las otrasmanchas son poco frecuentes en el país.La mayor atención en manchas foliares se concentra en la búsqueda de variedades conalto nivel de resistencia. Para septoriosis de la hoja, la resistencia del germoplasmabrasileño fue la base inicial para los programas de mejoramiento. La introducción de laresistencia basada en la sustitución 1 B/1 R expresada en Kavkaz y Aurora incrementó ladiversidad disponible. Aunque la resistencia de Kavkaz es menos efectiva en la regiónactualmente, la de Aurora sigue teniendo un efecto moderado. En la actualidad variosgenes están siendo usados para incorporar resistencia a Septoria Stb1(Bulgaria 88,Oasis, Sullivan), Stb2 (Veranopolis, Nova Prata), Stb3 (Israel 493) y Stb4 (Cleo, Tadinia,Tadorna) y otros en Trap #1/ Bow"S" y Burrion. La genética de la resistencia de la manchaparda no esta muy clara, sin embargo se ha visto excelente comportamiento de BH1146,BR8, CNT1, Carifen 12, Red Chief y recientemente Milan y algunas líneas de origenChino.El éxito logrado por el CI IVI IV1YT en exploración de la variabilidad presente en las especiesafines al trigo a través de las cruzas amplias y trigos sintéticos y las líneas de sustituciónen Chinese Spring desarrolladas por el Instituto John Innes, Inglaterra, permite laintroducción de nuevos genes de resistencia.Los estudios sobre las poblaciones de estos patógenos han permitido identificar razasvirulentas, lo que ayuda a identificar diferentes genes de resistencia y piramidarlos en elprograma de mejoramiento.1 Sección Protección Vegetal INIA La Estanzuela, Ruta 50, km 11. CC 39173, CP 70000, Colonia, Uruguay. Tel.0598-574-8000. Fax: 0598-574-8012. E-mail: martha@le.inia.org.uy2 Representante de CIMMYT, Andes 1365, Piso 3. Oficina 314. CC 1217. CP 11100. Tel/fax: 598-02-902-85-22.E-mail: cimmyt@inia.org.uy

120 Martha Díaz de Ackermann, Man Mohan KohliIntroducciónLas principales manchas foliares en trigo soncausadas por: Mycosphaerella graminicola (Fuckel)Schroeter estado perfecto de Septoria triticiRob . Ex Desm.; Pyrenophora tritici-repentis(Died.) Drech. estado perfecto de Drechs/era tritici-repentis(Died.) Shoem.; Phaeosphaeria nodorum(Müll.) Hedj. estado perfecto deStagonospora nodorum (Berk.) Cast. et Germ.;Cochliobolus sativus Itu & Kurib estado perfectode Bipolaris sorokiniana (Sacé.) Shoem.La septoriosis de la hoja del trigo causada porMycosphaerella graminicola (Fuckel) Schroeter esuna de las principales enfermedades que afectanlas siembras tempranas (abril-mayo) en Uruguay.Las mermas estimadas en rendimiento de granodesde 1967 a la fecha oscilan entre 4 y 64%.En la década del 90 en siete años el promediode la infección anual fue superior al promedio históricode alrededor de 30 años. En un año de infecciónsevera como fue el caso del 2000, laspérdidas en rendimiento de grano causadas por estaenfermedad oscilaron entre 18 y 62 por ciento.La mancha parda o amarilla causada porPyrenophora tritici-repentis (Died .) Drech. fueidentificada por primera vez en el Uruguay en1982 y comenzó a ser importante con el incrementode la siembra directa en el país.Aunque las mermas de rendimiento en granocausadas por esta enfermedad no han sido estimadas,se cree que la magnitud de las mismases similar a las de septoriosis de la hoja.Otras manchas poco frecuentes en el país son:Phaeosphaeria nodorum (Müll.) Hedj. yCochliobolus sativus Itu & Kurib.Fuentes de resistencia reportadasen la literaturaPara Septoria tritici las principales fuentes citadaspor la literatura son Nabob, Lerma 52, Lerma50, P14, Bulgaria 88 (Stb1), Sullivan, Oasis,Bezostaya 1, Aurora, Kavkaz, y Veranopolis(Stb2), Cleo, Tadinia, Tadorna (Stb4). En el paíshemos usados como donantes las que aparecensubrayadas. Otras fuentes más recientes se presentanen el Cuadro 1.Las fuentes de resistencia citadas paraPyrenophora tritici-repentis se presentan en el Cuadro2.Cuadro 1. Fuentes de resistencia a Septoria tritici, origen y referencias.Cultivar Origen ReferencialAS 20 Brasil Rosielle y Brown, 1979Veranopolis Brasil Rosielle y Brown, 1979Carifen12 Chile Lee y Gough, 1984Seabreeze E.U .A. Wilson, 1985French Peace Europa Potts y Hughes, 1987Bunyip Australia Potts y Hughes, 1987Frontana Brasil Potts y Hughes, 1987Trakia Bulgaria Danon y Eyal, 1990Colotana Brasil Danon y Eyal, 1990Klein Titán Argentina Danon y Eyal, 1990Suzhoe6// Ald/Pvn México Matus, 1993Trap #1/Bow"s" México Matus, 1993Bobwhite "s" México Matus, 1993

Mejoramiento de trigo por resistencia a manchas foliares121Cuadro 2. Fuentes de resistencia a Pyrenophora tritici-repentis, origen y referencia.CultivarBH 1146 N07716, NO 7575, EklundSundanceSaratovskaya 29 Ouri PI 166308 WW8 PI 184526(duro) Wells, 06761,06876,072123 Libellula Cajeme Besoztaya 2 Klein Sendero Neuzucht Chris Red Chief Carifen 12 Siouxland, Bighorn Moking Atlas 66 Broadbill, Fink, Genaro 81, Vicam 71 Chinese Spring, Hongqui Mai, Sanyuehuang Oisponent CNT2, CNT3, Colonias, Colotana, lAS 63, lassul Juruti, Ponta Grossa 1, PeI1373-68, Trintecino, Veranopolis Navarre 50 Norin 26 Zaraguro OrigenBrasilE.U.A.CanadáRusiaAustraliaTurquíaCanadáTurquíaE.U.A.ItaliaMéxicoRusiaArgentinaAlemaniaE.U.A.E.U.A.ChileE.U.A.E.U.A.E.U.A.MéxicoChinaAlemaniaBrasilFranciaJapónEcuadorReferenciaHosford y Luz, 1980 Nagle, 1981 Nagle, 1981 Nagle,1981 Frohberg, 1982 Frohberg, 1982 Frohberg, 1982 Cantrell, 1982 Cantrell, 1982 Gilchrist, 1982 Gilchrist, 1982 Gilchrist, 1982 Gilchrist, 1982 Gilchrist, 1982 Gilchrist, 1982 Raymond, 1985 Cox y Hosford, 1987 Cox y Hosford, 1987 Krupinsky, 1987 Rees y Platz, 1990 Rees y Platz, 1990 Rees y Platz, 1990 Rees y Platz, 1990 Rees y Platz, 1990 Rees y Platz, 1990 Rees y Platz, 1990 Rees y Platz, 1990 Al igual que para Septoria las que aparecen subrayadas fueron usadas en Uruguay.

122 Martha Díaz de Ackermann, Man Mohan KohliFactores que afectan la selecciónVariabilidad patogénicaSeptoria triticiSe ha reportado interacción significativa entrecultivar y aislamiento, indicando la presencia derazas virulentas que interactúan diferencialmentecon sus huéspedes,Las caracteristicas parasitarias fueron establesy se retuvieron en sucesivos repiques,La variabilidad patogénica no es tan alta comola de las royas, La resistencia es más duradera(Eyal, 1973; Kema, 1976; Diaz, 1983; Saadaqui,1987; Diazetal., 1994)Pyrenophora tritici-repentisCario da Luz reportó la presencia de 12 razas(Cario da Luz, 1980), Estudios posteriores mostraronausencia de interacción significativa entrecultivares y aislamientos, indicando la ausenciade razas (Diaz de Ackermann, 1987; Diaz deAckermann et al" 1988),Estudios de la Universidad de Manitoba informande la presencia de 5 patotipos del hongoque inducen clorosis y/o necrosis: necrosis y clorosispositivo (nec'chl'), necrosis positivo, clorosisnegativo (nec'chl-), necrosis negativo, clorosispositivo (nec-chl'), necrosis y clorosis negativo(nec-chl-), clorosis positivo (chl+), (Lamari etal" 1995),Ciclo / Altura de la plantaVarios autores han observado y reportado quetrigos que espigan más tarde y más altos presentanmenor nivel de infección (Brokenshire,1976; Tavella, 1978; Danon et al" 1982; Eyal etal., 1983; Beuninger y Kohli, 1990 y Arama, 1996),Edad de la plantaSe ha demostrado que la susceptibilidad dediferentes variedades de trigo se incrementa conla edad de la planta, Sin embargo el incrementoes diferente para cada cultivar. Esto indica que laverdadera naturaleza de la resistencia de un cultivarpuede requerir una temprana evaluación yen planta adulta, para determinar su potencial comopadre en un programa de mejoramiento ( Brokenshire,1976; Holmes y Colhoun, 1974; Danon y Eyal,1982, Diaz de Ackermann et al" 1999),En un estudio reciente se encontró que la susceptibilidada Septoria tritici se incrementa conla edad de la planta Los trigos facultativos usadosen este estudio demostraron más bajo nivelde infección que los trigos primaverales, Ademásresistencia en plántula estuvo presente en todoel germoplasma estudiado. A su vez el menor incrementodel porcentaje de infección en el cv. p,Superior (Bobwhite) sugiere la presencia de resistenciade planta adulta y que dentro de lostrigos facultativos, Buck Charrúa demostró resistenciaen todo los estados (Diaz de Ackermannet al., 1999).Tipo de resistenciaSeptoria triticiVarios tipos de resistencia han sido reportados,Los cultivares Lerma 52, P,14, Bulgaria 88(Stb1), Veranopolis (Stb2), Carifen 12, Israel 493(Stb3), Cleo (Stb4) han sido reportados como deresistencia monogénica dominante. Los cultivaresLira/Snb, Trap# 1/Bow"s" como mono o digénicarecesiva. Los cultivares Bowhite"s", Seabreezecomo de resistencia di o trigénica recesiva yfinalmente el cultivar Nabab como digénica aditivay en algunos casos poligénica,Pyrenophora tritici-repentisLa herencia de la resistencia de ND7716,EklundyBH1146fuecompleja(Nagle, 1981), Laresistencia de Carifen 12 estuvo condicionada porun par de genes recesivos (Lee y Gough, 1984).En algunos casos la resistencia a la enfermedado reacción de insensibilidad a la toxina es recesiva(tsn1); en el cv, Synthetic W-7976(Cando/R143/Mexicali "s"/3/Ae, squarrosa), En otros casosla resistencia a la inducción de clorosis esdominante (Tsc1), en el cv, Synthetic W-7984,(Mclntosh etal., 1998),Cruzas ampliasLos trabajos recientes del CIMMYT han mostradogran variabilidad en la resistencia provenientede las cruzas amplias (Gilchrist et al., 1999),El germoplasma resistente ha sido generado

Mejoramiento de trigo por resistencia a manchas foliares123usando el genoma D y sus derivados sintéticos.Donadores del genoma D han sido: Aegilops squarrosa, sin . Aegilops tausehii sin . Tritieumtausehii. Otra especie usada en cruza amplia esTritieum dieoeeon (AB). Entre otros géneros usadosse encuentran Thinopyrum eurvifolium yLeymus raeemosus.Estudios citogenéticosEn el Instituto John Innes se desarrollaron líneasde sustitución del trigo sintético: ChineseSpring X Sintético 6x (Ae. squarrosa /Tritieumdieoeeum). Las 21 líneas de sustitución inoculadascon S. tritiei, indicaron que la resistencia estabadada por el cromosoma 70. Líneas recombinantesde la misma cruza están siendo evaluadaspara ubicar en el cromosoma 7D la regiónresponsable de la resistencia. Estudios similareshan sido reportados para Stagonosporanodorum (Ellerbrook et al., 1999).Marcadores molecularesLa población TadinialYecora//UC554 esta siendoestudiada en la Universidad de Davis, con elobjetivo de marcar el Stb4 proveniente de Tadinia .Estrategias para combinarAlto nivel de resistenciaSeptoria triticiLos viveros son los principales suministradoresde fuentes de resistencia. En INIA La Estanzuela, anualmente se planta un vivero que incluyeentre 1000 Y 1500 materiales de diversos orígenes(Set diferencial del Dr. Z. Eyal, materialesseleccionados resistentes de años anteriores, líneasavanzadas del Programa de Mejoramiento,Cultivares en Programa Nacional de Evaluación,Diferentes viveros LACaS, HRWSN , SMN, materialesbloque cruzamiento CIMMYT). Se siembratemprano (abril-mayo), para favorecer el desarrollode la enfermedad y evitar la interacción conotras enfermedades. Se inocula artificialmente enaquellos años en que la infección natural es muybaja , situación poco frecuente en las condicionesde Uruguay.Los materiales calificados como resistentesse pasan al Programa Nacional de Mejoramiento(PNM) para ser incluidos en el bloque de cruzamiento.Desde 1979 a la fecha se han entregadoal PNM los cultivares o líneas presentadas en elCuadro 3.Las nuevas fuentes de resistencia para S. tritiei,reportadas en el 2001, son :Munia/Altar84//AmselM ila n/Pios//AttilaBR14*2/Sumai3/lTnmuTn m u/6/Pe 17 4144/4/Kvz// An e/My64/3/P F70354/5/BR 14/7 /BR35 Bow/U res//Kea/3/S iteMunia/Altar84//AmselPF869107/CEP8825//MilanRecurrent selection 1Las líneas seleccionadas muestran que unagran parte de la resistencia proviene de las líneasderivadas de los trigos sintéticos. Esta fuentede variabilidad genética puede representar oportunidadespara una recombinación con las fuentesanteriormente citadas.Pyrenophora tritici -repentisPara su evaluación se ha sembrado un viveroen siembra directa sobre rastrojo de trigo, enMercedes. Los mejores materiales entregados alPNM para el bloque de cruzamientos, se presentanen el Cuadro 4. Las nuevas fuentes de resistenciareportadas en e12001 , son :Suzhoe#10//Ald"S"/Pvn"S" (CM91135-9Y-OM­OY-2M-OY)Milan (CM75113-B-5M-1 Y-05M-7Y-1 B-OY)E. F edIL E 21 54BR14/CEP847Confirmada su resistencia en Brasil y Uruguay:Florida 301, BR 32 , CEP 8386, EMBRAPA 24,PG 1 YToropi.De buen comportamiento en Uruguay perosusceptibles en Brasil PF 92349, RS 1 - FENIX,RS 8 - Westphalen y SA 9458 .

124 Martha Díaz de Ackermann, Man Mohan KohliCuadro 3. Materiales entregados para el bloque de cruzamientos del ProgramaNacional de Mejoramiento con resistencia a S. tri tic i.1979 -1980Pel 73044 (Toropi/NobeokaBozu)CinquentenarioToropi1981C33 (VeranopolisNila Velha) (Stb2)Pel730441984Naofen Oasis (Stb1) Pel74142 Kvz I K4500 Kvz I Torim 73 (E. Pelón 90) 1989Sullivan (Stb1)1990Oasis (Stb1)1993Trap # 1 I Bow "S'PF 70354 I Bow"S'Kvz I Gv I Tito 131 Temu31.80Br14*2 II Nobre*2 I TPKvz I Cgñ II Alba1995Trap # 1 I Bow"S'1997-1998BurrionChirya 384202-9-1-1-41999 - 20001. Boyero II Cleo I INIA66 (Stb4)P.Superior I BurrionE.Cardenal II Trap#1 I BowKvz I K4500Pel74142Cuadro 4. Materiales entregados para el bloque de cruzamientos del Programa Nacional deMejoramiento con resistencia a P tritici-repentis.1993BH 1146Red ChiefCarifen 12Vicam «s»Fink «s»1996Milan1997Coker62/CbrdCisne INIA(Kvz/Cj)LE2091/LE20891998BurrionChyria84202-9-1-1-4199984202-9-1-1-42000Coker68-8MilanChen/A.Squarrosa/5/BR12*3/4/IAS55*4/CI14123/31Florida 301

Mejoramiento de trigo por resistencia a manchas foliares125Comprobación de la resistencia através de pruebas multilocacionalesSi bien una fuente es considerada como taldespués de una serie de evaluaciones demostrandobuen comportamiento, los viveros multilocalesson una buena herramienta para confirmarla resistencia de las mismas, no solo a travésdel tiempo, sino también a través de localidades(LACOS: Líneas Avanzadas del Cono Sur, SMN :Septoria Monitoring Nursery, HRWSN: HighRainfall Wheat Screen Nursery).Selección de segregantes encondiciones severasLas poblaciones últimamente probadas bajocondiciones de fuertes ataques de septoriosisfueron: 1. Boyero//Cleo/I N IA66, P.Superior//TRAP#1/Bow «S» y E.Cardenal/ Burrion. El porcentajede poblaciones resistentes seleccionadas fueaceptable y el porcentaje de confirmación de laresistencia en las generaciones siguientes fuemuy alto.Retrocruzas y selección recurrenteUna vez confirmada la eficiencia de las fuentesde resistencia, en nuestro país, cruzas simpleshan conferido buen nivel de resistencia, peroen el ámbito internacional también se han utilizadolas retrocruzas y selección recurrente conbuenos resultados.Literatura consultadaArama, P.F. 1996. Effects of cultivar, isolate and environment onresistance of wheatto septoria tritici blotch in Kenia.ThesisWageningen Agricultural University. 115 p.Brokenshire,T. 1976. The reaction of wheat genotypes to SeploriaIrilici. Ann. Appl. Biol. 82: 415-423.Cantrell, R.C. 1982. Selecting and breeding durum wheat forresistance to tan spol.ln: Tan spot of wheat and related diseasesworkshop. R.M. Hodford , Jr, (ed.) North Dakota StateUniversity, Fargo. p. 116.Cox, D.; Hosford, R. Jr. 1987. Resistant winter wheats comparedadiffering growth stages and leaf positions for tan spot severity.Plant Disease 71 :883-886.Danon, T.; Sacks, J.M.; Eyal, Z. 1982. The relationship amongplant stature, maturity class, and susceptibility to Septoria leafblotch of wheal. Phytopathology 72: 1037-1042.Danon, T.; Eyal, Z. 1990. Inheritance of resistan ce to (wo Septoriatritici isolates in spring and winter wheat cultivars. Euphytica47: 203-214.Diaz, Martha. 1976. Evaluación de variedades y lineas porresistencia y tolerancia a la mancha de la hoja causada porSeptoria trilici Rob. Ex. Desm. Tesis, Facultad de Agronomia,Montevideo.99 p.Diaz, M.; Tavella, C. 1982. Herencia de la resistencia a SeploriaIrilici. Investigaciones Agronómicas. CIAAB. Nro. 3: 45-47.Diaz de Ackermann, Martha . 1983. Variabilidad patogénica deSeploria Irilici. Investigaciones Agronómicas Nro. 1: 46-50.Diaz de Ackermann, Martha. 1987. Resistance among winterwheats to Pyrenophora Irilici-repenlis isolates and variability infungal growth, color, sporulation and pathogenicity. M. Se. Thesis,North Dakota State University, Fargo. 49 p.Díaz de Ackermann, M.; Hosford, R.M.; Cox, D., Hammond,J. 1988. Resistance in winter wheat to geographically differingisolates of Pyrenophora Irilici-repenlis and observations onPseudoperithesia. Plant Disease. 72 (12): 1028-1031 .Diaz de Ackermann, Martha. 1995. Mancha foliar del trigo causadapor Mycosphaerella graminicola (Fuckel) Schroeter estadoperfecto de Seploria Irilici Rob. ex Desm.ln: Curso Manejo deEnfermedades del Trigo. Eds. Kohli, M.; Annone, J.; García,R. Agosto 29-31, 1995. INTA-CIMMYT, Pergamino, Argentina.p.100-117.Diaz de Ackermann, M.; Stewart, S.; Ibañez, W. 1993. Pathogenicvariability of Seploria Irilici in isolates from South America. In:International Septoria Workshop. Eds . Gilchrist S., L., M. vanGinkel, A. McNab, and G.H.J. Kema. Setiembre 20-24, 1993.CIMMYT, México. p. 41-51.Diaz de Ackermann, M.; Stewart, S.; Ibañez, V.; Capdevielle,F.; Stoll, M. 1994. Pathogenic variation and RAPD in SeploriaIrilici Isolates from South America. In: Proceeding of the 4thInternational Workshop on Septorias of cereals.Eds. Arseniuk,E.,T. Goral and Czembor, P. July 4-7, 1994. lhar Radzicow, Polonia.p.335.Díaz de Ackermann, M.; Kohlí, M.; Franco, J.; Crossa, J.1996. Seploria leaf blotch evaluation and its relationship withdamage in wheat. In 5th. International Wheat Conference. Ankara,Turkey, 10-14 June, 1996.Diaz de Ackermann, M.; Kohli, M.M.; Ibañez, V. 1999.Resistance of wheat cultivars to Seploria Iritici at different growthstages. In: Proceeding of the 5 th International Workshop onSeptoria/Stagonospora Diseases of Cereals. Eds. van Ginkel,M.; McNab, A.; Krupinsky, J. September 21-24, 1999.CIMMYT, México. p. 131-133.Diaz de Ackermann, M.; Kohli, M. 2001. Nuevas fuentes deresistencias a Seploria Irilici en trigo . Fitopatol. Bras. 26(suplemento) p. 459.Ellerbrook, C.M.; Korzun, V.; Worland, A. 1999. Using precisegenetic stocks to investigate the control of Slagonospora nodorum

126 Martha Díaz de Ackermann , Man Mohan Kohliresistance in wheat. In: Proceeding 01 the 5 th InternationalWorkshop on Septoria/Stagonospora Diseases 01 Cereals. Eds.van Ginkel, M.; McNab, A.; Krupinsky, J. September 21-24,1999. CIMMYT, México. p. 150-153.Eyal, l.; Amirí, l.; Wahl, 1. 1973. Physiologic specialization 01Septoria fritici. Phytopathology 63:1087-1091.Eyal, l.; Wahl, l.; Prescott, M.O. 1983. Evaluation 01 germoplasmresponse to Septoria leal blotch .Euphytica 32:439-446.Frohberg, R.e. 1982. Breeding hard red spring wheat lor resistanceto tan spot.ln: Tan spot 01 wheat and related diseases workshop.R.M. Hodlord, Jr, (ed.) North Dakota State University, Fargo.p. 48.Gilchrist, L. 1982. Helminthosporium tritiei-repentis (Pyrenophorafriehostoma) como agente causal del tizón del trigo, prevalenteen el Estado de Michoacan, México. Ph .D. Tesis. Colegio dePostgraduados, Chapingo, México. 96 p.Gilchrist, L.; Kohli, M. 1990.Análisis de la metodología utilizadaen tres Viveros Internacionales de trigo para evaluación deresistencia a Septoria tritiei. ln: Conlerencia Regional sobre laseptoriosis del trigo. Eds. Kohli, M.; van Beuningen,L. México,D.F.: CIMMYT. p. 157-180.Gilchrist, L.; Gomez, B.; Gonzalez, R.; Fuentes, S.; Mujeeb­Kazi, A.; Pfeiffer, W.; Rajaram, S.; Rodriguez, R.;Skovmand, B.; van Ginkel, M.; Velazquez, e. 1999. Septoriatriliei resistance sources and breeding progress at CIMMYT;1970-99./n: Septoria and Stagonospora Diseases 01 cereals: acompilation 01 global research. Van Ginkel, M, A. McNab, andJ. Krupinsky eds. Mexico, DF.: CIMMYT. p. 134-140.Holmes, S.J.I.; eolhoun, J. 1974. Inlection 01 wheat by Septorianodorum and S. tritici. Trans. Brit. Mycol. So co 63:329-338.Kema, G.H. 1996. Myeosphaerella graminieola on wheat: geneticvariation and histopathology. Thesis Wageningen, IPO-DLO.141 p.Krupinsky, J.M. 1987. Pathogenecity 01 Pyrenophora tritici-repentisIrom the northern Great Plains (Abstr.) Phytopathology 77: 1737.Lamari, L.; Sayoud, R.; Boulif, M.; Bernier, e. 1995.Identilication 01 a new race in Pyrenophora tritici-repentis:implications lor the current pathotype ciassilication system. Can .J. Plant Pathol.17: 312-318.Lee, T.S.; Gough, F.J. 1984. Inheretance 01 Septoria leal blotch(S. tritie/) and Pyrenophora tan spot (P. triliei-repentis) resistancein Tritieum aestivum cv. Carilen 12. Plant Disease 68: 848-851.Luz, w.e. da; Hosford, R.M. Jr. 1980. Twelve Pyrenophoratrichosfoma races lor virulence to wheat in the Central Plains 01North America. Phytopathology 70: 1193-1196.Matus-Tejos, LA. 1993. Genética de la resistencia a Septoriatritiei en trigos harineros. Tesis de Maestria en Ciencia,Montecillo, Méxi co. 82 p.Mclntosh, R.A.; Hart, G.E.; Devos, K.M.; Gale, M.O.; Roger,W.J.1998. Pathogenic disease/pest reaction. In: Proceedings01 the 9 th International Wheat Genetics Symposium . Eds.Mintosh, RA.; Hart, G.E.; Devos, K.M .; Gale M.D .; Roger,w.J. Saskatoon, Sakatchewan, Canadá . 2-7 de Agosto, 1998.p. 143.Nagle, B.J. 1981. Resistance to P. triehosfoma in wheat. Ph.D.thesis. North Dakota State University, Fargo, ND. 69 p.PoUs, DA; Hughes, G.R. 1987. Inheritance 01 resistance toSeptoria tritiei in wheat. Canadian Journal 01 Plant Science 67:285.Raymond, P.J.; Bockus, W.w. ; Norman, B.L. 1985. Tan spotwinter wheat : Procedures to determine host response.Phytopathology 75: 686-690.Rees, R.G.; Platz, G.L. 1990.Sources 01 resistance to Pyrenophoratritiei-repentis in bread wheats. Euphytica 45: 59-69.Rosielle, AA 1972. Sources 01 resistance in wheat to speckledleal blotch caused by Septoria tritici. Euphytica 21 : 152-161.Rosielle, A.A.; Brown, A.G.P. 1979. Inheritance heritability andbreeding behavior 01 three sources 01 resistance to Septoriatritiei in wheat. Euphytica 28: 385-392.Saadaqui, E.M. 1987. Physiologic specialization 01 Septoria tritieiin Morocco. Plant Disease 71: 153-155.Tavella, e.M. 1978. Date 01 heading and plant height 01 wheat-varieties as related to septoria leal blotch damage. Euphytica27: 577-580.van Beuningen, L.; Kohli, M. 1990. Deviation Irom the regression01 inlection on heading and height as a measure 01 resistan ce toSeptoria tritici blotch in whea!. Plant Disease 74: 488-493.van Beuningen, L.; Kohli, M. 1990. Evaluación de germoplasmade trigo del Cono Sur para resistencia a la septoriosis . In:Conlerencia Regional sobre la septoriosis del trigo.Eds. Kohli,M.;van Beuningen ,L. México, D.F.: CIMMYT. p. 181-197.Wilson, R.E. 1985. Inheritance 01 resistance to Septoria tritici inwheat In Septoria 01 cereals. Proceedings 01 the Workshop. Ed.Scharen, A.L . August 2-4, 1983. Bozeman, MT. USDA-ARSPubl. N° 12: 33-35.

Mejoramiento de trigo por resistencia a manchas foliares127AbstractBreeding wheats for resistance to foliar blightsMajor foliar blights ofwheat are caused by Mycosphaerella graminicola (Fuckel) Schroeter(Septoria tritici Rob. Ex Desm.), Pyrenophora tritici-repentis (Died.) Drech. (Drechsleratritici-repentis [Died.] Shoem.), Phaeosphaeria nodorum (Müll.) Hedj. (Stagonosporanodorum [Berk.] Casto et Germ.) and Cochliobolus sativus Itu & Kurib (Bipolarissorokiniana [Sacc.] Shoem.) . Among these septoria leaf blotch is the most important inUruguay especial/y in the early (April-May) seeded crops. The annual estimates oflossesin grain yield since 1967, vary between 4 and 64%. The tan (or yellow) spot of wheat wasidentified in the country in 1982 and gained importance with the increase in area underzero-tillage. Although the yield losses caused by tan spot have not be en estimatednationally, it is believed that they are very similar to those caused by septoria leaf blotch.Other two foliar blights (spot blotch and septoria glume blotch) are not very common inUruguayThe major attention in foliar blights is concentrated on the search for germplasm withhigh degree of resistance. For septoria leaf blotch, the Brazilian germplasm base wasthe first used to be by the breeding programs. The introduction of resistance based on1 B/ 1 R substitution, expressed in Kavkaz and Aurora increased the available diversityAlthough the resistance of Kavkaz is less efective in the region today, the resistancefrom Aurora is still at the moderate level. At present, several genes are being used toincorporate septoria leaf blotch resistance in the germplasm (Stb1 from Bulgaria 88,Oasis and Sullivan; Stb2 from Veranopolis and Nova Prata; Stb3 from Israel 493; Stb4from Cleo, Tadinia and Tadoma and others from Trap # 1/Bow and Burrion). The geneticresistance to tan spot is not very clear, however, varieties such as BH1146, BR8, CNT1,Carifen 12, Red Chief and recently Milan and some Chinese lines have shown excellentperformance .. The successes obtained by CIMMYT in exploiting the variability present in the alienspecies through wide crosses, synthetic wheats as well as Chinese spring substitutionlines developed at John Innes Institute allow the introduction ofnew genes ofresistanceto foliar blights.The study of pathogen populations has helped identify virulent races which are beingused to characterize different genes for resistance and pyramid them through the breedingprogramo

128 Martha Diaz de Ackermann, Man Mohan Kohli

Estratégias para combinar alto rendimento e resistencia a giberela em trigoOttoni de Souza Rosal, Olfoni de Sousa Rosa Filho l-------------------------------ResumenEl programa de mejoramiento de trigo de OR Sementes inició sus actividades en 1989concentradas en los tres estados del Sur de Brasil. Utilizando la infraestructura físicainstalada en Passo Fundo, Río Grande do Sul, Brasil, se realizan más de 2.000cruzamientos anuales con diferentes objetivos Los trabajos de selección y evaluaciónde rendimiento son realizados en campos de tres productores de semilla localizados endiferentes regiones. La empresa concentra sus actividades en el mejoramiento y la semillagenética producida es transferida a estos productores para multiplicación y distribución.Durante los 12 años de investigación los cultivares OR 1, Rubí, Granito, Taurum, Alcover,Avante y Ónix fueron creados.Entre las estrategias utilizadas para lograr los objetivos se destaca: el gran número decruzamientos, la utilización de alta fertilidad en los campos de selección, quiebre de ladormancia en las semillas antes de cada siembra y la conducción de gran cantidad dematerial segregante. Se ejerce una fuerte presión de selección para resistencia a lasenfermedades, el tipo de planta y la calidad de granos.El mejoramiento para resistencia a la fusariosis de la espiga (FE) es considerada de altaprioridad en el programa de mejoramiento. Las condiciones climáticas de Passo Fundo,con fuertes epidemias en frecuencia elevada, facilitan el proceso de selección. Sepresentan informaciones sobre el comportamiento de cultivares en cuanto a resistenciaa FE, durante el ciclo 2000, cuando ocurrió una epidemia muy fuerte. Se destacaron porsu resistencia aquellas poblaciones segregantes, líneas y cultivares basadas en genesde resistencia de Sumai#3 y Catbird.Introdu

130 Otloni de Souza Rosa , Otloni de Sousa Rosa Filhores de sementes e triticultores em geral. A ORnao comercializa sementes; autorizamos a produr;:aoe comercializar;:ao de sementes de nossasvariedades através de contratos . Nos 12 anosde atividade da empresa já foram criadas as seguintesvariedades de trigo: OR 1, Rubi, Granito,Taurum, Alcover, Avante e Ónix. Nesse mesmoperíodo foram criadas tres cultivares de aveia:OR 2, OR 3 e OR 4.Nesse trabalho vamos apresentar algumas informar;:6essobre a giberela no Brasil, especialmenteem relar;:ao a orientar;:ao e aos resultadosdo programa de pesquisa da empresa. Informar;:6essobre os resultados obtidos no campoexperimental da OR na safra 2000, em PassoFundo, quando ocorreu a mais forte epidemia degiberela na regiao, também serao apresentadas.Informacoes sobre a giberela noBrasilA primeira epidemia de gib'erela ocorreu em1939, no Rio Grande do Sul, segundo relato deCosta Neto (Luzzardi e Pierobom , 1987). Na safra1957/58, em pleno programa de expansao dacultura do trigo, ela ocorreu com grande intensidade,causando grandes perdas na produr;:ao.Desde entao, a giberela vem ocorrendo anualmente, com intensidade variável, nos estados do RioGrande do Sul, Santa Catarina e Sul do Paraná.O clima úmido no período da florar;:ao favorece aocorrencia de epidemias que sao mais freqüentese com maior intensidade nas zonas commenor altitude, como nas regi6es de Pelotas eSao Borja, onde além da umidade ocorrem temperaturasmais elevadas, comparadas, por exemplo,com Passo Fundo. Estas regi6es sao utilizadaspara avaliar;:ao de germoplasma com freqüénciapor este programa.Após a epidemié) de 1957/1958, o Ministérioda Agricultura, através do Instituto de PesquisaAgropecuária do Sul (1 PEAS) , iniciou pesquisasvisando reduzir as perdas causadas por essaenfermidade. É importante acrescentar que nesseperíodo a cultivar Frontana, citada na literaturacomo uma das melhores fontes de resistenciapara giberela era a principal variedade no Sul doBrasil. Outras variedades com maior potencial deprodur;:ao do que Frontana, como Carazinho, Prelúdioe Colotana foram liberadas nessa época masnao tiveram expressao no cultivo devido a maiorsuscetibilidade a essa enfermidade.Por iniciativa do Dr. Ady Raul da Silva, chefedo programa de melhoramento de trigo desenvolvidopelo I PEAS, em Pelotas, em 1961 foi contratadoo geneticista japones Dr. Moto-oki Nakagawacomo consultor para orientar trabalhos paramelhoria da resistencia a giberela. Ele introduziuvariedades que eram resistentes no Japao paraessa enfermidade e que se mostraram resistentesno Brasil, sendo as mais importantes NobeokaBozu, Pekin 8 e Nyu Bay. Esse consultor voltououtras vezes ao Rio Grande do Sul e divulgou informar;:6essobre a genética da resistencia, metodologiade inocular;:ao artificial e de seler;:ao pararesistencia. Pesquisadores brasileiros (Ady Raulda Silva e Luzzardi) estiveram no Japao em 1962e 1969, para conhecer os trabalhos de pesquisadesenvolvidos naquele país para reduzir as perdasocasionadas por essa doenr;:a . As característicasmuito deficientes das fontes de resistenciaintroduzidas do Japao, quanto ao potencialde produr;:ao, dificultaram a inclusao dessa resistenciaem cultivares brasileiras.A EIVIBRAPA (CNPT- Passo Fundo) continuouesses trabalhos a partir de 1975, inicialmente comLuzzardi e depois com outros pesquisadores.Foram realizados retrocruzamentos de cultivaresbrasileiras com as fontes japonesas e foram obtidaslinhagens como Londrina*3/Nyu Bay, a qualfaz parte do cruzamento que deu origem a cultivarEMBRAPA 27 (Iinhagem PF869107). Estacultivar faz parte do cruza mento de todas as cultivarescriadas pela OR para as regi6es onde estaenfermidade causa prejuízos.A cultivar Sumai#3 (Bingi et al., 2000)foi introduzidano Brasil em 1984, através de uma coler;:aode material resistente a giberela enviadado CIMMYT, pelo Dr. G. Bekele. Na EMBRAPA,em Passo Fundo, foi realizado o cruza mento eseler;:ao para resistencia a giberela da linhagemproveniente do cruzamento BR14*2/Sumai#3.Nesse período estava em desenvolvimento um programade seler;:ao alternada entre Passo Fundoe Ciudad Obregon, México e entendemos queessa linhagem seja a mesma que no CIMMYT échamada de Thornbird*2/Sumai#3 . O cruzamentoda cultivar BR14 é "IAS63 / Alondra // Gaboto /Lagoa Vermelha".

Estratégias para combinar alto rendimento e resistencia a giberela em trigo131Muitas cultivares de trigo do Sul do Brasil possuema cultivar Frontana na sua genealogia e estadeve ter genes de resistencia das antigas cultivaresbrasileiras e da cultivar italiana Mentana.As cultivares brasileiras liberadas nos últimosanos podem ter, além dos genes de Frontana,genes do material introduzido do Japao, México,Estados Unidos, Argentina , Uruguai e de outrospaíses.No Brasil, foram realizadas determinar;:oes dedanos causados por giberela (Reis et al., 1996) ecom base em resultados de experimentos realizadosna Embrapa, em Passo Fundo, entre 1984e 1994, foram verificados danos de 0,4 a 14%,com média de 5,4%. Esses resultados, em nossoentender, determinaram uma redur;:ao de enfaseno melhoramento para resistencia a giberelaem alguns programas. Considerando que emmuitas regioes do Sul do Brasil os prejuízos porgiberela sao muito maiores do que em PassoFundo, a nossa empresa continuou a dar alta prioridadepara obtenr;:ao de melhor resistencia a essaenfermidade.Nosso programa recebeu em 1990 uma coler;:aodo CI MMYT para giberela e conduziu-se estematerial na regiao de Pelotas, no sul do estado,por apresentar ocorrencia de giberela mais fortedo que em Passo Fundo. Foi possível identificaras entradas n Q 73 e 74, do cruzamento ChuanMai#18/Bagula como resistentes a giberela. Desdeentao iniciou-se os cruzamentos com estafonte, denominada atualmente Catbird.Na safra 2000 foram realizadas determinar;:oesde danos causados por essa doenr;:a em pesquisasdesenvolvidas pela Universidade de PassoFundo. Panisson et al. (2000) determinaram umdano médio de 17,5%, trabalhando com as cultivaresBRS 119 (com 4,2% de perda); BR 23(9,2%); BRS 179 (11,4%); BRS 49 (22 ,7%); BRS120 (24,3%); BRS 194 (25,1%) e Fundacep 30(25,9%). As diferenr;:as de danos entre as cultivares,segundo os autores, nao indicam que sejammais ou menos resistentes a essa doenr;:a, poi sa florar;:ao ocorreu em períodos distintos. Os autoresnao determinaram os danos qualitativos econsideram que ador;:ao do plantio direto e o expressivoaumento do cultivo do milho na regiao ,sejam as razoes para o aumento dos danos causadaspela giberela.Melhoramento para resistencia agiberela na OR sementesNosso programa, desde seu inicio, vem dandoalta prioridade a resistencia a giberela, concentrandoesforr;:os nos Tipos I e II de resistencia. Esta prioridade reflete-se principalmente noconstante uso em cruzamentos de materiais identificadoscomo superiores para esta enfermidade.Desta forma, quando ocorrem condir;:oes favoráveisde seler;:ao , como em 2000, existe materialgenético de F 1Top até linhagens com boaresistencia. Sendo assim, na safra de 2000 realizamosum enorme descarte de material, mas foipossivel manter ainda uma ampla base genéticacom um patamar bastante ~superior para resistenciaa giberela.Nossos segregantes sao todos conduzidos emcampo, sem inocular;:ao artificial. Acreditamos quepoderiamos avanr;:ar mais rápido com um programaintensivo de seler;:ao, como na Universidadede Minnesota, onde sao realizadas tres gerar;:oespor ano, com inocular;:ao artificial (Hu et al., 2000).Isto nao é feito, pois existem diversos outros problemasem nossa regiao que também requeremum grande esforr;:o de melhoramento, como ferrugense qualidade industrial.As condir;:oes climáticas de Passo Fundo,com uma precipitar;:ao normal de 206 mm emsetembro e 167 mm em outubro, nos meses daflorar;:ao e formar;:ao dos graos, já podem dar umaidéia dos problemas enfrentados, especialmentequando ocorrem vários dias com umidade relativaalta, temperaturas acima de 20°C e baixa insolar;:ao.Essas condir;:oes favorecem a seler;:aode plantas para resistencia a giberela. Nos últimosanos, tivemos fortes epidemias em 1996 e2000. No entanto, em todas as safras, é possívelidentificar plantas e cultivares muito suscetiveisa campo.O Dr. M. Kohli de CIMMYT, visitou nosso programaem 1996 e selecionou 19 linhagens emfase de avaliar;:ao interna por apresentarem destaquequanto a resistencia a giberela e portebaixo, principalmente. Este material foi enviadoao CIMMYT e avaliado nos anos de 1999 e 2000(experimentos conduzidos pela Dra. Lucy Gilchrist).

132 Ottoni de Souza Rosa, Ottoni de Sousa Rosa FilhoOs dados sao apresentados na Tabela 1. Pode- Os dados obtidos em nosso campo experimenseobservar que algumas linhagens apresentaram tal na safra 2000 (Passo Fundo), com diversosbom comportamento. As melhores linhagens deste experimentos de avalia9ao de rendimento de gegrupotém cruzamentos com Catbird, EMBRAPA nótipos com diferentes graus de resistencia a gi­27, Buck Bagual e BR32. berela permitem dar uma n09ao dos danos oca-Tabela 1. Avalia9ao de 19 linhagens para Tipo I e 11 de resistencia a giberela em Toluca , México(1999 e 2000).Taluca, 1999Taluca,2000Linhagem Daño% PH Grano Daño%Tipo I Tipo 11 Perda 1(%) (0-5) Tipol Tipo 11ORL95513 0,0 24,9 1-2 6,3 11 ,42 ORL95514 0,0 17,3 2 3,5 10,73 ORL95564 8,9 8,6 10,2 2 5,64 ORL95681 0,7 35,6 4 7,8 14,35 ORL95682 1,4 21,4 21,7 5 15,9 14,56 ORL95690 18,4 32,6 5 6,5 21,57 ORL95686 10,7 35,4 5 2,7 10,58 ORL95477 84,4 26,1 42,8 5 13,7 19,09 ORL95493 0,0 23,6 3 9,1 21,41O ORL95550 0,0 39,2 5 15,1 18,311 DRL95476 1,0 37,3 5 13,6 17,412 ORL95502 7,8 6,7 1 • 1,8 16,213 ORL95621 9,3 16,5 26,8 3 3,9 13,314 ORL95614 9,7 17,5 , 10,7 1-2 4,9 20,215 ORL95551 20,5 21,8 16,1 1-2 8,3 29,916 ORL95282 0,0 17,8 8,3 3 4,3 15,817 ORL94345 0 ,0 34,4 8,4 1 • 4,7 8,21••18 ORL94346 6,6 14,4 8,1 1,2 11 ,019 ORL93321 17,9 6 ,0 2-3 5,4 12,3TestigosMayoor(MR) 3,4 27,9 7 ,0 7,9Sumai#3(R-MR) 1,6 24,9 1,8 9,2Seri/Cep80120(MR­MS)BCN//DOY 1/Ae44 7(MS-S)15,5 47,5 8,4 14,824,1 32,9Flycatcher (S-MS) 7 ,5 49,1 29,8 21 ,01- perda percentual de Peso Hectolítrico.

Estratégias para combinar alto rendimento e resistencia a giberela em trigo133sionados por essa enfermidade. Salientamos quea giberela foi a principal enfermidade, emboraoutras doen«as possam ter provocado danos, emcasos iso lados. Na Tabela 2, apresentamos dadosde rendimento de tres cultivares indicadasno Norte do Paraná (regiao em que nao ocorregiberela) e da cultivar BRS 49, indicada tambémno Rio Grande do Sul. Esta foi selecionada emPasso Fundo, sendo localmente consideradasuscetível a giberela.Considerando o dano da cultivar BRS-49 naavalia«ao realizada por Panisson et al. na Universidadede Passo Fundo em 2000 (22,7%), podemosestimar que os danos determinados pelagiberela para cultivares brasileiros altamente suscetíveis,em termos de rendimento, foram superioresa 70%. Considerando o aspecto de qualidadedos graos, a perda com essas cultivarespode ser considerada total.Apresentamos esses dados para demonstrarque com as continuas sele«oes ocorridas pararesistencia a giberela nos diversos programas demelhoramento do Rio Grande do Sul, foram acumuladosgenes de resistencia que diferenciam ascultivares dessa regiao em rela«ao as selecionadasem outras regi6es do Brasil com pouca incidenciadessa enfermidade. No entanto, esse graude resistencia ainda nao é suficiente para evitaras grandes perdas ocorridas em safras com condi«oestao favoráveis a giberela como a ocorridaem 2000.Analisando os resultados do 8 th HRWYT (HighRainfall Wheat Yield Trial), preparado pelo CIMMYTe conduzido em Pass o Fundo, na mesma épocade semeadura do experimento apresentado naTabela 3, podemos diferenciar com uma maioramplitude os níveis de suscetibilidade a giberela.A análise dos resultados desse experimentopermite estabelecer que existe grande variabilidadepara resistencia a giberela entre os genótipospresentes. Observa-se também uma boa correla«aoentre as notas visuais de resistencia agiberela e os rendimentos apresentados, inclusiveem termos de peso hectolítrico, embora comalgumas discrepancias.O grupo classificado como R apresentou somente3 genótipos, onde estao presentes genesde origem chinesa, mas com tipo de planta epotencial de rendimento característicos do germoplasmado CIMMYT. Isto possibilitou que estaslinhagens apresentassem rendimento razoávelem um ambiente com ocorrencia de manchas esolos ácidos.O grupo classificado como I\/IR apresentou algunstratamentos com rendimentos melhores doque os do grupo R, mas neste estao incluidas ascultivares brasileiras Ónix, Rubi (ORL9285) eEmbrapa 16 selecionadas na regiao de PassoFundo, pela OR Sementes e EMBRAPA. Estascu ltivares, embora nao tao resistentes como asdo grupo R, apresentaram maior rendimento pelamelhor adapta«ao ao ambiente onde se realizouo experimento. No entanto, os resultados indicamque podem ser melhoradas quanto a suaresistencia (Tabela 3) .É necessário destacar o grande progressoconseguido pelo trabalho de coopera«ao entre oelMMYT e a China. As antigas fontes de resistenciaa giberela, como Pekin 8 e Nobeoka Bozu ,eram muito efetivas para giberela, mas de baixopotencial. Usando Iinhagens como Wuh/Vee#5//Cbrd 's'(trt 39 e 40), incorporar resistencia a giberelaem nosso programa é agora uma tarefabem mais fácil.Tabela 2. Resultados de experimento para avalia«ao de cultivares recomendadas no Nortedo Paraná. Local - Passo Fundo, RS, 2000.Cultivares Data de espigamento Rendimento (kg/ha) Rendimento (%)Manitoba 22-9 1247 51IAPAR-60 22-9 1717 71IPR-85 18-9 1825 75BRS-49 24-9 2435 100

134 Ottoni de Souza Rosa, Ottoni de Sousa Rosa FilhoTabela 3. Resumo de dados colhidos no 8 th HRWYT, Passo Fundo, 2000. Os genótipos foramagrupados e classificados comoAS, S, MS, MR e R para giberela, em observac;:ao visualdas parcelas.Classe ~de Intervalo Rendimento PH Representante do grupogenótipo dos médio (kg/hl)rendimento (kg/ha)AS* 5 750-1111 865 45,9 ArandasS 10 1041-1775 1412 57,2 Batan 96MS 19 1408-2168 1734 70,3 RomogaMR 13 1542-2590 2046 74,9 Ónix, ORL9285 (Rubi), Embrapa16 eRecurrent Selection#1R 3 1904-2480 2227 71,1 Wuh1Nee#5//CBRD (trt.39 e 40)Yangmai 5• AS= Altamente suscetives; S= Suscetives; MS= Moderadamente suscetives; MR= Moderadamente resistente;R= Resistente.vados de Sumai#3, foi possível selecionar mate­rial resistente a giberela. Os resultados de en­saios (Tabela 4) permitem comparar algumas des­sas linhagens com as testemunhas locais, es­clarecendo que a testemunha CEP 24 é uma dascultivares mais resistentes a giberela no Brasil.Entendemos que nas cultivares brasileiras commelhor resistencia a giberela foram incluídos,pelas contrnuas selec;:6es, genes menores pararesistencia e, possivelmente, alguns dos genesde Nyu Bay e/ou Pekin 8, entre outras fontes.Na safra 2000 foi possível observar que existemgrandes diferenc;:as quanto a resistencia agiberela entre as cultivares brasileiras, com acentuadasperdas de rendimento em uma condic;:aomuito favorável ao desenvolvimento da doenc;:a.Salientamos que em populac;:6es segregantese linhagens de cruzamentos com Catbird e deri-Linhagens resistentes a giberela sem um con­junto mínimo de características agronómicas (po­ten,cial de rendimento, resistencia a outras do­enc;:as, etc.) nao podem ser lanc;:adas como cultivarese contribuir diretamente para os triticultores.Acreditamos que na safra 2000 identificamosTabela 4. Resultados parciais do Ensaio Preliminar de Linhagens de 29. ano nA", realizado em PassoFundo, 2000.Linhagem Avalia

Estratégias para combinar alto rendimento e resistencia a giberela em trigo135linhagens que reúnem essas características: alinhagem ORL98231 (Catbird's'/2*RUBI) apresentouresistencia a giberela, com rendimento semelhantea CEP24 em Ensaio Preliminar de 2ºano de avaliayao; e as linhagens irmas ORL98096, 98097 e 98098 (ORL91274/0RL93807//ORL95711 's'), com provável resistencia de Sumai#3,também apresentaram bons resultados.Acreditamos que serao lanyadas duas cultivaresem 2003 com boa adaptayao no Rio Grande doSul e com um nível de resistencia a giberela elevado:ORL 98231 e ORL 98096.Baseado nestes resultados, atualmente grandeparte de nossos cruzamentos inclui as linhagensORL 98096/97/98 ou ORL 98231, já queacreditamos que nos próximos anos a resistenciaa giberela será uma característica essencialpara o sucesso de uma nova cultivar nesta regiao.Obviamente estamos cruzando com novasfontes de resistencia recebidas do CIMMYT, paramanter uma base genética ampla. Futuramente,esperamos também progredir na comprensao dosdiferentes tipos de resistencia encontradas emcada genótipo, assim como estudar o Tipo III e IVde resistencia. A seleyao realizada atualmente ébaseada na inspeyao visual de plantas e graos.Visando atingir nossos objetivos, realizamosum grande número de cruzamentos simples e triplos(cerca de 1000 combinayoes no inverno e1000 na gerayao de verao). Também conduzimosnosso programa com cerca de 40.000 parcelas acampo em Passo Fundo (inverno) e 10.000 par- •celas em gerayao de verao (telado). Conduzimosoutro programa para a regiao Norte do Paraná,sob outras condiyoes edafo-climáticas.Em relayao El obtenyao de material com altopotencial de rendimento , usamos adubayoes nitrogenadaselevadas no material segregante eprocuramos eliminar materiais suscetíveis aoacamamento. Trabalhamos com o método genealógico,onde uma espiga colhida dá origem a umsulco de um metro no campo. Este procedimentoajuda para que a densidade de plantio do materialsegregante seja semelhante El densidadede cultivo do trigo.Em termos de componentes de rendimento,temos tido sucesso neste ambiente com cultivaresde forte perfilhamento, elevado número deespigas por metro quadrado e espigas pequenascom boa fertilidade.Considerando as características da reglao,nossa orientayao geral foi, desde o início do programa,desenvolver cultivares responsivos a maioresinvestimentos em fertilidade dos solos e melhormanejo cultural. Em outras palavras, acreditamosque se deve baixar o custo da tonelada detrigo produzido via aumento de produtividade, enao via reduyao do uso de insumos.Concluindo, consideramos que o progressoalcanyado em nosso programa em relayao El resistenciaa giberela é resultado de acreditar nasfontes de origem chinesa e de utiliza-las intensamentedesde o início do programa, procurandoadicionar esses genes de resistencia aos já existentesno Sul do Brasil. A estabilidade da resistenciaa giberela de Sumai#3 na China, onde éutilizada em milhoes de hectares há vários anos,e sua eficiencia nos diversos países em que foiavaliada, nos permite acreditar que essa resistenciaseja durável. Nao sabemos se Catbird temos mesmos genes de resistencia de Sumai#3:caso sejam diferentes, temos a possibilidade decombinar-los e melhorar ainda mais o nível de resistenciaa giberela.Literatura consultadaLuzzardi, G.C.; Pierobom, C.R. 1987. Importancia y distribuícionde la fusarioses del trigo em Brasil. In: Taller sobre lusariosesde la espiga em América del Sur. Editor Kohli, M. M. CIMMYT,1987.Pannisson, E.; Boller, W.; Reis, E.M.; Silva, A.L. 2000.Determinaqao de danoscausados por Gibberella zeae em cereaisde inverno, na safra 2000, em Passo Fundo, RS. FitopatologiaBrasileira.Reis, E.M.; Blum, M.M.C.; Casa, R.T.; Medeiros, C.A. 1996.Grain losses caused by the infection of wheat heads byGibberella zeae in southern Brazi!, from 1984 to 1994. SummaPhytopathologica 22: 134-137.Hu, C.C.; Dill·Mackei, R.; Anderson, J.A.; Bush, R.H. 2000.Screening for scab resistance of wheat in the greenhouse.University of Minnesota, Sto Paul, USA. In: Proceedings 01 theInternational Symposium on Wheat Improvemenl lar ScabResistance. Eds. Raupp, W J.; Ma, Z.; Chen, p.; Liu, D. 5-11Mar, 2000.Binqi Li; Fenlan Liu; Ruencheng Xu; Chang Huang;Fengsheng Cheng; Jingyang Liu; Jing Meng; JianmeiMou. 2000. Sumai#3: Its development, genetic characteristics,and applications in wheat breeding for fusarium head blight. In:Proceedings 01 the International Symposium on WheatImprovement lar Scab Resistance. Eds. Raupp, W J.; Ma, Z.;Chen, P.; Liu, D .. 5-11 Mar, 2000. p. 187-193.

136 Ottoni de Souza Rosa , Ottoni de Sousa Rosa FilhoAbstractStrategies of Fusarium head blight management in wheatThe wheat breeding activities of OR Seed Company, concentrating in the three southernstates ofBrazi/,started in 1989. Based on different objectives, approximate/y 2000 crossesare made every year in the infrastructure at Passo Fundo, Rio Grande do Su/, Brazi/. These/ection and eva/uation are conducted in three fie/ds be/onging to farmers in differentregions. The firm concentra tes its activities in the breeding and the genetic seed producedis transferred to these farmers for mu/tip/ication and distribution. Ouring the /ast 12 yearsof research, the cu/tivars viz. OR1, Rubi, Granito, Taurum, A/cover, Avante and Onixhave been re/eased.The strategies to achieve these objectives inc/ude: /arge number of crosses, uti/izationof high ferti/ity conditions for se/ection, breaking of seed dormancy before each cyc/eand the eva/uation of very /arge numbers ofsegregating popu/ations. A strong se/ectionpressure for p/ant type, disease resistance and grain qua/ity are exercised.The resistance to Fusarium head b/ight is considered of high priority in the breedingprogramo The environmenta/ conditions of Passo Fundo, faci/itate the se/ection processdue to high frequency of disease epidemics. The resu/ts of the 2000 cyc/e, aseveredisease epidemic year, are presented here. Segregating popu/ations, advanced fines andcultivars based on the resistance genes from Sumai 3 and Catbird have demonstratedexcellent performance.

Sistemas predictivos de enfermedadesrelevantes del trigo, con base meteorológicaRicardo C. Moschini 1-------------------------------ResumenLa pirámide epidémica resulta de la interacción de tres componentes: patógeno,hospedante y ambiente, más el hombre que incorpora cultivos con cambiantes prácticasde manejo y tipos de control de enfermedades. Relativo al hospedante (trigo), la utilizaciónde cultivares resistentes se manifiesta como la herramienta principal de control de laroya de la hoja (Puccinia triticina). La disponibilidad de inóculo del patógeno y el ambienteson los factores claves a considerar en las manchas foliares (Drechslera trifici repentis y(Septoria trifici) y fusariosis de la espiga (Fusarium graminearum) , respectivamente.Cambios en la virulencia del patógeno y la falta de una resistencia durable y estable, laocurrencia de condiciones ambientales favorables en forma esporádica y la implementaciónde rotaciones poco adecuadas, hacen necesario disponer de sistemas de pronóstico deenfermedades con base meteorológica, para apoyar la definición de estrategias de manejoy toma de decisión de control químico. Utilizando técnicas de regresión múltiple sedefinieron, en sitios de la región pampeana, modelos predictivos de la severidad máximade la roya , permitiendo emitir alertas regionales tempranas en base a la situaciónambiental de fin de invierno y resistencia de los cultivares. En Marcos Juárez, se analizóla correlación de variables ambientales con la severidad de las manchas foliares. Entorno a la floración del trigo, se identificaron y cuantificaron factores meteorológicosasociados a las infecciones ascospóricas causantes de la fusariosis de la espiga.Resultados del enfoque empírico se combinaron con el fundamental (cámaras en ambientecontrolado) para simular la evolución de los niveles de infección.,IntroducciónLos efectos dañinos sobre la salud humana yel ambiente, derivados del excesivo uso de agroquímicos,hace necesario plantear una agriculturaorientada a una óptima utilización de la energíay pesticidas. En este marco, la protecciónvegetal incorpora el concepto de manejo integradode plagas y enfermedades, que busca reducirlas pérdidas de cosecha, procurando un mínimoimpacto ambiental y un máximo beneficio económico.La pirámide epidémica re~ulta de la interacciónde tres componentes: patógeno, hospedantey ambiente, más el hombre que incorpora cultivoscon cambiantes prácticas de manejo y tiposde control de enfermedades Relativo al hospedante(trigo), la utilización de cultivares resistentesse manifiesta como la herramienta principalde control de la roya de la hoja(Puccinia triticina). La disponibilidad de inóculodel patógeno y el ambiente son los factores clavesa considerar en las manchas foliares (Drechsleratrifici repentis y Septoria trifici) y fusariosis de laespiga (Fusarium graminearum), respectivamente.Cambios en la virulencia del patógeno y lafalta de una resistencia durable y estable, la ocurrenciade condiciones ambientales favorables en' Instituto de Clima y Agua. CIRN. INTA Castelar. Argentina E-mail: rmoschini@inta .gov.ar

138 Ricardo Moschiniforma esporádica y la implementación de rotacionespoco adecuadas, hacen necesario disponerde sistemas de pronóstico de enfermedadescon base meteorológica, para apoyar la definiciónde estrategias de manejo y toma de decisiónde control químico. Para su desarrollo secitan dos métodos: a) fundamental: utiliza cámarascon ambiente controlado para evaluar el efectotérmico y de la duración de mojado sobre lainfección; b) empírico: surge del análisis de datoshistóricos de registros de enfermedad y condicionesambientales en un sitio dado. Utilizandotécnicas de regresión, en el Instituto de Climay Agua (INTA) se han definido modelos predictivosempíricos basados en variables meteorológicaspara roya de la hoja y fusariosis de la espigaen trigo. Para esta última también se ha combinadola técnica empirica y fundamental para predecirel índice de fusarium .Sistemas de pronósticoRoya de la hoja:La roya de la hoja causada por el hongoPuccinia triticina f. sp tritici, es una enfermedadque se observa cada año en la región pampeana,con carácter de endémica en el centro-norte. Enel país no existe el hospedante intermedio quepermitiría completar su ciclo de vida, constituyendola uredospora la única espora infectiva entrigo. Las plantas guachas de este cultivo representanla fuente de inóculo primario, siendo especialmenteimportante en plantíos de siembradirecta (Reis, 1991). El inóculo también podriaderivar de infecciones provenientes de áreas delnorte argentino o de países limítrofes, donde eltrigo es sembrado más temprano (Hogg etal.,1966).Epidemias de royas en trigo han sido exitosamentepredichas utilizando modelos mecanísticos(Benizri y Projetti, 1992) y empíricos(Burleigh et al., 1972; Coakley et al., 1981);(Coakley et al.,1988; Eversmeyer y Burleigh,1970). Algunos de los modelos empíricos se desarrollaronsobre la base de factores meteorológicos(Coakley et al. , 1981 ; Coakley et al., 1988);Subba Rao et al. , 1990), otros además incluyeronvariables biológicas (Burleigh et al., 1972 ;Eversmeyer y Burleigh, 1970); Eversmeyer yKramer, 1992). La mayoría de estos trabajos predicenlos niveles de la enfermedad sobre cultivaresde trigo específicos, sobre los cuales han basadosu análisis. En Holanda, Daamen et al.(1992) definieron un modelo de predicción de royade la hoja considerando valores medios de severidad,calculados de observaciones realizadassobre muchos cultivares de trigo. Un pronósticobasado en la severidad de la roya de la hoja al 1de abril fue desarrollado en Oklahoma, siendo latemperatura y la precipitación invernal los elementosclaves para la predicción (Chester, 1943;Chester, 1946). En Argentina, la acumulación térmicade temperaturas medias diarias mayores a10 0 C y las horas de rocío en agosto, explicaronel 90 % de la variación de la severidad máximaanual media en Castelar (Moschini y Fortugno,1989).Predicción temprana de la severidadde la roya de la hoja en trigo sobre labase de factores ambientales ygenéticosPara la predicción temprana se usaron los registrosde severidad de la enfermedad observadosen variedades comerciales con emergenciastempranas (junio, julio) y tardías (agosto), en elmarco de la Red Oficial de Ensayos Territorialesde la EEA INTA Pergamino, en el período 1972­1990 (Moschini y Pérez, 1999). Los valores mediosde severidad (en %), surgidos de promediarcada año los registros de enfermedad de todaslas variedades sembradas, se contrastaron convariables meteorológicas y un índice de resistencia.El comportamiento de los materiales utilizadosfrente a la roya fue evaluado considerando laseveridad promedio registrada en los Ensayos Territorialesde Resistencia a Enfermedades, coordinadospor ellNTA Castelar. El modelo predictivode la severidad de la roya de la hoja (SP %) demejor comportamiento en cultivos de emergenciatemprana (junio-julio) fue:Ecuación 1SPl %=4,4188-30, 0075*/R+0, 6091 *GD+ 0,5685*DHRDonde:el índice de resistencia (1 R) es la proporción decultivares resistentes-moderadamente resistentessembrados respecto al total, GD: si la humedadrelativa (HR) es > 49%, se acumula el residual

Sistemas predictivos de el)fermedades relevantes del trigo139de temperatura media (Tmed) diaria > a 12° C hasta18° C (si Tmed>18° C entonces Tmed=18° C) yDHR: días sin lluvia con HR > 70%.Estas variables se procesan en el período quese extiende desde el 16 de agosto hasta acumular475 días grados día (temperatura base: O°C),oscilando el fin del lapso entre el 15/9 y el 25/9(1972-90) . En la Fig. 1 se presentan los puntosque relacionan la severidad de la roya observadacon la predicha (SP, %) por la Ecuación 1, visua­100OO·BJ;;!2. ro 70. :JJ(J)(f)2010•o 10 20 :JJ 40 50 00 70 BJ 00 100Severidad Observada %Fíg. 1. Severidad de la roya de la hoja observadavs. la predicha, Pergamino.lizándose el acercamiento de los mismos a larecta de ajuste perfecto (relación 1 a 1).La asociación entre variables ambientales yla severídad de la roya de la hoja fue claramenteobservada en trigos con emergencias de junio yjulio, no sucediendo lo mismo para los de emergenciatardía (agosto). En este caso, cuando eltrigo alcanza el estado de primeras hojas, losniveles térmicos medios superan en la mayoríade los años el umbral inferior requerido por elhongo, perdiendo las variables térmicas un clarovalor predictivo.Validación-Ajuste de la Ecuación 1Para el período 1994-1996, se compararonlos valores predichos de severidad de roya de lahoja (SP%) mediante la ecuación 1 con los valoresmedios de severidad máxima de la enfermedadobservada (SO%) en cultivares comerciales,en Pergamino (Fuente: ROET INTA Pergamino)(Cuadro 1).En el Cuadro 2 los valores predíchos (SP, %)se contrastaron con los medios calculados a partirde observaciones de la enfermedad realizadas sobre67 cultivares de trigo (SO%), en 4 sitios de laregión Chaco-Pampeana, durante la campaña1991.Cuadro 1. Evaluación de los parámetros de la ecuación 1 pararoya de la hoja en F?ergamino, 1994-96.Año GD DHR IR SO% SP% 11994 56,0 9 0,45 37,5 30,11995 64,5 8 0 ,73 26,8 26,31996 61 ,8 2 0,80 14,5 19,2Cuadro 2. Evaluación de los parámetros de la ecuación 1 pararoya de la hoja en cuatro sitios, 1991 .Sitio GD DHR IR SO% SP% 1Balcarce 44,8 27 0,70 22,9 26,1M. Juárez 99,1 22 0,42 46,3 64,7Paraná 116,2 17 0,39 49,9 73,1S. Peña 66,4 7 0,75 23,9 26,3

140 Ricardo MoschiniAcumulaciones térmicas de 44,8 y 66,4 deBalcarce y S. Peña (SP 1%= 26% respectivamente)fueron marcadamente inferiores a los 116,2 y99 grados día acumulados en Paraná y M.Juárez (SP 1%= 72 y 63% respectivamente). Enestos dos últimos sitios, la ecuación 1 sobrestimólos valores de severidad de la enfermedad encomparación a los observados. Con el objetivode mejorar su bondad de ajuste, se iniciaron análisisde sensibilidad de la ecuación 1, modificandoalternativamente los umbrales de las variablesmeteorológicas definidas en Pergamino.En Marcos Juárez, utilizando la informaciónde severidad de roya de la hoja registrada en loscultivares de trigo sembrados anualmente (Fuente:grupo de mejoramiento de trigo INTA MarcosJuárez), fue posible ajustar la ecuación 1 (SP 1%=4,4188 - 30,0075*IR + 0,6091 *GD + 0,5685*DHR)modificando solo la variable GD, definida ahoracomo los grados día totales acumulados de Tmeddiarias > 13 0C hasta 18° C (en e/día de acumulaciónla HR es > 49 %). El período monitoreadofue: 11 de agosto hasta acumular 495 GD (8/9­22/9) (Fig .2).En Balcarce (Fuente: RET INTA Balcarce), lasvariables de la ecuación 1 se definieron comoGD =grados días totales acumulados de Tmeddiarias > 10,2 0C hasta 18° C (en e/día de acumulaciónla HR > 59%), DHR = total de días sinprecipitación con HR > 82%. Período monitoreado:13de agosto hasta acumular 340 GD (9-17/9)(Fig.3).~ o"Oro:gID>ID(j)605040302010Ii~, ..""-- --""ID Sev. Obs. I, _ Sev. Pred. J- - -r'"~--------------~I1'"¡1-­-~;

Sistemas predictivos de enfermedades relevantes del trigo141En Paraná, un análisis similar (Fuente: RETINTA Paraná) permitió definir las variables de laecuación 1 de la siguiente forma: GD =gradosdía totales acumulados de Tmed diarias> 12° Chasta 18° C (en c/dia de acumulación la HR >59 %), DHR =total de días sin precipitación conHR > 76%. El período se extiende desde el 2 deagosto hasta acumular 485 GD (29/8-6/9) (Fig 4).Umbral de Daño Económico (UDE)Las mermas de rinde en trigo, causadas porla roya de la hoja, dependen de la resistenciagenética del cultivar sembrado, la virulencia delpatógeno y las condiciones meteorológicas. Laspérdidas se originan especialmente en la reducciónde la superficie fotosintética del cultivo. Martinez,(1951), determinó pérdidas de 8,2 (cultivarKlein 157) a 13 kg/ha (cultivar 38 MA) de trigo porunidad porcentual de severidad (escala de Durrely Parker) de roya de la hoja. En Marcos Juárezse evaluaron mermas, para el cultivar Cargill Trigal800, del 45.4% y 62,7% en 1982 y 1985 respectivamente(Galich et al., 1986). La fuerte asociaciónentre perdida de rinde (PR%) y estadiode crecimiento (EC) fue definida por Galich yGalich (1996) mediante una ecuación exponencial(PR % = 1585 e-0075 EC), estableciendo el significativoimpacto detrimental del rinde con laobservancia de infecciones tempranas.El UDE es una relación de indiferencia dondeel valor de severidad de la enfermedad que causapérdidas económicas en el cultivo es equivalenteal costo de aplicación del fungicida. Para su cálculose utilizó la siguiente fórmula:Donde:UDE (%) = Cc /Pp * Ec * CdCc: es el costo del control (30$/ha), Pp: precio del trigo por tonelada (11 O$/ton), Ec: eficiencia de control (70%) y Cd: coeficiente de daño (kg/ha de pérdidas por unidad % de severidad).El Cd se calculó asociando información de rindede trigo (RET I NTA M. Juárez (91 , 98, 99), Pergamino(99) y Balcarce (97); RET Patricios y Pla (97))con datos de severidad máxima de roya de la hoja(Sev %), considerando los efectos nivel de producción(NP : A, M, B) , incidencia de fusariosis y resistenciavarietal. Para las variedades susceptibles(S) y moderadamente susceptibles (MS) se detectóuna interacción significativa entre NP-Sev, situaciónno observada en las variedades resistentes (R)y moderadamente resistentes (MR).Reacción Nivel de Rendimiento Coeficiente UDEvarietal producción estimado (kg/ha) de daño (Cd) %S - MS Alto 6000 18.24 21.36S - MS Mediano 4000 11.68 33.36S - MS Bajo 3000 8.01 48 .646050~ 40-oro-o.;:: 30(})>Q)(j)2010o90 91 92 93 94 95 96 97 99Fig. 4. Severidad de roya de la hoja observada vs la predicha (SP%) por la Ecuación 1ajustada a Paraná.

142 Ricardo MoschiniUso y alcance de las prediccionesEn los estadios iniciales (primeras hojas-finde macollaje) de cultivos de trigo sembrados temprano,se encontraron variables meteorológicasestrechamente asociadas con los niveles máximosde la roya de la hoja, confirmando la importanciade este lapso para la multiplicación delinóculo. De esto se deriva que el monitoreo delas condiciones térmicas (variable GD) e hídricas(DHR) en el lapso ajustado en cada sitio, permitiríanla emisión de predicciones regionales tempranassobre los niveles máximos de la enfermedadesperables. Como soporte racional a la posibledecisión de realizar un control químico de laenfermedad en hoja bandera, los valores de severidadpredichos deberán contrastarse con losumbrales de daño económico calculados en basea las severidades máximas observadas, discriminandopor los efectos de resistencia de loscultivares (IR) y el nivel de producción de los trigossembrados (NP). La Fig. 5 muestra los valoresanuales de severidad predichos por la ecuación1 ajustada a Paraná en el período 1970-2001,pudiéndose visualizar su relación con los UDE.Fijando un índice de resistencia bajo (IR = 0,2),el retorno económico del control químico se lograen casi todos los años en cultivos de trigocon NP alto (UDE 60), en 66 % de los años conNP medio (UDE 40) y esporádicamente con NPbajo (UDE 30). El año 2001 se presenta con unvalor predicho de 52 %, superando los tres umbralesde daño económico.Fusariosis de la espiga o golpeblancoEnfoque empíricoEnfermedad causada predominantemente porel hongo Fusarium graminearum, Schwabe) (teleomorph= Gibberella zeae (Schw.) Petch). Laregión pampeana húmeda registra las epifitiasmás severas, aunque esporádicas, con pérdidasde rinde en trigo de 10 % a 50 % (1978 Y 1993),en Marcos Juárez (Galich y Galich, 1996). La fusariosises una enfermedad de infección floral.En un lote de trigo, el lapso susceptible comienzaal inicio de la espigazón y finaliza a los 25-30días, tiempo en el cual el hongo dispone de sustrato(anteras) para generar la infección. El procesoinfectivo de las espigas por las esporas estáfuertemente asociado a las condiciones meteorológicasimperantes en el período de antesis.Modelo predictivo empíricoAnalizando información meteorológica y biológicahistórica dellNTA Pergamino se identificaronlos factores ambientales asociados con laincidencia de la fusariosis (IF%), cuantificandoesta relación a través de una ecuación predictiva(Moschini y Fortugno, 1996):IF(%) =20, 37+8, 63.NH-O, 49. GD (Ecuación 2)Donde:NI;1: número de períodos de 2 días con registrode lluvia y humedad relativa >81 % (día 1) Y unahumedad> = 78 % (día 2).706050~"D 40ro.¡::"DID>ID30C/)20100­--- -- --- -- ---- - ------~-- - =.c=.::-=..=..::..=.c=-=-=o...=.., - ---- -- -------- -- - - - - - - - - - ­~Sev . RH- - - - - UDE 60 --UDE40 - - - UDE 30 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 20Fig. 5. Severidad de roya de la hoja (%) predicha con la Ecuación 1 (IR = 0,2) enParaná (1970-2001), con los umbrales de daño económico.

Sistemas predictivos de enfermedades relevantes del trigo143GO: acumulación diaria del residual >26° C y15 y

144 Ricardo MoschiniCuadro 4. Valores de variables predictoras ambientales en la fase final del periodo sensiblepara la fusariosis, Paraná (1970-2000).Fecha deNormalespigazónNH2 GD25/9 9,330/9 1 7,85/10 8,0010/10 6,615/10 O 3,8Favorable Muy FavorableNH2 GD NH2 GD3 5,9 4 0,12 3,5 4 O2 4,1 4 O2 2,9 5 O2 2,0 6 O(0-40%), bajos niveles de humedad del aire ytemperatura inferiores a la normal (tmed < 15°C)Fuente:- Pronósticos de tendencias climáticas: Institutode Clima y Agua y SMN .- Fenómeno ENSO.Con la Ecuación 2 se calcula la incidencia dela fusariosis con los valores de N H2 Y G D(Tmax=30°C) calculados del monitoreo de la FIMmás los esperados en alguna de las situacionesclimáticas. En la Fig. 6 se presentan los valorespara una situación Normal en la FIM y favorable ymuy favorable para la fase final (FF).Nivel de Rendimiento Coeficiente UDEproducción estimado (kg/ha) de daño (Cd) %Alto 6000 35 .53 12.8Mediano 4000 14.92 30.5Bajo 2000 11 .51 39 .580D Normal-Fav'

Sistemas predictivos de enfermedades relevantes del trigo145Estos valores se contrastan con los del UDE(%) = Cc/Pp. Ec . CdDonde:Cc: (costo del control) 30$/ha. Pp: (precio de trigo por tonelada) 110 $/ton. Ec: (eficiencia de control) 60%. Cd: pérdida de grano en ton/ha por unidad % de Incidencia de la fusariosis.Cd se calculó asociando información de rindede trigo (RET INTA Pergamino-Balcarce ) condatos de Incidencia de Fusarium (1 F), considerandoefectos por nivel de producción (NP: Alto,Medio, Bajo), severidad de enfermedades foliares(SevFo: Alto y Bajo) e interacción NP*IF(N =52, R2 =0,9863).En la Fig. 7 los valores de incidencia anual defusariosis (IF%) ,1970-2000, estimados por la Ec.2 en Paraná (INTA) se comparan con los UDE decada nivel de producción. Solo 7 severas epifitias(1978, 85 , 93 Y 2000 las más intensas) en 32años superaron el UDE de trigos de bajo rinde(39,5 %). Muy altos niveles de producción aseguranla rentabilidad del uso de fungicidas en 27de 32 años. Si se manejan cultivos de rindes entorno a los 4000 kg/ha en 12 años de 32 el fungicidapuede resultar rentable.Otros Factores intervinientes- Efecto Localidad: el sector de la región pampeanacon mayor riesgo es el ribereño a losríos Uruguay y Paraná (extremos NE de BuenosAires, SE de Santa Fé y Entre Ríos) , dondelos ataques severos de fusariosis ocurren 3y hasta 4 veces en 20 años. Hacia el oeste ysur los riesgos disminuyen gradualmente- Efecto Variedad: las variedades comercialesactuales se definen como susceptibles a moderadamentesusceptibles- Efecto manejo: cultivo antecesor, existen antecedentesque muestran una mayor presión deinócu!o con maíz como cultivo previo. La diversificaciónde la época de siembra ofrece unmecanismo de escape a la infección, cuandoalguna de las fechas de implantación elegidasescapa al lapso con condiciones favorablespara el patógeno.Enfoque Empírico-Fundamental- Indice de fusariosis observado (IndFO %)surge de multiplicar la incidencia observada(porcentaje de espigas afectadas) por la severidadobservada (porcentaje de espiguillas enfermasen las espigas afectadas) Se analizóun total de 82 valores dellndFO observados encultivares comerciales susceptibles (S) y moderadamentesusceptibles (M S) durante los ciclos1985, 86, 87, 90, 91, 93, 94, 95 (EEA INTAPergamino) y 1993, 97 Y 2000 (EEA INTA M.Juárez). También se dispuso de la fecha de plenaespigazón en cada caso.:!

146 Ricardo Moschini- Indice de fusariosis predicho (IndFP %):a)Porcentaje de espigas con anteras (EspAnt%):En un lote de trigo Klein Volcán ubicado en elINTA Castelar, en el ciclo 2000 se evaluaron sobre396 espigas (6 muestras de 1 metros lineal)la evolución de la espigazón y del % de espigascon anteras (Fig. 8).Se ajustó una función polinómica entre ellogitde la proporción de espigas con anteras (EspAnt)y el tiempo expresado en grados día (Go: diariamentese acumulan las diferencias entre la temperaturamedia y 12 oC (N =14, R2 = 0,9552).Ecuación 3LogitAnt = - 6 .765052912+0. 136395967*GD­0.000694621 *GD2+0. 000001384*GD3­0.000000001 *IGDLogitAnt = In (EspAnt /1 - EspAnt), siendo EspAnt laproporción de espigas con anteras diaria .GD2=GD*GD;GD3=GD2*GD;IGD=GD*GD3;EspAnt% = EXP (LogitAnt)/(1+EXP(LogitAnt)) *100;De la ecuación 3 se obtiene finalmente el %diario de espigas con anteras (EspAnt%) . Paracada uno de los 82 casos analizados, el arranquede la simulación de esta variable se inicia 4días previos a la fecha de plena espigazón, comolo indica la Fig 8..Ql Severidad predicha (SevP%):Andersen (1948), bajo condiciones de ambientecontrolado, estableció los porcentajes de infección(Sev%) en espigas de trigo inoculadas artificialmente(Fusarium graminearum) ante distintasduraciones de mojado (18 hs a 72 hs) y temperaturas(15, 20, 25 Y 30 ° C) . A estos valorestabulados se ajustó una función polinómica entreellogit de la severidad (Sev: valores de O a 1) conla duración de mojado (oM) y la temperatura (T),como efectos simples e interactivos (Ecuación 4) .(R2= 0,966, n = 24).Ecuación 4LogitSe=38. 77166158-0. 53815698*DM­6 . 02985565*T+0 . 26849793*T2­O. O0396 O97 * T 3 + O. 0499 O 9 41 * I T­0.00092343*IT2T2 :: T*T; T3 =T2 *T; IT =T*DM2; IT2 =T2 *DM;SevP% ::: EXP(LogitSev)/(1+EXP(LogitSev)) * 100Se establecieron reglas de equivalencia entrelos períodos de mojado y la temperatura tabulados(Andersen , 1948) con los definidos a partirde información diaria de precipitación (Ppt), temperaturasmáxima y mínima y humedad relativa(HR%: promedio tridiurno) provenientes de las es­100~ o 80VIn:J.!2lc.. 60VI W • • • • •-¡ ,40, - -+ - % Esp20 ___ % EspAnto ~----r----'-----'-----.----'-----r-----'----'-----r----~~27 -Oct. 30-0ct. 2-Nov. 5-Nov. 8-Nov. 11 -Nov. 14-Nov. 17-Nov. 20-Nov. 23-Nov. 26-Nov.Período de Observación (días)Fig. 8. Curvas de evolución de espigazón y antesis. Cultivar Klein Volcán. Año 2000.

Sistemas predictivos de enfermedades relevantes del trigo147taciones meteorológicas de las EEA INTA Pergaminoy M. Juárez (se utilizan los criterios derivadosdel enfoque predictivo empírico):1 día con Ppt (>=0,2mm) y HR>81% DM = 24 hs2 días consecutivos con Ppt (> = 0,2mm) y HR>81 %: DM = 48 hs3 días consecutivos con Ppt (> = 0,2mm) y HR>81 %: DM = 72 hsA estos períodos enteros de mojado se agreganlas siguientes horas, de acuerdo a sí lascondiciones siguientes preceden o suceden a losmismos:Preceden:Ppt (> =0,2mm) y HR< =77 %: 3 hs de mojadoPpt y HR >77% Y < = 81%: 6 hs de mojadoSuceden:Ppt (> =0,2mm) y HR< =77 %: 3 hs de mojadoPpt y HR >77% Y < = 81%: 6 hs de mojadoHR > 77%: 3 hs de mojadoLa temperatura en los períodos de mojado resultadel promedio de las temperaturas mediasdiarias, ponderado por las horas de mojado decada día involucrado. Con temperaturas < a 15°Cse calculan los % de infección solo en períodos>=a 48 hs.cl Para cada período de mojado detectado alo largo del lapso susceptible del cultivo (inicio: 4días previos a plena espigazón, fin: al acumular528 grados días (temperatura base: 12° C)) semultiplica la severidad (SevP%).dl Estimada a partir de la ecuación 4 (con laduración de mojado y temperaturas equivalentes)por el porcentaje promedio (ponderado) de espigascon anteras (EspAnt%), definido a paso diariopor la ecuación 3.Cálculo final : IndFP% = L 1 n SevP% * EspAnt%,siendo n el número total de perIodos de mojadoinfectivos registrados a lo largo del lapso susceptible.- Contraste entre los valores de IndFO %con los predichos (IndFP%).Se definió un modelo lineal generalizado entreellndFO y ellndFP como variable lineal, estableciendocomo factor de clasificación significativola susceptibilidad de los cultivares de trigo utilizadosen los 82 casos estudiados. El coeficientede determinación resultó: R2 = 0,834. La dispersiónde los puntos que relacionan los índices defusariosis observados (IndFO%) versus los predichos(IndFP%) en torno a la recta de perfectoajuste (1 : 1) se puede observar en la Fig. 9. Se70 .lndFMS60 • IndFS50• ~ oo...u.."Oe40302010OO 10 2030 40 50 60 70IndFO %Fig. 9. Puntos que relacionan los índices de Fusariosis observados(IndFO) vs. los predichos (1 ndFP) en torno a la recta 1: 1.

148 Ricardo Moschiniconsidera satisfactorio el grado de asociaciónalcanzado entre los valores observados y predichos,por ello resulta prometedor profundizar esteenfoque que permite simular paso a paso el progresode la epidemia.Literatura consultadaAndersen, A.L. 1948. The development of Gibberella zeaeheadblight of whea!. Phytopathology 38: 595-611 .Annone, J.G.; Frutos, E. 1988. Estimación del efecto del golpeblanco del trigo (Fusarium graminearum) sobre la producción degranos de un grupo de variedades comerciales. Inl. Técnico N"218. EEA INTA Pergamino. 22 p.Benizri, E.; Projetti, F. 1992. Mise au point d' un modele de larouille brune du blé. Agronomie 12: 97-104.Burleigh, J.R.; Eversmeyer, M.G.; Roelfs, A.P. 1972.Development of linear equations for predicting wheat leaf rus!.Phytopathology 62: 947-953.Chester, K.S. 1943. The decisive influence of late winter weatheron wheat leaf rust epiphytotics. Plant Disease Rep. Suppl. 143:133-144.Chester, K. S. 1946. The nature and prevention of the cereal rustsas examplified in the leaf rust of whea!. Crónica Botánica Co. ,Waltham, Mass. USA pp 270.Coakley, S.M.; Line, R.F. 1981. Quantitative relationships betweenclimatic variables and stripe rust epidemics on winter wheatPhytopathology. 71: 461-467.Coakley, S.M.; Line, R.F; Me. Daniel, L.R. 1988. Predictingstripe rust severity on winterwheat using an improved methodfor analyzing meteorological and rust data. Phytopathology 78:543-550.Daamen, R. A.; Stubbs, R. W.;Stol, W. 1992. Surveys ofcereal diseases and pests in The Netherlands. 4. Occurenceof powdery mildew and rusts in winter wheat. Neth. J.Plant Pathol. 98:301-312.Eversmeyer, M.G.; Burleigh, J.R.; 1970. Amethod of predictingepidemic development of wheat leaf rus!. Phytopathology 60:805-811.Eversmeyer, M.G.; Kramer, C.L. 1992. Models of multiple wheatdisease epidemics in the Great Plains of the USA. In: CerealRusts and Mildews; Proc. Eighth Eur. Mediterr. Cereal RustsMildews. Conf. F.J. Seller and G. Fischbeck, eds.Weihestephan, Germany.Galieh, A.N.; Galieh, M.T.V. de; Legasa, A.; Musso, G. 1986.Estimación de pérdidas por enfermedades foliares en cultivaresde trigo. Cap IV. Congreso Nacional de Trigo. AIANBA,Pergamino, BuenosAires, p. 41-50.Galieh, A.N.; Galieh, M.T.V de. 1996. Enfermedades del trigo enel área central norte de la región cerealera Argentina (1982­1994).INTA M. Juárez.lnforme Técnico N" 121.Galich, M.T.V. de; Galich, A.N. 1996. Enfermedades del trigo enel área sur de Córdoba y Santa Fé. Experiencias en controlquímico. Primera jornadas de control quimico de enfermedadesdel trigo en sistemas de manejo de alta productividad . BuenosAires. INTA-CIMMYT, Centro Internacional de Capacitación"Dr Norman Borlaug'.Hogg, W.H.; Houmam, C.E.; Malik, A.K.; Zadoks, J.C. 1966.Meteorological factors affecting the epidemiology of wheat rusts.Technical Note, 99. Geneva, Switzerland: World MeterologicalOrganization. p. 143.Martinez, E.J. 1951. Estimación de los daños causados por lasroyas de los cereales (Puccinia Irilicina and Puccinia coronalaavenae). Revista de Investigaciones Agrícolas V(4): 465-482.Moschini, R.C.; Fortugno, C. 1989. Relación entre elementosmeteorológicos del mes de Agosto y la íntensidad de ataque dela roya de la hoja en trigo. IV Reunión Argentina deAgrometeorología. Actas: 14-17.Moschini, R.C.; Perez, B.A. 1999. Predicting wheat leaf rustseverity using planting date, genetic resistance, and weathervariables. Plant Disease 83: 381-384.Mosehini, R.C.; Fortugno, C. 1996. Predicting wheat head blightincidence using models based on meteorological factors inPergamino, Argentina. European Journal of Plant Pathology.102: 211-218.Moschini, R.C.; Carmona, M. 1998. Fusariosis en trigo. Nuevoenfoque para su control para el área de Balcarce. Revista ALEAInforma. Año 1 N" 8 Octubre de 1998 p. 16-20.Mosehini, R.C.; Pioli, R.; Carmona, M.; Saeehi, O. 2001.Empirical predictions of wheat head blight in the northernArgentinean Pampas region. Crop Sci., 41: 1541-1545.Reis, E.M. 1991. Doencas do trigo - V. Ferrugens. Bayer doBrasil. Area Fitosanitaria, p. 20.Subba Rao, K. V.; Berggren, G. T.; Snow, J.P. 1990.Characterization of wheat leaf rust epidemics in Louisiana.Phytopathology.80:402-410.

Sistemas predictivos de enfermedades relevantes del trigo149--------------- AbstractDisease prediction system in wheat based on meteorologyThe disease epidemic pyramid is formed by an interaction among: host, pathogen andenvironment, besides human factors that include crops with different managementpractices and control of diseases. With respect to the host (wheat) , the utilization ofresistant varieties is a major measure to control diseases such as leaf rust (Pucciniatriticina). The availability ofpathogen inoculum and environmental factors are critical tothe development of foliar diseases (Drechslera tritici repentis and Septoria tritici) andfusarium head blight (Fusarium graminearum) respectivelyAny change in the pathogen virulence or lack of stable or durable disease resistance,sporadic occurrence of fa vorable clima tic conditions, use of inadequate rotation systemrequire climate based disease prediction systems to support the crop management strategyand decisions on chemical disease control. Utilizing the multiple regression techniques,the predictive models for maximum leaf rust severity were developed for the p'ampas thatallowed issuing early alarms based on the cultivar resistance and environmental conditionsat the end ofthe winter season. In Marcos Juarez, the correlation between environmentalfactors and leaf blight severity was also studied. Meteorological factors associated withthe ascospore based infections offusarium head blight were also identified and quantifiedaround the anthesis. The results from this empirical approach were combined withprecision readings (in controlled environment chambers) to simulate the evaluation ofdifferent levels of infection.

150 Ricardo Moschini

Contribución de las gluteninas (alto y bajopeso molecular) y las gliadinas almejoramiento de la calidad de trigoRoberto J. Peña 1------------------------------ Resumen ----------------------------­La visco-elasticidad (fuerza y extensibilidad) del gluten y las características de calidadde panificación (propiedades de amasado, fuerza y extensibilidad de masa) del trigoestán determinadas tanto por la cantidad de las proteínas poliméricas [gluteninas de alto(G-APM) y bajo (G-BPM) peso molecular] y monoméricas (gliadinas) del gluten, comopor el tipo de subunidades de G-APM y G-BPM Y de gliadinas que se encuentrancombinadas en una misma variedad. Las propiedades visco-elásticas del gluten seencuentran bajo control genético, pero pueden ser modificadas parcialmente por el medioambiente y la fertilización del cultivo. Los períodos prolongados de temperaturas extremaspueden alterar la relación glutenina/gliadina en el grano. La alta humedad relativa durantela madurez del grano puede incrementar la actividad enzimática que afecta las propiedadesvisco-elásticas del gluten. Los bajos contenidos de proteína (y de gluten) no permitirán lamáxima expresión de la calidad del gluten, mientras que los altos contenidos de proteínapodrían ocultar una calidad deficiente de gluten.En el mejoramiento de la calidad es indispensable determinar la calidad de gluten de losprogenitores para efectuar cruzamientos que resulten en combinaciones de subunidadesfavorables. La presión de selección debe utilizar pruebas rápidas (convencionales omoleculares) en etapas tempranas y pruebas reológicas y moleculares en etapasavanzadas. El mejoramiento debe llevarse a cabo en los ambientes y bajo los manejosde fertilización a los cuales el germoplasma es dirigido.IntroducciónPara satisfacer las necesidades de calidadde procesamiento y de producto terminado, laindustria de la panificación requiere de varios tiposde calidad de la especie de trigo Triticumaestivum, conocida comúnmente como trigoharinero o panadero. Cada tipo de calidad debeposeer características composicionales específicas,las cuales deben ser uniformes de un lotea otro. Por esta razón, cada vez es más frecuenteobservar que la aceptabilidad y el valorde un lote de trigo son determinados con baseen sus atributos de calidad. Actualmente los productoresbuscan variedades de trigo que puedansatisfacer sus necesidades de productividad y losrequerimientos de calidad del mercado. Afortunadamente,la composición de la proteína del endosperma(gluten), el factor más importante quedetermina las diferencias en la calidad de panificaciónque existe entre variedades de trigo, escontrolada genéticamente y, por lo tanto, puedeser modificada y mejorada mediante el fitomejoramiento.Para poder desarrollar variedades de trigo quecombinen alto potencial de rendimiento y altacalidad de panificación, es necesario que los fitomejoradoresden a los factores de calidad la1CIMMYT, Apartado Postal 6-641, México, D.F., México, 06600. E-mail: j.pena@cgiar.org .

152 Roberto J. Peñamisma importancia que se le da a los factores derendimiento y resistencia a enfermedades. Paramejorar la calidad de trigo se deben tomar encuenta los siguientes puntos.• Conocer el control genético de los factores decomposición del grano.• Entender la relación que existe entre la composicióndel grano y los parámetros de calidad deprocesam iento.• Efectuar cruzamientos que permitan combinarfactores de composición de grano que contribuyana alcanzar la calidad deseada y• Utilizar métodos rápidos y de bajo costo quepermitan seleccionar germoplasma de trigo queposea alto potencial de rendimiento y alta calidad.En el presente documento se describen algunosde los aspectos más importantes del controlgenético, la relación estructura-función (viscoelasticidad)del gluten, así como posibles estrategiasde selección para mejorar la calidad delgluten y, por consiguiente, la calidad de panificacióndel trigo harinero.Proteínas del glutenControl genético, estructura ycaracteristicas funcionalesGlutenEl contenido de proteína del trigo varía ampliamente(8-20% en base seca) y es determinadopor factores genéticos de la variedad, por la interacciónde ésta con el medio ambiente y por lasprácticas culturales utilizadas (principalmente lafertilización nitrogenada). La mayoría de la proteínadel endosperma de trigo es gluten, un complejovisco-elástico conformado por proteínas insolublesen agua o en soluciones salinas, lascuales se clasifican como poliméricas o gluteninas,y como monoméricas o gliadinas(MacRitchie, 1994). Durante el desarrollo del grano,las proteínas del gluten se acumulan en elendosperma en forma de cuerpos proteínicos discretos,los cuales aparentemente tienen comoúnica función biológica el servir como almacenamientoo fuente de carbono, nitrógeno y azufreen el desarrollo de una nueva planta de trigo(Shewry et al., 1986).Al hidratar una harina de trigo y someterla aun amasado para formar una masa de panificación,ocurren cambios estructurales en las proteínasinsolubles de la harina. Durante el amasado,los puentes disulfuro entre las proteínas sonredistribuidos a la vez que las fibrillas y cuerposde proteína se alinean en el sentido de la fuerzaejercida por el amasado. El desarrollo de masase obtiene cuando se forma una red tridimensionalde proteínas insolubles estabilizada por variasuniones químicas y físicas (puentes de hidrógeno,fuerzas iónicas y uniones hidrofóbicas)asociadas con la superficie de las proteínas participantes.A esta red se le conoce como gluten.La estructura y el tamaño de la red proteínicaestán determinados principalmente por puentesdisulfuro localizados en los extremos de las subunidadesde gluteninas de alto (APM) y bajo (BPM)peso molecular. En la masa, el polímero de gluteninasirve de soporte y cuerpo de interacción aestructuras globulares y lineares conformadas porgliadinas monoméricas y otros componentes dela harina (Shewry et al., 1995) .GliadinasLas gliadinas son proteínas solubles en solucionesacuosas de alcohol, las cuales en la masade harina adquieren forma globular monomérica.Al agregarse superficialmente, las gliadinas formanestructuras lineales que confieren principalmenteviscosidad (extensibilidad) y cohesividadal gluten y a la masa de panificación.Numerosas y diversas, las gliadinas estáncontroladas por genes que se encuentran en losloci Gli-1 Y Gli-2, localizados en el brazo cortode los cromosomas del grupo 1 y 6, respectivamente(Cuadro 1). Debido a que los genes quecontrolan las gliadinas del tipo ro y y se encuentranfísicamente ligados a aquellos que controlanlas gluteninas de bajo peso molecular (Ioci Gli-1Y Glu-3, respectivamente), ya similitudes en variaspropiedades físicas y químicas entre ambostipos de proteínas, no ha sido posible determinarclaramente los efectos individuales de dichas gliadinas.Actualmente se cree que los efectos en lacalidad relacionados con las gliadinas del tipo roy y se deben principalmente a las gluteninas debajo peso molecular asociadas (Payne etal.,1984, 1987), o a la interacción entre ambos

Contribución de las gluteninas y las gliadinas al mejoramiento de la calidad de trigo153Cuadro 1. Control genético de las proteínas de gluten en trigo.LocusProteínas estructural Cromosoma aGluteninas APM b G/u-1 1AL 1BL 1DLGluteninas BPM/gliadinas ú)- y y- G/u-31 G/i-1 c 1AC 1BC 1DCGliadinas (X- y ~- G/i-2 6AC 6BC 6DCa: L, brazo largo; e, brazo corto.b: APM , alto peso molecular; BPM, bajo peso molecular. c:Glu-3/Gli-1 , indica que ambos loci están ligadas estructuralmente en el cromosoma . tipos de proteínas (Gupta y MacRitchie, 1994;Nieto-Taladriz et al. , 1994). Algunos estudios hanencontrado que las gliadinas que están bajo elcontrol de genes del loci G/i-2 contribuyen a lafuerza del gluten (Branlard et al. ,2001 ; Branlard yDardevet, 1985; Metakovski et al. , 1997; Sozinov y Poperelya, 1980). Branlard y colaboradores (2001) han clasificado diversas gliadinas y subu­nidades de glutenina de acuerdo con sus efectos en los parámetros de calidad de gluten y de pani­ficación (Cuadro 2) . Cuadro 2. Efecto comparativo de variaciones alélicas de gliadinas y gluteninas en los parámetrosde calidad . aSedimentación Locus Fuerza Extensibilidad (Zeleny) bG/uA1 2* = 1 > nulo ns 2 * = 1 > nuloG/uB1 17-18 ;::: 13-16 ;::: 7-9 = 13-16 ;::: 7-8 =7-9 = 13-16 ;::: 17-18 ;::: 7-9 =7-8 ;::: 7 = 6-8 17-18;::: 7 ;::: 6-8 7-8 = 7 = 6-8G/uD1 5-10;::: 3-12 = 2-12 ;::: ns 5-10> 3-12 = 2-12 >4-12 4-12G/uA3a=d=f ;::: eG/uB3 b' ;::: d = c = c' = b = i ;::: b' ;::: c = c' = 9 > b' = c' = d = b = i = 9 =g > I > f;::: jc> f > j G/uD3 a;:::b=d=c ·ns ns GliA2 t ;::: k = r = f= 9 = j ;::: b=t ;::: k=g=l ;::: p= f ;::: t ;::: g=b=r=j= 1= b = P r=f=j k ;::: 1;::: pG/iB2 m > b;:::r ;::: h=o= ae ;::: m ;::: 9 =o = h = m ;::: b ;::: ae = h = 9 ;::: r =9 ;::: ae = 1= ac ac;::: b = r = I 0= I = acG/iD2 m=e ;::: a=h=v= ns m>e=h=v=a=g=g=nna Fuente: Branlard el al. (2001) .b ns = diferencia no significativa.

154 Roberto J. PeñaGluteninasLas gluteninas de alto (APM) y de bajo pesomolecular (BPM) son proteínas solubles en solucionesdiluidas de ácido, las cuales en la masade harina interaccionan principalmente vía puentesdisulfuro para formar una red protéica extensao polimérica. Esta red polimérica confiere tantoelasticidad (fuerza) como extensibilidad al gluteny a la masa de panificación. Las gluteninasde APM contribuyen principalmente a la elasticidaddel gluten (Payne et al., .1987; Shewry eta/.,1992), mientras que las de BPM tienen sumayor efecto en la extensibilidad del mismo(Gupta et al., 1989, 1990; Lawrence et al., 1987).Los genes de los loci Glu-1 Y Glu-3, localizadosen los cromosomas del grupo 1, controlanlas gluteninas de alto (APM) y de bajo (BPM)peso molecular, respectivamente (Cuadro 1).En los loci Glu-A1, Glu-B1 Y Glu-D1 se encuentrangenes que codifican la síntesis de Oó 1, 1 ó 2 Y 2 componentes de subunidades degluteninas de APM, respectivamente. Cuandoel producto (péptido) de un gen no se expresa,se dice que está presente el alelo nulo. Aunquela influencia de la mayoría de las subunidadesde glutenina de APM sobre los parámetrosde calidad ha sido establecida (Cuadros2, 3 Y 4), los efectos de las subunidades de gluteninade BPM sobre la calidad apenas se empiezana conocer (Cuadros 2 y 4).Existen diferencias en la capacidad de lassubunidades de glutenina para interactuar víaCuadro 3. Calificación de las subunidades gluteninas de APM conrelación a su influencia sobre los parámetros de calidad. aCalificación bSubunidad Sedimentación-SOS e Alveógrafo, WGlu-A12* 3 53 3Nulo 2Glu-B117+18 3 67+9 2 57+8 36+87 220Glu-D15+10 4 65+12 22+12 2 23+12 24+12a Fuente: Pogna el al. (1992) .b Cuanto mayor el va lor, mejor la calidad., Fuente: Payne el al. (1987).

Contribución de las gluteninas y las gliadinas al mejoramiento de la calidad de trigo155Cuadro 4. Contribución de las gluteninas de APM y de BPM a la fuerza y extensibilidadde la masa.Locus Fuerza (Rmax) Extensibilidad ReferenciaGlu-A1 1 Ó 2* > nulo 1 Ó 2* > nulo Cornish et al., 1991Glu-B1 17+18> 7+8,7+9 > 7+8,7+9,20> 17+18 Cornish et al., 199120,7Glu-01 5+10> 2+12 2+12> 5+10 Cornish et al., 1991Glu-A3 a>e Payne et al., 1987Glu-A3 b>c Gupta y Shepherd, 1988Glu-A3 c>e Gupta et al., 1989Glu-A3 c>e d>b>c>e Cornish et al., 1991Glu-B3 b>c C >b Cornish et al., 1991Glu-03 c>b b>c Cornish et al., 1991puentes disulfuro, y este es el factor principal quedetermina tanto el tamaño del polímero que forman,como la fuerza y extensibilidad de la masaque las contiene (Shewry y Tatham, 1997; MacRitchie,1999). Los efectos aditivos o complementarioshacen que la contribución de las gluteninasdeAPM y BPM sobre el tamaño de la redpolimérica, la fuerza y la extensibilidad del glutensea mayor en combinación que individualmente(Gupta et al., 1990; Gupta y MacRitchie, 1994).En el Cuadro 5, se observa en una comparaciónde líneas de trigo agrupadas de acuerdo a la composiciónde gluteninas de APM y BPM, que lapoblación de líneas que poseen la subunidad deglutenina de APM 5+10 es superior en fuerza (W)yen volumen de pan a aquella que contiene líneascaracterizadas por la subunidad alternativa,2+12. La población que agrupa líneas caracterizadaspor poseer gluteninas de BPM del tipoclasificado como "positivo" muestra mejor calidadque la población que agrupa líneas con gluteninasde BPM del tipo "negativo". Las diferenciasen el tipo de gluteninas de APM muestran un mayorefecto en la fuerza de gluten, mientras quelas variaciones en la composición de gluteninasde BPM muestran efectos significativos tanto enla fuerza como en la extensibilidad (valor de sedimentacióny P/L). El Cuadro 5 también muestraque la combinación de tipos de gluteninas de altoy de bajo peso molecular tiene un mayor efectotanto en la fuerza como la extensibilidad que elefecto separado de gluteninas deAPM y de BPM.Mejoramiento de la calidad conbase en la composición degluteninas y gliadinasTanto la gran diversidad en el tipo y la cantidadde gliadinas y gluteninas como el gran númerode sus posibles combinaciones dentro deun mismo genotipo, son responsables de queexista una gran diversidad en fuerza yextensibilidadde gluten entre las variedades de trigo. Estegrado de complejidad dificulta el predecir inequívocamentela herencia de la mayoría de los caracteresde calidad de gluten a partir del conocimientode la composición específica de gliadinasy gluteninas (Wrigley, 1994). Por esta razón, sehan desarrollado pruebas químicas y físicas quepermiten determinar las características visco-elás­

156 Roberto J. PeñaCuadro 5. Valores medios de las características de calidad de líneas de trigo en relacióncon su composición de gluteninas de APM, de BPM y de sus combinaciones(n = 606).aSedimentación-VolumenSDS Alveóg rafo e de panGlutenina (m1l1 9 harina) W P/L (m1l100 9 harina)Alto Peso Molecular5+10 16.4 372 0.9 8282+12 17.0 283 0.9 785Bajo Peso MolecularTipo positivo b 17.9 362 0.8 820Tipo negativo 14.2 271 1.1 780APM/BPM5+10 / T. positivo 17.8 422 0.8 8432+12 / T. positivo 17.0 297 0.8 7875+10 / T. negativo 14.0 289 1.1 7852+12 / T. negativo 12.5 213 1.4 669a Fuente: R.J. Peña. Datos no publicados, obtenidos de una población de progenitores de trigo harinero delCIMMYT (CS y 97-98).b Tipos positivos y negativos fueron determinados por la frecuencia de patrones de gluteninas de SPM en 260líneas del CIMMYT (CSME! y 97-98) de buena y de mala calidad, respectivamente.e W y P/L corresponden a la fuerza y a la relación altura I longitud, respectivamente. P/L refleja el grado deextensibilidad. Cuanto menor el valor de la relación P/L, mayor la extensibilidad.ticas (fuerza y extensibilidad) que resultan de lainteracción entre las gliadinas y las gluteninas.Parámetros asociados con laspropiedades de las proteinas delglutenIdentificación electroforética de subunidadesde gluteninas y de gliadinasLa electroforesis en gel de polyacrilamida(PAGE, por sus siglas en inglés), en condicionesácidas (pH 3.1), así como PAGE en solución dedodecyl sulfato de sodio (SOS, por sus siglas eninglés) conducida a pH 8.3 (SOS-PAGE), permitenseparar las gliadinas y las gluteninas, respectivamente,en bandas discretas y bien definidas.Las bandas electroforéticas son componentesde subunidades de proteína producidas porlos genes y las variaciones alélicas de éstos (Metakovskiet al., 1997; Payne y Lawrence, 1983).El análisis de la composición de gluteninas esut~izado con mayor frecuencia que el de las gliadinaspara seleccionar líneas de trigo que poseangluteninas y/o gliadinas asociadas con buenacalidad de panificación.Mientras que la identificación electroforéticade subunidades de glutenina de API\t1 es sencilla,la identificación de subunidades de gluteninade BPM se complica por el hecho de que co-migranjunto con las gliadinas. Este problema seresuelve al utilizar un procedimiento de extracciónsecuencial que elimina las gliadinas del extractode gluteninas, lo cual permite identificarlas subunidades de glutenina de BPM en gelesde 13-15% de poliacrilamida o de gradiente(7-17%) de concentración (Singh et al., 1991). Aunutilizando la técnica indicada, la identificación degluteninas de BPM es más complicada que la degluteninas de APM debido a que una subunidadde BPM puede contener hasta siete componen­

Contribución de las gluteninas y las gliadinas al mejoramiento de la calidad de trigo157tes (bandas electroforéticas), mientras que lasde APM tienen un máximo de dos bandas. Aúnmás, mientras que el número máximo de bandasde glutenina de APM en un genotipo es de cinco(en raras ocasiones se pueden encontrar hastaseis), el de gluteninas de BPM puede llegar a serde hasta 15 bandas (Singh et al. ,1991).Prueba de sedimentación (Zeleny y SOS)La prueba de sedimentación de Zeleny (Zeleny,1974) Y la de sedimentación con dodecyl sulfatode sodio (SOS, por sus siglas en inglés) de Axfordy sus colaboradores (1979), son utilizadas paraestimar de manera muy general las propiedadesde hidratación y grado de expansión de las proteínas,particularmente de las gluteninas, lascuales se relacionan con la fuerza y la extensibilidaddel gluten. Estas pruebas se basan en lacapacidad de expansión de las gluteninas ensoluciones de isopropanol-ácido láctico (Zeleny)o en soluciones de SOS-ácido láctico. La pruebaes rápida, utiliza poca muestra de prueba (menosde 5 g), a la vez que posee buena reproducibilidad(Peña et al., 1990). Por lo anterior, ésta esla prueba rápida más ampliamente usada paraseleccionar por fuerza general de gluten en losprogramas de mejoramiento de la calidad del trigo(Weegels et al. ,1996).Determinación de las propiedades viscoelásticasdel glutenLas masas de harina de trigo poseen una redde proteínas de gluten que confiere a la masapropiedades visco-elásticas (reológicas), de lascuales sus propiedades de amasado (tiempo óptimode amasado, tolerancia al sobre-amasado ytasa de debilitamiento de masa), y resistencia ofuerza y extensibilidad de la masa son las másimportantes. La medición directa de las propiedadesreológicas de las masas nos permite conocery validar los efectos de las combinacionesde gluteninas y gliadinas, además de que permiteobtener información sobre los parámetros queutiliza la industria, la cual finalmente determinasi la calidad de una variedad es adecuada parasu proceso y su producto a elaborar.Las propiedades de amasado determinadascon el Mixógrafo de Swanson (National Mfg.,E. U A.) son utilizadas para seleccionar las líneasde trigo en etapas segregantes y avanzadassegún sus propiedades de amasado y fuerzade gluten. El Farinógrafo de Brabender(Brabender, Alemania), se utiliza para determinarpropiedades similares a las que mide el Mixógrafo,pero bajo condiciones de prueba mejor controladas,tales como las que usa la industria enel control de calidad de las harinas. El Mixógrafoes preferido sobre el Farinógrafo en la selecciónde líneas en etapas segregantes y avanzadas,debido a que el primero requiere mucho menorcantidad de muestra y permite procesar hastacinco veces el número de muestras que se puedenevaluar con el Farinógrafo.Finalmente, para evaluar la fuerza yextensibilidadde gluten y de masa en una forma más precisa, se utilizan el Alveógrafo de Chopin (Chopin,Francia) y el Extensógrafo de Brabender. El AIveógrafoes preferido en actividades de selecciónde germoplasma dentro del fitomejoramiento porlas mismas razones que el Mixógrafo es preferidosobre el Farinógrafo. Además de que validanque se han combinado las gliadinas y las gluteninasde manera adecuada, estos instrumentospermiten obtener la información que la industriautiliza para evaluar la calidad de panificación y laaceptabilidad de un lote de trigo o de harina(Finney et al. ,1987).Tanto las propiedades de amasado como lascaracterísticas de fuerza y extensibilidad se reflejanen las características de manejo de la masade panificación, así como en el volumen y lascaracterísticas de suavidad y estructura de la miga, del pan . Por esta razón, es recomendable determinarlas características de panificación de laslíneas avanzadas que ya hayan mostrado altopotencial de rendimiento y buena calidad. Losresultados de panificación serán los que finalmenteindicarán si se ha logrado combinar en el genotipolas gluteninas y gliadinas que conducen ala obtención de gluten fuerte y extensible, el cualpermite obtener productos de panificación de altacalidad.Estrategias de mejoramientoSelección de progenitoresPara mejorar la calidad de trigo es necesarioutilizar en los cruzamientos al menos un progenitorque posea alta calidad de panificación (buenafuerza y extensibilidad). El conocer la composiciór)de las gluteninas de APM y de BPM (indi­

158 Roberto J. Peñarectamente de las gliadinas controladas porGli-1) tiene su mayor ventaja en la planeación denuevos cruzamientos, ya que permite utilizarcomo progenitores a los trigos que produzcan unaalta frecuencia de líneas que poseen combinacionesdeseables de proteínas de gluten. Es recomendabletambién evaluar la composición degluteninas en líneas en la etapa final de desarrollopara confirmar que se lograron genotipos quetienen las combinaciones de gluteninas deseadas.Selección de líneas segregantes y avanzadasEl contenido de proteína de grano es un factorque puede influenciar significativamente la expresióndel potencial de calidad de panificación deuna variedad de trigo; cuanto mayor es el contenidode proteína, mayor es el contenido de gluteny mejor la calidad de panificación . Por esto,el contenido de proteína de grano se utiliza frecuentementepara establecer el precio del trigo.Aun cuando el contenido de proteína de una variedadde trigo se encuentra bajo control genético,éste puede ser significativamente influenciadopor las condiciones ambientales y por las prácticasde fertilización utilizadas. Por otro lado, elhecho de que existe una relación negativa entreel contenido de proteína en grano y el rendimientodel cultivo (ton/ha) hace que la selección delíneas en etapas segregantes muy tempranas (F 3a F 4) con base en el contenido de proteína delgrano pueda resultar en la selección de líneascon calidad mejorada pero con bajo potencial derendimiento (Trethowan et al., 2001) . Por lo tanto,no es eficiente tratar de mejorar la calidad de panificaciónpor medio de la selección de líneas queposean altos contenidos de proteína en la etapasegregante.Para obtener líneas de alto potencial de rendimientoy alta calidad es recomendable primeroseleccionar por rendimiento y enfermedades enF3-F 4 Y subsecuentemente aplicar pruebas quepermitan seleccionar líneas que combinen gluteninasy gliadinas que contribuyan favorablementea la calidad . Si se aplica presión de selecciónen las diversas etapas de desarrollo, es posibleincrementar gradualmente la frecuencia de líneasen la población que poseen buenas combinacionesde gluteninas y gliadinas y, por consiguiente,alta calidad de panificación. La etapa en lacual se inicia la selección dictará el grupo depruebas de selección a utilizar.Para seleccionar en etapas segregantes (F 3 aF 6) en las que el número de líneas a seleccionares muy alto (miles) y la cantidad de muestra degrano es pequeña «150 g), es recomendable utilizarla tecnología que utiliza espectrofotometríaen la región espectral del infrarrojo cercano (NIRo NIT, por sus siglas en inglés) para analizar composiciónquímica del grano aunada a la pruebade sedimentación-SOS. La tecnología I\jIR permiteevaluar en segundos la textura del grano,así como, entre otros, el contenido de humedady proteína del mismo (Oelwiche et al., 1998); laprueba de sedimentación-SOS determina las característicasde hidratación y expansión de lasproteínas del gluten, lo cual está relacionado conla calidad de panificación. Al aplicar estas metodologíases posible eliminar de la población aquellaslíneas que tengan dureza de grano indeseabley gluten débil y poco extensible.Estas pruebas, aunadas a la determinaciónrápida de las características de amasado usandoel Mixógrafo, son aplicadas en etapas avanzadastempranas (F 7a Fa) para seleccionar porcaracterísticas de calidad más específicas. Laslíneas más avanzadas (F g a F 10) que están porentrar a ensayos de rendimiento en varias localidadesson seleccionadas con base a la evaluaciónde características más específicas utilizando,además de las pruebas arriba indicadas,métodos más laboriosos (Alveógrafo, Farinógrafa,Extensógrafo, panificación, etc.) pero que midencon mayor presión las propiedades reológicas,fuerza y extensibilidad, que determinan lacalidad de panificación.Influencia del medio ambiente en lafuncionalidad del gluten y la calidadde panificaciónEl ambiente y la heredabilidad decaracteres de calidadLa interacción genotipo-ambiente es uno delos fenómenos que más obstaculiza la expresiónuniforme de los caracteres de calidad. Esta interacciónestá influenciada principalmente por factoresque afectan el contenido de proteína del

Contribución de las gluteninas y las gliadinas al mejoramiento de la calidad de trigo159grano (Peterson et al.,1998; Lukow y McVetty,1991), aunque en ocasiones el efecto ambientalafecta la composición de gluteninas y gliadinas,y también su integridad, principalmente por acciónenzimática asociada a las condiciones ambientales(alta humedad) ya la incidencia de enfermedades(fusariosis, por ejemplo). Se ha encontradoque las variaciones en las característicasde fuerza y extensibilidad debido a la interaccióngenotipo-ambiente son menores que lasasociadas con el genotipo (Branlard et al., 2001;Lukow y McVetty, 1991 ; Peterson et al. ,1998).Por lo tanto, para evaluar la estabilidad de la expresiónde las características de calidad en líneasde trigo candidatas a ser variedades, sepuede utilizar un pequeño número de localidadesque representen bien la variabilidad ambiental deuna región o tipo de ambiente. Algunos de losfactores ambientales que afectan la expresión decalidad relacionada con las proteínas del glutense describen a continuación.Estrés térmico. Las altas temperaturas ambientalestienden a acelerar el proceso de madurezy desecación de grano ocasionando bajos rendimientos,menor peso y/o tamaño de grano, menorpeso hectolítrico y mayor acumulación deproteína en el grano. Los trigos sometidos a estetipo de estrés muestran bajos rendimientos deharina y mejor calidad panadera como consecuenciade un alto contenido de proteína en el grano.Sin embargo, se ha observado que cuando el cultivode trigo en su etapa de llenado y madurez degrano es expuesto a altas temperaturas (>32°C)por tiempos prolongados (>36 hs.) se pueden alterarsignificativamente las propiedades viscoelásticasdel gluten, reduciendo drásticamente sucalidad de panificación (Blumenthal etal. ,1998.).El daño por estrés térmico se asocia a la presenciade ciertas proteínas que se producen comoun mecanismo de defensa de la planta y que alteranla composición nativa de la proteína de gluten.El efecto final es una reducción de la fuerzade gluten y la calidad de panificación de las harinasde granos afectados. La prueba de sedimentación-SOSpuede ser utilizada para efectuar undiagnóstico rápido del posible daño de la calidadde lotes de trigo cultivados en zonas donde puedehaber estrés térmico.Germinación (brotación) en espiga. Las variedadesde trigo cultivadas en ambientes de altahumedad relativa durante la etapa de madureztienden a germinar antes de ser cosechadas, amenos que posean tolerancia a este fenómeno.El grano germinado o brotado desarrolla altos nivelesde actividad enzimática (principalmente altaactividad de amilasas) que hidroliza excesivamenteel almidón y parcialmente la proteína, disminuyendola calidad de panificación . Durante lacocción, las masas pueden colapsarse o al menosproducir una miga altamente pegajosa debidoa la actividad enzimática excesiva. Aparte dela evaluación visual de la brotación de grano, elmétodo comúnmente usado para determinar altaactividad de amilasas debido a la brotación es eldel índice de caída (también conocido como "FalIingNumber" o "FN"). En este método (AACC,1995), valores de FN menores a 200 segundosindican niveles indeseables de actividad enzimática.Importancia de la fertilizaciónnitrogenadaUno de los problemas que más preocupa a laindustria de la panificación es la variación en elcontenido de proteína que comúnmente ocurreentre lotes de harina, ya que esto ocasiona fluctuacionesimportantes tanto en las propiedadesde manejo de las masas como en la calidad delproducto final Las variaciones en el contenidode proteína del grano afectan tanto la fuerza comola extensibilidad del gluten, de tal manera quecuanto menor es el contenido de proteína de lasmasas de panificación , menores son su fuerza yextensibilidad, y menor su calidad de panificación.En general la expresión satisfactoria de lascaracterísticas de visco-elasticidad del gluten selogra con niveles de proteína en grano superioresal 13% (en base seca) de proteína de grano, aunquelos industriales prefieren que los lotes de trigoposean entre 14 y 15% (en base seca) de proteína.Los bajos contenidos de proteína en grano sepresentan principalmente cuando existe baja fertilidaddel suelo o bajo contenido de nitrógeno enetapas posteriores a la aparición del primer nudodel tallo de la planta (Fowler, 1998; Ortiz-Monasterioet al., 1994). Por esta razón , es necesarioaplicar fertilizante nitrogenado de tal manera que

160 Roberto J. Peñaeste permita un desarrollo óptimo de la plantadel trigo y una producción adecuada de proteínaen el grano. Para satisfacer las necesidades denitrógeno del cultivo, es recomendable efectuaraplicaciones de fertilizante tanto a la siembracomo en etapas de llenado de grano.Literatura consultadaAAee. 1995. Approved methods 01 the AACC. 9~ edition. AmericanAssociation 01 Cereal Chemists, SI. Paul, MN , USA.Axford, D.W.E.; McDermott, E.E.; Redman, D.G. 1979. Note onthe sodium dodecyl sullate test 01 bread-making quality:comparison with Pelshenke and Zeleny tests. Cereal Chemistry56: 582-584.Blumenthal, C.; Stone, P.J.; Gras, P.W.; Bekes, F.; elarke, B.;Barlow, E.w.R.; Appels, R.; Wrigley, e.w. 1998. Heats shockprotein 70 and dough-quality changes resulting Irom heat stressduring grain lilling in wheat. Cereal Chemistry 75: 43-50.Branlard, G.; Dardevet, M. 1985. Oiversity 01 grain protein andbread wheat quality. 1. 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Indice de calidad industrial en trigo: unaherramienta para determinar la aptitud delos materiales genéticosNelly Salomón 1 , Ruben Miranda 2------------------------------ResumenEn Argentina se exigen análisis de calidad sobre la cosecha de los ensayos que sirvenpara registrar un nuevo cultivar, implicando dos campañas en tres ambientes, o trescampañas en el mismo ambiente.Esa información es valiosa para categorizar la calidad de los participantes de los ensayos.Comparando los inéditos con sus testigos, que normalmente son de calidad conocida, elComité de Cereales de Invierno de la CONASE (SAGPyA ) elaboró un índice con laparticipación de las siguientes variables: Peso hectolítrico, proteína en grano, glutenhúmedo, rendimiento de harina, cenizas en harina, fuerza (W) del alveógrafo, volumen depan y estabilidad farinográfica (minutos); que varía entre Oy 90 .En el presente trabajo se explicarán la ponderación de cada variable, así como los rangosque se tienen en cuenta para dar puntuación dentro de las variables.Con la aplicación del índice a aquellos ensayos se puede establecer provisoriamente elnivel comparativo de calidad de un nuevo trigo respecto a sus testigos, y por lo tanto susposibilidades de uso industrial.Los mismos cultivares anualmente participan en una Red de Ensayos, de la cual tambiénse obtienen datos de calidad . En poco tiempo más se puede confirmar o rectificar laubicación inicial. Concensuando toda la información disponible además del Indice, hasido posible agrupar por similitudes de uso, las variedades registradas para difusión.Este Indice, u otro con menos variables, puede aplicarse en los planes de mejoramientopara los materiales más avanzados.IntroducciónTrigo es el cultivo agrícola más importante enArgentina. Entre 4 y 5 millones de toneladas desu producción se utilizan en el consumo humanointernamente, y el resto, descontada la semillapara la próxima siembra , se exporta.Nuestro país es uno de los cinco grandes exportadoresde trigo del mundo. Su capacidad deproducción ha crecido en el promedio de los últimos10 años, y su participación en el comerciomundial se mantiene entre 4.7 y 5.5 % del totalcomercializado, excepto en la cosecha 1996/97en el que su producción trepó a los 15.5 millonesde toneladas, a consecuencia de una mayor superficiesembrada. Estas cosechas se repiten,en la campaña 99/00 con 16 .3 millones de ton .,unos 16.5 millones de ton. en la campaña 2000/01 ,Y una esperanza de más de 18 millones de ton.para la presente zafra triguera.Tomando como base la campaña 1999/2000se prevé hasta el año 2009, un incremento constantede la producción, del consumo y de la exportación(Koo y Taylor, 2000).1 Departamento de Agronom ia-Universidad Nacional del Sur. Bahía Blanca, BA, Argentina.2 QUEACA S.A. , Ruta 51 km 35. Cabildo, BA 8118, Argentina . E-mail: rmiranda@criba.edu.ar

164 Nelly Salomón, Ruben MirandaHistóricamente, Argentina ha exportado trigosde calidad, pero de un solo tipo y de acuerdo alas condiciones climáticas de cada cosecha, esdecir, sin separar se necesitó de la ley 12.253del año 1935, para forzar desde el Estado la difusiónde trigos correctores o de fuerza, en reemplazode trigos semiduros, blandos o ineptos quese habían difundido rápidamente por una mayorcapacidad de rendimiento, y que al ser castigadospor los precios fueron desechados bastanterápido por los agricultores.Debe tenerse en cuenta, además, que durantemuchos años, la feracidad de los suelos agregóaltos valores de proteína a los granos recolectados,y esta caracterización (trigos de fuerza yalta proteína) se extendió hasta fines de la décadadel '70. El uso del doble cultivo trigo - soja enuna vasta zona, que quitó propiedades físico ­químicas a los suelos y obligó a cosechas anticipadasy secado de los granos de trigo con altocontenido de humedad, la irrupción del germoplasma"mexicano" de la revolución verde congenes de enanismo, que trajo aparejado un incrementoimportante de los rindes, y el escasouso de fertilizante por aquella fecha, parecieronamenazar el prestigio ganado en la calidad delos trigos Argentinos.Como en la etapa anterior, la respuesta delmejoramiento no se hizo esperar se buscó la mejorcalidad de los trigos provenientes de la revoluciónverde, y se seleccionaron desde las numerosascruzas hechas entre "tradicionales" por"mexicanos" nuevas variedades que contribuyeronal mantenimiento de un nivel de la calidadnormal o aceptable por todos los mercados.La puesta en marcha del MERCOSUR colocóa Brasil, después de un fallido intento de autoabastecimientocon subsidios, como compradorprincipal de los saldos exportables argentinosde trigo, y si bien en un principio la calidadde los envíos no significó una traba comercialimportante, los requerimientos han ido aumentando,y ya no se circunscriben a los valores cuantitativosde proteína, sino que se agregan otrasexigencias (W mínimo, estabilidad alveográfica,etc.)Aspectos generalesNuestros principales competidores en la exportaciónse preocupan por caracterizar y diferenciarsus productos, tratando de satisfacer todaslas necesidades que desde el punto de vistade la calidad plantea cada mercado consumidor.El estándar comercial ha sido la regulaciónoficial determinante del precio de la producciónentre los distintos eslabones de la cadena de trigo.Actualmente, la Resolución SAGPyA557/79 (Norma de Calidad para la comercializaciónde Trigo Pan) determina los Grados en quepuede encuadrarse la mercadería, los descuentosy/o bonificaciones correspondientes al Grado,y las compensaciones o descuentos por contenidoproteico con base en 11% (13.5 % contenidode humedad), siempre que el peso hectolítricollegue a 76 kg/hl.Para operaciones pactadas entre partes, existeademás el artículo 12 (Resolución JNG 26776), queestablece la necesidad que el gluten ligue, es decirque la fracción insoluble en agua de la proteína aglutine,o sea mantenga inalterada esas propiedadescaracterísticas de tenacidad y elasticidad que lepermiten a la matriz proteica retener los gases producidosen la fermentación producida en el seno dela masa de harina.Excepto por estos dos puntos (proteína y gluten)el ordenamiento comercial no hace referencia'aatributos del grano de trigo para su destinofinal, sino que juzga resultantes del manejo delcultivo, de la cosecha, del almacenamiento y delaño climático.La presión de la molinería brasileña posiblementeaceleró en Argentina la creación, por partede la Secretaria de Estado deAgricultura, Pescay Alimentación, de un estándar de Trigo Plata,que fija especificaciones para peso hectolítrica,proteínas, gluten húmedo y cenizas, pero queal no incorporar variables de peso en la valorizaciónindustrial, como las que corresponden a la calidadde esas proteínas, representó un fracaso comercial:poco o nada Trigo Plata se separó, yaquelque lo hizo, como era de esperar, no vió compensadosu esfuerzo en el precio puesto que no representabala seguridad de una harina de calidad.

Indice de calidad industrial en trigo165Aún con estos antecedentes, se ha creado enArgentina un cambio en la posición de los distintossectores involucrados en la cadena productiva-transformadora, y la realización de muchosnegocios donde la calidad de las partidas de trigoreciben un precio superior al de la cotizaciónbase trascienden y llegan hasta el nivel de losagricultores, preocupados por mejorar la rentabilidadde una actividad que no es para nada brillante.Necesidad de transparentar lacapacidad de usoAsí se está entendiendo por calidad industrialde un trigo su aptitud para cumplir adecuadamentelas dos etapas de su transformación: calidadmolinera y calidad panadera.Los parámetros del primer concepto que normalmentepueden determinarse en las muestrasde variedades puras o de lotes comerciales mezcladosson : peso hectolítrico, peso de mil granos,cenizas en grano entero, rendimiento en lamolienda y cenizas de la harina. Las determinacionesque hacen a la calidad panadera son: contenidode proteínas del trigo, gluten húmedo, glutenseco, proteínas de harina, y propiedades reológicasde las masas medidas por alveógrafo, farinógrafo, mixógrafo y ensayo de panificación(Wrigley y Bietz, 1988).Actualmente, todos los trigos aprobados parasu difusión lo están dentro del tipo duro, aunquelos valores reales de dicho tipo no estén legalmentedefinidos.La política oficial para el lanzamiento de nuevasvariedades es de no restricción , aunque losobtentores están obligados a presentación de informaciónde características agronómicas, sanitariasy de calidad industrial de cada nueva obtencióncomparada con tres o más variedadescomerciales que actúan como testigos de cotejo,durante dos años en tres ambientes, o tresaños en un mismo ambiente. A las nuevas variedadesinscriptas no se les asignaba hasta hacetres años ningún escore de calidad comparativadentro del panorama de variedades cultivadas, apesar de contar con una serie de valores de muydistintas variables medidas sobre un nuevo trigo(inédito) y testigos de cotejo (variedades) diferentes,medidas en tres ambientes distintos durantedos años, o un sólo ambiente durante trescampañas agrícolas.En el seno del Comité de Cereales de Inviernoasesor de la CONASE (Comisión Nacional deSemillas) surge la idea de transparentar o hacerconocer las aptitudes industriales comparativasde las nuevas variedades. Cuenta para ello conla información de presentación a inscripción comoconocimiento previo mencionado arriba, y losdatos de cada año del seguimiento de la Red deEnsayos de Trigo (RET), valiosa información demás de 20 ambientes experimentales de todo elpaís donde participan las variedades comerciales,obtenida por el aporte de la Federación Argentinade la Industria Molinera (FAIM) que se hahecho cargo durante los últimos años de los costosde los análisis de calidad industrial correspondientes.La información agronómica permiteal Comité recomendar anualmente los testigosque los obtentores deberán utilizar obligatoriamenteen sus comparaciones, ya su vez, por los resultadosde análisis de calidad, ubicar por gruposde calidad a las variedades participantes delos ensayos.Se hace efectiva así la unificación de ponenciasexpuestas en Argentina en los últimos20 años, y consensúa con todos los principalessectores involucrados, incluidos los especialistasde laboratorios de organizaciones gubernamentalesy de la industria molinera.La propuesta se detalla en el Cuadro 1, Y losparámetros orientativos que se usan en distintaspartes del mundo y sirven como ayuda para completarla clasificación se presentan en el Cuadro 2.Normalmente no disponemos de las determinacionessobre todas las variables sugeridas oposibles, sino mediciones de peso hectolítrico ypeso de mil semillas (en grano), de proteína ycenizas sobre grano y harina, gluten húmedo yseco sobre harina, rendimiento de harina en lamolienda, tiempo de caída (Falling Number), AIveógrafode Chopin, Farinógrafo de Bravender y panificaciónexperimental en molde.Además se entiende que en numerosas circunstanciasun trigo podrá ser ubicado en un grupopor algunas variables, pero no alcanzar el valormínimo por otras variables para dicho grupo.

166 Nelly Salomón, Ruben MirandaCuadro 1. Clasificación de los materiales genéticos - trigos para panificación.GrupoFuerzaPanificación y tipo deFermentaciónVariedades tipo ( ej.)CorrectoresBA PasucoW>350 (Joule xPanif. IndustrialB Poncho10. 4 )B ProntoMedianosII W > 250(Joule x 10. 4 )DébilesIII W > 200(Joule x 10. 4 )Panif. TradicionalFerment. > 8 hs.Panif. DirectaFerment. < 6 hs.PI FederalCo CalquínKI EstrellaB GuaraníB ChambergoKI PegasoLos análisis deben ser hechos sobre muestras de ensayos comparativos con testigos de calidad conocida. Cuadro 2. Otros parámetros orientativos - trigos para panificación.ParametrosGruposorientativos 11 111P (mm) >100 >80 >60P/L 0.75-1 .2 0.75-1.2 0.75-1 .2Absorción de agua (%) >60 >58 >56Estabilidad farinográfica (min) >=200 10-20 >5 15 10-15 140 > 110 >100Dureza por PSI (%) 11.5 > 11Gluten húmedo (%) >30 >26 >24Indice de caída, FN (seg) >350 >300 >300Cultivares tipo (ej .) BA Pasuco PI Federal B GuaraníB Poncho Co Calquín B ChambergoB Pronto KI Estrella KI PegasoLos análisis deberán ser realizados sobre materiales que estén en el rango de 11 a 15 % de proteína de grano(13.5 % humedad).

Indice de calidad industrial en trigo167Surge la idea de aplicar un índice que reúnalas variables más importantes, y que permita unarápida comparación con variedades de aptitudmolinera y harinera conocidas (Patrón o variedadtipo).¿Cómo comparar a los trigos? ¿Cómo establecercuales trigos se parecen en sus posibilidadesde brindar un mismo producto final, unaharina de características similares que se adaptesin demasiadas correcciones a un uso específíco?Por supuesto que hay rangos que sirven paracaracterizar, por ejemplo, a un trigo que servirápara la elaboración de productos panificables ycuando un trigo no llega, cultivado en condicionesnormales para que exprese su calidad, a esosrangos "normales", es fácil su calificación, su rechazo.Pero cuando muchos materiales estándentro de rangos tolerados, con valores distintospara las variables medidas , se hace difícil agruparpor similitudes que tienen que ver con su Aptitudde Uso.Surge la primera necesidad de elaborar uníndice para ayudar en la comparación.El índice de calidadDefinición : un índice es un indicio, una señalde algo.El uso de índices ha sido descripto desde hacemucho tiempo en mejoramiento genético. Su desarrolloha apuntado a hacer más eficiente la gananciagenética para rendimiento. De acuerdo aBorojevic (1981), esta teoría habría encontradomás amplia aplicación en mejoramiento animalque en mejoramiento vegetal.Hazel (1943), establece que para que un caráctersea importante y sea recomendable queparticipe en un índice de mejoramiento animal,debe conocerse sobre el mismo:a) importancia económica relativa de dicho carácterb) varianzas genotípicas y fenotípicas del carácterc) coovarianzas fenotípicas y genotípicas entrecaracteres "candidatos" a integrar el índiceEn mejoramiento vegetal, Smith (1936) en1936 desarrolló un índice de selección vegetal conla base de funciones discriminantes de Fisher(1936) , y con posterioridad otros autores aplicarondistintos índices, sin obtener los resultadosesperados, según Borojevic (1981).El mejoramiento de la calidad industrial de lascosechas, junto al rinde y a la sanidad, es unobjetivo prioritario en algunas especies en queese producto juega un papel especial en la alimentaciónhumana.En la industria cervecera, la calidad industrialde la malta obtenida a partir de variedades decebada, resulta de varias y complejas determinaciones.La cátedra de Tecnología Cervecera 1, deWelhenstephan, Alemania (Ing . Agr. Savia, H.,comunicación personal) ha resumido en cuatropasos la conformación de un índice para malta(Mal) cuando compara una serie de genotipos:1. Transformación lineal de los parámetros analizadosa valores de notas de las variables: VZa 45° C, friabilidad , extracto y atenuación límite.2. Suma de las notas con los valores ponderadospor su factor.3. Transformación del puntaje en clases transitoriasdel Mal.4. Corrección de acuerdo al año de cosecha respectoa los promedios de varios años de variedadesestándar.En el trigo, si un equipo mecánico nos mide unvalor, una propiedad cierta de la masa, ¿Cómo esese valor respecto al ideal? y ¿Cómo comparamosdos valores distintos que corresponden a genotiposdistintos cultivados en igualdad de condiciones?¿Cuál parece mejor o más cercano al ideal?Veamos un ejemplo sencillo sobre datos mostradospor Branlard y Dardevet (1985) para datosde alveograma tratando de explicar las diferenciasentre masas tenaces y extensibles, Figura1. Los valores son:Tipo de variedadCalidadPobre BuenaW (Joule x 10. 4 ) 230 285G (mi) 27 .1 19.8P(mm HP) 56 .7 102.8L (mm) 135.6 71 .9

168 Nelly Salomón, Ruben MirandaP =56.7IW = 285x1 0_4JG=19.8mlP = 102.8 mm H,OL = 71.9 mm1Actualmente, al comienzo de cada campañase hace pública la información sobre capacidadde uso de cada variedad comercial de trigo, utilizandopara ello no sólo el valor del índice sobrelos datos del obtentor y la Red de Ensayos deTrigo, sino toda la información de laboratorios oficialesy privados y de los técnicos con conocimientosdel tema. Esta clasificación, realizadasobre organismos vivos, no se entiende en modoalguno como definitiva, se actualiza o modificaen la medida que se cuenta con mayores datos,---T~-:::::----J y es apelable con el aporte de datos que lo justi-G =27.1WL = 135.6230f· Iquen, C ua d ro 4.ExtensibilidadFig. 1. Ajuste de alveogramas. (Branlard y Dardevet, 1985). Si pretendemos juzgar el comportamiento deambas masas para un uso industrial donde elequilibrio P/ L fuera fundamental, podemos ajustarel valor de W a un valor W corregido ( Wc)respecto al desvío del equilibrio P / L =1, es decir:Wc = W x (1- (1-P/L)), entonces,Wc 99.10 162.52valores que nos sirven para caracterizar mejor alas variedades 6 conocer incluso las necesidadesde aditivar una determinada harina.Volviendo a la problemática del análisis de lasvariedades en Argentina, el éxito que la ayudadellndice de Calidad está prestando debe buscarseen el número de variables que lo integran,con la menor colinealidad posible, y que representapuntos de interés económico para todoslos sectores involucrados: productores agropecuarios,industria molinera e industria de la elaboraciónde productos alimenticios.Las variables utilizadas para este índice, losrangos de valoración para cada variable, así comosu ponderación, se detallan en el Cuadro 3. Inicialmente,el Comité de Cereales utilizó siete determinaciones.Con posterioridad, fue agregadala estabilidad farinográfica, dada la importanciaque le asigna al item nuestro principal compradorexterno.La información transparenta todo el panoramavarietal de los trigos, de modo que cada participantedel sistema podrá producir, industrializar,y/o exportar aquello que más convenga a sus intereseso satisfaga los requerimientos de losmercados.Por otra parte, este índice ponderado de calidadindustrial, que combina adecuadamente lacalidad molinera con la calidad panadera es unabuena ayuda para caracterizar, después dé 2-3años de análisis (adecuados para separar el efectode interacción ambiental-genético) a las variedadesdesde el punto de vista de adaptación yestabilidad para calidad, según puede verse enlas Figs. 2 y 3, sobre datos de ensayos de trigopan conducidos por AAPROTRIGO y analizadospor Salomón (2000).,También es posible utilizarlo para caracterizarla producción de las distintas zonas y campañasagrícolas, Cuadro 5.Para los proyectos de mejoramiento, y cuandono se disponen de tantas variables para caracterizarcalidad, o cuando los objetivos puedanser no tan específicos, pueden elaborarse índicescon menor número de variables, adecuandola ponderación, y con pleno conocimiento de losvalores mínimos imprescindibles para que un genotipopueda servir para el uso al que se pretendedestinar.En la medida que determinaciones de variablescomo fórmula de bandas para gluteninas dealto y bajo peso molecular, gliadinas, o factoresQTL se hagan rutinaria mente a las líneas avanzadasde los programas, también podrán integrasea un índice y contribuir a un conocimiento másintegral de la calidad industrial de los genotiposde trigo.

Indice de calidad industrial en trigo169Cuadro 3. Variables de calidad, rangos a valorar y factores de ponderación para el índice.Variable Rango de variación y de valores Factor deponderaciónPH (kg/hl) >74 75 76 77 78 79 80 81 82 >82 0.075Valor O 1 2 3 4 5 6 7 8 9Protei na (%) >10 11 12 13 14 >14 0.075Valor O 1 3 5 7 9RHlCH >110 115 120125 130 135140 145 150 155 0.15Valor O 1 2 3 4 5 6 7 8 9Gluten húmedo (%) >25 26 27 28 29 30 31 34 35 36 40 >40 0.1ValorO0.51 1.5 2.2 3 47 7.3 7.68.8 9W (Joule x 10 4 )>200220240 260 280 300 320340 380 >3800.25ValorO0.511.5 34.5 67.5 8.5 9Estabilidadfarinográfica (min)>25811 1417 >170.1ValorVolumen de pan(cm 3 )O>47015053 5 7 8 9540575 610 645 680 715 750 >750 0.25Valor O 1 2 3 4 5 6 7 8 9

170 Nelly Salomón, Ruben MirandaCuadro 4. Calidad industrial de variedades de trigo argentinas y su categorización por Comité deCereales de Invierno de la CONASE, 2001.GRUPO 1 Trigos correctores para panif. industrial GRUPO 2 Trigos para panif. tradicional (+ 8 h de fermentación) GRUPO 3 Trigos para panif. directa (- 8 h de fermentación) BONAERENSEPASUCO BUCKPONCHO BUCK PRONTO BUCK PANADERO BUCK ARRIERO BUCK YATASTO BUCK FAROL BUCK GUAPO' BUCK SUREÑO BUCK BRASIL' CAUDILLO COOP . LIQUEN KLEIN SAGITARIO" KLEIN DELFIN " PROINTA BON . ALAZAN PROINTA REAL PROINTA CINCO CERROS PROINTA AMANECER PROINTA COLlBRI" PROINTA HUENPAN' PROINTA MOLINERO" PROINTA BON. HURÓN ACA 223 ACA 301 " AGROVIT 2000' BON. PERICON BUCK CHARRUA BUCK ARRAYAN BUCK RAUDAL' BUCK GUATIMOZIN • BUCK CATRIEL COOP. NAHUEL COOP. CALQUIN COOP. MAIPUN COOP. HUEMUL GREINA KLEIN BRUJO KLEIN ESTRELLA KLEIN DON ENRIQUE KLEIN ESCORPION " KLEIN ESCUDO' KLEIN VOLCAN MALAMBO ,PROINTA BON . REDOMONPROINTA BON. CAUQUENPROINTA PUNTALPROINTA FEDERALPROINTA IMPERIALPROINTA ELITEPROINTA MILENIUMPROINTA DON UMBERTOPROINTA GRANARPROINTA GAUCHO'TRIGUERO 230BAGUETTE 10" BAGUETTE 12' BUCK GUARANI BUCK CHAMBERGO BUCK HALCON • COOP. MILLAN COOP. NANIHUE LONA" KLEIN DRAGON KLEIN CACIQUE KLEIN PEGASO PROINTA QUINTAL TRIGUERO 100 THOMAS CHAPELCO " • : Categorización provisoria según la información de un solo año de análisis de RET o la provista por el obtentor. Para la conformación de los grupos mencionados se tuvieron en cuenta los siguientes parámetros: Peso hectolitrico, Proteina en grano, Rendimiento en harina, Cenizas, % Gluten húmedo, W del Alveograma. Estabilidad Farinográfica, Volúmen de pan . Las variedades correspondientes a cada grupo presentan valores dentro de un rango similar para los parámetros mencionados. Debido a la alta interacción genotipo-ambiente para calidad industrial y a la posibilidad de tener que modificar criterios, esta clasificación no es rigida y se actualizará anualmente.

Indice de calidad industrial en trigo171Estabilidad de calidad en campaña 1998, 4 localidades, 14 trigos (superiores al promedio)8075res:l"O 70.:;:"O ~t: 65 ­Q)u"O 60t: " .~:.-"­a. ' # • .; ­......... ..···:··.-···· .. ········;-7·"·:·····;..... ~.~ .....~ _._._-~::........... .;"/-1 _.. ....."# -­5050 55 60 oS 70Indice ambiental promedio (con estabilidad)75_. Federal- - RealCalquin• Liquén- - - Poncho- Catriel•••• • ••• Pasuco-Promedi?Estabilidad de calidad en campaña 1998, 4 localidades, 14 trigos (inferiores al promedio)85.;......55 :""­75­o"OQ) 65EoLoa.55Q)u"Ot:4535••••..•.. Imperial- " Maipún---C ac iqu e- - Bruio- • - E strella- - - 'Charrú a- ProntoPro m edi ob255055 60 65Indice individual (con estabilidad)7 0 75Adaptabilidad campaña 1998, 4 localidades, 14 trigos.c 2.0••CaciqueBrujo.Imperialñi:l 1.5 • Pronto "O ~harrúa Liquén.~ Maioún .... "O 1.0•t:Estrella. R~I FtcJeralCatrielres0.5 Calquín • •UíQ):l.Pasucoa. 0.0 ~oncho11)Q)c:::-0.550.0 55.0 60.0 65.0 70.0 75.0eIndice de calidad ambiental (con estabilidad)Fig.2. Adaptación y Estabilidad para Calidad. AAPROTRIGO, 1998.

172 N. Salomón, Ruben MirandaEstabilidad de calidad en campafla 1998, 7 localidades, 5 trigosffi .-----------------------------------------~75ro:::l-c> es-ceC1l 55u-ce---- Federal- - -Imperial--Real- - Brujo45 - - - - Pronto35a2535 40 75Indice ambiental promedio (con estabilidad).I:J~-1.91.7Adaptabilidad de calidad en campaña 1998, 7 localidades, 5 trigosro:::l 1.5-c KIBrujo•>1.3-c.­ e1.1oS• PI 1m perial0.9 PI Real•c. 0.7 B Pronto'" C1l:::l'" C1lo::: 0.5 PI Federal•b0.340 45 50 55 60 65 70Indice de calidad ambiental (con estabilidad)Fig. 3. Adaptación y Estabilidad para Calidad. AAPROTRIGO, 1998.Cuadro 5. índice de Calidad de las campañas de trigo 98/99, 99/00 Y 00/01.Incluye Volumen de pan.índice CalidadSubregión 98/99 99/00 00/0146,50 28,25 51,50IIN 47,00 29,00 42,70liS 43,75 29,50 36,75111 53,75 48,25 54,75IV 59,75 65,50 46,25VN 52,25 45,45 53,00VS 49,75 51,20 32,751Criadero A.C.A. - 2Departamento de Agronomia - Universidad Nacional del Sur.

I ndice de calidad industrial en trigo173literatura consultadaBorojevic, S. 1981. Principies and Methods 01 Plan! Breeding.Fac. 01 Agriculture, University 01 Novi Sad.Yugoslavia.Branlard, G.; Dardevet, M. 1985. Diversity 01 grain prolein andbread wheal qualily. Journal 01 Cereal Science 3: 345-354.Fisher, R.A. 1936. The use 01 multiple measurements in taxonomicproblems. Ann . Eugen. London. 7: 179-189.Hazel, N.L. 1943. The genetic basis lor constructing selectionIndexes. Genetics 28: 476-490.Koo, W.W.; Taylor, R.D. 2000. Outlook 01 the U.S. and wheatindustries, 1999-2009. NDSU.Agr. Economics Report N° 438.Salomón, N. 2000.Análisis estadistico de la calidad comercial eindustrial de trigo pan. Campañas 97/98 y98/99. AAPROTRIGO.Smith, H.F. 1936. Adiscriminant lunction lor planl selection. Ann.Eugenics 7: 240-250.Wrigley, C.W.; Bietz, J.A.1. 1988. Wheat: Chemistry andTechnology. VoL 1, Chap.11, Rheology and chemistry 01 dough .Ed. Pomeranz, Y. 3ra. Edicción.AbstractIndustrial quality index in wheat: a tool for determíníng the aptitude ofgenetic materíalsIn order to register a new cultivar in Argentina, data on industrial quality based on threeenvironments for two years or three years in the same environment is required.This information is valuable to classify the quality of the wheat lines included in a tria/.Comparing the new lines with the checks of known quality characteristics, the WinterCereals Committee of CONA SE (National Seeds Commission) elaborated a quality indexbased on the following parameters: test weight, grain protein, wet gluten, flour yield, ashcontent, gluten strength (W) , bread volume and farinographic stability.The relative weights given to each variable as well as the value assigned to its rangewithin a parameter are explained here. The application ofthis index has helped temporarilyto define the quality of a new line with respect to the checks and thereby its possibleuse in the industry.The data on quality characteristics are obtained from a network of trials consisting ofsame cultivars annually. In a few more years, the initial classification ofthe material canbe confirmed or modified. Based on the available information inc/uding quality index, ithas been possible to group newly registered commercial varieties for similarend uses.In order to test advanced research materials, this quality index or another with lessnumber ofparameters can be used by the breeding programs.

174 N. Salomón, Ruben Miranda

Evaluación del potencial de laespectrofotometría de reflectancia deinfrarrojo cercano (NIRS) para el análisis decalidad en mejoramiento de trigoDaniel Cozzolino, Daniel Vázquez 1------------------------------ResumenPara seleccionar materiales de buena calidad panadera, es recomendable incluir selecciónpor dureza, cantidad y calidad de proteínas. El éxito de un programa de mejoramientopara calidad se basa en la disponibilidad de métodos que permitan una selección enforma rápida, económica, sin destrucción o con una mínima utilización de muestra. Previostrabajos han mostrado el potencial del NIRS (INIA La Estanzuela, no publicado) en ladeterminación de proteína en trigo, utilizando grano entero. El objetivo del presente trabajofue explorar el potencial uso del t\IIRS en la determinación de parámetros que permitanuna mejor descripción de las características panaderas del trigo. En 103 muestras detrigo provenientes del Convenio INIA-CIMMYT, se determinó: dureza por PSI (ParticleSize Index), porcentaje de gluten húmedo (GH) y seco (GS), Gluten Index (GI),sedimentación con SOS, Falling Number y parámetros de alveograma y mixograma.Muestras de grano entero y molidas integralmente fueron escaneadas en el rango 400­2500 nm en un equipo NIRS monocromador (NIRSystem 6500, USA) utilizando una cuvetacircular de 50 mm de diámetro. Para muestra molida, las ecuaciones de calibraciónobtuvieron un coeficiente de determinación en calibración (R2) de 0.675 para GH, 0.845para GS, 0.856 para dureza por PSI y 0.866 para sedimentación con SOS. Las muestrasenteras obtuvieron un R2 para GH y GS de 0.650 y 0.705, respectivamente.IntroducciónEl trigo uruguayo tiene como destino principalla elaboración del pan. Para poseer buena calidadpanadera el grano de trigo debe ser de durezaadecuada. Mientras que el contenido de proteínasformadoras de gluten debe ser elevado,para poder cumplir con determinados requisitosde calidad. Un programa de mejoramiento queseleccione materiales con este objetivo debe seleccionarsimultáneamente en estos tres caracteres:dureza, cantidad y calidad de proteínasformadoras de gluten.El éxito de un programa de mejoramiento paracalidad se basa en la disponibilidad de métodosque permitan una selección en forma rápida, económica,sin destrucción o con una mínima utilizaciónde muestra durante el análisis. Trabajosprevios han mostrado el potencial del NIRS (INIALa Estanzuela, no publicado) en la determinaciónde proteína en trigo, utilizando grano entero. Lasventajas del NIRS radican que es un método nodestructivo de la muestra y rápido. La principaldesventaja es la necesidad de contar con muestravaloradas por el método de referencia para serutilizadas en la construcción de ecuaciones decalibración.1 INIA. La Estanzuela. CC 39173, Colonia. CP 70000.URUGUAY. E-mail autorcorrespondiente: dvazquez@inia.org .uy

176 Daniel Cozzolino, Daniel VázquezEl objetivo del presente trabajo fue explorar elpotencial uso del NIRS en la determinación deparámetros que permitan una mejor descripciónde las características panaderas del trigo en generacionestempranas.Materiales y métodosMaterialesUn total de 103 muestras de trigo, incluyendogenotipo de diversos orígenes, fueron obtenidasde distintos ensayos sembrados en La Estanzueladurante el año 2000 en el marco del ConvenioINIA-CINlMYT.Análisis de calidad industrial del trigoMuestras de 1 kg de trigo fueron molidas en unmolino Quadrumat Jr. según el método AACC26-50. En la harina obtenida se determinó el porcentajede gluten húmedo (GH), porcentaje degluten seco (GS), índice de gluten o Gluten Index(GI) (métodoAACC 38-12), índice de caída oFalling Number (FN) (métodoAACC 56-81 B), sedimentacióncon SOS (SO) (Peña et al., 1990),tiempo de mezclado (TM) y altura máxima (HM)de mixograma (método AACC 54-40) y los valoresW y P/L del alveograma (método AACC 54-30con una única variación: se analizaron 3 discosen lugar de 5). A su vez, se determinó dureza degrano con el método Particle Size Index (PSI) porel método AACC 55-30 con variaciones.Espectrofotometría infrarrojaEl grano molido integral se obtuvo con un molinoUdy Cyclon (Udy Corporation, USA) utilizandoun tamiz de 0.5 mm. Las muestras enteras ymolidas fueron leídas en un instrumento NIRS6500 (NIRSystems, SlIver Spring, USA) en unacuveta circular de 50 mm de diámetro, en reflectanciaen el rango de 400 a 2500 nano metros. Lalectura de la muestra y la construcción de lasecuaciones de calibración NIRS fueron realizadascon el programa Infrasoft International (ISIversion 3.0, USA). Las ecuaciones de predicciónfueron construidas mediante el empleo del métodode regresión de cuadrados mínimos parciales(MPLS). Los parámetros estadísticos calculadosfueron: el coeficiente de determinación en calibración(R2 CAL)' el error estándar de la calibración(SEC) y el error estándar de la calibración cruzada(SECV).Resultados y discusiónCaracterización de las muestrasLos valores promedio, máximos y mínimos, yel desvío estándar para cada parámetro analizadopor el método de referencia, son presentadosen el Cuadro 1. Se observa una amplia variacióntanto en cantidad de gluten (por ejemplo, GS desde7.6% a 15.6%) como en calidad panadera dela masa (por ejemplo, SO desde 9.0 mi a 22.0mi, y W desde 70 a 515 x 10- 4 j) Y dureza (PSIdesde 27 a 52%).Cuadro 1. Caracterización de las muestras de trigo.GH GS GI FN SD TM HM W P/L PSI(%) (%) (%) (seg) (mi) (min) (cm) 10- 4 j (%)MínimoMáximoPromedioDesviación estándar22.2 7.6 49 166 9.0 1.8 5.8 70 0.5 2744.1 15.6 100 617 22.0 6.8 9.2 515 4.3 5232.9 11.0 89.8 421 13.8 4.1 7.6 279 1.2 37.24.3 1.4 10.2 57.3 2.9 1.2 0.7 107 0.5 4.6

Evaluación del potencial de la espectrofotometría para mejoramiento de trigo177Calibraciones usando grano enteroLas calibraciones NIRS para grano entero sepresentan en el Cuadro 2. Se observan buenascalibraciones para GS, GH. No siendo adecuadaslas calibraciones obtenidas para los restantesparámetros.Calibraciones usando grano molidointegralLas calibraciones NIRS para muestras degrano molido se presentan en el Cuadro 3. Cuatroparámetros de calidad presentan calibracionesNIRS con R2 mayor a 0.65 (GH, GS, SO , PSI).ConclusionesDel presente estudio se concluye que elNIRS tiene el potencial para ser utilizado en ladeterminación de parámetros de calidad de trigoen Programas de Mejoramiento. Con relación algrano entero las mejores calibraciones e obtuvieronpara GH y GS, mientras que con grano molidolas mejores calibraciones NIRS se obtuvieronpara SOS , PSI, GH Y GS. Con estas calibracionesse puede obtener datos de dureza (PSI), cantidad(GH y GS) y calidad de proteínas (SOS) conerror aceptable para un programa de mejoramientoen un solo análisis por NIRS.Futuros trabajos se realizarán para incorporarun mayor numero de muestras y parámetros, parala mejora de las calibraciones NIRS.Cuadro 2. Calibraciones NIRS para parámetros de calidad de trigo en muestra entera.GH GS GI FN SD TM HM PSI(%) (%) (%) (seg) (mi) (min) (cm) (%)n 101 100 90 100 92 85 86 100R2CAL0.65 0.71 0.21 0.06 0.49 0.20 0.17 0.28SEC 2.4 0.71 5.5 42 .5 1.8 1.03 0.61 3.5SECV 2.9 0.85 5.7 46.1 2.1 1.07 0.61 3.7n: número de muestras en calibración , R2 cAL: Coeficiente de multideterminación en calibración, SEC y SECV: erroresestándares de calibración y validación cruzada respectivamente.Cuadro 3. Calibraciones NIRS para parámetros de calidad de trigo en muestra de grano molido.GH GS GI FN SD TIVI HM PSI(%) (%) (%) (seg) (mi) (min) (cm) (%)n 102 99 91 100 89 90 83 100R2CAL0.66 0.75 0.08 0.11 0.84 0.09 0.50 0.83SEC 2.4 0.66 6.2 41.2 1.01 1.80 0.4 1.7SECV 2.6 0.71 3.5 42.8 1.7 2.20 0.5 2.1n: número de muestras en calibración , R2 CAL: Coeficiente de multideterminación en calibración, SEC y SECV: erroresestándares de calibración y validación cruzada respectivamente .

178 Daniel Cozzolino, Daniel VázquezLiteratura consultadaAmerican Association of Cereal Chemists. 1993. ApprovedMethods 01 the AACC. Method 26-50, approved October 1998;Method 38-12, approved October 1991; Method 54-30, approvedOctober 1984 ; Method 54-40 , approved Apri11961; Method55-30, approved September 1985; Method 56-81 B, approvedFebruary 1972. The Association : St.Paul, MN, USA.Peña, R.J.; Amaya, A.; Rajaram, S.; Mujeeb-Kazi, A. 1990.Variation in Quality Characteristics Associated with Some Spring1B/l RTranslocation Wheats. J.Cereal Sci. 12: 105-112.------------------------------ AbsuactEvaluation of the potential ofnear Infrared spectroscopy (NIRS) in the analysis ofindustrial quality in wheatIn arder ta select far gaad bread-making quality, it is advisable ta include grain hardness,quality and quantity afproteins af the grain in the selectian process.The success afa breeding program in quality depends an the selectian methads that arequick, cheap and nan destructive ar require a minimum quantity af sample. Earlierunpublished wark at INIA La Estanzuela, had shawn the patential af NIRS ta determineprotein cantent in the whale grain. The abjective af the present research was ta expIarethe patential use af NIRS ta determine parameters affecting bread-making quality inwheat. Parameters such as: grain hardness by PSI (Particle size index), percent af wet(GH) and dry (GS) gluten, gluten index, SOS-Sedimentatian, Falling number, mixagraphvalues and alveagraph values were evaluated in 103 wheat samples provided by INIA­CIMMYT Callabarative Project. Utilizing a circular plate af 50 mm. in diameter, whalegrain and whale flaur samples were scanned by NIRS System 6500, U. S.A. , in the rangeaf 400-2500 nm. Far the ground samples, the capbratian equatians attaíned a caefficientaf determinatian (R2) af O. 675 far GH, 0.845 far GS, 0.856 far hardness by PSI and 0.866far sedimentatían by SOS. The whale grain samples attained a R2 af O. 65 and 0.705 farGH and GS respectively

Clasificación de trigo y la necesidad dela molineríaDaniel Marcelo Rachman 1-------------------------------ResumenLa industria molinera enfrenta en el siglo XXI el reto de atender eficientemente a clientesque exigen un producto exclusivo y seguro. A lo largo del siglo pasado el proceso demolienda tuvo una gran evolución , donde los conceptos de sanidad y automatizaciónfueron incorporados a los molinos. En los molinos más modernos del mundo, el molineroacompaña la operación desde su casa , con su propia PC. Toda esta modernidad , con sucompetitividad operacional, de poco le sirve al molinero si no tiene un trigo bueno, sanoy adecuado a sus necesidades. El mejor molinero del mundo, no puede hacer una harinabuena, si no tiene la materia prima adecuada.El pan artesanal, pan de molde industrial, galletas, fideos, fideos orientales, pasteles,son algunos de los muchos alimentos que utilizan harina de trigo como ingrediente básico,y la calidad intrinseca de esta depende de la calidad del trigo.El consumidor actual tiene acceso y exceso de información. Quiere saber si su alimentotiene residuos de productos quimicos, si es GMO, aunque no esté muy seguro de lo queeso signifique. La trazabilidad es una nueva necesidad.Cada cliente de harina tiene sus necesidades, y entre ellas siempre está la cantidad ycalidad de proteínas, el color de la harina, y una u otra propiedad reológica de la masa.Reconociendo la importancia de este requisito, muchos países exportadores clasificanal trigo en diferentes clases, con aplicaciones para usos específicos. La clasificación deestas clases de trigo, desde el campo al usuario final, es un factor diferenciador y agregavalor a la cadena agroindustrial del trigo.IntroducciónLa industria molinera en el siglo XXI enfrentalos desafíos de adaptarse rapidamente a un ambienteque cambia continuamente. Si los principiosbásicos del proceso de molienda son losmismos desde hace 150 años, la evolución tecnológicaha transformado mucho el día a día delmolinero.La tecnología de hoy permite que un molineroacompañe su proceso desde su casa , mirando lapantalla de su computadora. La tecnología demezclas y dosificación le puede traer una granflexibilidad para alcanzar la especificación deseadade harinas. Sin embargo, así como un pintorpara hacer un buen trabajo tiene que preparar susmateriales y utilizar buenas pinturas, el molineroademás de cuidar bien de su molino, tiene queseleccionar muy bien a sus trigos, y prepararlosadecuadamente para obtener buenos resultados.El mejor molinero del mundo, con el molinomás moderno a su disposición , no podrá produciruna harina adecuada si no tiene un trigo conlas propiedades tecnológ icas deseadas.1 Gerente de Tecnologia - Bunge Alimentos S.A., Av. Alexandre Mackenzie 166, 05322900 Jaguaré, Sao Paulo, Brasil.E-mail: drachman@santista.com.br

180 Daniel M. RachmanEl trigo es un cereal único, pues las propiedadesde sus proteínas permiten hacer productosque ningún otro cereal hace. Atender las demandasde sus clientes es la necesidad básica detodos los eslabones de la cadena agroindustrialdel trigo, y es la clave para su suceso.El mercado de trigo y laclasificaciónPanes artesanales, panes industriales, pasteles,tortas, galletas, bizcochos, fideos, fideosorientales, mezclas para sopas, mezclas paratortas, son algunos de los muchos productos queusan harina de trigo para su confección, y cadauno de ellos requiere una harina específica parasu uso.¿Cuántos tipos de harina son necesarios?Tantos cuantos un determinado mercado demande,lo que varia de región a región, y de paísa país.La calidad intrínseca de la harina depende directamentede la calidad del trigo, y lo que setrata de hacer en la práctica es agrupar las harinasen grupos que tengan propiedades parecidas,y a partir de eso clasificar al trigo.Clasificar al trigo, significa agrupar variedadesen tipos comerciales que sean reconocidos porsus propiedades de uso final. Lo ideal es aseguraral consumidor una consistencia cualitativa yregularidad en cuanto a los resultados en el usofinal.La calidad del trigo (y la calidad de la harina)es determinada por una compleja matriz de variables,muchas de las cuales son interdependientes,y pueden ser de manera simplificada, categorizadascomo:• Atributos físicos• Composición química• Calidad molinera• Calidad del gluten• Calidad de los productos finales.¿Cuántos tipos de trigo senecesitan?El uso del trigo varía de país a país. En el casodel Brasilia vemos en el Cuadro 1.Esto no significa que sean necesarios cincotipos de trigo, pero seguramente estas aplicacionesrequieren de tres a cuatro diferente tipos, nosiempre disponibles en el mercado.Cuadro 1. Distribución de la harina en Brasil porsu uso final.UsoPanificación artesanalHarina uso familiarCantidad 50% 12 % Uso industrial• Harina para pastas 19 %• Harina para galletas 16 %• Panes, otros 3 %El mercado mundial de trigo es un mercadoque anualmente mueve 600 millones de toneladas,y de ese total aproximadamente 110 milloneses el monto del trigo exportado. Una distribuciónaproximada de este mercado de exportaciónestá presentada en el Cuadro 2. Los datosdel Cuadro 2 muestran que más del90 % del mercadode exportación se concentra en mano decinco exportadores.De estos cinco exportadores, tres de ellos tienensistemas muy bien elaborados de segregaciónde trigo por clases, baseados en el uso finalde la harina.En el Cuadro 3 se muestran las principalesclases de trigo en los EUA, Canadá y Australia.Se puede notar una orientación mercadológica enlos sistemas. Todos ellos tienen clases bien diferenciadaspara pastas, galletas y panificación ,siendo que esta última tiene siempre al menosdos clases.

Clasificación de trigo y la necesidad de la molinería181Cuadro 2. Producción y exportación de trigo por principales países exportadores·.Unión EuropeaEstados UnidosCanadáAustraliaArgentinaProducción (M ton) I Exportación (M ton) % Exportado94,1 34,2 3654,0 28,6 5322,5 16,5 7321,5 16,5 7718,0 13,0 72* Cosecha 01/02 - Datos : USDA.Cuadro 3. Tipos de trigo por su uso en tres países exportadores.UsoPanificación, Alta ProteínaPanificaciónPastasPastas OrientalesGalletasEstados UnidosHRSHRW, HWWDURUMSWWSRWCanadáCWRS, CWESCPSR,CPSWCWADCPSW, CWSWSCWSWSAustraliaAPHAHDAWAPW, NAWSAWOtra cosa notable, es que con la visión exportadora,los tres países han desarrollado o adaptadouna clase para un mercado extranjero quedisputan, el de noodles o pastas orientales.En los tres países lo que hay en común es unsistema de Gestión de Calidad que nace cuandoel investigador geneticista desarrolla una variedady termina en los elevadores de exportacióno para consumo interno.El sistema incluye inspecciones en la recepciónde trigo, en el almacenaje y en las etapasde transporte.En estos tres países no se compra ni se vende"trigo" simplemente, pe ro sí una clase de trigo: HRW, CWRS, APH, etc.Teniendo en cuenta la demanda del consumidorde harinas, un sistema de clasificación detrigos, tendría que minimamente clasificar al trigopara su uso en :• Pastas• Galletas• Pany subdividir la clase de panificación de acuerdoa la cantidad de proteínas.Llevar adelante un sistema como este puedeparecer novedoso para algunos países, pero esalgo que ya se practica hace décadas en varioslugares del mundo. El asunto del día en la cadenadel agro-negocio hoyes sobre los sistemasde Identidad Preservada o IP.Mientras que en los sistemas de segregación,la labor consiste en mantener separados granosdesde la cosecha , por todo el manejo hasta eluso final; los sistemas IP pretenden tener unatrazabilidad desde la siembra en el campo hastael uso final.Estos sistemas se usan hoy para clientes quereconocen valor en granos como libre de organismosmodificados genéticamente (GMO free), perotambién para usos tecnológicos específicos.Muchos molinos en los Estados Unidos y enEuropa quieren poder acompañar desde el campolotes de trigo, en general para uso en galletasyen pastas.Todo este proceso, así como el de segregaciónpor calidad tiene que ser visto como un ejerciciode construcción de valor, y no de agregarcostos.

182 Daniel M. RachmanGeneral Milis en los EUA, tiene como metatener en algunos años 100 % de su trigo bajo unprograma IP, conociendo las semillas de origen,los cam pos y los tratamientos aplicados. Esteconocimiento se transforma en confianza para suconsumidor, de estar usando un producto saludabley consistente.El desafío para el Cono SurEl gran desafío para el Cono Sur es implementarun sistema de clasificación que atienda a lasnecesidades de la industria. Las técnicas de desarrollode variedades han evolucionado muchoen los últimos veinte años, pero todo este potencialno puede capturar su valor máximo, si lossistemas de clasificación siguen mezclando todoel trigo como siendo de un único tipo.Partir del uso final de la harina es el primerpaso para determinar las necesidades de semillasy sus características. Las cantidades a sembrarde cada clase se autoregularán por la ley deoferta y demanda.Finalmente, un país con un sistema de clasesbien ajustado a diferentes usos, podrá capturarmás valor por su trigo en el gran mercado mundial.Literatura consultadaSchroeder, E. - Revealing the benelits 01 I.P. - World Grain. July2001-10-07www.awb.com.auwww.cwb.cawww.trigonet.com.brAbstractWheat c/assification in re/ation to milling requirementsIn the 21 st . centurr, the mil/ing industry is facing a chal/enge to efficiently satisfy itsclients, who ask forsafe and exclusive products. Throughout the last centurr, the evolutionof the mil/ing industry was based on the concepts ofsanitation and automation. Todayamodern mil/er can attend to his mil/ from his pe at home. Al/ this modernization is oflittle use if the mil/er cannot have good and clean wheat adequate for his needs. The bestmil/er in the world wil/ fail to produce good flour without adequate raw material.Some of the products such as: craft bread, industrial bread, cookies, pasta, orientalpasta and cakes use wheat flour as basic ingredient. Their intrinsic quality wil/ depend onthe qua lit y of wheat used to make them.The present day consumer has an access to an excess ofinformation. He/she would liketo know if the product being consumed has chemical residues, ís of GMO origin or not,even when they may not be sure its significance. Ability to trace origin is a new reality.Every client offlour has specific requirements, which primarily inelude quality and quantityofprotein and one or another rheological properties ofthe dough.Recognizing this requirement, many exporting countries classify their wheat into differentclasses based on their specific uses. The classification of total production into theseclasses, from the farm to the end-user, serves as a differentiatíng factor and adds valueto the agro-industrial chain ofwheat.

Necesidades de la molinería nacionalen UruguayJuan Antelo 1------------------------------ Resumen ----------------------------­El sector industrial en Uruguay evidencia una importante reestructura, evolucionandodesde más de 45 plantas a inicios de los años 70 a 18 plantas en funcionamiento en el2001, para una demanda relativamente estable que ronda las 360.000 ton de trigoanualmente. Dicha reconversión adopta diferentes formas: inversión en equipos conaumentos de capacidad de molienda y diversificación de productos, fusiones de empresaso directamente cierre de plantas, alineada con la tendencia regional a la concentración.Al igual que lo sucedido en otros países -desgravación arancelaria y fomento de lacompetencia-, el sector industrial que consume harina -fabricantes de pan, pastas ygalletitas- se vio enfrentado en los últimos 5 años a un proceso de cambio sostenido enlos hábitos de consumo. Los clásicos esquemas se ven alterados, quedando en presenciade un consumidor más crítico, exigente y que tiene una oferta variada en cuanto a orígenes,calidades y precios. Esta situación precipitó cambios importantes en la gestión de lasprincipales empresas consumidoras de harina del Uruguay, tendiendo a la tecnificaciónde personal y equipos, ya la mayor exigencia a la hora de comprar harina, provocando asu vez un nuevo encare del tema por los molinos proveedores. El mercado nacionalconsume entre un 85% a un 95% de la molienda total y se compone de: 60% panaderíasartesanales, 15% fábricas de pastas y fideos, 10% fábricas de galletitas, 10% mercadodoméstico, 5% panes industriales -congelado, moldes- y otros usos.El índice de Calidad de Trigo elaborado por ellNIA en el año 2000 y aceptado en generalpor la industria, clasifica los trigos uruguayos según valores de análisis "ideales" para elgrueso del consumo interno, ponderando calidad y cantidad de gluten. Se exportan entre9.000 y 34.000 ton. anuales de harina dependiendo del tipo de cambio y el tamaño de lacosecha uruguaya, enfocándose fundame~ntalmente a la panificación con exigenciasdiferentes en cuanto a valores de gluten y estabilidad en el farinógrafo. Es fundamentalmantener el grupo de variedades de trigo que se ajustan en promedio a los parámetrosrequeridos por el mayor consumo interno, pero también una adecuada variabilidad paraabastecer la demanda de otros tipos de harina, sobre todo si se piensa en afianzar elsector industrial como exportador.IntroducciónLas respuestas consolidadas están ayudan­do a llegar a algunas conclusiones.El principal propósito de este trabajo es describirde manera más concreta posible las necesidadesactuales de la industria molinera uruguaya.Cabe aclarar que el sector molinero no estáen un momento de equilibrio, sino que se estátratando de sacar una fotografía de la situaciónen el2001 en medio de un proceso de cambio.El funcionamiento de la cadena agroindustrialtriguera está en plena discusión en la Mesa Nacionaldel Trigo, donde todos hacen la pregunta¿qué tenemos que plantar, con cierto margen deseguridad de que lo vamos a vender?La integración del Uruguay al Mercosur trajoaparejada la disminución progresiva del arancel1 Industria Harineras S.A., Eduardo Rondal 864, Montevideo, Uruguay. E-mail: jantelo@industriasharineras.com.uy

184 Juan Anteloque protegía al cultivo de trigo desde el año 1995y llegando a cero en el 2000. Hasta ese año elmercado operaba con precios mínimos, con autorizacionesprevias para la importación de trigoy harina, y aranceles para productos terminados.El número de productores se redujo de 5000 acomienzos de los '90 hasta los aproximadamente2000 que siembran trigo actualmente, concentrándosela siembra en litoral del país (Paysandú,Rio Negro y Soriano).El incremento de la productividad se basó entreotras razones en un cambio tecnológico en elque predomina el uso creciente de la siembra directa,el tamaño del equipamiento agrícola, el usode insumos y las rotaciones.Para un consumo que no ha aumentado en losúltimos años, la producción media de la décadapasó de 345 .000 ton. en los '80s a446.000 ton. en los '90s, llegando a las570.000 ton. en el bienio '97-98.Esto hizo que Uruguay se transformara enexportador de trigo y desde el '95 a la fecha tambiénen exportador de harina a la región.En los últimos dos años se verificó una siembrarelativamente baja ocasionada por resultadoseconómicos pobres (influyó el bajo valor del cereal,así como los problemas de tipo de cambioen la región), factores climáticos y restricción delcrédito.La industria molineraLa molienda en el Uruguay es relativamenteestable en 360.000 ton. desde hace años, asumiendoque la baja en el consumo de harina porla importación de productos terminados, se compensacon la exportación de harina y farináceos.Efectivamente si bien ha crecido fuertementela importación de pan y pastas desde Argentinay galletitas de Brasil entre otros orígenes, la corrienteexportadora de harina a la región sumadaa la de pastas secas, galletitas, alfajores y hastapan ultra congelado, han mantenido en nivelesconstantes la molienda total.El mercado de trigo está totalmente desregulado,siendo libre la exportación e importación detrigo en cualquier momento del año lo cual serepite año a año.El sector industrial evidencia una importantereestructura, evolucionando desde más de 45 plantasa inicios de los años 70 a 18 plantas en funcionamientoen el 2001 para una demanda quese mantiene a través de los años.Dicha reconversión adopta diferentes formas:molienda y diversificación de inversión en equiposcon aumentos de capacidad de molienda ydiversificación de productos, fusiones de empresaso directamente cierre de plantas, alineadacon la tendencia regional a la concentración .La exportación de harina es una realidad delos últimos 6 años aunque concentrada en pocasindustrias.El volumen exportado depende del valor relativodel cereal y del tipo de cambio real entre Brasily Uruguay, más allá de temas comerciales yde calidad de producto. Pues básicamente Brasiles el mercado lógico para harinas y trigos uruguayos,y tiene requerimientos de calidad diferentesque los de nuestro mercado.Dado el balance regional de trigo, Brasil esdeficitario año a año en un volumen que llega a15 ó 20 veces el total de la cosecha uruguayapor lo que es el destino natural en zafra s excedentarias.A primera vista este análisis genera el problemade que en zafra s chicas Uruguay debe atenderun mercado interno con un tipo de trigo y enzatras grandes atender un segundo mercado conotro tipo de trigo. En una zafra como la próxima2001-02 en la que hay 138.000 ha sembradas contrigo a nivel nacional, se esperan dependiendodel rendimiento unas 350.000 ton . de cosecha,por lo que el cereal alcanzaría justo para el mercadointerno, y los requerimientos de este sonlos que debemos atender.En zafra s de 500.000 o 600.000 ton. como lasque tuvimos hasta el año 98 y algo menos el 99,donde el 30 o el 35% del trigo se exportó comotalo como harina, cobra importancia el mercadoregional, con parámetros de calidad diferentes alos manejados internamente.En los últimos 5 años la producción de harinase destinó en un 85% a 95% al mercado internoy de un 5% a 15% a la exportación.

Necesidades de la molineria nacional185Cambios de criteriosAl igual que lo sucedido en otros países -desgravaciónarancelaria y fomento de la competencia-,el sector industrial que consume harina ­fabricantes de pan, pastas y galletitas- se vioenfrentado en los últimos 5 años a un proceso decambio sostenido en los hábitos de consumo. Losclásicos esquemas se ven alterados, quedandoen presencia de un consumidor más critico, exigentey que tiene una oferta variada en cuanto aorígenes, calidades y precios.Esta situación precipitó cambios importantesen la gestión de las principales empresas consumidorasde harina del Uruguay, tendiendo a latecnificación de personal y equipos, ya la mayorexigencia a la hora de comprar harina, provocandoa su vez un nuevo encare del tema por losmolinos proveedores.Cuando este cambio comenzó, productores ymejoradores comenzaron a pedirle a la industriaseñales claras sobre qué había que plantar y enqué parámetros se debía poner el énfasis. Perolos tiempos comerciales son diferentes y por supuestomás cortos y cambiantes que los tiemposdel mejorador.Hay que recordar que en el año '94, todavía sediscutía sobre si el Falling Number era un parámetroimportante o no. Hoy el tema está laudado.Como curiosidad que ilustra el tema: no existíahasta ese año en el país el "trigo forrajero", osea los trigos no aptos para la molienda que s'edestinan a alimentación animal. Todo el trigo seconsideraba apto porque mezclado pasaba porbueno. Hoy eso es impensable.Junto con la desregulación comenzaron lasexportaciones a Brasil, crecieron en forma drásticalas importaciones de productos farináceoscompetitivos con los nacionales, y para colmose prohibió el uso del Bromato de Potasio (insustituiblehasta ese momento para la industriapanadera).Los molineros empezaron a hablar de porcentajede gluten, PIL, de estabilidad, de trigos paragalletitas y nadie sabía a que darle prioridad.Mercado nacional de harinas y lostipos de trigoPartiendo de la base de que los datos sonestimaciones no oficiales sobre el tamaño de losdiferentes mercados, dichas estimaciones delmercado consumidor de harina arroja una distribuciónde 60% para las panaderías tradicionales,15% para fábricas de pastas y fideos, 10%para galletitas, 10% para el mercado de harinasde 1 kg Y 5% otros usos (panes industriales demolde, ultra congelados, etc.).60% para panaderías tradicionalesSe trata de industrias artesanales, con un consumodiario de 3 ó 4 bolsas de 50 kg cada una.Aproximadamente 70% de estas se manejan conhorno a leña y el resto con horno a gas o eléctrico. Utilizan tres tipos de harina tipificadas pordecreto como A, By C (aprox. 1 0%, 60%, Y 30%respectivamente) y separadas básicamente porcontenido de cenizas y porcentaje de gluten.15% para pastas y fideosEste grupo esta formado por grandes fábricasde fideos y pastas frescas envasadas y pequeñasfábricas de pasta fresca de venta diaria. Laharina que demandan (0000 o "pastera") provienede la misma molienda que las harinas panaderas. Como en el caso anterior, los requerimientosprincipales de este sector se basan en porcentajede cenizas y de gluten, que se cumplenmoliendo el mismo trigo que se necesita para lapanadería artesanal.10% para uso domésticoPara el tercer sector que abarca las harinaspara uso doméstico se envasan los mismos tiposde harinas en envases de un kilo .En resumen tenemos un 85% del mercadodoméstico que se puede abastecer a partir de lamolienda de un tipo básico de trigo.

186 Juan AnteloEllndice de Calidad Panadera -elaborado porINIA a partir de la discusión del tema en la MesaNacional del Trigo- y aceptado en general por laindustria, clasifica los trigos uruguayos segúncinco parámetros ponderando en mayor medidacantidad y calidad de gluten medida esta por elW y P/Ldel alveograma.Es así que un trigo adecuado para abastecera este mercado tendrá que tener:Proteína: 12.5 -13.5%,Gluten húmedo: 28 - 32%, P/L: 0.8 -1.2, W> 24010% para galletitasPara este sector en el Uruguay se requiere unabanico de harinas con tendencia a bajo porcentajede gluten ya valores de P/L también bajos, osea con mayor extensibilidad.5% para panes industrialesLos requerimientos en este sector son básicamentede estabilidad en el farinógrafo y de porcentajealtos de gluten.Mercado externoEl principal destino de exportación de trigouruguayo es Brasil, que segmenta claramente sumercado para casi 95% de las harinas. La moliendade trigos brasileños de bajo gluten y bajaestabilidad en el farinógrafo está destinada paralas fábricas de galletitas, pastas y el consumodoméstico. El trigo importado argentino del surcon mayor gluten y estabilidad se utiliza para lasharinas destinadas a panificación .La industria panificadora en Brasil, tanto laartesanal como la industrial utilizan amasadorasy métodos de panificación diferentes a los deUruguay. Esto hace que tengan un requerimientobásico que es el valor de estabilidad (resistenciadel gluten a ser amasado) y que en líneas generalesdebería ser superior a los 15 minutos. EnUruguay no se puede pensar en exportar con éxitoa Brasil apostando a competir con el trigo cosechadolocalmente porque el precio no lo permite.Será necesario obtener trigos que compitancon el estándar que los brasileros importan y estetrigo es diferente al que se necesita para el gruesodel mercado uruguayo.Lo interesante es este trigo apto para la exportacióncoincide en sus valores con el requeridopara 5% del mercado uruguayo que abastecela fabricación de panes industriales. Con estainformación de los mercados se puede llegar auna estimación de lo que la molinería necesitaríaen un año de venta teórica. Si se imagina un añocon aproximadamente 90% de venta interna y elresto exportaciones, se llega a tres grandes gruposde trigos con los que se abastecería a todoel mercado Fig. 1.La demanda de tipo TRIGO 1 siempre va aexistir. Por otra parte, en función de cuanto superela zafra en volumen al consumo interno ygenere un saldo exportable, mayor será la necesidaddel tercer tipo de trigo.ConclusionesEn conclusión , para consolidar la produccióntrig,uera en Uruguay, se considera necesario continuarcon la búsqueda de materiales resistentesa Fusariosis de la espiga y al brotado del grano.El mejoramiento de trigo nacional debe buscartrigos con tendencia a mayor porcentaje de glutende buena calidad que cumplan con el Indicede Calidad Panadera del INIA en el resto delos valores. Un incremento en la búsqueda de trigoscon mayor estabilidad ayudará al país a proyectarsus excedentes de producción hacia elmercado de exportación con mayor facilidad.

Necesidades de la molineria nacional18714% • TRIGO 1 =Pan + Pastas + x 1kg~, TRIGO 2 =Galletitas'" TRIGO 3 = Exportación + Panes IndustrialesFig.1. Tipos de trigos necesarios para una demanda teórica en Uruguay.--------------- AbstractRequirements ofmilling industryThe industrial sector in Uruguay is going through a process ofrestructuring, in the sensethat, for a relatively fixed demand of360.000 ton ofwheat annually, the number ofactivemilis has reduced from 45 to 18 between 1970 and 2001. The said re-conversion isbased on: capital investment in machinery with higher milling capacity and diversity ofproducts and the regional tendency of concentration leading to company mergers orclosing of milis.The f/our consuming ofthe industry sector (manufacturers ofbread, pasta and cookies)has faced sustained changes in the consumer habits over the last five years caused bythe reduction in the import taxes and higher competition. Different from the c/assicalpicture, they face an extremely critical and demanding consumerwho has varied choicesof available products in terms oforigin, quality and price.This situation has forced important changes on the major flour consuming enterprises inUruguay with respect to personnel training and equipment. In addition, they have becomemore demanding in their purchase off/our, thereby causing a renewed face-offwith themillers. The national market consumes between 85 and 95% of the milled flour for thefollowing purposes: 60% craft bakeries, 15% pasta and noodle manufacturers, 10%cookie manufacturing, 10% domestic uses and 5% industrial breads-frozen, fresh loafsand others.The Wheat Quality Index developed by INIA in 2000, in general accepted by the industry,classifies Uruguayan wheats according to "ideal" values considering gluten quantity andquality for a bulk ofthe internal consumption. Depending on the monetary exchange rateand the size of the national harvest, annual wheat flour exports from Uruguay rangebetween 9.000 and 34.000 ton. This is targeted primarily for bread-making with differentparameters of gluten content and farinographic stabilitr. Nationally, it is of primeimportance to maintain a group ofvarieties that on an average respond to the parametersrequired by the major share ofinternal consumption. However, it wi/l be useful to provideadequate variability to produce other types of flours, especially if there is a desire tostrengthen the industrial sector as a net exporter.

188 Juan Antelo

Utilización de parámetros de calidad deharinas en panificaciónHugo Tihista 1-------------------------------ResumenLos productos panificados leudados tienen como principal componente de la fórmula, ala harina de trigo. Sin considerar la incidencia del proceso de elaboración, lascaracterísticas reológicas y fermentativas de la harina utilizada afecta las cualidades delproducto final en grado significativamente alto. Así, para cada producto considerado, lacalidad y características de la harina a utilizar determina la elección de una u otra varianteen el conjunto de procesos de elaboración; por ejemplo, el tiempo de amasado, la formade utilización de masas madre, el uso de mejoradores y los tiempos de fermentación,entre otros. De lo anterior, se deduce la importancia que reviste el conocimiento de lainformación sobre las características de las harinas por parte del elaborador, como tambiénel conocimiento que le permite interpretar dicha información y realizar los ajustesnecesarios a su proceso de elaboración a efectos de mantener una calidad lo más uniformeposible en el producto final.Regionalmente, se utilizan con mayor frecuencia los siguientes ensayos de laboratorio:determinación de contenidos de humedad, gluten (húmedo, seco e índice), cenizas yproteínas; alveograma, farinograma e índice de caída. Esta información es utilizada demodo diferente ya se trate de la panadería artesanal o de la panificación industrial, locual responde a las diferencias en el proceso de producción en uno y otro caso. Sinembargo, para ambos es hoy imperativo contar oportunamente con los datos analíticosde las partidas de harina, hecho que tiende a evitar los altibajos en la calidad del productofinal que inevitable ocurre cuando se trabaja por ensayo y error. En el caso de lapanificación artesanal, existe un control más directo del elaborador en cada paso delproceso de producción. Un nivel de mecanización limitado obliga a ello. Así, es posiblerealizar ajustes del proceso con mayor versatilidad. Por el contrario, la panificación amayor escala, en sus diversas modalidades, requiere especificaciones de los insumosque se adapten a unas instalaciones, maquinarias y procesos, funcionalmente más rígidos.La preferencia por los parámetros analíticos en uno y otro caso, será distinta.IntroducciónLa panificación es uno de los oficios más antiguosy más fuertemente ligado a aspectos económicosy socioculturales de los pueblos. Si bienla mayor evolución, como en tantas otras actividades,se ha producido en el transcurso del últimosiglo, la preocupación por obtener cada vezmejores calidades de cereales y de harinas hasido una constante en el tiempo. Los cambios enlos hábitos de vida de las personas han generadouna mayor exigencia del consumidor hacia lacalidad de los productos, y esto obliga a artesanose industriales a adecuarse en lo tecnológicopara satisfacer esta demanda.Los programas de mejoramiento y la utilizaciónde los análisis de calidad de cereales y ha­1 Centro de Industriales Panaderos del Uruguay, Av. Daniel Fernández Crespo 2138, Montevideo, Uruguay.E-mail: cpanaderosuruguay@redfacil.com.uy

190 Hugo Tihistarinas son herramientas que apuntan a resolverparte de estas dificultades y la panadería -artesanaloindustrial- debe expresar sus requerimientosen cuanto a calidades de harina utilizandoeste mismo lenguaje.Descripción sumaria del proceso depanificaciónDentro de los productos de panadería, se refierea aquellos que en su composición contienenlevadura, es decir, productos fermentados,en razón de que son estos quienes demandanuna harina con propiedades reológicas específicas.Entre tales productos se cuentan básicamentelos panes comunes, los panes especiales y labollería. Los panes comunes corresponden almayor porcentaje de utilización de la harina detrigo. Comprenden los panes con una fórmulabásica simple de harina, agua, sal y levadura,con muy poco o sin agregado de materia grasa,azúcar y/o huevos, cuya presencia modifica lareología de las masas. Los panes especialesposeen contenidos variables de diferentes ingredientescomplementarios como materia grasa,azúcar, huevos, malta, harina integral, salvado,leche, granos, etc. La bollería comprende fundamentalmentelas facturas leudadas y en menorproporción otros productos con polvo de hornearo también sin leudante alguno (factura seca,merengues, etc.).Para todas las elaboraciones que incluyen levadurabiológica (Saccharomyces cerevisiae) seanpanes o facturas, se requiere formar una masacon cualidades reológicas y fermentativas adecuadas,en la que se siembra, durante el mismoproceso de amasado, la levadura. La adecuaciónantes mencionada se detalla más adelante. Unamasa así elaborada, en condiciones óptimas, debeser capaz de formar y retener el gas producidoen la fermentación de tal manera, que el productoterminado resulte con buenas cualidades sensoriales,particularmente bien esponjado, pocodenso, liviano.AmasadoEl amasado es una etapa crítica en el acondicionamientode una masa leudada. Esto es asídebido al efecto combinado de varios factores:las cualidades reológicas de la harina, la composiciónde la receta, el tiempo y la intensidad delamasado, la temperatura de la masa al final delamasado.Se trata de lograr el desarrollo yacondicionamientode las proteínas de la harina en una estructuraen forma de red tridimensional, formadapor tales proteínas polimerizadas. La formaciónde la red glutínica tiene lugar gracias a la presenciadel agua de amasado, el trabajo mecánicoproporcionado por amasadora o manualmente, yla oxidación producida durante el proceso, quefavorece la formación de puentes disulfuro, enlacescovalentes entre las cadenas de proteína.El amasado debe ser lo suficientemente extensocomo para lograr el máximo desarrollo delgluten, y debe finalizar antes de que la masa pierdaconsistencia debido al exceso de trabajo mecánico.Si así ocurriera, la masa pierde irreversiblementesu capacidad de retención de gas y setorna impanificable.El tiempo de amasado depende, entre otrosfactores, de la calidad de la harina utilizada, enespecial de su fuerza panadera.FermentaciónCon la intervención de la levadura y la floranatural de la harina se busca lograr un desarrollodel volumen de la pieza de panificado y la formaciónde sabores y aromas, producto de la fermentaciónalcohólica y las fermentaciones secundarias.La velocidad con que ocurren estos procesoses ajustable de acuerdo a la temperatura elegida yla dosis de levadura empleada, aunque estos parámetrostienen su rango óptimo de aplicación, dependiendode la modalidad de elaboración.Diversos parámetros de calidad de la harinarepercuten en una buena fermentación : uníndice de caída (Falling Number) no excesivamentebajo (por encima de 250s a 300s) y un porcentajede almidón dañado que no supere el 5% representancondiciones óptimas de la harina queproducirán una buena fermentación.Las propiedades reológicas de la masa semodifican durante la fermentación , tendiendo haciaun aumento de la tenacidad. Así, el valor dela relación de equilibrio P/L de la harina es determinantedel comportamiento de la masa en estaetapa y también en la siguiente.

Utilización de parámetros de calidad de harinas en panificación 191CocciónDurante la cocción ocurren diferentes eventosfísico-químicos que determinan las cualidadesdefinitivas del producto. Entre ellos están los siguientes:incremento de la velocidad de fermentación;aumento de volumen de la pieza (por aumentodel volumen de gas producido y por dilataciónde los alvéolos de gas); muerte de las levaduras,evaporación del etanol y parte de otrassustancias volátiles; evaporación de agua; inactivaciónprogresiva de los sistemas enzimáticos;gelatinización del almidón; coagulación de las proteínas;pardeamiento por caramelización de azúcares;formación de dextrinas a partir del almidón;pardeamiento por reacción de Maillard entre proteínasy azúcares reductores .Utilización de la informaciónanalíticaLa información analítica permite cierta formade predicción del desempeño de la harina en laelaboración y, por supuesto, formular especificacionespara la adquisición de esta materia prima.Esto permite ajustar el proceso de elaboraciónpara mantener la calidad del producto final yevitar pérdidas por trabajo sobre ensayo y error.SectorindustrialLa modalidad de uso de los parámetros d~calidad de harinas difiere según se trate del sectorartesanal o industrial.El sector industrial, con una mecanizaciónimportante, o por lo menos superior al sector artesanal,con mayor escala y volumen de producción,requiere procesos más estandarizados yperfecta coordinación entre equipos y entre etapasde fabricación. Un objetivo importante es parael industrial la uniformidad en la calidad de la producción.Todo esto requiere una estabilidad de lacalidad de la harina en el tiempo, como tambiénespecificaciones precisas en los parámetros decalidad de las materias primas.Para las harinas, la información requerida sonlos valores alveográficos, farinográficos, FallingNumber, Cenizas y Gluten. Eventualmente análisiscomplementarios como microbiológico y determinaciónde micotoxinas. El volumen relativode harina que mueve cada panificadora industrialhace más fácil exigir especificaciones de harina,cuyos valores los determina el técnico de la empresay luego es verificado su cumplimiento.SectorartesanalEn el caso de la panadería artesanal, existennotorias diferencias en cuanto al manejo de lainformación sobre calidad de harinas. Esto derivade la particular estructura de la empresa artesanaly de su relacionamiento con los proveedoresde harina.La panadería artesanal es por lo general unapequeña empresa, de gestión familiar, con unvolumen de producción pequeño. No posee másque una mecanización básica, con lo cual la intervenciónde la mano de obra especializada esde mayor importancia relativa. Por lo general elresponsable de la producción es a la vez quienposee los mayores conocimientos tecnológicosen la empresa y en consecuencia es tambiénquien controla la calidad de las materias primasy productos.La característica del sector artesanal de estarcompuesto por numerosas pequeñas empresas,determina algunas de sus condiciones de funcionamientoen lo que compete a la producción: diversidadde criterios en cuanto a la calidad de losproductos y de las materias primas; carencia deun técnico por empresa con conocimientos sobreinformación analítica, dedicado a la verificaciónde la calidad de productos y materias primas;frecuente desconocimiento en el uso de losparámetros de calidad de harinasEn este sentido el Centro de Industriales Panaderosdel Uruguay (CIPU), institución que agrupaa estas empresas en el país, difunde a travésdel Instituto Tecnológico del Pan , estos conceptosentre los profesionales artesanos, en un procesocontinuo, durante el dictado de los diversoscursos. La capacitación cubre dos aspectos complementarios:por un lado, el conocimiento detales parámetros, los instrumentos que los determinan,y la interpretación de los resultados deanálisis, y por otro lado, el conocimiento del correctouso de las harinas en función de los productosa elaborar.El panadero artesanal de hoy maneja un númeromuy reducido de tipos de harina (frecuentementede uno a tres tipos, no más), que a menu­

192 Hugo Tihistado presentan diferencias nominales más que funcionales.Sin perjuicio de ello debe conocer cuálesson las materias primas que aplicadas a unproducto le darán las mejores cualidades sensorialesy/o nutritivas y esto es fundamental en loque concierne a la harina por ser la materia primaprincipal. En tal sentido, es deseable que puedacontar con harinas bien diferenciadas, deacuerdo a las necesidades. Este requerimientono está dado solamente por la diversidad de productos,sino también por la diversidad de procesosde producción.En efecto, en panadería artesanal, los procesossuelen ser más diversificados que en casode la panificación industrial. Existen diferentesmodalidades de amasado; diferentes sistemas depanificación (sistema directo, con masas madre,etc.); procesos cortos y largos; estos ultimos cono sin aplicación de frío, etc.Otro aspecto a considerar es el volumen relativode producción de los diferentes productosdentro del sector artesanal. Existen productos quese elaboran en alta proporción y otros cuya presenciaes mucho más reducida. La disponibilidadde harinas para el sector debe contemplarobviamente esta condición, aunque esto no puedesignificar la reducción a un solo tipo de harinamayoritario.Los parámetros de calidad para lapanadería artesanalEs difícil cuantificar con precisión dentro delsector artesanal, el volumen relativo de producciónde las diferentes familias de panificados,aunque sí es posible brindar una aproximaciónbasada en el conocimiento de numerosas empresasartesanales.La producción mayoritaria de la panadería artesanal,como se indicó al principio, se centra enpanes, galletería y bollería. Dentro de los panes,el tipo francés, en sus variantes de flautas, baguettesy panes chicos es el más frecuente. Elrubro galletería está representado principalmentepor las clásicas galletas malteada y marina yalgo menos por una variedad de otras galletasespeciales. Dentro de la bollería, las facturascomunes tienen la preferencia. Estos productosrequieren harinas equilibradas, de fuerza mediay otros valores analíticos también medios (Cuadro1).Otros productos de la panadería artesanal requierenharinas fuertes. Es el caso de los panesde molde en sus distintas modalidades, los panesintegrales y de granos; el panettone o pandulce, la bollería fermentada en general. El volu-Cuadro 1. Características de la harina para diferentes usos en la panadería.ProductosPan tipo francésHojaldreGalletasBollería yPanes especialesMasas secasBizcochueloTipo de harinaMedia fuerzaEquilibradaMedia fuerzaExtensibleDébilMuy extensibleFuerteEquilibradaDébilExtensible a equilibradaDébilExtensibleCaracterísticas reológicasW = 180 a 240 P/L =0,8 a 1,2 W =200 a 250 P/L =0,6 a 0,8 W = 120 a 150 P/L =0,4 a 0,6 W =280 a 350 P/L =0,8 a 1,2 W = 110 a 180 P/L =0,6 a 1,2 W = 100 a 130 P/L =0,5 a 0,6

Los valores alveográficos y de contenido degluten están determinados buscando cubrir tantolos productos más frecuentes como productos yprocesos que requerirían harinas más fuertes;como el caso de panes especiales, bollería engeneral, y procesos de elaboración largos, dondees necesario el mantenimiento de buenas con­Utilización de parámetros de calidad de harinas en panificación 193men de producción de estas mercaderías esmenor pero no despreciable.Productos como facturas secas, galletería,batidos y confitería en general, requieren harinasde normales a débiles. Su volumen es algo menorcon relación a los panes pero mayor que elítem anterior.En relación a la galletería, es necesario mencionaruna diferencia importante que existe entrela galletería industrial y la artesanal: por los tiposde productos que elaboran, los parámetros reológicosque maneja uno y otro sector no son losmismos. Aunque para la galletería industrial serequiere generalmente harinas débiles y muy extensibles,los productos de galletería elaboradospor las panaderías exigen harinas no tan débilesaunque sí algo más extensibles. En consecuencia,una harina promedio, siempre que tenga unP/L equilibrado a extensible, puede considerarseadecuada para la galletería artesanal.Se puede establecer las especificacionesde una harina panadera que satisfaga los requerimientosde elaboración de la mayoría de los productosque se producen en el sector artesanal.Esta simplificación tiene un sentido práctico,puesto que la mayoría de las veces es posiblerealizar ajustes en los procesos para compensarpequeñas diferencias entre la harina disponible yla requerida.Las especificaciones pueden ser las siguientes:Gluten húmedo: > = 28%Gluten seco: > = 9%Indice del Gluten: > = 80%Cenizas: < = 0,70%Indice de caída: > 280Fuerza panadera (W): 240 a 250Relación de equilibrio (P/L): 0,8 a 1,5diciones de retención de gas por un período prolongado.El valor de P/L contempla un rango más omenos equilibrado aunque con tendencia al excesode tenacidad . De todos modos son valoresmás o menos frecuentes en las harinas utilizadaspara panificación en el país. Valores superioresocasionan crecientes defectos en la calidadde los panificados El valor del índice de caídaestá muy cerca del tope que la haría una harinaimpanificable por elevada actividad amilásica.ConclusionesLa panificación artesanal e industrial del paísnecesita utilizar harinas con diversas características.La variación en las características de lasharinas requeridas está determinada por los tiposde productos que se elaboran y por los procesosutilizados.En la panificación artesanal, que utiliza másdel 60% de la harina elaborada en el país, unaproporción importante de los productos puedeelaborarse con una harina que cumpla con lasespecificaciones indicadas. Los demás productosrequerirán harinas con otras especificacionespara permitir una expresión satisfactoria de sucalidad final. Estos valores se expresan en elCuadro 1.Los problemas de la panificación artesanalrelacionados con la calidad de las harinas sepueden resumir en: variaciones importantes de lacalidad de las partidas en el tiempo; dificultadpara acceder a harinas especiales por no haberdisponibilidad en el mercado; falta de capacitaciónen el manejo de los parámetros de calidadde harinas; falta de información técnica acercade las harinas que se utilizan; falta de capacitaciónen la adecuada utilización de las harinas.Los problemas anotados inciden en mayor omenor medida en la calidad de los productos panificados(Cuadro 2). Los relacionados con lacapacitación dependen del propio artesano y seestá en camino de disminuirlos siendo tan importantepara ello la oferta de capacitación propiciadapor el CIPU como la presión ejercida por elconsumidor cuyos hábitos alimenticios y de compravienen cambiando.

194 Hugo Tihistadas a las necesidades permitirá -a igualdad delos demás factores- mejorar la calidad de los pro­ductos panificados y con ello, las ventas de di­chos productos, efecto que es beneficioso, enúltima instancia, para todos.Los problemas relacionados con las harinasdependen menos del panadero y más de los otrosagentes de la cadena trigo-pan, al menos en elcorto plazo. El poder contar con harinas adecua-Cuadro 2. Defectos del pan e incidencia de la harina.Los defectos del pan tienen numerosas causas, con origen en las materias primas y/o las operaciones de elaboración. En una alta proporción de los defectos, al menos una de las causas corresponde a la calidad de la harina utilizada. Pan plano * Pan poco desarrollado * Pan que se baja durante la cocción * Cortes desgarrados *Pan arqueado o deformado *Cortes que no abren * Corteza oscura * Miga pegajosa * Defectos máscomunesExceso de fuerza *Falta de fuerza *Defectos de lamasa máscomunesContenido de gluten * Gluten con exceso de tenacidad * Gluten con exceso de extensibilidad * Gluten alterado *Porcentaje de almidón dañado *Exceso de actividad enzimática *Falta de estacionamiento de la harina *Exceso de estacionamiento de la harina *Incidencia de laharina

Utilización de parámetros de calidad de harinas en panificación195AbstraetUtilization of f10ur qua/ity parameters in bakingWheat f/our is the major component of leavened baked products. Without consideringthe elaboration processes, the rheological and fermentation characteristics of the f/oursignificantly inf/uence the qualíty of the final productoFor each product, the quality and characteristics of the f/our determine one or othervariation in the elaboration processes, which for example include: mixing time, ways ofusing the mother dough, use of additives and fermentation time, etc. From the above, itcan be concluded that the product manufacturer should not only know about f/ourcharacteristics but also understand how to interpret the available information. This willhelp him/her to make necessary adjustments to the elaboration processes and achievea uniform end-product quality.The most frequent laboratory tests used in the region are determination of: humidity,gluten (wet, dry and index), ash content, protein content, alveograph, faril/Ograph andfalling number.This information is used differently by craft or industrial bakery depending on thedifferences in the production processes involved in each case. However, it is imperativethat both have this information on hand when they handle different lots off/our. This willavoid ups and downs in the quality ofthe product, which are inevitable in case one worksthrough trial and error.In the case of craft bread-making, the baker has a more direct control at each stage ofthe production process. He/she is forced to do so due to lack of(or limited) mechanization.Therefore, it is possible to make adjustments in the process with more versatility. On thecontrary, the large-scale bread making of different kinds requires specific inputs thatadapt to its installations, machinery and processes, which are more rigid. The preferencesfor the analytical parameters will be different in both cases.

196 Hugo Tihista

Avances en el mejoramiento de trigostolerantes a la brotación de la espigaRichard M. Trethowan 1------------------------------ ResumenLas lluvias antes de la cosecha pueden provocar que el grano de trigo brote en la espiga,reduciendo el rendimiento y el peso específico y afectando de manera negativa la calidadde molienda y panificación. Los mejoradores que trabajan en zonas propensas a labrotación del grano antes de la cosecha, suelen seleccionar trigo de grano rojo dada larelación que existe entre el color rojo y el estado latente del grano, el pri~ipal mecanismode tolerancia a este factor adverso. Datos provenientes de Canadá indican que losmejoradores han acumulado genes aditivos que confieren dormancia a los materialesgenéticos de grano rojo ya tolerantes, como RL4137 y Columbus, que dieron origen a lavariedad Domain AC y la línea mejorada BW259. Entre los trigos de grano blanco, lalínea AUS1408 en la que la dormancia es controlada por dos genes recesivos, siguesiendo la mejor fuente de tolerancia para este carácter.La selección a campo para tolerancia a la brotación es difícil, en virtud de la variabilidadde precipitación en la mayoría de los ambientes. El uso de simuladores de lluvia con losque las espigas de trigo son rociadas a temperatura y humedad controladas ha demostradoser eficaz, aunque es costoso y requiere mucho tiempo. El desarrollo de marcadoresmoleculares para la dormancia será de gran utilidad en la selección de tolerancia abrotación de espiga. En investigaciones realizadas en Australia se ha identificado unmarcador microsatélite estrechamente vinculado con el locus de sensibilidad al ácidoabsicico, ABA, en el cromosoma 3D. Además, se han identificado loci determinantes decaracteres cuantitativos, QTL relacionados con susceptibilidad extrema a la brotación de laespiga en los cromosomas 2A, 20 Y 4A.IntroducciónLa ocurrencia de lluvias durante y después delperiodo de llenado de grano pueden causar queel grano de trigo se germine en la espiga, lo quetrae como resultado una reducción en el rendimientoy calidad del grano de trigo. Generalmenteel rendimiento de harina y el peso hectolítricodel grano germinado es mucho menor que un granosin defectos. Sin embargo, el volumen de pany la estructura de la miga son los caracteres quemás se afectan cuando el grano se germina en laespiga. Por ejemplo, fideos chinos hechos congrano germinado son con frecuencia descoloridos,mientras que los panes planos y chapatisgeneralmente tienen una textura muy pobre.Mecanismos de tolerancia a labrotación en trigoDormancia del granoLa dormancia del embrión en el grano es laprincipal fuente de tolerancia a la germinaciónprematura en la espiga. Sin embargo, la expresiónde la dormancia es influenciada considerablementepor las condiciones ambientales en lasetapas finales del llenado del grano y etapas subsecuentes.La fluctuación de la temperatura y lacantidad de lluvia antes de la madurez puedencasi eliminar la dormancia hasta un punto en quees difícil establecer su presencia o su ausencia,1 Programa de trigo , CIMMYT, Apdo. Postal 6-641, México, D.F., México 06600.E-mail:r.trethowan@cgiar.org

198 Richard M. TrethowanMares (sin publicar) midió el efecto de la lluvia enlas últimas etapas del llenado de grano sobre laexpresión de la tolerancia a la germinación en laespiga en madurez fisiológica y 20 días despuésde la madurez bajo un tratamiento estándar demojado (Fig. 1). Se pudo observar que a mayorcantidad de agua antes de la madurez del grano,el valor del índice de caída (falling number) decrececonsiderablemente en madurez y es aun mayorel grado en que el índice de caída decrece despuésde cierto tiempo en que ocurre la madurez.El color del grano también afecta significativamentela expresión de la dormancia (Gale, 1989).Los granos de trigo rojo son generalmente másdormantes que los granos de trigo blanco. La cruzaentre trigo de grano rojo con dormancia y trigode grano blanco sin dormancia da como resultadouna progenie de grano blanco con una expresiónde niveles intermedios de dormancia (Oe­Pauw and McCaig, 1987), lo que indica la presenciade una probable interacción epistáticaentre los genes que determinan el color del granoy dormancia.La estructura de la espigaLa estructura floral de la espiga y/o las propiedadesmecánicas de la semilla de trigo puedenser responsable de una pequeña proporciónde la variación que se observa en la tolerancia ala germinación en la espiga (Trethowan et al.,1993). En combinación con la dormancia del grano,estos mecanismos pueden ofrecer un mayornivel de tolerancia a la germinación en la espiga.El pericarpio o cubierta de la semilla puede impedirla entrada del agua al grano y por lo tanto,reduce la tasa de germinación en la espiga. Estoestá generalmente ligado a la dureza de la cubiertade la semilla (King, 1989). Trigos y triticalessin dormancia y suaves tienden a germinarsemás rápidamente que los granos duros de trigoharinero, así como, los de los trigos candeales.También existe cierta evidencia que sugiere quelas glumas y las aristas juegan un papel en conferirciertos niveles de tolerancia. En trigos sinaristas, por ejemplo, el agua se escurre más rápidamentey en una forma mucho más efectivaque en un trigo con aristas (King and Richards,500400O~~o mm recibidos antes de~OlQlUJ300~ro~ro 200()Ql"DQl.S2"De100OControlO10 20Tiempo después de madurez cosecha(días)Fig.1. Efecto de la lluvia durante los 20 días antes de madurez de cosecha sobre la tolerancia detrigo a un tratamiento estándar de humedecimiento aplicado desde madurez de cosechahasta 20 días después de madurez de cosecha

Avances en el mejoramiento de trigos tolerantes a la brotación de la espiga1991984). Además, se han encontrado sustanciasquímicas solubles en agua en exudados tomadosde las brácteas de algunos genotipos de trigoque actúan como inhibidores de la germinaciónde la semilla (Trethowan et al., 1993).Métodos de selección paratolerancia a la germinación en laespigaExisten varias formas en que un investigadorpuede seleccionar para tolerancia a la germinaciónen la espiga. Estas varían desde el uso deun costoso equipo simulador de lluvia hasta elsimple método de envolver la espiga con una toallitahúmeda de papel. Un resumen de algunasde las técnicas claves y métodos se describen acontinuación.Simuladores de lluviaLos simuladores de lluvia son equipos costosos,pero muy eficaces para medir la toleranciaa la lluvia. El uso de estos simuladores, permitela evaluación de las espigas que se mantienenintactas bajo temperatura, humedad y regímenesde mojado en forma controlada. Por lo tanto, permiteseparar o remover los efectos ambientalesque pudiesen ocurrir después de la cosecha quepodrían confundir la evaluación. Para mejores resultados,las espigas de las parcelas que se estánevaluando, deben de ser cosechadas en la 'misma etapa de madurez, secarse a un contenidode humedad constante (12%) y almacenadasa una temperatura baja (-20°C). El almacenamientoa esta temperatura baja, asegura que laactividad enzimática se detenga. Las espigasentonces pueden ser evaluadas conjuntamenteen el simulador de lluvia bajo condiciones controladasy en el tiempo más conveniente.Cubiertas para la lluviaCubiertas para la lluvia instaladas en el campodurante las etapas finales del llenado de grano,asegurarán que los eventos de lluvia esporádicosno confundirán la selección para dormancia.Las cubiertas para la lluvia, normalmente soninstaladas en el campo de dos a tres semanasantes de que ocurra la madurez fisiológica. Si elárea por evaluar es muy grande (muchas hectáreas)el uso de cubiertas portátiles sería muy difícil.Si se usa juntamente con un simulador delluvia, éstas pueden ser una forma muy exitosapara evaluar plantas que están en el campo paratolerancia a la germinación en la espiga. Sinembargo, el uso de cubiertas para la lluvia nocontrola las fluctuaciones en la temperatura, la cualpuede influenciar la expresión de la dormancia.Germinación de las semillas en cajasde PetriEste es el método más simple y menos costosopara evaluar la expresión de la dormanciadel grano. Es muy importante mantener semillassin dormancia del material que se está evaluando(generalmente la reserva del material sembrado)para comparar con los materiales con unadormancia potencial. Al realizar estas pruebas,es muy importante registrar exactamente la fechade madurez y cosecha , además de tener elcuidado de cosechar todos los materiales en lamisma etapa de madurez. El almacenamiento deespigas sin trillar o granos de las espigas trilladasa mano, a una temperatura de -20°C, asegu Jrara que la dormancia se mantiene a los nivelesde la cosecha hasta que todos los materiales seancortados. La trilla a mano de las espigas, aseguraque la cubierta de la semilla permanece sindaño alguno, pues si la semilla se daña con unpequeño rasguño, puede influenciar la expresiónde la dormancia (Trethowan, 1995). La semilla sedebe de lavar con un esterilizante de efecto medio,antes de hacer la prueba de germinación, paraasegurar que el crecimiento de hongos esta bajocontrol. Las pruebas se hacen mediante la comparaciónde los porcentajes de germinación de lasemilla bajo prueba contra los testigos de semillasin dormancia. Si hay un incubador disponible,la prueba de germinación se puede llevar acabo a una temperatura constante, de otra manera,la prueba de germinación se puede realizar atemperatura ambiente. Para mejores resultados, sedeben de evaluar diferentes fechas de siembra.Riego por aspersión en el campoEn algunos ambientes puede ser deseableaumentar la cantidad de lluvia usando riego suplementariopor aspersión. Las plantas entoncesestán sujetas a un predeterminado régimen dehumedad el cual se puede modificar dependien­

200 Richard M. Trethowando de la frecuencia y ocurrencia de la precipitaciónen un ciclo o año dado. Es necesario registraren forma exacta la madurez fisiológica y laselección de espigas para la evaluación se debellevar a cabo en un número fijo de días despuésde la madurez. Las espigas se pueden evaluarde una forma visual por la presencia de granosgerminados o trilladas y después contar el númerode granos germil)ados. Sin embargo, en algunosambientes puede ser difícil mantener la humedadde la parte vegetal y principalmente en la espigapor un tiempo lo suficientemente targo después delos tratamientos de riego para inducir la germinaciónen la espiga (Trethowan et al., 1994).Selección en el campo bajocondiciones de lluvia naturalLa selección en el campo bajo lluvia naturales el principal método usado en el Centro Internacionalde Mejoramiento de Maíz y Trigo(CI MMYT) en México. Sin embargo, este tipo deselección solo es efectivo en ambientes donde elrégimen de lluvia ocurre diariamente en las etapasfinales del llenado de grano y después de lamadurez fisiológica. El Valle de Toluca en el Centrode México (19 0 N de latitud y 2600 msnm)reúne estos requisitos. Los materiales en prueba,se siembran durante la época seca en el mesde enero usando riego para el establecimiento delcultivo. Los materiales maduran durante la épocade máxima precipitación de la época de lluviasdurante julio I agosto. Es esencial, otra vez, quela madurez fisiológica se registre exactamente ylas espigas se cosechen 20 días después de lamadurez. Las espigas se secan, se trillan cuidadosamentey se registra cualquier síntoma visiblede germinación de la semilla. Este tipo deselección tiene la ventaja de que el mejoradorpuede evaluar una gran cantidad de líneas. Lacorrelación de resultados basados en condicionesde lluvia natural y el simulador de lluvia esalta (Trethowan et al., 1996 ).Marcadores molecularesEl uso de marcadores moleculares, si estándisponibles, sería el método de selección preferidode la mayoría de los mejoradores. Permite laselección de granos con dormancia, independientemente,de los efectos del ambiente que confundenlos resultados. Hasta la fecha, no existeun marcador que diagnostique la presencia o ausencia;sin embargo, en trigo de grano blanco seha identificado un micro-satélite ligado al locusde sensibilidad o respuesta al ácido absicico(ABA) localizado en el cromosoma 3D (Mares etal., 2001). Además, los trabajos en la Universidadde Sydney, Australia han identificado varioslocus de caracteres cuantitativos (QTL's) en loscromosomas 2A, 20, Y4A ligados a la susceptibilidadextrema a la germinación en la espiga(Mares et al., 2001). Si se pudiese encontrarmarcadores para las regiones de estos cromosomas,entonces los mejoradores podrían eliminarlos materiales más susceptibles de sus programas.Ingenieria genéticaLa ingeniería genética puede ofrecer solucionesal problema de la germinación del grano enla espiga en dos formas. Primero, la tecnologíade contra-sentido puede proveer el método parasilenciar los genes que expresan la producciónde Alfa-amilasa durante la etapa más crítica demaduración del grano. De forma alternante, latecnolog ía "acabadora" ("terminator tecnology")actualmente protegida mediante patente en losEstados Unidos puede ser usada si se transfierea trigo. Obstáculos legales hasta ahora, restringenel uso de esta tecnología. La tecnología "acabadora"se puede aplicar en trigo para prevenir lagerminación mediante la inserción del gen letal yel promotor que causa la muerte del embrión enlas etapas finales de la embriogénesis. La semillacon el embrión muerto se desarrolla normalmente,pero ya no germinará. La ventaja de mercadoy la causa de subsecuentes restriccionesde esta tecnología está en la compra anual desemilla de una especie autofecundada como esel trigo. Sin embargo, en áreas donde la germinaciónes el factor limitante de la producción, losagricultores que cultiven estos trigos modificadosgenéticamente, asegurarán la cosecha de granomuy sano, independientemente, del color dela semilla o de la cantidad y frecuencia de la precipitación.

Avances en el mejoramiento de trigos tolerantes a la brotación de la espiga201Fuentes de tolerancia a lagerminación en la espigaTrigos de grano blancoUn trigo criollo de Irán llamado AUS1408 fueidentificado en Australia y se encontró que contienedos genes recesivos que confieren dormancia(Mares, 1987). Además, dos fuentes de trigoChino se encuentran disponibles que expresanun nivel de dormancia intermedia, aunque la evidenciasugiere que posiblemente estos trigoscontengan el mismo gen queAUS1408. La variedadAustraliana Sunlin mejorada por la Universidadde Sydney, es una variedad con alto potencialde rendimiento, de buena calidad, con granoblanco que ofrece niveles intermedios a elevadosde tolerancia a la germinación del grano en laespiga. Esta variedad ofrece una ventaja significativabajo condiciones de lluvia muy alta (Mares,sin publicar) (Fig. 2).Trigos de grano rojoGeneralmente uno o dos genes dominantescontrolan la dormancia en trigos de color rojo(Gale, 1989). Sin embargo, algunos programasde mejoramiento han logrado acumular a travésde mucho tiempo, genes de efecto aditivo sobrelos genes dominantes de efectos mayores quecontrolan la dormancia. Los mejoradores Canadienseshan ampliado la dormancia presente enlíneas avanzadas claves y variedades comoRL4137 y Columbus (Humphreys y NolI, 2001).Este trabajo ha permitido el desarrollo de nuevosmateriales con niveles muy altos de dormanciacomo AC Domain y la línea avanzada BW259.Trigos sintéticos hexaploides desarrolladosentre cruzas de trigos duros tetraploides modernosy el donador del genoma D en el trigo hexaploideAegilops tauschii, expresan niveles significativosde dormancia en el grano (Trethowan etal., 1998) (Cuadro 1). El trabajo de investigacióncontinúa para determinar si estos genes son unanueva fuente de dorman cia. Es también necesariodeterminar si la expresión de estos genes provenientesde los trigos sintéticos se expresa enun fondo genético con granos de color blanco ysi difieren de las interacciones epistáticas quese observan actualmente cuando la dormanciaasociada con el carácter color rojo del grano setransfiere a materiales de color blanco.Pasos a considerar cuando seselecciona para tolerancia a lagerminación en la espigaLos siguientes criterios resumen algunas delas consideraciones claves, que deben ser toma-500- Ol(/)400300~ro :2 rou 200 "O .!d "Oe100OOPavo n48 60Tiempo después de madurez cosecha(dlas)Fig. 2. Comparación del número de calda de Sunlin, tolerante al brotamiento y Pavónintolerante, cultivares de grano blanco durante un tratamiento de humedecimiento.

202 Richard M. TrethowanCuadro 1. Dormancia en algunos trigos sintéticos.Trigo sintéticoSn ipe/yav79/Dacj/Tea/3/ Ae. tauschii (879)Gan/Ae.tauschii (180)GerminaciónColor% Campo Caja Petri Grano0.0 00 Rojo0.3 0.0 RojoPadre Trigo DuroSnipelYav79//Dack/Teal Ganso 31.9 95.6 Blanco31 .6 70.1 Blancodas en cuenta por los mejoradores, cuando planeenhacer selección para tolerancia a la germinaciónen la espiga:1. Seleccionar un sitio uniforme, para eliminar lavariabilidad ocasionada por el tipo de suelo.2. Eliminar o reducir el estrés ocasionado porenfermedades y/o sequía, para eliminar la variabilidadespacial3. Cubrir las parcelas en evaluación en las etapasfinales de la madurez fisiológica, para evitarque se confundan los efectos de la lluviacon la madurez.4. Monitorear la madurez y cosechar todas laslineas en el mismo estado de madurez.5. Secar las muestras a112% de humedad. Estotomará aproximadamente cinco días a la sombraen un ambiente seco; de otra manera, seránecesario el uso de la estufa o del horno parasecar las muestras.6. Si se espera que la dormancia sea la principalfuente de variación, entonces las espigas sedeben trillar a mano y almacenar la semilla a-20°C hasta que se realicen las pruebas de germinación.7. Si se esperan efectos sustanciales que pudiesenestar asociados con componentes ajenosa las propiedades físicas del grano o de la espiga,entonces se sugiere congelar la espigacompleta hasta que sea requerida para los tratamientosde humedad.8. Para las pruebas de germinación: se sugiereusar 50 granos del genotipo por evaluar y 50granos del mismo genotipo, cuya dormanciahaya sido eliminada en papel filtro húmedo encajas de petri separadas y germinadas a 20°C.Contar diariamente los granos germinados.9. Para las pruebas de germinación en la espiga,las espigas deben de mojarse en una cámarade rocío o con un nebulizador, sumergidas enagua o envueltas en toallitas de papel húmedoy mantenerlas a una temperatura constante yuna humedad alta relativa.Repucción del efecto del granogerminado en la espigaLos siguientes pasos resumen un criterio claveque los agricultores pueden tomar para disminuirel efecto de la germinación del grano en laespiga:1. Elija cultivares que sean tolerantes a la germinaciónen la espiga, si los hay disponibles.2. Coseche su cultivo tan pronto como sea posible.3. Minimice las variaciones en madurez dentrodel cultivo, evitando los efectos de árboles yotras variaciones en el terreno. Asegúrese quela densidad de siembra sea lo más uniformeposible.4. Use las prácticas agronómicas apropiadas parareducir la aparición de macollas secundarios yterciarios.

Avances en el mejoramiento de trigos tolerantes a la brotación de la espiga2035. Use cultivares resistentes a la punta negra delgrano causada por Alternaria spp. La incidenciade esta enfermedad aumenta el riesgo deque el grano se germine en la espigaEfectos de alfa-amilasas enmadurez tardía sobre la calidad delgranoAlfa-amilasas en madurez tardía (AMT) que seexpresa en algunos cultivares en ausencia de lluvia,causando una reducción en el índice de caíday una subsecuente calidad panadera muy pobre.La expresión de AMT está estrechamenterelacionada con las condiciones ambientales,particularmente a las fluctuaciones de temperatura,antes de la madurez de corte. Un protocolopara inducir AMT ha sido desarrollado por la Universidadde Sydney, Australia (Mrva y Mares,2001) Yse ha desarrollado una prueba específicade ELISA para medir la producción de amilasacuando AMT se expresa. Los trabajos de investigaciónen Australia, han permitido identificar dosQTL's que son altamente significativos para AMT.El desarrollo de marcadores moleculares de diagnósticofacilitará enormemente la selección encontra de AMT en los programas de mejoramientode trigo.ReconocimientosEl autor desea agradecer a Daryl Mares, PrincipalCientífico Investigador de la Universidad deSydney, por su contribución y comentarios en lapreparación del presente artículo, así como también,a Julio Huerta, Investigador Adjunto, INIFAP­CIMMYT, Int., Programa de Trigo por su colaboraciónen esta traducción.Literatura consultadaDePauw, R.M.; McCaig, T.N. 1987. Recovery of sproutingresistance from red-kerneled wheats in white-kerneledsegregants . In: Proceeding 4 'h International Symposium PreharvestSprouting in Cereals. Ed. Mares, D.J. Westview Press ,Boulder, Colo.Gale, M.D. 1989. The Genetics of Preharvest Sprouting in Cereals,Particularly in Wheat. In: 'Preharvest Field Sproutíng in Cereals '.Ed. Derera, N.F. CRC Press, Inc. p. 85-110.Humphreys, D.G.; NolI, J. 2001. Methods for characterization ofpreharvest sprouting resistance in a wheat breeding program oIn: Proceeding of the 9 'h International Symposium on PreharvestSprouting in Cereals. SouthAfrica, June 24-28,2001.King, R.W.; Richards, R.A. 1984. Water uptake in relation to preharvestsprouting damage in wheat: ear characteristics. AustralianJournal of Agric. Research 35:327.King, R.W. 1989. Physiology of Sprouting Resistance . In:'Preharvest Field Sproutíng in Cereals'. Ed. Derera, N.F. CRCPress, Inc. p. 27-60.Mares, D.J. 1987. Preharvest sprouting toleran ce in white grainedwheat. In: Proceeding of the 4 1h International S.ymposium onPreharvest Sprouting in Cereals. Ed . Mares, D.J. PortMacquaries, New South Wales, Australia. p. 64-74.Mares, D. J.; Mrva, K.; Mui-Keng, l; Sharp, P. 2001 . Dormancyin white-grained wheat: progress towards identification of genesand molecular markers. In: Proceeding of the 9'" InternationalSymposium on Preharvest Sprouting in Cereals. South Africa,June 24-28,2001.Mrva, K.; Mares, D.J. 2001. Screening methods and identificationof QTl's associated with late maturity alpha-amylase in wheat.In Proceeding of the 9 'h International Symposium on PreharvestSprouting in Cereals. South Africa, June 24-28,2001.Trethowan, R.M.; Pfeiffer, W.H.; Pena, R.J.; Abdalla, O.S.1993. Preharvest Sprouting Tolerance in Three Triticale Biotypes.Australían Journal ofAgrie. Researeh. 44:1789-1798.Trethowan, R.M.; Peña, R.J.; Pfeiffer, W.H.1994. Evaluation 01preharvest sprouting in triticale compared to wheat and rye usingaline source rain gradient. Australian Journal ofAgríe. Researeh.45: 65-74.Trethowan, R.M. 1995.Evaluation and Selection 01 Bread Wheat(Trítieum aestivum l.) lor Preharvest Sprouting Tolerance.Australían Journal of Agríe. Researeh. 46:463-474.Trethowan, R.M.; Rajaram, S.; Ellison, F.W. 1996. Preharvestsprouting tolerance 01 wheat in the lield and rain simulator.Australian Journal ofAgríe. Researeh. 47: 708-716.Trethowan, R.M.; Villareal, R.; Mujeeb-Kazi, A. 1998.Preharvest Sprouting tolerance among synthetic hexap loidwheats. In: Proceeding 01 the 8'h International Symposium onPre-harvest sprouting in cereals . Detmold, Germany.

204 Richard M. TrethowanAbstractAdvances in breeding pre-harvest sprouting tolerant wheatRainfall prior to harvest can cause wheat grain to germinate in the spike thereby reducingyield, lowering test weight and adversely effecting milling and baking quality. Breedersworking in areas prone to pre-harvest sprouting damage, generally select red-grainedwheat because ofthe association between red-grain color and grain dormancy; the primarymechanism of tolerance to pre-harvest sprouting. Evidence from Ganada suggests thatbreeders have accumulated additive genes for dormancy in already tolerant red-grainedbackgrounds su eh as RL4137 and Golumbus, resulting in the cultivar AG oomain andthe breeding fine BW259. Among white-grained wheats, the line AUS140B in whichdormancy is controlled by two recessive genes remains the best source material.Screening for pre-harvest sprouting toleran ce in the field is difficult because of rain fallvariabi/ity in most environments. The use of rain simulators in which wheat spikes aremisted under controlled temperature and humidity has proved effective, although expensiveand time consuming. oevelopment of molecular markers for dormancy will greatly assistselection for pre-harvest sprouting tolerance. Work in Australia has identified amicrosatellite marker closely linked to the ABA sensitivity locus on chromosome 3D. Inaddition, quantitative trait loei, QTLs, linked with extreme susceptibility to sprouting,have been identified located on chromosomes 2A, 20 and 4A. A highly significant QTLfor late maturity alpha-amylase (LMA) , expressed in the absence ofrain fall and found inmany breeding programs around the world, has also been identified at Sydney University.Reliable LMA induction methods have been developed.

La utilización de los recursos genéticospor la genotecniaAlberto G. Cubillos1Resumen -----------------------------­La genotecología es el conjunto de procedimientos que permite identificar, preservar yponer a disposición de las generaciones futuras de los seres humanos la variaciónhereditaria útil de los organismos para satisfacer sus aspiraciones sociales yeconómicas. Uno de los aprovechamientos de los recursos genéticos es emplearloscomo germoplasma. La genotecnia es el conjunto de procedimientos mediante loscuales se generan nuevos cultivares a partir de la variación hereditaria útil delgermoplasma. Ambas disciplinas resultan , por lo tanto, secuencialmentecomplementarias . Sin embargo , la proporción de recursos genéticos que sonefectivamente utilizados por la genotecnia es reducida. El presente trabajo postulaque el nexo entre ambas disciplinas se basa en el intercambio de información físicahereditaria e información virtual de utilización. Ambos tipos de información constituyenuna unidad indisoluble, que, al no disponerse simultáneamente, provocan la brecha deaprovechamiento mencionada. Con el fin de demostrar esta hipótesis se analiza lacalidad y pertinencia de la información que ofrece la genotecología y la calidad ypertinencia de la información que demanda la genotecnia, utilizando el cultivo de trigopara pan como modelo. Se identifican las brechas existentes entre ambos grupos deinformación y se proponen estrategias que tiendan a reducir la brecha y lograr unmejor aprovechamiento de los recursos genéticos por la genotecnia.IntroducciónTodo mejoramiento genético de plantas utilizalos recursos genéticos con el fin de generarnuevos cultivares que son posteriormente empleadosen los procesos productivos silvoagropecuarios.El rol de los recursos genéticos en elmejoramiento genético de las plantas no estáen duda. Hartell et al. (1997) analizaron la contribuciónde los recursos genéticos a la productividaddel trigo expresada como el número deveces que las variedades locales ("Iandraces")aparecen en las genealogías de los cultivares,número de combinaciones de progenitores queles dieron origen, la concentración en el espacioy el tiempo y la disimilitud genealógica de los cultivaresusados en un área, concluyendo que se producenbeneficios como consecuencia de una mejorestabilidad del rendimiento cuando se utiliza unamayor disimilitud genealógica y una mayor tasa desustitución de cultivares en el tiempo.Es un hecho que la utilización de los recursosgenéticos por la genotecnia es reducida. Los programasde mejoramiento de los principales cultivosnormalmente se restringen a utilizar aquellos progenitoresque han sido previamente mejorados,obteniendo la suficiente ganancia genética que alientaa continuar empleando acervos génicos de reducidavariación genética (Rassmusson y Phillips,1997). Un análisis sobre la utilización de los recur­' Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales, Universidad Iberoamericana de Ciencias y Tecnologia, Santiago, Chile.E-mail: a.cubillos@entelchile.net

206 Alberto G. Cubillossos genéticos en el mejoramiento del trigo demostróque era del orden del1 0% y que normalmentese utilizaban como un componente más de genealogíascomplejas (Chapman, 1986). Se handado diversas explicaciones a este hecho, entrelas cuales las más frecuentes son:El genotecnista encuentra o, al menos, creeencontrar una suficiente variación genética en elgermoplasma elite que tiene a su disposición, elque sin duda resulta bastante vasto. Esta percepciónha sido comprobada empíricamente enaquellas ocasiones en que se han producido situacionesde emergencia para las cuales se encontróuna adecuada variación en este tipo degermoplasma (Chapman, 1986). Rassmusson yPhillips (1997) hipotetizan que el éxito obtenidocon el uso de un germoplasma con una reducidabase genética podría explicarse porque dentro deéste existiría una importante variación, la quepuede aprovecharse debido a una generación denovo de efectos epistáticos.Otra razón que se da para no utilizar el germoplasmallamado exótico es que éste no asegurauna adecuada ganancia genética (Allard,1992). Esta aseveración ha sido demostrada porSchoener y Fehr (1979) quienes encontraron quela probabilidad de generar líneas superiores desoja era mayor si se empleaban como progenitoresa líneas elite en comparación a cuando seincluian recursos genéticos menos desarrollados.Chapman (1986) confirma lo anterior al deducirque el uso que se le da a los recursos genéticostiende a satisfacer modificaciones hereditariasmenores del germoplasma elite, aunque suponeque éstos pueden haber tenido un impacto grandesobre el rendimiento. Este hecho lo induce aextraer dos consecuencias prácticas: Los caracteresmás probables que se utilizan de los recursosgenéticos se heredan en forma simple quese pueden evaluar y tamizar con facilidad, ya queson atributos de esta naturaleza los que se esperaríanque se incorporasen a las líneas elite.La incorporación de otra variación genética útilse ha producido en forma involuntaria debido asu ligamiento factorial con los caracteres intencionalmenteutilizados. Una estrategia propuestapara solucionar este problema es el enriquecimientogenétic0 2 , consistente en realizar un programade selección de caracteres indeseablesdel germoplasma exótico para transformarlo enuna población en la cual se ha aumentado la frecuenciade los alelos deseables (Abel yPollak, 1991).Otra razón que se ha dado para explicar elreducido uso del germoplasma por el mejoramientogenético es el tamaño demasiado grande delas colecciones (Holden, 1984). Una estrategiapara reducir el efecto del tamaño de las coleccio~nes y mejorar su accesibilidad es la formaciónde colecciones nucleares (Brown , 1995; Hamonet al., 1995; Malosetti et al., 2000).Finalmente, Gao Weidong et al. (2000) identificaron24 factores que limitan el uso efectivo quese dio a 178 mil accesiones de germoplasma dediferentes cultivos distribuidas en China durantelos años 1984-1989, concluyendo que los factorespolítico-económicos eran los más relevantes.Lo anterior se ha traducido en que ha sido elacervo génico primario el que ha recibido la mayorprioridad en las actividades de colecta, evaluacióny utilización, recibiendo los otros acervosuna menor atención, lo que ha traído comoconsecuencia que se los conozca botánica ygenéticamente sólo en forma fragmentaria (vonBothmeeretal., 1992). Valkoun (2001) confirmaeste panorama al citar a Kronstad quien expresabaen 1998 que "hay una creciente preocupaciónpor la estrecha base genética de los cultivaresde trigo modernos, ya que los genotecnistaspréfieren utilizar materiales de mejoramiento avanzadoscon el fin de acelerar la generación de losnuevos cultivares que cumplan con los requerimientosde uniformidad impuestos por la UPOV".El uso repetido de genes particulares por losgenotecnistas y la amplia distribución de unospocos cultivares de alto rendimiento se percibecomo una pérdida de la diversidad genética y serecomienda, entre otras estrategias, incorporarla noción de un mejoramiento genético para heterogeneidad,especialmente utilizando métodosbiotecnológicos (Jain, 1988).El presente trabajo postula que la principalcausa del uso reducido de los recursos genéticospor la genotecnia se debe primordialmente aque es la insuficiente cantidad y calidad de lainformación virtual funcional y de utilización la que2 Término para traducir el concepto inglés de "germplasm enhancement".

La utilización de los recursos genéticos por la genotecnia207determina una reducida demanda de la informaciónfísica hereditaria. La hipótesis es compartidapor Gao Weidong et al. (2000), quienes recomiendanel intercambio del germoplasma juntocon la información asociada. Con el fin de demostraresta hipótesis se analiza la calidad ypertinencia de la información que ofrece la genotecologíay la pertinencia de la información quedemanda la genotecnia, utilizando el cultivo detrigo para pan como modelo. Se identifican lasbrechas existentes entre ambos grupos de informacióny se propone una estrategia que tiende areducir esta brecha y lograr un mejor aprovechamientode los recursos genéticos por la genotecniay, de esta manera, hacer su trabajo racionalmentemás aceptable por la sociedad.La conservación de los recursosgenéticosSe entiende por recurso a todo elemento quesirve para satisfacer las aspiraciones culturales,sociales y económicas de los seres humanos(CONAMA, 1996). El Convenio de la DiversidadBiológica (1992) define como material genético atodo elemento que contenga unidades hereditariasfuncionales y como recurso genético a todomaterial genético de uso actual o potencial.La conservación de recursos genéticos es elconjunto de procesos por los cuales una muestrarepresentativa de la variación genética de unapoblación se preserva o conserva para usos futurospor los seres humanos. Estos procesos serefieren a los siguientes aspectos (Holden yWilliams, 1984; Cubillos, 1992):• Identificación de la variación genética útil mediantela valoración a priori y la prospección.• Adquisición de la variación genética útil mediantela colecta , la donación, el intercambio, lacompra o la herencia.• Mantención de la variación genética útil mediantela conservación in situ, la preservación exsitu, la multiplicación y la regeneración.• Descripción de la variación genética útil mediantela caracterización y la evaluación.• Registro de la variación genética útil mediantela documentación y la información.• Facilitación del acceso a la variación genéticaútil mediante la valoración a posterior, el enriquecimientogenético, la formación de coleccionesnucleares y el intercambio.El conjunto de procesos tiene como consecuenciala generación de colecciones de recursosgenéticos o genotecas. Por esta razón, sepuede llamar genotecología a la conservación delos recursos genéticos. El fin último de una genotecaes la utilización de los recursos genéticospor el mejoramiento genético, la biotecnologíao la investigación científico-tecnológica.Las colecciones de recursos fitogenéticos sesuelen clasificar desde el punto de vista de suutilización por el mejoramiento genético en trescategorías (Harlan y de Wet, 1971):• Acervo génico primario, formado por los materialesque contienen genes de interés y no tienendificultad para hibridarse sexualmente conla especie cultivada. Corresponde al germoplasmapropio de la especie cultivada (cultivarescomerciales, cultivares obsoletos, variedades deagricultor, líneas avanzadas de mejoramiento,líneas especiales) y germoplasma de especiesfilogenéticamente próximas a la cultivada.• Acervo génico secundario, formado por aquellasespecies que contienen genes de interés,pero que se pueden transferir a la especie cultivadacon dificultad mediante procesos sexualesnormales, resultando difícil la recuperaciónde segregantes con las combinaciones de genesdeseados.• Acervo génico terciario, formado por aquellasespecies que contienen genes de interés, losque no son posibles de transferir a la especiecultivada mediante procesos sexuales normales,por lo que se requiere de técnicas especializadaspara lograr este fin .Resulta lógico que el genotecnista tienda autilizar el acervo génico primario, especialmentesi está presionado por el aspecto económico detener que lanzar cultivares de buenas característicaspara el mercado y, por tanto, que resultencomercialmente exitosos (Valkoun, 2001).La valoración de la conservación de los recursosgenéticos resulta difícil. El valor actual delos recursos genéticos puede abordarse median­

208 Alberto G. Cubilloste técnicas econométricas conocidas, determinandoel valor de uso directo, sea mediante unaevaluación social o privada de los nuevos cultivaresque se logran generar como descendientes(Gollin et al., 1997). El valor potencial , en cambio, se puede estimar solamente mediante valoresde no uso, como son los de existencia y elde cuasi opción o herencia (Swanson, 1997; Leóny Cubillos, 1997) o por el índice ordinal de conservación(Cubillos 1994).El mejoramiento genético deplantasSe entiende por mejoramiento genético deplantas al conjunto de procesos genéticos por loscuales se logra generar una población avanzadaen la que todas las plantas presentan las característicasde interés, a partir de otra poblaciónprogenitora en la cual diferentes individuos presentandistintos caracteres de interés. Este procesorecibe también el nombre de fitomejoramientoo genotecnia vegetal.Los procesos genéticos que se emplean tiendena satisfacer en forma complementaria los siguientesobjetivos (Fehr, 1987; Jensen, 1988):• Identificación de progenitores, utilizando la informaciónprovista por bases de datos.• Aumento de la variación genética, utilizando losmétodos de introducción, hibridación, transformación,cibridación, mutagénesis, haploidizacióny/o poliploidización.• Estabilización de la variación genética, utilizandolos métodos de endogamia, selección, haploidizacióny/o poliploidización.• Acotación de la variación genética, utilizandolos métodos de evaluación, selección y purificación.• Protección legal de la variación genética mediantela inscripción de los cultivares en losregistros y protección pública de la propiedadintelectual, como el de obtentor o de patente(Cubero, 1999), o el de protección privada delicencia de producción.El conjunto de procesos tiene como consecuenciala generación de nuevos cultivares. Estoscultivares representan un manifiesto avancepara el bienestar de la población. Este avance seexpresa como beneficios de índole social y privada, los que pueden estimarse perfectamentemediante técnicas econométricas, tales como elretorno anual, ganancia total, beneficio neto, tasainterna de retorno o valor actualizado neto (Brennan,1989; Campos y Beratto, 2001). Una formaclara de apreciar estos beneficios es el sistemade protección de la propiedad intelectual de losnuevos cultivares mediante derechos o regalíasdel obtentor. La evaluación final de un programade mejoramiento genético pasa, por tanto, por unaevaluación económica tanto del capital invertidocomo de los beneficios sociales y privados queemanan de él. El éxito dependerá, en última instancia,de la eficiencia y eficacia con que se realizael proceso genotécnico.La primera fase de la genotecnia es la identificaciónde los progenitores. Esta elección debeconsiderar según Fehr (1987) la identificación delcarácter a mejorar, el tipo de herencia que presentael carácter y la fuente del germoplasmaprogenitor.Se reconoce que el proceso de mejoramientogenéticos utiliza diversas fuentes de germoplasma,las que se clasifican de acuerdo a su similitudcon los cultivares comerciales en las siguientescategorías (Fehr, 1987):• Cultivares comerciales, que permiten un aumentodel potencial de avance genético.• Líneas genotécnicas elite, las que también permitenun avance genético importante.• Líneas genotécnicas aceptables con superioridaden uno o pocos caracteres, incluyendo cultivaresobsoletos.• Introducciones y colecciones de especies cultivadasque presentan caracteres específicosde interés, que incluyen las variedades locales.• Especies emparentadas con la cultivada, quese utilizan solamente cuando el carácter deseadono se encuentra disponible en el germoplasmacultivado.Resulta lógico que el genotecnista otorgueprioridad a las dos primeras categorías de ger­

La utilización de los recursos genéticos por la genotecnia209moplasma, posponiendo la utilización del restosolamente para situaciones para las cuales noencuentra la variación genética en los materialeselite.La interacción entre lagenotecología y la genotecniaAmbas disciplinas, genotecología y genotecnia,son sin duda alguna secuencialmente complementarias.Se ha demostrado que la proporciónde recursos genéticos que son efectivamenteutilizados es reducida. No hay duda que el éxitode un programa genotécnico depende de la juiciosaelección del germoplasma que dará origena la población progenitora (Qualset, 1979; Fehr,1987; Jensen, 1988). La elección del germoplasmaa utilizar se debe basar en los atributos heredablesque presenta. La genotecología describeestos atributos mediante los procesos de caracterizacióny evaluación y los registra mediantelos procesos de documentación e información.Son estos procesos la base del intercambio, queconstituye el nexo entre ambas disciplinas, genotecologíay genotecnia. El intercambio consisteen el flujo de información hereditaria física(ADN) acompañada de la información virtual relativaa su funcionalidad y utilización (descriptores). Ambos tipos de información constituyen unaunidad indisoluble, las que al no disponerse enforma simultánea provoca la brecha de aprovechamientomencionada. Este concepto ha sidóincluso reconocido legalmente cuando los tribunalesse han negado a otorgar el patentamientoa secuencias de ADN de las cuales se carece informaciónde uso con base a que no cumplen conel requisito de aplicación industrial (Cubero , 1999).Se analiza la calidad y pertinencia de la informaciónque ofrece la genotecología y la pertinenciade la información que demanda la genotecnia, utilizando el cultivo de trigo para pan(Triticum aestivum L.) como modelo, con el fin dedemostrar la hipótesis.La información demandada por lagenotecniaUn programa de mejoramiento genético de trigotrata de mejorar entre 10 a 30 atributos diferentes(Allan, 1987), los que, a su vez, resultande la expresión e interacción de muchos caracteresheredables. La naturaleza poliploide del trigopara pan ha dificultado los análisis genéticos,sin embargo se considera que se tiene una informaciónhereditaria considerable. El agricultoraprecia básicamente tres grupos de atributos enun nuevo cultivar: el rendimiento, la adaptación yla calidad . Muchos de los factores que determinanestos atributos tienen una base hereditaria,constituyéndose, por tanto, en los objetivos lógi­. cos de la genotecnia. Un análisis de los atributoshereditarios que contempla la genotecnia, sinpretender ser exhaustivo ni profundo, son los quese dan a continuación. Análisis específicos delos caracteres demandados por la genotecnia hansido hechos por Allan (1987), Toriyama (1992) yRajaram (2001).El rendimiento se considera como uno los atributoshereditarios más importantes. Rendimientoes la tasa de producción de una planta porunidad de superficie y tiempo. El rendimiento noes un carácter genético, sino que una propiedademergente del sistema agrobiológico que es elsembradío. Es la expresión conjunta de muchoscaracteres genéticos interdependientes y que seexpresan en una función de producción. Grafius(1956, 1964) propuso la hipótesis que no existíangenes para rendimiento, sino que solamentepara componentes de éste. Esta hipótesis explicael aumento de rendimiento como consecuenciade la expresión fenotípica de interaccionesentre sus componentes. Estos componentes seheredan en la medida que ellos se deben a efectosaditivos y, en menor grado, a dominancia yepistasis. El rendimiento de una siembra de trigopara pan está determinado por la producción degranos por superficie, número de plantas por superficiey producción de granos por plantas. Cadauno de estos atributos se puede, a su vez, descomponeren nuevos atributos, a saber, númeroplantas por superficie, número semillas sembradaspor superficie, tasa de establecimiento, tasade viabilidad de la semilla, tasa de vigor de lasemilla, número de semillas viables por total desemillas, número de plántulas emergidas, totalplántulas obtenidas por superficie, número de granospor planta, peso de los granos, número degranos por superficie, número de granos por culmo,número de culmos con espigas por planta,número de granos por espiga, número de espigaspor culmo, número de granos por espiguilla,número de espigu illas por espiga , número de fIarespor espiguilla, tasa fertilidad de las flores,

210 Alberto G. Cubillosnúmero de flores fértiles por total de flores, númerode culmos con espigas por planta, númerode culmos por planta, tasa de culmos fértiles,número de culmos fértiles por total de culmos.El rendimiento resulta, por tanto, de la expresiónde una función compleja de los componentesdel rendimiento mencionados. El mejoramientogenético se realiza , consciente o inconscientemente,para aquellos componentes que constituyenbásicamente los caracteres finales de cadaecuación, por ejemplo tasa de culmos fértiles, latasa de fertilidad, número de flores por espiguilla,etc. La idea de Grafius (1964), si bien teórica,sirvió a un mejor entendimiento de las basesdel mejoramiento genético para rendimiento (Jensen, 1988). En este análisis juega un importanterol una serie de interacciones que se expresancomo correlaciones positivas y negativas entrelos diferentes componentes (McNeal et al., 1978;Stehno et al., 1997) Y con el ambiente (Adams,1967; Adams y Grafius, 1971). Rajaram (2001)rescata estas ideas en lo que denomina "nuevotipo de planta" del trigo, agregando que el retopara lograrlo consiste en que la genotecnia seacapaz de compensar los diferentes componentesdel rendimiento a tal punto que el resultadoexceda lo que es posible obten~r con las interaccionesnormales entre ellos.Otro concepto que se ha asociado al rendimientoes el índice de cosecha que se definecomo la razón entre la producción de grano y laproducción de grano más paja (Allan, 1987). Estefactor ha recibido una gran atención por los genotecnistasy tiene una estrecha relación con losfactores de enanismo (genes Rht) . Existen , sinembargo, interacciones que son difíciles de entender,como es el efecto de la resistencia a laroya de la hoja determinada por el gen Lr19 deAgropyron elongatum, el que incide favorablementeen el rendimiento de los genotipos en los que selo ha introgresado (Rajaram , 2001).Otra idea importante de la genotecnia es ladel modelo biológico teórico de planta o ideotipopropuesta por Donald (1968). Este concepto enfatizaque en la biología de la planta se debenconsiderar, tanto desde el punto de vista teóricocomo empírico, tres atributos de la planta de trigo, a saber, la fotosíntesis de la comunidad deplantas, la espiga como reservorio de los fotosintetatosy la habilidad competitiva de las plantasen la comunidad . Estos atributos hereditariosmuestran una serie de interacciones entre lasplantas individuales que forman la comunidadcultivo, las plantas y los elementos del medio, yentre los elementos del medio, o sea, el conceptoenfatiza las interacciones que determinan laadaptación.La adaptación es el proceso por el cual lasplantas de una población cambian sus estructuraso funciones de modo que se acomodan mejora un ambiente determinado. Este acomodo suponeen la gran mayoría de los casos una mejorcapacidad de sobrevivencia en el ambiente. Laadaptación se logra por un ajuste fenotípico a lascondiciones ambientales preponderantes o por unaespecialización genotípica La adaptación recibeuna consideración principal por parte de los genotecnistas(Allan , 1987; Rajaram, 2001). La genotecniase preocupa de la adaptación en su contextogenotípico, es decir, el proceso por el cualse logran combinaciones favorables de genes queaumenten la capacidad productiva de una población. Existen diferentes tipos de adaptación queson de interés para la genotecnia, los que puedenagruparse en tres categorías, a saber, adaptaciónal medio abiótico, adaptación al medio bióticoy adaptación a procesos productivos.La adaptación al medio abiótico se refiere a lamodificación de la expresión de la población deplantas para acomodarse a condiciones del ambientefísico. Muchas de estas condiciones tienenuna expresión cuya base se encuentra enmécanismos hereditarios. Algunos ejemplos sonla adaptación al clima en sus contextos de toleranciaa temperaturas bajas, subóptimas, letaleso de vernalización (genes Vrn) , adaptación a temperaturasaltas subóptimas, adaptación al fotoperíodo(genes Ppd) ; adaptación a suministro deagua ("stress" hídricos), tanto por exceso comodeficiencia; adaptación al suministro de nutrientes,especialmente los nutrientes N, P Y otrosmacro y micronutirentes, buscando eficiencia enel uso de fertilizantes; adaptación para toleranciaa elementos químicos nocivos como el AI 3+,Mn 2 +, Na 1 + (Allan, 1987; Slafer et al., 2001; vanGinkel et al., 2001; Veisz et al. , 2001) .La adaptación al medio biótico se refiere alcontrol de enfermedades, plagas y malezas, esdecir, la interacción del sistema cultivo con otrosorganismos parásitos, predatores o competidores.Se utilizan básicamente tres estrategias parareducir el efecto de la falta de adaptación de los

La utilización· de los recursos genéticos por la genotecnia211cultivares al medio biótico: control cultural, contralquímico y control genético. El control genéticose expresa a través de la resistencia o toleranciaa enfermedades y plagas. La estrategiade la resistencia genética a las enfermedades yplagas es muy importante debido a que contribuyea reducir costos de producción ya disminuirlos efectos nocivos contaminantes de la agriculturasobre el ambiente. Por esta razón, el mejoramientogenético para resistencia o tolerancia aplagas y enfermedades es un tema de gran importanciapara la genotecnia del trigo. El mejoramientogenético de trigo para pan considera ungran número de enfermedades y plagas (Allan,1987; Keller, 2001). Recientemente se ha incorporadola estrategia de incorporar a las plantasresistencia a ciertos herbicidas que por su eficienciapueden otorgar un beneficio económico o ambientalal cultivo.La adaptación a los procesos productivos tratade acomodar la población de plantas a las condicionesespecíficas requeridas por un determinadosistema de cultivo. Son numerosos los caracteresque se mejoran para el caso del trigo(Allan, 1987; Barnard, 2001; Worland etal., 2001).La siembra mecanizada requiere uniformidad entamaño y forma de las semillas. Un buen cultivorequiere de uniformidad en la germinación yemergenciadel cultivo, lo que está relacionado conprocesos de latencia de las semillas. Es posibleromper la latencia de las semillas mediante tratamientosquímicos, pero es más económico quela semilla genéticamente rompa su latencia enforma natural. El cultivo o la cosecha mecanizadarequiere de plantas que sean capaces de mantenerseerectas (genes Rht) , que no produzcanculmos laterales tardíos y que maduren en formasincrónica . La cosecha mecanizada requiere quela planta sea capaz de mantenerse en pie sinacamarse (tenderse) y sin que se produzca ladehiscencia natural (desgrane). La cosecha, elmanipuleo y el transporte mecanizado requierede órganos capaces de tolerar golpes y otrosdaños. Estos factores han sido genéticamenteseleccionados por el hombre desde muy tempranoen la historia de la agricultura y varios de elloshan modificado la capacidad de la especie parasobrevivir en el ambiente natural.El concepto de adaptación está muy relacionadocon el de estabilidad de la producción . Laestabilidad es la propiedad de asegurar la constanciade la producción de un cultivo en el tiempo.Esta es una propiedad muy apreciada por losagricultores debido a la frecuente interferencia queel proceso agrícola sufre por factores ambientalessorpresivos. Estos factores pueden ser de tipobiótico o abiótico, como son los efectos de climao plagas. En general las respuestas de los cultivosa los factores bióticos son de naturaleza cualitativa:La producción no se ve afectada si la poblaciónresiste o tolera una plaga o enfermedad,pero se reduce cuando es susceptible. Los factoresabióticos pueden mostrar respuestas cualitativasy cuantitativas. Respuestas cualitativasson las expresiones fotoperiódicas, las del régimengeneral de temperaturas o suministro deagua. En cambio, son de trpo cuantitativo las respuestasa los fertilizantes, riego, temperatura decrecimiento, etc. En general, las respuestascuantitativas de producción siguen una funciónlineal a medida que varía el factor ambiental(Finlay y Wilkinson, 1963; Brancourt-Hulmel etal., 1997). Se dice que el cultivar tiene una respuestaestable cuando el coeficiente de regresiónes cercano a 1.Se entiende por calidad al conjunto de cualidadesde una cosa que le confiere excelencia osuperioridad con relación a otra . La calidad, porlo tanto, es un parámetro relativo. Muchas de lascualidades que confieren calidad a los productosagrícolas son heredables. Existen diferentes, categorías de calidad (Finney et al., 1987). Lacalidad de extracción se refiere a la eficiencia enel proceso de transformar el órgano original enun producto primario directo, harina a partir delgrano de trigo. La calidad de transformación serefiere a la eficiencia en el proceso de transformarun producto primario en uno secundario, pana partir de harina de trigo. La calidad para la nutricióndistingue calidades negativas y positivas.La calidad nutritiva negativa se refiere a los compuestosnocivos para la salud como son los compuestosalérgicos y la lectina WGA ("wheat germagglutinin") del trigo, aspectos que en la actualidadestán adquiriendo una creciente preocupaciónpara los consumidores. La calidad nutritivapositiva se refiere a aquellos compuestos favorablesa la salud , como son las vitaminas, contenidoy calidad de las proteínas, contenido y disponibilidadde hierro, etc. Las nuevas biotecnolo­

212 Alberto G. Cubillosgías están permitiendo incorporar característicasde nutrición muy importantes en algunos alimentosbásicos. Un interesante ejemplo de esto últimoes el caso del "arroz dorado" capaz de sintetizarprovitamina Ay acumular hierro asimilable.Las calidades que se han mencionado hasta estemomento obedecen a parámetros objetivos y sonreconocidas prácticamente en forma universal.Las calidades que se enumeran a continuacióntienen su base en consideraciones culturales,variando entre personas y pueblos. La calidadorganoléptica, se refiere esencialmente al aspecto,olor y sabor del producto. En este sentido resultaimportante el color de la masa del pan y losdiferentes tipos de panes que se espera producircon el trigo. Una calidad relativamente nueva esla que se refiere a la vida útil de los productosfrescos, en el caso del trigo se refiere al controlde la expresión de una amilasa que disminuye latasa de añejamiento del pan (Barro et al., 1997;Blechl etal., 1987, 1995).Rajaram (2001) resume las característicasque, desde su visión después de 23 años comogenotecnista principal del CIMMYT, deberán tenerlos cultivares de trigo del Siglo XXI:• Continuar con la reestructuración de la plantade trigo aprovechando los componentes de rendimiento.• Reconsiderar el aprovechamiento del vigor híbrido,lo que significa poner atención a nuevoscaracteres como extrusión de las anteras, unagran producción de granos de polen y una altatasa de viabilidad del polen.• Incorporar el gen para resistencia a roya de lahoja Lr19 por sus efectos positivos en el rendimientode los cultivares.• Incorporación de resistencias múltiples a variosfactores bióticos simultáneamente.• Enfatizar la resistencia o tolerancia a "stress"abióticos como sequía, temperatura, etc.Las nuevas biotecnologías están permitiendola introgresión de genes desde germoplasmasmuy diferentes a los conocidos, ampliando elacervo génico terciario más allá de la filogeniaconocida para la especie Triticum aestivum(Pelligrenischi et al., 2001) Ypermitiendo una selecciónmuy precisa con base a marcadores moleculares(Charmet et al., 2001).Finalmente, el desarrollo de la población mundialestá incorporando otros objetivos relativamentenuevos para la genotecnia. Uno es la ampliaciónde la frontera de la agricultura permitiendoque las plantas cultivadas puedan hacer uso deterrenos con limitaciones para su vida. Otro es laconsecuencia de la creciente preocupación de lasociedad por el ambiente, desarrollando cultivaresmás amistosos con éste debido a una menornecesidad de utilización de agroquímicos e, incluso,sirvan para mejorar el ambiente, la fitorremediación.Finalmente, se está avanzando enexplorar la posibilidad de que las plantas puedanser utilizadas como biorreactores para generardiversos productos como, por ejemplo, hidrocarburoscombustibles, polímeros plásticos, fármacos,enzimas de uso industrial, vacunas, etc.La información ofrecida por lagenotecologíaLa genotecología ofrece tanto la informaciónfísica hereditaria en forma de colecciones de germoplasmacomo la información virtual sobre utilizaciónexpresada en los llamados descriptores.Las definiciones que se dan a continuación sehan tomado del "Elsevier's Dictionary of PlantGenetic Resources" (1991). Se define como descriptora un carácter 3 identificable, medible, tipificadoy consensuado de una accesión 4 que hacemás fácil las operaciones de clasificación, almacenamiento,recuperación y utilización. Los descriptoresse agrupan en una lista o guía única .3 Carácter se define como la expresión fenotípica, sea un atributo estructural o funcional de un organismo, que resultade la interacción de un gen o grupos de genes con el ambiente.4 Accesión es una muestra representativa de germoplasma de uno o varios individuos de una población en cualquiera desus formas reproductivas (semilla, tubérculo, esqueje, etc.).

La utilización de los recursos genéticos por la genotecnia213Los descriptores se utilizan en la caracterización5 y evaluación 6 de una accesión con el fin dedar a conocer las propiedades morfológicas, fisiológicas,genéticas, agronómicas, bioquímicasy moleculares que la conforman.Una síntesis de los descriptores empleadospor la genotecología para el caso del trigo (IBPGR,1981 , 1985) es la siguiente, explicitándose aquellosque podrían tener una posible utilidad para elgenotecnista:• Descriptores ecogeográficos: Datos de origeny procedencia como fecha, país, provincia o estado,localidad, latitud, longitud, altitud, tipo decolección, estado de la muestra, nombre de laaccesión.• Descriptores citológicos y genéticos: Se mencionansólo en forma genérica.• Descriptores morfológicos: Datos de la inflorescenciacomo días a la floración, densidadde la espiga, presencia de barbas, pubescenciade las glumas, número de espiguillas porespigas, número de semillas por espiguilla, tamañode la semilla, textura de la semilla; datosdel grano como tendencia al brotado, llenadodel grano.• Descriptores agronómicos: Datos vegetativoscomo tipo de crecimiento, altura de planta, hábitode crecimiento, capacidad de macollaje,tendedura.• Descriptores de adaptación abiótica: Sensibilidadfotoperiódica, susceptibilidad a diferentes"stress" (temperaturas altas o bajas, hídricospor exceso y deficiencia), tolerancia a la acidezdel suelo, aluminio, salinidad, bajo nitrógeno.• Descriptores de adaptación biótica: Pestes (nemátodos,mosca de Hesse), hongos (roya estriada,roya del tallo, roya de la hoja, oidio, septoriosis,fusariosis, mal del pie), bacterias, virus(BYDV) y micoplasmas.• Descriptores bioquímicos: % de proteína, % delisina, composición de aloenzimas.• Descriptores de procesamiento: calidad genéricapara el procesamiento.Es interesante destacar que los descriptoresde adaptación abiótica y biótica, de calidad paraprocesamiento y genéticos carecen de lacondición necesaria de ser parámetros objetivos,inequívocos, medibles y tipificados que se esperade una descripción como los define el "Elsevier'sDictionary of Plant Genetic Resources" (1991).La brecha entre la informaciónhereditaria física y la virtualofrecida por la genotecología y lademandada por la genotecniaUna buena evaluación del germoplasma es unrequisito básico para una utilización efectiva(Marshall y Brown, 1981; Hawkes, 1983, IBPGR,1985; Damania, 1979). La caracterización yevaluaciónde las colecciones de germoplasma resultamuchas veces incompletas y es muy frecuentementeuna inadecuada calidad de los datos(Peeters y Williams, 1984). Existen muchas coleccionesde recursos genéticos de trigo en el mundo,sin embargo, la información sobre las accesioneses limitada, ya que incluso aquellos materiales quehan sido sometidos al proceso preliminar no presentanla mejor calidad de información (Damania,1979). Allard (1992) dice que la razón más frecuentedada por los genotecnistas para no utilizar germoplasmaexótico es la falta de descriptores útilespara sus fines.La calidad de la información sin duda resultaimportante, pero tan importante como la calidad esla cantidad de información disponible. Peeters yWilliams ( 1984) estimaron que la proporción mundialde colecciones que carecían de información depasaporte era del 35%, las que carecían de datosde caracterización era de 80% y las que carecíande datos de evaluación era de 95%. Resulta importantedestacar que estos autores identificaron loscaracteres que los genotecnistas consideran másimportante para su trabajo, llegando a establecerlas siguientes prioridades:5 Caracterización es la descripción y registro de los caracteres morfológicos, citogenéticos, bioquímicos y molecularesde una accesión cuya expresión es poco influenciada por el medio.6 Descripción y registro de caracteres influidos por los factores bióticos y abióticos del ambiente. Normalmente serefieren a caracteres de valor agronómico y su expresión está generalmente determinada por poligenes.

214 Alberto G. Cubillos• Resistencia a enfermedades y plagas (53.1 %).• Caracteres de adaptación y reacciones a condicionesde "stress" (43.8%).• Caracteres que mejoran la productividad y/orendimiento (31.3%).• Calidad del grano o la semilla (18.8%).• Madurez (18.8%).Van Loosdrecht et al. (1988) al estudiar losdescriptores empleados para trigo concluyen quelos descriptores resultan totalmente inadecuadosy que para que sean realmente útiles deben sesgarsehacia aquellos caracteres que interesan alusuario y ponen en duda el valor de una evaluaciónmeramente morfológica. El estudio llevó aestos autores a elaborar una lista de descriptorespara 34 atributos que se consideraron especialmenteadecuados para los fines de regeneración.La elaboración de la lista tomó en consideraciónvarias listas de descriptores utilizadas, lainformación proveniente de la literatura especializaday la opinión de cinco genotecnistas de organizacionesholandesas públicas y privadas.Gao Weidong et al. (2000) confirman la conclusiónanterior y enfatizan la necesidad de fortalecerla caracterización y la evaluación si se deseamejorar la utilización de los recursos genéticospor la genotecnia.Se puede concluir que los caracteres de interéspara la genotecnia son los qUe o no han sidodescritos o no han sido informados. La falta deinformación no es solamente una falla de la genotecología,sino que también obedece a que losgenotecnistas no devuelven a los bancos de germoplasmalos datos de evaluación que ellos logran(Peeters y Williams, 1984). Esta falta deretribución de la genotecnia hacia la genotecologíaresulta especialmente crítica si se consideraque uno de los principales requisitos de una buenaevaluación es la generación de datos provenientede una diversidad de ambientes. No cabeduda que existen más programas de genotecniapara un determinado cultivo, como el trigo, quegenotecas del mismo y que son estos programaslos que realizan trabajos de evaluación ymantienen la información correspondiente. Enconsecuencia, se podría postular que no es unafalta de información la que realmente existe, sinoque una dispersión de una información que semantiene sin sistematizar y sin estar disponible.Los antecedentes expuestos han sido enfatizadospor Peeters y Williams (1984) al identificarcomo la limitación más importante a una seriaausencia de datos básicos y, cuando éstosestán disponibles, a su escaso valor para losgenotecnistas debido a una inadecuada capacitaciónde los genotecnólogos para generarlos, faltade fondos adecuados para realizar los trabajos ya una ausencia de planes y estrategias claraspor parte de los administradores y curadores decolecciones de germoplasma.No hay duda que existe una brecha importanteen cuanto a la pertinencia de la informaciónvirtual de uso que proporciona la genotecología yla información virtual que demanda la genotecnia.Parte de la información resulta poco relevantepara la genotecnia, otra parte resulta importante,pero se registra en forma insuficiente e incompletay otra simplemente no se registra. Ejemplode lo último es la información generada porlos propios programas de genotecnia y por lasnuevas biotecnoiogías basadas en los estudiosgenómicos que ofrecen diversas herramientas quepermiten potenciar tanto la genotecología comola genotecnia, como son la caracterización molecularde la variación genética de las coleccionesde germoplasma, la identificación y marcadode genes de interés, el mapeado y la clonaciónde genes de interés, la manipulación de los caracterescuantitativos (Tanksley, 1995). La primeray la última de estas áreas resultan especialmentesignificativas para los objetivos de ambas disciplinas.Ejemplos de la potencia de estos trabajosson los avances logrados en la selección asistidapor marcadores QTL's en el mejoramientogenético para rendimiento de líneas híbridas demaíz (Stuber, 1995) y para atributos de panificaciónen trigo (Charmet et al., 2001).Peeters y Williams (1984) llegan a la "conclusióninexorable que la información de uso queproporcionan la mayoría de los bancos de germoplasmano satisfacen o satisfacen sólo parcialmentelas necesidades y expectativas" de losgenotecnistas y que "los caracteres más apreciadosse proporcionan rara vez y, cuando se lohace, los datos normalmente están incompletos",a lo cual habría que agregar que existe una abun­

La utilización de los recursos genéticos por la genotecnia215dante información de evaluación que se encuentradispersa, sin sistematizar y sin estar disponibleen los propios programas de genotecnia.La brecha identificada afecta a una de las primerasfases operativas de la genotecnia cual esla de elección de los progenitores. Qualset (1979)sintetizaba este punto diciendo que la preguntamás frecuente que se hacen los genotecnistases cómo elegir los progenitores que se deben incorporaren los cruzamientos y Fehr (1987) agregaque la decisión más importante que un genotecnistadebe hacer es la elección de los progenitoresque empleará para el desarrollo de poblaciones.Jensen (1988) hace un análisis de lasdiversas estrategias que se emplean para elegirprogenitores mencionando estudios de correlaciónsimple, desempeño de los progenitores, análisisvectorial, análisis multivariado, análisis canónicoy análisis ecogeográfico. Concluye que no hayuna solución simple a este dilema, la que estimaque se debe basar en el uso de dos tipos de conocimientos,a saber, el conocimiento empiricode lo que él llama la "potencia de un genotipocomo progenitor" y la predicción objetiva de estapotencia. Considera que este conocimiento todavíaes una disciplina emergente en el campode la genotecnia. Las nuevas biotecnologías permitenpromisorios análisis de muchos atributosy caracteres de interés para el genotecnista detrigo (Figliuolo y Spagnoletti Zeuli, 2000; Lanaud,2000), como también evaluar la contribución delos progenitores a poblaciones de germoplasma(Tara et al., 1997;) y contribuir a mejorar la eficienciaen la transmisión de QTL's valiosos delgermoplasma no adaptado a materiales elite delmejoramiento (Tanksley y Nelson, 1996).El conocimiento empírico del desempeño deun progenitor no lo puede satisfacer la genotecología.Pero, por otra parte, si se dispusiese deuna metodología que permitiese predecir objetivamenteeste desempeño se lograrían satisfacerlos siguientes aspectos:• Una mejor descripción de los recursos genéticosde acuerdo a criterios genotécnicos.• Una mejor clasificación de los recursos genéticosdesde el punto de vista predictivo comoprogenitor.• Un mejor desempeño de los progenitores queconforman el germoplasma, logrando una mayoreficiencia y eficacia del proceso genotécnico.• Una mayor valoración social de la genotecología.Conclusiones y recomendacionesEl análisis de las necesidades de informaciónque requiere la genotecnia y la que provee la genotecologíapermite concluir:• Existe una brecha importante en cuanto a lautilidad y pertinencia de la información virtualde uso que proporciona la genotecología y lainformación virtual que demanda la genotecnia.• Los programas de genotecnia generan y mantienenuna valiosa información de evaluación sinsistematizar, ni informar.• Esta brecha afecta a una de las primeras fasesoperativas de la genotecnia cual es la elecciónde los progenitores.La estrategia para lograr reducir la brechamencionada debería considerar a lo menos lossiguientes aspectos:1.Una revisión de los descriptores empleados porla genotecnia a la luz de la información virtualsobre uso que necesita la genotecnia. Esto requierede una capacitación para y una estrechacolaboración entre los especialistas deambas disciplinas, genotecología y genotecnia.Gao Weidong et al. (2000) incluso amplía estainteracción incluyendo también a los agricultores.2. Una actualización permanente de la lista dedescriptores empleados por la genotecología ala luz de los avances científicos y tecnológicos.3. Una recopilación sistematizada de la informaciónde evaluación generada por los programasde genotecnia.4. La creación de una red de bases de datos interrelacionadasque permita compartir la informaciónsobre caracterización y evaluación provenientede los programas de genotecología ygenotecnia con el fin de hacer más accesiblela información al nivel mundial. La idea es compartidapor Gao Weidong et al. (2000) quienes,

216 Alberto G. Cubillossin embargo, restringen la acción de la red alnivel nacional. La tarea se vislumbra como propiadel mandato de los institutos que dependendel Grupo Consultivo para la Investigación AgrícolaInternacional (CGIAR). Una posible solucióna esta proposición es el uso del "Sistemade la Red Ampliada de Información para RecursosGenéticos" (SINGER) que agrupa la informaciónde los Centros del CGIAR bajo la coordinacióndel Instituto Internacional para RecursosGenéticos (IPGRI)? L.:a propuesta del sistemapodría instrumentalizarse mediante unaampliación y, probablemente, una adaptaciónpara permitir la interconexión con los InstitutosNacionales de Investigación Agrícolas.5. Un trabajo conjunto entre los especialistas deambas disciplinas para la identificación de metodologíaspredictivas del comportamiento deun genotipo como progenitor con base a losdescriptores actuales y los nuevos propuestos.Esta tarea también se concibe como propia delmandato de los institutos que dependen delCGIAR.6. La metodolog ía debe ser validada adecuadamentemediante experimentos especialmentediseñados. Esta parte de la tarea debería serabordada conjuntamente por los centros delCGIAR y los INIAs.7. Una adecuada y juiciosa selección de los caracteresa ser sometidos a caracterización oevaluación con base a los trabajos de predicción.Esto significa que la estrategia debe serconcebida como un elemento más en los trabajosrutinarios y permanentes tanto de la genotecologíacomo de la genotecnia. La estrategiatambién supone esfuerzos mayores y delargo plazo a fin de desarrollar las bases teóricasy prácticas para aprovechar las oportunidadesque brinda el germoplasma exótico noadaptado (Allard, 1992), y debería descansaren la labor conjunta de genotecólogos y genotecnistas.8. El producto de la estrategia sería la conformaciónde colecciones nucleares que tomen enconsideración una adecuada representación dela diversidad genética (Brown, 1995) como tambiénla diversidad de uso (vanLoosdrecht et al.,1988). En este sentido, el criterio ecogeográfi­co parece ser una buena garantía para el primerrequisito y un criterio genotécnico para elsegundo. Hirtum (1999) propone un sistema capazde generar una colección básica representativaa partir de las accesiones preservadasen las genotecas mediante la metodología llamadaselector básico ("core selector"). Estatarea debería radicarse en cada uno de los centrosde preservación de recursos genéticos.9. Finalmente, la estrategia sería de mucha utilidadpara los curadores de colecciones y administradoresde sistemas de conservación derecursos genéticos ya que les facilitaría racionalizarsus colecciones, especialmente las degran tamaño, reduciendo el número de accesionesa aquellos materiales que tendrían unamayor probabilidad de ser utilizados (Peetersy Williams, 1984).La estrategia propuesta resultaría, por lo tanto,un requisito previo absolutamente complementarioy enriquecedor de la estrategia de colecciónnuclear propuesta por Brown (1995) yHamon et al. (1995) como un método para aumentarel aprovechamiento de los recursos genéticospor la genotecnia.Igualmente, la estrategia resultaría necesariay complementaria de la estrategia del enriquecimientogenético del germoplasma (Abel y Pollak,1991; Gao Weidong et al. 2000), ya que estaactividad tendrá poco éxito si no se acompañade ~Jna adecuada caracterización, evaluación,documentación e información de los resultados,porque, al no ser conocida, tampoco sería utilizadaextensivamente.La estrategia supone, finalmente, una condiciónsine qua non cual es que se logre crear unainteracción estrecha, dinámica y permanenteentre los genotecólogos y los genotecnistas.La estrategia propuesta obviamente no ofreceuna solución integral a la utilización reducida delos recursos genéticos por la genotecnia, ya queno considera la actitud tradicional de renuenciade los genotecnistas por utilizarlos, probablementedebido a la presión que tienen por acelerar lageneración de nuevos cultivares (Valkoun 2001)Y la natural reticencia que se produce como consecuenciade las políticas de protección de la7 http://www.singer.cgiar.org/

La utilización de los recursos genéticos por la genotecnia217propiedad intelectual y de la distribución de beneficios(WeiDong et al., 2000). Tampoco da respuestaa la hipótesis de Rassmusson y Phillips(1997) sobre la existencia de una variación genéticadebida a efectos epistáticos no aprovechadaen el germoplasma elite.Una crítica que se prevé que tendrá la estrategiapor parte de los genotecólogos es que podríasesgar la calidad de las colecciones de germoplasmaproduciendo una pérdida de alelos potencialmenteútiles que no se lleguen a detectar. Estacrítica, sin embargo, será válida en la medida queno se logre formar una colección nuclear representativatanto de la diversidad genética comode uso.Literatura consultadaAbel, B.C.; Pollak, L.M. 1991. Rank comparison of unadapted maizepopulations by testers and per se evaluation. Crop Science 31 :650-B56.Adams, M.W. 1967. Basis of yield component compensation on cropplants with special reference to the field bean, Phaseolus vulgaris.Crop Science 7:505-510.Adams, M.w.; Grafius, J.E. 1971. Yield component compensationalternativeinterpretations. Crop Science 11 :33-35.Allan, R.E. 1987. Wheat. In WR Fehr (ed.). Principies of cultivardevelopment 11. Crop Species. Macmillan Pub!. Co., NY, U.SAp.702-711.Allard, R.W. 1992. Prediclive methods for germplasm idenlification.In Proceedings of the Symposium on Plant Breeding in the 1990s.'Eds. Stalker, H.l; Murphy, J.P. CAB Inlernational, Wallingford,U.K. p.119-177.Barnard, A. 2001. Genetic diversity of South African winter wheatcultivars in relation lo preharvest sprouting and falling number.Euphytica 119:107-110.Barro, F. et al. 1997. T ransformalion of wheat of high molecularweightgenes results in improved functional properties. NatureBiotechnology 15:1295-1299.Blechl, A.E. 1987. Changes in wheat flour by gen transformation .Journat of Plant Physiology. 152:703-707.Blechl, A.E. et al. 19 ~ 5 . Expression of anovel high molecularweighlin Iransgenic wheat. Plant Genome 111 Conference, San Diego,Californ ia, U.S .A hllp://www.intl-pag.org/pag/3/abstractsl62pg3.html.Brancourt-Hulmel, M. et al. 1997. Points de répere dans I'analysede la stabilité et de I'interaction génotype - milieu en améloration desplantes. Agronomie 17:219-246.Brennan, J.P. 1989. An analytical model of awheat breeding programoAgricultural Systems 31 :349-366.Brown, A.H.D. 1995. The core collection at the crossroads. In Corecollections of plant genetic resources. Eds.l Hodgkin el al. IPGRI,Wiley-Sayce Pub!. p. 3-19.Campos, A.; Beratto, E. 2001 .Análisis del impacto económico delcontrato INIA-CCU para mejoramiento genético de cebadacervecera.Agricultura Técn ica (Chile) 61 (3):352-366.Chapman, C.G.D. 1986. The role of genetic resources in wheatbreeding. Plant Genetic Resources Newsletter 65:2-5.Charmet, G. et al. 2001. Marker assisted recurrent selection forcumulating OTL's for bread-rnaking wheat traits. Euphytica 119:89-93.CONAMA (Comisión Nacional del Medio Ambiente), Chile. 1996.Estrategia nacional para la conservación yutilización sostenible dela diversidad biológica de Chile. Anexo 1. Glosario de términos.CONAMA, Chile.Convenio de la Diversidad Biológica. 1992. Convenio de laDiversidad Biológica. Textos y anexos. Artes Gráficas SeñalImpreseñal Cía. Ltda., Quito, Ecuador. 41 p.Cubero, J.I. 1999. lnlroducción ala mejora genética vegeta!. EdicionesMundi-Prensa, Madrid, España. 365 p.Cubillos, A. 1992. Criterios para el funcionamiento del sistema depreservación de recursos genéticos. Serie La Platina N" 40,EstaciónExperimental La Platina, Instituto de Investigaciones Agropecuarias,Santiago, Chile. 56 p.Cubillos, A. 1994. Recursos fitogenéticos de la biodiversidad chilena:Una proposición de priorización para su preservación. Simiente64:229-235.Damania, A.B. 1979. Wheat germplasm evaluation. Plant GeneticResources Newsletter 36:15-18.Donald, C.M. 1968. The breeding of crop ideotypes. Euphytica 17:385-403.Elsevier's Dictionary of Plant Genetic Resources. 1991. Elsevier,Amsterdam, The Netherlands. 187 p.Fehr, W. R. 1987. Principies of cultivar development !. Theory andtechnique. Macmillan Pub!. CO ., NY , U.s.A. 536 p.Figliuolo, G.; Spagnoletti Zeuli, P.L. 2000. A nested analysis todetect relationships between genetic markers and gennplasm dassesof durum wheat. Plant Genetic Resources Newsletter 124:44-50.Finlay, K.W.; Wilkinson, G.N. 1963. The analysis of adaptation in aplant breeding programo Australian Journal ofAgricultural Research14:742-754.Finney, K.F. et al. 1987. Quality of hard, soft and durum wheats./n:Wheat and wheat improvement.Ed. E.G. Heyne (Agronomy SeriesN° 13).Amer. Soco of Agronomy, Madison, Wisconsin, U.SA p.677-748.Gao WeiDong, et al. 2000. Utilization of germplasm conserved inChinese national genebanks: Asu rvey. Plant Genetic ResourcesNewletter 123:1-8.

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220 Alberto G. Cubillos

Efectos posibles de las leyes de protecciónde la propiedad de variedades vegetalessobre la colaboración internacional enmateria de mejoramiento genéticoMarta Gutiérrez 1-----------------------------ResumenDecimos posibles por inferencia e imaginación. Las leyes que protegen la propiedad delas variedades vegetales son muy recientes en términos históricos. Su impacto no esunívoco aún dentro de los propios territorios nacionales. Se verifican cambiosinstitucionales, creación de nuevos institutos y nuevas formulaciones de política, asícomo un importante caudal de variedades entrando al régimen de protección.Otros cambios, como aumentos de investigación y desarrollo, de número de empresaso nuevos actores manifiestan que otros factores influyen en mayor medida.La cooperación internacional se sustenta en términos contractuales entre actores yesto si, dependiendo del país, la ley y los agentes económicos, tiene bases más segurasy confiables en el plano formal. Pero siempre, puede verificarse, que el rol principal lojuega la necesidad productiva científico-técnica y la integridad, prestigio y conducta delfitomejorador.La confianza mutua y la reciprocidad atraviesan horizontalmente los territorios, las leyes,las instituciones y, aún, las políticas.No puede sino esperarse mayor actividad oonjunta en mejoramiento genético a medidaque la observancia de la legislación progrese en cada uno de los países y que laspolíticas institucionales así lo permitan, pero todavía deben actualizarse legislacionesrecientemente promulgadas, tanto en su reconocimiento a los avances de la ciencia yla tecnología como a las leyes de patentes y su protección para la nueva biotecnología.En este Seminario podemos brindar y recoger casuística que afirme o contradiga laexposición.IntroducciónEl impacto no puede ser medido. En primertérmino por los conocidos resultados de estosestudios porque en casos como este es imposi­ble discriminar los efectos de variables, la mayorparte de las veces, desconocidas. Por otra par­te, los DOV son muy recientes en la mayor partede los países.Se nos había pedido exponer acerca del impactode las leyes de protección de propiedad decultivares o derechos de obtentor (DOV) sobre lacolaboración internacional entre programas demejoramiento y liberación de variedades.1 Ing . Marta Gutiérrez, INTA-UVT, Buenos Aires, Argentina . E-mail: n.Iartaguti@inta.gov.ar

222 Marta GutiérrezExcepto en la Argentina, Chile y Uruguay, entérminos regionales, solo se ha observado algúnimpacto a nivel nacional, y la colaboración entrelos programas de crianza ha ocurrido espontáneamente,o por iniciativa delllCA (Procisur), conresultados discretos.Los tres países mencionados registramos variedades,especialmente de trigo y de especiesde forrajeras templadas, en los territorios vecinos,pero sin acudir a la colaboración mutua. Utilizamosrepresentantes privados y, más aún, lohacemos en franca competencia.Intercambiar material genético es una necesidadesencial de los programas de mejoramiento.Los fitomejoradores están acostumbrados a seguirreglas propias, tácitas, no escritas, pero que,como pacto de caballeros cumplen rigurosamentesi no quieren quedar marginadosLas variedades vegetales pasaron de ser bienespúblicos a convertirse en tecnologías concapacidad de ser apropiadas privadamente, yasea por su propia naturaleza como los híbridos opor instrumentos legales (patentes, DOV). Estoúltimo obliga a rediscutir cuestiones como la colaboracióninternacional para obtener variedades.El libre intercambio de germoplasma y de latecnología relacionada es considerado fundamentalpara la obtención de variedades. Existía lacreencia de que un monopolio legal sobre el materialgenético interferiría el flujo de intercambio.Esta plausible restricción fue tema de debatecuando los DOV iban a ser promulgados. Fuetambién muy discutida durante la preparación delConvenio sobre Diversidad Biológica (CDB) queculminó en 1992 y una preocupación que todavíapersiste desde la vigencia del Acuerdo sobreAspectos de los Derechos de Propiedad IntelectualRelacionados con el Comercio (Acuerdo"TRIP's" o ADPIC) que obliga a los países a disponerde legislación de protección sui generis paralas variedades vegetales.Los Centros Internacionales de InvestigaciónAgrícola (IARC's) disponen de la más grande coleccióninternacional de germoplasma que esmantenido en fideicomiso. Bien sabe esto la gentedel CIMMYT y no volveremos a referirnos a estetema por estar más capacitados para ello los aquípresentes.Con este escenario, preferimos imaginar algunosefectos posibles que, razonablemente, deberíanpresentarse en un mediano plazo.Vamos a detenernos en los acuerdos Internacionalesvigentes y en la legislación en materiade protección de variedades vegetales y allí pondremosénfasís en aspectos menos conocidosdel derecho que mejoren su observancia, particularmentepara aquellos países herederos del derechoromano, no así del sajón , que no conocemos.Presentaremos brevemente las formas habitualesde intercambio entre distintos agentes(públicos, privados y los IARC's) y algunas consideracionessobre los casos de colaboración enmateria de mejoramiento genético.Acuerdos internacionalesEl Acuerdo sobre Aspectos de los Derechosde Propiedad Intelectual Relacionados con elComercio (AcuerdoADPIC) aprobado el15 de abrilde 1994 en Marrakesh ha marcado un antes y undespués. En esa fecha se firmó el Acta Final incorporandolos resultados de la Ronda Uruguayde Negociaciones Comerciales creando la OrganizaciónMundial del Comercio (OMC), sucediendoasí al Acuerdo General sobre Aranceles Aduanerosy Comercio (GATT). Entró en vigencia el 1de enero de 1995.En el Anexo 1 C del Acta está el Acuerdo sobrelos ADPIC . El mismo se refiere a los distintossectores de la propiedad intelectual: derechosde autor y derechos conexos (artistas, intérpretesy ejecutantes, productores de grabaciones desonido y entes de radiodifusión) ; marcas de fábricao de comercio para productos y servicios;las indicaciones geográficas y las denomínacionesde origen; los dibujos y modelos industriales;las patentes, incluida la protección de lasobtenciones vegetales; los trazados de los circuitosintegrados; y la información ho divulgada,secretos comerciales y datos sobre pruebas oensayos.Los principales elementos a considerar delAcuerdo ADPIC son, por una parte, las normasmínimas de protección que cada país debe cumplir(materia a proteger, derechos conferidos yexenciones al derecho y la duracíón mínima de

Efectos posibles de las leyes de protección en materia de mejoramiento genético223la protección); en segundo lugar, la observancia("enforcement"), es decir los recursos, ágiles yeficaces para que el titular del derecho pueda,efectivamente, hacerlos valer, e incluye a los procedimientosy recursos civiles y administrativosy a las medidas cautelares y las acciones penalesa instituir en la legislación nacional. Habla deprocedimientos que no constituyan obstáculos alcomercio legítimo y salvaguardias contra el abuso.Procedimientos justos, equitativos, no complicadosni gravosos, sin plazos injustificables ni retrasosinnecesarios. Estas calificaciones nos dicen muchosobre las responsabilidades que le caben a lasautoridades administrativas y judiciales de nuestrospaíses.Para los casos de piratería o de falsificacioneso escala comercial se deberán prever penasde prisión o sanciones pecuniarias coherentescon el nivel de la infracción, particularmente cuandose cometa dolo.En tercer término, se establece que las diferenciasentre los países miembros de la OMC encuanto al cumplimiento de las obligaciones delos ADPIC se sujetarán al procedimiento de soluciónde diferencias de la Organización.El ADPIC establece normas mínimas. Pero lospaíses pueden otorgar mayor protección si así lodeciden en el marco general de su legislación defondo y específica.Entonces vemos que la materia que nos ocu-,pa, las variedades vegetales, están contempladasen el sector patentes y el ADPIC exige que éstasse otorguen a todas las invenciones, en todoslos campos de la tecnología, sujeto siempre alcumplimiento de las condiciones de patentabilidad:novedad universal, altura inventiva yaplicaciónindustrial.El Acuerdo sobre los ADPIC exige que la protecciónesté disponible para variedades de todoslos géneros y especies y el Trato Nacional paratodos los países miembros de la OMC. El ConvenioUPOV no prohibe a los Estados miembros aotorgar protección a variedades de todos los génerosy especies vegetales ni ofrecer Trato Nacional.Por consiguiente no hay conflicto entrelos dos tratados.Una protección eficaz, como reclaman losADPIC , requiere una duración del derecho de veinte(20) años m ínimo para las patentes. En estesentido las Actas 1978 y 1991 de U POV establecenuna duración mínima de 15 y 20 años, respectivamentepara cultivos como el trigo. Argentinaotorga 20 años de protección para las variedadesde todas las especies, aunque está adheridaa UPOV 1978.Por la Sección 5 de Patentes el Artículo 27del ADPIC se permiten tres excepciones: aquellascontrarias al orden y la moral, lo que seapeligroso para la salud y la vida de las personasy los animales, a la preservación de las plantas,o perjudiciales para el ambiente. Por la mismanaturaleza de esta excepción se debe prohibir laexplotación comercial de estos productos o serviciosy proteger la moral y el orden públicos porotras normas distintas a las de propiedad intelectual.La segunda excepción se refiere a cuestionesde las prácticas médicas.La tercera, que es la que nos interesa, a quepuedan excluirse plantas y animales, no los microorganismos,y los procedimientos esencialmentebiológicos para la producción de plantas yanimales, que no sean procedimientos no biológicoso microbiológicos. Pero los países que seacojan a esta excepción para las variedades vegetalesdeberán protegerlas por un sistema suigeneris o mediante una combinación de patentesy el sistema su; generis.Se otorgó un plazo de cuatro (4) años despuésde la entrada en vigor del Acuerdo de la OMCpara re-examinar este punto. Lo que demuestrael grado de conflicto que despertó esta materiaentre los Estados miembros.No tenemos dudas que el sistema sui generisse refiere al sistema de la Unión para la Protecciónde la Variedades Vegetales (UPOV). Es evidenteque 10sADPIC remiten a la UPOV para lasobtenciones vegetalesNo nos importa de todos modos, porque losaqui presentes pertenecemos a países miembrosde la UPOV y estamos familiarizados con el sistemala Un ión.No explicaremos en detalle el sistema UPOVporque es bien conocido por los representantesde los paises aqui presentes.Son miembros de la UPOV 49 países: hay dosReinos, los de España y Bélgica, que quién sabe

224 Marta Gutiérrezpor que razón, siguen adheridos al Acta inicial de1961/72. Treinta (30) países disponen de legislacióntipo UPOV'78: Argentina, Bolivia, Brasil,Chile,Colombia, Ecuador, México, Nicaragua,Panamá, Paraguay y Uruguay, para citar a los deAmérica Latina (LA). Dieciocho (18) nacionesestán adheridas a UPOV 1991: algunas, altamentedesarrolladas,como Alemania, Dinamarca,EEUU, Países Bajos, Japón y UK; otras, de relativodesarrollo, como Australia e Israel.Llamativamente se dan contrastes como queFrancia, Italia, Suiza, CanadáYNueva Zelandatienen leyes tipo U POV'78 mientras que las Repúblicasy algunos de los viejos países satélitesde la ex URSS disponen de la modernísima versión1991 (Federación de Rusia, República deMoldava, Croacia, Rumania, Bulgaria, etc.) exceptoPolonia, con la ley tipo UPOV 1978.Esta diversidad de situaciones muestra variascuestiones. Por una parte la obligación de disponerde un sistema sui generis, precipitó a lospaíses que no disponían de legislación DOV aadoptarla en su versión más moderna, vale decirla de 1991. Los países que ya dispon ían del sistemade patentes para proteger a las variedadesvegetales, y con tradición sajona en el derechohan adherido al Acta de UPOV 1991 por la ratificacióndel sistema de protección vía patentes.También han adherido a UPOV 1991 los paísesdesarrollados o los países promotores del sistemaUPOV en la década de 1960, aunque no, llamativamente,Francia, ni tampoco Italia que permanecenen UPOV'78.De todas maneras los países de LA, todossin excepción han adherido al Acta de 1978, porlo menos hasta hoy, aunque la ley de algunos deellos les permitiría, con una ligera enmienda, accederal Acta 1991. Es el caso de la Argenti naporque protege desde el principio a las variedadesde todas las especies además de cumplirotras condiciones, y el de Brasil porque ha incluidoen su ley el concepto de variedad esencialmentederivada (VED).Respecto de la excepción del agricultor valeaclarar que se trata de una excepción o una exenciónal derecho y no un derecho o un privilegiodel agricultor. Como tal debe interpretarse, en unsentido restringido. Además, para evitar confusionescon otros Compromisos ("Undertaken") Internacionalescomo el de la FAO.Según el Acta de 1991 la exención del agricultorpuede o no aplicarse, es facultativo paralos países. Sin embargo causó resquemores entrelos representantes de los agricultores y enlas autoridades gubernamentales y legislativas.Temores infundados, pero que indujeron a rechazar,momentáneamente, al Acta de 1991.Las prevenciones respecto de la incidencianegativa que podrían acarrear los DOV sobre agriculturacampesina o de subsistencia esgrimidaspor algunas Oi'JG's y otros son, a nuestro parecer,exageradas. El problema que enfrenta es laexpansión de los modos de producción y el régimende comercialización de semillas de muchospaíses, pero no se vería afectada por el sistemade comercio de variedades protegidas por los DOVen ninguna de las dos Actas UPOV puestO quelas "Iandraces" , variedades campesinas, o ecotiposno pueden ser materia de protección por noalcanzar los requisitos para ello y porque las comunidadescampesina son ajenas al modo deproducción capitalista, por el momento, y no constituyenmercados.Las dos exenciones al derecho que contienenlos DOV, y que hacen la diferencia con el sistemade patentes, convierte a los DOV en el sistemasui generis por excelencia para la protecciónde las variedades vegetales.Son las excepciones del fitomejorador, que seintrodujo además en el Acta de 1991 el conceptoVE,!) para evitar abusos por parte de la industriabiotecnológica o de plagiarios; y la del agricultor,que permite resembrar su predio con la semillacosechada de su cultivo.La primera es toda una innovación jurídica quevale la pena resaltar y que presenta una soluciónaceptable para resolver los problemas que planteanlas nuevas tecnolog ías.La segunda, desafortunadamente, ha sido, es,y puede seguir siendo el vertedero por el cuál seescurren regalías nunca reconocidas. Encubre elcomercio ilegal, es fuente de evasión fiscal, nose retribuye la renta tecnológica, no favorece alos verdaderos agricultores, desprotege al consumidory hace naufragar a los DOV.Esta afirmación bien la ejemplifican treintaaños de malversaciones ("misappropriation") enlos EE.UU. al amparo de los Gobiernos Estadualesy del propio Gobierno Federal. Se trata de la

Efectos posibles de las leyes de protección en materia de mejoramiento genético225apropiación indebida del prestigio y el esfuerzoajeno.Es bien sencillo comprender que hay una conductapredatoria, plagiaria, parasitaria , por partede quien quiere apoderarse de un esfuerzo ajeno.Se trata de principios sencillos. Cuando uno veque no puede accionar con la legislación de propiedadintelectual porque no está establecida claramentealgún tipo de sanción, se puede acudir alos tribunales alegando competencia desleal, conuna alta probabilidad de éxito. Aunque es un temano bien desarrollado en la literatura en español,eso creemos, es una doctrina inspirada en el principiode moralidad del derecho. En última instanciaestá el principio de hermeticidad jurídica quenos obliga a encontrar una solución por el CódigoCivil al problema yendo a la ley, y si la ley nolo contempla, se acude a leyes análogas y, sino, a principios generales del derecho. Hay muchasfiguras: desorganización del mercado, de laempresa, competencia desleal, "tarnishment", etc.cuando los presuntos agricultores no observan laley.Créase o no, la Argentina es internacionalmentereconocida por el sistema, simplísimo, que paraacotar la exención del agricultor en términos justosreglamentó. Este es un hecho notable porqueperm ite combatir la competencia desleal en una materiadentro de un país dónde casi no se sabe quéquiere decir esta mala práctica comercial.El "uso propio" está regulado por una Resolu- .,ción INASE Nro. 35/96 categorizando al verdaderoagricultor exento por tres condiciones: ser agricultor,reservar semilla proveniente de su propiacosecha y destinar esa semilla a la siembra ensu propia explotación para su propio uso. Condicionessencillas, pero que requieren competenciay agilidad por parte de la autoridad de aplicaciónde la ley. EIINASE se disolvió. ¿Dónde? Sedisolvió en el mar de burocracia del Ministerio deEconomía.También se ha ideado un sistema que se denominade "regalías extendidas". Algunas variedadesse venden bajo este régimen entre partes.El agricultor que adquiere semillas de las variedadesliberadas como de "regalía extendida" esavisado en el rótulo , en la publicidad , en edictospublicados en los periódicos y revistas especializadas.No me atrevería a calificarlo, pero se asemejaa un no agotamiento del derecho si el agricultorno utiliza la semilla adquirida para los finescon la que fue puesta en venta por su dueño.No nos extenderemos sobre este tema pues esmuy reciente, pero pueden recabar informacióncon cualquiera de los obtentores conocidos detrigo y soja de la Argentina.Con relación a otros Acuerdos de interés, elMERCOSUR no ha registrado avances en estamateria aunque la ley Argentina de patentes y deBrasil están acordes con el Acuerdo sobre losADPIC. El GRUPO ANDINO dispone de la Decisión345 que regula los DOV según la UPOV eincluye el concepto VED.Es conveniente además recordar la Convenciónsobre Diversidad Biológica (CDB), vinculantepara los países y ya ratificado por varios , y elCompromiso Internacional sobre recursos Fitogenéticosde la FAO , en revisión para adecuarlo alprimero. Al respecto, y tratándose de trigo esteSeminario es éste último el que más nos interesa. Sin embargo en un Seminario de CIMMYT, lamayor parte de ustedes estarán más capacitadospara opinar en la materia.De trigo que tenemos que hablar. El país trigueropor excelencia en América del Sur es laArgentina. ¿No les resulta curioso que haya hoyel mismo número de criaderos que en 1930? Buck,Klein y el Estado Argentino. Entonces era elMAG, ahora es el INTA. Claro, hay un par deempresas más que las citadas. Se agregaronotros, entraron, salieron, etc. Por ejemplo hacialos años 1950 á 1960 por las tan criticadas políticasagrícolas del Presidente Perón se fomentóla actividad semillera y llegaron a más de diezlos criaderos de trigo, que desaparecieron en losaños 1970 cuando la Revolución Verde atrajo alas empresas extranjeras al negocio, Dekalb,Cargill, Northrup King y se dicta la ley DOV en1973, pero no se aplicó efectivamente sino casi20 años después.Según datos recientes, en los EE .UU . el áreasembrada con trigo de variedades privadas es del24% hacia finales de la década de los años 1990,mientras que en 1980 era del 4%. En Argentinalas cifras actuales son semejantes, pero no lasde pasadas décadas, y aquí están presentes losrepresentantes de los principales criaderos paraproveernos de cifras más ajustadas.

226 Marta Gutiérrez¿Puede el sector público en nuestros paísesabandonar el mejoramiento de trigo? ¿Puede hacerlolos EE. UU.? Este Seminario es una buenaoportunidad para dejar sentada una opinión quese convierta en criterio de política tecnológica.En materia jurídica podemos imaginar el escenarioprevisible: en poco tiempo más los paísesadherirán a UPOV'91 y deberán controlar el"uso propio", interpretando la exención del agricultoren sentido restringido, exento ellos, losagricultores legítimos, no otros.Ahora, el hecho de que permanezcan asimetríasen las legislaciones DOV entre países puedeconfundir a las partes y entorpecer la colaboración.Por ejemplo, si una variedad delll\JTA deArgentina es registrada en Brasil donde rige elconcepto de VED, o mejor aun en Inglaterra donderige UPOV 91 , y teniendo en cuenta que Argentinaa diferencia de Brasil está adherida alConvenio de 1978 sin el concepto VED, la variedadde Argentina goza del derecho de que no laderiven esencialmente. Por el contrario, en Argentinase podrían derivar esencialmente variedadesbrasileñas o inglesas. Esta situación esinjusta y desalentaría acuerdos de colaboraciónque no prohibieran expresamente realiz'ar derivaciónesencial sobre las variedades objeto del mismo.Para aclarar el concepto, en una legislaciónconforme al Acta de 1991 del Convenio de la UPOVse puede «derivar» una VI sin autorización deltitular de dicha variedad, y esta VED podrá serprotegida por su obtentor, aun si fuese otro distintoel titular de la VI, siempre y cuando estaVED cumpla con las condiciones para la protección(novedad, homogeneidad, estabilidad y unadenominación adecuada).El concepto de VED no implica una eliminaciónde la excepción del fitomejorador ni tampocouna disminución en el criterio de distinción.La relación entre el titular de la VI y el titular dela VED deviene cuando se explote la VI, es decirque cuando el titular del DOV sobre la VED comercialiceo realice cualquiera de los actos prohibidoscon el material de reproducción de suvariedad, deberá requerir la autorización del titularde la VI. Es entonces cuando existe la obligaciónlegal del titular del derecho de la VED respectoal titular del derecho de la VI y no en elmomento de obtención o de protección de lasvariedades. Por supuesto, siempre y cuando laVI esté protegidaLos DOV son de alcance nacional, por lo tanto,el tipo de protección que cada país otorgueserá de acuerdo a la ley vigente en cada uno almomento de otorgarse la protección y será independientede la protección de la variedad en otrospaíses.Intercambio y colaboraciónLos agentes involucrados en el intercambio degermoplasma, los fitomejoradores en general,públicos o privados, normalmente no ceden germoplasmavalorizado a menos que se establezcauna relación de confianza y reciprocidad. Esla relación personal de los fitomejoradores el ejedel intercambio y en suma son los únicos queestán en condiciones de valorizar los materiales,tanto para sí como para un solicitante.Las instituciones públicas son a menudo objetode presiones externas para la cesión degermoplasma, pero la actitud individual de los fitomejoradorescondiciona la respuesta porque sidisponen de materiales valiosos difícilmente vana cederlos, a menos que se reaseguren por mediode un convenio, que van a ser remuneradospor la institución recipiente o por la institución aque pertenecen. Son actitudes reticentes anterioresa la promulgación de los DOV y los quenecesitan materiales que un fitomejorador públicoo privado dispone, deberá esperar hasta queel material esté liberado al mercado para usarloen sus cruzamientos. Los DOV contienen la exencióndel fitomejorador, que permite hacerlo, aunquecon los DOV tipo UPOV'91 y la inclusión delconcepto de Variedad Esencialmente Derivada(VED) se impone la restricción de requerir la autorizacióndel propietario de la Variedad Inicial (VI)para explotar la VED comercialmente.En todas partes fue discutida la división delos roles público y privado en el mejoramientogenético y lanzamiento de variedades. El sectorprivado ha sido generalmente altamente dependientede las colecciones de germoplasma de losinstitutos públicos. En eIINTA, particularmente,hacia los años 1970 se promovía una divisiónespecífica de los roles. Se sostenía que el sectorpúblico debería concentrarse en las primerasetapas del mejoramiento, tales como el mejora­

Efectos posibles de las leyes de protección en materia de mejoramiento genético227miento de poblaciones, realizar cruzamientos yllegar hasta dos o más generaciones segregantes,donde deberían detenerse, sin terminar lasvariedades, tarea que haría el sector privado alque se le daría libre y gratuito acceso a aquellosmateriales mejorados.Esta división del trabajo no reconoce la propiarazón de ser de la tarea de fitomejoramiento, quees culminar con una variedad, que al tiempo querecompensa intelectualmente a los investigadores,les permite progresar en su carrera en términoscurriculares y verificar el desempeño de suactividad de mejoramiento a través de logros concretosque prueban su perfomance en el mercado.Por otra parte, excepto que las empresassemilleristas remuneren esas actividades básicas,se estaría estableciendo un sistema en queel conjunto de la sociedad subsidia a unos agentesque se benefician directamente del usufructocomercial de unos productos que se desarrollancon fondos públicos.Las discusiones acerca de esta asignación deroles suelen ser bastante frecuentes, extendidasy recurrentes , seguramente por el carácter detecnolog ías públicas que históricamente tuvieronlas variedades de plantas, y se actualizan todavez que en un país se promulgan DOV. Las institucionespúblicas reaccionaron al nuevo marcolegal y categorizaron sus materiales para estableceralgún régimen contractual en el intercambioy la colaboración exigiendo contraprestacionesa título oneroso.Puede parecer reiterativo volver sobre las consideracionesanteriores en discusiones que sesostenían hace ya más de veinte años. Si lo hacemoses porque aún hoy se escuchan argumentacionesanacrónicas, muy consumidoras de tiempo,particularmente cuando ingresan agentes ofuncionarios recién llegados a esta materia.En trazo grueso señalamos dos tipos de accesoa materiales en proceso de mejoramiento:aquéllos en que, junto con un tercero privado competenteen producción y comercialización de semillas,un INIA desarrolla con exclusividad un programade mejoramiento y libera variedades, particularmenteen materia de autógamas; y los querealiza con un conjunto de terceros, tantos comodeseen asociarse, a los que se les provee materialesmejorados, poblaciones, líneas parentalespara formular híbridos o materiales con determinadatolerancia o resistencia a plagas y enfermedades,que las empresas utilizan luego en suspropios programas de liberación de cultivares.Este tipo de acuerdo, precompetitivo por naturaleza, se aplica particularmente para aquellos cultivosen que la actividad semillerista privada estámuy madura y evolucionada.En ambos casos existe una contraprestaciónal INIA en cuestión basada en el pago de partede los costos del programa de mejora (los costosvariables, algunas inversiones y una remuneracióna los fitomejoradores de acuerdo con sutiempo, dedicación y costo de oportunidad) y regalías,proporcionales a la venta de los productoscomercializados.Los cultivares que un I~IA libere sin que terceroshayan contribuido financieramente a obtener,se licencian según contratos a multiplicadorescontra el pago de regalías.Ambas formas de tener acceso al materialgenético mejorado que desarrolle un INIA tieneventajas y desventajas. En el primero, competitivocon otros criaderos, tiene la desventaja de quepor esa misma situación, el Instituto se exponea críticas, presiones y conflictos de tipo comercialy político, pero se beneficia de la ventaja deque sus logros, si la empresa productora y comercializadoraes verdaderamente emprendedora,se valorizan y tienen mayor impacto en términosde mercado. En el segundo, pre-competitivo,, se atenúan las críticas originadas por la competenciay los conflictos políticos y comerciales,pero algunos productos, aunque tengan una muybuena perfomance, se desvalorizan en materiacomercial por la falta de exclusividad . EIINTA dela Argentina tiene la más amplia experiencia queconocemos en ambos tipos de acuerdos de colaboración.La política del INIA en el Uruguay es similar,da libre acceso al germoplasma que no ha sidomodificado porque no es considerado propiedaddel Instituto. El material modificado es accesiblea través de acuerdos de intercambio de materialesque se basan en el principio de reciprocidad,aunque es renuente a otorgar exclusividad a lasempresas. Pero aquí están los colegas del Uruguaypara explicar mejor su sistema.Hemos escuchado hace algunos años a ciertasempresas colombianas también opinar queel acceso a los materiales dellCA no había sido

228 Marta Gutiérreznunca verdaderamente abierto aunque no existíanDOY. Más que dar acceso, el ICA "escondía"sus materiales porque sabían que podía serutilizado por el sector privado sin ninguna remuneraciónalICA. Como se puede apreciar, es unaconducta similar a aquella categorizada más arriba.Los DOV no son los que desencadenan estasconductas de los mejoradores, aunque sí puedenenfatizarlas, sino la propia naturaleza de sutrabajo. Son los DOV los que permiten la accesibilidadal germoplasma mejorado en términosexplícitos, donde la remuneración juega un papelprimordial.Cuando se trata de material que las institucionessólo liberan bajo acuerdo, pueden utilizarselos llamados Acuerdos de Transferencia de Materiales(ATM), Acuerdos Confidenciales de Investigacióno de Prueba de Materiales (ACIM ; ACPM).Los IARC's han provisto modelos apropiadospara el intercambio de material genético. EIINTAde Argentina tiene experiencia al respecto y puedeponer a disposición de cualquier interesado,privado, público, nacional, extranjero, los términoscontractuales necesarios para establecerderechos y obligaciones, confidencialidad y distribuciónde beneficios derivados de la explotacióncomercial de las variedades liberadas segúnel rég imen de propiedad pactado.Los ATM 's fueron diseñados para los IARC's afin de cumplir el cometido de que las coleccionesque tienen en custodia por cesión de los proveedores,mantengan el acceso por terceros,sujetos a ciertas cond iciones, y aseguren al proveedorunos beneficios equitativos derivados desu uso por el receptor. Aunque pensadas paralos IARC 's, los ATM 's pueden ser útiles para facilitarel intercambio entre países directamente.Los ATM 's pueden ser la herramienta para cumplircon el doble propósito de libre acceso y compensaciónLos ATM 's se usan de rutina por organizacionessin fines de lucro para transferir material genético.Progresivamente han logrado aceptacióntambién entre los laboratorios públicos sin finesde lucro, particularmente en los EE.UU . Los ATM 'sson contratos que pueden ser diseñados según lasnecesidades específicas de las partes.Los IARC's, como señalamos más arriba, tienenla mayor colección internacional de germoplasma.Han sido organizados en cooperación conpaíses e instituciones de todo el mundo y no reclamabanpropiedad para estos materiales, ya queson mantenidos en custodia para la comunidadmundial y estaban disponibles sin restricción paracualquier usuario de buena fe . La política de accesoirrestricto fue muy efectiva para lograr losobjetivos de los donantes, particularmente en lospaíses en desarrollo.La progresiva tendencia hacia el dictado depolíticas nacionales que directa o indirectamentecolocan restricciones al libre flujo de recursosgenéticos, reforzada por el Acuerdo sobre losADPIC puede confundir a los actores acerca dellibre acceso a los recursos genéticos de la formaconocida hasta ahora y arroja dudas sobre lascolecciones que están en custodia en los IARC's.Para que estas colecciones continúen sirviendolos propósitos por los que estaban en custodiase adoptaron de políticas que permitan el acceso,según podrá explicarlo la gente del CIMMYTaquí presente.Debemos discutir entre nosotros estas políticaspara ver cómo se ajustan a las necesidadesde los programas de trigo. En Argentina actualmentees inconcebible liberar una variedad de trigosin protección, porque se la desvalorizaría entérminos de su comercialización y afectaría sudifusión.Un pacto de honor (no escrito) impide protege~una variedad obtenida de los IARC's en otropaís, si el programa de ese país va a hacerlo porsí mismo. Sería antiético "ganarles de mano". Sinembargo, es un «gentleman agreement»; comovemos, otra vez, hay normas de conductas implícitasde los propios fitomejoradores.Las empresas privadas, como se señalabamás arriba para los fitomejoradores en general,han usado y usan "gentlemen agreements" paraintercambiar material genético, aunque cuandoexisten DOV tienen una base legal cierta paraque el donante pueda percibir remuneración porsus materiales a la hora de la comercializaciónde los mismos por el receptor, o bien por la liberaciónde los cultivares derivados del intercambiocon titularidad conjunta.Las empresas transnacionales suelen tenersus propios bancos de germoplasma y redes deinvestigación, y por lo tanto pueden necesitar

Efectos posibles de las leyes de protección en materia de mejoramiento genético229menos de terceros en materia de intercambio. Apesar de ello, mantienen también acuerdos detransferencia o intercambio de material y contratosde licencias para algunas especies.Las empresas transnacionales de semillas tienenmás facilidades para conseguir germoplasmay variedades por medio de acuerdos o contratosde licencia o aún «gentlemen agreements»por el peso de su prestigio y su marca para afianzarsus ventas y poder retribuir en mejores términosal proveedor. Sin embargo, si en el territorioexisten derechos de propiedad, ayuda a sus negociacionesde los acuerdos. Bien podemos dartestimonio de esto en la Argentina por no disponerdel concepto de VED en nuestros DOV.El sistema DOV es muy importante para conseguirmateriales y variedades en licencia delexterior por las empresas privadas nacionales.Algunos pocos INIAs disponen de oficinasespecializadas en materia de propiedad intelectual.Como una importante cuota de los productosque los Institutos generan son variedades vegetales,entre los que las de trigo son relevantespara alguno de los países, se han ocupado enconcentrar capacidades para formular acuerdosen materia de cooperación y transferencia de tecnología.Tal el caso dellNTA de la Argentina quetiene una Unidad de Vinculación tecnológica (UVT)y de EMBRAPA en Brasil con un Comité de PropiedadIntelectual. Así también los 11\lIAs de Uruguayy Chile.El contrato de colaboración es ley entre las partesy la buena fe se da por descontada. Pero instituciones,directivos, técnicos, son personas físicasy jurídicas distintas y cada uno puede adscribir acreencias y culturas diferentes, a lo que se sumanlos cambios en la ética profesional, cambia la moraly deviene una ética nueva. Es un problema dificilporque el mejoramiento genético desde el cruzamientoinicial hasta la liberación y registro del cultivarlleva sus años. Y la moral está cambiando másrápido que las tecnologías.Una trama de lealtades mutuas se convierteen la urdimbre de agentes y costumbres en unmarco legal que va a posibilitar el éxito de la colaboración. El mejor de los casos es aquél en quetodos ganan. La parálisis es el segundo mejor, todoqueda como estaba, pero cunde la frustración Obien uno toma ventaja del otro y se va a mediación,o a arbitraje y hasta a juicio y todos pierden .Estas tres situaciones las hemos vivido conscientementey en otras oportunidades solo ocurrieronsin que se pudiera dar razón, ya sea porqueuno no se da cuenta ni se rinden cuentas, ose calla para no asumir la condición de perdedor.Esto le ocurre tanto al fitomejorador como a losgerentes, y más aún a los cuerpos colegiados.También hay que considerar que en el tratoentre instituciones públicas la guerra es ruidosapero intrascendente y entre instituciones públicasy privadas es silenciosa. Estas últimas nuncaexplicitan a las primeras su descontento,emprenden la retirada resintiendo, mudas, el haberincurrido en la conocida profecía de que "conel Estado no se pueden establecer vínculos contractuales".Pero las empresas colegas son informadasen los corrillos habituales y la instituciónpública asiste sin comprender como se esfumansus posibilidades de colaboración . Caencomo en un efecto dominó el número de contratoscelebrados. Ocurre que el sector privado jamásva a decir de frente lo que piensa para sí,pero comenta con sus colegas. A veces lo dicen,pero es para salir dando un portazo. Por ese temorreverencial que emana de las institucionespúblicas, no lo dicen. Porque no saben cuando vana necesitarlas otra vez en el futuro y porque lasempresas no se pueden enojar con el gobierno.Literatura consultadaBarton, J.H.; Siebeck, W.E. 1994. Material transfer agreements ingenetic resources exchange; the case of the InternationalAgricultural Research Centres. Rome, IPGRI. Issues in GeneticResources W 1.Correa, C.M. 1999. Normativa nacional, regional e internacionalsobre propiedad intelectual y su aplicación en los INIAs delCono Sur. Montevideo, PROCISUR.Gutiérrez, M. 1994. El debate y el impacto de los derechos deobtentor en los paises en desarrollo; el caso argentino. BuenosAires, IICAHeisey, P.W.; Srinivasan, C.S .; Thirtle, C. 2001 Public sectorplant breeding in a privatizing world. U.S. Department ofAgriculture. Agriculture Information Bulletin N° 772.Jaffe, W.; Wijk, J. van. 199 5. The impact of plant breeders' rightsin developing count ries: debate and experience in Argentina,Chile, Colombia, Mexico and Uruguay. The Netherlands,Ministry of Foreign Affairs, Special Programme Biotechnologyand Development Cooperation.

230 Marta GutiérrezAbstract --------------­Plant Variety Protection laws and their possible impacts ofon the internationalgermplasm exchange collaborationThe impacts are conditioned as possible due to inference and imagination. In historicalterms, the laws that protect the property ofplant varieties are very recento Even within theboundaries of a country, there are differences of opinion on their impacts. Institutionalchanges, creation ofnew institutes, formulations ofnew policies and protection regimeare all happening at the same time. Other factors such as, increase in the research anddevelopment capacity and the number of enterprises or new actors may also act asinfluencing factors to a large extent.In contractual terms, the international cooperation is based on mutual agreements amongthe partners. However, depending on the country, its laws and economic conditions, thecooperation can be secure and formally trusting. But it can always be ascertained thatthe integrity, prestige and conduct of a plant breeder and his/her need to be productivescientifically and technically play an important role in generating these decisions.The mutual trust and reciprocity horizontally cross the territories of laws, ofinstitutionsand even ofpolitics.One can only hope that progressive observance of legislation in each country and theinstitutional policies will permit increased collaborative activities in the field of plantbreeding. Nevertheless, severallegislations passed recently need to be updated in orderto recognize and include the advances in science and technology as well as in the patentlaws and their protection ofnew biotechnology.In this seminar, it will be possible to exchange opinions that affirm or contradict thecontents ofthis presentation.

Intercambio de germoplasma regional de trigo en el Cono SurMan M. Kohli 1 , Alfredo U/ery1 y Martín Quinke 2------------------------------ResumenEl intercambio de germoplasma es un aspecto crítico para los programas de mejoramientopara ampliar la base genética e introducir las características deseadas. Considerandoque el Cono Sur representa una región agroclimáticamente homogénea, con excepciónde Chile, los Programas Nacionales de Mejoramiento de Trigo fueron líderes en identificarla necesidad de intercambiar el germoplasma a nivel regional. Los intercambios informalescomenzados en la década de 1950 fueron formalizados con la creación del ProgramaCooperativo para el Desarrollo TecnológicoAgropecuario del Cono Sur (PROCISUR) y laapertura de la Oficina Regional de CIMMYT para la investigación en trigo.El vivero de observación de Líneas Avanzadas del Cono Sur (LACaS) constituye el veh ículomás importante para el intercambio de germoplasma, de potencial comprobado, de trigoa nivel regional y otras localidades claves. Durante dos décadas (1981-2000), un total de5737 líneas avanzadas de trigo fueron evaluadas en un total de 494 localidades,permitiendo la identificación de sitios claves (hot-spots) para diferentes característicasagronómicas. Casi el 70% del germoplasma incluido en el LACaS tuvo su origen encruzamientos locales, siendo el restante de origen CIMMYT.El análisis de los datos globales muestra una clara tendencia de progreso de resistenciaa roya de la hoja, roya del tallo y helmintosporiosis y poco progreso para la resistenciaal oidio, septoriosis de gluma y fusariosis de la espiga. La utilización del material porparte de los Programas Nacionales también ha mejorado especialmente durante losúltimos años.AntecedentesEl mejoramiento de las plantas es la evoluciónbajo la voluntad del hombre y como toda evolucióndepende de la variación genética disponible.Mundialmente han existido ejemplos en elcultivo del trigo que hicieron historia o han sidopilares de los conocimientos actuales. Por ejemplo,la contribución de Chinese Spring para losestudios de genética y citogenética puede considerarsecomo una base de los avances que hemoslogrado hasta hoy día. Asimismo, la contribuciónde Norin 10 para enanismo, de San Pastorepara enanismo y alta fertilidad , de Gabo paralos estudios sobre la insensibilidad al fotoperíodo,de Black Hull sobre precocidad , de Krimka yBanatka para resistencia al frío y de BH1146 yde IAC5 para resistencia a suelos ácidos y toleranciaal aluminio ha sido ampliamente reconocida.El Cono Sur también ha sido la fuente de otravariedad Frontana , creada por el Dr. Ivar Beckmanen Brasil, que ha contribuido mundialmentecon su resistencia a la roya de la hoja, fusariosisde la espiga, a la brotación del grano y a los sue­1 CIMMYT, CC 1217, Andes 1365#314, Montevideo, Uruguay. E-mail autorcontacto:cimmyt@inia.o rg .uy2Coven io INIA-CIMMYT, INIA La Estanzuela, Ruta 50, km 11 . CC 39173, CP 70000, Colonia, Uruguay

232 Man. M. Kohli , Alfredo Ulery, Martín Quinkelos ácidos con toxicidad al aluminio. En otras palabras,el mejoramiento de trigo a nivel global hautilizado la amplia diversidad disponible en estecultivo sin importar las barreras nacionales o continentales.El desarrollo de los trigos modernoscon su alta capacidad de adaptación a las condicionesambientales y a los estreses bióticos yabióticos tiene su base en el intercambio libre degermoplasma sin intereses o prejuicios mezquinos.Los programas de mejoramiento de la regiónCono Sur han estado conscientes de esta necesidadde intercambio libre de germoplasma y ladiversidad de caracteres desde hace más de cincuentaaños. Una de las razones principales deeste convencimiento ha sido la situación geográficade la región triguera en el Cono Sur que, exceptoen el caso de Chile, representa un solomega-ambiente agroecológico. En la región al estede los Andes , el movimiento de los organismoscausantes de las enfermedades y los insectosno tienen ninguna barrera fisica. Los ejemplos delmovimiento de la Raza 24 de la roya estriada, amediados de los ochenta, desde la zona andinahasta Chile y después su aparición en el sur deArgentina es un claro ejemplo de la importanciade los valles inter-andinos que sirven como nexoo conexión entre las regiones al Deste y este delos Andes. Recientemente, el paso del pulgón rusode trigo de Chile a Argentina confirmó esta conexiónuna vez más.A pesar de que los programas de mejoramientode la región liderados por ellng. Alberto Boergeren Uruguay, ellng. Enrique Klein en Argentina,y el Dr. Ivar Beckman en Brasil, no conocíanestas interconexiones durante las décadas delcuarenta y cincuenta, pero tenían suficiente audaciapara intercambiar el germplasma entre ellos.Esto de cierta manera , ha sido el origen del germoplasmaregional río platense y del Cono Suren general. Posteriormente, durante la década delos sesenta los programas de trigo participaronen el Ensayo Latinoamericano de Rendimientoiniciado por el Dr. Norman E. Borlaug de laoficina de Estudios Especiales en México y en elVivero Trampa de Royas organizado por el Departamentode Agricultura (USDA) de los EstadosUnidos. A mediados de la década del setenta,los programas nacionales decidieron crear unensayo regional de rendimiento del Cono Sur(ERCOS) primero coordinado por EMBRAPA, Brasil,y después por INTA, Argentina en la décadade los ochenta.Cooperación regional engermoplasma de trigo en elCono SurCon la iniciación del programa cooperativo deinvestigación agrícola IICA/BID, actualmentePROCISUR, el intercambio de germoplasma tomóuna nueva dimensión con la creación de un viverode observación de líneas avanzadas del Cono Sur(LACaS) distribuido por primera vez en 1981 . Esteinforme trata de resumir las tendencias de losavances logrados en el desarrollo del germoplasmaa nivel regional tomando diferentes característicasagronómicas (bióticas y abióticas) comoparámetros. Recientemente, a mediados de ladécada del noventa, un vivero similar para los trigosinvernales y facultativos (TIFCOS), fue creadoe incluye el germoplasma regional como tambiénel introducido y seleccionado por el programaregional del CIMMYT con sede en Uruguay.El CIMMYT/Cono Sur ha coordinado ambos viverosen colaboración con los INIAs de Chile (1981al 86), Paraguay (1987 al 94) y actualmente deUruguay (1995-hasta el presente).La continuidad de LACaS durante los últimos20 años ha sido posible gracias a la excelentecolaboración que existe entre el PROCISUR, losINIAs de la región, los programas de mejoramientode trigo del sector privado y el CII'v'IMYT(Kohli ,1988, 1997). La participación de casi 40 cooperadoresha sido clave no solamente por la variabilidaddel germoplasma incluido en LACaS, sinotambién por la amplitud de resultados y evaluacioneshechas anualmente, Cuadro 1.Durante estos 20 años, alrededor de 6000 líneasavanzadas fueron distribuidas y evaluadaspor los cooperadores (Cuadro 2) . El valor másimportante de LACaS está representado por elgermoplasma incluido en él , que en su mayoría(70.5%) representa cruzas autóctonas hechas porlos programas nacionales de la región y sólo un28 .7% de origen CIMMYr. Considerando la menorimportancia de los trigos duros a nivel regional,estos representan menos del 1 % en la composicióntotal de LACaS.

Intercambio de germoplasma regional de trigo233Cuadro 1. Programas de mejoramiento de trigo participantes en la evaluación del LACOS1981-2000.País Localidades CooperadoresArgentina: 11 ACA, Buck S.A., INTA (Balcarce, Barrow, Bordenave, Marcos Juárez,Paraná, Pergamino), Criadero KleinBolivia: 5 CIAT, CORGEPAI, IBTA (Cochabamba, Potosí, Sucre)Brasil: 14 COOOETEC (Cascavel, Palotina), EMBRAPA (Brasilia, Oourados,Londrina, Passo Fundo, EPAMIG, FUNOACEP, IAC, IAPAR (Londrina,Ponta Grossa), ORS, SA (RS)Chile: 4 INIA (Carillanca, Hidango, La Platina, Quilamapu)Paraguay: 2 OlA (Caacupé, Capitán Miranda)Uruguay:INIA (La Estancuela, Young)Cuadro 2.Número de líneas avanzadas contribuidas por diferentes programas de mejoramientocooperadores de LACOS, 1981-2000.Cooperador Argentina Bolivia Brasil Chile Paraguay Uruguay CIMMYT1 8 283 228 19,1 380 561 632 7 12 119 40 3643 75 290 61 3294 97 28 374 6765 84 28 2176 318 2057 213 2398 169 229 10 110 1011 3212 7Total 981 641 1515 1236 744 561 63

234 Man M. Kohli, Alfredo Ulery, Martin QuinkeDurante este periodo, cuatro países de la región(Bolivia, Chile, Paraguay y Uruguay) hicieroncontribuciones anuales de germoplasma enforma creciente. Por otra parte, se observa unaligera disminución en la contribución de germoplasmade Argentina y una severa caída en elmaterial aportado por Brasil. Sin embargo, estascaídas son más visibles durante los últimos cincoaños que durante los primeros años de la creacióndel vivero. A pesar de que el número de líneastotales en el vivero se ha mantenido relativamenteuniforme (alrededor de 300), se observacon cierta preocupación la falta de materialesnuevos en el vivero, especialmente de algunosprogramas. De continuar esta situación en el futuro,existe el peligro del quiebre de la regla doradaen cuanto a la reciprocidad que afectaríaseriamente el intercambio y la eficiencia del vivero.El vivero LACOS tiene como objetivo proporcionarla más amplia variabilidad genética de caracteresagronómicos requeridos en la región enun tipo de planta mejorada y con un alto potencialde rendimiento. Sin embargo, su comportamientoen diferentes localidades varía de acuerdoa las presiones de selección de cada una. Considerandola importancia de las enfermedades enla región, se ha apoyado de la red internacionaldel CIMMYT para evaluar características específicasfuera de la región. En este sentido, la colaboracióndel Laboratorio de Royas de Cerealesde USDA (Dr. Alan Roelfs) , EE.UU., del Institutode Investigación Nacional de Cereales (KARI),Kenya; del Instituto de Granos Menores de Sudáfrica(Dr. Hugo Niekerk); la Universidad deGeorgia (Dr. Barry Cunfer); del Instituto Nacionalde Investigaciones Agropecuarias de Ecuador (Ing.Agr. Miguel Rivadeneira) ha sido clave. Ultimamente,los Ores. Lucy Gilchrist, Ravi Singh yJavier Peña de CIMMYT, México, han proporcionadoinformaciones críticas sobre las enfermedadesy calidad industrial de los materiales.Tendencias sobresalientesLocalidades claves para evaluaciónde enfermedadesA nivel regional, este intercambio ha generadola información más valiosa y amplia sobre el comportamientodel germplasma contra las enfermedades,especialmente la roya de la hoja, la royaestriada y la septoriosis de la hoja. Sin embargo,la adaptación del germoplasma en diferentes localidadestambién ha permitido que el vivero seautilizado como una fuente de selección ampliade las líneas, todos los años.Considerando que la roya de la hoja es la enfermedadmás prevalente y severa presente en laregión (Cuadro 3), la relación R2 entre los sitiosclaves puede proporcionar información valiosapara los programas (Cuadro 4). El análisis señalaclaramente que las evaluaciones hechas sobreesta enfermedad en La Platina, Chile, no tienenninguna relación con el resto de los sitios enla parte oriental de los Andes. Esto confirma demanera inequívoca las diferencias en la poblaciónpatogénica del hongo entre las dos regiones,lo que los programas de mejoramie'nto hanconocido por muchos años. La única otra relaciónnegativa está representada por Cruz Alta,Brasil y Marcos Juárez, Argentina. Es un casointeresante para estudiar con más detalles y puederepresentar diferencias de virulencias sobre labase de su respuesta a la temperatura. La relaciónpositiva entre otros sitios claves muestra queuno puede tomar evaluaciones en estas localidadescon seriedad ya que la susceptibilidad de unmaterial en una localidad predice, tarde o temprano,la susceptibilidad de este en el resto de laregión . En el ámbito nacional, se han podido determinardiferencias entre las localidades tan cercanoascomo Pergamino y Marcos Juárez enArgentina. En 1999 cuando el nivel de infecciónde la roya de la hoja fue alto en ambos sitios,sólo 43% del material (36% resistente y 7% susceptible)fue evaluado de la misma forma en ambaslocalidades. Poco más de la mitad del material(57%) mostró un comportamiento diferencialen su reacción a la roya de la hoja en estas localidades.Este hecho señala la necesidad continuade la colección de las virulencias a nivel nacionaly su prueba bajo condiciones controladascomo también la utilidad de evaluaciones en variaslocalidades de cada país.Por otra parte , las localidades de Chile(Santiago, Chillán y Temuco) junto con Quito enEcuador y Toluca en México fueron detectadascomo clave para la roya estriada casi todos losaños. Aunque existe una buena relación de predicciónentre los sitios mencionados, esta pare­

Intercambio de germoplasma regional de trigo 235Cuadro 3. Sitios claves para la infección de roya de la hoja en el Cono Sur (1991-2000).Localidad Años de severa infección Promedio1991-2000 máxima infecciónLa Estanzuela 9 79La Platina 8 73Pergamino 6 90Marcos Juárez 6 83Passo Fundo 6 72Cruz Alta 6 67Capitán Miranda 5 64Young 4 78Londrina 4 75Paraná 4 71Barrow 4 68Chillán 4 66Cuadro 4. Relación (R2 ) entre los sitios claves para roya de la hoja.LE P MJ CM CA LPLa EstanzuelaPergaminoMarcos JuárezCapitán MirandaCruz AltaLa Platina0.36 0.230.480.400.440.340.31 -0.070.17 -0.09-0.08 0.000.19 -0.15-0.10ce ser más fuerte entre las localidades de Chiley se debilita mucho cuando se compara con lasinfecciones observadas en Quito, Ecuador. Eneste sentido, las observaciones hechas en Ecuadorpueden fortalecer la resistencia para la royaestriada en los programas que tienen esta enfermedadde manera común .En el caso de la roya del tallo sólo dos localidades,Paraná, Argentina y La Platina, Chile fueronconsideradas como clave, ya que reportarondatos de mediana a baja infección entre tres yseis años cada uno.Para el oidio, las localidades en Brasil, espe­cialmente Cruz Alta , Passo Fundo, Palatina yLondrina junto con Capitán Miranda en Paraguayfueron las localidades' claves durante las últimasdos décadas. Una vez más, la infección del ger­moplasma en una localidad es un buen predictorde infección en todas las otras localidades exceptoen el caso de Capitán Miranda que parecetener algunas virulencias diferentes a la regiónadyacente de Paraná, Brasil, que puede ser ex­plorado. Sin embargo, la relación entre CapitánMiranda y Passo Fundo es buena.

236 Man M. Kohli , Alberto Ulery, Martín QuinkeLa Estanzuela, Uruguay; Marcos Juárez yPergam ino , Argentina; Escalante, Bolivia y Tolucay Pátzcuaro, México, fueron consideradascomo localidades claves para la septoriosis de lahoja. El análisis de las relaciones entre ellas separaclaramente las diferencias de las virulenciasque existen en Toluca, México en comparacióncon aquéllas en la región Cono Sur. Por otra parte,Chillán, Ch ile, parece ser una localidad quepredice de mejor manera las infecciones obser­vadas no solamente en la región (Bolivia y Uru­guay), sino también en México. A su vez La Estanzuela,Uruguay, es la localidad que presentalas infecciones más severas en la región.Para la mancha amarilla, Marcos Juárez, Ar­gentina; Young, Uruguay; Capitán Miranda y BellaVista , Paraguay fueron identificadas como localidadesclaves y muestran tener diferencias significativasentre las virulencias que hay en la región.A pesar de que hay muy pocos datos sobrelas infecciones de la mancha marrón, Santa Cruz,Bolivia y Londrina, Brasil son dos localidades cla­ves para su evaluación y tienen buena relaciónentre ellas.El caso más variable de infección se observaen la fusariosis de la espiga, donde, dependiendode las condiciones climáticas, diferentes localidadesmuestran infecciones severas en diferentesaños. Sin embargo, cuatro localidades:Cruz Alta , Brasil; Pergamino, Argentina; CapitánMiranda, Paraguay y La Estanzuela, Uruguay, engeneral, tienen de un moderado a un alto nivelde infección en mayor número de años para con­siderarlas como sitios claves. Considerando unalto nivel de susceptibilidad en el germoplasmaevaluado y heterogeneidad de datos, fue difícilestablecer una relación entre ellas como parapredecir el nivel de resistencia.Identificación de germoplasma pararesistencia a las enfermedadesCon el propósito de entender las tendencias en el desarrollo de germoplasma para resisten­cia a las enfermedades, el nivel de infección pro­medio de los materiales fue clasificado de la siguientemanera (Cuadro 5)En cuanto a la clasificación del germoplasmadesarrollado en la región durante las últimas dosdécadas y su resistencia a la roya de la hoja, sepuede mencionar que se observó un avance ligeroen el desarrollo de germoplasma resistentedurante 1981 Y 1993. Sin embargo, durante losúltimos siete años se ha observado una tendenciamarcadamente negativa en la proporción delmaterial resistente en la región . El incrementoen la susceptibilidad del germoplasma evaluadoen LACOS en el período 1995-2000, muestra un. deterioro significativo (r 2 0.84) en su comporta­miento para roya de la hoja. Paralelamente, so­bre la base de unas 300 entradas totales, la dis­minución de las líneas resistentes durante estepeFíodo es de casi 4.4 líneas por año. Es muyposible que esta disminución en el porcentaje delCuadro 5. Clasificación de materiales de acuerdo al promedio de coeficiente de infección , pararoyas, oidio, manchas foliares y fusariosis.ClasePromedio del coeficiente de infección sobre todas localidadesRoyas y oidioManchas foliaresy fusariosisInmune 0.0 - 2.0Resistente 2.1 - 5.0 0-10Moderadamente resistente 5.1 -10.0 10.1 - 20.0Moderadamente susceptible 10.1 - 20.0 20.1 - 40.0Susceptible 20.1 - 40.0 40.1 - 60.0Altamente susceptible > 40 >60

Intercambio de germoplasma regional de trigo237germoplasma resistente se deba a la excesivaimportancia que se le ha dado al rendimiento y ala calidad de grano durante este período. Tambiénel desarrollo de mejores fungicidas y metodologíasde aplicación para el control químico posiblementehan contribuido a esta tendencia. Ademásde disminuir la proporción de materiales resistentessignificativamente esta tendencia, tambiénafecta a los materiales considerados comomoderadamente resistentes.En el año 2000, que fue relativamente seco enla región, los niveles de infección de la roya de lahoja fueron relativamente altos en todos los países,Cuadro 6. Los datos presentados en el Cuadro6 muestran alto nivel de susceptibilidad paragermoplasma de casi todos los países y de diferentescolaboradores dentro de cada país. Losmateriales con menor promedio de infección pararoya de la hoja fueron de INTA Pergamino y Paraná,Argentina; FUNDACEP, Brasil y el germoplasmade los trigos duros contribuidos por 1f\IIA, Chile. Uno de los factores que posiblemente estéafectando al nivel de susceptibilidad actual es lafalta del uso de germoplasma reconocido por resistenciaen planta adulta. El germoplasma delCono Sur fue catalogado como la fuente para resistenciaa nivel de planta adulta a la roya de lahoja desde hace casi 50 años. Sin embargo, esvisible que los programas de mejoramiento handejado de utilizar esta información en los tiemposrecientes. Aún así, hay germoplasma dentrode LACOS que puede mostrar resistencia en plan~ta adulta a la roya de la hoja casi todos los añosCuadro 7. Es muy recomendable hacer un esfuerzoserio para extender el uso de este tipo degermoplasma en los programas de mejoramiento.La resistencia del germoplasma regional parala roya del tallo está considerada muy buena,excepto cuando este material se prueba en lasregiones endémicas para esta enfermedad. Loscasos de alta susceptibilidad se pueden dar durantela evaluación del germoplasma enKenya o en el norte de Argentina . El material deLACOS fue afectado seriamente en Chile solo unavez durante los últimos 20 años. Considerando elbajo nivel de esfuerzo empleado para evaluar elgermoplasma para roya del tallo, esta enfermedadpuede convertirse en importante una vez máscon la introducción de variedades susceptiblescomo Baguette 10 Y otras en Argentina. Existe laposibilidad que un incremento lento en la temperaturapromedio causada por el cambio globalpueda causar el retorno de las infecciones de royadel tallo.En el caso de la roya estriada , limitada a Chiley localidades en el sur de Argentina, se observaun progreso lento en el desarrollo de germoplasmacon resistencia a través de los años. Aunquela aparición de roya estriada en las localidadessureñas de Argentina y en Uruguay fueronobservadas durante los últimos 5 años, no ha sidoposible determinar las virulencias presentes ni laCuadro 6. Promedio del coeficiente de infección para roya de la hoja en el germoplasma de diferentescooperadores del Cono Sur, 2000.Coop. Argentina Bolivia Brasil Chile Paraguay UruguayEnt. CI Ent. CI Ent. CI Ent. CI Ent. CI Ent. CI210816.219.3201630.829.8101519.47.2** *302124.51.1 #53541.531.532 28.83536.4101715454119.9*749.91023561.6**7161642.96323.37822.2* INTA Pergamino, * * INTA Paraná, *** FUNDACEP, #Trigos duros.

238 Man M. Kohli, Alfredo Ulery, Martín QuinkeCuadro 7. Infección de roya de la hoja en cuatro líneas de trigo contra 18 virulencias en estadode plántula yen planta adulta (promedio de 10 localidades).Lacos CultivarNCH-MT*MBR-MR TDT-BL LLO-CQ TGJ-BG SLJ-CQ TBJ-RR CGT-CQ MFT-C1999 B2649 OC988 3152 P170/96 2,3257 BOW//BUC/BUL 3-;264 COYAN INIA 3B27 B29 B32 B33 B37 B38 B39 B403 ;1 3 ;1 ,3(2P) 3 3-1 ;1 33 3 32 3 2 3 32 33-1 ; 1 3­· 33= 23= 3-13-1 ;1 ;,3(2P) ;,;-3(2P) ;,3 3 ;,3(2P)SBJ-BR TDJ-RR LPJ-RQ CHT-CQ MCG MFR TDO LPG MCOB41 B43 B44 B4549 ;1 3-1 3152 3-1 3 3-; 3257 3-1 1 3-1 ; 1264 ;(4P),3 ;-3 3 ;1200-2 388-1 102-2 230-1 412-24 4 4 2;x- 3+ 3+ 3 1pl33 21 ;(X-) 3+ 43+ 9pl3 2plX 3+ 3+Barrow MJPergamino ParanáLEPalotina Londrina C. Alta S. Pedro LP49 1MS 5MS10MRMS20R10MSS O 10MS 10MS TR O152 1S 5MS257 1MR O264 O O5MR5MR5SOOO15MSS 20MS TR O2MS 10MS 20S TR O2MS O 5MS TR Oposibilidad de que éstas puedan ocurrir en temperaturasmoderadas. Los conocimientos de lasvirulencias en roya estriada, actualmente unaseria amenaza para la mayoría del germoplasmade la región excepto el chileno, puede hacer ungran aporte para el desarrollo del material resistenteen el futuro.Durante la ultima década el incremento en lasinfecciones de oídio ha tenido un impacto agresivosobre el germoplasma en la región. La granmayoría del material evaluado durante los últimos15 años puede considerarse como susceptible.Lamentablemente, hay muy poco trabajo en laregión (excepto Brasil) para determinar las virulenciasdel oídio y desarrollo puntual de germoplasmaresistente a esta enfermedad. En el casode oídio, una vez más, la resistencia en estadode planta adulta juega un papel muy importante.Aunque las manchas foliares causadas porseptoriosis de la hoja, septoriosis de la gluma,mancha marrón y mancha amarilla, son de apari­ció n frecuente en la región, el germoplasma regionalincluido en LACOS muestra su extremadepilidad (Kohli y Díaz, 1997). En los casos deseptoriosis de la hoja y mancha amarilla se observauna cierta disminución en la susceptibilidaddel germoplasma a través de las últimas dosdécadas. Aún así, entre un 70 y un 80% del materialincluido en el vivero durante este períodopuede considerarse de alta a muy alta susceptibilidada estas enfermedades y con un desarrollomuy lento en la introducción de germoplasmaresistente. La susceptibilidad a septoriosis de lagluma, se ha mantenido sobre un 80% del materialsin ninguna señal de mejoría en la proporciónde materiales resistentes. Sólo en el caso demancha marrón se ha observado un ligero aumentode susceptibilidad en el germosplasma incluidoen LACOS. Posiblemente esto se deba a laexpansión del cultivo a las áreas calurosas notradicionales, donde la mancha marrón es unaenfermedad endémica. A su vez, se ha observadoun incremento pequeño de germoplasma re­

Intercambio de germoplasma regional de trigo239sistente a esta enfermedad durante los últimosaños que se debe a la introducción del germoplasmade las especies afines al trigo y otras decruzas con trigos sintéticos. Como en el caso dela roya del talio, la resistencia a la mancha marrónpuede convertirse en muy importante especialmentecon los cambios climáticos que seestán observando en la región.La mayor parte del germoplasma de la regiónes susceptible a la fusariosis de la espiga y nose observa ninguna señal durante los últimos 20años que indique que esta tendencia se esté revirtiendo(Kohli y Franco, 2000). Aunque las observacionesen el caso de fusariosis de la espigason parciales y dependen mucho del año en curso,su importancia y gravedad no están dadassólo por su incidencia en la calidad de la cosecha,sino también por los efectos tóxicos que tienepara la salud humana y animal. Esta realidadla convierte en la enfermedad más importante quedeben atacar los programas de mejoramiento enel futuro.Adaptación de germoplasma y sucalidad industrialAl inicio de este trabajo se ha mencionado queuno de los objetivos de la distribución del germoplasmaa través de LACOS es incrementar la disponibilidadde variabilidad genética a nivel regional.Este objetivo fue ampliamente logrado durantelos últimos 20 años, ya que el número de materialesseleccionado por más del 25% de loscooperadores mostró un aumento significativo. Elincremento en esta tendencia durante los últimos10 años se observa en la selección promedio deuna línea más por año por cooperador. En el Cuadro8 se puede observar el número de líneas seleccionadaspor diferentes cooperadores durante1999-2000. El porcentaje de selección varía entreun 3% en localidades más severas como Ecuador(roya estriada) e Hidango (sequía) hasta un32% en el caso de Marcos Juárez.Se sabe ampliamente que el germoplasmaseleccionado no sólo es utilizado a posteriori enevaluaciones de rendimiento en ensayos locales,sino también aprovechado como progenitores enlos programas de mejoramiento. En este sentido,la continuidad de LACOS promete seguir proporcionadogermoplasma regional en el futuro.Durante la última década, se ha visto un graninterés en los factores de calidad en la región.En su gran mayoría, los cooperadores buscangermoplasma con mejores características parapanificación. Para la determinación de las característicasde calidad, la región ha contado con lavalíosa colaboración del Dr. Javier Peña delCIMMYT, México. Los datos del germoplasma dediferentes países evaluados durante 1999 estánpresentados en el Cuadro 9.Es interesante observar que a nivel de proteína,casi la totalidad del germoplasma incluido enCuadro 8. Número de líneas seleccionadas por algunos cooperadores en el19 LACOS, 1999-2000. Localidad Número de líneas Porcentaje Localidad Número de líneas Porcentaje Barrow 52 17Marcos Juárez 95 32Pergamino 50 17San Benito 64 21Sucre 66 22San Pedro 89 30Monte Alegre 69 23Londrina 46 15Palotina 82 27CruzAlta 58 19Hidango 8 3Santiago 38 13Chillán 32 11Temuco 26 9Cap . Miranda 61 20La Estanzuela 31 10Ecuador 9 3

240 Man M. Kohli , Alfredo Ulery, Martín QuinkeCuadro 9. Promedio de algunos parámetros de calidad en el germoplasma del Cono Sur, 1999.Parámetro Argentina Bolivia Brasil Chile Paraguay UruguayProteína (%) 13.6 13.4 13.5 13.4 12.7 13.2SOS Sed (mi) 10.0 9.7 11.4 9.4 9.2 9.8Dureza (%) 49 .6 51 .3 52 .5 43 .6 50 .9 51.4Fuente: Dr. R. J. Peña, CIMMYT.LACOS es muy bueno. Sin embargo, para la ca­ tran valores de mayor dureza cuando el germo­lidad proteica medida por sedimentación SOS, los plasma de los otros cuatro países puede consi­valores promedios de los materiales de la región , derarse como semi duro a blando. son solo medianos. Sin lugar a duda, deben existir El análisis sobre la presencia de diferentes materiales excelentes todos los años, pero la sub unidades de gluteninas de alto peso molecu­predominancia en el vivero, es de germoplasma lar muestra que una gran mayoría del germoplas­definido como para panificación directa.ma argentino presenta la sub unidad 5 + 10 (res­Extendiendo este análisis para determinar la ponsable de la buena calidad panadera) en comcontribuciónde diferentes programas dentro de paración con sólo 41 % del germoplasma uruguacadapaís, se puede observar que a nivel de Bra­ yo . Por otra parte, la presencia de la sub unidadsil, sólo el germoplasma de IAC, Campinas, cuen­ 2 + 12 considerada como negativa para la calitacon nivel de sedimentación alta . Las institu­ dad industrial es más alta en el germoplama urucionesINTA Marcos Juárez, Argentina; CPAC , guayo evaluado en el LACOS durante 1999. LaCOOOETEC, FUNOACEP, Brasil e INIA, Hidan­ otra sub unidad 7 + 9 que otorga característicasgo, Chile muestran valores promedios moderados. negativas de calidad panadera en el material, esEl resto de los programas muestran valores de predominante en el germoplasma paraguayo y re­SOS de bajo a muy bajo. En cuanto a la dureza presenta entre un 40 y 50% de los materiales dedel grano, el material argentino y chileno mues- los demás países, Cuadro 10.Cuadro 10. Porcentaje del germoplasma regional con diferentes sub unidades de gluteninas de altopeso molecular, 1999.Sub unidad Argentina Bolivia Brasil Chile Paraguay UruguayO 6 8 6 33* 22 101 22 29 49 14 5 172* 72 63 46 53 73 726+8 4 11 7 6 27+9 41 53 41 52 73 437+8 38 12 29 24 14 4713+16 6 8 18 4 O O17+18 16 27 12 20 14 102+12 9 48 42 37 32 595+10 91 52 58 63 68 41Nota prom . 9.2 8.1 8.6 8.4 8.2 8.2Fuente: Dr. R. J . Peñ a, CIMMYT. (Comm. personal).

Intercambio de germoplasma regional de trigo241Un análisis detallado delgermoplasma del 19° LACaSAnalizando las características agronómicasdel germoplasma aportado por diferentes colaboradores,se pudo observar durante el 1999-2000que la totalidad del germoplasma incluido en elLACOS tiene una altura entre enano y semi enano(77 a 94 cm como promedio). Con relación alciclo siembra/espigazón (50% de espigas emergidas),el germoplasma de Hidango, Chile y MarcosJuárez, Paraná y Pergamino, Argentina, semostró en promedio con más de 95 días. Unagran proporción del resto del material presentósu espigazón entre los 85 y 90 días. En el ciclohasta madurez fisiológica, sólo el material deParaná , con ciclo a espigazón relativamente largo,tiene la aptitud de acortar el número de díashasta llegar a madurez junto con los demás materialesmás precoces entre los 115 y 120 días.Los materiales de Hidango, Marcos Juárez y Pergamino,claramente de ciclo largo, demoraronmás de 125 días para llegar a estado de madurez.En cuanto a la roya de la hoja, el germoplasmade FUNDACEP en Brasil e INTA Pergaminoen Argentina , mostraron él más alto nivel de resistenciacomo grupo. Los materiales de IAN enParaguay; de CPAC , IAC y CODETEC en Brasily los bolivianos mostraron más alta susceptibilidadpara la roya de la hoja.A pesar de que hubo pocos datos para la evaluaciónde la roya del tallo durante 1999, el germoplasmade IAC en Brasil; INIA, Hidango y Quilamapuen Chile; La Estanzuela en Uruguay yMarcos Juárez en Argentina presentaron alto gradode susceptibilidad a la roya del tallo.Para la roya estriada, el más alto nivel de susceptibilidadfue mostrado por el germoplasma brasileñojunto con el de IAN Paraguay. El resto delas localidades mostraron un buen nivel de resistenciapara esta enfermedad .En el caso del oídio, el germoplasma brasileño,especialmente el de la zona sur y del INTA,Paraná en Argentina , mostraron mejor resistenciadejando el resto del material como altamentesusceptible.El germoplasma del norte de Brasil ; Chuquisacaen Bolivia y La Platina en Chile fue el de lamás alta susceptiblidad para septoriosis de la hoja,dejando a las demás materiales con infeccionesmoderadas. Cabe señalar que para septoriosisde la hoja, el germoplasma dellNIA La Estanzuelamuestra él más alto grado de resistencia observadaen la región .Ultimamente, se ha hablado de la posibilidadde expansión de las infecciones por el pulgónruso , ya presente en Chile y en el sur de Argentina, al ámbito regional. La evaluación de la resistenciaa dicho pulgón, con la colaboración de loscolegas del Africa del Sur, no mostró mucha variabilidaden cuanto a su nivel de susceptibilidad. Para incorporar resistencia al pulgón rusoserá muy importante la introducción de germoplasmaespecífico para este carácter y su distribucióna través de LACOS u otros medios.En conclusión , cabe señalar que dos décadasde intercambio de germoplasma de los trigosprimaverales a nivel regional han ayudado alincremento de variabilidad genética presente enlos programas de mejoramiento Los resu ltadosresumidos en este análisis muestran los beneficiosque fueron posibles mediante esta colaboración.El mismo tipo de información se está desarrollandoen germoplasma de trigos invernales yfacultativos a través de TIFCOS (Trigos Invernalesy Facultativos del Cono Sur), y se espera quetenga igual beneficio para la región en el futuro.Dada la realidad que los programas de mejoramientoen la región tienen, no solo necesitanamplitud de variabilidad genética, siendo creadapor ellos, sino también datos de evaluacionescriticas. Por lo que se cree muy conveniente continuarcon este esfuerzo y seguir generando lasbases para la creación de las colecciones núcleoen el futuro.AgradecimientoPor nuestra parte, agradecemos a todos losparticipantes que han hecho esta colaboraciónposible y al PROCISUR por proporcionar la plataformapara este trabajo conjunto.

242 Man M. Kohli, Alfredo Ulery, Martín QuinkeLiteratura consultadaLACOS. Resultados de los viveros de líneas avanzadas del ConoSur (LACaS) 1981-2000.Kohli, M.M. 1988. Líneas avanzadas del Cono Sur- LACaS: Suevolución yanálisis critico. In: Acta de Reunión de Evaluación deEnsayos del Cono Sur. CNPT/EMBRAPA. 1988. pp. 55-68.Kohli, M.M. 1997. Wheat germplasm development through regionalcollaboration. In: Third South American Oats Congress. INIALa Estanzuela, Colonia, Uruguay November 11-12, 1997.p.141-149.Kohli, M. M.; Diaz de Ackermann M. 1997. Evaluation 01Southern Cone Wheat Germplasm lor Spot Blotch and Tan SpotDiseases. In: International Workshop on HelminthosporiumBlights 01 Wheat Spot Blotch and Tan Spot. CIMMYT, El Batan,Mexico February 9-14, 1997 p. 134-141.Kohli, M. M.; Franco, J .. 2000. Evaluation 01 South Americanwheat germplasm lor Fusariurn head blight resistance. Posterpresented at the International Symposium on WheatImprovement lor Scab Resistance. 5 -11 May, 2000. Sushouand Nanjing, China.------------------------------ AbstraetRegional exehange of wheat germplasm in the Southern ConeThe exchange ofgermplasm to introduce desirable characteristics and widen the geneticvariability is a critical need of the breeding programs. Considering that the SouthernCone, except Chile, represents a homogeneous region, the National Wheat ImprovementPrograms have been the leaders to identify this need on regional basis. The informalgermplasm exchanges started in the 1950 's were consolidated by the creation ofCooperative Agricultural Technology Development Program of Southern Cone (PROCISUR)and the opening of a CIMMYT Regional Office for wheat research.The Southern Cone Advanced Unes Observation Nursery (LACaS) is an important vehicleto exchange and evaluate regional germplasm at key sites. Over the last two decades(1981-2000), a total of 5737 advanced wheatlines were evaluated in a total 49410cations;thereby permitting the identification of key sites (hot spots) for different agronomiccharacteristics. Almost 70% ofthe germplasm included in the LACaS nurseries originatedfrom local crosses and the remaining 30% represented germplasm of CIMMYT or otherorigins.A global analysis ofthe data demonstrates a tendency of significant improvement in theresistances to leaf and stem rusts and spot blotch but little improvement in resistancesto powdery mildew, septoria glume blotch and fusarium head blight. The utilization of theadvanced lines selected by the National Programs has also improved, especially in thelast few years.

Clasificación de germoplasma de trigo conbase en características agronómicasJorge Franco 1 y Man Mohan Kohfi2------------------------------ Resumen -----------------------------Utilizando datos promedios de 28 localidades, correspondientes al XVII Vivero de LineasAvanzadas del Cono Sur (LACaS 17), se evaluó la aplicación de una metodologíaestadística para la identificación de grupos de germoplasma de trigO' utilizando tresvariables morfológicas (altura de planta, días al espigamiento y días a la maduración) y lapresencia de diez enfermedades (roya de hoja, de tallo, estriada y estriada en la espiga,septoriosis de hoja y del nudo, mancha marrón (spot blotch) y amarilla (tan spot), fusariosisde la espiga, BYDV y oidio). Se relacionó el índice de selección promedio de cada materialcon las diferentes variables.Utilizando datos individuales de siete localidades del mismo vivero se estudió elcomportamiento de interacción con el ambiente de las variables altura de planta, días aespigamiento y presencia de roya de la hoja, oidio y septoria.El proceso de clasificación generó ocho grupos de genotipos, diferenciados principalmentepor la duración del ciclo (espigamiento) y la presencia de las diferentes enfermedades.Las variables más asociadas a la selección de los materiales por parte de los evaluadoresfueron, en orden de importancia: roya de la hoja, días a espigamiento, BYDV y manchamarrón.Las variables altura de planta, espigamiento y oidio no mostraron interacción genotipopor ambiente, mientras que roya de la hoja y septoria presentaron alguna interacción yelíndice de selección mostró ser una variable muy dependiente del ambiente.1 Departamento de Estadística, Facultad de Agronomía, Universidad de la República, Garzón 780, Montevideo, Uruguay.E-mail.jorfran@adine!.com.uy2 CIMMYT, CC 1217, Andes 1365#314, Montevideo, Uruguay. E-mail autorcontacto:cimmyt@inia.org.uy

244 Jorge Franco, Man. M. KohliAbstraetClassifieation of wheat germplasm based on agronomie eharaeteristiesBased on the agronomic evaluations ofthe wheat lines included in the 17l h . LAGOS (SouthernGone Advanced Une Observation Nursery) tested in 28locations, a statistical methodologyutilized average data on three morphological variables (plant height, days to heading andto maturity) and ten diseases (Ieaf, stem and stripe rusts, septoria leaf and glume blotch,spot blotch, tan spot, fusarium head blight, powdery mildew and BYOV) to group thegermplasm. The average selection index ofeach material was related with different variablesin order to identify their relative importan ce.Based on data for individual characters observed at seven locations, the interactions ofplant height and numberofdays to heading with leaf rust, powdery mildew and septoria leafblight infections were studied.The classification process generated eight different groups primarily based on crop cycle(number ofdays to heading) and presence of different diseases. In the orderofimportance,the characters most associated with the selection index were: leaf rust, number of days toheading, BYOV and spot blotch infection.The plant height, number ofdays to heading and powdery mildew infection variables did notshow any genotype X environmental interaction. On the other hand, leaf rust and septorialeaf blight demonstrated some interaction (G X E). The selection index was the mostvariable character and depended on the environment.

Diseño experimental para evaluaciónde genotiposJuan A. Burgueño 1 , Ignacio Méndez Ramírez 2 , Angel Marlínes Garza 3 ,José Crossa 4Resumen -----------------------------­Los ensayos de evaluación en agricultura están sujetos a la variabilidad local debida acondiciones inherentes a la heterogeneidad del suelo y de otros factores ambientalescomo manejo y laboreo del suelo, método de siembra y cosecha, etc. Estas condicionesambientales variables hacen que los tratamientos a evaluar (genotipos, métodosagronómicos, etc.) se comparen con diferente precisión. En general s~ puede decir quetratamientos que están más separados en el campo se comparan con menos precisión(más error estándar de la diferencia) que aquellos que están ubicados más cerca (menoserror estándar de la diferencia). Esto origina el principio básico del control apropiado dela variabilidad local que junto con las ideas de aleatorización y repetición conforman lostres conceptos básicos de diseño de experimento. Diseños en bloques incompletos comotoda la serie de diseños la tices son usados para controlar más apropiadamente lavariabilidad local. En mejoramiento vegetal después de realizar las cruzas de diferentesmateriales genéticos se evalúan números muy grandes de progenies segregan tes. Estasevaluaciones se hacen sin repeticiones por lo que para tener una idea del error experimentaly así poder comparar progenies con cierto grado de precisión se usan testigos repetidosuna cierta cantidad de veces. De esta manera una aproximación a la heterogeneidad delsuelo y otras variables ambientales puede ser obtenida. Hay muchos tipos de diseñosno repetidos o aumentados. Los testigos pueden ser arreglados en bloques completos,bloques incompletos, en hilera-columna o en otra distribución espacial en el campo quepermita un buen control de la variabilidad de suelo. Es preferible usar más de un testigorepetido y distribuirlo en un diseño de tal forma de tener una estimación de la precisiónde las comparaciones. También se puede incluir un testigo sistemáticamente cada ciertonúmero de parcelas y así realizar ajustes móviles hacia los testigos más próximos.Principios básicosError ExperimentalSe puede definir el error experimental como lavariación encontrada en unidades experimentalestratadas de manera similar. Desde un puntode vista conceptual, el error experimental estáasociado a fenómenos no determinísticos y quepueden ser predichos a través de la teoría probabilística.Los fenómenos biológicos son afectadospor un gran número de factores que contribuyena formar el resultado final medido en una unidadexperimental. La incapacidad para determinarel estado de estos factores así como su efectosobre el fenómeno, es lo que convierte a losfenómenos biológicos en fenómenos aleatorios.La misma idea se puede extender a algunos procesosfísicos como es la manufactura, a proce­1 Colegio de Postgraduados, México. CIMMYT, INT, México. Facultad de Agronomía, Uruguay. E-mail: juanbu@yahoo.com2 1IMAS, UNAM. México, D.F.3 Colegio de Postgraduados, Km . 35.5 Carr. México-Texcoco. Montecillos, México'CIMMYT, INT. Km. 45. Carro México Veracruz. El Batán, Edo. de México. México

246 Juan A. Burgueño, Ignacio Méndez Ramírez, et al.sos de ingeniería, como la elaboración de alimentos,etc.En contraposición nos encontramos con la físicaclásica, capaz de decir el estado de algunosprocesos conociendo su estado original. Amodo de ejemplo podemos citar el movimientode los planetas, la caída libre de cuerpos.En los diseños experimentales, además deeste "error" propio de los fenómenos bajo estudio,aparecen otras fuentes de variabilidad (error),que van a afectar el resultado obtenido. Adelman,1970, citado por Pablos, 1974, describe las siguientesfuentes de variación:a) originada en la medición o control de magnitudesde las respuestas de los tratamientos,b) debida a la imposibilidad de reproducir los tratamientosexactamente, error en las variablesindependientes,c) debida a las unidades experimentales cuandose supone que son homogéneas y no lo son.En el caso de bloques se suponen homogéneasdentro de bloques.d) debida a la interacción unidad experimental tratamiento,e) debida a factores desconocidos o que su controlestá fuera del alcance del experimento.Las cuatro primeras no son fuentes de errorexperimental en su concepción. Al realizar unexperimento, se supone que estas fuentes devariación no existen (pequeñas o controladas enel caso ideal), es decir, los tratamientos y medicionesse realizan de igual forma siempre, yeldiseño seleccionado es adecuado, así como elmodelo de análisis. Dado que esto no siemprees así estas fuentes de variación quedan incluidasen la medida de error experimental que sehaga.La definición de error experimental como lavariación provocada por un gran número (infinito)de factores que actúan en distintas direccionesson un argumento para sustentar algunos supuestosde los modelos experimentales. Si se consideraque el efecto de estos factores es una sumade efectos con magnitudes positivas y negativas,el efecto final o promedio debería cancelarse ysu esperanza ser cero. Si los factores que actúansobre cualquier unidad experimental son losmismos, entonces no es difícil suponer que cadaunidad experimental está afectada por un mismotérmino de variabilidad. Finalmente, independientementedel tipo y magnitud de cada efecto particular,dado que tenemos una suma infinita deefectos aleatorios, el efecto promedio tendrá distribuciónnormal (Méndez, 1981).Una vez que se tiene el material experimental,la estimación del error se obtiene realizandoun muestreo dentró de las unidades disponibles.Considerando un diseño completamente al azar,donde las unidades experimentales se suponenhomogéneas, se selecciona una muestra de éstasy en ellas se aplica un tratamiento. De estaforma tenemos una muestra de r repeticiones deparcelas tratadas de forma similar. Sobre estabase se estima el error experimental como la variaciónencontrada entre estas unidades experimentales.El mismo procedimiento realizado concada uno de los tratamientos, nos da t (númerode tratamientos) estimaciones independientes delerror experimental.En la mayoría de textos de estad ística se considerael error experimental asociado a característicasde la unidad experimental, sin embargo,como ya se vio, hay otros factores que afectan lavariabilidad experimental. La aplicación de los tratamientoses uno de ellos, así como la interacciónentre tratamiento y algunas característicasde las unidades experimentales. Si consideramosdos tratamientos, sin fertilizar y con una fertilización"alta", la fertilidad propia de las parcelas, vaa afectar en mayor medida los resultados obtenidosen las parcelas sin fertilizar que en las fertilizadas,ya que en estas últimas, los niveles inicialesde fertilidad no son comparables con losniveles alcanzados posteriormente a la fertilización.Al realizar un experimento agrícola, en cadaparcela sembramos un grupo de semillas distinto,diferencias entre estos lotes van a ser fuentede variabilidad; podemos suponer que el grupode semillas conforma una muestra aleatoria de lapoblación, que su efecto es aleatorio y por lo tantoque o va a afectar en mayor medida los resultados.Sin embargo, podemos considerar casosextremos como experimentos en invernáculo dondees común que una maceta con una planta seala unidad experimental, o experimentos silvícolaso con frutales, donde cada árbol es una unidadexperimental.

Diseño experimental para evaluación de genotipos247Repetición, aleatorización y controllocalDesde que Fisher, en la década del20 propusola idea del diseño de bloques completos alazar y formuló el análisis de la varianza, postulótres principios que son considerados fundamentalesen todo diseño experimental . SegúnKempthorne (1955), la gran contribución de Fishera la inferencia experimental fue la introducciónde la aleatorización junto con el reconocimientoúltimo de que se puede realizar un testaleatorio (randomization test) .Los principios de Fisher fueron extendidos, enparticular por Yates en la década del 30 y 40. Eluso de bloques incompletos, permitió hacer máseficiente el diseño. Sin embargo, la estimaciónya no puede hacerse a través de las medias detratamientos.Repetición. El objetivo de realizar repeticioneses poder tener una medida de variabilidad,más precisamente una estimación del error experimental.Sabemos que un experimento repetidode la misma forma nunca va a dar el mismoresultado por lo que es reconocida por todos lanecesidad de realizar repeticiones. A su vez elmayor número de repeticiones nos va a dar unamayor precisión en nuestras estimaciones. Sinembargo, se han propuesto experimentos dóndeeste principio es en parte dejado de lado, ejemplosde estos son los experimentos de superficiede respuesta (ampliamente utilizados en la industria),o los menos utilizados experimentos norepetidos en la agricultura. En estos casos sólose repiten algunos tratamientos, dando la posibilidadde obtener una estimación del error experimentala partir de estos tratamientos repetidos.Se han desarrollado algunas técnicas para analizarexperimentos factoriales donde no hay repeticionesde ninguno de los tratamientos. En algunoscasos, realmente no se tiene una medida delerror experimental sino que se obtiene una medidade variabilidad dada por la diferencia entre unmodelo teórico y el ajuste de los datos al mismo(Box et al. , 1978). El tener que repetir los tratamientostrajo consigo el problema de cómo distribuirloen las unidades experimentales.Aleatorización. Tal vez sea el principio másdiscutido en la literatura. Los objetivos de realizarun proceso de aleatorización son varios; entreellos, eliminar el sesgo en la estimación demedias, dar validez a la estimación del error experimental,generar independencia de los erroresexperimentales, dar robustez al análisis. Nelderen 1987, prueba que el efecto de la aleatorizaciónes producir una correlación constante entrediferentes observaciones dentro de un estrato.Según Srivastava (1996), la aleatorización fueintroducida para evitar el sesgo en la selecciónsistemática de unidades a las cuales los tratamientosvan a ser aplicados. En la década del 10Ydel 20, eran comunes los diseños sin aleatorización, en estos las repeticiones del mismotratamiento eran ubicadas alejadas unas de otrasy tratando de cubrir toda la variabilidad existenteen el terreno. Para este tipo de diseño, no sepuede probar que no haya sesgo a la vez que nose tiene una estimación válida del error experimental.Sin embargo, debe considerarse que conlos diseños aleatorizados, cuando existe unadependencia positiva entre las observaciones,éstos son en promedio menos eficientes que unbuen diseño sistemático. Esto es debido a quela suma de cuadrados de tratamientos y residuales fija, cualquier diseño eficiente va a tener elerror estándar para el contraste de tratamientosmayor de lo que debería. Esto lleva a test e intervalosde confianza conservadores (Martin, 1996).Mientras que las ideas de Fisher se expandieronampliamente en el mundo de habla inglesa,en otras partes del mundo, particularmente enEuropa continental, las ideas de Fisher no fuerontan ampliamente aceptadas, y los diseños sistemáticoscontinuaron siendo usados aún hasta1956. Aun en Gran Bretaña, algunos aspectosde la aleatorización estuvieron cuestionados porsus más duros proponentes (Martin , 1996). w.S. Gosset (Student) fue un líder proponente deluso del diseño sistemático más eficiente y permanecióhaciendo esta recomendación en 1937(Pearson, 1938). Hoy en día se siguen proponiendodiseños sistemáticos, pero éstos son analizadosa través de otros modelos y el error experimentalpara realizar inferencia cambia de concepción. En algunos casos se utiliza como errorexperimental los desvíos de las observacionesrespecto a un modelo teórico (Rivera, 1975). Enla década del 30 se habían propuesto algunosmétodos de análisis para resolver el problema desesgo en el análisis de los diseños sistemáticos.El más notable de éstos fue propuesto porPapadakis en 1937. Sin embargo sus ideas no

248 Juan A. Burgueño, Ignacio Méndez Ramirez, el al.fueron aceptadas en el mundo de habla inglesa,aún cuando éstas fueron teóricamente examinadasen esas fechas por M. S. Bartlett (Martin,1996). Sin embargo ahora están siendo revividasa la luz del análisis espacial de experimentos yen este sentido deben señalarse los trabajos inicialesde Bartlett (1978) y Wilkinson et al. (19821983).Yates (1948) señala como un problema de laaleatorización, que puede producir un diseño indeseable,pero eliminarlo significa tener sesgo.Una solución a este problema es restringir la aleatorizacióna un subgrupo de diseños posibles, loque ha dado lugar al desarrollo de algunos diseñosexperimentales.La necesidad de aleatorización fue reconocidacomo una condición necesaria para obteneruna estimación válida del error y consecuentementepara un uso válido de la prueba de significanciaobtenida con el análisis de la varianza(Caliñski y Kageyama, 1996).Kempthorne (1955) sostiene que el procesode aleatorización permite realizar una inferenciamás segura que cuando no se realiza , en el sentidode que son más seguras las proposicionesprobabilísticas.Control local. Con este nombre se define elproceso de evitar el efecto de factores conocidossobre los resultados de un experimento, efectosque pudieran interferir con lo que es objeto deestudio o efectos que no permitieran observaradecuadamente los efectos bajo estudio. El procesode control local se realiza mediante la construcciónde bloques en sus diferentes versiones,y modificando el proceso de aleatorización.Diseños experimentalesLas ideas de Fisher sobre repetición y controllocal llevaron a la definición del diseño de bloquescompletos al azar, en este, todos los tratamientosson repetidos una vez en cada bloque. Apartir de este diseño básico, el más utilizado juntocon el completamente al azar, distintos autoreshan contribuido al desarrollo de nuevos diseños,para considerar casos donde no es posiblerealizar un diseño completo o dónde la metodologíade análisis o consideraciones sobre el problemaen estudio no permiten este tipo de diseño.A medida que se incrementa el número de tratamientoses más difícil encontrar un mayor númerode unidades experimentales homogéneasque conformen un bloque y puedan albergar todoslos tratamientos. En otras situaciones, lacompetencia entre parcela provocada por los propiostratamientos debe ser evitada, como es elcaso cuando los tratamientos son genotipos condistinta altura o desarrollo. Yates en 1935 introducelos diseños de «bloques incompletos simétricosaleatorizados», y da la metodología de análisis,en 1936 da origen a los diseños seudofactorialesy a los diseños de bloques incompletos.Posteriormente Base (1939) le daría el nombrecon el que se conocen actualmente de diseño debloques incompletos balanceados. La introducciónde estos diseños ya no permitió obtenercomparaciones entre tratamientos a través de lasmedias de éstos. En un trabajo conjunto con Nair,Base (1939) propone los diseños parcialmentebalanceados que incluyen como caso especiallos diseños de bloques incompletos balanceadosy los látices cuadrados. Un diseño de bloquesincompletos balanceados es un conjunto de t tratamientosarreglados en b bloques de tamaño ktal que cada tratamiento es repetido r veces ycualquier par de tratamientos aparecen simultáneamenteen el mismo bloque el mismo númerode veces (a). Estos dos últimos puntos refieren ala idea que se maneja de balance para estos diseños.Para que exista el diseño de bloques incompletosbalanceados, los parámetros del mism~deben cumplir r (k-1) = a (t-1). El balance asídefinido no siempre se puede lograr, o en algunoscasos el número de bloques necesarios paralograrlo hace inconsecuente el experimento.Diversos autores a lo largo de los años hanbuscado diseños experimentales que cubran estassituaciones de la mejor manera. En 1940 Yatesintroduce los diseños látice, en estos se tiene t= k 2 tratamientos arreglados en b =rk bloquesde tamaño k tal que el conjunto de bloques puedeser subdividido en r clases de resolución de kbloques y tal que cualquiera dos tratamientosaparecen juntos en al menos un bloque. Algunosdiseños de látice son diseños de bloques incompletosbalanceados. Nair y Rao generalizan en1942 los diseños propuestos por Base y Nair, incluyendocomo casos especiales los látices cúbicosy látices de mayor dimensión. Una claseparticular de estos diseños, son los diseños cua­

Diseño experimental para evaluación de genotipos249si-factoriales introducidos. Harshbarger en artículospublicados en 1946, 1947 Y1949 yen 1952junto a Davis, introduce los látices rectangularespara cubrir el caso donde el número de tratamientoses k (k-1); en este caso los bloques son detamaño k-1 y se cumplen los demás requisitosde los diseños en látice; Kempthorne en 1952extiende estos diseños para k (k-h) tratamientos.En 1947, Nair demuestra que todos los láticesrectangulares con 2 réplicas pertenecen a laclase de diseños parcialmente balanceados con4 clases asociadas; en 1951 demuestra que loslátices rectangulares triples no pertenecen a laclase de diseños parcialmente balanceados, exceptoen algunas situaciones especiales. Aun conel desarrollo de éstos diseños, el número de tratamientosestá restringido y los bloques debenser de igual tamaño, esto llevó a Patterson yWilliams en 1976 a proponer los diseños alpha.Un diseño á(a 1, a 2, ... ,a n) es un diseño con t =sktratamientos con r repeticiones de cada tratamiento,con bloques de tamaño k arreglados en rclases de resolución de s bloques cada una. Cualquierpar de tratamientos aparece a 1, a 2o ... o a nveces juntas en el mismo bloque. Estos diseñosextienden el número de tratamientos que se puedenensayar así como el número de bloques y sutamaño a utilizar, incluso permite el uso de bloquesde distinto tamaño con lo cual aumentanmás las combinaciones de tratamientos bloquesy tamaño de éstos que se puede ensayar. Muchosde estos diseños caen dentro de una clasegeneral de diseños de bloques incompletos par:cialmente balanceados. Paralelamente se handesarrollado diseños similares para el caso decontrol local en dos direcciones. Youden en 1937introduce los cuadros de Youden donde se controlavariación en dos sentidos, p hileras y q columnasdonde se ensayan t tratamientos, q < t,P = t. En hileras se usan bloques completos mientrasque en columnas se tiene un diseño de bloquesincompletos. Youden mostró cómo arreglarun diseño de bloques incompletos balanceadoscon el mismo número de bloques que de tratamientoscomo un diseño hilera-columna. En ocasioneslos diseños alpha pueden ser arregladospara dar un diseño en hilera y columna. Más cercanoen el tiempo, John y Eccleston (1986) dieronideas para construir diseños en hileras y columnascuando el número de unidades experimentalesen hilera y columna no es divisible por elnúmero de tratamientos dando lugar a los diseñosalpha en hilera y columna. Nguyen y Williamsen 1993, realizaron otros aportes sobre losdiseños de hilera y columna.Diseños y análisis que consideranla dependencia espacialMartin (1996) sostiene que la referencia a espacialsignifica que el diseño tiene un arreglo enuna o dos dimensiones espaciales, y que la posiciónespacial que tome una unidad experimentales relevante. Si bien esa definición es importantepara experimentos agrícolas, los resultadosobtenidos en esta área son aplicables a otrassituaciones y viceversa, por ejemplo, cuando setienen medidas en el tiempo donde existe unadependencia temporal y que ha dado lugar a variaspublicaciones sobre los modelos de medidarepetidas en el tiempo.La idea de control local, introducida por Fisheren la década del 20, junto con la aleatorización,permite obtener un modelo físico que seaproxima de forma adecuada a los requisitos pararealizar el análisis de la varianza, la principal técnicade prueba de hipótesis utilizada en el análisisde diseños experimentales. Sin embargo, seha demostrado, que a pesar de la aleatorización,aún se mantiene, en ensayos de campo, una relaciónespacial de los errores experimentales, enparticular en experimentos con bloques grandes(Grandona y Cressie, 1991). El reconocimientode este fenómeno, ha llevado por un lado al desarrollode técnicas de análisis que permitían manejarla dependencia y por otro al desarrollo dediseños experimentales.Diseños experimentalesMuchos tipos de diseños han sido propuestospara tomar en cuenta la naturaleza espacial delmaterial experimental. Algunos diseños espacialeshan sido desarrollados para casos particularescomo ensayos de espaciamiento, experimentosde genotipos. En estos casos el diseño esusualmente seleccionado en el campo intuitivomás que por su eficiencia bajo la asunción de unmodelo. En otros casos, la eficiencia es evaluadaen términos de un modelo asumido a prioripara los datos no observados. Claramente estediseño supuesto puede volverse inapropiado enmuy diversas formas una vez que la información

250 Juan A. Burgueño, Ignacio Méndez Ramirez, et al.es recogida y un modelo diferente debe ser usadoen el análisis. Sin embargo, en la etapa dediseño, si se requiere un diseño eficiente, es necesariohacer suposiciones acerca del modelo yel análisis que va a ser usado (Martin, 1996).Gill (1991) sostiene que es más real asumirque el efecto ambiental de una parcela está másrelacionado con el efecto de sus vecinas inmediatas.Esta idea ya fue utilizada por Fisher parasugerir una forma de construir bloques en ensayosde campo y ha sido la filosofía sobre la quese basan los métodos de vecino cercano o métodosespaciales propuestos de tiempo en tiempo.Además de que estos diseños tratan de manejarla dependencia espacial, los diseños conbalance de vecinos son de importancia en otrassituaciones; a saber, en ensayos de cruzamientode plantas, donde es deseable que cada genotiposea polinizado por todos los genotipos disponibles;en la búsqueda de balance para evitarposibles sesgos que ocurran por competencia ointerferencia entre parcelas vecinas.Diseños con algún tipo de balance entre vecinosfueron primero considerados por E. J. Williamse independientemente B. R. Bugelski, comodiseños balanceados para modelos que incluyenefectos residuales. Desde entonces, otros tiposde diseños con algún balance entre vecinos hanocurridos.Hay varios puntos de interés en la discusiónde diseño de vecino cercano y balance de vecinocercano que deben ser definidos a la hora de diseñarun experimento (Martin, 1996):i) balance direccional o no direccional.ii)iii)pares distintos únicamente o pares igualesson incluidos; t (t-1) o t (t-1) / 2 paresBloqueado o diseño en un único bloque. Paraun diseño bloqueado, la relación espacialconsiderada es para cada bloqueiiia) Si bloqueado, los bloques pueden ser contiguoso distintos.iiib) Si bloqueado y k

Diseño experimental para evaluación de genotipos251(Papadakis, 1940, 1954 1970 1984). El métodofue discutido por Bartlett (1938) Y por Pearce yMoore (1976) pero el reciente interés ha sido revividopor Bartlett (1978) quien reexaminó el métodode Papadakis a la luz de los recientes desarrollosen estadística espacial.Otra técnica muy relacionada con el métodode Papadakis es hacer uso de cualquier posiblecorrelación entre observaciones vecinas a travésdel análisis de mínimos cuadrados generalizados.Ya en la década de los 80 y posteriores, seproponen otros tipos de ajuste, aunque conservandolas mismas ideas, la corrección de los valoresde parcela y la modelación de la dependenciaespacial de los errores. Se introducen modelosautoregresivos en una o más dimensiones yen general las ideas de las series de tiempo aplicadasa series espaciales. También se utilizantécnicas desarrolladas en la geoestadística paramodelar la variabilidad espacial. (Besag , yKempton,1986; Cullis y Gleeson, 1989; Martin,1990; Cullis, y Gleeson, 1991; Gleeson, 1997;Gilmour et al. 1997). Los métodos más modernosde análisis espacial pueden ser registradoscomo usando mínimos cuadrados generalizadospara una estructura de dependencia dada o estimada(Martin , 1996).Otros autores han tratado de atacar el problemaa través del uso de polinomios, que tratan deexplicar la variabilidad espacial existente. Entreestos autores se encuentran Federer y Wolfingel'(2000) y Méndez (1970). Sin embargo la idea derepresentar la fertilidad del suelo como un efectode tendencia por un polinomio es tan vieja comoel método de bloques de Fisher.Relación análisis diseñoLas metodologías que tratan de trabajar condependencia espacial se aplicaban y aun se aplicanen experimentos realizados con los diseñosclásicos propuestos por Fisher y Yates (1936).No ha habido un desarrollo paralelo de los diseñosexperimentales con la metodología de análisisespacial de los mismos, son pocos los trabajosque analizan ambos aspectos; Federer (1961),Rivera Germán (1975), Un y Poushinsky (1983) ,Besag y Kempton (1986), proponen distintos diseños,que consideran la realización de análisisespacial. En estos trabajos no se comparan distintasalternativas, ni de análisis ni de diseño,sino que proponen el diseño experimental y lametodología de análisis; a lo más se comparancon los diseños de bloques incompletos. Inclusolos diseños propuestos, son construidos sin irmás allá de consideraciones generales. Mead(1997) ante la pregunta ¿cómo va a influir la seleccióndel diseño a saber que se utilizará análisisespacial? dice: «La característica más importantedel diseño es que ningún par de genotipos(tratamientos) deben estar en parcelas vecinasmás de una vez» . Esto llevaría a pensar quelos diseños con vecinos balanceados deberían seruna alternativa a usar. Es usualmente asumidoque los diseños de vecino cercano balanceadoscitados deben ser eficientes para dependenciaespacial, pero la situación es usualmente máscomplicada. No es fácil obtener diseños que seanaltamente eficientes bajo un modelo de dependenciaespacial, pero el factor que afecta la eficienciaes el balance posicional de los tratamientos, el balance (no direccional) de vecinos y losefectos de borde. De estos, el balance de vecinosde menor orden es usualmente el más importante.El estudio de diseños que son eficientescuando se asume que el análisis va a considerarla estructura de dependencia espacial comenzócon Williams (1952), pero en los últimos25 años ha habido poco desarrollo.Una extensión importante de trabajos ha sidoorientada a la búsqueda de diseños óptimos, yelmayor desarrollo se ha dado en los diseños desuperficie de respuesta, cuando se busca unmodelo que explique la respuesta a factores decaracterísticas cuantitativas. Para el caso dediseños comparativos y aún más cuando se tratade modelar la variabilidad espacial , se ha encontradoque los diseños óptimos están estrechamentevinculados al modelo que se va a usar.Siendo así, es necesario conocer el modelo autilizar previo a realizar el diseño, aspecto quelos investigadores no están en condiciones deresponder en la mayoría de las situaciones. Martin(1996) dice: Los diseños con vecinos balanceadoshan sido usualmente seleccionados enel campo intuitivo más que por su eficiencia bajola asunción de un modelo. En otros casos, la eficienciaha sido evaluada en términos de un modeloasumido a priori para los datos no observados.Claramente este diseño supuesto puede volverseinapropiado en muy diversas formas una vez

252 Juan A. Burgueño, Ignacio Méndez Ramírez, el al.que la información es recogida y un modelo diferentedebe ser usado en el análisis. Sin embargo,en la etapa de diseño, si se requiere un diseñoeficiente, es necesario hacer suposiciones acercadel modelo y el análisis que va a ser usado.Selección del diseñoSrivastava (1996) define tres criterios de lobueno de un diseño:1) optimización de varianza. Maximizar la matrizde información de los parámetros, obtener unamenor varianza2) sensitividad. Es una generalización del conceptode control local. En un experimento sensitivo,la varianza del error es tan pequeña comosea posible.3) poder revelador. Se refiere a la habilidad deldiseño para encontrar lo que el verdadero modeloes. Es importante considerar que el diseñosea capaz de revelar malas definiciones delmodelo.Para la búsqueda de un diseño experimentalóptimo, es necesario determinar de la mejor formaposible lo siguiente (Srivastava, 1996):a) el fenómeno a ser estudiado, el objetivo de lainvestigación, la forma de estudio que es relevante,llevando a la definición de los tratamientosa ser comparados, el material experimentala ser utilizado y la(s) variable respuesta aser medidas,b) la naturaleza del material experimental con respectoa su heterogeneidad y factores de confusión,la unidad a ser utilizada,c) explorar y determinar el modelo que ocurre enesta situación.Desde el punto de vista estadístico, la selecciónde un diseño óptimo se realiza sobre la basede un modelo y éste debe ser estimado en formageneral de manera precisa, insesgada y con lamenor variabilidad. Pero es importante que elmodelo esté adecuado a las condiciones en quese desarrolla el experimento y de ahí la importanciaque Srivastava pone de manifiesto sobreel conocimiento que debe tener el investigadordel problema en estudio.Una revisión de trabajos donde se comparandistintos diseños y en algunos casos metodologíasde análisis para el estudio de genotipos sepresentan en la Cuadro 1. A pesar de que algunasmetodologías de análisis han sido mejoresen la mayoría de las situaciones, como lo es eluso de procesos autoregresivos (Grondona et al.,1996), no hay una única respuesta y la seleccióndel diseño y de la metodología de análisis debeser realizada en cada situación en particular. Esde resaltar que sólo dos trabajos consideran aspectosde la mejora genética (Chandra, 1994;Rosielle, 1980) para la comparación de diseños,los demás trabajos consideran aspectos de carácterestadístico y un sólo trabajo considera laevaluación del modelo utilizado (Grondona et al.,1996).Análisis bayesianoRecientemente, se le ha dedicado trabajo aestudiar el análisis bayesiano de diseños experimentalesaunque aún no es una práctica muy difundida.Esto debido a la falta de software y a lanecesidad de que los investigadores reconozcanen el análisis bayesiano una forma de enfocar elproblema el diseño experimental. Algunos autoresque han trabajado el tema son Besag y Higdon(1993,1997,2000), Das Gupta (1996), Theobaldet al. (2001), Theobald y Talbot (2001).Besag y Higdon (2000) discuten un modelopara el análisis de experimentos que está estrechamentevinculado al utilizado en estadísticaclásica. Incorpora efectos de bloques y modelala variabilidad espacial. Si bien hay una estrechaconcordancia, también existen diferencias sustancialesen la comprensión del modelo y la interpretaciónde los resultados . Dicen: Una ventajadel paradigma bayesiano es que uno puedeestablecer cuestiones prácticas importantes queno tienen una contraparte en el análisis clásico.Esto es evidente cuando se quiere realizar unordenamiento y seleccionar variedades bajo ciertascondiciones experimentales. Mientras en elanálisis frecuentista, se usa indirectamente lascomparaciones múltiples, cuya interpretación noes clara, el análisis bayesiano es libre de evaluar,por ejemplo, la probabilidad posterior de queuna variedad cualquiera tenga un efecto óptimo,o que el mejor o los tres mejores efectos esténcomprendidos en un grupo particular de variedades.

Diseño experimental para evaluación de genotipos253Cuadro 1. Relación de publicaciones donde se comparan diseños experimentales y metodolog ¡asde análisis para la evaluación de genotipos.Año Autores Cultivo Diseños Análisis Comparación1967 I'v1elton y Alfalfa DBCA, Látices, Testigos DBCA, Látice, con y sin CME, CV; F, orden deRnkner sistemáticos covariable medias1967 Baker y Avena Testigos sistemáticos con Sin ajuste, por diferencia, CME, varianza derv1c Kenzierepeticiones covariable predicción1980 Rosielle Trigo Látice, testigo sistemático DBCA, Látice, con covariable CV, heredabilidadde testigo adyacente y demedia móvil. Análisisindividual y combinado.1989 Uny Soja Diseños aumentados tipo 1 Y Ajuste por hilera-columna CME, orden de mediasVoldeng 2, análisis combinado y sin (mejor), regresióncombinar1989 Cullisy Rape, DBCA, Látices, DBI DBI, Diferenciación (GC) Error estándar de laGleeson Chickpea, diferencia de trat.Trigo,Avena,Cebada1994 Kempton, Trigo y DBCA, DBI DBCA, Análisis de hilera y Error estándar de laSeraphin y Cebada columna, Primera diferencia de tratoSworddiferenciación1994 Chandra Ganancia genética1996 Grandona Triticale, Testigos repetidos, alpha- DBCA, DBI, Row-CoI umn, Error estándar de laet alTrigo látice, DBI, Espacial diferencia de trat., SCdel error de predicción(PRESS)1999 Wuy Soja y Ensayos de uniformidad DBCA, BI(5,6,10), AR(1), Varianza empíricaDutilleul Trigo diferenciación (1 y 2) con y promedio y Varianza desin error en la variable predicción para lacomparación devariedades.2000 Oiao et al Trigo Large face, diseños hilera y DBCA, Bi, hilera-columna, Error estándar de lacolumna, hilera y columna espacial diferencia de trat.,latinizadoconcordancia en laselección de mejoresgenotiposSin embargo, antes de que el análisis baye­siano sea usado de forma amplia, es necesariopor un lado hacer conocer a los investigadores elparadigma bayesiano y por otro contar con soft­ware de fácil manejo. Hecho esto entonces, sonlos investigadores quienes deben o no adoptareste paradigma.Otro aspecto relevante del análisis bayesianoes la posibilidad de incorporar información previa.El análisis combinado de experimentos seda de una forma natural, considerando la distribucióna posteriori de un ensayo previo, como ladistribución a priori del siguiente ensayo.

254 Juan A. Burgueño, Ignacio Méndez Ramirez, et al.Literatura consultadaBaker, R. J.; Me Kenzie, R. 1. H. 1967. Use 01 control plots inyields trials. Crop Science 7:355-337.Bartlett, M. S. 1938. The approximate recovery 01 inlormation Iromlield experiments with large blocks. J. Agric. Sci. (Cambridge)28:418-427.Bartlett, M. S. 1978. Nearest neighbour models in the analysis 01lield experiments (with discussion). J. Roy. Statisl. Soco Ser. B40: 147-174.Beehoffer, R.E.; Santner, T.J.; Goldsman, D. 1997. Design andanalysis 01 experiments lor statistical selection, screening andmultiple comparisons. John Wiley & Sons, Inc. Wiley series inprobability and mathematical statistics. Applied probability andstatistics, U.S.A. 325 p.Besag, J.; Kempton. R. 1986. Statistical analysis 01 lieldexperiments using neighbouring plots. Biometrics 42: 231-251.Besag, J.; Higdon. D. M. 1993. Bayesian inlerence lor agriculturallield experiments. Bull. Inl. Statist. Insl. 55 book 1: 121-136.Besag, J.; Higdon, D. M. 1997. Bayesian analysis 01 agriculturallield experiments. Bull. Inl. Statisl. Insl. 97-07.Besag, J.; Higdon, D. M. 2000. Bayesian analysis 01 agriculturallield experiments. (with discussion) J. R. Statist. Soco B. 61 (4):691-746.Bose, R.C.; Nair, K.R.1939. Partially balanced incomplete blockdesigno Sankhya. 4: 337-372.Box, G.E.P.; Hunter, S.S.; Hunter, W.G. 1978. Statistics lorexperimenters: An introduction to design, data analysis, andmodel building. John Wiley & Sonso 672 p.Brownie, C.; Gumpertz, M. L. 1997. Validity 01 spatial analysislor large lield trials. J. Agric. Biol. and Env. Statistics 2(1): 1-23.Burgueño, J.A.; Crossa, J.; Martínez Garza, A. 2000 Análisisde experimentos no repetidos. In: XVIII Congreso deFitogenética. México, Irapuato, 15-20 de octubre.Burgueño, J. A. et al. 2000. User's Guide lor Spatial Analysis 01Field Variety Trials Using ASREML. México, D. F. CIMMYT.ISBN: 970-648-060-9.Caliñski, T.; Kageyama, S. 1996. Block Design: Theircombinatorial and statistical properties.ln: Handbook 01 Statistics13. Chapter 22. Design and Analysis 01 Experiments. Eds.Gosh, S.; Rao, C. R. North Holland. p. 809-874.Cullis, B.R.; Gleeson, A.C. 1989. Efficiency 01 neighbour analysislor replicated variety trials in Australia. J. Agric. Sci. 113: 233-239.Cullis, B.R.; Gleeson, A.C. 1991. Spatial Analysis 01 FieldExperiments - an extension to two dimensiono Biometrics. 47:1149-1160.Chandra, S. 1994. Efficiency 01 check-plot designs in unreplicatedlield trials. Theor. Appl. Genel. 88:618-620.Das Gupta, A. 1996. Review 01 Optimal Bayes Designs. In:Handbook 01 Statistics 13. Chapter 29. Design and Analysis 01Experiments. Eds. Gosh, S.; Rao, C. R. North Holland. p.1099-1148.Federer, W. T. 1961. Augmented Design with one-way Elimination01 Heterogeneity. Biometrics. 17: 447-473.Federer, W.T.; Wolfinger, R.O. 2000. PROC GLM and PROCMIXED Codes lor Trend Analyses lor Row-column DesignedExperiments. Technical Report Series. BU-1491-M. Department01 Biometrics. Cornell University.Fedorov, V. 1996. Design 01 Spatial Experiments: Model Fittingand Prediction. In: Handbook 01 Statistics 13. Chapter 16. Designand Analysis 01 Experiments. Eds. Gosh, S.; Rao, C. R. Rao.North Holland. p. 515-554.Fisher, R.A. 1926. The Arrangement 01 Field Trials. J. Ministry 01Agriculture. 33: 503-513.Fisher, R.A. 1932. Statistical Methods lor Research Workers. 4thEd. Oliver and Boyd, Edinburgh.Fisher, R.A.; Yates, F. 1936. Statistical Tables lor Biological,Agricultural and Medical research. 6 th Ed. Oliver and Boyd,Edinburgh.Gill, P.S. 1991. A Bibliography 01 nearest neighbours methods inDesign and Analysis 01 experiments. Biom. J. 33(4): 455-459.Gilmour, A.R.; Cullis, B.R.; Verbyla, A.P. 1997. Accounting lornatural and extraneous variation in the analysis 01 lield experiments.J. 01 Agric. Biol. and Env. Statistics, 2(3): 269-293.Gilmour, A. R. 2000. Post blocking gone to lar! Recovery 01inlormation and spatial analysis in lield experiments. Biometrics,56:944-946.Gleeson, A.C. 1997. Spatial Analysis.ln: Statistical methods lorplant variety evaluation. Eds. Kempton, R. A.; Fox, P. N.Chapman & Hall. p. 68-85Grondona, M.O.; Cressie, N. 1991. Using Spatial Con si deration sin theAnalysis 01 Experiments. Technometrics. 33(4): 381-392.Grondona, M.O.; Crossa, J.; Fox, P.N.; Pfeiffer, W.H. 1996.Analysis 01 variety yield trials using two-dimensional separableARIMA processes. Biometrics. 52: 763-770.Harshbarger, B. 1949. Triple Rectangular Lattices. Biometrics. 5:1-13.Harshbarger, B.; Davis, L.L.1952. Latinized rectangular lattices.Biometrics. 8: 73-84.Helm, lC.; Seott, R.A.; Hammond, J.J. 1999.lntrablock varianceamong duplicate treatments lor nearest-neighbour analysis. Agron.J. 91: 317-320.John, J. A.; Eeeleston, J. A. 1986. Row-column alpha-designsBiometrika 73:301-306Kempthorne, O. 1952 The design and analysis 01 experiments.New York: John Wiley.

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256 Juan A. Burgueño, Ignacio Méndez Ramírez, et al.Yates, F. 1936a. ANew method 01 Arraying Variety Trials Involvinga Large Number 01 varieties.ln: Experimental Design. SelectedPapers 01 F. Yates. C. B. E., F. R. S.. Charles Griffing yCompany Ud. London, U.K. 1970. p. 147-180.Yates, F. 1936c. Incomplete Randomised Blocks. Annals ofEugenics. 7: 121-140.Yates, F. 1940. Laltices Squares. J. Agric. Sci. 30: 672-687.Yates, F. 1948. Contribution to the discussion 01 a paper by F. J.Anscombe. J Roy. Statis. SocoSer. A 111 :204-205.Youden, W. J. 1937 "Use of Incomplete Block Replications inEstimating Tobacco Mosaic Virus Contr. Boyce Thompson Ins\.9,41-48.Abstract --------------­Experimental designs to evaluate field trialsEvaluation trials in agriculture are subject to local va ría bility caused by inherent soilheterogeníty or other factors such as soil management and preparatíon, seeding andharvest methods, etc. These varíable environmental conditíons cause that treatmentsunder evaluatíon (genotypes, agronomic practices, etc.) be compared with differentprecísion. In general, the treatments that are located further apart in the field are comparedwith less precision (more standard error). This origina tes the basíc principIe of the adequatecheck of the local variabílíty that together wíth practíce of randomization and replícationform three basic concepts ín experimental designs.Incomplete block designs, like all the lattice desígns are used to control the local variationadequately. In plant breeding, very large number of segregatíng progenies are evaluatedfrom crosses among different genotypes. Since these evaluations are done wíthoutreplícation, in order to generate some information on the experimental error and allow thecomparison among the lines with a certain degree of precision, replicated checks areused a number of times. In thís way the soil heterogeneity and information on otherenvíronmental factor can be obtained in an approxímate manner. There are many typesof augmented or designs without replícatíon .The checks can be arranged in complete blocks, incomplete blocks, in row-column, orother spatial distribution in the field that allows a good control of the soil variabílíty. It íspreferable to use more than one repeated check and distribute them in a design in sucha form that will permit the precise estimation of comparisons. A single check can alsoused systematically every fíxed number of plots in order to conduct movíng adjustmentstowards the next nearest check.

Avances y perspectivas del anál'isis de la interacción genotipo por ambiente: su contribución al estudio de la adaptación en trigo Sergio Ceretta 1 y Tabaré Abadie 2______________________________ Resumen _____________________________En los últimos años, el énfasis puesto en el enfoque funcional de la Interacción GenotipoxAmbiente (IGA) ha permitido un desarrollo metodológico muy importante contribuyendosignificativamente a mejorar el entendimiento actual del tema. El análisis de IGA sepresenta hoy como una herramienta capaz de integrar al mejoramiento genético elconocimiento actual en disciplinas como la bio-estadística, la fisiología vegetal y lagenética molecular. La utilización exitosa de la información obtenida del estudio de laIGA dependerá del grado de entendimiento de sus causas biológicas. A tales efectos,la red de ensayos regionales de trigo del CONO SUR (ERCOS), constituye un insumoprivilegiado para el estudio de la IGA en trigo, la cual no había sido analizada enprofundidad hasta el momento. El agrupamiento de localidades se investigó medianteAnálisis de Patrones, análisis de aglomeración basado en SHMM y comparación dedatos observados con datos simulados. Los ambientes fueron caracterizados en basea variables meteorológicas observadas y variables resultantes de la simulación. Elanálisis a través de años permitió realizar 3 grandes grupos de localidades. !'Jo obstante,el análisis dentro de años mostró que existieron importantes variaciones en la asociaciónentre localidades dependiendo del año de estudio. El cociente entre la eva potranspiraciónreal y potencial del cultivo durante el período de llenado de grano (variablesimulada), permitió mejorar la descripción ambiental clásica (año x localidad) y explicarel agrupamiento de los ambientes más contrastantes.IntroducciónLa estimación del valor agronómico de los genotiposdentro de un programa de mejoramientose obtiene mediante la realización de ensayos decomportamiento en ambientes múltiples (multienvironment trials: METs). Con estas redes deensayos se intenta realizar un muestreo amplio yrepresentativo de las condiciones ambientalesprevalentes en una región o área donde se realizaun cultivo determinado.Generalmente las diferentes condiciones ambientalesafectan en forma diferencial a la expresiónfenotípica originando la presencia de inte­racción genotipo x ambiente (IGA). Este fenóme­no reduce la utilidad de la media genotípica a tra­vés de ambientes como indicador de la superiori­dad de los genotipos y disminuye la eficiencia deselección medida en términos de la cantidad derecursos invertidos por unidad de ganancia gené­tica. Existen básicamente dos enfoques en el tra­tamiento de la IGA (Cooper y Byth, 1996). En el1 Programa Nacional de Evaluación de Cultivares, INIA. Ruta 50 km 11.5. CP 70000.Colonia . Uruguay.E-mail: ceretla@inia .org .uy2 Departamento de Biología Vegetal, Facultad de Agronomía del Uruguay. Garzón 780, CP 12900 Montevideo. Uruguay.

258 Sergio Ceretta , Tabaré Abadieenfoque tradicional, mayormente utilizado por losprogramas de mejoramiento, la IGA es vista comouna fuente de error en la estimación de medias.Como consecuencia poco esfuerzo se destina ala interpretación de las causas de la IGA orientandola selección hacia la identificación de genotiposque posean buena adaptación general utilizandouna estrategia que prioriza la realizaciónde un muestreo ambiental tan amplio como seaposible. Un enfoque alternativo trata la IGA comouna fuente de información que puede ser utilizadaen la selección por adaptación específica alos estreses ambientales relevantes. En esteenfoque se hace necesario profundizar en el entendimientode las causas biológicas de la IGApara lo cual es imprescindible mejorar el conocimientoactual de los ambientes de crecimientoen que se desarrollaron los genotipos, estudiarel grado de relación/similitud entre ambientes ycaracterizarlos en términos de los estreses ambientalesrelevantes.En la última década se han propuesto métodosestadísticos basados en la descomposiciónsingular de una tabla de dos vías donde se resumeel promedio de rendimiento de distintos genotiposen diferentes ambientes. Ejemplos deesta metodología pueden ser encontrados enCrossa et al. (1993), Gauch (1992) y van Eeuwijket al. (1995), van Eeuwijk y Kroonen berg (1998),Y Voltas et al. (1999 a y b). Estos métodos resu 1­tan de gran utilidad ya que permiten evidenciar elgrado de similitud entre ambientes así como identificargenotipos que muestran superioridad decomportamiento en ambientes específicos. Lacapacidad predictiva de los mismos dependeráde la representatividad del muestreo ambientalrealizado a través de los METs. Por lo tanto, undiseño apropiado de los METs debería atender aun adecuado muestreo de la variabilidad ambientaltemporal y espacial. En lo que se refiere alrango de variación temporal, es algo que difícilmentepueda ser abarcado adecuadamente en losMETs ya que los genotipos permanecen en losensayos por un período muy corto de tiempo (2-3años en general). Por ello es necesario contarcon una metodología de análisis que permita determinaren que medida diferentes METs son capacesde cubrir el espectro de condiciones ambientales/estresesrelevantes en una determinadaárea de cultivo. Para ello es necesario mejorarla descripción de los ambientes en términosde frecuencia, intensidad y oportunidad de losprincipales estreses; simultáneamente, las ca- .racterísticas de adaptación de los genotipos debenser identificadas. Como resultado se incrementaríala capacidad de predecir el comportamientode los genotipos.En los últimos años ha habido un crecienteinterés por la aplicación de modelos de simulacióndel crecimiento de cultivos para asistir enel estudio e interpretación de la IGA (Aggarwal etal., 1996, Henderson et al., 1996). El aporte delos modelos de simulación es que éstos son capacesde integrar el conocimiento fisiológico actualde los cultivos permitiendo predecir el rendimientoen un rango muy amplio de condicionesambientales, mayor al rango de ambientes quepodría abarcarse en METs. Recientemente, Chapmanet al. (2000), reportaron que el uso de modelosde simulación permitió definir los ambientesde crecimiento de sorgo en el norte de Australiaen base a la ocurrencia de estreses temporales. Esto mejoró sensiblemente la descripciónclásica de los ambientes (más frecuentementeutilizada en los modelos estadísticos) en términosde años y localidades.En el Cono Sur de América del Sur, se desarrollóentre los 70s y los 80s una red experimentalde evaluación del comportamiento de cultivaresy líneas avanzadas de trigo denominadaER,COS (Ensayo de Rendimiento del Cono Sur).Estos experimentos fueron organizados y admínistradospor el Programa Trigo de PROCISUR(Programa Cooperativo de Investigación Agrícolade los Países del Cono Sur) , que incluye a Argentina,Bolivia, Brasil, Chile, Paraguay y Uruguay,y cuenta con la cooperación de CIMMYT(Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz yTrigo). El objetivo de este trabajo es resumir elavance en el análisis y comprensión del efectode la IGA en la adaptación del cultivo de trigo enla región del Cono Sur de América del Sur. Seusaron como referencia dos estudios independientesrealizados sobre la red ERCOS referentesal uso de modelos bilineares (Abadie et al. ,2001) Y a la combinación de modelos de simulacióny métodos estadísticos (Ceretta et al., 2001 )para el análisis de la IGA, así como análisis hechospor los autores con posterioridad.

Avances y perspectivas del análisis de la interacción genotipo por ambiente259Materiales y métodosAmbientes y cultivaresSe analizaron datos correspondientes a lared experimental de trigo ERCOS (Ensayo deRendimiento del Cono Sur) consistente en másde 200 cultivares y líneas avanzadas evaluadosdurante un período de 15 años (1975-1989) y 15localidades distribuidas en 7 países de AméricaLatina (Cuadro 1), así como un sub-conjunto deestos datos correspondiente a 48 ensayos en 6localidades (Cuadro 2). Todos los ensayos fueronsembrados con diseños de bloques al azar olátice cuadrado, con 4 repeticiones. Para la rea­lización de este estudio se utilizaron las mediasde rendimiento para cada cultivar en cada ensayo.Los genotipos que integraron los ensayosERCOS fueron desarrollados o seleccionados porlos programas de mejoramiento genético de lospaíses participantes. La mayoría de ellos variarona través de los años, permaneciendo en generalpocos años en evaluación. El cultivar DiamanteINTAse incluyó como testigo en todos losensayos ERCOS . Para este trabajo definimoscomo ambiente a la combinación particular delocalidad yaño.Estimación de los componentes devarianzaSe estudió la contribución de diferentes fuen­tes de variación al total de la varianza fenotípicadel rendimiento en grano. Los componentes devarianza fueron estimados mediante REML ­Restricted Maximum Likelihood (Patterson yCuadro 1. Localidad, y datos ambientales y agronómicos para 15 localidades usadas enERCOS 1-16.País/Localidad Años Latitud Altitud Precipitación Rendimiento*(grados) (msnm) (mm) (kg ha")Argentina/Balcarce 8 37º 45' S 130 392 3512Argentina/Marcos Juárez 7 32º 42' S 112 454 2895Argentina/Pergamino 12 33º 56' S 65 635 2611Bolivia/San Benito 6 17º 30' S 2730 219 2141Brasil/Brasilia 4 15º 35' S 1000 524 3003Brasil/Palotina 7 24º 17' S 300 679 1728Brasil/Passo Fundo 12 28º 15' S 700 1007 1462Brasil/Sao Borja 9 29º 34' S 99 992 1574Chile/Chillán 12 36º 31 ' S 217 349 4567Chile/LaPlatina 12 33º 34' S 629 272 5372ChilelTemuco 7 38º 41' S 200 357 4208México/Ciudad Obregón 7 27º 20' N 32 714989Paraguay/Caacupé 7 25º 24' S 228 505 1097Paraguay/Capitán 11 27º 17 ' S 200 761 2646MirandaLa Estanzuela/Uruguay 12 34º 20' S 81 503 2641*Promedio a través de años basado en el reporte de los cooperadores.

260 Sergio Ceretta, Tabaré AbadieCuadro 2. Latitud, longitud y altitud de las localidades correspondientes al subconjuntode 48 ambientes ERCOS para los cuales se compararon los rendimientosobservados y simulados.Nombre Código País Latitud Longitud Altitud (m)Passo Fundo Pf Brasil 29.25º 52.40° 684Bage Bg Brasil 31.33° 58.10° 214Marcos Juarez Mj Argentina 32.70° 62.11 ° 110Pergamino Pg Argentina 33.93º 60.55° 65La Estanzuela Le Uruguay 34.33º 58.68º 81Balcarce Ba Argentina 37.75° 58.25° 130Thompson, 1971) implementada en Genstat 5(1998). El modelo para la respuesta promedio,Y , para el iésimo cultivar en la/sima localidad en elik¡!simoaño fue:Yijk = !1 + c i+ Ij + Yk + (cI}ij + (CY) ik + (IY)jk + b ijkDonde:!1 representa la media generalc i' Ii' Y kson los efectos principales (aleatorios)para cultivares, localidades y años respectivamente,(cI}ij' (CY) ik y (IY)jk son las correspondientes interacciones(aleatorias) de dos vías. Debido a quese analizaron las medias de rendimiento de cadaensayo, el residual del modelo, es la suma delefecto de interacción cultivar x localidad x año(Y ijk ) más un componente de error experimental(e ijk= cr 2 /n; con n=número de replicaciones). Laestimación del error experimental se realizó a travésde la mediana de los cuadrados medios delerror reportados para cada experimento ERCOS.Una vez estimado el error experimental fue posiblecalcular la magnitud de la varianza de interaccióncultivar x localidad x año.Agrupamiento de localidades a travésde añosEl Análisis de Patrones consiste en la combinaciónde métodos de aglomeración y ordenaciónde ambientes (y/o genotipos) presentes enuna tabla de dos vías (genotipo x ambiente). Paraeste análisis se utilizaron los datos estandarizadosde rendimiento de cada ERCOS los cualesfueron obtenidos substrayendo la media ambientalde la media de los genotipos y dividiendo porla raíz cuadrada del cuadrado medio del error decada experimento (Fox y Rosielle, 1982). La relaciónentre localidades fue obtenida por análisisde conglomerado y de ordenación de matricesde disimilaridad localidad x localidad promediosobre años. El método asume que los cultivaresen un año determinado son una muestra representativadel germoplasma bajo estudio (Abdallaet al., 1996). De este modo las localidades fueronevaluadas por su habilidad para discriminar entrecultivares. La proximidad entre localidades, basadasen disimilaridad es, medida por la DistanciaEuclidiana al Cuadrado, fue calculada paraca

Avances y perspectivas del análisis de la interacción genotipo por ambiente261Agrupamiento de localidades dentrode añosPara confirmar la robustez de las asociacionesentre localidades a través de años producidapor GEBEI, se procedió a estudiar el agrupamientode localidades dentro de años basado en la aplicacióndel análisis de conglomerados del "ShiftedMultiplicative Model" (SHMM), (Crossa etal.,1993). El SHMM es utilizado conjuntamentecon un método de aglomeración para producirgrupos de localidades dentro de años en dondela presencia de interacción con cambio de rankinggenotípico es irrelevante. Para la aglomeración,la distancia entre dos localidades se midea través de la suma de cuadrados del residualluego de ajustar SHMM con un solo término multiplicativo(SHMM,), en el caso que SHMM, nomuestre cambios en el ranking genotípico. CuandoSHMM, muestra cambios de ranking genotípicola distancia entre localidades se define comola menor suma de cuadrados de genotipos paralas dos localidades en cuestión.Modelos de Simulación para asistiren la interpretación de la IGAEste estudio se realizó para un sub-conjuntode ensayos ERCOS donde se excluyeron aque-IIas localidades de rendimientos extremadamentealtos, donde en algunos años (o regularmente)se practicó el riego, así como localidades paralas cuales no se dispuso de registros meteorológicosde paso diario. Esto resultó en un sub-conjuntode 48 ambientes ERCOS correspondientesa 12 años de ensayos localizados en Argentina(Balcarce, Marcos Juárez, Pergamino), surde Brasil (Bagé y Passo Fundo) y Uruguay (LaEstanzuela) (Cuadro 2). Para estos 48 ambientesse simularon datos de rendimiento para unconjunto de 21 genotipos hipotéticos. El modelode simulación utilizado fue Sueros 2 (van Keulenet al., 1997) donde además de la disponibilidadde agua se incluyó la disponibilidad de nitrógenocomo factores limitantes del rendimiento potencial.Los genotipos hipotéticos utilizados para lasimulación sólo difirieron en su fenología y se obtuvieronmediante la combinación de 7 diferentestasas de desarrollo durante el período emergencia-floracióncon 3 diferentes tasas de desarrollodurante el periodo de llenado de grano (Cuadro3). Los coeficientes genéticos así como el rangode variación en la fenología de los genotipos hipotéticosfueron derivados de los datos experimentalesde la red ERCOS. Las simulaciones seiniciaron en la fecha de emergencia reportada paracada uno de los experimentos ERCOS. En todosCuadro 3. Descripción de los 21 cuttivares hipotéticos utilizados ensimualción . Período Emergencia-Floración (E-F) desde 1(largo) a 7 (corto), Floración - Madurez (F-M) desde a (largo)a e (corto).E-FF-M a o eDvrrt 0.028 0.031 0.034Dvrvt0.024 1a 1b 1c2 0.025 2a 2b 2c3 0.026 3a 3b 3c4 0.027 4a 4b 4c5 0.028 5a 5b 5c6 0.029 6a 6b 6c7 0.030 7a 7b 7cdvrvt = tasa de desarrollo (d-' en funciónde la T oC) durante E-F.dvrrt = tasa de deasrrollo (d-' en funcion de la T oC) durante F-M.

262 Sergio Ceretta, Tabaré Abadielos casos se asumió que el suelo pertenecía almismo tipo y que se encontraba a capacidad decampo al momento de la emergencia. Los parámetrosambientales necesarios para la simulaciónfueron datos meteorológicos de paso diariopara cada experimento.Comparación de la asociación entreambientes obtenida mediante elanálisis de datos simulados yobservadosLa estructura de correlación entre ambientesse investigó mediante el análisis de biplots resultantesde la descomposición singular de la tablade dos vías (genotipos x ambientes) conteniendolos datos de rendimiento. El biplot posibilita larepresentación gráfica en forma conjunta de lasfilas (genotipos) y columnas (ambientes) de unatabla de dos vías (genotipos x ambientes), permitiendoevidenciar y evaluar la relevancia de patronessistemáticos presentes en la matriz dedatos (Gabriel, 1971). El análisis de biplots serealizó en forma paralela para los rendimientosobservados y simulados, para cada año en particulary para el conjunto de los 48 ambientes. Losrendimientos (observados y simulados) fueronpreviamente estandarizados por ambiente, demanera que la tabla de dos vías sobre la cual serealizó la descomposición singular contenía ademásdel efecto de interacción genotipo x ambiente,el efecto principal del genotipo. El análisis debiplots así practicado resulta de gran utilidad enla selección de cultivares ya que resume los dosefectos relevantes desde el punto de vista delmejoramiento genético (efecto del genotipo +efecto de interacción genotipo por ambiente).Permite detectar rápidamente asociaciones entream bientes y entre cultivares, así como identificarfácilmente aquellos cultivares que se comportanen forma diferencial en algunos ambientesCaracterización de ambientesmediante índices ambientalesbasados en variables medidas ysimuladasPara la caracterización ambiental se utilizaroníndices resultantes de promediar los datosdiarios para variables meteorológicas medidas yvariables ambientales resultantes del modelo desimulación para dos periodos de crecimiento delcultivo: i) emergencia-floración, ii) llenado de grano.Las variables meteorológicas utilizadas fueron:temperatura mínima (Tmin), temperaturamáxima (Tmax), precipitación y radiación (Rad).Las variables simuladas fueron el cociente entrela evapotranspiración real y potencial del cultivo(AT/PT), y el índice de área foliar (Lai). Posteriormentese realizó un análisis de componentes principalesde los índices ambientales y su representacióngráfica en biplots.Resultados y discusiónEl análisis de componentes de varianza revelóque el 80 % de la variación observada se debió alefecto principal del ambiente (Año + Localidad +Año x Localidad), Cuadro 4. Si bien esta variaciónes importante en cuanto a determinar el nivelabsoluto de rendimiento promedio de los ensayos,no provoca cambios en el ordenamientorelativo de los genotipos.Desde el punto de vista de la selección es másinteresante concentrarnos en las fuentes de variaciónque son en cierta forma controlables omodificables por el mejorador, esto es el efectoprincipal del cultivar y los efectos de interaccióncultivar por ambiente. En el Cuadro 4 se observaque el efecto principal del cultivar representa el3% de la variación total. Los efectos de interaccióncultivar x localidad y cultivar x localidad xaño son de una magnitud muy importante (7 y 8%, respectivamente) en comparación con el efectoprincipal del cultivar. Esto indica que no esadecuado utilizar la media general de rendimientodel cultivar como un indicador de su superioridaden todos los ambientes. La presencia de interaccióncultivar x localidad indica la posibilidadde seleccionar por adaptación específica a unalocalidad o grupo de localidades. Esto es practicableen la medida que las características ambientalesque definen a esa localidad o grupo delocalidades están bien identificadas y se presentancon una frecuencia (alta) conocida. Debemostener en cuenta que la interacción de tres víascultivar x localidad x año es también de una magnitudimportante por lo que es esperable que seproduzcan cambios en el comportamiento relativode los cultivares en diferentes años aun parauna misma localidad.

Avances y perspectivas del análisis de la interacción genotipo por ambiente263Cuadro 4. ERCOS. Componentes de Varianza para rendimiento(ton 2 .ha·2), 15 años, 15 localidades.Fuente Comp. Varo s.e. % TotalAño 12.51 10.34 4Localidad 134.62 56.43 46Año. Localidad 88 .70 14.29 30Cultivar 9.42 2.01 3Cultivar. Año 0.46 0.41 OCultivar. Localidad 21.32 1.69 7Cultivar.Localidad. Año 23.91 1.06 8Total 290.94Balcarce, en el resto de las localidades del GrupoA los ensayos fueron a menudo irrigados . ElGrupo B tiene una distribución geográfica másconcentrada en la región subtropical. El grupo Cmuestra mayor dispersión relativa en el gráficoincluyendo localidades de diversas latitudes.Agrupamiento de localidades a travésde añosEl resultado del Análisis de Patrones se presentaen la Fig. 1, donde se grafica el posicionamientode las diferentes localidades en las tresprimeras coordenadas principales. Se formaron3 grupos de localidades. El Grupo A se diferenciaclaramente del resto de las localidades. Este grupoincluye aquellas localidades ubicadas más alsur, con alto nivel de rendimiento. Excepto enLa correlación entre variables ambientales y lastres primeras coordenadas principales indicó quelatitud y precipitación estuvieron fuertemente aso­ciados con la primera coordenada principal. Estasmismas variables se correlacionaron débilmente conla segunda y tercera coordenada,~¡~ . ,,..J.'o ;",. '," ~.:'MoU0,40,30,20,10,0.0,1Il. .0,2o :1' ..y' " """ ~, /, .''.' :' LPlalirf'a, ~ ~ ." ",J>' , . IB/', ,',/"",.-~.:

264 Sergio Ceretta, Tabaré AbadieAgrupamiento de localidades dentrode añosEl análisis de patrones nos brinda una ideageneral de la asociación entre localidades, o enotras palabras, de la similitud en el ranking genotípicopara diferentes localidades en promedioa través de los años estudiados. No obstante,debido a la presencia de interacción cultivar xlocalidad x año, es esperable que para un año enparticular se presenten inconsistencias en el patrónde asociación. Por otro lado el Análisis dePatrones realizado mediante GEBEI, se basa enuna matriz de distancia entre localidades promediadaa través de los años, en la cual no todaslas localidades están representadas con el mismopeso. Esto justifica la realización del análisisaño a año a pesar de que la magnitud de la interaccióncultivar x año no fue relevante.En el Cuadro 5 se muestra el resultado de losagrupamientos obtenidos año a año utilizando elSHMM. Se observa que dentro del Grupo A Balcareey La Platina aparecen consistentementeCuadro 5. Resultado de los dendogramas generado luego de ajustar SHMM año a año.ERCOS*LocalidadGrupo** 1 2 3 4 5 6 8 9 10 11 12 14 15 16ChillánTemucoBalcarceLa PlatinaA A A A 2 1 1 1 1 1 12 2 2 3 13 3 3 3 2 22 2 2 3 3 3 2 2 2CaacupéPalotinaPasso FundoSao BorjaBBBB3 2 2 33 3 3 332 2 23223233333 2 2 3 3 2PergaminoLa EstanzuelaSan BenitoBrasiliaMarcos JuárezCiudad ObregónCapitán MirandaCCCCCCC2 3 3 3 3 3 3 3 3 22 3 3 3 3 3 3 3 22 3 2 2 33 3 2 33 2 3 2 23 3 3 1 2 3 3 23 2* para cada columna (año de realización del ERCOS) localidades con el mismo número pertenecen al mismoconglomerado (ausencia de IGA con cambio de ranking)de acuerdo al Análisis de Patrones

Avances y perspectivas del análisis de la interacción genotipo por ambiente265agrupadas en el mismo conglomerado (6 vecesen 8 años). En el Grupo B existe una asociaciónsimilar para Passo Fundo y San Borja (7 vecesen 9 años), y en el Grupo C para Pergamino y LaEstanzuela (10 veces en 11 años).No obstante coincidencias entre el Análisis dePatrones y los agrupamientos obtenidos enSHMM, se observa para algunos años entrecruzamientosque confirman la importancia de la interacciónde tres vías. Así Balcarce del Grupo Aestuvo asociado con una frecuencia alta con localidades del Grupo C: Pergamino (6 veces en 7años), La Estanzuela (5 veces en 6 años). AsimismoPasso Fundo del Grupo B estuvo asociadoa localidades del Grupo C con una frecuenciamedia: La Estanzuela (4 veces en 9 años), Pergamino(5 veces en 10 años). Esto indica queexisten dos grupos contrastantes bien definidos,que discriminan localidades de clima templado(A) y subtropical (B). El grupo C tiene una constituciónmás heterogénea, y contiene localidadescuyo clima varia entre años entre templado y subtropical, como es claramente el caso de La Estanzuela.Otro aspecto importante a resaltar de los resultadosde los agrupamientos basados enSHMM , es que en algunos años todas las localidadesse comportaron de la misma forma. Estoindica que en esos años, algún factor ambientalhizo que los cultivares se comportaran similarmenteen todos los ambientes independientementede variables particulares de cada localidad como "radiación , fotoperiodo y tipo de suelo.Comparación del agrupamiento deambientes resultante del análisis dedatos simulados y observadosDatos simulados: Media de rendimientoEl análisis de aglomeración basado en SHMMindicó que las asociaciones de localidades nofueron consistentes a través de años. Esto indicóla necesidad de profundizar en el conocimientode los ambientes de evaluación para avanzaren la comprensión de las causas de la interaccióngenotipo x ambiente y para poder eventualmentepredecir el comportamiento relativo de losgenotipos. A tales efectos se realizaron simulacionesen dos situaciones: una en que el aguafue el único factor limitante del rendimiento(SI M_A), y otra en que la disponibilidad de aguay de nitrógeno fueron considerados limitantes delrendimiento (SIIVI_AN). En el primer caso el modelosobreestimó los rendimientos promedio delos ensayos ERCOS en aprox. 3.5 ton .ha- 1 existiendouna pobre correlación (r = 0.56) entre rendimientossimulados y observados. En el segundocaso, al incluir nitrógeno como factor limitantese obtuvieron rendimientos simulados (promediopara cada ensayo ERCOS) muy comparables envalor absoluto a aquellos observados, mejorandoa su vez la correlación (r = 0.70) con los datosobservados. Similares resultados en cuanto a lamagnitud de los rendimientos simulados fueronreportados en trigo por Baetghen (1997), en Uruguay,y Magrín (1997), en Argentina, utilizando elmodelo CERES-Wheat (Cuadro 6) . En base a loanterior, el análisis de los datos simulados se continuósólo con los datos correspondientes aSIM_AN . Si bien la correlación entre rendimientossimulados y observados es aceptable, la mismano es perfecta indicando la existencia de otrosfactores limitantes/reductores del rendimiento (ej :presencia de enfermedades, manejo particular delos sitios de experimentación, cambios de ubicaciónde experimentos dentro de una misma localidad),no contemplados en el modelo de simulación.Mediante la regresión de los datos de rendimientosobre los datos de incidencia de enfermedadesno fue posible explicar la diferencia entreel rendimiento observado y el simulado.Cuadro 6. Rendimientos de trigo (ton .ha- 1 )simulados con CERES-Wheat para diferenteslocalidades en Argentina (Balcarce, Pergamino,Marcos Juárez) y Uruguay (La Estanzuela) ,comparado con los resultados obtenidos conSueros 2 en el presente trabajo.Loeation CERES-Wheat Sueros 2Balcarce 5.0-7.0 1 5.5-9.0Pergamino 4.0-6.5 1 4.5-6.5Marcos Juárez 4.0-6.2 1 5.0-7.0La Estanzuela 5.0-6.5 2 4.5-6.21 Magrin, 1997; 2 Baethgen, 1997.

266 Sergio Ceretta, Tabaré AbadieComponentes de varianzaEn el Cuadro 7 se presentan los estimadoresde los componentes de varianza obtenidos enbase a los datos simulados en condiciones denitrógeno yagua limitantes (SIM_AN). La magnituddel total de variación en SIM_AN fue mayorque para los datos observados (OBS). Este aumentode la variación se debe fundamentalmentea un incremento de la variación relacionada alAmbiente (localidad, año, y su interacción).La variación relacionada al Cultivar (efecto principaldel cultivar + interacción cultivar x ambiente),expresada como porcentaje del total de lavarianza fue razonablemente comparable para losdatos observados (OBS) y simulados (SIM_AN),pero la partición fue diferente (Fig. 2). Es de destacarque la contribución relativa de las interaccionescultivar x año y cultivar x localidad x añoen los datos simulados fue similar a la contribuciónde las mencionadas interacciones en el aná-Cuadro 7. Estimación de los componentes de varianza (V.C.) para rendimiento degrano (ton 2 .ha·2 ) junto con su error estandar (s.e.), expresados comovalores absolutos y como porcentaje de la varianza total para los datosobservados (OBS) y simulados (SIM_AN), 48 ensayos, 12 años.FuenteOBSSIM_WNV.C. 1 s.e. 1 % V.C. 1 s.e. 1 %Año 14.9 1.3 14 23.7 16.5 13Loc 21.4 7.0 19 76.9 53.9 42Año.Loc 37.9 9.8 34 52.8 13.2 29Cul 4.9 1.6 5 11.3 4.0 6Cul.Año 1.9 0.7 2 0.8 0.4 OCul.Loc 11.8 1.6 11 3.4 0.8 2Cul.Loc.Año 16.7 1.1 15 14.5 0.8 8Total 109.8 183.51 Valores x 100.120% r·····.. ···············································.................................................................................................................................................................................. ,100% 80% 60% 40% 20%0%~~1~11111~11111~11111~~------~~~~~OBS(]CulmCul.AñO r;JCul.LocOCul. Año LocFig. 2. Subdivisión de la varianza debida al efecto principal del cultivar y efectos deinteracción para los datos observados (OBS) y simulados en condiciones deagua y nitrógeno limitantes (SIM_AN). Expresados como % del total devarianza relacionada.

Avances y perspectivas del análisis de la interacción genotipo por ambiente267lisis de los datos observados (Cuadro 7). La simplecombinación de la variación en la fenologíade los cultivares con la variación en un conjuntolimitado de factores ambientales puede generaruna magnitud de interacción de tres vías comparablea la observada en experimentos de campo(Fig. 2).Estructura de correlación entre ambientes:Simulados vs observadosLos rendimientos simulados (SIM_AN) yobservados(OBS) fueron sujetos al análisis de componentesprincipales, previa estandarización delos datos dentro de ambientes. Los dos primerosejes (componentes principales) fueron representadosluego en biplots 3 La identificación de losambientes en los biplots que discutiremos a continuaciónse realiza mediante dos letras, correspondientesa la codificación del nombre de la localidad(Cuadro 2) seguidas de dos números quese corresponden con las dos últimas cifras delaño de realización del ensayo.En el análisis a través de años (todos los ambientes)de los datos simulados (SIM_AN) (Fig.3), muchos de los ensayos se comportaron enforma muy similar. Se observa un gran agrupamientode ambientes a la derecha del gráfico,donde los cultivares de ciclo más largo tuvieronun mejor comportamiento relativo. El primer componenteprincipal (eje horizontal) puede interpretarsecomo la duración del período emergenciafloración, hacia la izquierda del gráfico se posicionanlos cultivares de ciclo más corto. El segundocomponente principal (eje vertical) puedeinterpretarse como la duración del periodo de llenadode grano de los cultivares, hacia abajo sesitúan los cultivares con menor duración del periodode llenado de grano. Se observa que loscultivares de ciclo más largo se comportaron relativamentemejor en la mayoría de los ambientes(gran agrupamiento de ambientes a la derechadel gráfico) mientras que los cultivares deciclo más corto se comportaron mejor en un númeroreducido en ambientes. Esto puede estarparcialmente explicado por los supuestos realizadosen el modelo, donde los cultivares de ciclolargo tienen una menor tasa de desarrollo, el nitrógenoes mineralizado a una tasa constante, yla absorción de nitrógeno por las plantas se dasólo durante el período emergencia-floración.De este modo los cultivares de ciclo largo realizanun aprovechamiento más eficiente del nitrógenoen un período de tiempo más largo en lamedida que la floración ocurre más tarde. Por otrolado, coincidentemente con los datos OBS, (Fig.4), para SIM_AN los ambientes en La Estanzuela(le75, le79, le 82), Balcarce (ba83, ba84), yPergamino (pg75) se presentan bien separadosdel resto de los ensayos (Fig. 3). EL ensayo correspondientea ba82 en la Fig. 3, aparece comoincorrectamente ubicado respecto a la posicióndel mismo en la Fig. 4. En la Fig. 3, ba82 pareceasociarse con el grupo de ambientes de PassoFundo, sin embargo se diferenció claramente deese grupo en el tercer componente (no mostrado).En los ensayos le75, le79, le 82, ba83, ba84,y pg75, los cultivares de ciclo corto y medio secomportaron en la simulación relativamente me-Para la interpretación de los biplots que se presentan a continuación son válidas las siguientes consideracionesgenerales. Un ángulo pequeño entre los vectores de dos genotipos indica que estos tienen un patrón de respuestasimilar a través de los ambientes. Un ángulo pequeño entre los vectores de dos ambientes indica que los mismosestán fuertemente asociados (el comportamiento relativo de los genotipos en los ambientes en cuestión es muysimilar). El origen (punto de intersección de los vectores) representa el promedio de rendimiento para cada ambiente.En otras palabras, el origen representa a un genotipo que tiene un comportamiento promedio en cada uno de losambientes. Un genotipo que tiene un vector de elevada magnitud (muy distante del origen) posee un alto efecto degenotipo más interacción genotipo x ambiente. La magnitud de los vectores ambientales indica el grado en que losambientes están representados en el biplot. Si los vectores son todos de igual magnitud el ajuste del gráfico esperfecto es decir que el 100% de la variación se encuentra representada en el gráfico. El coseno del ángulo entre dosvectores ambientales indica la correlación entre los ambientes en la aproximación, representado exactamente lacorrelación cuando el ajuste es perfecto (Kroonenberg,1995). Ambientes cuyos vectores forman un ángulo agudoestán positivamente correlacionados, cuando este ángulo es obtuso están negativamente correlacionados y si elángulo es de 90 grados los ambientes no presentan correlación alguna. El rendimiento de un cultivar en un determinadoambiente se estima mediante la proyección ortogonal del marcador de un cultivar sobre el eje ambiental en consideración(van Eeuwijk el al., 1995). Cuanto mayor es la magnitud de la proyección del genotipo sobre el eje ambiental mayor eldesvio del ese genotipo con respecto a la media. Los cultivares posicionados cerca del origen del biplot, o bien soncultivares con un rendimiento promedio en todos los ambientes o bien su variabilidad se encuentra representada enotra dimensión (componente principal).

268 Sergio Ceretta, Tabaré AbadielJ %. le83I11III ba86fIl pg83®5a®4abuS)-'84®3b@ 5bba8 lDia@4e®3e® 5e +®6b®7aEl pg75@7b_ le75® le®7eFig 3. Bipl?t para los primeros dos ejes del análisis de componentes principalesrealizado sobre los datos de rendimiento simulados (SIM_AN), estandarizadospor ambiente. Análisis a través de años.Nota: área de los círculos y cuadrados proporcional a la med ia de rendimiento de los cultivares yambientes respectivamente.jor que los de ciclo largo. Los cultivares de ciclocorto se comportaron especialmente mejor en le75y pg75 (Fig . 3), en este punto existe acuerdo conlos datos observados como fue evidenciado en elanálisis de los datos de campo para el año 1975(Fig . 5). Ambos ensayos le75 y pg75 fueron reportadoscon muy escasas precipitaciones porlo que un estrés hídrico pudo haber estado presenteen el cultivo. Las dos localidades en Brasil(Passo Fundo y Bagé), no pudieron ser separadasen el análisis de los datos simulados(SIM_AN) lo cual indica que ambas localidadesfueron muy similares con respecto a las condicionesmeteorológicas. Las diferencias entreestas dos localidades detectadas en al análisisde los datos de campo (OBS) (Fig. 4) , se debenoriginar entonces en variaciones en variables ambientalesno incluidas en nuestros modelos desimulación , como por ejemplo diferencias en eltipo de suelo.Caracterización de ambientes medianteíndices ambientales basados envariables medidas y simuladasEn las secciones anteriores hemos visto indicacionesde un mejor comportamiento de cultivaresde ciclo corto en ambientes que tuvieron escasadisponibilidad de agua (le75, pg75) . Estoes consistente para los datos OBS (Fig . 4), YSIM_AN (Fig . 3) . También se observó un claroagrupamiento de los ambientes correspondientesa la localidad de Passo Fundo en base a los datosOBS. Estos ensayos se posicionaron juntosy ortogonalmente a los ensayos más extremosen Argentina (Balcarce, Pergamino) y Uruguay (LaEstanzuela), (Fig . 4) . En líneas generales el mismopatrón se encontró al analizar los datos simulados(F ig. 3) . Además de las diferencias entipo de suelo correspondientes a Passo Fundo,otras características ambientales relacionadas

Avances y perspectivas del análisis de la interacción genotipo por ambiente269ll %ni64 %Fig. 4. Biplot. para los dos primeros ejes del análisis de componentes principales realizadosobre datos de rendimiento observados (OBS) estandarizados por ambiente, T.Análisis a través de años, ponderado de acuerdo al número de veces en que loscultivares estuvieron presentes en los ERCOS.Nota: área de los círculos y cuadrados proporcional a la media de rendim iento de los cultivares yambientes resp ectivamente20%S@JPrecoz Pa ranal .E) Toqu it nS © Cll f x Fn-Th:1/etc M® IAS 58pg M ..®Calden INTAleLeones INTA , MS ® L . v @>S Itapua 6 " PM 26 (Son 64 etc)1.M-1.® IAS 54.'-J' Nalcí ¡® lrifenPampeano IN T,0 ® l .S ® Be mbeza" n l.OE.@Pt x Cllfs ib® l AS 59 II 2eED l.S® Diaman te T AMpfOVAR 20 EMl .l. @CNT IS-M€DE. Yngbg S-MM. Ju ares@ @ Son 64A-Ktt2 11Fig 5. Biplot para los dos primeros ejes del análisis de componentes principalesrealizado sobre los datos de rendimiento observados (08S),estandarizados por ambiente, 1975.Nota: área de los circulos y cuadrados proporcional a la media de rendimiento de los cultivares yambientes respectivamente. Largo del periodo de e.mergencia floración : S '" corto, M '" medio,L '" largo.

270 Sergio Ceretta, Tabaré Abadiecon el mejor comportamiento relativo de los cultivaresde ciclo largo pueden haber contribuido alagrupamiento. A su vez sería muy interesantepoder detectar las razones por las cuales los ensayosen Argentina y Uruguay presentaron un gradode asociación diferente a través de los años. Atales efectos se procedió a caracterizar los ambientesen base a índices ambientales. El análisisde componentes pr¡ncipales de la matriz deambientes e índices ambientales se presenta enforma de biplot en las Figuras 6 y 7.En la Fig . 6 se presentan los resultados de lacaracterización ambiental para el período emergencia-floración. Los experimentos en Brasil -Passo Fundo (pf) y Bagé (bg), constituyeron ambientesmuy similares (Fig . 7 arriba a la derecha).Estos se caracterizaron por temperaturas más altas,menor índice de radiación solar, precipitaciónalta, menor índice de área foliar, y ausencia deestrés hídrico ya que el cociente AT I PT nuncafue menor a 1. Dos de los experimentos en Brasil, pf82 y bg77, se encuentran separados del resto(abajo, derecha). Ambos experimentos tuvieronfechas de siembra extremadamente tard ías yconsecuentemente se ubican en la dirección enque la temperatura promedio durante el períodoemergencia floración se incrementa. Hacia la izquierdade la Fig. 6, menores temperaturas ca­racterizan a los ambientes en Balcarce. Esto esaún más evidente para ba83, un experimento sembradomuy temprano en comparación con el restode los experimentos en Balcarce. Por otra parteel índice de área foliar en Balcarce fue mayorque para los experimentos en Brasil. Los experimentosen La Estanzuela, tuvieron alta radiación,solar y un índice elevado de área foliar.En Pergamino los ensayos mostraron nivelesde radiación y temperatura durante emergencia-floraciónalgo menores que los ensayos de La Estanzuela.Los ensayos sembrados muy tarde en LaEstanzuela y Pergamino, (le82 , le85, pg76) fueronclaramente separados del resto. Estos ambientesse caracterizaron por altas temperaturas.En la Fig . 7, los dos primeros componentesprincipales explicaron el 70 % de la variaciónexistente en la matriz de datos. Se observa unclaro contraste entre los ambientes (ensayos) enlos que, de acuerdo al modelo de simulación, elcultivo experimentó un déficit hídrico durante lafase de llenado de grano (ba84, ba83, ba81, le75,le79, y pg75 , AT/PT durante el llenado de granomenor a 0.7), y ensayos donde la disponibilidadde agua siempre satisfizo la demanda potencial,(Passo Fundo y Bagé, AT/PT=1 para todos losaños estudiados). Si bien menos evidente en laFig . 7, la cual es una aproximación en dos di-19 %IlIII ba83ATlPTEIlpl7 7IlIIIba81Tmil1Gl pf82[] bg7751 %Fig 6. Biplot para los dos primeros ejes del análisis de componentes principales realizadosobre los índices ambientales construidos con variable meteorológica medidas yvariables resultantes de la simulación . Período emergencia-floración.

Avances y perspectivas del análisis de la interacción genotipo por ambiente27123 %"'a8411%,,83 ba8 51!1l1mj¡¡jj~ g79 AT/PTlitaS! ba86 l ! e ~~~:fF€~_----,!c79 • oRain~f77~e 7 5CJg77TmaxTmin 48 %Fig 7. Biplot para los dos primeros ejes del análisis de componentes principales realizadoso~re los índices ambientales construidos con variable meteorológica medidas yvariables simuladas. Período emergencia -floración.mensiones de la matriz de datos ambientales deseis dimensiones, otros ensayos en La Estanzuela(le79, le81 , le 82), Marcos Juárez (mj81 ,mj83, mj84), Balcarce (ba82), y Pergamino(pg80) también presentaron una relación AT/PTmenor a 0.7. A excepción de mj81 y le82, todoslos ensayos con AT/PT menor o igual a 0.7 duranteel llenado de grano se posicionaron juntosen el análisis de los datos OBS (Fig . 4) , indicandoque la disponibilidad de agua durante el llenadode grano fue un factor muy relevante para unadescripción ecológica de los ambientes en relacióna los cultivares. El modelo de simulaciónpermitió identificar un factor ambiental crítico (ladisponibilidad de agua durante el llenado de grano)para esta serie de datos. La identificación deeste factor ambiental dominante no habría sidoposible con las mediciones fenotípicas típicamenterestringidas recolectada en la red de ensayos.Para los dos ambientes que, de acuerdo al modelode simulación, presentaron una severa limitaciónde agua durante el llenado de grano (le75y pg75), los cultivares de ciclo corto se comportaronmejor que los de ciclo largo. La superioridadde los cultivares de ciclo corto en la simulación fue consistente con el análisis de los datosOBS, ver Fig . 4. La importancia de la precocidadcomo mecanismo adaptativo en situaciones deestrés de agua en etapas finales del desarrollodel cultivo ha sido reportada entre otros por Bidingeret al. (1996).ConclusionesLos distintos enfoques de análisis de la IGAaplicados a la serie de experimentos ERCOS resultaroncomplementarios y permitieron avanzaren la comprensión de la IGA.Desde el punto de vista biológico, los componentesde interacción cultivar x localidad y cultivarx localidad x año fueron los más relevantes.En cuanto a la interacción cultivar por localidad,se identificaron tres grandes grupos de ambientes:una región integrada por localidades de cli ­ma templado, otra por localidades de clima subtropical,y una tercera reg ión de una composiciónmás heterogénea. En cuanto a la interaccióntres vías se identificó un índice ambiental elcociente entre la evapotranspiración real y pot~n -

272 Sergio Ceretta, Tabaré Abadiecial que permitió explicar porque localidades pertenecientesa distintas regiones se comportan enforma similar en algunos años.Desde el punto de vista metodológico el análisisde patrones fue apropiado para identificar grandesregiones objetivo para el mejoramiento genético.Sin embargo, queda claro que por la granvariación ambiental de carácter «no repetible»dentro de cada región, se hace necesario aplicarmetodologías más sofisticadas para disectar lainteracción cultivar x año x localidad. En estesentido, la aplicación del SHMM permitió diferenciarentre localidades con comportamiento consistentecon el análisis de patrones, de las quepresentan un comportamiento más variable entreaños. Los modelos de simulación contribuyerona explicar la variabilidad en la asociación de localidadesa través años en base a una mejor descripciónambiental en términos de los requerimientosdel cultivo y los recursos del ambiente.Nuestros resultados enfatizan la importanciadel análisis año a año conjuntamente con unamejor descripción de los ambientes en el procesode selección de cultivares.AgradecimientosLos autores agradecen a Graciela Magrín delCentro de Investigación Recursos Naturales, Institutode Clima y Agua, INTA, Argentina; GilbertoCunha, Centro Nacional de Pesquisa de Trigo,EMBRAPA, Mario Bidegain, Proyecto URU/97/007(Variabilidad Climática y Agricultura), DirecciónNacional de Meteorología, Uruguay y RicardoRomero, Grupo de Clima, Riego, Ambiente y AgriculturaSatelital (GRAS), INIA, Uruguay, por suministrarlos datos meteorológicos de paso diarionecesarios para realizar las simulaciones.También deseamos agradecer a Carlos Loeffler,Manager, Pioneer Hi-Bred, Johnston, USA, por susvaliosos comentarios en versiones anteriores delpresente artículo.Literatura consultadaAbadie, T.; Crossa, J.; Kohli, M. 2001. Agrupando localidadespara la evaluación de genotipos de trigo en el Cono Sur deAmérica Latina (ERCOS). In: Interacción genotipo x ambiente:Avance y aplicaciones al desarrollo de la genética vegetal:Coloquio. setiembre 10,2001. Las Brujas, Canelones, Uruguay.INIA / Facultad Agronomía /CIMMYT/ Universidad deWageningen.Abdalla, O.S.; Crossa, J.; Autrique, E.; Oelaey, I.H. 1996.Relationships among international testing sites 01 spring durumwhea!. Crop Scie. 36: 33-40.Aggarwal, P.K.; Kropff, M.J.; Mathews, R.B.; Melaren, C.G.1996. Using simulation models to design new plant types and toanalyze genotype by environment interactions in rice. In: Plantadaptation and crop improvement. Eds . Cooper, M.; Hammer,G.L. CAB International, Wallinglord. p. 403-418.Baethgen, W.E. 1997. Potenciales de rendimiento de trigo. (InSpanish, with English abstrac!.). In: Explorando altosrendimientos de trigo. Eds. Kohli, M.; Martino, D.L. 20-23 Oc!.,1997. La Estanzuela, Colonia, Uruguay. CIMMYT-INIA,Montevideo, Uruguay. p. 127-148.Bidinger, F.R.; Hammer, G.L.; Muehow, R.C. 1996. Thephysiological basis 01 genotype by environment interaction incrop adaptation. In: Plant adaptation and crop improvement.Eds. Cooper, M.; Hammer. G.L. CAB International, Wallinglord.p.329-346.Ceretta, S.; van Eeuwijk. FA; Kropff, M. 2001 . Estudio de lainteracción genotipo xambiente en trigo mediante la combinaciónde métodos estadísticos y modelos de simulación delcrecimiento. In: Interacción genotipo x ambiente: Avance yaplicaciones al desarrollo de la genética vegetal: Coloquio.s,etiembre 10, 2001. Las Brujas, Canelones, Uruguay. INIA/Facultad Agronomía/CIMMYT/ Universidad de Wageningen.Cooper, M.; Byth. O.E. 1996. Understanding plant adaptation toachieve systematic applied crop improvement-a lundamentalchallenge. In Plant adaptation and crop improvement. Eds.Cooper, M.; Hammer, G.L. CAB International, Wallinglord . p.5-21Crossa, J.; Cornelius, P.L.; Seyedsadr, M.; Byrne. P. 1993. Ashilted multiplicative model cluster analysis lor groupingenvironments without genotypic rank change. Theor. Appl. Gene!.85: 577-586.Chapman. S.C.; Cooper, M.; Hammer, G.L.; Butler, O. 2000a.Genotype by environment interactions affecting grain sorghum.11. Frequencies 01 different seasonal patterns 01 drought stressare related to location effects on hybrid yields. Austr. J. Agric.Res. 51: 209-221.

Avances y perspectivas del análisis de la interacción genotipo por ambiente273De Lacy, I.H.; Cooper, M. 1990. Pattern analysis for Ihe analysisof regional variely Irials. In Genolype by Environmenl Inleractionin Planl Breeding . Ed. Kang, M.S. 12-13 February, 1990.Lousiana Stale Universily, Balon Rouge, Louisiana 70803. p.301-334.Eeuwijk, FA van, Keízer, L.C.P.; J Bakker, J. 1995. Linear andbílinear models for Ihe analysís of multi-environmenl Irials: 11 .An applicalion lo data from the Dutch maize variely trials.Euphytica 84: 9-22.Eeuwijk, FA van, Kroonenberg, P.M. 1998. Multiplicativemodels for interaction in three-way ANOVA, with applicalions loplant breeding. Biom~lrics 54: 1315-1333.Fox, P.N.; Rosielle, AA 1982. Reducing Ihe influen ce ofenvironmental main effects on pattern analysis of plant breedingenvironments. Euphytica 31 : 645-65 6.Gabriel, K.R. 1971. The biplot display of matrices with applicationlo principal component analysis. Biometrika 58: 453-467.Gauch, H.G. 1992. Statistical analysis of regional yield trials.Elsevier, Amsterdam.Genstat 5, Release 4.1.1998.4 th ed. LawesAgricultural Trust. IARC­Rothamsted.Henderson, SA; Fukai, S.; Jongdee, B.; Cooper; M. 1996.Comparing simulation and experimenlal approaches lo analyzinggenolype by environmenl inleractions for yield in rainfed lowlandrice. In: Planl adaptalion and crop improvement. Eds . Cooper,M.; Hammer, G.L. CAB International, Wallingford. p. 443-464.Keulen, H. Van; Goudrian, J.; Stroonsnijder,L.; Lantinga, EA;van Laar, H.H. 1997. Crop growlh model for water limiledcondilions (Sueros 2). In: Simulation of crop growth for polentialand water limited production situations. Quantitative approachesin systems analysis 14. Eds. van Laar, H.H.; Goudriaan, J.;van Keulen, H. Sueros 97: Wageningen Agricultural University,Wageningen. p.19-47.Krooneneberg, P. 1995. Introduction to biplols for G x E tables .(en línea). Versión 3: dd.1-9-97. Consultado 11 de marzo, 2002.Disponible en hltp://www.uq.edu.au/- agswatso/biplt.zip.Magrin, G.D. 1997. Introducción al modelo CERES-Wheat yejemplos de aplicación en Argentina. (In Spanish, with Englishabstract.).ln: Explorando altos rendimientos de trigo. Eds. Kohli,M.; Martino, D.L. 20-23 Octubre, 1997. La Estanzuela, Colonia,Uruguay CIMMYT-INIA, Montevideo, Uruguay. p. 111-125.Paterson, H.D.; Thompson, R. 1971. Recovery of inter-blockinformation when block sizes are unequal. Biometrika 58: 545­554.Voltas, J., van Eeuwíjk, FA; Araus, J.L.; Romagosa, 1. 1999a.Integrating statistical and ecophysiological analyses of genotypeby environment interaction for grain filling of barley. 11 . FieldCrop Res. 62 (1): 75-84.Voltas, J.; van Eeuwijk, FA; Sombrero, A.; Lafarga, A.;Igartua, E.; Romagosa 1. 1999b. Integrating statistical andecophysiological analyses of genotype by environmentinteraction for grain filling of barley. 1. Individual grain weight.Field Crops Res. 62 (1): 63-74.Abstract Advances and perspectives in the analysis of Genotype X Environment Interaction: Its contribution to the study of wheat adaptation During the last few years, the emphasis put on the functional aspects of Genotype XEnvironment Interaction (GEl) has allowed the development of very important methodologythat contributes significantly to the understanding of this subject. The analysis of GEl isbeing projected as a tool, capable of in tegrating present knowledge of disciplines suchas bio-statistics, crop physiology and moleculargenetics to the genetic crop improvement.The successful use of the information generated through GEl will depend on theunderstanding of its biological reasons. For this purpose, the Southern Con e regionalnetwork ofyield trials (ERCOS) constitutes an important input to study the GEl in wheat,which had not been done in depth til! now. Pattern analysis, cluster analysis based onSHMM and comparison ofobserved with simulated data helped classify the triallocations.The environments were characterized based on the meteorological variables observedand variables resulting from the simulation study. Across year, analysis al!owed dividinglocations in three major groups. However, within year analysis showed important variationsin the association among locations depending on the year under study. The quotientbetween actual and potential evapo-transpiration of the crop during the grain fil!ing period(simulated variable) , al!owed to improve the classical environmental characterization(Iocation x year) and explain the grouping of most contrasting environments.

274 Sergio Ceretta, Tabaré Abadie

Mayor eficiencia en el uso del nitrógenopuede aumentar la rentabilidad del trigo yhacerlo más amigable hacia el ambientePatricio C. Parodi 1Resumen----------------------------­El objetivo de la agricultura de muchos países ha sido maximizar los rendimientos porunidad de superficie, frecuentemente con la idea de lograr autosuficiencia de alimentos.Los altos rendimientos son el resultado de la combinación de cultivares, capacidadempresarial, tecnología e insumos. Entre los insumos, el fertilizante nitrogenado (N) escon frecuencia el de mayor incidencia en los costos de producción. Adicionalmente, enlas economías en desarrollo, las consecuencias ambientales de sobre fertilizar con N nohan sido seriamente evaluadas.La eficiencia de uso de nitrógeno (EUN) en trigo se ha estimado en 33% (Raun y Johnson,1999), muy por debajo del 50% anteriormente postulado. Varios experimentos derecuperación de 15N en producción de trigo han demostrado pérdidas del 20 al 50%,atribuibles a los efectos combinados de denitrificación, volatilización y lixiviación. Enconsecuencia, hay espacio para mejorar aumentando la EUN. La selección genética degermoplasma se realiza mayoritariamente en ambientes con altos niveles de fertilizaciónnitrogenada, para eliminar al N como variable. Esta práctica puede enmascarar diferenciasentre genotipos en su capacidad de acumular y utilizar N para producir grano Enconsecuencia, es necesario incluir selección genética en ambientes de bajo contenidode N, para identificar genotipos con mayor EUN.El desarrollo de cultivares con EUN es una parte de la solución para reducir la fertilizacióncon N, lo que además mejoraria la relación del trigo con el ambiente. Se requieren accionesadicionales, entre otras, introducir cambios en las fuentes de N, mejorar las prácticas decontrol de malezas, la más severa restricción biótica a la producción mundial de trigo,tecnificar el riego cuando hay agua disponible y, objetivar las consideraciones respectoal control de enfermedades, de manera de mantener alta productividad con menorfertilización nitrogenada.Nitrógeno y poblaciónEsto significa cerca de 40% más que su ac­tual nivel de 552 millones de toneladas(Rosegrant et al., 1997).Durante el siglo 20 la población del mundo semultiplicó por cuatro. La criatura número6.000.000.000 nació el12 de octubre de 1999. Elviernes 12 de Octubre de 2001 en el mundo pue­den haber 6.200.000.000 de personas. Se estimaque el año 2020 se necesitará mil millonesde toneladas de grano para alimentar a una po-blación que crece alrededor de cien millones depersonas por año.Al mismo tiempo, la superficie de suelo ara­ble percapita decrece en todo el mundo debido a erosión , habitación e infraestructura humana, e industrialización.1 Facultad de Agronomia e Ingeniería Forestal, Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile.Email: pcparodi@puc.cl

276 Patricio C. ParodiSon muchas las causas que impulsan estaexpansión poblacional. Sin embargo, alimentar aestas personas habría sido imposible sin unaactividad generalizada pero no bien apreciada, lasíntesis de amonio. El amonio, y otros fertilizantesderivados del nitrógeno (N) han eliminado unaenorme restricción en la producción de alimentos.Debido a ello, y a numerosos otros avancescientíficos, la humanidad actualmente tiene, enpromedio, suficientes alimentos para satisfacersus necesidades. La principal actividad responsablede esta abundancia es la industria productorade fertilizantes nitrogenados.¿Y por qué es el nitrógeno tan importante?Comparado con el carbono, hidrógeno y oxígeno,el N es un constituyente menor de los tejidos vivos.l\Jo obstante, mientras que esos tres elementosse mueven libremente desde sus enormesreservorios naturales, a través de los alimentos yel agua, para formar parte de las células humanas,el N permanece predominantemente fijo enla atmósfera. Sólo una fracción menor de esterecurso existe en forma tal que puede ser fácilmenteabsorbido por plantas y animales y, finalmente,por los seres humanos.El N tiene una importancia decisiva. El elementose requiere en la constitución deADI\J, ARNy proteínas. Los seres humanos, como otros animalessuperiores, no pueden sintetizar estasmoléculas del N atmosférico; tienen que incorporarcompuestos nitrogenados en su dieta.No existe substitución para esta ingesta. Unanutrición adecuada requiere incorporación de Nproveniente de proteínas animales o vegetales.Debido a la permanente utilización de N porlos cultivos, y también por pérdidas naturales, elN es consistentemente escaso. Los agricultorestradicionales de las sociedades pre-industriales,reponían el N usado por sus cultivos, o perdidopor otras causas, enriqueciendo el suelo con residuosvegetales y con deshechos animales ohumanos.Sin embargo, estos materiales contienen bajasconcentraciones de N, lo que requería haceraplicaciones masivas para proveer un adecuadonivel de reemplazo. Frecuentemente, esos agricultorescultivaban especies leguminosas asociadascon cereales, para promover la fijación bacterialde N atmosférico.La combinación de residuos vegetales reciclados,más deshechos animales y humanos, proveenaproximadamente 200 kg x ha- 1 de N.Los resultantes 200 a 250 kg x ha- 1 de proteínavegetal que se pueden así producir, fijan un límite•poblacional teorético de unas 5 personas x ha- 1 .Entre los esfuerzos registrados para resolverla escasez de N, la utilización de nitrato inorgánicosoluble (salitre) extraído del norte de Chile,y los residuos de aves (guaneras) del sur del Perú,resolvieron el problema durante algunas décadas.La solución final se alcanzó cuando CarlBosch, en 1889, desarrolló el proceso de síntesisde amonio, industrializado más tarde porFritz Haber. En Oppau, Alemania, se produjo en1913 las primeras 30.000 ton de amonio.La producción mundial de amonio permanecióbajo los 5 millones de ton x año- 1 hasta el fin dela década del 40; en los siguientes 10 años seduplicó a 10 millones de ton x año- 1 . A finales dela década del 80, la producción se había multiplicadoocho veces.La disponibilidad de N se asoció a un significativocambio en el uso del nutriente tanto porpaíses desarrollados como en vías de desarrollo.A comienzos de la década del 60 las nacionesindustrializadas usaban aproximadamente el 90%del nutriente; en 1980 su consumo era inferior al70%.,En 1988 ambos grupos de naciones igualaronsu nivel de utilización de N. Actualmente, lospaíses en vías de desarrollo utilizan el 60% de laproducción global de fertilizantes nitrogenados.Se estima que 175 millones de ton x año- 1 deN llegan actualmente a los suelos agrícolas, proveyendodirecta o indirectamente el 75% de laproteína de la dieta humana.Nitrógeno y contaminaciónLa introducción masiva de N reactivo al sueloyagua tiene numerosos efectos negativos sobreel ambiente.Estos efectos van desde condiciones sanitariaslocales hasta cambios globales, y se extiendenliteralmente desde el subsuelo hasta la estratosfera.

Mayor eficiencia en el uso del nitrógeno puede aumentar la rentabilidad del trigo277La lixiviación de nitratos solubles puede contaminarseriamente las aguas superficiales y subsuperficialesen zonas donde se utilizan altosniveles de N como fertilizante.Frecuentemente se encuentran peligrosas acumulacionesde N en pozos profundos del Cinturóndel Maíz en los Estados Unidos , yen aguassubterráneas de muchas regiones de Europa.Se han detectado altas concentraciones de N,por sobre los límites legales, no sólo en los cursosde agua que drenan suelos agrícolas, sinotambién en ríos principales, como el Rin y elMississippi.El fertilizante nitrogenado que llega a lagunas,lagos y mares con frecuencia causa eutroficación;esto promueve el crecimiento descontrolado dealgas y ciano bacterias, las que se descomponendisminuyendo la disponibilidad de oxígeno,lo que deteriora o elimina las poblaciones de pecesy crustáceosMientras que los problemas de eutroficaciónse originan porque los nitratos disueltos puedenmovilizarse a grandes distancias, la persistenciade compuestos basados en N es también complicada,porque puede incrementar la acidez delos suelos arables.Un exceso de fertilizante nitrogenado no sóloperturba al suelo yagua. Su utilización crecienteestá enviando óxido nítrico a la atmósfera, aunquela concentración de este gas es todavía re lativamentebaja. No obstante, el compuesto participaen dos procesos:1. Su reacción con el oxígeno contribuye a la destruccióndel ozono en la estratosfera, dondeesas moléculas actúan como filtro de la luz ultravioleta.2.A menor altura, 10 a 15 km de la superficie terrestre,en la troposfera, el óxido nítrico promueveel llamado efecto de invernadero.Existe otro efecto indeseable causado por elóxido nítrico. Este compuesto, que se produceen cantidades mucho mayores por la combustión, reacciona con otros agentes polucionantesen presencia de luz solar, produciendo smog fotoquímico.Las ventajas de los fertilizantes nitrogenados,como también aquellos del motor a combustióninterna, han sido disfrutadas por la humanidadcon escasa preocupación respecto a los efectosque pueden tener sobre el ambiente. Ambas constituyenun peligroso experimento geoquímico.Las emisiones de dióxido de carbono, juntocon el riesgo asociado de calentamiento global,pueden reducirse mediante una combinación desoluciones técnicas y económicas.De hecho, la transición para abandonar loscombustibles fósiles debe producirse no necesariamenteinducida por la necesidad de evitar elcalentamiento del planeta, sino por el hecho deque estos recursos fin itos inevitablemente seharán más escasos y más caros .Sin embargo, no hay maneras disponibles depermitir crecimiento vegetal, animal y humano sinN, y no existen procesos conocidos para reemplazarla síntesis de Haber-Bosch.La ingeniería genética puede tener éxito en lacreación de bacterias simbióticas que puedanproveerle N al trigo, o puede transformar a lasplantas de trigo para que fijen N directamente.Estas serían soluciones perfectas, pero ningunaparece ser inminente.Una rápida estabilización de la población humana,o la adopción de una dieta vegetariana,podría disminuir las necesidades de N. Desafortunadamente,estas soluciones no son factiblesen el corto plazo.La mayor esperanza de reducir el uso de N esdesarrollar plantas de trigo más eficientes en eluso del N, y mejorar las técnicas de fertilización.Productividad del trigoLa productividad mundial del trigo ha aumentadosostenidamente. Chile no ha estado ausentede esta tendencia . El rendimiento nacional detrigo se ha incrementado casi tres veces en losúltimos 15 años, llegando a 4,4 ton x ha- 1 , el másalto de América.Esta situación se debe a factores como investigación, que desarrolla permanentemente nuevoscultivares y técnicas de manejo, productoresque rápidamente los adoptan, un sector industrialque comercializa nuevos productos, yambientesecológico y económico favorables.

278 Patricio C. ParodiEl trigo no es excepción en la agricultura chilena.El país se enorgullece de tener el rendimientomás alto del mundo en remolacha azucarera ytabaco, y un récord de 9,4 ton x hao' en maíz.Sin embargo, la superficie sembrada con cultivosanuales, 1.200.000 ha, disminuyó a alrededorde 800.000 ha en la última década.Para explicar esta reducción se menciona confrecuencia la competitividad internacional. En unaeconomía abierta, la productividad es muy importante,pero el costo de producción y el margende utilidades juegan un papel dominante.La rentabilidad de los sistemas de producciónde trigo en ambientes favorables no depende sólode la investigación en mejoramiento genético deltrigo. Las tecnologías de manejo del cultivo queincrementan la eficiencia en el uso de insumosson esenciales (Pingali y Rajaram, 2000).Los altos rendimientos son resultado de condicionesambientales, tecnología, manejo, capitale insumos. Entre estos, el costo del fertilizantenitrogenado ocupa el primer lugar.Se puede afirmar que el principal objetivo dela agricultura mundial y chilena ha sido maximizarlos rendimientos. El costo de alcanzar esosaltos rendimientos, y la pérdida de competitividadasociada, ha perjudicado a los productoreschilenos de trigo.Un ejemplo del uso inefectivo de altas dosisde N se presenta en el Cuadro 1.Además, las consecuencias ambientales desobre fertilizar con I\J no han sido seriamente consideradas,y sólo recientemente se han transformadoen fuente de preocupación.Se trata entonces de mejorar la eficiencia sinsacrificar el rendimiento.Reducir la fertilización con N es tan repulsivopara los agricultores chilenos como lo sería paralos agricultores holandeses, alemanes o franceses,quienes fertilizan su trigo con 180, 160 Y150 kg x ha- 1 , para alcanzar niveles de rendimientode 8,6, 6,6 Y 6,8 ton x ha- 1 , respectivamente(CIMMYT,1996).Corresponde introducir al respecto el tema deeficiencia de uso del N (EUN; NUE en inglés), ysus componentes asociados según las definicionesde MoII , et al., 1982, Y Raun , et al., 1998.EUN= [(total N extraído) - (N del suelo + Ndepositado por la IIuvia))/(Fertilizante nitrogenadoaplicado)Componentes de la EUNLa eficiencia de uso de nitrógeno (EUN) en trigose estima actualmente en 33% (Raun yJohnson, 1999), más bajo del 50% generalmenteinformado (Hardy y Havelka, 1975).Algunos parámetros respecto a la EUN se presentanen el Cuadro 2.Cuadro 1. Efecto de dosis crecientes de nitrógeno sobre el rendimiento relativode trigo '.Dosis de N,kg x ha- 1o50 100 150 200 Rendimientorelativo, %100,0151,3183,5208,9215,8Porcentaje de incrementopor cada 50 kg x ha- 1 de N51,332,225,46,9'Parodi, datos no publicados.

Mayor eficiencia en el uso del nitrógeno puede aumentar la rentabilidad del trigo279Cuadro 2. Algunos componentes de EUN1, sus abreviaciones y unidades.ComponentePeso de los granosDisponibilidad de NN total en la planta a la madurezAcumulación de N a antésisN acumulado en el grano a la cosechaEstado de crecimiento en el cual el N está a su máximo, en o cerca dela floraciónN total acumulado en la pajaEstimación de I\J gaseoso perdido por la plantaEficiencia de absorción durante floraciónEficiencia de absorcióníndice de translocación (N acumulado en la floración translocado algrano)Eficiencia de aporte de N del sueloEficiencia compuesta del sistemaEficiencia de utilizaciónEficiencia de usoGrano producido por unidad de NFracción del N total translocado al granoFracción del N total acumulado después de antésisRelación de N translocado al grano a N acumulado después deantésisAbreviaciónGwNsNtNaNgNfNstNi=Nf -(Ng+Nst)Eup=Nf/NsEha=NtlNsEti=NglNf x (1/NI)Es=Ns/(Sv+Sd+SI)Ec=EUP x Es=Nf/(Sv+Sd+SI)Gw/NtGw/NsGw/NgEt=Ng/NtNa/NtNg/NaUnidadkg x hao,kg x ha- 1kg x ha- 1kg x ha- 1kg x ha- 1kg x ha- 1kg x ha- 1kg x ha- 1'Raun , el al., 1998.Varios experimentos de recuperación de N1 5han informado de pérdidas de fertilizante nitrogenadoen cereales del 20 a 50%, atribuidas a losefectos combinados de denitrificación, volatilizacióny/o lixiviación (Raun y Johnson, 1999). Existeen consecuencia espacio par-a mejoramiento aumentandola EUN. Sólo a modo de ejemplo sepuede indicar que los cultivares de trigo con altoíndice de cosecha tienen una baja pérdida de N yuna mayor EUN (Kanampiu et al., 1997). Cox etal., 1985, concluyeron que se requiere asimilaciónde N después de antésis para alcanzar altosrendimientos y alta EUN.Raun y Johnson (1999) comentan que frecuentementela selección genética se realiza en ambientesde alta fertilización nitrogenada, de manerade eliminar al N como variable. Este es elcaso de la mayoría de los programas de fitomejoramientode trigo. En Chile, por ejemplo, se hanpropuesto metas de rendimiento de hasta 12,3ton x ha-l, con una extracción de 3,5 kg de N por100 kg de semilla, es decir, un requerimiento de430,5 kg x ha- 1 de N (Hewstone, 1999).La práctica de hacer el mejoramiento genéticode trigo en un ambiente de alto N puede enmascararlas diferencias de eficiencia entre genotiposen acumular y utilizar N para producirgrano (MolI et al. , 1982). Esto es consistente conEarl y Ausbel (1983), quienes notaron que lasvariedades de maíz, arroz y trigo de alto rendimientoliberadas durante la Revolución Verde,habían sido seleccionadas para responder a altosniveles de N. En consecuencia, se necesitaun esfuerzo sostenido para realizar la selecciónde plantas con bajos niveles de N, algo que noes considerado prioritario por la mayoría de losmejoradores de trigo (Raun y Johnson, 1999).

280 Patricio C. ParodiDesarrollar genéticamente cultivares de trigoEUN es una solución parcial para reducir la fertilizacióncon N, pero es al menos una proposición demediano plazo, que requeriría una revisión dramáticade los puntos de vista vigentes.Mientras tanto, la eficiencia debe buscarse enotras áreas, para hacer que el trigo sea rentabley ambientalmente amigable. Se ha hecho progresoen este sentido. CIMMYT (1996) informa quelos últimos cultivares liberados exhiben mayorestabilidad de rendimiento qu.e los primeros cultivaressemienanos de la Revolución Verde.La mejor línea avanzada de 1989 del CIMMYT,por ejemplo, rindió más que Yaqui 50 (liberadoen 1950) y Nainarí (1960), a través de un rangode regímenes de humedad, niveles de N y enmalezamiento,Fig . 1.Análisis econométricos de datos de experimentosproveen evidencia que desde la décadadel 50 , las sucesivas liberaciones de variedadesdel CIMMYT han demostrado mayor estabilidadde rendimiento, mayor rendimiento, o ambas característicassimultáneamente (Traxler et al.,1995). Más aun, comparados con cultivares altos,los principales cultivares de reciente liberaciónderivados de germoplasma del CIMMYT, hanrequerido menores superficies de suelo y dosisde N para alcanzar los mismos niveles de producción(CIMMYT, 1996), Fig. 2.En otras palabras, estos nuevos cultivaresderivados de germoplasma CIMMYT aumentan ladisponibilidad de suelo para usos alternativos, yreducen los riesgos de sobre utilización de N(CIMMYT, 1996).La adaptación y comportamiento de trigosharineros de CIMMYT con bajos niveles de N hasido cuestionada, porque estos cultivares fuerondesarrollados con niveles de fertilidad nitrogenadaentre medios y altos. Para responder a estasdudas CIMMYT condujo un estudio que comprendíatres aspectos:1.Comparar el comportamiento de un grupo decultivares altos y un grupo de cultivares semienanos,cultivados por los agricultores del noroestede México, con altos y bajos niveles defertilización nitrogenada.2.Medir el progreso genético en rendimiento degrano y EUN .3. Evaluar la contribución de la eficiencia de absorciónde N (Eup = Nf/Ns) y la eficiencia deutilización de N (Eha = NtlNs) sobre la eficienciade uso de N (EUN) (Ortíz-Monasterio et al.,1997).111 Promed io de dos CUlt iVOS vieJos (Yaqul 50. Naman. 60)6o Veery"S"El Mejor Jinea avanzada CIMMYT~ro..c-­e5g 3oe 2Q)'E-oeQ)ce:oSin maleza Enmalezado Sin malezaEnmalezado Sin maleza EnmalezadoSequia termlOal Sequía relevada Riego compleloO kg N O kg N 150 kg NFig. 1. Eficiencia en el uso de insumos de cultivares antiguos y nuevos del CIMMYT, bajo diferentescondiciones de producción.Fuente: Pfeiffer y Braun, 1989.

Mayor eficiencia en el uso del nitrógeno puede aumentar la rentabilidad del trigo281400e.8I!)~roo..O'>::sz300200100o o 0,5 1,5 2Trigo (ha para 5 ton)Fig. 2. Kilogramos de N necesarios para producir 5 ton. de trigo endeterminada superficie de suelo.Fuente: Calculado por Waggoner (1994) de datos de Ortiz-Monasterio el al. , 1997.Las ganancias genéticas tanto para rendimientocomo EUN entre 1950 y 1985 fueron 1,1, 1,0, 1,2Y 1,9 por año, sobre base relativa, y 32 , 43,59, Y89 kg x ha· 1 x año- 1 sobre base absoluta, cuandolas plantas fueron fertilizadas con O, 75, 150 Y300 kg x ha- 1 de N. El progreso en EUN resultóen mejor absorción y mejor eficiencia de utilización.La importancia relativa de estos dos componentesfue, sin embargo, afectada por el nivelde N aplicado.Un cambio en la frontera de rendimiento deltrigo pod ría llevar a mayores ganancias en efi-.ciencia de absorción y utilización (Pingali y'Rajaram, 2000).Otra alternativa es modificar la fuente de N.Tsai et al., 1992, concluyeron que, debido a queel NH 4-N es menos susceptible a pérdidas porlixiviación y denitrificación, el N mantenido en elsuelo como N W 4 debería estar disponible paraabsorción tardía. Un aumento en la absorción deN durante el llenado de granos, para híbridos demaíz que responden al N, indica una ventaja potencialde la nutrición con NW 4para la producciónde grano. La absorción de N del trigo aumentóen un 35% cuando una cuarta parte del Nfue entregado como NW 4, comparado con todo elN como NaN0 3(Wang y Below, 1992). La absorciónde NO' 3requiere la energía equivalente a 20ATP mol" NO- 3mientras que la asimilación deNH+ 4requiere sólo 5 ATP mol- 1 NW 4(Salsac etal., 1987). Esta economía de energía podría conducira mayor producción de materia seca en plantasnutridas sólo con NW 4(Huffman, 1989). Noobstante, Raun y Johnson (1999) comentan queesto no se ha observado en forma consistente, nies fácil de alcanzar debido a la dinámica del ciclodel N.Además, un mayor conocimiento acerca deluso eficiente del N permite a los agricultores ajustarsus aplicaciones de fertilizante a través deadecuadas prácticas agronómicas. CIMMYT estárealizando estudios para desarrollar prácticas demanejo agronómicamente aceptables destinadasa reducir las emisiones de gas, la polución con Ny las pérdidas del nutriente, sin afectar los rendimientos.Es importante que las tecnologías quereducen el impacto del N sobre al ambiente mantenganlos niveles de rendimiento y sean económicamenteviables. De otra forma, no serán adoptadaspor los productores.Por ejemplo, investigación conducida porCIMMYT y la Universidad de Stanford (California,EUA), en el Valle del Yaqui en México, ha demostradoque disminuir la cantidad de N aplicadoy modificar el momento de su aplicación, puedereducir la pérdida de N y disminuir la poluciónsin afectar el rendimiento. Para ello, se monitorearonlas modificaciones en los nutrientes delsuelo y las emisiones de gases antes y despuésde fertilización, durante un período de 2 años.Determinaron que la práctica habitual de losagricultores, que incluía la aplicación de 2/3 delI\J un mes antes de la siembra y luego regar, re­

282 Patricio C. Parodisultaba en gran emisión de N 20 y NO, como resultadode denitrificación en suelos en capacidadde campo. La mejor práctica alternativa probada(1/3 del N aplicado a la siembra y 213 seissemanas después), significó aplicar 30% menosde fertilizante y redujo las emisiones totales deNp y NO a 0,74 kg x ha·1 de N, comparado con5,61 kg x ha- 1 de N con el procedimiento habitual.Esta alternativa también produjo ahorros delorden de US$55-76 x ha-1, equivalente a un aumentode utilidades entre 12 y 17%. Los agricultoresdel Valle del Yaqui, atraídos por esta tecnologíaque tiene el potencial de reducir la fertilizaciónnitrogenada, su más alto costo de producción,están comenzando a adoptar la nueva práctica(CIMMYT, 2000).Modificar el momento y la forma de aplicaciónde N puede inducir también mejoramiento en laeficiencia de absorción. Experimentos de campodemostraron un marcado incremento en la eficienciade absorción de N y en el rendimiento, cuandoel N fue aplicado cuando las plantas de trigocomenzaban a extraer rápidamente el N del suelo,unos 35 a 45 días después de la emergenciaen el noroeste de México (Ortíz-Monasterio et al.,1997). Estas mejorías en EUN se expresaron tambiénen un mayor contenido de proteína del granoyen un dramático incremento de la calidad panaderay características nutricionales. Las pérdidasde N al ambiente se redujeron significativamente,como también los costos-de producción.El mejoramiento genético de trigo tiene otrasvías para lograr incrementos de rendimiento(Pingali y Rajaram , 2000), como por ejemplo:1. Cambios en la arquitectura de las plantas (genotipoBuitre)2. Trigo híbrido (uso de AHQ).3. Resistencia a estrés biótico y abiótico (resistenciaa la sequía, resistencia a altas temperaturasy aumento de la estabilidad de rendimiento).4. Aumento de la resistencia a enfermedades (piramidizaciónde genes, desarrollo lento de royas).5. Cruzas amplias (hexaploides sintéticos).6. Utilización de la ingeniería genética (tecnologíade marcadores moleculares, transformación)Desde el punto de vista del manejo agronómico,para balancear las eventuales disminucionesde rendimiento que pudieran ocasionarse comoresultado de cambios en estrategia y dosis deaplicación de fertilizante nitrogenado, es necesarioprestar especial atención a otros aspectosde manejo que pueden permitir aumentos significativosde rendimiento, como por ejemplo riego,control oportuno y eficiente de malezas con especialénfasis en el período crítico de competencia,implementar sistemas de monitoreo de enfermedadesy plagas, y mejorar el control de enfermedadesy plagas.Existe entonces una gran avenida por recorreren la tarea de mantener e incrementar la productividaddel trigo para alimentar a la creciente poblacióndel mundo, y al mismo tiempo·mejorar larentabilidad de los agricultores, dentro de unmarco de sustentabilidad y protección del ambiente.Literatura consultadaCIMMYT. 1996. CIMMYT 1995/96. World wheat lacts and trends:Understanding global trends in the use 01 wheat diversity andinternational Ilow 01 wheat genetic resources. CI MMYT, México,D.F., México.CIMMYT. 2000. Wheat in (he developing world. CIMMYT, México,D.F., México.Cox, M.C.; Qualset C.O.; Rains D.W. 1985. Genetic variation lor(litrogen assimilation and translocation in wheat. 11. Nitrogenassimilation in relation to grain yield and protein. Crop Sci.25:435-440.Earl, C.D.; Ausbel F.M. 1983. The genetic engineering 01 nitrogenlixation. Nutrition Reviews 41 :1-6.Hardy, R.W.F.; Havelka U.D. 1975. Nitrogen lixation research: Akey to world lood? Science 188:633-643.Hewstone, C. 1999. Los cambios genéticos y agronómicos queincrementaron el rendimiento del trigo en Chile. In: Kohli, M.My Martino D. (eds.). Explorando altos rendimientos en trigo: 21­46. La Estanzuela, Uruguay. INIA-CIMMYT.Huffman, J.R. 1989. Effects 01 enhanced nitrogen availability incorno J. Agron. Educ. 18:93-97.Kanampiu, F.K.; Raun W.R.; Johnson G.V. 1997. Effect 01nitrogen rate on plant nitrogen loss in winter wheat varieties. J.Plant Nutr. 20:389-404.MolI, R.H.; Kamprath E.J.; Jackson W.A. 1982. Analysis andinterpretation 01 lactors which contribute to efficiency on nitrogenutilization.Agron. J. 74:562-564.

Mayor eficiencia en el uso del nitrógeno puede aumentar la rentabilidad del trigo283Ortíz-Monasterío, J.!.; Sayre K.O.; Rajaram S.; McMahon M.1997. Genetic progress in wheat yield and nitrogen use efficiencyunder four nitrogen rates . Crop Sci. 37:898-904.Parodí, P.C . 1999. Competitividad del trigo chileno. Agronomia yForestal UC 1(2):22-26.Parodi, P.C. 2001. High yielding wheat versus economica"ycompetitive and environmenta"y friendly wheat. In: Z. Bedo yLang L. (eds.) Wheat in aGlobal Environment. Kluwer AcademicPublishers, Dordrecht, Holanda 603-609.Pfeiffer, W.H.; Braun H. J. 1989. Yield stability in wheat.ln: J.R.Anderson y Hazel P.B.R. (eds.). Variability in grain yields:Implications for agricultural research and policy in developingcountries. John Hopkins University Press, Baltimore, MD,EUA.Pingali, P.L. ; Rajaram S. 2000. Part 1. Global wheat research ina changing world: Options for sustaining growth in wheatproductivity. In World Wheat Facts and Trends 1998/1999.CIMMYT, México, D.F. México.Raun, W.R.; Johnson G.V.; Westerman R.L. 1998. Soil-plantnutrient cycling and environmental quality. Oept. of Plant andSoil Sciences, Oklahoma State University, Stillwater, OK, EUA.Raun, W.R.; Johnson G.V. 1999. Improving nitrogen use efficiencyfor cereal production. Agron. J. 91 :357-363.Rosegrant, M.W.; Sombi"a M.A.; Gerpacio R.V.; Ringler e.1997. Global food markets and US exports in the twenty-firstcentury. Conferencia presentada en la IIlinois World Food andSustainable Agriculture Program Conference, Meeting theOemands for Food in the 21 s1 Century: Challenges andOpportunities. 28 de Mayo, University of IIlinois, Urbana­Champaign, IL, EUA.Salsac, L.; ehaí"ou S.; Morot-Gaundry J.F.; Lesaint C.; JolivoeE. 1987. Nilrate and ammonium nulrilion in planls. Planl Physiol.Biochem.25:805-812.Schlegel, J.S.; Dhuyvetter K.e.; Havlin J.L. 1996. Economicand environmental impacls of long-Ierm nilrogen and phosphorusfertilization. J. Prod.Agr. 9:114-118.Traxler, G.; Flack-Zepeda J.!.; Ortíz-Monasterío J.!.; Sayre K.1995. Produclíon risk and Ihe evolulion of varietal technology.Am. J,Agr. Econ. 77:1-7.Tsai, e.Y.; Deweikat l.; Huber D.M.; Warren H.L. 1992.Interrelationship of nitrogen nulrition wilh maize (Zea mays) grainyield , nitrogen use efficiency and grain qualily. J. Sci. FoodAgric. 58: 1-8.Wang, X.; Below F.E. 1992. Rool growlh, nilrogen uptake andtillering ofwheal índuced by mixed-nilrogen source. Crop Sci .32:997-1002.Waggoner, P.E. 1994. How much land can ten billion people sparenature? In: O.E. Wilkinson (ed.). Report of the 49 th Annual Cornand Sorghum Research Conferen ce. Chicago, IL, EUA.

284 Patricio C. ParodiAbsúact----------------------------­Higher nitrogen use efficiency can increase wheat profitability and make itenvironmentally friendlyIn order to achieve self-sufficiency in food production, many countries are aiming at themaximization ofyields per unit ofarea. High yields result from a combination ofvarieties,inputs and management capacity. Among the inputs, nitrogen (N) fertilization usually isthe most expensive part ofthe cost ofproduction. In addition, the environmental effectsassociated with the application ofhigher doses ofN, especia/ly in the developing countries,have not been evaluated seriously.The nitrogen use efficiency (NUE) in wheat has been estimated at 33% (Raun andJohnson, 1999), much lower than 50% that was postulated earlier. Various experimentson 15N recuperation in wheat have demonstrated the losses ranging between 20 and 50%attributed to combined effects ofdenitrification, volatilization and lixiviation. Consequently,there is an opportunity to improve NUE. In order to eliminate N as a variable, most plantbreeding programs conduct selection under high le veIs ofnitrogen. However, this practicemasks the ability ofdifferent genotypes to accumulate and utilize N for grain production.In order to identify genotypes with higher NUE, it will be necessary to include selectionunder low N conditions.The development of wheat varieties with higher NUE is only one part of the solution toimprove the relationship ofN with the environment. Additional actions such as change inthe source of N, better weed control practices, improved irrigation whenever water isavailable and control ofdiseases objectively are necessary to maintain high productivitywith lower N fertilization.

Sección 11 ,SESION DE CARTELES (POSTERS)

286 Sesión de carteles

Sesión de carteles287Progreso genético para rendimiento de grano en trigo de ciclo largo en Uruguay1 M. Quincke 2 , Man M. KohlPIntroducciónEl mejoramiento genético de trigo de ciclo largo,tipo facultativo, comenzó a fines de los años 70 enUruguay. La primera variedad fue E. Dorado liberadaen 1981 . La evaluación del progreso genéticologrado por un programa de mejoramiento siemprees un buen indicador del éxito y validez del mismo.El principal objetivo de este trabajo fue estimar latasa de incremento en el rendimiento de grano duranteel período 1981 - 2000, como resultado delmejoramiento genético de trigo en Uruguay.Materiales y MétodosUn total de 10 variedades y líneas avanzadas deciclo largo, del Programa Nacional de Mejoramientode Trigo, fueron evaluadas en ensayos conducidosen condiciones de alta y baja fertilidad, durante cuatroaños (1995 a 1998). El diseño experimental utilizadoen todos los ensayos, fue el de parcela divididacon cinco repeticiones, donde la parcela principalfue la variedad y la subparcela el controlo no deenfermedades con aplicación de fungicida.Con los datos obtenidos durante los cuatroaños, se realizó un análisis de regresión conjunto,en el que se incluyó además de los rendimientosde grano por parcela, toda la información de calidad.Resultados y DiscusiónLa presentación de los resultados y la discusiónde los mismos se realiza para cada situacióndebido a que el análisis estadístico marcó efectossignificativos tanto de la fertilidad como del uso ono de fungicida y la interacción de cada uno con lavariedad . Esto indica que la performance de las variedadesfue diferente en ambas condiciones defertilidad y bajo controlo no de enfermedades.El rendimiento de grano aumentó de 3051 kg/haen 1981 a 4544 kg/ha con la variedad 1. GORRIONen el año 2000, para condiciones ideales de fertilidady control de enfermedades (Cuadro 1). Se ajustaronrectas de regresión lineal a los efectos decuantificar el progreso genético anual. Los coeficientesde regresión (b), los interceptos y el progresorelativo en %, se muestran en el Cuadro 2. Paracondiciones de alta y baja fertilidad, con y sin fungicida, se muestran las regresiones en la Figura 1.Considerando el progreso genético relativo alinicio del período, para la condición de alta fertilidad,se observa una mayor ganancia con control deenfermedades (2.9 % vs. 2.4 %). Para las situacionesde baja fertilidad hay contradicciones que ameritannuevos análisis. Si bien estos resultados coincidencon los obtenidos por Bernheim et al. (1997) ,para condiciones similares, pero utilizando germoplasmaprimaveral (ciclo corto), los niveles del progresorelativo logrados en este trabajo son mayores.Es muy conocido el hecho de la asociación negativaentre rendimiento y calidad industrial . Por estarazón se hizo un esfuerzo en analizar varios parámetrosde calidad y observar como progresan en funciónde los años. Aunque algunas de las regresionesno ajustaron significativamente, las tendencias delprogreso genético anual junto con el intercepto y elprogreso relativo se muestran en el Cuadro 3.Así como era esperado, los valores de proteínaen grano tíenen una tendencia negativa, es decir queen base a esta característica se ha perdido calidad .En el caso de tiempo de mezclado la tendencia delprogreso indica un incremento, que expresado entérminos relativos es el de mayor magnitud (6 .18 %a 9.15 % de PG anual). Esto no determina una pérdidatotal de la calidad , pero si una advertencia y lanecesidad de al menos detener esta tendencia . Sólouna de las cuatro regresiones para SO S fue significativa.A pesar de esto las tendencias indican . unprogreso positivo, siendo ésta la única caracteristicaen la que la tendencia es a favor de la calidadindustrial.IPresentado en este Seminario2 Convenio INIA-CIMMYT, La Estanzuela, Colonia 70000, Uruguay. E-mail: mquincke@le.inia.org.uy3CIMMYT, Programa Regional de Trigo, CC 1217, Montevideo, Uruguay.

288 Sesión de cartelesCuadro 1. Año de liberación y medias ajustadas de rendimiento de grano en condiciones de alta y baja fertilidad, con y sincontrol de enfermedades.Variedad Año Alta/Con Alta/Sin D. Std Baja/Con Baja/Sin D. StdLiberación kg/ha kg/ha kg/ha kg/ha kg/ha kg/haE. Dorado 1981 3051 2641 531 2807 2773 396E. Calandria 1986 3545 2783 531 2921 2729 396E. Federal 1987 4472 3072 531 3359 2843 396E. Chajá 1989 3143 2170 531 3093 2681 396E. Halcón 1991 3780 2938 531 3246 2975 396INIA Chimango 1996 3730 2841 557 3427 2876 404IN lA Tijereta 1997 4744 3913 531 3575 3169 396LE 2220 1998 4681 3727 557 3314 2949 404IN lA Gorrión 2000 4544 4037 728 3720 3039 469Cuadro 2. Progreso genético anual relativo al inicio del periodo.Alta/Con Alta/Sin Baja/Con Baja/SinIntercepto (kg/ha) 3096.5 2323.7 2814 2675.4Progreso =b (kg/ha) 75.7 66.8 39.1 19.5Prog. Rela!. (%) 2.4 2.9 1.4 0.750004500•_ __ _ _ lÍO4000•..c: '" • • .... +en ._ -------_.. j--~.«:.-:--:=:~ . y ::: 40,146x - 76603 _,,___~.r'~"""'" ;""c:oel> JOOO ­'E-. ••f

Sesión de carteles289Cuadro 3. Tendencias del progreso genético logrado en diferentes parametros de calidad.Prot (%)Alta/ConIntercepto 13.46Progreso =b -0.06Prog. Rela!. (%) -0.42SDS, en grano (mi)Alta/ConIntercepto 15.18Progreso =b 0.17Prog. Rela!. (%) 1.12Alta/Sin Baja/Con Baja/Sin13.84 11.23 11 .01-0.10 -0.06 -0.03-0.70 -0.53 -0.26Alta/Sin Baja/Con Baja/Sin15.12 11.82 11.610.16 0.19 0.221.06 1.61 1.89GI (%)Alta/ConIntercepto 82.87Progreso =b 0.99Prog. Rela!. (%) 1.19Alta/Sin Baja/Con Baja/Sin78.18 90.09 87.451.42 0.65 0.861.82 0.72 0.98TMez (min)Alta/ConIntercepto 4.10Progreso =b 0.29Prog. Rela!. (%) 7.07Alta/Sin Baja/Con Baja/Sin4.20 4.81 6.310.30 0.44 0.397.14 9.15 6.18ConclusionesSe observa un elevado y significativo nivel de progresogenético en rendimiento de grano de trigo de ciclo largodurante los últimos 20 años por parte del programa nacional.Con un impacto relativo mayor para las condicionesde alta fertilidad y sin control de enfermedades. Esto coincidecon el ambiente en el que se trabaja y se realiza laselección.Literatura consultadaBernheim, G.; Kohli, M.M.; Verges, R. 1997. Progreso genéticopara rendimiento de grano en trigos de ciclo corto en Uruguaydurante el periodo 1958-1997. En: Kohli, M.M. y D. Martina(eds.) "Explorando attos rendimientos de trigo". La Estanzuela,Uruguay, Oct 20 at 23,1997. Uruguay; CIMMYT-tNIALa evolución del incremento de rendimiento se puededividir en dos etapas. La primera de E. Dorado a E. Federaly E. Halcón dónde el mayor impacto sobre el rendimientofue la reducción de la altura de las variedades. La segundaetapa desde E. Halcón hasta 1. Tijereta e 1. Gorrión,donde el incremento de rendimiento se dio por un aumentoen el número de granos por metro cuadrado (M. Quincke,datos no publicados). Esta etapa también se caracterizapor un incremento del rendimiento debido a una mejoria delos niveles de resistencia a las principales enfermedades.Sin llegar a niveles criticas, en términos de calidadindustrial, se ha decrecido. Lo que indica la necesidadpara el futuro de combinar de manera mas eficiente la selecciónen pro de potencial de rendimiento y calidad industrialpanadera.

290 Sesión de cartelesAvance genético en trigo 1A. Junquera, V Conti, P Roncal/o, G. Bel/accomo, l. Fernandez, S. Monteoliva, P Polci, R.Miranda 2IntroducciónSe han realizado numerosas experiencias parainterpretar las variaciones de rendimiento como consecuenciadel mejoramiento genético del trigo hastala actualidad (Schmidt , 1984; Nisi et al., 1986;Waddington et al, 1986; Macagno y Gómez Chao,1992). Año a año se liberan al mercado nuevos cultivaresde alto potencial de rendimiento, y otros tantosvan quedando en desuso. Al desarrollar un programade mejora resulta de vital importancia la comparaciónentre los nuevos y los viejos cultivares paraevaluar los posibles avances del mismo. El objetivodel presente trabajo fue evaluar el comportamientoa través del tiempo de los componentes de rendimientoanalizados, para distintos cultivares de trigopan liberados al mercado en diferentes décadas,cultivándolos en igualdad de condiciones en la Estaciónexperimental ACA en Cabildo, extremo sudestede la subregión triguera VS caracterizada por condicionesclimáticas de semiaridez.Materiales y métodosLa siembra se realizó el 6 de junio del año 2000en el campo experimental del Criadero de Cerealesde la ACA, ubicado a 15 km al S.O. de Cabildo (8s.As.) (Miranda y Junquera, 1994).Los cultivares fueron elegidos por ser materialesseleccionados en el mismo ambiente fisico, encontinuidad de un trabajo de selección en trigo comenzadopor el Ing. Hans Olsen en la región semiáridaVS . Estos fueron: Eureka (40), V. Sol (50),Cabildo (80), Nanihue (90), 311 .94 (2000), indicándoseentre paréntesis la década que representan.El tamaño de parcela fue de 7,70 m 2 a la siembra, yde 5 m 2 a cosecha, y la densidad de siembra de210 plantas viables por m 2 . Cada parcela representauna muestra. Se realizó un diseño en bloquescompletos aleatorizados con cinco repeticiones. Lacosecha se realizó manualmente. Las variables medidasfueron: número de espigas por muestra, númerode granos por espiga, peso de grano por muestra, peso de 1000 semillas, rinde, materia seca, eíndíce de cosecha. Para la determinación de materiaseca se realizó el corte a nivel de la superficiedel suelo. Se analizaron los datos mediante test deANOVA, comparación de medias de Tukey con programaSYSTAT 7.0, y análisis multivariado de componentesprincipales realizados a partir de los datosestandarizados con su desvío estándar con el programaMULTI del Depto. de Matemática de la UNS.Resultados y discusiónEn el gráfico de los individuos en las dos primerascomponentes principales (85 % de la variabilidadtotal) se observaron tres grupos que correspondena la línea 311.94, al cultivar Nanihue, y a losrestantes cultivares (Fig. 1). Este agrupamiento sedebe a diferencias de comportamiento de las variablesoriginales estandarizadas (correlación de lasvariables estandarizadas con las' dos primeras componentesprincipales) (Fig. 2).En los tests de análisis de varianza realizados seobservaron diferencias altamente significativas entodas las variables con excepción de número deespigas por muestra. La línea 311 .94 y el cultivarNanihue mostraron mayores valores para rinde,nÚmero de granos por espiga y peso de grano pormuestra (P

.Sesión de carteles291,.S.oU~NE u re k a-J ,S1'" Com ponente PrincipalFig. 1. Individuos en el plano de las dos primeras componentes principales .Materia secaNro . espig as0.8Cii.9-u.S0 .4ct Peso de grano~ Rin de~ -lr,~~~~~~:=~~~~~;=:::=:;~==~~?,~t~O;'"~l---;0.-;----~0 3sa.E-0 .2oụ tn dice de c osec ha ·0.4~N Peso de 10000 .6· 0 . 6-0.81"" Componente PrincipalFig. 2. Correlación entre las variables originales estandarizadas y las dos primerascomponentes principales.cluir que: existen diferencias entre los genotiposmas antiguos y los correspondientes a las últimasdos décadas en las variables del rendimiento analizadasy en las condiciones ambientales evaluadas.Literatura consultadaMacagno , lo F.; Gómez Chao, V. lo 1992. Impacto de laInvestigación en trigo en la Argentina . Un análisis económico'ex-post", Documento de trabaj o N° 3, Dirección NacionalAsistente de Planificación, INTA , Buen os Aires, Argentina.Miranda, R.; Junquera, A. J. 1994. Rendimiento de Trigo yPrecipitaciones, 1: Campo Experimental. 111 Congreso Nacionalde Trigo, Bahia Blanca .Nisi,J. E.; et al. 1986. Avances del Programa Cooperativo deMejoramiento Genético de Trigo dellNTA, Actas del 1° CongresoNacional de Trigo , Cap. 1, AIANBA, Pergam ino, Argentina.Schmidt, J. W. 1984 . Genetic Contributions to yield Gains in Wheat.In Genetic Con tribu tions to yield Gains 01 Five Mayor CropPlants by W. R. Fehr, CSSA Special Publication N" 7, AmericanSoco 01 Agronomy, Wisconsin, USA., Chapter 5.Waddington, S. R.; Ransom, J. K.; Osmanzai, M.; Saunders,D. A. 1986. Improvement in the Yield Potentia l 01 Bread WheatAdapted to Northwest México, Crop Science 26: 698-703.

292 Sesión de cartelesEvaluación de los factores condicionantes de laproductividad del trigo en el SE de Córdoba 1R. Miranda 23 , G. Rubino 4 , M. Baliani 4 , N. Sa/omón 2IntroducciónLa producción de trigo en la zona sudeste de laprovincia de Córdoba oscila entre 1800 y 2200 kg/hapromedio en años normales.La difusión del doble cultivo trigo-soja afectó alsuelo, con pérdidas de estructura y nutrientes, disminuciónen la disponibilidad de agua, etc., haciéndoseinseguros los resultados de las cosechas trigueras.En los últimos años, nuevas técnicas e incorporaciónde herramientas han sido puestas a punto paramaximizar la producción de las distintas cosechas:siembra directa, fertilizantes, herbicidas, protecciónde cultivos y semillas de mayor potencial.La tendencia de los suelos bajo siembra directa(SD) es incrementar la estabilidad estructural y disminuirla proporción de agregados menores a 2 mm.(Quiroga, 1998)Los suelos sin labranzas presentan una menordisponibilidad de nitrógeno para los cultivos. En consecuencia,se hace necesaria la aplicación de mayoresdosis de fertilizantes nitrogenados como mediopara obtener iguales o mayores rendimientos alos obtenidos por labranza convencional. Al eliminarsela inversión del suelo, las únicas perturbacionesfisicas son realizadas solamente en el surco de siembray cuando se aplican los fertilizantes por debajode éste. La falta de perturbación conduce a la disminuciónde la tasa de intercambio gaseoso, es decirde la aireación, y consecuentemente disminuye laoxidación de la materia orgánica y aumenta la tasade inmovilización de los residuos orgánicos de cultivo(Melgar, 1998).Para diagnosticar la importancia relativa de losfactores limitantes del rendimiento en trigo en lascondiciones de la zona en cuestión y poder recomendarmodelos mejorados de producción, consideramosnecesario medir una serie de variables yanalizar el peso relativo de cada una de ellas.Materiales y métodosSe analizaron datos de la cosecha 1999 de 20lotes ubicados en la zona SE de la provincia de Córdoba.Dichos datos se originaron en dos áreas con4 cuadrantes cada uno, numerados de 1 a 8. Se estudiaronlas siguientes variables: humedad del perfildel suelo hasta 1 m de profundidad (HS), pH, contenidode materia orgánica (MO), nitratos (N), fósforo(F) y azufre (S) de O a 10 cm; historia del lote en losúltimos tres años (HL), cultivo antecesor en el lote(CA), fertilización nitrogenada (FN) y fosforada (FF),presencia de Avena fatua (M), ataque de enfermedades(E), cultivar utilizado (CU) y rendimiento (Rto.).Para conocer cuales son las variables que másinfluyen en el rendimiento de trigo cultivado bajo elsistema de SD, se realizó un análisis de regresiónmúltiple, aplicando el método BACKWARD de selecciónde variables.Resultado y discusiónEl cuadrante 1 (área 1) tuvo los valores más altosen contenido de N y P. En tanto que el cuadrante2 superó a los demás en humedad del suelo. En generalel pH fue bajo, con un promedio de 5,9, existiendodiferencias significativas entre los cuadrantes1 y 4.Un análisis más profundo de esta variable mostróasociación negativa entre ésta y contenido de Fy MO (p< 0,05) y con contenido de nitratos y antigüedaden SD. En tanto que la relación entre pH y Rto.,fue positiva pero no significativa (Figs. 1-4).No hubo diferencias en contenido de MO entrelos cuadrantes, todos tuvieron un valor cercano al1 Presentado en: V Congreso Nacional de Trigo y III Simposio Nacional de Cereales de Siembra Otoño-Invernal. CarlosPaz, Córdoba, 25 al 28 de setiembre del 2001.2 Departamento Agronomía. Universidad Nacional del Sur. San Andrés 800. Bahía Blanca. 8000.E-mail:rmiranda@criba.edu.ar3 Asociación Cooperativas Argentinas. 4 Cooperativa Agropecuaria Unión, Justiniano Posse.

Sesión de carteles293Relación AftigUedad Siennra Directa - Rinde4~,-------------------------------,4 ()()()_3~~3 ()()() ----------------r-------~-----­-; 25001!~ 20001500I()()() ~--~--~--------------------~Anllguedad S~rrbra DirectaRelaclón FertilizaciÓn· RindeI -----+-Farlir!Z aci6n eon N ..... .. Forlltl:aclón N·P I4~.-~====================~--~.'35002500\.~.· · ~··I V. '.VI~L---------~--__--------~--~FerUllzaclónRelación Materia Orgánica - N03 - Rindet:::::Jnnde~a---o-M:)%-N)3%uo N)3rcoc 15 1003 90.:cm,, 80" ~"; '"00 I~ ~ o Ir-­70260~ 0'000 1\--­ 1.5 50.t~coom I~1 4030as 20o oRel aci6n pH • RindeI~~--------------------------~5.6 5.7 5,8 5.9 6.0 6,1 6,2 6.3pHFigs. 1 a 4. Relación entre Rendimiento y algunas de la variables analizadas.2,6%, también no difirieron en Rto. con un valor cercanoa los 3200 kg/ha, no existiendo diferencias entrelos cultivares sembrados.Se encontraron correlaciones positivas y significativasentre lluvia caida durante todo el ciclo delcultivo y además cuando a esta úliimo se le adicionóla humedad contenida en el suelo al momento de lasiembra y Rto. En tanto que hubo correlación negativay significativa entre presencia de malezas en elcuadrante y Rto.Cuando se analizó la antigüedad en siembra directaen relación con algunas variables, sólo se obtuvoasociación positiva y significativa entre la mayorantigüedad de esta práctica en el cuadrante ycontenido de nitratos en el suelo.El análisis multivariado mostró que el modelo conmejor ajuste (R 2ajustado=0,5) está integrado por lasvariables presencia de Avena fatua; fertilización nitrogenada; fecha de siembra; ataque de enfermedades,pH del suelo, humedad del mismo.ConclusionesLos resultados obtenidos en el presente trabajoson orientativos ya que se contaba con poca cantidadde datos para realizar el análisis.A pesar de ello, cuando se analizó individualmenteel Rto. con todas las variables, se encontróque algunas condicionaron el rendimiento de loslotes: precipitaciones + contenido de humedad delsuelo, contenido de nitratos y fósforo, pH, presenciade Avena fatua, antigüedad en la práctica deSO. El modelo matemático seleccionó 5 de las 13variables estudiadas, las cuales deberían testearsenuevamente para rectificar o ratificar el modeloencontrado.Actualmente se está realizando un relevamientode datos referidos a más lotes de la región , lo cualaumentaría la información a analizar en la próximacampaña.Literatura consultadaMELGAR, R. 1998. El manejo de la fertilización nitrogenada enSiembra Directa. Siembra Directa. p. 97-107.QUIROGA ,A,; ORMEÑO, 0,; PEINEMAN, N, 1998. Efectos dela siembra directas sobre las propiedades fisicas de los suelos,Siembra Directa. p. 57-64 .SYSTAT 7.0 . 1997. Multiple Linear Regression , In Statistics. Chap,8: 263-297.

294 Sesión de cartelesEstudio de los descriptores del trigo en Argentina 1N. Salomón 2 , A. Cabrera 2 , R. Miranda 23 , M. Poverene 2IntroducciónLa caracterización y evaluación de germoplasmaes esencial para su uso en programas de mejoramiento(Plant Breeding Right) . Esto comprendela identificación de cada especie, la caracterizaciónbiológica por medio de descriptores y una evaluaciónagronómica.La Ley de Semillas y Creaciones Fitogenéticas20 .247 establece que, al momento de inscribir uncultivar para su difusión comercial, este debe sernovedoso, estable, homogéneo y diferenciable. Esteúltimo requisito se cumplimenta con el registro porparte del obtentor de 84 descriptores morfológicos,fisiológicos y sanitarios, mediante comparación contodos los cultivares inscriptos en el Registro Nacionalde la Propiedad de Cultivares de la SAGyP. Sibien la legislación sólo acepta las técnicas molecularescomo descriptores complementarios, estaspueden contribuir efectivamente a la identificacióny diferenciación.En Argentina la inscripción de nuevos cultivaresse ha tornado dificultosa debido a la escasa variabilidadde muchos caracteres utilizados como descriptoresy a la falta de precisión en la definición dealgunos de ellos.Los objetivos del presente trabajo fueron:1, Estudiar la variabilidad de los caracteres utilizadoscomo descriptores en trigo.2, Estimar el grado de similitud genética entre cultivares.3. Establecer los descriptores más útiles en la discriminaciónde los materiales argentinos.Materiales y MétodosSe analizaron 167 genotipos de Triticum aestivumL. inscriptos en la SAGPyA desde 1952 hasta 2000evaluados a través de 50 descriptores, seleccionadosen base a la menor interacción genotipo-ambienteesperada. Se determinaron las frecuenciasmáximas y mínimas de las variantes en cada carácter.De las 50 variables evaluadas, 15 eran dobleestado y 35 multiestado, las que se transformaron adoble estado. Se aplicó el coeficiente de asociaciónsimple matching (SM) y se construyó un dendrogramapor el método de ligamiento promedio no ponderado(UPGMA) . Asimismo se realizaron dos análisisde árbol: el primero consideró el lugar principal deselección (obtentores) como variable dependiente yel segundo, tres periodos de registro (antiguo, intermedioy reciente) como variable dependiente,para analizar la evolución de los descriptores a travésdel tiempo. En ambos análisis se estudiaron50 descriptores utilizando el método CHAID (Kass,1980; Wilkinson, 1997).Resultados y DiscusiónObjetivo 1: la distribución de frecuencias de cadavariante resultó heterogénea entre los diferentes descriptores.Las variantes de mayor frecuencia tomaronvalores en el rango 0,99 a 0,15. Por otro lado, aproximadamenteel 50% de las variantes con menor frecuenciacomprendieron formas raras «0,10). Nuevede estas variantes de baja frecuencia correspondena de'scriptores de plántula y cariopse, y constituyenpor tanto descriptores útiles en la identificación temprana(Cuadro 1).Objetivo 2. Los valores más altos de la matriz deasociación (0,991-0,860) correspondieron a PID­Humberto-PIMolinero, BPoncho-BChamamé, PI­BRedomón-BFogón, PIReal-PIBHurón, Trigal 708­Trigal 707, Diamante INTA-Victoria INTA, Cruz AltaINTA-PIOasis, BGuapo-BSureño y B 1 O-B 12 Y el valormás bajo (0,518) a PIDAlberto-PIPuntal. Ademáslos valores más altos de similitud se encontraronentre genotipos cercanos en su número de ordende registro y ocasionalmente, contiguos. El análisisde agrupamiento mostró que los trigos de unmismo origen (obtentor) tienen una alta similitudgenética., Presentado en: V Congreso Nacional de Trigo y 111 Simposio Nacional de Cereales de Siembra Otoño-Invernal. CarlosPaz, Córdoba, 25 al 28 de setiembre del 2001.2 Depto. Agronomía. U. N. Sur. San Andrés 800. Bahía Blanca. 8000. E-mail:nsalomon@criba .edu .arJ Asociación Cooperativas Argentinas.

Sesión de carteles295Cuadro 1. Lista de 50 descriptores para la inscripción de cultivares de trigo (SAGPyA) y sus variantesde mayor y menor frecuencia.GrupoPlántulaPlantaTalloHojaEspigaEspiguillaCariopseCicloDescriptorColor del coleoptilePigmetación antociánica del coleoptilePorte vegetativo juvenilColor a la espigazón Macollaje Color del tallo a la madurez Pubescencia en el nudo superior Forma del nudo Número de nudosCerosidad en el talloPigmentación en el talloEntrenudosColor de la primer hoja en macollajePubescencia primera hoja en macollajePigmentación antociánica en aurículaPubescencia en las aurículas Color de la hoj a en espigazón Posición de la hoja bandera Cerosidad en la hoja bandera Posíción de la espiga Color de la espiga a la madurez Longitud de la espiga a la madurez Forma de la espiga a la madurez Número de artejos a la madurez Densidad de la espiga a la madurez. Cerosidad de la espiga Color de la espiguilla Largo de la espiguilla Ancho de la espiguilla c Hombro DienteOuillaGlumela inferior (Lemma)Color de las aristasColor de las anterasForma del cariopseTextura del cariopseColor del cariopseReacción al fenal Método RepnikovDimensión del escudeteForma del escudeteBordes del escudetePosición (ángulo con la base del cariopse)Relieve dorsal del escudeteVista lateral del escudeteTamaño del cepilloLargo de los pelosSurco (ancho)Surco (profundidad)Época de siembra (mes)MayorFree.0,980,960,450,360,500,660,640,490,790,700,930,990,700,790,880,740,380,610,540,490,500,370,650,160,870,540,770,600,500,27' 0,430,580,980,580,990,340,940,880,580,660,590,590,500,380,420,530,510,610,420,48 -0,44Observación1 Roio2 Ausente2 Semierecto4 verde oscuro(4-6) Regular2 blanco amarillo2 ausente2 cuadrado4 nudos1 presente2 Ausente1 Hueco1 verde claro2 Ausente2 Ausente1 presente4 verde oscuro2 curvada1 presente2 inclinada1 blanca3 semilarga1 fusiforme171 Laxa2 escasa1 Blanca3 larga3 ancha4 recto2 semicorto1 recto1 Aristada1 blanca1 Amarilla1 ovalado-2 ovoide1 Vítreo3 Rojo3 pardo oscuro2 mediano2 oval2 medo pronunciado2 medo agudo2 oval3 cóncavo2 mediano2 mediano1 angosto1 playames 6 y 7MenorFree.0,030,040,070,120,020,010,360,120,010,300,070,010,300,210,120,260,110,390,460,150,010,080,350,010,020,450,230,070,060,020,050,200,020,010,010,320,060,010,040,150,050,180,120,160,110,080,090,060,230,01 - 0,03Observación2 Púrpura1 Presente4 rastrero3 Verde amarillo.1-3 Escaso4 rojo1 presente3 + alto que ancho6 - 7 nudos2 ausente1 presente2 macizo2 verde oscuro1 presente1 presente2 ausente2 verde grisáceo1 erecto2 ausente3 muy inclinada4 roja1 corta2 oblonga10-11-15-263 compacta1 abundante2 coloreada1 corto1 angosto6 escalonado1 corto3 inflexionada2 aristulada3-4 rosada - roja2 púrpura3 eliptico2 no vitreo1 blanco4 no colorea1 chico4tendencia cuadro3 muy pronunciado1 poco agudo3 estrangulado4 convexo4 collar3 largo3 ancho2 medo Profundomes 4 - 5

296 Sesión de cartelesObjetivo 3. El agrupamiento por origen mostróque los cultivares del Criadero ACA se diferencianprincipalmente porque el escudete forma un ángulomuy agudo con la base del cariopse, los cultivaresdel Criadero Buck por presentar color verde grisáceo,amarillento u oscuro en la planta a espigazóny por poseer pubescencia en el nudo superior ylos cultivares del Criadero Klein por el color blancode las espigas a la madurez y surco playo en elcariopse. En tanto, los cultivares estatales presentaroncomo descriptores más discriminantes lassiguientes variantes: en Chacri'l Experimental Barrow,el ángulo poco a medianamente agudo queforma el escudete con la base del cariopse y enINTA Pergamino, el color verde claro de la planta ala espigazón.El agrupamiento realizado según las tres épocasde registro de cultivares mostró que los descriptoresdiscriminatorios en los cultivares antiguosfueron: aristas blancas, surco del cariopse playo ynúmero de artejos de 8 a 18. En los cultivares intermediosfueron: cariopse de forma ovalada a ovoidey cepillo pequeño a grande. En los cultivares recienteslos descriptores de mayor peso fueron aristasamarillas a castañas y cariopse de forma elipticacon escudete de tamaño mediano a grande.ConclusionesObjetivo 1: Las variantes que presentaron menoresfrecuencias deben ser consideradas descriptoresde alto poder de diferenciación para las futurasinscripciones.Objetivo 2: Los valores de similitud basados en50 descriptores reflejaron una estrecha cercaníaentre cultivares provenientes del mismo origen.Objetivo 3: Sólo el 10% de los descriptores fueroneficaces en la diferenciación. Se pusieron enevidencia algunos descriptores que caracterizaron lasetapas del mejoramiento de trigo en Argentina.Literatura consultadaKASS, G.V. 1980. An exploratory technique lor investigating largequantities 01 categorical data. Applied Stalislics. 29, 119·127.REGISTRO NACIONAL DE LA PROPIEDAD DE CULTIVARES.2000 . Genotipos.SECRETARIA DE AGRICULTURA, GANADERIA, PESCA YALlMENTACION. 2000. Anexo 11: Descriptores.WILKINSON, L. 1997. New Statistics. Chapter 2: Classilicationand Regression Trees. USA. Edition by SPSS Incorporation, p.:13-30.

Sesión de carteles297N uevas variantes alélicas en los genes relacionados con textura de grano expanden el rango de variación de este carácter en trig0 1 G., Tranqui/!i 23, J. Heaton J , O. Chicaiza J , J. Dubcovsky3.IntroducciónLa textura del grano de trigo, es decir su mayor omenor dureza, es uno de los factores determinantesde la calidad industrial de la harina. La textura afectala proporción de gránulos de almidón dañadosdurante la molienda y en consecuencia la absorciónde agua durante el amasado, el rendimiento industrialy ciertas características de la miga. En general ,los trigos duros se prefieren para la producción depan, mientras que los blandos para la producción degalletitas y tortas (Tipples et al., 1994).Variaciones en textura de grano se encuentranasociadas fundamentalmente al locus "Hardness"(Ha), ubicado en el brazo corto del cromosoma 50de trigo. Si bien se lo refiere como gen de dureza,blandura es la característica dominante o resultantede la actividad génica (Law et al., 1978). Estrechamenteligados a Ha se encuentran los genes Pina­01, Pinb-O 1 y GSP-O 1, que codifican para las proteínaspuroindolina-a (pinA), puroindolina-b (pin8)y "grain softness protein" (GSP-1), respectivamente,que median en la unión entre los gránulos de almidóny la red proteica del endosperma (Gautier et., al1994). Para la proteina GSP-1 se detectaron loeihomeólogos en los cromosomas 5A, 58 Y 50.Evaluaciones orientadas hacia el entendimientode las bases genético - moleculares de la dureza degrano, mostraron que en la expresión del carácterambas puroindolinas cumplen un rol preponderante.Se observó que una deleción en el loeus pina-01 omutaciones puntuales en el loeus pinb-01 se correlacionabancon la dureza en los trigos evaluados(Giroux y Morris, 1997, Giroux y Morris, 1998, Lillemoy Morris, 2000, Morris et al., 2001). Asimismo, seha especulado que el alelo nulo en pina-01 conferiríamayor grado de dureza que una mutación en pinb­01. El alelo activo en el/oeus pina-01 y la ausenciade mutación en el loeus pinb-O 1 son las variantesalélicas responsables de conferir textura blanda. Deestas observaciones surge la importancia de estasproteínas como marcadores del carácter textura degrano. En cuanto a GSP-1, su función no ha sidoestablecida.Dada la importancia que tiene la manipulación deeste carácter en programas de mejoramiento y laposibilidad de modificar el nivel de dureza tanto detrigos duros como blandos, se plantea como objetivode este trabajo caracterizar los efectos sobre texturade grano de: a) diferente deleciones involucrandolos genes bajo estudio, b) alelos silvestres de blandurainexistentes en trigo.Materiales y MétodosSe evaluaron los siguientes genotipos.- ehinese Spring (eS)- Líneas de es con deleciones distales en los brazoscortos de los cromosomas del grupo 5 involucrandolos loei bajo estudio (eS Del 5AS-3, es Del58S-6 y es Del 50S-2).- Líneas de sustitución de··Jos cultivares duros Timstein(Ti) y Red Egyptian (RE) en es: es (Ti 5A) ,es (Ti 58), es JTi 50), es (RE 5A), es (RE 58) Yes (RE 50). Timstein es duro por el alelo nulo enPina-01 . Red Egyptian lleva alelos nulos en losgenes Pina-O 1, Pinb-O 1 y GSP-O 1, combinaciónalélica no descripta previamente.- Línea de sustitución recombinante es- Tritieummonoeoeeum, para el cromosoma 5A. (eS 5AmRec). El cromosoma 5Am de T monoceoeeum presentaalelos activos para ambas puroindolinas. Losgenes homologos (5A) se encuentran delecionadosen trigo.Estos genotipos difieren entre sí en un cromosomaúnicamente, compartiendo el resto del fondo genéticode CS. Esta alta homogeneidad genotípicaaumenta la sensibilidad de la comparación entrelos mismos.' Presentado en: V Congreso Nacional de Trigo. III Simposio Nacional de Cereales de Siembra Otoño Invernal, Argentina,septiembre de 2001.2 Instituto de Recursos Biológicos. INTA - Castelar3 Agronomy and Range Science Dept. University of California Davis. USA. E-mail: jdubcovsky@ucdavis.edu

298 Sesión de cartelesSe realizaron dos ensayos a campo, en distintos años,con un diseño en bloques completamente aleatorizados y 13repeticiones. Se midió dureza de grano mediante SingleKemel Charactenzation System (SKCS), porcentaje de humedady peso de 1000 granos.Resultados y DiscusiónLos genotipos evaluados tuvieron un comportamientoequivalente en ambos ensayos, difiriendo enforma estadísticamente significativa entre sí. Pesode grano se utilizó como covariable, explicándose deeste modo el 97.2% de la variación observada entregenotipos (Cuadro 1). Tres de las líneas mostrarontextura dura, mientras que las restantes presentarontextura blanda. Asimismo dentro de estos dos grandesgrupos se observaron diferencias entre genotipos.En el grupo de los genotipos duros se encuentrala línea CS Oel 50S-2, resultado esperable ya queésta posee delecionados los genes que confierentextura blanda a CS. Esta línea y CS (RE 50) mostraroncomportamientos similares, indicando que la durezaconferida por el 50 de RE se debe a la ausenciade los genes Pina-D 1 , Pinb-D1 y GSP-D1. Notablementeambas líneas resultaron significativamentemás duras que la línea dura CS (Ti 50), por lo que esposible inferir que la dureza conferida por el alelo nulode Pina-D1 puede ser superada si se combina conalelos nulos en Pinb-D1 y GSP-D1. En este caso, lasuma de deleciones en estos genes incrementó ladureza en promedio en un 4.7%.Oentro del grupo de los genotipos blandos, la sustitucióndel cromosoma 5A de CS por los respectivosde RE y Ti no implicó un cambio significativo en suvalor de dureza, indicando ausencia de variabilidaden GSP-A 1 entre los mismos. Sin embargo, su nivelde dureza disminuyó un 13.98% cuando se incorporaronlos loci de T monococcum. La línea CS 5Am Recse diferenció significativamente de todos los genotiposmostrando los valores más bajos de dureza, indicandoque los genes de T monococcum se expresanen un fondo genético hexaploide y que actúan enforma aditiva a los presentes en el cromosoma 50.En el caso del cromosoma 5B únicamente se observóuna diferencia significativa con respecto a CScuando se lo sustituyó por el de Ti, sugiriendo variaciónalélica entre estas variedades para GSP-B1, cuyainfluencia sobre este carácter no debe descartarse.Los resultados obtenidos en este trabajo permitenconcluir que el rango de textura de grano puedeampliarse a través de la manipulación de la dosis dealelos activos presentes en el genoma, ya sea mediantela incorporación de alelos activos inexistentesen los genomas A y B de trigo, provenientes de especiesrelacionadas, o mediante la suma de delecionesen el cromosoma 50.Cuadro 1. Comparación entre genotipos segúnvalores medios de dureza medidos por SKCS yajustados por peso de grano. Letras similaresrepresentan diferencias estadísticamente nosignificativas.GenotipoDurezaes (RE 50) 94.36 ± 0.59 aes Del 50S-2 93.08 ± 0.60 aes (Ti 50) 89.54 ± 0.58 bes Del 5BS-6 62.02 ± 0.62 ees (RE 5B) 61.86 ± 0.59 ees 61.64 ± 0.57 ees (RE 5A) 59.74 ± 0.58 edes (Ti 5A) 59.41 ± 0.57 edes Del 5AS-3 58.56 ± 0.61 edes (Ti 5B) 56.94 ± 0.61 d(es 5A m Ree) 53.02 ± 0.70 eLiteratura consultadaGautier M.F.; Aleman, M.E.; Guirao, A.; Marion, D.; Joudrier,P. 1994. Triticum aestivum puroindolines, two basic cystine-richseed proteins: cONA sequence analysis and developmental geneexpression. Plant Molecular Biology 25: 43-57.Giroux M.J.; Morris, C.F. 1997. A glycine to serine change inpuroindoline b is associated with wheat grain hardness and lowlevels 01 starch-surlace Iriabilin. Theoretical and Applied Genetics95: 857-864Giroux M.J.; Morris, C.F. 1998. Wheat grain hardness results Iromhighly conserved mutations in the Iriabilin components puroindolinea and b. Proceedings 01 the National Academy 01 Science USA 95:6262-6266.Law C.N.; Young, C.F.; Brown, J.W.S.; Snape, J.W.; Worland,A.J. 1978. The study 01 grain protein control in wheéÍt using wholechromosomes substitution lines. Ir¡: Seed protein impravement bynuclear techniques. International Atomic Energy Agency, Vienna,Austria, pp 483-502. '. .Lillemo M.; Morris, C.F. 2000. A leucine to protine mutation inpuroindoline b is Irequently prt¡sent in hard wh.eats Irorn NorthernEurope. Theoretical and Applied Genetics 1ÓO:1100~1107. :,Morris C.F.; Lillemo, M.; Simeol)e, M.C.; Giroux, M.J.; Babb,S.L., Kidwell S.L. 2001. Prevalence 01 puro(mjolines grain hardnessgenotypes among historically significant North American spring andwinter wheats. Grop Science 41 :218-228.Tippless K.H.; Kilborn R.H.; Preston K.R. 1994 Bread-wheat qualitydelined. In: Bushuk and Rasper (eds) Wheat,production, propertiesand quality. Blackie Acadernic and Prolessional, Ghaprnan & Hall,Glasgow, U.K, p 25-35.

Sesión de carteles299Caracterización genotípica de variedadesargentinas de trigo en los loe; relacionados condureza de gran0 1M. Bonafede, G. TranquillF, E. SuárezIntroducciónTextura de grano es uno de los caracteres quedetermina la calidad industrial potencial del trigo.La diferencia en textura de grano implica diferenciastecnológicas porque afecta las característicasde la harina obtenida durante el proceso de molienda.En los trigos duros se produce mayor roturade gránulos de almidón que en trigos blandos y enconsecuencia, la absorción de agua durante elamasado, así como el rendimiento industrial y ciertascaracteristicas de la miga, se ven afectados.Los trigos duros se prefieren para panificación, entanto que los trigos blandos se destinan principalmentepara la producción de galletitas y tortas (Pomeranzy Williams, 1990).La diferencia entre trigos duros y blandos sedebe fundamentalmente a factores genéticos. Estecarácter es de herencia simple y está controladoprincipalmente por la acción del gen Hardness (Ha),ubicado en el brazo corto del cromosoma 50 detrigo (Law el al., 1978). La característica dominanteo resultante de la actividad génica es la textura blan- ,da. La situación opuesta se ve reflejada en la durezadel trigo candeal (Trilicum durum) constituido únicamentepor los genomas A y B. Estudios recientesmostraron un estrecho ligamiento entre el locus Hay los genes Pina-01 y Pinb-01, cuyos productos sonlas proteinas llamadas puroindolina a (pinA) y b(pinB), respectivamente, que se encuentran en elendosperma mediando la unión proteína-almidón(Rahman el al. , 1994; Gautier el al., 1994). Diferenciasen la fuerza de adhesión entre estos dos constituyentesdel endosperma se encontraron asociadascon las diferentes clases de textura de grano.La caracterización de germoplasma de Europa y EstadosUnidos ha demostrado que los trigos duroslo son debido ya sea a la ausencia de expresión dela pinA, como consecuencia de una deleción enPina-01, o a la presencia de una mutación puntualen la secuencia de Pinb-01 . Hasta el momento seha identificado una única variante alélica en Pina­01 y seis variantes en Pinb-01 (Giroux y Morris,1997, 1998, Lillemo y Morris, 2000, Morris el al.,2001). En ningún caso se han observado genotiposque combinen alelos para dureza en ambosloci. Estos resultados indicaron que ambas puroindolinasactúan conjuntamente en la expresión delcarácter y sugirieron que podría ser posible, dadala variabilidad observada, realizar pequeños ajustesen el grado de dureza en los trigos duros.Teniendo en cuenta el valor agronómico de estosgenes y la importancia potencial que puedenalcanzar dentro de los programas de mejoramiento,se propuso como objetivo de este trabajo caracterizarla variabilidad genética para Pina-01 yPinb-01 presente en el germoplasma de trigo argentino.En este resumen se presenta el estado deavance de dicha caracterización .Materiales y MétodosSe han analizado, mediante marcadores molecularesespecificos para cada uno de los genesbajo estudio, variedades argentinas de trigo panpertenecientes a la colección del Banco Base deGermoplasma (INTA- Castelar)En ambos casos se utilizó un marcador basadoen la técnica de amplificación por reacción en cadenade la enzyma polimerasa (PCR). Las reaccionesde amplificacióR se realizaron con 50ng de ADNcomo templado, en un volumen final de reacción de50J,l1, con concentraciones de 200 J,lM de dNTPs,1.5 mM de Mg2', 100 mM de cada primer y 0.5 unidadesde Taq polimerasa.1 Presentado en V Congreso Nacional de Trigo. 111 Simposio Nacional de Cerea les de Siembra Otoño Invernal, Argentina ,septiembre de 2001 .2 Instituto de Recursos Biológicos. INTA - Castelar. E-mail: gtranqui@cirn .inta.gov.ar

300 Sesión de cartelesPara el análisis del gen Pina-D1 se utilizaronlos primers específicos y condiciones descritos porGautier et al. (1994). Para determinar los alelas presentesen Pinb-D1 se analizó en primer lugar lapresencia del alelo Pinb-D1 b, que es la variantealélica para este gen detectada con mayor frecuencia.Este alelo corresponde a la mutación denominadaGlicina-46 a Serina-46, y se evaluó medianteun marcador CAPS, el cual combina amplificación ysu posterior digestión con la enzyma Bsr BI (Tranquillietal., 1999).En todos los casos, los productos de PCR sevisualizaron en geles de agarosa al 2%, teñidos conbromuro de etidio.Resultados y DiscusiónHasta el presente se analizaron 120 variedadesde trigo, liberadas entre los años 1932 y 1998. Seobservó que la dureza del germoplasma de trigo argentinose explica en su mayoria por dos variantesalélicas igualmente representadas. Una correspondea la ausencia de expresión de pinA (alelo Pina­D1b), mientras que la segunda corresponde a lamutación glicina-serina en pinB (alelo Pinb-D1b)(Cuadro 1). Asimismo se observó en ocho de las variedadesanalizadas la combinación de la presenciade pinA (alelo Pina-D1a) conjuntamente con la ausenciade mutación glicina-serina para pinB (aleloPinb-D1a). Los genotipos que llevan las variantesalélicas no mutadas en ninguno de los genes en estudiocorresponden a los genotipos blandos . Si bienno se descarta la posibilidad de que alguna de estasvariedades sea blanda, es posible especular, a partirde estos resultados, que dentro del germoplasmaduro argentino existirían algunas de las otras variantesalélicas mencionadas para Pinb-D1, las cualesimplican mutaciones en otras regiones de la secuenciadel gen. El análisis de estas variedades con losmarcadores propios de cada alelo, acompañado deevaluación fenotípica, es la etapa siguiente a efectuarpara evaluar esta hipótesis (Lillemo y Morris,2000, Morris et al., 2001).El análisis realizado permitió detectar también lapresencia de variedades heterogéneas para el locusPinb-D1. Estas mismas variedades presentaron lamisma característica cuando fueron analizadas conmarcadores ubicados en otras regiones del genomapor lo que la heterogeneidad observada podria debersea la presencia de mezcla o contaminación genotípica(Dubcovsky et al., 2000).La caracterización efectuada hasta el presentepermite observar baja variabilidad para los genesrelacionados con textura de grano, siendo la ausenciade proteína pinA y la mutación glicina-serinaen pinB las dos mutaciones más conservadas dentrodel germoplasma argentino de trigo. Estas variantesalélicas se encuentran también altamentedifundidas en variedades de EE.UU. y Europa, predominandoen aquellos casos la mutación en pinB.La evaluación de los efectos relativos de estos alelosen el fenotipo final es el paso siguiente quedebe encararse para posibilitar la manipulación deeste carácter en programas de mejoramiento.Cuadro 1. Frecuencias genotípicas para los genesPina-D1 y Pinb-D1, presentes en las variedadesduras argentinas.Puroindolina A Puroindolina B FrecuenciaPina-D1b Pinb-D1a 43.0 %Pina-D1a Pinb-D1b 41.3 %Pina-D1a Pinb-D1a? 6.6%Pina-D1a Pinb-D1a + Pinb-D1b 9.1 %Literatura consultadaDubcovsky, J.; Bullrich, L.; Echaide, M.; Schlatter, A.R.;Manifesto, M.; Tranquilli, G.; Pflüger, L.; Feingold, s.;Barneix, A.J.; Hopp, E.H.; Suárez, E.Y. 2000. Oeterminanatesgenéticos de la calidad panadera de los trigos argentinos. RIA29: 1-30.Gau'tier M.F.; Aleman, M.E.; Guirao, A.; Marion, D.; Joudríer,P. 1994. Trilicum aestivum puroindolines, two basic cystinerichseed proteins: cONA sequence analysis and developmentalgene expression . Plant Molecular Biology 25: 43-57.Giroux M.J.; Morris, C.F. 1997. A glycine to serine change inpuroindoline b is associated with wheat grain hardness and lowlevels 01 starch-surlace Iriabilin. Theoretical and Applied Genetics95: 857-864.Giroux M.J.; Morris, C.F. 1998 Wheat grain hardness resultsfrom highly conserved mutations in the Iriabilin componentspuroindoline a and b. Proceedings 01 the National Academy 01Science USA 95: 6262-6266.Law C.N.; Young,C.F.; Brown, J.W.; Snape, J.W.; Worland,A.J. 1978 The study 01 grain protein control in wheat usingwhole chromosomes substitution lines. In: Seed proteinimprovement by nuclear techniques. International Atomic EnergyAgency, Vienna, Austria, pp 483-502.Lillemo M_; Morris, C.F. 2000. A leucine to proline mutation inpuroindoline b is frequently present in hard wheats from NorthernEurope. Theoretical and Applied Genetics 100:1100-1107.

Sesión de carteles301Morris C.F.; Lillemo, M.; Simeone, M.C .; Giroux, M.J.; Babb,S.L.; Kidwell, K.K . 2001. Prevalence 01 puroindolines gra inhardness genotypes among historically significant North Americanspring and winter wheats. Crop Science 41 :218-228.Pomeranz Y. ; Willians ; P.C. 1990. Wheat hardness: its genetic,structural and biochemical background, measurements andsignificance. In: Pomeranz Y (ed) Advances in Cereal Scienceand Technology. AACC, St Paul 10: 471-544 .Rahman S.; Jolly J.C.; Skerritt J.H.; Wallosheck, A. 1994 .Cloning 01 a wheat 15-kDa grain softness protein (GSP). GSP isa mi xtu re 01 puroindoline-like polypeptides. European Journal01 Biochemistry 223 : 917-925.Tranquilli G.; Lijavetzky, D.; Muzzi, G.; Dubcovsky, J. 1999.Genetic and physical characterization 01 grain texture-relatedloci in diploid wheat. Molecular and General Genetics 262:846-850 .

302 Sesión de cartelesObtención de haploides para su aplicación en programas regionales de mejoramiento de trigo (Triticum aestivum L.)1 Aldao Humble, V. Con ti, l. Fernandez, P Roncal/o, G. Bel/acomo, S. Monteoliva, P Polci2, R. Miranda, V. Echenique El objetivo fue adaptar una metodología de producciónde plantas haploides de trigo a los programasde mejora en condiciones locales, específicamentedel CCI-ACA. Se desarrollaron las técnicasde cultivo de anteras (CA), y el rescate de embrionesa partir del cruzamiento trigo x maíz (TxM). 10filiales segregantes F3 y 7 F, se utilizaron como donantesde anteras. En TxM se utilizó el método deespigas cortadas, con 18 filiales F3' La respuestageneral lograda como promedio de los genotiposcultivados en los medios líquidos y con pretratamientode frío fue de 3,2 plantas verdes/1 00 anteras, lo queequivale a 16 plantas verdes por dia y por operario.En cruzamientos interespecificos se rescataron 3810embriones de 15064 flores castradas, lo que representauna respuesta de 25.3 embriones/100 flores;obteniéndose 288 plantas verdes totales, con unaeficiencia de 7,56 plantas/1 00 embriones. Todas lasplantas regeneradas fueron verdes. La eficiencia finalfue de 17 plantas verdes/dia/operario. Cuandose compararon las dos técnicas utilizando el mismogenotipo se encontró que utilizando cultivo de anterasse obtienen 3,2 plantas verdes/1 00 anteras cultivadasmientras que con el segundo método se obtienen7,3 plantas verdes/1 00 embriones rescatados.Si bien deberian compararse más genotipos, se sugierela obtención de haploides a partir de trigo pormaiz cuando se requiera trabajar con un amplio rangode genotipos. Además esta metodologia es menoslaboriosa y menos costosa que el cultivo de anteras.1 Presentado en: XXX Congreso Argentino de Genética y IV Jornadas Argentino Uruguayas de Genética. Mar del Plata,16 al 19 de septiembre de 2001.2 Opto . de Agronomía, UNS. San Andrés 800, 8000 Blanca. E-mail:fipolci@criba.edu.ar

Sesión de carteles303Selección de un ecoideotipo alternativo de trigopara la región tritícola sur-brasileña 1L. Del ouca 2 , A Linhares 3 , ABarcellos 3 , A Zanatta 3 ; C de Sousa 3 ; E. lorczeskP; E. GuarientP; G. Bevilaqua 3 ; G. da Cunha 3 ; J. Moreira 3 ; L. Costamilan 3 ; M. B. de Moraes Fernandes 3 ; M. SÓ e Silva 3 ; M. Z. de Miranda 3 ; O.Rodrigues 3 ; P Scheeren 3 ; R. FontanelP, S. Bramme~ De las tres regiones tritícolas brasileñas, la regiónsur abarca los estados de Río Grande del Sur(RS), Santa Catarina (SC) y el Centro-sur de Paraná(PR) . Resultados obtenidos por la investigación enRío Grande del Sur y en Paraná señalan mayor potencialde rendimiento de grano para las siembrastempranas, con períodos diferentes según el áreaconsiderada. Sin embargo , como los trigos en cultivoson tempranos, la anticipación de la siembra puedeoriginar pérdidas por heladas en la floración . Lassiembras son retardadas para evitar esos problemas ,llevando a la reducción del potencial productivo yexponiendo al trigo a riesgos de lluvia en la cosecha.Los diferentes problemas y las dificultades sentidaspor el productor pueden abordarse en un enfoqueamplio , cuyas implicaciones llevan a una unificaciónde las soluciones por la anticipación de lasiembra y concepción de un ecoideotipo alternativopara el cultivo . Ese ecoideotipo se representaria porcultivares adaptadas a la siembra temprana (abril aprimera quincena de mayo, en las condiciones dePasso Fundo, RS), con ciclo tardio-precoz, representadopor fase vegetativa larga y reproductiva corta.La creación de germoplasma específico con lascaracterísticas buscadas está siendo cumplida enEmbrapa Trigo, con la participación de otras institucionesen la multiplicación, experimentación y pruebasde las líneas seleccionados . La introducción delecoideotipo tardío-precoz puede contribuír para minimizarlos riesgos de helada en la siembra temprana, sin perder las ventajas de tierra cubierta y optimizacióndel potencial productivo. En las condicionesfavorables de 1999, eso se demostró con rendimientosobtenidos en los ensayos de siembra temprana,sin uso de fungicidas, en Castro, PR (sietemejores trigos com rendimientos entre 6.738 y7.984 kg/ha), y en Passo Fundo, RS (ocho mejorescom rendimientos de 6.022 a 7.035 kg/ha).1 01 Resumen de trabajo presentado en el Congresso Brasileiro de Melhoramento de Plantas, realizado del 3 al 6 de abrilde 2001, en Goiania, GO, Brasil.2 Eng. Agr., Dr., Embrapa Trigo, Caixa Postal 451 , CEP 99001-970, Passo Fundo, RS. E-Mail: delduca@cnpt.embrapa.br3 Investigadores de EMBRAPA Trigo, Caixa Postal 451, CEP 99001-970, Pass o Fundo, RS .

304 Sesión de cartelesMejoramiento genéticode trigo para siembratemprana y doblepropósito 1Trigo BRS 176 : nuevaopción para el centrosurde Paraná 1L. Del Duca 2 ; A. Zanatta 3 ; C. N. A. de Sousa 3 ; E. lorczeskP; E. GuarientP; G. R. de Cunha 3 ; L. Costamilan 3 ; M S6 e Silva 3 ; M Z. de Miranda 3 ; O. Rodrigues 3 ; P. Scheeren 3 ; S. Brammer3La mejora genética manejada para adaptación ala siembra temprana y al doble propósito busca desarrollartrigos para la región tritícola sur-brasileña,que generen mayor sustentabilidad a los agro ecosistemas,en aspectos relacionados a: reducción depérdidas del suelo y pérdidas ambientales; necesidadde cobertura verde permanente y de alternativasinvernales en la siembra directa; reducción deriesgos y de costos; diversificación de ingresos e integracióncultivo-ganado. Los resultados obtenidosen la siembra temprana y doble propósito con lostrigos BRS 176 y PF 87451, en Río Grande del Sur,demuestran la viabilidad y el potencial de esa alternativade manejo y de diversificación para el cultivode trigo.L.. Del Duca 2 ; A. Linhares 3 ; C. de Sousa 3 ; E. GuarientP; J. Moreira 3 ; M S6 e Sílva 3 ; P Scheeren 3 ; l. Sandini 4 ; C. Wobeto 4 ; R. Molin 5 Después de cinco años de ensayos con cortespara simular pastoreo, en conjunto con la FundaciónAgraria de Investigación Agrícola y con la FundaciónABC, se recomendó para el cultivo en siembra temprana,teniendo en cuenta la producción de granosen la región 8 de Paraná (Valor de Cultivo y Uso), eltrigo BRS 176. En Guarapuava y Carambeí (Paraná),en siembra temprana para la evaluación de forrajey de grano, en el período 1994-98, BRS 176presentó rendimientos de materia seca, con un cortey dos cortes, superiores en 24% y 18%, respectivamente,al de la avena negra común. Para el rendimientode granos, BRS 176 mostró porcentajes superioresal promedio de los testigos (trigos tempranosEmbrapa 16, Trigo BR 23 Y CEP 24-lndustrial)en 16%, 37% Y 128% en los tratamientos sin corte,con uno y dos cortes, respectivamente. Comparandoespecíficamente con el promedio de los trigostempranos sin corte (2.966 kg/ha de granos), que esla condición normal de los cultivos, BRS 176 presentórendimientos promedios de granos de3.451 kg/ha (sin corte), de 3.483 kg/ha de granos+ 1.470 kg/ha de materia seca (un corte) y de2.104 kg/ha de granos + 2.506 kg/ha de materiaseca (dos cortes).'Trabajo presentado en la XVIII Reuniao Nacional dePesquisa de Trigo, realizada del 25 al 28 de octubre de1999, en Passo Fundo, RS, Brasil.2 Embrapa Trigo, Caixa Postal 451, CEP 99001-970, PassoFundo, RS. E-Mail: delduca@cnpt.embrapa.br'Investigador de Embrapa Trigo, Caixa Postal 451, CEP99001-970, Passo Fundo, RS.1 Trabajo presentado en la XVIII Reuniao Nacional dePesquisa de Trigo, realizada del 25 al 28 de octubre de1999, en Passo Fundo, RS, Brasil.2 Embrapa Trigo, Caixa Postal 451 ,CEP 99001 -9 70, Pass oFundo, RS . E-Mail: delduca@cnpt.embrapa.br3 Investigador de Embrapa Trigo, Caixa Postal 451, CEP99001-970, Passo Fundo, RS.4 Investigador de la Fundayao Agrária de PesquisaAgropecuária, Guarapuava, PRo5 Investigador de la Fundayao ABC, Castro, PR.

Sesión de carteles305Fase de crecimiento de la espiga: ¿existe variabilidad genética en su duración?1 Elena Whitechurch 1 , Gustavo A. Slafer, Daniel J. MirallesIntroducciónDurante los últimos 80 años los rendimientospotenciales del trigo han aumentado progresivamente(Slafer et al., 1996), pero recientemente hahabido una tendencia a su nivelación, lo que indicaríaque la selección empírica por rendimiento ensí mismo, usada hasta el momento, podría requerírel análisis de procesos fisiológicos para identificarnuevas oportunidades de mejoramiento genético,a fin de que los rendimientos potenciales sigan aumentando(Reynolds et al., 1996). Una posible alternativapara ello sería la manipulación del desarrollofenológico durante las etapas críticas para ladeterminación del número de granos (Slafer et al.,1996). Esto podria ser logrado variando la sensibilidada factores ambientales como fotoperíodo yvernalización (Whitechurch y Slafer 2000).La duración de la fase de crecimiento de la espigaes crítica para determinar el rendimiento(Fischer 1985). Hipotetizamos que una mayor duraciónde esta etapa, sin que se modifique el tiempototal hasta antesis, que ya es óptimo, incrementaríala disponibilidad de fotoasimilados, permitiendoun mejor cuaje y mayor número de granos,(Slafer et al., 2001). Para esto es crucial la variabilidaden esta fase. En este trabajo se mostraránejemplos de la existencia de esta variabilidad enlíneas de sustitución y cultivares comerciales.Materiales y MétodosSe mostrarán aquí resultados de 3 experimentosllevados a cabo en el campo experimental de laFac. de Agronomía, UBA, durante los años 1998­2000 . El primer experimento (Exp.1) consistió endos tratamientos fotoperiódicos: fotoperíodo naturaly extendido hasta 18 hs y 12 líneas de sustitucióndel cultivar Chinese Spring (CS) con cromosomas2A, 2B ó 20 provenientes de Capelle-Desprez(CD), Hope (H), Synthetic (SYN) y Ciano (CI), condistinta sensibilidad al fotoperíodo, (combinacionesde genes Ppd). En el Exp. 2 los genotipos usadosfueron los de sensibilidad más contrastante del Exp.1:CS(SYN2B), con tres alelos recesívos: Ppd-D1 b, Ppd­B1b Y Ppd-A1b; CS(CIA2D) con dos alelos de insensibílídadPpd-D 1 a y Ppd-B 1 a y CS, el cultivar salvaje,con dos alelos recesivos Ppd-D1 b Y Ppd-A1 b Ysensibilidad intermedia. Los tratamientos fotoperiódicosfueron el fotoperíodo natural y 4 extensionesdel mismo desde 2.5 a 7 hs más que el natural. ElExp.3 consistió en 64 cultivares comerciales de trigosembrados en fecha óptima y fecha tardía (7 de julioy 18 de agosto). En todos los casos se monitoreó eldesarrollo ontogénico y se calcularon las duracionesde fases en tiempo térmico. Las fases de desarrolloconsideradas fueron EM-PN (desde emergencia hastala aparición del primer nudo visible) y PN-ANT (desdeprimer nudo hasta antesis).ResultadosLos fotoperíodos diferenciales logrados ya seaartificialmente o por medio de las fechas de siembra, afectaron significativamente el desarrollo. Laduración de EM-ANT se redujo en el Exp.1 por elfotoperíodo de 18 hs., en un rango de 17.5 a 32.5%de respuesta. Hubo una gran variabilidad entre genotipos:los más contrastantes fueron CS(Ci2D), enel cual la diferencia en EM-ANT entre tratamientosfotoperiódicos fue de 16 días, y CS(S2B), en el cualla respuesta fue de 37 días. Para el genotipo salvajeCS , la diferencia fue de 18 dias. Los genotipos restantesrespondieron en general, de acuerdo con suconstitución genotípica. La duración de EM-PN presentómayores respuestas al tratamiento de extensiónfotoperiódica, desde 14 a 28 días, que la siguientefase PN-ANT, que tuvo menor respuesta, desdeno signíficativa hasta 10 días, no encontrándose relaciónalguna entre las duraciones de EM-ANT yEM-PN o PN-ANT1 Trabajo presentado en este Sem inario.2 Cal. de Cerealicultura, Fac. de Agronomía, USA, Av. San Martín 4453, (1417), Ss . As.

306 Sesión de cartelesEn el Exp.2 durante la fase EM-ANT los genotipostuvieron la misma respuesta en fotoperíodosmayores a 14.5 hs, pero al separar este período enfases, cada genotipo tuvo respuestas diferentes encada una. La sensibilidad de la fase de PN-ANT difiriódrásticamente entre genotipos, siendo CS(Ci2D)y CS virtualmente insensibles, mientras que CS(S2B)tuvo una sensibilidad de _94° C d h- 1 , que superó a lasensibilidad de este genotipo durante las fases anteriores.En el Exp.3, considerando la primer fecha desiembra, los genotipos se distribuyeron, en cicloscorto, intermedio y largo. En cada ciclo se identificarongenotipos cuya duración de la fase EM-ANT nodifería significativamente, pero la fase PN-ANT presentabadiferencias (Fig.1). Los casos más extremoscorresponden a los siguientes genotipos: de ciclocorto; Buck Chambergo y Klein Don Enrique tuvieronuna duración de EM-ANT de 1105 y 1110° Cd respectivamente,pero la duración de PN-ANT fue de392 y 301 °Cd respectivamente. En genotipos de ciclointermedio Las Rosas INTA y Baguette 10 (Nidera)tuvieron 1282 y 1261 ° Cd de duración deEM-ANT, mientras que la fase PN-ANT fue de 468 y-son400~~ 300 .3'"~200 cortos100...4 +-variabilidad..,.. PN-ANTr~ largosintermedioso +-----------------~--------------~900 11 00 1300 1500TT FM_ANTFig_ 1. Relación entre tiempo térmico desdeemergencia hasta antesis (EM-ANT) y desde primernudo visible hasta antesis (PN-ANT), para trigos dediferente ciclo.343°Cd respectivamente. Por último, la duración deEM-ANT de los genotipos de ciclo largo, Klein Estrellay Prointa Bonaerense Alazán fue de 1400 y1362°Cd, siendo la duración de PN-ANT de 536 y444°Cd respectivamente. Estos resultados evidencianvariabilidad en la duración de PN-ANT, dentrode un mismo tiempo a antesis.Las diferencias en la fase de EM-ANT no sólofueron atribuibles a la fase vegetativa, PN-ANT tambiénpresentó respuesta a la fecha de siembra. Ladiferencia en esta fase entre la primer fecha y la segundapara el genotipo Prointa Puntal fue de -226°Cd, para Klein Dragón 1°Cd y para Buck Panadero113 °Cd. Con estas diferencias se podría hipotetizarque el primer genotipo sería más sensible a las temperaturasvernalizantes, por lo que en la segundafecha la duración de PN-ANT se prolonga. Klein Dragónaparentemente no tiene sensibilidad a estos factoresambientales, pudiéndose hipotetizar que suduración es de control intrínseco. Mientras que BuckPanadero presenta una presumible sensibilidad alfotoperíodo en la fase PN-ANT, por lo que la duraciónde la segunda fecha es menor que la primera.Concluimos que existe variabilidad genotípica enla sensibilidad al fotoperíodo de cada fase, siendo lafase PN-ANT sensible al fotoperíodo, independientementede la sensibilidad de otras fases. Existe variabilidaden la duración de PN-ANT en diferentesgenotipos, aún en aquellos con similar duraciónEM-ANT.Literatura consultadaFischer, R.A. 1985. Journal 01 Agric. Sci. 100:447-461.Reynolds, M.P.; Rajaram, S.; McNab, A. 1996. (Reynolds,Rajaram, McNab) CIMMYT: México, DF. 238 p.Slafer, G.A.; Calderini, D.F.; Miralles, O.J . 1996 . (Reynolds,Rajaram, McNab) CIMMYT: México, DF. pp. 101-11 -33.Slafer, G.A.; Abeledo, L.G.; Miralles, O.J.; González, F.G.;Whitechurch, E.M. 2001. Euphytica; 119191-197.Whitechurch, E.M.; Slafer, G.A. 2000 Euphytica, 118, 47-51 .

Sesión de carteles307Sensibilidad fotoperiódica de la fase de crecimiento de la espiga: ¿es una alternativa para incrementar el rendimiento potencial de trigo?1 F González 2 , G.. Slafer, D. MirallesIntroducciónSe ha sugerido que el rendimiento potencial detrigo podria mejorarse aumentando el peso de laespiga en antesis a través de- una mayor duraciónde la fase de crecimiento de la misma (entre espiguillaterminal o un nudo sobre la superficie del sueloy espigazón o antesis). Para ello, la duración de lafase vegetativa y de la fase de crecimiento de la espigapodrian manipularse independientemente, a travésde la sensibilidad fotoperiódica , sin modificar sustancialmenteel tiempo a floración (Slafer et al., 1996,2001). Sin embargo, no se han realizado ensayos acampo que permitan cuantificar el impacto de la duraciónde la fase de crecimiento de la espiga sobreel número de flores fértiles en antesis y el rend imientodel cultivo . Por ello, se realizaron dos ensayos a campodurante los años 1999 y 2000 cuyos objetivos fueronevaluar (i) la magnitud de la sensibilidad fotoperiódicade la fase de crecimiento de la espiga en relacióna las otras fases del cultivo (Experimento 1),(ii) si dicha sensibilidad es parcialmente independientede las etapas previas (Exp. 2), y (iii) si modificacionesen la duración de la fase de crecimiento de laespiga (a través de los distintos ambientes fotoperiódicos)conducen a modificaciones del número deflores fértiles en antesis y si ello se traduce en númerode granos a cosecha (Exp.1 y 2) .Materiales y MétodosLos ensayos se realizaron en el campo experimentaldel Opto. de Producción Vegetal, FAUBA;durante los años 1999 y 2000. El experimento 1 consistióen al combinación factorial de tres cultivares(ProINTA Puntal, ProlNTA Super y Klein Pegaso) y 4regímenes de fotoperíodo desde el inicio del ensayo(fotoperíodo natural FN y extensiones de 2, 4 Y 6horas sobre el natural FN+2, FN+4 Y FN+6, respecti-vamente). El experimento 2, también consistió enla combinación factorial de tres cultivares (EurekaFerrocarril Sur, Buck Manantial y ProlNTA Puntal) ydos regímenes fotoperiódicos durante la fa se decrecimiento de la espiga (FN: y FN+6) . En los dosaños todos los cultivares fuoeron vernalizados durante50 días (cámara a 4 ± 1 0 C Y 8 hs. de fotoperido)previo a ser transplantados al campo pa ra evitarposibles interacciones entre este factor y la respuestafotoperiódica.Resultados y DiscusiónEn el exp. 1 se pudo observar que la duración dela fase de crecimiento de la espiga fue sensible afotoperíodo en los tres genotipos estudiados, y quedicha sensibilidad fue similar o superior a aquella delas etapas previas (Cuadro 1). Cuando el fotoperiodose modificó solamente durante la fase de crecimientode la espiga (Exp.2), la duración de la mismase incrementó ante fotoperiodos cortos en lostres genotipos (Cuadro 1). Estos resultados confirman,bajo condiciones de campo, la relativa independenciade la sensibilidad fotoperiodica de lasdistintas fases de desa rrollo (Slafer y Rawson ,1994; Miralles y Richards, 2000).El aumento de la duración de la fase de crecimientode la espiga fue explicado por un mayor filocronode las hojas emergidas durante dicha etapa(Exp. 2 : entre 10-30% de incremento). La mayor duraciónde la fase de crecimiento de la espiga condujoa un incremento del peso seco de las espigas delos vástagos principales en antesis (Fig. 1 A) , aumentandoel número de flores fértiles/m 2 (Fig. 1 B)yel número de granos/m 2 logrados en las espigas delos vástagos principales a cosecha (Fig. 1 C).El incremento del número de flores fértiles/m 2fue explicado por el aumento del número de flores12Trabajo presentado en este Seminario.Depto. de Producción vegetal, Facultad de Agronomía (UBA). Av. San Martín 4453 (C1417DSE), Cuidad Autónoma deBuenos Aires, Argentina. E-mail:fgonzale@agro.uba.ar

308 Sesión de cartelesCuadro 1. Duración (OCd) de distintas fases de desarrollo: V: vegetativa (sólo es parte de la fase vegetativatotal, puesto que parte de ella ocurrió durante la vernalización), DE (diferenciación de espiguillas,entre doble lomo y espiguilla terminal) y CE (crecimiento de la espiga: Exp.: entre 1 nudo sobrela superficie suelo y espigazón, Exp. 2 : entre espiguilla terminal y antesis). Letras distintasdentro de columna indican diferencias significativas LSD p

Sesión de carteles309Determinación del peso de los granos en trig0 1D. F Calderini 2 , G. A. SlaferIntroducciónLa mayoría de los estudios realizados para comprenderla determinación del peso de los granos hafocalizado su análisis en el período antesis-madurezfisiológica . Sin embargo, estudios realizados en cebada(Scott et al., 1983) mostraron una relación positivaentre el peso final de los granos y el peso delos carpelos florales en antesis . En trigo, Wardlaw(1994) encontró que las condiciones previas a la antesis(entre 4 hojas y espigazón) podían modificar elpeso de los granos. Dicho autor mostró que altastemperaturas durante este periodo provocaban unacaída en el peso de los granos. Recientemente,Calderini et al. (1999) encontraron que breves períodos(entre espigazón y antesis) de aumento enla temperatura disminuyeron el peso de los granos.Dichos cambios estuvieron asociados con pesode los carpelos florales en antesis . Actualmente sedesconoce si la disponibilidad de asimilados duranteel periodo inmediatamente previo a la antesisafecta de modo similar el peso de los granos a loencontrado bajo distintas condiciones térmicas y sidicho efecto estaría también relacionado con cambiosen el peso de los carpelos florales en antesis .Por ello el objetivo de este trabajo es evaluar demanera conjunta el impacto de cambios tanto en latemperatura como en la disponibilidad de asimiladosen pre-antesis tardía sobre el peso final de los'granos y su relación con el peso de los carpelosflorales en diferentes genotipos.Materiales y métodosExperimento 1: Se realizó en la Facultad de Agronomía(UBA). Los tratamientos consistieron en doscultivares de trigo (Pro INTA Federal y Buck Ombú),de distinto peso potencial de granos; y dos regímenestérmicos impuestos a las espigas durante el periodoinmediatamente anterior a la antesis (entreespigazón y antesis) mediante el uso de cajas acrílicas. Experimento 2: Se realizó en México en 2 localidades,Ciudad Obregón y El Batán. Los tratamientosconsistieron en la combinación de: (i) 3 líneassintéticas, (ii) tres niveles de remoción de flores/granos(sin remoción , con remoción de las 2 posicionesmás cercanas al raquis o con remoción de lasposiciones 3 en adelante desde el raquis) y (iii) dosmomentos de remoción de flores/granos (en espigazóny a los 7 días posteriores a la antesis) . Experimento3: Realizado en Ginninderra (Australia). Lostratamientos consistieron en la disponibilidad diferencialde recursos (especialmente radiación solar)en pre- y post-antesis. Se utilizó un único cultivary los tratamientos fueron: (i) testigo, (ii) aperturade canopeo por rebatimiento de hileras contiguas ala de muestreo (ver Reynolds et al., 1994) entre vainaengrosada y antesis, (iii) corfe a nivel del suelode las 2 hileras contiguas a la de muestreo en vainaengrosada, (iv) sombreo (50% de la radiación)de la parcela entre vaina engrosada y antesis, (v)ídem iii pero iniciado a los 8 dias post-antesis y (vi)ídem iv pero iniciado a los 8 dias post-antesis. Todoslos experimentos se realizaron en parcelas conlas densidades adecuadas para cada situación bajoriego y fertilización . En todos los casos se pesaronlos carpelos florales y se siguió el peso de los granosen todas las posiciones de las 2 espiguillascentrales de espigas correspondientes al estratoprincipal.ResultadosPeso de los granosLos distintos tratamientos evaluados modificaron(p

310 Sesión de cartelesCuadro 1. Peso final de los granos en el experimento 1 para las posiciones degrano 1 (G1), 2 (G2) Y 3 (G3). Los valores en negrita indican diferenciassignificativas (p

Sesión de carteles311100G1 G2 G3oc: 80...

312 Sesión de cartelesAvaliação dos efeitos de geada em genótipos detrigo (Triticum aestivum L)1L. A. Cogrossi Campos2, N. da Silva Fonseca Júnior, C. R. Riedeo trigo, espécie cultivada durante o período deinverno em sucessão as cultLlras de verão, se apresentacomo a alternativa mais rentável ao agricultorparanaense, para os meses mais frios e secos doano . Além de contribuir para a produção de alimentose proporcionar uma fonte de renda aos agricultores, ele exerce papel importante na proteção dosolo, mantendo a área coberta, evitando sua degradação.A área semeada com este cereal tem sido variávelcom os anos e com tendência a diminuição,devido principalmente a falta de uma política governamentalestimuladora, além de problemas de produçãoregional inerentes as condições de transiçãoedafoclimática e surgimento de novos biótipos dedoenças.A avaliação de linhagens obtidas pelos diversosprogramas de melhoramento genético assumepapel essencial na agricultura, pois é ela quedetecta os melhores genótipos que podem serlançados como novos cultivares e desencadeiam oprocesso de produção de diversas classes de sementea serem cultivadas pelos agricultores. O trabalhopermite classificar as cultivares de acordocom sua produtividade, tolerância a acidez de solo,resistência a doenças e qualidade tecnológica paraos fins desejados, oferecendo assim, informaçõespara a escolha das melhores, de acordo com ascondições regionais.O ano de 2000 foi caracterizado climaticamente,na Região Sul do Brasil, por fortes geadas no inverno,onde foram registradas temperaturas maisbaixas num período curto de aproximadamente dezdias consecutivos, em relação aos últimos 20 anos.O trigo, bem como outros cereais de inverno suportana fase inicial de desenvolvimento, temperaturasbaixas, inclusive geadas, dependendo do seugenótipo, sendo mais sensível por ocasião da emissãoda espiga, comumente chamada de espigamento.Como o fenômeno geada não ocorre nas mesmasproporções das doenças mais comuns comoa ferrugem da folha e oídio principalmente, na avaliaçãode cultivares realizada pela rede experimentaino Paraná em 2000, foram observados e coletadosdados em diferentes estádios ou fase de desenvolvimento(EST) de acordo com a escala deFeeks-Large, como dias de espigamento (ES) e diasda maturação (MAT); rendimento de grãos expressosem quilos por hectare sem tratamento de fungicida(KG/HA SF) e com tratamento de fungicida daparte aérea (KG/HA CF); peso do hectolitro (PH);altura da planta (AP) e acamamento (AC) com oobjetivo de estimar o comportamento de genótiposcom maior ou menor tolerância aos efeitos da geada.Estes parâmetros foram correlacionados entresi usando Coeficiente de Pearson.As notas atribuídas no EST para efeito de correlaçãocom os demais parâmetros, em 81 genótiposde trigo, foram realizadas no estádio 11, ou seja nota11.1 para as parcelas com mais de 50% de plantasem fase de grão leitoso e nota 11.2 para as parcelascom mais de 50% de plantas em fase de grão massa,ocasião em que as geadas foram mais intensas.Notas de ES e MAT foram determinadas em dias apartir da emergência das plântulas. Rendimento degrãos obtidos em gramas por parcela de 5 m 2 , foramtransformados em quilos por hectare. AP medida emcentímetros do solo à base da espiga. PH medidaem quilos/volume de 100 litros e o AC nota de O a100 em função da porcentagem acamada e seu ângulode inclinação.Os resultados obtidos da análise estatística encontram-sena Tabela 1, e os Coeficientes de correlaçãoe respectivas probabilidades são apresentadasna Tabela 2.Verificou-se nas diversas fases de desenvolvimentodo trigo, diferenças genéticas quanto ao comportamentode tolerância às geadas. Na fase de perfilhamento,aproximadamente aos 30 dias após aemergência, verificou-se uma graduação de tolerân­1 I Congreso Brasilero de Mejoramiento de Planta, Goiania-GO, 3 a 6/04/20012 IAPAR, Caixa Postal 481 , CEP 86001-970, Londrina, PR. E-mail: cogrossi@pr.gov.br

Sesión de carteles313Tabela 1. Análise estatística .Variável N Média Desvio Soma Mínimo MáximoPadrão ES 81 59.8519 6.4790 4848.0000 44.0000 77.0000MAT 81 123.0864 6.0523 9970.0000 112.0000 134.0000EST 81 11.1593 0.0494 903.9000 11.1000 11 .2000KG/ha SF 81 1692.0000 698.9226 137014.0000 20.0000 4070.0000KG/ha CF 81 1635.0000 847.2016 132451.0000 23 .3300 3531.0000PH 81 46.0760 10.1071 3732.0000 1.0000 65.2000AP 81 86.7284 8.6299 7025.0000 60.0000 110.0000AC 81 1.1728 3.8948 95.0000 O 20.0000Tabela 2. Análise de Correlação (Coeficiente de Pearson) IProb.>IRI Ho:Rho = O/N =81 .ES MAT EST KG/HA KG/HA PH AP ACSF CFES 1.0000 0.7195 -0.5654 -0.7885 -0.8133 -0.7286 0.4193 -0.13920.0000 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.2154MAT 1.0000 -0.5771 -0.6735 -0.6781 -0.5458 0.4327 -0.14490.0000 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.1969EST 1.0000 ' 0.6082 0.5064 0.3174 -0.3016 0.18630.0000 0.001 0.0001 0.0039 0.0062 0.0958KG/HA SF 1.0000 0.8398 0.5687 -0.1943 0.17430.0000 0.0001 0.0001 0.0822 0.1196KG/HA CF 1.0000 0.7459 -0.3746 0.13770.0000 0.0001 0.0006 0.2202PH 1.0000 -0.3378 0.12820.0000 0.0020 0.2540AP 1.0000 0.00400.0000 0.9716AC 1.00000.0000

314 Sesión de cartelescia, indo desde zero com sintomas semelhantesquando submetidos ao estresse de herbicida atéum nível ótimo de tolerância. Este fato pode dar-sedevido ao genótipo, intensidade da geada, da localizaçãotopográfica do terreno onde situam-se asplantas, sistema de plantio, onde no direto os efeitosde geadas são os mais danosos em função deum maior acúmulo de água na superficie do soloem relação ao plantio convencional, estado nutricionalda planta. Maior ou menor disponibilidadehidrica no solo também pode contribuir proporcionalmentepara um maior ou menor dano. Na faseque antecede ao espigamento verificou-se sintomassimilares nas plantas . A partir da fase 11.3(grãos duros, isto é, difíceis de serem rompidos oumarcados com o a unha do polegar), há grandespossibilidades dos danos reduzirem-se a zero, levando-seem conta alguns dos fatores citados acima.Observou-se também que nos estádios de espigamento,até grão leitoso, há grandes probabilidadesde perdas totais. Este dano pode ser comprovadopela mudança da coloração das espigasque se tornam esbranquiçadas e pela ocorrênciade estrangulamento de algumas partes do colmo.Muitas vezes, os grãos também apresentam-seanormais, entumecidos pela degradação do liquidoaquoso.Até o momento, não existem informações segurassobre o efeito positivo na produção de grãosquando utilizam-se após as geadas, métÇldos de cortesou roçagens das plantas prejudicadas, em relaçãoao não corte ou roçagem. No corte ou roçagem dasplantas pode ocorrer a destruição das mesmas epontos apicais de crescimento que não foram afetadospela geadas. Deste modo, a recuperação naturaldas plantas é a mais segura .Com base na análise de correlação pode-se inferiruma correlação significativa positiva do ES comMAT e negativa com KG/HA SF, KG/HA CF e PH, ouseja, os genótipos sob a ação de fungicida mantiveramseu ciclo vegetativo normal em relação aos nãotratados que atingiram um grau maior de maturaçãopor ocasião da geada sendo assim , menos prejudicadosem relação aos genótipos de ciclo médio.A correlação entre KG/HA SF e KG/HA CF, isto é,genótipos tratados com fungicidas e os não tratadosfoi positiva e significativa como esperado. A correlaçãoentre KG/HA CF e PH era esperada ser positivae significativa em relação ao KG/HA SF.

Sesión de carteles315Caracterização de germoplasma de trigo (Triticum aestivum L.) visando adaptação regional, seleção de genótipos com resistências à doenças e estresse ambiental 1 A. de Souza Pinto Júnior 2, L. A. Cogrossi Campos 3o Paraná vem contribuindo, nos últimos anos,com mais de 50% da produção nacional de trigo,posicionando-se na liderança na produção.A produtividade é, no entanto muito instável, devendo-sea isso à variações edafoclimáticas decorrentesda localização do estado em grande zona detransição. Entre os fatores que contribuem para ainstabilidade da cultura, podemos destacar: a) excessode chuvas na região sul e déficit no norte; b)altas temperaturas durante o ciclo da cultura no nortee oeste; c) ocorrência de geadas atingindo as fasescriticas de desenvolvimento das plantas nas regiõesoeste e sul; d) ocorrência de doenças como aferrugem da folha, esporadicamente ferrugem docolmo, giberela, septoriose, helmintosporiose, brusone,bacteriose e doenças do sistema radicular; e)ocorrência de pragas como pulgões e lagartas; soloscom alta acidez, com presença de elementos tóxicoscomo o aluminio e manganês e baixa disponibilidadede fósforo.Embora o trigo seja cereal oriundo de climasmoderadamente temperados e secos, o melhoramentogenético tem possibilitado sua extensão para climascada vez mais tropicais e úmidos, devido aodesenvolvimento de cultivares adaptadas aos diasrelativamente mais curtos das nossas regiões triticolas(insensibilidade ao fotoperiodismo); menor exigênciaa frio, para nossas condições de outono einverno relativamente quentes; resistência à doençase tolerância ao alumínio tóxico.A pesquisa possui dados conclusivos de que otrigo necessita ser cultivado em rotação de culturaspara expressar seu potencial produtivo. Quando oagricultor executa uma adequada rotação de culturase utiliza cultivares resistentes às principais doençase adequadas às suas lavouras (tipo de solo),tem grandes possibilidades de alcançar rendimentossatisfatórios (5 ton/ha) e lucrativos com um mínimoou até sem uso de defensivos e fertilizantes químicos.o trabalho tem como objetivo a caracterizaçãoagronômica, fenológica, botânica e genealógica dogermoplasma básico, sendo que esta atividade visaalém de caracterizá-lo, identificá-lo como fontes deresistência às doenças, e preservá-lo para futurostrabalhos do melhoramento genético, tornando-o disponívele de fácil acesso através da criação de umbanco de dados.A introdução de germoplasma foi realizada atravésdo intercâmbio de material genético existentecom outras instituições como o CIMMYT, EMBRAPATrigo, FECOTRIGO, CODETEC, IAC e EMBRAPASoja. O germoplasma selecionado foi caracterizadoatravés de descritores utilizados para os cereais,sendo posteriormente armazenado no Banco de Germoplasma.De acordo com as definições o Banco degermoplasma pode ser classificado como sendo deBase e Ativo. Base é aquele que é responsável peloarmazenamento e distribuição dos materiais paraoutras entidades e Ativo é aquele responsável peloarmazenamento, mas faz-se principalmente as classificaçõesde acordo com os descritores morfológicos.O banco de germoplasma em estudo está compostode 661 linhagens sendo essas tratadas comfungicida Baytan (triadimenol), na dose de 270 mil100 kg de sementes para assegurar uma melhorstand e performance na germinação. A semeaduramanual realizou-se no dia 09/04/99 na Estação Experimentaide Londrina em parcelas de 2 sulcos de 11 Congreso Brasilero de Mejoramiento de Planta, Goiania-GO, 3 a 6/04/20012 Bolsista PIBIC/CNPq Área de Melhoramento e Genética de Plantas. Instituto Agronômico do Paraná. CP 481 , CEP 86001­970, Londrina - PR, Brasil.3 Área de Melhoramento e Genética de Plantas. Instituto Agronômico do Paraná. CP 481, CEP 86001-970, Londrina - PR,Brasil. cogrossi@pr.gov.br

316 Sesi6n de cartelesm, espaçados a 0,20 m. A emergência ocorreu em18/04/99 na maiorias dos casos. Houveram linhagensque não germinaram na primeira semeadura, havendonecessidade de efetuar-se novamente. De cadamaterial foi protegida uma espiga para garantir aautofecundação. Todas as observações quanto ahábito vegetativo, auricula, posição da folha, formadas espigas, posição da espiga , cor da gluma, aristae ciclo foram registradas em livro de campo, pré-elaborado,contendo as informações já citadas. Todasestas informações foram introduzidas em banco dedados.No experimento foram avaliadas 634 linhagensquanto as suas caracteristicas agronômicas. Em relaçãoHábito Vegetativo: apresentando 10,39% dasplantas tipo ereto, 25,07% semi-ereto, 40,90% intermediário,19,20% semi prostrado e 3,04% prostrado.Posição da Espiga: 14,3% das plantas apresentaramespigas eretas, 46,8% demonstraram ser intermediáriase 38,5% pendentes. Cor da Gluma: 9,4%das plantas apresentaram coloração escura e 90,6%coloração clara. Forma da Arista : estas podem serclassificadas como sem aristas com 2,4%, apicais1,2%, curtas 3,4% e normais com 93% . Coloraçãoda Aurícula: foram observadas 67% de aurículas incolores, devido a ausência de antocianina , 16,7%mostraram ser pouco coloridas, 11,3% coloridas e5% heterogêneas. Forma da Espiga: 77,3% das espigasapresentaram forma fusiforme, 17,2% oblonga,2,8% claviforme e 2,7% elípticas. É importantesalientar que pode-se encontrar diferentes formas deespigas na mesma planta, sendo então classificadacomo desuniforme. Posição da Folha: 60,4% apresentaram-secomo eretas, 35% intermediária e 28%pendentes. Ciclo: precoce, conhecido também comocurto apresentando 51,1 %, 38,7% classificado comomédio e 10,2% como tardio . Devido as condições declima ou doenças, torna-se às vezes dificil determinara data de maturação. Todas as característicascitadas acima visam a obtenção de um germoplasmacom materiais que tenham potencial para serviremcomo fontes de adaptação regional , resistênciaa doenças e estresse ambiental.

Sesión de carteles317Desarrollo de germoplasma premejorado de trigopara resistencia a roya mediante selección asistidapor marcadores moleculares 1S. Lewis 2 , L. Bullrich 2 , E. Suárez 2IntroducciónLa roya de la hoja (o roya anaranjada) causadapor el patógeno Pueeinia reeondita f. ssp. tritici, esuna de las enfermedades más importantes que atacanal cultivo de trigo (Tritieum aestivum L.) en todoel mundo. En Argentina este patógeno se distribuyeuniformemente en toda la región triguera húmeda,presentándose regularmente todos los años y llegandoa situaciones críticas cuando las condiciones ambientalesfavorecen las infecciones tempranas. Estasituación también se repite con la aparición de nuevasrazas.Para establecer una resistencia durable a royaes necesaria la obtención de cultivares que portennuevos y/o mayor cantidad de alelos de resistencia(proceso denominado piramidalización, Mclntosh1995). La posibilidad de contar con marcadores molecularesligados a esos genes permite incorporarvarios genes al mismo tiempo (selección asistida)en un determinado cultivar, lo cual se tornaría muydifícil durante un programa de mejoramiento tradicional.La falta de fuentes de resistencia en germoplasmade trigo (Tritieum aestivum L.) cultivado hacenecesaria la búsqueda de los mismos en especiessilvestres afines al trigo. Dos fuentes diferentes deresistencia a roya de la hoja comenzaron a ser introducidasen algunos trigos argentinos: la primera involucraal gen Lr47 proveniente de Tritieum spe/toides(Taush) Gren. Esta resistencia fue transferida, mediantecruzamientos, al cultivar de trigo "Pavon" y seobtuvo la línea "7 A 7SS3" la cual porta un segmentointersticial del cromosoma 7S de T speltoides (portadorade Lr47) en el cromosoma 7A de "Pavon"(Dubcovsky et al. , 1998). Esta línea fue evaluada pararesistencia en Argentina y Minnesota (USA) y mostróser resistente a todas las razas que se analizaronen cada lugar (Dubcovsky et al., 1998). Duranteel año 1999 esta resistencia comenzó a ser introducidaen algunos cultivares argentinos. La existenciade un marcador de PCR (Helguera et al., 1999) posibilitóla selección de plantas positivas en formarápida y económica (comparado con el uso de marcadoresde RFLP y microsatélites) .La segunda resistencia está relacionada con elgen Lr37 proveniente de Tritieum ventrieosum. Entreesta especie y Tritieum aestivum ocurrió una translocacióndistal entre el cromosoma 2NS de T.ventrieosum y el 2AS del trigo pan . Ese segmentotranslocado fue seleccionado por portar 3 genes deresistencia a diferentes patógenos: Lr37 (roya de lahoja, Pueeinia reeondita), Yr17 (roya amarilla,Pueeinia striiformis f. sp. tritiel) y Sr38 (roya del tallo,Pueeinia graminis) . Actualmente existen marcadoresmoleculares asociados que permiten seleccionareste segmento cuando esta presente en un determinadocultivar o línea (Olivier et al., 1999) .Mediante un programa de retrocruzas con selecciónasistida por marcadores moleculares se intro­'dujeron los genes Lr47y el triplete Lr37-Sr38-Yr17en germoplasma de trigo argentino con buena performanceagronómica, con el objetivo de ampliar elespectro de resistencia genética a royas en materialelite para luego ser incorporado a los planes de mejoramientotradicional como fuente de genes de resistenciapara cualquier nuevo cultivar.Materiales y MétodosSe seleccionaron algunos cultivares argentinosde alto rendimiento y buen comportamiento frente aotras enfermedades: "Prolnta Puntal", "ProlntaImperial", "Prolnta Oasis", "Prolnta Federal","BuckPoncho", "Buck Fogón", "Klein Cacique".~ V Congreso Nacional de T~igo realizado en Villa Carlos Paz, Pcia. de Córdoba, Argentina, entre el 25/09 y 28/09 del 2001Instituto de Recursos Blologlcos, CIRN, INTA. Las Cabañas y Los Reseros s/n, 1712 Castelar, BuenosAires.E-mail: slewis@cnia.inta.gov.ar

318 Sesión de cartelesLos cultivares donantes son: "Madsen" (portadordel triplete Lr37-Sr38Yr17) y '7A7SS3' (portadorde Lr47), ambos suministrados por el Dr. Dubcovskyde la Universidad de Davis, California, EE.UU.La introducción de los diferentes genes se estárealizando mediante seis generaciones de retrocruzas(dos generaciones por año).Para la selección de plantas positivas (Lr47 +)se utiliza actualmente un marcador de PCR publicadopor Helguera et al., 1999.Para el gen Lr37 se utilizó un marcador de RFLPdurante las primeras selecciones de retrocruzas(Bonhomme et al., 1995). Durante el año 2000 seprobó un marcador de PCR publicado por Olivier etal., 1999, el cual se incorporó a la selección asistidapor ser más económico, de obtención fácil y rápida.Resultados y DiscusiónLos primeros resultados obtenidos (producto deevaluaciones a campo en Marcos Juárez y en el IRBdel INTA de Castelar durante 1999 y 2000), evidenciaronque las plantas que aun tienen el gen Lr47 enestado heterocigota eran resistentes a los ataquesimportantes de roya de la hoja acontecidos en esosaños, mientras que los padres originales (variedadessin Lr47: "P. Imperial", "P. Puntal" y "P. Oasis") ylas plantas originadas por retrocruzas que no portabanel gen Lr47 fueron altamente susceptibles.Con el resto de los cultivares sometidos al mismoplan de retrocruzas aun no se han realizado ensayosa campo.Durante el año 2000 fueron evaluadas las primerasplantas de las retrocruzas R4 de los mismoscultivares anteriormente mencionados portadorasde Lr37-Yr15-Sr38. Las plantas positivaspara el triplete fueron resistentes en comparacióna los cultivares no portadores del mismo. La presenciaen el triplete de genes de resistencia a royadel tallo y roya amarilla será también beneficiosopara aumentar en algunos cultivares la resistencia .a esos patógenos, especialmente en aquellos que ·son sembrados en la zona triguera Sur de BuenosAires y que están sujetos a mayores ataques deroya amarilla.Los marcadores utilizados para realizar la selecciónasistida resultan ser altamente efectivospara seguir el gen o genes de interés en cada generacJonde retrocruzas. Esto se traduce en unamayor rapidez de selección, ya que por un lado lamisma se realiza en estado de ptántula y por otrolado se hace innecesaria la manipulación de patógenosy el uso y adquisición de infraestructura pararecrear los ambientes de desarrollo de los mismosen áreas de investigación y en donde no siemprees su hábitat natural.La posible existencia de efectos negativos sobreotros caracteres de importancia agronómicacausados por genes provenientes de especies silvestres(Worland y Law, 1985) será evaluada conmayor profundidad en plantas homocigotas para losgenes en cuestión obtenidas al final del ciclo deretrocruzas. La no existencia de efectos negativosposibilitará la extensión del mejoramiento medianteselección asistida a mayor número de cultivaresargentinos presentes actualmente en el mercado ypermitirá introducir los genes mencionados en unaamplia variedad de cultivares sin detrimento de otroscaracteres y aun antes que éstos devengan susceptibles.La obtención de variedades con resistencia durableo "quasi" durable (a través de la acumulaciónde genes de resistencia) es un método más económicoy que favorece la sustentabilidad del cultivo detrigo y la menor contaminación del ambiente.Ljteratura consultadaBonhomme, A.; Gale, M. D.; Koebner, R. M.; Nicolas, P.;Jahier, J.; Bernard, M. 1995. RFLP analysis 01 an Aegilopsvenlricosa chromosome (ha! carries a gene conlerring resistance.lo leal rus! (Puccinia recondita) when !ran slerred to hexploidwheat. TAG 90: 1042-1048.Dubcovsky, J.; Lukaszewski, A. J.; Echaide, M.; Antonelli, E.F.; Porter, D. R. 1998. Molecular characterization 01 twoTriticum speltoides intersticial translocations carrying leaf rustand greenbug resistance genes. Crop Science. 38: 1655-1660.Helguera, M.; Khan, I.A.; Dubcovsky, J. 1999. Development ofPCR marker for wheat leaf rust resistance gene Lr47. (in press).Mclntosh, R.A. ; Wellings, e.R.; Park, R.F. 1995 . Wheat Rusts,an Atlas of Resistance Genes. Melbourne, Australia, CSIRO .Olivier, R.; Abelard, C.; Dedryver, F. 1999 . Identification.ofmolecular markers for the detection of yellow rust re sistancegene Yr17 in wheat. Molecular Breeding 5: 167-175.Worland, A. J.; Law, e. N. 1985. Resistence to eyespot. PlantBreeding Institute Annual Report. 62-63.

Sesión de carteles319Genética de la resistencia a roya de la hoja enalgunos cultivares de trigo uruguayos1S.E. Germán 2 , J.A. Kolmer3Cuatro cultivares de trigo uruguayos (EstanzuelaTarariras e INIA Boyero de ciclo intermedio y EstanzuelaCalandria y Estanzuela Federal de ciclolargo) fueron estudiados genéticamente para determinarel número y la identidad de genes de resistenciaa roya de la hoja presentes en los mismos.Los cuatro cultivares fueron cruzados con elcultivar Thatcher, susceptible a roya de la hoja, lasplantas F 1 retrocruzadas con el padre susceptible ylas plantas BCF1 se dejaron autofecundar para producir50-70 familias BCF2 para cada cruzamiento.También se desarrollaron poblaciones F3 de másde 100 familias para cada cruzamiento excepto paraINIA Boyero. Los cultivares, las familias BCF2 y F3fueron probados con un aislamiento de Pucciniarecondita avirulento sobre la mayoría de los genesde resistencia. Algunas líneas BCF3 seleccionadasfueron probadas con diferentes fenotipos de virulenciade Puccinia recondita para determinar la identidadde los genes de resistencia de plántula quesegregaba en cada cruzamiento. Las familias BCF2y F3 también fueron probadas en el campo de INIALa Estanzuela para observar la segregación de resistenciaefectiva al estado de planta adulta frentea la población local de Puccinia recondita. Se seleccionaronplantas BCF2 individuales de familias.susceptibles al estado de plántula que fueron resistentesen el campo. Se realizó un test de progeniede estas plantas en el estado de planta adultacon aislamientos virulentos y avirulentos sobreLr13. Los cultivares también se cruzaron con laslíneas cercanamente ísogénicas de Thatcher queposeen los genes de resistencía de planta adultaLr13 y Lr34. Las poblaciones F2 y líneas F3 y F4seleccionadas de estos cruzamientos se probarona campo para determinar si existia ausencia desegregación para resistencia y de esta forma verificarsi los genes de resistencia de planta adultaestaban presentes en los cultivares. Los resultadosde las pruebas en plántula y planta adulta indicaronque E. Tarariras posee el gen de resistenciade plántula Lr3bg, y los genes de resistencia deplanta adulta Lr13 y Lr34; INIA Boyero posee Lr26.Lr13 y Lr34 más un gen no identificado que confiereresistencia a campo; E. Calandria posee Lr3bg. Lr16,Lr24 y posiblemente Lr34 y E.Federal posee Lr10,un gen adicional que confiere resistencia en plántulay Lr34 o un gen no identificado que confiere resistenciaen planta adulta. El germoplasma de trigo uruguayopuede ser una fuente adicional de genes deresistencia de plántula y planta adulta que no hansido previamente caracterizados.'Trabajo presentado en el 9 th European and Mediterranean Cereal Rusts and Powdery Mildews Conference. Lunteren,The Netherlands, 2 al 6 de setiembre, 1996.21NIA La Estanzuela, Colonia, CP 70.000 Uruguay. E-mail: sgerman@le.inia.org.uy3 Agriculture and Agrifood Canada, Cereal Research Centre, 195 Dafoe Road, Winnipeg, Manitoba, R3T 2M9 Canada

320 Sesión de cartelesPerspectivas del mejoramiento para resistencia aroya estriada, grave enfermedad causada porPuccinia striiformis West., en trigo hexaploideTriticum aestivum L. en Chile 1R. Madariaga 2 , M. Mellado 2 , S. Bustamante 2De las enfermedades que atacan el trigo en Chile,una de las más devastadoras anualmente es laroya (o polvillo) estriada causada por el hongo BasidiomicetePuccinia striiformis West. Trabajos realizadosen nuestro país la mostraron como el primerfactor de descarte de cultivares de trigo mejoradosdesde su utilización comercial, dada su alta capacidadde expresar la presencia de razas con virulenciasmodificadas capaces de atacar los cultivares detrigo inicialmente resistentes. Los cultivares de trigo,una vez que muestran susceptibilidad, puedenperder entre 7 y 26 % su rendimiento inicial y respondersignificativamente a la aplicación de fungicidas.En el periodo 1969 - 1980 se informó la presenciade 17 razas siendo las mas frecuentes108E41; 104E9 Y 106E 11 según la nomenclatura delsistema Europeo. Con el objetivo de actualizar nuestroconocimiento de los genes efectivos contra estehongo se realizó un estudio en condiciones controladasen invernadero, en el cual se inoculó artificialmentecon uredosporas mantenidas en alto vaciodesde la temporada 1998 un grupo de trigos casiisogénicos,portadores de genes de resistencia específicos,introducidos por retrocruzas a la variedadAustraliana Avocet. Los resultados indicaron quemientras los genes Yr5, Yr8, Yr1 O, Yr15,Yr Sp, y YrSkse mostraron efectivos, los genes Yr1, Yr11, Yr12,Yr18 y Yr26 otorgaron resistencia parcial, en tantolos genes Yr6, Yr7, Yr9, Yr17, Yr24 y YrA, no fueronefectivos. Cultivares comerciales utilizados simultáneamentecomo testigos, mostraron resistencia efectivaal aislamiento de Puccinia striiformis utilizadocomo inóculo, lo que permite postular que esos cultivarespodrían tener algunos de los genes señaladoscomo efectivos anteriormente, o bien otros queaun no han sido identificados. Estos resultados abrenbuenas perspectivas para la introgresión de aquellosgenes conocidos, aun efectivos, a cultivares agronómicamenteadaptados pero susceptibles, y por otraparte para la actualización de nuestro conocimientode "las virulencias del hongo existentes en Chile.1 Presentado en el Congreso de la Sociedad Chilena de Agronomía realizado en Talca en 2000.1.- Instituto de Investigaciones2 Agropecuarias, Centro Regional de Investigación Quilamapu, Casilla 426, Chillan, Chile. E-mail : rmadariaga@quilamapu.inia.le

Sesión de carteles321Control químico de fusariosis de la espigaen trigo 1M. Díaz de Ackermann 2 , M. M. KohliLa fusariosis de la espiga causada por Fusariumgraminearum es un problema serio en el cultivode trigo en Uruguay. En los últimos años la frecuenciade su aparición ha aumentado y las variedadescomerciales presentan diferentes niveles desusceptibilidad. Con el objetivo de probar nuevosfungicidas para su control , bajo una severa epidemiadurante el año 2000, se instaló un ensayo enINIA La Estanzuela, utilizando el cv. INIA Boyero. Eldiseño del ensayo fue de bloques al azar con cuatrorepeticiones. Las aplicaciones de fungicidasFolicur 430g11 (450cc/ha), Topsin M70 (1000cc/ha),Caramba 90g/1 (1000cc/ha) y el producto experimentalBAS512KEF (1200cc/ha), se hicieron al estadode floración el 30/10, una semana después el08/11 y aplicaciones dobles en ambos momentos.Para las aplicaciones se usó una mochila de presiónconstante y picos de cono hueco, caudal de0.2 I/min. , a 3 bares de presión. El ensayo se implantóbien y el desarrollo de F. graminearum fuemuy bueno, lo que permitió una muy buena evaluaciónde los fung icidas y estimación de los re ndimientos. Hubo escasa interferencia con otras enfermedadesfoliares. Las evaluaciones de la enfermedadfueron realizadas en dos oportunidades el10/11 al estado de Y, grano (1/2G) Y el 23/11 al estadode pasta (P). Se determinó número de espigasafectadas en el estado de lechoso-pasta (LP) , rendimiento(kg/ha), peso hectolítrico (kg/hl) y peso de1000 granos (g). El desarrollo de la enfermedadestimado por área debajo de la cu rva del progresode Fusarium mostró una variación significativa en ­tre tratamientos. El rango de AUDPC varió desde458.3 (testigo) hasta 161.7 (Caramba) , con unamedia de todos los tratamientos de 322.2. La variaciónen el rendimiento (testigo: 3574kg/ha -Caramba: 5035kg/ha), peso hectolítrico (testigo: 79kg/hl -Caramba: 84kg/hl) y peso de mil granos (testigo:28g - Caramba: 36g) acompasaron el desarrollode la enfermedad . Los resultados mostraron queen el caso de una sola aplicación en el estado deinicio de floración el mejor producto fue Caramba1000 ce/ha. Las aplicaciones dobles de Folicur yBAS fueron tan eficientes como la aplicación de Carambaa inicio de floración .1 Trabajo presentado en el XXXIV Congreso Brasileiro de Fitopatologia. Sao Ped ro, SP, Brasil, 5 al 10 agosto del 2001.21NIA La Estanzuela, C .C. 39173, Colonia - Uruguay; E-mail: martha@le.inia.org .uy.

322 Sesión de cartelesLa mejora genética detrigo para la resistenciadurable a lasenfermedades 1Nuevas fuentes deresistencia a Septoriatritici en trigo 1M. Díaz de Ackermann 2 , M. M. KohlPL. Del Duca 2 , A. L. Barcellos 3 , C. N. de Sousa 3 ,E. M. GuarientP, J. C. Moreira 3 ,L. M. Costamilan 3 , M. S. e Silva 3 , P L. Scheeren 3 Se describen actividades de mejora genética detrigo desarrolladas en Embrapa Trigo para la identificaciónde fuentes de resistencia y selección en laspoblaciones híbridas, con énfasis en las royas de lahoja y del tallo y en el mildiú. Además de la resistenciacon mayor durabilidad, buscando la reducción enlos costos de los cultivos y a la mayor protección delambiente, por la disminución en el uso de funguicidasy mayor estabilidad de rendimiento de los cultivos,minimizando frustraciones provenientes de epifitias,se buscó incorporar recombinaciones deseablespara los carácteres agronómicos e industriales.La septoriosis de la hoja del trigo es un serio problemaen las siembras tempranas en Uruguay. En elaño 2000, bajo una severa epifitia de Septoria trificien siembra temprana (02/06/2000) en INIA LaEstanzuela se instaló un vivero de CIMMYT (M12HRWSN), conteniendo 274 líneas avanzadas consideradascomo fuentes. El objetivo del vivero fue buscarnuevas fuentes de resistencia a septoriosis de lahoja bajo condiciones locales. El tamaño de parcelafue de 2 surcos de 1 m. No se inoculó artificialmenteporque la infección natural de Septoria fue muy alta.El vivero se implantó bien y el desarrollo de la enfermedadfue muy bueno, lo que permitió una muy buenaevaluación de los materiales. Las evaluacionesrealizadas fueron dos lecturas de S. trifici, el 26/09al estado de hoja bandera-embuche y el 03/11 alestado de pasta (P). Se cosecharon 38 cultivares porsu destacado comportamiento frente a esta enfermedad.Los materiales de buen tipo agronómico,destacados por su resistencia, y la lectura de la enfermedadentre paréntesis, fueron los siguientes:Munia/Altar84//AMSELI (5/4) y Milan/Pios//Attila(6/4). Seguidos por BR14*2/Sumai3//Tnmu (7/5),tres líneas hermanas de Tnmu/6/PeI74144/4/Kvz//Ane/My64/3/PF70354/5/BR14/7/BR35 (6/4-6/4-5/4),Bow/Ures//Kea/3/Site (6/4), tres líneas hermanas deMunia/Altar84//AMSEL (6/4-6/4-6/4), cuatro líneashermanas de PF869107/CEP8825//Milan (7/5- 8/7­8/6 -8/4), Recurrent selection 1 (6/3). Las líneas seleccionadasmuestran que una gran parte de la resistenciaproviene de las líneas derivadas de los trigossintéticos. Esta fuente de variabilidad genéticapuede representar oportunidades para unarecombinación con las fuentes anteriormente citadas.1 Trabajo presentado en la XVIII Reuniao Nacional dePesquisa de Trigo, realizada del 25 al 28 de octubre de1999, en Passo Fundo, RS, Brasil.2 Embrapa Trigo, Caixa Postal 451 ,CEP 99001-970, PassoFundo, RS. E-mail: delduca@cnpt.embrapa.br'J 'rriiie-siig-aooroe r¡;iOfHKf>.'PA I-ii~fo, l:aiiCa 'VO-Sf¡ll 4;:¡Al ,CEP 99001-970, Passo Fundo, RS.1 Trabajo presentado en el XXXIV Congreso Brasileiro deFitopatologia. Sao Pedro, SP, Brasil, 5 al 10 agosto del2001.2 INJf.\.l.::¡. 1:;.Man~V"JrL, CJ'". 1-'1.1.7:1-, CnJl1J1irL - 1lr.lu:y!i1..v;,E-mail: martha@le.inia.org.uy.3 CIMMYT, CC 1217, Montevideo, Uruguay.

Sesión de carteles323Asociación entre los alelos de proteínas y losalelos de los microsatélites localizados dentro delos loe; de las proteínas de reserva 10ej1A. Schlatter 2 , M Manifesto 2 ; M GianibeJli3; O. Larroque J , J. Dubcovsky4IntroducciónLas gluteninas de alto (HMW-GS) y bajo (LMW­GS) peso molecular junto con las gliadinas son lasprincipales proteínas de reserva del grano de trigo ytienen un efecto importante en las propiedades visco-elásticasde la masa y en la determinación de lacalidad panadera del trigo. Las gliadinas son familiasmultigénicas localizadas en los loei GIi-1 Y Gli-3en el grupo homoeólogo 1 (g Y w gliadinas), en ellocus GIi-2, en ·el grupo homoeólogo 6 (a y ~ gliadinas).Esta familia es altamente polimórfica y presentaun gran número de alelas en trigos hexaploides,tetraploides y diploides (Metakossky, 1991). Las gluteninasde bajo peso molecular (LMW) estan codificadasprincipalmente por genes localizados en losloci Glu-A3, Glu-B3 y Glu-D3 y en menor proporciónpor el locus Glu-B2 (Oubcovsky et al., 1997). LasLMW-GS son también una familia multigénica y susvariantes alélicas afectan las propiedades visco-elásticasdel gluten de trigo (Pogna et al., 1990, Gupta yShepherd, 1990).La superposición de las bandas de diferentes looide LMW-GS en geles de proteínas (SOS-PAGE) dificultala identificación de los diferentes alelas de estasfamilias. Oevos y colaboradores (1995) detectarondos microsatélites, uno ubicado dentro de lasLMW-GS en el locus Glu-A3 y el otro en las g-gliadinasdel locus GIi-B1. A fin de facilitar la identificaciónde los alelas presentes en las variedades detrigo pan, el presente trabajo tuvo como objetivo analizarla asociación entre alelas determinados por SOS­PAGE y A-PAGE con la variación alélica de los dosmicrosatélites localizados dentro de estas proteínasde reserva .Materiales y métodosMaterial y extracción de ADN: Se analizaron 82cultivares argentinos de trigo pan (Triticum aestivum)inscriptos en el INASE La extracción de AON genómicose realizo de un «bulk» de hojas de cinco plantasmediante la técnica de CTAB (Saghai Maroof etal.,1984).Reacción de PCR: se procedió según Manifestoet al. (1998). Se utilizaron las secuencias de paresde primers de los microsatélites localizados en losbrazos cromosómicos 1AS dentro de los genes paraLMW-GS (Xpsp2999) y en 1 BS dentro de los genesde gliadinas (Xpsp3000) (Oevos et al., 1995).Extracción de proteínas y electroforesis: LasLMW-GS se analizaron por SOS-PAGE a partir degranos individuales (6 a 10 granos! variedad) segúnGupta and MacRitchie (1991). Las gliadinas se analizaronpor A-PAGE de Y, grano según Tkachuk andMellish (1980).Resultados y discusiónVariación entre los loci de y gliadinas analizadospor Xpsp3000 y A-PAGE. En un set de 82 variedadesargentinas de trigo pan, el microsatéliteGli-B1 (Xpsp3000) localizado dentro del gen de y­gliadinas amplificó un único fragmento (213 a 285pares de bases). Se detectaron 10 variantes alélicasy un alelo nulo. El alelo 252pb que presentó unefecto positivo en la calidad panadera (Manifesto etal., 1998) se encontró en el 9.75% de las variedadesanalizadas. Las doce variedades con la translocaciónde centeno 1 RS!1 BL (Bullrich et al., 1996)presentaron un alelo nulo.'Trabajo presentado en V Congreso Nacional de Trigo. III Simposio Nacional de Cereales de Siembra Otoño Invernal,Argentina, septiembre 20012 IRB-INTA Castelar-aschlatt@cirn.inta.gov.ar3 CSIRO Plant Industry, GPO Box 1600, Canberra ACT 2601, Australia.• University of California- Davis, USo

324 Sesión de cartelesEl mismo set de 82 variedades se analizó por A­PAGE. En los geles de gliadinas fue posible diferenciar7 alelos diferentes para ellocus G/i-B1 de acuerdoa la nomenclatura propuesta por Metakovsky(1991) y Vaccino y Metakovsky (1995). El Cuadro 1indica el número de variedades detectadas para cadacombinación alélica microsatélite-gliadina. El porcentajede las variedades para cada alelo de gliadinasse presenta 7en letra cursiva.El alelo "1" corresponde a las secalinas y se detectóen las 12 variedades que presentan la translocación1 RS/1 BL. Todas estas variedades presentaronel alelo nulo para Xpsp3000 . Las 5 variedadesque mostraron el patrón "i*" en A-PAGE poseen elalelo 252pb del microsatélite. Una buena correspondenciaentre los alelos del microsatélite y gliadinasse encontró también en las cinco variedades con elpatrón de A-PAGE "e". Todas estas variedades presentaronel alelo 237pb del microsatélite.Cuadro 1. Relación entre alelos de Xpsp3000 y y­gliadinas GIi-B1 .Alelos en ellocus Gli-B1 locus (A-PAGE)usat a b d e i* I P28550%273 27%270 215% 70%261 27%252 1 55% 3% 100% 11 %246 1 73% 77%243 111 %237 2 2 550% 10% 7% 100%219 210%213 1368%Nulo 123% 100%Total 2 19 30 5 5 12 9La mayoría de los patrones de gliadinas no mostraronuna perfecta correspondencia con los alelosdel microsatélite. Sin embargo, por lo general cadaalelo de microsatélite fue más frecuente en un patrónde proteínas particular. Por ejemplo, aproximadamenteel 70 % de las variedades con los patrones"p", "d" Y "b:.-rx>seen el alelo 246pb, 270bp, Y 213bp,respectivamente. Los alelos del microsatélite 213pby 219pb, que son mucho más pequeños que los restantesalelos, están solamente presentes en las variedadescon el patrón de A-PAGE "b" . El patrón "a"se detectó solamente en 2 variedades.Varíacíón entre los loci de LMW-GS analizadospor Xpsp2999 y SDS-PAGE. Los primers para elmicrosatélite localizado dentro del gen de LMW-GSlocus G/u-A3 (Xpsp2999) generaron dos productosde amplificación estrechamente ligados en cada variedadanalizada. Un resultado similar fue reportadopor Devos y colaboradores (1995). Se detectaron11 variantes alélicas (133 a 157 pares de bases) yun alelo nulo. Cada variante alélica se presenta comouna única combinación de los dos fragmentos amplificadosdel microsatélite.El set de las 82 variedades analizadas mostró 7alelos de proteínas para el locus G/u-A3. Seis sonsimilares a los alelos descriptos por Gupta y Shepherd(1990) y el séptimo es un alelo nuevo que seencuentra presente en la variedad Olaeta Artillero.La diferenciación de los alelos de LMW-GS por SDS­PAGE es más compleja que la diferenciación de losalelos de las gliadinas. En muchos casos la superposiciónde subunidades de las LMW del locus G/u­B3, hace imposible diferenciar entre algunas alternativasde los alelos de G/u-A3. Estos patrones sonindioados como a/null, d/c o c/a en el Cuadro 2.ConclusionesEsta asociación imperfecta entre alelos identificadospor SDS-PAGE y A-PAGE, Y aquellos identificadospor microsatélites es esperable pues losmicrosatélites detectan variación en una o dossubunidades mientras que los geles de proteínaspermiten detectar variación en un número mayor desubunidades. Por otra parte el tipo de variación detectadaen los microsatelites no siempre es fácilmentedetectable en los geles de SDS-PAGE.

Sesión de carteles325Cuadro 2 Relación entre los alelos Xpsp2999 y gluteninas LMW de G/u-A3.Alelos en el/ocus G/u-A3/ (LMW-GS) (SDS-PAGE)usat a 133/ 3 142 75% 145/ 151 145/ 148 139/ 142 136/ 142 145/ 154 142/145148/151148/ 1157 25%142/154142/148NullTotal 4a/null null b e10 1 2 1142% 6% 29% 78%3 212% 12%2 48% 25%14%571%28% 6% 7%3 212% 14%54% 31%16%2 28% 12%212%24 16 7 14d dIe new 9 e/a7%17%1071% 100%7%100%17% 100%14100%Literatura consultadaBullrich, L.; Tranquilli, G.; Pfluger, L.; Suárez, E.Y.; Barneix',A., Dubcovsky, J. 1996. En Gluten' 96. 6 th International GlutenWorkshop, AustraliaDevos, K. M.; Bryan, G. J.; Collins, A. J.; Stephenson, P.;Gale, M D. 1995. Theor Appl Gene!. 90, 247.Dubcovsky, J.; Echaide, M.; Giancola, S.; Rousset, M.; Luo,M.C.; Joppa, L.R.; Dvorak, J. 1997. Seed storage protein lociin RFLP maps of diploid, tetraploid, and hexaploid whea!. TheorAppl Gene!. 95: 1169-1180.Gupta, R.B.; Shepherd, K.W. 1990. Theor Appl Gene!. 80: 65-74.Gupta, R.B.; MacRitchie, F. 1991. J Cereal Sci. 14:105-109.Manifesto, M.M.; Feingold, S.; Hopp, H. E.; SChlatter, A. R.;Dubcovsky, J. 1998. J Cereal Sci. 27: 217 -227.Metakovsky, E.V. 1991. J. Gene!. & Breed. 45: 325-344 .Pogna, N. E.; Autran, J.-C.; Mellini, G.; Lafiandra, D.; Feillet,P. 1990. J Cereal Sci. 11:15-34.Saghai Maroof, M.A.; Soliman, K.; Jorgensen, R.W.; Allard,R. W. 1984 PNAS 81: 8014-18Tkachuk, R.; Mellish, J. 1980. Ann Technol Agric. 29:207-212.Vaccino, P.; Metakovsky, E.V. 1995. Theor Appl Gene!. 90:173­181

326 Sesión de cartelesCuantificación de las subclases de gliadinas porelectroforesis capilar 1N. Salomón 2 , N. R. Miranda 23 , M. Poverene 2 , D. Mailo 4IntroducciónLas subunidades de gliadinas de trigo han sidoutilizadas por numerosos autores para diferenciarcultivares utilizando la técnica de A-PAGE. (Sapisrsteiny Bushuk, 1985; Arango et al, 1989; Galussi etal., 1992). Dos formas alélicas de gamma gliadinasdenominadas 42 y 45 producen efectos contrastantessobre la calidad del gluten (Pogna, et al., 1990).Según evidencias genéticas y bioquímicas estas dossubunidades de gliadinas resultan marcadores genéticosóptimos debido a su relación con la calidad(Bushuk y Zillman, 1978).Recientemente esta fracción proteica ha sidoanalizada por la técnica de Electroforesis Capilar (EC)para su uso en identificación de cultivares (Lookharty Bean, 1995; Lookhart y Bean et al, 1996; Salomón,et al. ,2000). La técnica reúne simplicidad, velocidad,alta resolución, requerimientos mínimos demuestra y análisis digital cuantitativo y es además,el primer método electroforético totalmente automatizado(Schaufelgerger y Guzmán, 1997).En base a estos antecedentes, el objetivo delpresente trabajo fue analizar cuantitativamente lafracción gliadina y estudiar si existe asociación conparámetros de calidad industrial.Materiales y métodosSe analizaron 23 lineas avanzadas de trigo fideosprovenientes de CIMMYT, cosechadas en lacampaña 1999. en el Criadero de Semillas de A.C.A.Cabildo. Se determinó:1. Contenido de proteína en harina (base 13,5%)utilizando un equipo Dickey Jhons GAC 111.2. Fuerza de gluten a través de la prueba de Sedimentaciónen SOS y ácido láctico, siguiendo lasnormas AACC N" 56-70.3. Cuantificación de las subclases de gliadinasa través de EC. La extracción de proteínas se realizómediante dimetllformamida 1,5 M con un equipoHewlett Packard CE Instruments provisto de un capilarde 50m de diámetro, con longitud efectiva de40 cm. Al extracto de proteínas se le agregó 1 mi desolución buffer fosfato 0,5 M, pH 2,5, hidroximetilcelulosa0,05% y acetonitrilo 20%. El tiempo de inyecciónfue de 2,5 seg. y las proteínas fueron detectadaspor UV en 214 nm. La separación fue realizadacon un voltaje de 25 Kv a una temperatura de 40°C.El tiempo total de análisis, incluyendo acondicionamientodel equipo fue de 30 mino Previo a la muestra,el capilar fue lavado tres veces con agua bidestlladae NaOH 0,1 N (Lookhart y Bean, 1995).La cuantificación de cada subclase de gliadinasse realizó a través del porcentaje del área de lasmismas calculada por el equipo con el método deintegración parabólica.Resultado y discusión,El tiempo de elusión de la fracción completa degliadinas se produjo entre los 3 a 12 minutos. Estosfueron: a: 3 - 4 min ; ~: 4 - 6 min ; y: 5 - 6 min y w:6.5 - 10 min., tomados de la clasificación realizadapor Lookhart y Albers por EC (1988). El tercer intervalocorrespondiente a gamma gliadinas se solapócon el intervalo anterior beta, razón por la cual seconsideraron ambas fracciones en el cálculo de laslos porcentajes de áreas (Fig. 1).La cuantificación de las subclases de gliadinasen los genotipos analizados mostró, que si bien lasbeta y gamma gliadinas fueron agrupadas, estuvieronen mayor cantidad (porcentaje) que las subclasesgamma y alfa, siendo esta última fracción lamenor (Cuadro 1).1 Trabajo Presentado en el V Congreso Nacional de Trigo y III Simposio Nacional de Cereales de Siembra Otoño-Invernal.Carlos Paz, Córdoba, 25 al 28 de setiembre de 2001.2 Departamento Agronomía. Universidad Nacional del Sur. San Andrés 800. E-mail: nsalomon@criba.edu.ar3 Asociación Cooperativas Argentinas.4 Laboratorios lACA. Bahía Blanca. 8000.

Sesión de carteles327mAU252015105°10~--------2~----~4~------76------~------~1~0------~12~--~Fig.1. Electroforesis Capilar de la fracción gliadina y sus subclases.Cuadro 1. Asociaciones encontradas entre las variables medidas y las diferentes subclases degliadinas.área total gliadinasproteína base13,5% -0,135% de área alfa -0,388 -0,144áea total proteina % de área % áreagliadinas base13,5% alfa beta + gamma % área omega% área beta + gamma 0,544 • 0,226 -0,702% área omega -0,397 -0,181 0,040 -0,740SOS (mi) -0,203 0,241 -0,142 -0,045 0,198Las asociaciones encontradas entre las variablesmedidas y las diferentes subclases de gliadinasmostraron una tendencia positiva entre contenidode proteína - gamma gliadinas y contenido deproteína - fuerza de gluten. En tanto que la fuerza degluten tuvo asociación positiva con contenido deproteína y la subclase omega gliadina.ConclusionesLa técnica de EC resultó sencilla y rápida para ladetección de las fracciónes de gliadina. La cuantificaciónde las subclases no separó la gamma de labeta gliadina, lo cual debe ajustarse. Es interesanteconocer que la fuerza de gluten tenga asociaciónpositiva con contenido de proteína, que comprendegliadinas, gluteninas, albuminas y globulinas y quetenga asociación negativa con la fracción gliadinatotal, de lo cual se deduce que en la fuerza de glutende un trigo fideos no solamente es importante conocerel contenido total de proteína, sino también elvalor de cada fracción, y dentro de estas, si es posible,cuantificar las subclases (alfa, beta, gamma,omega gliadinas y gluteninas de alto y bajo pesomolecular) .Todas estas determinaciones podrían realizarsea través de la EC , ya que insumen poco tiempoanalizar todas las fracciones mencionadas.Literatura consultadaArango M.S.; Gianibelli. M.C.; Campaña, L. 1989. Identificaciónde bandas de gliadinas 42 y 45 en Triticum durum Del. Revistade la Facultad de Agronomia. Tomo 65: 25-30.Bushuk W.; Zillman, R.R. 1978. Wheat Cultivar Identification byGliadins Electrophoregram 1. Apparatus, methods andnomenclature. Canadian Journal Plant Science, 58:505-515.Galussi A.A.; Solari, R.M.; Reinoso, D.P.; Montesino, R.D.1992. Electroforesis de gliadinas en gel de pOliacrilamida encaracterización de cultivares de trigo y arroz. Análisis de semillasy plántulas. F.C .A.-UNER. Cap. 1-1: 15-18.

328 Sesión de cartelesLookhart,G.; Bean, S. 1995. Separation and Characterization 01Wheat protein Iractions by high Capillary Electrophoresis. CerealChemists, 72(6):527-532.Lookhart,G.; Bean, S. 1996. Improvements in Cereal ProteinSeparations by Capillery Electrophoresis: Resolution andReproducibility. Cereal Chemists, 73(1 );81-87.Pogna, N.E.; Autran, J.C.; Mellini, F.; Lafiandra, D.; Feillet,P. 1990. Cromosome 1B-encoded Gliadins and Glutenin Subunitsin Durum Wheat : Genetics and Relationships to Gluten Strength.Journal Cereal Science. 11, 15-34.Lookhart, G.L.; Albers, L.D. 1988. Correlations between reversedphasedhigh-performance liquid chromat9graphy and acid-and sodiumdodecyl sullate polyacrylamide gel electrophoretic data on prolaminsIrom wheat sister lines diflering widely in baking quality. Cerealchemistry 65: 222.Salomón, N., Mailo, D.; Miranda, R.; Poverene, M. 2000.Wheat Cultivar Identilication and Differentiation through CapillaryZone Electrophoresis. 6° Symposium Latin-American 01 CapillaryElec!rophoresis. 2-5 Diciembre 2000. Punta del Este. Uruguay.Sapisrstein, H.D.; Bushuk, W. 1985. Computer aided analysis 01gliadin electrophoregrams. 1. Improvment 01 precision 01 relativemobility determination by using a three relerence bandstandarization. Cereal Chemists 62 (5): 372-377.Sshaufelgerger,D.E.; Guzmán, N.A. 1997. Capillary Electrophoresis.(Ed.) Ewing G.w. Analytical Instruments Handbook. Second Edition.Chap 25: 1351-1431.

Sesión de carteles329Empleo de marcadores microsatelites en variedades uruguayas de trigo (Triticum aestivum L) para la discriminación de genotipos1 M. Dalla Rizza 2 , R. Verges 3 , G. Barcaccia 4La ganancia en productividad de muchos cultivosha sido recientemente acentuada tanto por esfuerzosdel sector público como privado. Las grandesinversiones que demandan estos avances necesariamentedeben estar secundados por mecanismosque amparen la protección de la propiedad intelectualcomprendidos en la Protección de variedades.El empleo de marcadores moleculares está siendoampliamente integrado en los diferentes programasde mejoramiento de especies vegetales para suaplicación tanto en la mejora como para la caracterizaciónde materiales. En particular, es de resaltar lautilización creciente de microsatélites, también conocidoscomo secuencias simples repetidas (SSR,Simple Sequence Repeat), basados en la reacciónen cadena de la polimerasa (PCR, Polymerase ChainReaction) por ser de sencilla aplicación, altamenteinformativos, locus especifico en muchas especiesy muy compatibles con la automatización. Ademásde estas caracteristicas ha sido reportado como particularmentevalioso en trigo por mostrar un mayorgrado de polimorfismo e información que otro siste~ma de marcadores, siendo además trasmitidos enforma codominante y en la mayoria de los casos,cromosoma especifico.Mediante electroforesis en condiciones no desnaturalizantesen geles de poliacrilamida al 12% yrevelados con tinción de plata, fue posible discriminar10 variedades uruguayas de trigo permitiendo suagrupación por similitud genética, coincidente con lahistoria de las variedades. Es posible observar diversasvariantes alélicas entre los genotipos analizadospermitiendo el cálculo de frecuencia; comprendidoen el estudio, se utilizó un microsatélite presenteen genes localizados en el genoma A, y que codificanpara gluteninas de bajo peso molecular, con elcual en 8 de las 10 variedades analizadas y en estascondiciones experimentales, fue posible observar 3variantes alélicas correspondientes al peso esperadoy fragmentos adicionales de mayor peso que mostraronel mismo comportamiento que las bandas principales.La presencia de secuencias simples repetidas alinterno de genes de interés agronómico despierta unespecial interés en aplicaciones para el seguimientode los mismos en las progenies de cruzamientos ypor su correlación con parámetros de calidad.1 Trabajo presentado en el XVII Seminario Panamericano de Semillas. Rueda de Negocios y Foro Mundial sobreBiotecnología y Marketing de Semillas. Punta del Este- Uruguay, 20 al 22 noviembre del 2000.2 INIA Las Brujas, Unidad de Biotecnología; Ruta 48 Km 10, Rincón del Colorado. CC 33085 Canelones mdallari@inia.org.uy3 INIA La Estanzuela, Cultivos de Invierno; Ruta 50 Km 11, Colonia CC 39173.4 Department of Crop SCience , University of Padova , Italy.

330 Sesión de cartelesCorrelação entre testes de avaliação de qualidadetecnológica de cultivares de trigo nacionalplantadas de 1990-1996 e recomendadas paraplantio em 2000 1R. Germani2, E. GuarientiJ, M. Z. de Miranda 3Vários testes físicos, químicos e reológicos sãousados na avaliação da qualidade tecnológica decultivares de trigo, e, embora já existam trabalhosindicando que o local e o ano de plantio não influemgrandemente sobre as correlações, não há definiçãodas correlações mais apropríadas entre testes deavaliação de qualidade tecnológica. O objetivo destetrabalho foi investigar quais as melhores correlaçõesentre testes (e parâmetros) empregados naavaliação da qualidade tecnológica de trigo. Os testesusados foram: umidade do grão (U-G), peso dohectolitro (PH), peso de mil grãos (PMG), cinzas dogrão (CZ-G), proteína do grão (PR-G), dureza do grão(DZ-G), microssedimentação (MS-SDS), número dequeda do grão (NQ-G), extração de farinha (EXT),cinza da farinha (CZ-F), proteína da farinha (PR-F) ,alveografia (parâmetros avaliados: energia de deformaçãoda massa - W, tenacidade - P, extensibilidade- L e relação P/L), farínografia (parâmetros avaliados:absorção de água - ABS, tempo de desenvolvimentoda massa - TDM, índice de tolerância á mistura- ITM, estabilidade - EST e valor do valorímetro- VV). Este estudo incluiu algumas cultívares queestão em recomendação no ano 2000, com dadosde 845 amostras das safras agrícolas de 1990 a1996, analisados pela Embrapa Agroindústria de Alimentos.Desses dados, 36 amostras foram de cultivaresde ensaios de São Paulo e de Mato Grosso doSul (Trigo BR 18-Terena, IAC 24-Tucuruí, IAC 287­Yaco, IAC 289-Marruá, IAC 350), 530 do Paraná (BRS192, BRS 193, CD 101, CD 102, CEP 24-lndustrial,Embrapa 16, lapar 17-Caeté, lapar 28-lgapó, lapar29-Cacatú, lapar 53, lapar 60, lapar 78, IPR 84, Manitoba97, Ocepar 16, Ocepar 17, Ocepar 22, OR 1,Trigo BR 18-Terena, Trigo BR 23 e Trigo BR 35) e279 do Rio Grande do Sul e de Santa Catarina (BRS49, CEP 11 , CEP 24-lndustrial, Embrapa 16, Embrapa40, Peladinho, RS 1-Fênix, RS 8-Westphalen, TrigoBR 15, Trigo BR 23 e Trigo BR 35). As correlaçõessignificativas, considerando apenas as maíores que0,60 foram: ITM x VV (r= -0,89), EST x VV (r= 0,88),TDM x VV (r= 0,84), P/L x P (r= 0 ,83), TDM x EST (r=0,82), W x VV (r= 0,82), PR-G x PR-F (r= 0,81), P/L xL (r= -0,80), ITM x EST (r= -0,77), W x ITM (r= - 0,77),W x P (r= 0,76), W x TDM (r= 0,67), P x ITM (r= ­0,66) , P x VV (r= 0 ,63) e W x EST (r= 0,63). Isso levaa algumas constatações: 1)- O teor de proteína dafarinha aumenta proporcionalmente ao teor de proteínado grão; 2)- A energia de deformação da massa(W), medida pelo teste de alveografia, é bem correlacionadacom os parâmetros de farinografia(TDM, EST e VV) e, portanto, ratifica o uso de somen'teeste teste reológico nos critérios de Identidadee Qualidade de trigo, pelo Ministério da Agricultura; 3)- Embora tenham sido observadas algumasboas correlações, a grande maioria envolve somenteparâmetros da farinografia e alveografia, reforçandoque para a caracterização de uma nova cultivarde trigo é recomendável a realização de mais de umteste de avaliação de qualidade tecnológica para quese tenha um alto grau de confiabilidade das conclusões.' Poster ap resentado no XVII CONGRESSO BRASILEIRO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS, 08 a 10 de agostode 2000, Fortaleza, CE.2EMBRAPA Agroindústri a de Alimentos, Av. das Américas, 29.501, CEP 23020-470, Rio de Janeiro - RJ , BR.E-mail: rgermani@c!aa.embrapa.br' EMBRAPA Trigo, Caixa Postal 451 , CEP 99001-970, Passo Fundo - RS, BR.

Sesión de carteles331Indice de calidad panadera (ICP)1J. C. CaffareJ2 ,. Delucchi1, S. Ceretta 2La calidad panadera es una característica importantepor la cual seleccionar cultivares de trigo. Cuandose analiza la calidad de trigo en un laboratorio, sepueden medir hasta 20 parámetros. Cada uno teniendoun valor mínimo u óptimo, dificultando la eleccióndel cultivar correcto. El objetivo de desarrollar el Indicede Calidad Panadera (ICP) fue hacer más fácilla elección de un cultivar en términos de su calidadpanadera, para una persona no especialista en eltema, como agrónomos extensionistas, productoresy la cadena agroindustrial en general. El ICP incluye6 parámetros de calidad: Peso hectolitrico (PH), proteína(P) , falling number (FN) , gluten húmedo (GH),pll Y W. La elección de ellos se basó en la influenciasobre la calidad de la masa: el PH indica la calidadfísica del grano, las proteínas son responsables dela formación de la masa y el gluten mide qué porcentajede ellas es responsable en la formación de lamasa, el FN predice la actividad enzimática de unaharina, la relación pll indica una masa extensible oelástica, W es la fuerza necesaria para romper lamasa. Se construyó una escala de cero a cinco, siendoel cero el valor peor y cinco el mejor. Se asignó acada característica un coeficiente de cero a uno, representandola importancia de cada uno en la calidadpanadera. Este índice fue utilizado para clasificarcultivares de trigo evaluados en el ProgramaNacional de Evaluación de Cultivares de INIA. Estosensayos incluyen 34 cultivares, dos localidades y tresaños. Los resultados muestran una adecuada caracterizaciónde aquellos cultivares de comportamientoconocido, por lo tanto se concluye que ellCP puedeser una herramienta útil para elegir cultivares de trigopor su calidad panadera.1 Trabajo presentado en la " International Wheat Quality Conference. Manhattan, KS, EE.UU. , 20 al 24 de mayo de 2001. 2 Programa Nacional de Evaluación de Cultivares. E-mail: ceretta@le.inia .org.uy 3 Laboratorio de Calidad de Granos, INIA Ruta 50 Km 11 La Estanzuela, Colonia , C.P. 39173, Uruguay.

332 Sesión de cartelesInfluencia de la actividad de polifenol oxidasa ycolor de grano en el color de 'fideosD. Vázquez 23 , B. Watts 2 , F. Townley-Smith 4 , O.Lukow4Color es uno de los parámetros más importantespa ra trigo y prod uctos derivados. El color del productofinal es influenciado por el proceso de elaboracióny por diversas características de la harina yeltrigo, incluyendo color de grano y actividad de la enzimapolifenol oxidasa (PPO). El objetivo de este trabajofue determinar la importancia relativa de PPO ycolor de grano en el color de fideos (noodles) yen elcambio de color luego de 24 horas de elaboración.Veinte líneas experimentales de trigo pan de granoduro, siete rojos y trece blancos, fueron cosechadasen 4 localidades canadienses en dos años. La actividadde PPO fue analizada en grano y harina usandoel método de consumo de oxígeno con catecolcomo substrato. Se prepararon masas de dos tiposde fideos asiáticos: Udon y Kansui. El color de lasmasas fue medido con un espectrofotómetro Minoltainmediatamente luego de la preparación, y 24 horasdespués. El cambio en valores L * (brillo) fue interpretadocomo una medida del grado del cambio decolor. Los resultados mostraron que en general losefectos ambientales dominaron sobre los efectosgenéticos tanto en el color de la masa como en elcambio de color. El color de las masas Kansui fueinfluenciado por el color de grano inmediatamenteluego de su preparación, pero 24 horas después fueinfluenciado significativamente por la actividad dePPO en la harina. Entre los componentes genéticos,el gen o genes que determinan la actividad de PPOfueron responsables por la mayoría de la variaciónen el cambio de color en ambos tipos de masas.'Trabajo presentado en: 11 International Wheat Quality Conferenee .. Manhattan, KS, USA, 20 al 24 de mayo de 2001. 2 University of Manitoba, Dept.Foods and Nutrition. Winnipeg, MB, Canada. 3INIA. La Estanzuela, Colonia, Uruguay. E-mail: dvasquez@le.inia.org.uy • Cereal Researeh Center, Agrie. and Agri-Food Canada. Winnipeg, Canada.

Sesión de carteles333Influencia del manejo de la fertilizaciónnitrogenada en la calidad panadera de diferentesgenoti pos de trigo 1M. Castra 23 , C.J. Peterson 3 , W. E. Kranstad 3 , M. C. Verhoeven 3 , C. F Morris 4La calidad panadera es un importante criterioen el mejoramiento y desarrollo de cultivares detrigo duro (Triticum aestivum L.). Mejoras en el manejode la fertilización nitrogenada son necesariaspara producir granos de calidad superior y satisfacerlas demandas de los mercados en contenidode proteína de los mismos. El objetivo de este estudiofue determinar la influencia del manejo delnitrógeno en la calidad panadera de diversos cultivaresde trigo primaveral. Tres experimentos decampo fueron conducidos en Corvallis y Pendleton,Oregon, EE.UU ., durante las estaciones de crecimiento1998 y 1999. Las dosis de nitrógeno variaronde Oa 250 kg N ha- 1 , aplicados a la siembra, o fraccionadosentre la siembra y comienzo de elongación.Cinco cultivares fueron incluidos en el estudio: INIAMirlo e I N lA Boyero, dos cultivares de trigo duro rojodesarrollados y liberados en Uruguay; Yecora Rojo,un trigo duro rojo reconocido por sus buenos atributosen calidad panadera; y 10377s y Winsome,dos cultivares de trigo duro blanco desarrollados yliberados en la región Noroeste del Pacífico, EE.UU.El grano resultante fue evaluado en contenido deproteína; calidad de proteína via test de sedimentaciónpor SOS, características de la masa medidasen el mixógrafo de 10 g y calidad panadera. Losniveles crecientes de nitrógeno aplicado incrementaronel contenido de proteina de los cinco cultivares. En dos de los tres experimentos, ambos localizadosen Corvallis, se encontró una mejora adicionalen la calidad panadera, indicada en el incrementode la calidad de proteína , volumen de pan ycaracterísticas de la miga. Debido a niveles inicialesde nitrógeno elevados en el sitío experimentalde Pendleton, no hubo respuesta en calidad panaderaal nitrógeno agregado. El uso de aplicacíonesfraccionadas de nitrógeno contribuyó al incrementodel contenido de proteína en el grano tanto en elnivel intermedio como en el alto de nitrógeno. Eneste último nivel, la aplicación fraccionada no tuvoinfluencia aparente en la calidad de la proteina. Sinembargo, en los niveles intermedios de nitrógeno,la aplicación fraccionada contribuyó al mejoramientode la calidad de la proteína, medida a través deltest de sedimentación SOS, parámetros del mixógrafoy volumen de pan. La eficiencia de la utilizacióndel nitrógeno y la calidad industrial del trigopuede ser mejorada mediante el uso de aplicacionesfraccionadas de nitrógeno durante el ciclo delcultivo.' Trabajo presentado en la IIlnternational Wheat Quality Conference. Manhattan, KS, EE.UU., 20 al24 de mayo de 2001E-mail: mcastro@le.inia.org.uy2 Programa Nacional de Evaluación de Cultivares, INIA, La Estanzuela, C.C. 39173, Colonia, Uruguay.3 Breeding and Genetics Wheat Project, Oregon State University, USA.4 USDA-ARS Western Wheat Quality Laboratory, Pullman, Washington, USA.

334 Sesión de cartelesEfeito de doses denitrogênio, aplicadasem cobertura, naqualidade de trig0 1Influencia do manejo do solo e da rotação de culturas na qualidade do trig0 1 E. M. Guarienfi2, S. Wietholter 2 ,M. Zavariz de Miranda 2o objetivo deste estudo foi avaliar o efeito dasdoses de 0, 40, 80, 120 e 160 kg N/ha, aplicadasem cobertura, na qualidade tecnológica de trigo. Odelineamento experimental usado foi de blocos aoacaso, com parcelas divididas. As doses de N afetaramo peso do hectolitro, a extração experimentalde farinha e a relação P/L e reduziram o peso de milgrãos. As doses de 120 e 160 kg N/ha aumentarama força geral de glúten, enquanto a dose de 160 kgN/ha elevou os valores de microssedimentação comdodecil sulfato de sódio e de proteinas totais dogrão. O tratamento que não recebeu N reduziu onúmero de queda.E. M. Guarienfi2, H. Pereira dos Santos 3 ,J C. Barreneche 4A qualidade industrial do trigo é afetada por fatoresgenéticos e ambientais, como solo, clima, tratosculturais, entre outros. O presente trabalho tevecomo finalidade avaliar o efeito do manejo de soloe da rotação de culturas sobre características quedefinem a qualidade industrial do trigo. O delineamentoexperimental foi em blocos ao acaso, comparcelas subdivididas e três repetições. A parcelaprincipal foi constituída pelos métodos de manejode solo (plantio direto, preparos convencionais desolo com arado de discos e de aivecas e, preparode solo com cultivo mínimo) e, a subparcela, pelossistemas de rotação de culturas (monocultura, uminverno e dois invernos sem trigo). Observou-seque: o preparo convencional de solo com arado dedisco e o cultivo mínimo reduziu o número de queda;o sistema de rotação com dois invernos semtrigo elevou o peso do hectolitro; a monocultura reduziuo peso do hectolitro, elevou a força geral deglúten e a microssedimentação com lauril sulfatode sódio; a interação manejo de solo, sistemas derotação de culturas e ano de cultivo afetou o pesode mil grãos e, o ano de cultivo teve grande influênciaem todas as características de qualidade industriaide trigo estudadas., Pôster apresentado na XVIII REUNIÃO NACIONAL DEPESQUISA DE TRIGO, 25 a 28 de outubro de 1999, PassoFundo, RS.2 Pesquisador da EMBRAPA Trigo, Caixa Postal451, PassoFundo, RS - CEP 99001-970.E-mail: eliana@cnpt.embrapa .br.sirio@cnpt.embrapa.br.marthaz@cnpt.embrapa.br'Trabalho apresentado na XVIII Reunião Nacional de Pesquisade Trigo . realizada de 25 a 28 de outubro de 1999, em PassoFundo, RS , Bras il.2 Embrapa-Centro Nacional de Pesquisa de Trigo (CNPT),Caixa Postal 451 , CEP 99001-970 Passo Fundo, RS.E-mail : eliana@cnpt.embrapa.br' Embrapa-CNPT. Bolsista do CNPq.E-mail: hpsantos@cnpt.embrapa.br4 Embrapa-CNPT. E-Mail: julio@cnpt.embrapa.br

Sesión de carteles335Efeito de pós inertes usados no controle deinsetos de grãos armazenados sobrecaracterísticas de qualidade de trig0 1M. Zavariz de Miranda 2 , /. LorinF, E. M. Guarienfi2o pó inerte à base de terra de diatomáceas, possuicomo ingrediente principal o dióxido de silicaamorfa. No Brasil, foi registrado como agrotóxico e érecomendado para controle de pragas de grãos armazenados,pois atua por meio da desidratação doinseto. O objetivo deste trabalho foi investigar, emlaboratório, o efeito de pós inertes sobre as caracteristicasde qualidade de trigo armazenado. Em experimentorealizado na Embrapa Trigo, em PassoFundo, RS, Brasil, diferentes formulações de pósinertes foram misturadas ao trigo armazenado, empregandodelineamento inteiramente casualizado,com 15 tratamentos e quatro repetições, usando ospós inertes como inseticidas. O pó inerte de cadatratamento foi aplicado manualmente sobre o trigo;após, este foi homogeneizado e armazenado emsacos de papel à temperatura ambiente. Foram realizadasas seguintes avaliações: peso do hectolitro(PH), peso de mil grãos (PMG), moagem experimentai(taxa de extração e tempo de quebra), teores deproteina e de cinza do grão, teste de microssedimentaçãocom dodecil sulfato de sódio (MS-SDS), númerode queda (NO) e alveografia (W=força geral deglúten, P/L=relação tenacidade/extensibilidade eG=indice de expansão da massa). Os resultados foramsubmetidos à análise de variância (ANOVA),determinou-se a significância pelo teste F (p ~ 0 ,05),sendo as médias comparadas pelo teste de Tukey,ao nivel de 5 %. Não houve alterações nas caracteristicasde qualidade da farinha de trigo, porém apresença do pó inerte diminuiu o peso do hectolitro(PH), embora o PMG não tenha apresentado diferençasestatisticamente significativas. Como o PH éinfluenciado pela forma, pela textura do tegumento,pelo tamanho e pelo peso de grãos, a aderência depós inertes promove alteração da textura do tegumento,não favorecendo a acomodação dos grãos, oque provocou a redução do PH. Houve também aumentodo tempo de moagem experimental do grão.Isso ocorreu, possivelmente, pelo aumento do tempode quebra e pelo efeito abrasivo do dióxido desilica. Desta forma, o uso deste tipo de produto noarmazenamento de trigo deve ser conhecido no momentoda comercialização, pois pode afetar a classificaçãocomercial do cereal., Trabalho apresentado na XVIII Reunião Nacional de Pesquisa de Trigo, realizada de 25 a 28 de outubro de 1999, emPasso Fundo, RS.2 Pesquisador da EMSRAPATrigo, Rodovia SR 285, km 174, Caixa Postal 451 · 99001-970. Passo Fundo, RS .E-mail:marthaz@cnpt.embrapa.br.lorini@cnpt.embrapa.br.eliana@cnpt.embrapa.br

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Sección 111,REUNION CIMMYT -INIA"Estrategia multidisciplinaria en lainvestigación de trigo"La Estanzuela, Uruguay

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Desarrollo de germoplasma de trigo en Uruguay: colaboración CIMMYT - INIA M.M.Kohli, G. Bernheim 2 , M QuinckeAntecedentes históricosEl mejoramiento de trigo en el Uruguay tieneuna historia larga que empezó con el establecimientode La Estanzuela en 1914. En efecto, lasactividades de selección, la parte inicial del mejoramiento,fue iniciado por el Dr. Alberto Boergeren 1912 y se fue consolidando a través de décadas.Desde su inicio hasta el presente, el Programade Mejoramiento de Trigo en el Uruguayha liberado mas de 40 variedades.El cultivo de trigo en el Uruguay es un componenteimportante del sistema ganadero agrícoladel país. Durante los meses de invierno el trigopuede proporcionar la posibilidad de pastoreo enla fase inicial del cultivo y posteriormente la producciónde granos. A su vez, el cultivo tambiénrepresenta una excelente alternativa para la siembraasociada con las pasturas. Por estas razoneslas variedades de ciclo largo a ser sembradasa finales de otoño (fin de abril a principios demayo), que a su vez es el periodo sin problemasde precipitaciones excesivas, deberían ser las 'más importantes a nivel nacional. Sin embargo,todas las estadísticas señalan que las variedadesde ciclo largo apenas cubren entre el20 y el25% de la superficie nacional dejando el remanentepara ser sembrada con variedades de ciclocorto.Tavella, Verges y Kohli (1996) analizaron elpotencial de rendimiento del germoplasma experimentalrepresentando ciclo corto y ciclo largodurante el período 1992-94. Su análisis, hechosobre casi 1000 líneas (500 de cada grupo), mostróque el potencial de rendimiento del germoplasmade ciclo largo era casi 15% menor que eldel germoplasma de ciclo corto. Entre las razonesposibles se puede mencionar la gran diferenciaen la variabilidad genética existente en losdos grupos de germoplasma. Cuando el germoplasmade ciclo corto está basado en una ampliadiversidad que incluye base genética internacional,casi la totalidad del germoplasma de ciclolargo está basada en los trigos regionales principalmentede origen Río Platense. Como ejemplo,se puede analizar dos variedades de ciclolargo: viz Estanzuela Federal y Buck Charrúa queeran las principales hasta mediados de la décadadel 90. Todos los progenitores de la variedadEstanzuela Federal son de origen Cono Sur,excepto Tokai 66 que representa casi el 12%de contribución a su formación. A su vez, BuckCharrúa está representada por germoplasmaargentino en casi 2/3 partes de su progenie.Colaboración CIMMYT/INIAEl convenio entre el CIMMYT y el INIA tienesu objetivo en incrementar la variabilidad genéticaespecialmente del germoplasma de trigos deciclo largo. El desarrollo de germoplasma específicopara producción de grano y/o doble propósitoapunta no sólo a incrementar el potencial yla estabilidad de rendimiento, sino también amejorar la resistencia a las enfermedades principalesy la calidad industrial.Para lograr este objetivo se contó con la redglobal de los colaboradores que CIMMYT mantienepara proveer la variabilidad genética necesaria.Las principales fuentes de germoplamaintroducidas fueron los programas del CIMMYTcon base en México y Turquía y los colaboradoresde Australia, Estados Unidos, este de Europay Sud Africa. Durante 1994-99 casi 20.000líneas avanzadas y variedades de estos y otrosorígenes fueron evaluadas por su adaptación en1 CIMMYT, CC 1217, Andes 1365 # 314, Montevideo, Uruguay. E-mail;cimmyt@inia.org.uy2 INIA-CIMMYT, INIA La Estanzuela, Ruta 50, km 11. CC 39173, CP 70000, Colonia , Uruguay.

340 M.M.Kohli, G. Bernheim, M QuinckeUruguay. Las características principales evaluadasen el germoplasma introducido fueron las siguientes:• Potencial de rendimiento• Tipo agronómico de la planta• Resistencia a enfermedades principales• Calidad industrial• Llenado rápido de grano• Capacidad de producción de forraje y rebroteSobre la base de su comportamiento local,alrededor de115% del germoplasma (2.911 líneas)fue considerado apto para ser avanzadopara evaluaciones más detalladas. En su granmayoría el material introducido presenta severasusceptibilidad a las enfermedades prevalentesy es el factor más importante de descarte.Además el germoplasma de Australia yde Sud Africa tiene problema de adaptaciónpor su ciclo extremadamente largo. A su vez,el germoplasma de origen CIMMYT y del estede Europa, a pesar de mostrar buena adaptacióny potencial de rendimiento, presenta deficienciasen la calidad industrial. En general,las líneas introducidas de las grandes planiciesde los Estados Unidos (Kansas, Oklahomay Texas) muestran mejor adaptación, potencialde rendimiento y calidad industrial adecuada.Sin embargo, la mayoría de este germoplasmatiene algún requerimiento del frío(vernalización), en la fase inicial del cultivo, quepuede ser no-cubierta durante los inviernos benignos.Aunque este material es el mejor delgermoplasma evaluado para doble propósito,tiene problema de acame por su paja débil.( Cuadro 1.)Reajuste de ciclosLa amplitud de la época de siembra en elUruguay requiere del germoplasma con diferentesciclos y características. El germoplasmade ciclo largo utilizado para la producción degrano y/o doble propósito tiene su mejor épocade siembra desde mediados de abril hastamediados de mayo. Sin embargo, la siembrade las variedades de ciclo corto tiene su augedesde mediados de junio hasta mediados dejulio. Con el fin de ampliar la época de siembraen los ciclos cortos hacia fines de mayo y primerosdías de junio, se requiere agregar uncierto nivel de sensibilidad al foto-periodo sinalargarlo demasiado. Este ciclo llamado ciclointermedio es representado por el germoplasmade ciclo invernal del CIMMYT México y deCuadro 1. Mejores líneas de trigo doble propósito seleccionadas en introducciones bajo pastoreo.Cruzamiento Habita@de Eva1. Espigazón Roya Valor Rendimiento SDScrecimiento Forrajera 1 fecha* hoja 2 agron. 3 kg/ha **KS94U331-101 RSR 4 7/10 R 4 6413 12.0FC1-3 R 5 25/10 R 5 5138 11.5KS93U134 R 4 14/10 R 4 4763 13.0KS920663-B-5-2 SR 3 19/10 R 4 4638 13.5KS94U275 R 5 16/10 R 5 4600 11.0KS92W0267 -4-1 SR 5 7/10 O; 4 4513 10.510,5­B.Charrua (Rango) SR 4 25/10 R 1-3 1413-3037 13,5Promedio 2 2240 12.0@CR Rastrero, SR Semi-rastrero* Fecha de siembra 9 de abril, ** datos de rendimiento preliminaries1 Evaluacion forrajera= 1 (Pobre rebrote) al 5 (Excelente rebrote)2 Roya de la hoja= O; (escape), R (resistente) y MS (Moderadamente suceptible)3 Valor agronomico= 1 (Pobre) al 5 (Excelente)

Desarrollo de germoplasma de trigo en Uruguay341las líneas íntroducidas desde el sureste de losEstados Unidos (Florida, Georgia y Louisiana).Evaluación de rendimientoDurante el periodo 1994-99 alrededor de 2.000líneas fueron evaluadas por su potencial de rendimientorepresentando diferentes ciclos: comodoble propósito (69), ciclo largo (518), ciclo intermedio(517) y ciclo corto (889). Tomando comoejemplo las líneas evaluadas durante 1999 (Cuadro2) se puede apreciar que varias de ellas nosólo muestran un alto potencial de rendimientoen comparación con las variedades testigos locales,sino también tienen otras característicasagronómicas aceptables incluyendo las de calidadfísica e industrial.Basándose en los resultados obtenidos duranteel periodo mencionado, casi 400 líneasseleccionadas fueron transferidas al ProgramaNacional de Trigo para ser utilizadas como unafuente nueva de variabilidad genética. El comportamientode las líneas transferidas al ProgramaNacional de Mejoramiento durante 1999está presentado en el Cuadro 3.Durante el presente año alrededor de 100líneas avanzadas fueron transferidas al ProgramaNacional para ensayos finales de diferentesciclos. Asimismo, una docena de líneasintroducidas por el Convenio participan en losensayos de evaluación a nivel nacional con laposibilidad de ser liberadas. La línea más adelantadaen este sentido es de ciclo corto: LE2265 (PGO//CHEN/AE.SQUARROSA(224)/3/WEAVER), que ha mostrado muy alto potencialde rendimiento durante los últimos años.Esta línea derivada de un trigo sintético, sinembargo, tiene serias deficiencias en su calidadpanadera y sólo puede ser usada en panificaciónartesanal y/o pastelera, etc.Desarrollo local del germoplasmaConsiderando las dificultades experimentadasen la adaptación del germoplasma introducido enel ámbito local, el esfuerzo principal se ha concentradoen recombinaciones del germoplasmaCuadro 2.Potencial de rendimiento y características agronómícas de algunas líneas avanzadasen ensayos de diferentes ciclos, La Estanzuela, 1999.Ensayo*DPDPDPClClClCICICICICCCCCCCCCruzamientoKARUfTAM 200!WGRC2P2157/KS789-28//VICBUCK CANDil (Testigo)X85W663-7-4-2185HF011-6-3­3//X87807-22/KHBF0290/X84W063-9-39-2//AR HINIA GORRION (Testigo)BEZ2B/CGN//VRZECAR/fTRAP1/BOWINIA CABURE (Testigo)INIA TIJERETA (Testigo)SITEllACHIUPVNlE 2265 (Testigo)1. MIRLO (Testigo)Rend.(kg/ha)41773764305872836702643573267280681964729278924667486085% del mejor testigo 1371231001131041001071071009513713710090RoyahojaTR5MSTR20M40MS5MR30MS30MS40MSSTR40MS30MSTR5MSPH Prot. Indicekg/hl % SDS**79.6 11.9 11574.4 12.9 7614.3 16578 15680 12477 14680 12.7 11578 .7 11.9 8075.3 13.3 8378.8 14.8 9579.8 11.4 14579.2 12.8 7576.2 13.5 12379.6 12.7 94* DP= Doble proposito, CL= Ciclo largo, CI= ciclo intermedio, CC= Ciclo corto** Indice SDS= (Sedimentacion SOS! Porcentaje de proteina)'100

342 M.M.Kohli, G. Bernheim , M Quinckeobjetivos mencionados anteriormente. La meto­dología del manejo del germoplasma desarrolla­do localmente se muestra de manera esquemáticaen la Fig. 1.local con el introducido. Con este objetivo, másde 2.100 hibridaciones simples y múltiples fueronrealizadas durante el periodo 1994-99 con losCuadro 3. Comportamiento de germoplasma seleccionado y transferido al Programa Nacional deTrigo, La Estanzuela, 1999-2000.Ensayo Total Líneas CI Líneas CI entre Mejores líneas en La Estanzuela RendimientoFinal líneas Convenio las mejores 10 (kg/ha)DP 49 12 4 94V2906 4454lE 2245 (Mejor testigo) 28071. TIJERETA 2664Cl 81 23 6 GA83128C3/821264-2-2 7203P. PUNTAL (mejor testigo) 6128lE 2275 6096CRIM/SOTY/3/JARlPDUE//SON/4/PSN"S"/BOCI 30 14 4 W"S" 60951. CABURE (Mejor testigo) 6143E. PElON 90 5648CC 72 28 4 ALTAR 84/AE. SQUARROSA(221)//WEAVER 6682lE 2265 (Mejor testigo) 6866l. BOYERO 6010Fig. 1. Metodología de manejo de germoplasma trigo.

Desarrollo de germoplasma de trigo en Uruguay343Por otra parte se ha hecho un esfuerzo espe­cífico en desarrollar poblaciones para caracterís­ticas como resistencia a septoriosis de la hoja yfusariosis de la espiga. En el caso de septorio­sis, el desarrollo de doble haploides hecho enbase a selecciones individuales en F 2 YF3 ha per­mitido identificar líneas sobresalientes presenta­das en el Cuadro 5. (Colaboración del Dr. MujeebKazi, CIMMYT México).El resultado de este esfuerzo ha producidopoblaciones segregantes en diferentes generaciones.En el año 2000 sobre 5.000 poblacionesrepresentando ciclo largo (3.520), intermedio (242)y corto (1.547) están siendo evaluadas. Las primeraslíneas uniformes cosechadas en la generaciónF5 y probadas en ensayos de una solarepetición durante 1999 muestran un alto potencialde rendimiento en comparación con los testigoslocales y características de sanidad y calidadaceptable. Cuadro 4.Cuadro 4. Rendimiento de grano, características agronómicas y de calidad de líneas seleccionadasdel ensayo de ciclo largo no replicado (F5 me7).Cruzamiento Espigazón Roya Rend. PH Prot Indicefecha * hoja (kg/ha)** kg/hl % SDS494J6.11/ATIILA 19-5ep-99 5MRR 7444 77.5 11 .8 96.0TAM200/MILAN 26-Sep-99 40MS 6913 77.8 13.2 128.6TX81 V6614/LUCO 21-Sep-99 10M 6604 75.9 12.5 100.9T JB916.46/CB306//2*MHB/3/BUC/4/BORL95 21-Sep-99 20MS 6576 76.7 11.9 94.4TOKIR/BORL95 23-Sep-99 20M 6337 79.0 10.5 141.01. TklERETA 15-0ct-99 TR 5623 78.8 12.3 162.7LE 2233 18-0ct-99 10MRR 5539 77.8 12.6 172.0Cuadro 5. Rendimiento de grano, características agronómicas y de calidad de DHs, 1999.Cruzam iento Historia de Roya Sept. Rend. PH Prot Indiceselección hoja hoja (kg/ha)** kg/hl % SOSURES/BOW//TRAP#1/BOW UR94019-54Ie-0Ie- 5MS 43 7387 80.6 12.1 91.05DH-OURURES/BOW//TRAP#1/BOW UR94019-54Ie-0Ie­2DH-OUR20MS 54 6893 80.9 11 .2 98.0URES/BOW//TRAP#1/BOW UR94019-84Ie-0Ie- 40MS 54 6791 81.5 11.7 77.010DH-OURURES/BOW//TRAP#1 /BOW UR94019-65Ie-0Ie- TR 43 6754 81.1 11.7 77.010DH-OURE. CARDENAUTNMU UR94047-2Ie-0Ie- 20MS 54 6686 81 .1 12.9 85.0LE 2265 12DH-OURTR 65 6748 76.2 13.5 104.01. MIRLO 5MS 43 6085 79.6 12.7 79.0•• Datos de rendimiento ajustados estadísticamente.

344 M.M.Kohli, G. Bernheim, M QuinckeEstudios específicosAvance genético en rendimientoLos estudios hechos para determinar el avan­ce genético en rendimiento de trigo logrado du­rante 1958 y 1998 (en base a las 13 variedadesliberadas) muestran un incremento de casi 60kg/ha/año bajo condiciones de alta fertilidad cono sin control de enfermedades. Fig. 2a. Esto re-presenta un incremento anual de 1.63% bajo condicionesde enfermedades controladas y 1.84%sin control de enfermedades. En otras palabras,el incremento de rendimiento en el último caso fueacompañado por una mejor resistencia a las enfermedadesen nuevas variedades.Bajo condiciones de baja fertilidad, el progre­so genético logrado durante el período mencio­nado fue de 1.12% anual (28 kg/ha/año) con con­trol químico de enfermedades y 1.43% anual(34 kg/ha/año) sin el control químico. Fig. 2b.6000Rendimiento en kg/ha5500con fungicida 5000 Progresa 59.30 kg/ha/año * .....'•• ••:¡;.~.4500 - (1.63% anual).. ••• *" *-­'4000.. ~.3500••••••• •• ••••.... ••/\':•• •• *3000.....;:sin fungicidaProgresa 59.85 kg/ha/año(1.84% anual)2500 *58 63 68 73 78 83 88 93 98Año de liberacióncon fungicida* sin fungicidaFig. 2a. Rectas de regresión estimadas para,alta fertilidad.4000Rendimiento en(kg/ha)3500con fungicidaProgresa 28.17 kg/ha/año ~..3000 (1.12% anual)2500••••••••••••...... ••••••••• sin fungicidat--'~.-- * Progresa 34.33 kg/ha/año*L ••• ••• ~ * (1.43% anual)2000 •••*r150058 63 68 73 78 83 88 93 98Año de liberación•••*con fungicida* sin fungicidaFig. 2b. Rectas de regresión estimadas para baja fertilidad.

Desarrollo de germoplasma de trigo en Uruguay345Importancia relativa de loscomponentes de rendimientoEl análisis de la importancia relativa de espigas/m2 , granos/espiga y peso del grano hechoen base a casi 200 líneas avanzadas mostró lagran contribución (35%) del número de espigas/m 2de una linea. El segundo componente en importanciaresultó ser el peso de 1.000 granos cuyacontribución al rendimiento es alrededor de 17%.El número de granos/espiga fue de menor importancia(6 .5%) , lo que explica la predominanciade espiga chica en el germoplasma estudiado.A su vez, se observó una relación negativa(- 9.7%) entre el número de espigas y granos/espiga. Las otras dos relaciones entre el pesode 1.000 granos con el número de espigas/m 2 ocon el número de granos/espiga fueron negativas,pero de menor magnitud.Llenado rápido de granoEn general, la espigazón de los trigos uruguayosestá concentrado desde fines de septiembrehasta fines de octubre, un periodo que puede sercrítico, tanto bajo el punto de vista de temperaturacomo de humedad. A partir de septiembre elincremento rápido de temperatura afecta seriamenteel llenado de grano y la calidad industrial.En base a un ensayo de rendimiento sobremás de 100 líneas de ciclo largo se observó quemás del 90% de ellas no pudo completar su llenadohasta 45 días después de la espigazón. Estorepresenta una seria restricción en cuanto al incrementode rendimiento y la calidad panaderarequerida. Con este objetivo se han identificadovarias líneas avanzadas de origen Kansas, EstadosUnidos, que puedan servir como fuentes dellenado rápido de grano en el Programa de Mejoramientoen el futuro. Fig . 3.Interacción entre fertilizaciónnitrogenada y calidad industrialEl efecto de la aplicación adicional de nitrógenoen el estado de elongación y embuche sobrela calidad industrial (especialmente proteica) esbien conocida y documentada mundialmente. Sin120.08:2:e:­~100.0BOl60.040.0._---­ -~.--. . "- ,"- -l.llJ- - ·EFED-1153)-1153320.00.0100 300 500700 900 1100Grados díaFig. 3.Curva de llenado de grano, PMG) (%) en función de grados día.

346 M.M.Kohli, G. Bernheim, M Quinckeembargo, en los ensayos realizados en Uruguayse han observado interacciones fuertes entre estapráctica, las variedades usadas y el control deenfermedades. Como ejemplo se puede mencionarla baja respuesta de la aplicación tardía denitrógeno en la variedad INIA Mirlo y la fuerte interaccióncon enfermedades en la variedad INIAChimango.Resistencia a las enfermedadesLas enfermedades del trigo representan el factormás importante que determina el éxito o elfracaso del cultivo en un año (Kohli, 1993; Kohli yReis, 1994; Diaz et al., 1997). Estas tienen unvalor relativamente crítico especialmente en losaños húmedos. A pesar de que el control químicode enfermedades es una práctica ampliamenteadoptada por los agricultores, su eficiencia depende,en muchos casos, de la resistencia genéticapresente en las variedades.Con el objetivo de incrementar el nivel de resistenciagenética en el germoplasma nacionalde trigo, el Convenio ha desarrollado tareas específicasen el caso de roya de la hoja, septoriosisde la hoja, mancha amarilla y fusariosis de laespiga. Estas varían desde la identificación defuentes de resistencia a enfermedades específicas,hasta el desarrollo de metodologías adecuadaspara lograr una evaluación eficiente. En algunoscasos este esfuerzo se ha llevado adelanteincorporando nuevas fuentes de resistencia algermoplasma local como se ha mencionado anteriormente.Roya de la hojaLa roya de la hoja sigue siendo la enfermedadmás prevalente a nivel nacional y la causa principalde la retirada de variedades del sistema deproducción. En el caso de las variedades de ciclolargo como Estanzuela Federal, la susceptibilidadno sólo causa la pérdida de rendimiento ypeso específico, sino también representa un riesgopotencial en el incremento de la cantidad deinóculo para las siembras de variedades de ciclocorto.En este caso, la colaboración de los Dres.Ravi Singh, CIMMYT México; Amarilis Barcellos,EMBRAPA Trigo, Brasil y Silvia Germán, INIA,Uruguay ha sido de gran valor. Con el esfuerzocomún, se ha progresado en la exploración deresistencia a la roya de la hoja en estado de plantaadulta. La identificación de un grupo selectode líneas adaptadas a la región y resistentes aesta enfermedad permite desarrollar un programade su transferencia al germoplasmanacional.Cuadro 6.Septoriosis de la hojaLa colaboración de la Ing. Agr. Martha Díazdel INIA, La Estanzuela, ha sido clave para losavances logrados en la investigación sobre septoriosisde la hoja.El análisis de diferentes escalas de evaluaciónde la enfermedad señaló la gran importanciadel porcentaje de la infección representado por elsegundo dígito de la escala doble dígito (SaariPrescott mOdificado) Consecuentemente la severidadde la enfermedad es el mejor indicadorde la pérdida causada al rendimiento de grano(Kohli, Crossa y Díaz, 1996). Por otra parte, seha observado un mayor nivel de resistencia en elestado juvenil de casi todos los materiales estudiados.Sin embrago, el incremento en el nivel deinfección sobre diferentes cultivares depende delnivel de resistencia presente en cada uno de ellos.(Díaz, Kohli e Ibañez, 1999).Los trabajos sobre el control químico de estaenfermedad muestran que en una variedad susceptiblecomo I t\IIA Chimango, las pérdidas derendimiento de grano pueden llegar a casi eI70%.En base a los resultados de tres años (1997­1999), el promedio de pérdida de rendimiento envariedades de ciclo largo varió entre un 14 y 28%.En las variedades de ciclo corto el nivel de pérdidaosciló entre el 16 y el 22%. La variedad EstanzuelaCardenal de ciclo corto resultó ser lamás susceptible del estudio llegando a tener unapérdida máxima de casi 50% del rendimiento delgrano.Con el objetivo de transferir la resistencia identificadaen cuatro progenitores: viz Trap1/Bobwhite, Burrión, Tinamou y Corydon a las variedadeslocales se desarrolló un plan de cruzamientos.Las líneas doble haploides desarrolladassobre la base de esas cruzas y evaluadas enUruguay muestran no sólo una mejoría en el nivelde resistencia a la septoriosis, sino también unamejoría significativa en el potencial de rendimientosobre los testigos. Cuadro 5.

Desarrollo de germoplasma de trigo en Uruguay347Cuadro 6. Germoplasma con resistencia a roya de la hoja en estado de planta adulta.Línea avanzada o cruzamientoReacción a la roya de la hojaLa Estanz. Young Pergamino Passo Fundo MéxicoSNlfTRAP#1/3/KAUZ*2fTRAP//KAUZ 10 MR 2M TMS TMSCAR422/ ANN fTRAP#1 /3/SE R1*3//AGN6*YR 20 MR TM 10S TMSTRAP#1/Y ACO/3/KAUZ*2fTRAP//KAUZ 20 MRMS 10 MS TMS TMRBCIM/BÑDU//BNAP/SGE/3/SGE//BCIM/BÑDU 20 MS 5MS O 5R-S 20VI/3/5948.AlfTZPP/P68: 16359//CMH.77A-917 20M 5 MS 20MS 5R MR 5PF70354/MUS//JUP/EMU/3/GJO/4/IAC73 15 R 5M TMS 5MR MS 20PF70354/MUS'S'//PHO'S'fTMP 5 MS 20 MS TMR 5R-SLAP1438/NOBO 10 MR 30 M 30MS 10R-S 10CEP85155/3/CEP7780*2//H499.71N4*JUP/4/BR23 5 MRMS 2MS TMR 5MR 5HUAÑIL INIA 10 R 20 MS 5MR 5MR RR37/GHL121//KAUBB/3/BUC"S"/BUL"S" 5R 20 M 10MR 5MR 15PARULA 10 MR 2M TMS TRFRONTANA 20 MRMS 15 MS 40S 10MR MSE. CARDENAL (Testigo suceptible) 70 S 70S 70S 50S 85Mancha amarillaA pesar de los avances registrados a nivel in­ternacional contra la fusariosis de la espiga, éstasigue siendo, en la actualidad, la enfermedad másdifícil de controlar tanto a través de procesos ge­néticos como via uso de control químico. Ade­más de afectar el rendimiento y la calidad delcultivo, la fusariosis es temida por las toxinasgeneradas que pueden afectar la salud humana yanimal. Aunque las epidemias severas de estaenfermedad han sido relativamente pocas en Uru­guay, el incremento de su frecuencia e intensidaddurante la última década es una causa de preocupación(Díaz y Kohli, 1997).El incremento de la superficie de trigo bajosiembra directa ha generado una importanciamayor de la mancha amarilla durante los últimosaños (Diaz y Kohli, 1997). Se conoce la sobre'vivencia del hongo causante de esta enfermedaden los rastrojos sobre la superficie. Sin embargo,ha sido difícil comprobar la posibilidad de su presenciasobre huéspedes alternativos como lasespecies de Lolium que integran en abundanciala pradera nacional. Asimismo, la variabilidad patogénicadel hongo en el ámbito nacional es untema a ser estudiado.La evaluación de fuentes de resistencia a lamancha amarilla contó con el apoyo del AUSID.Durante varios años de estudios, las líneas avanzadasy variedades como Milán, lAS 20, SR 32,Toropí, Florida 301 y Suzhoe 10//Alondra/Pavón(CM 91135) mostraron un alto grado de resistencia(entre 2 y 10% de infección) en comparacióncon el testigo susceptible PROINTA Queguay(Kohli y Díaz, 1997).Fusariosis de la espigaLa resistencia de los trigos de origen chinosigue siendo la mejor fuente para el desarrollo degermoplasma contra esta enfermedad. Sin embargo,ha sido necesario combinar el alto gradode resistencia a la enfermedad con un bajo nivelde toxinas en las fuentes que pueden ser usadaspor los programas de mejoramiento. Los trabajosdesarrollados en colaboración con la

348 M.M.Kohli, G. Bernheim, M QuinckeIng. Agr. Martha Díaz muestran el mejor comportamientode la línea Catbird bajo condiciones deinoculación artificial. Sin embargo, en combinacióncon el germoplasma local en cruzas simples,el nivel de resistencia mostrada por Catbirdno esta mantenida. Por esta razon, ha sido necesarioidentificar progenitores que contenganvarias dosis de germoplasma chino o una combinacióncon otras fuentes de resistencia . Algunasde estas combinaciones son las siguientes:SHA7NEE//JM4058/GEI\JSHA3/SERI//SHA4/LI RANING8745/3/2*CH UM 18//JU P/BJYSHA4/3/2*CHUM 18//JU P/BJYSHA3/CATBIRDCon este propósito las combinaciones degermoplasma chino con líneas de origen brasileñoestán siendo utilizadas como progenitores enel desarrollo de germoplasma.Las muestras de grano infectado por fusariosisy analizadas con la colaboración del LaboratorioTecnológico del Uruguay (LATU) señalan lapredominancia de la toxina Deoxynivalenol (DON)a nivel nacional (Piñero, Kohli y Silva, 1996).Otras toxinas identificadas en estas muestrasfueron 15-Ac DON y T2. En ninguna de las muestrasla presencia de Nivalenol fue detectada.Se observó una gran variación en el nivel deDON presente en el germoplasma con diferentesniveles de infección de la enfermedad. No todoslos materiales clasificados con resistencia o moderadaresistencia a la enfermedad en el campotuvieron un bajo nivel de toxina. Sin embargo, losanálisis sobre las mejores líneas identificadas conbajo nivel de infección de fusariosis también mostraronuna baja presencia de DON (Cuadro 7).Necesidades futurasGermoplasmaPara continuar con el objetivo de incrementarla variabilidad genética en el germoplasma de ciclolargo adaptado a las condiciones del Uruguay,es necesario ser selectivo en las introduccionesfuturas. A pesar de las limitaciones, losmateriales genéticos de las grandes planicies delos Estados Unidos prometen tener la mayoríade los componentes necesarios. Por otra parte,el tipo agronómico, la resistencia a las enfermedadesy la calidad panadera puede seguir proviniendodel germoplasma CIMMYTConsiderando el incremento en el área sobresiembra directa, se prevé la necesidad de desarrollargermoplasma bajo este sistema de manejo.Aunque la resistencia a las enfermedadesparece ser actualmente el único factor limitantedel germoplasma en este sistema, el establecimi~ntodel cultivo y su susceptibilidad a las bajastemperaturasdel suelo en la fase inicial pue-Cuadro 7. Relación entre nota de Fusariosis en campo y nivel de toxinas en grano.Línea Fusariosis* DON 15-Ac T2 ResistenciaNota Res. mg/kg DON mg/kg mg/kg Toxina**PrlNee 6 35 MSS 167 800.0 >1000 S Catbird 1 TT R 119 800.0 R/LT Luan T R 320 R/LT Catbird2 24 MRMS 1600 S Sh 8/Gen 44 S nd LT CAR 853/Coc .. 72 44 S 2235 S B. Guarani 55 AS 640 S. R: Resistente, MR: Mod. resistente, MS : Mod. susceptible, S: Susceptible.•• R: Resistente, S: Susceptible, LT: Bajo nivel de toxina.

Desarrollo de germoplasma de trigo en Uruguay349den ser otros de los factores que afecten su adaptación.Manejo de enfermedadesEl manejo integral de enfermedades sigue siendoel objetivo principal de las investigaciones entrigo en el Uruguay (Kohli, 1995). Además deutilizar los datos generados para la resistenciaen estado de planta adulta en las royas, seránecesario crear un sistema de sondeo y recolecciónde muestras a nivel nacional. También seprevé la necesidad de conducir estudios epidemiológicospara las principales enfermedades queafectan el cultivo de trigo.Teniendo en cuenta la poca información queexiste sobre la variabilidad genética en la manchafoliar, se considera necesario seguir los esfuerzosen este sentido y también en el desarrollode informaciones sobre to xinas relacionadascon la mancha amarilla y fusariosis de la espiga.Manejo de cultivo y aspectosfisiológicosPor su localización geográfica y la disponibilidadde agua durante el ciclo del cultivo, el Uruguaydebería tener un potencial de rendimientomucho más alto que el actual. Sin lugar a dudas,la inserción del cultivo dentro del sistemaganadero agrícola hace necesario estudiar losaspectos nutricionales tanto macro como microde una manera cabal. Asimismo, se prevé lanecesidad de buscar métodos o momentos deaplicación de nutrientes que incrementen la eficienciade la fertilización en el futuro. El incrementode la superficie bajo siembra directa creanuevas oportunidades para estudiar esas interaccionesasí como también las de manejo-sanidady calidad de grano para lograr una mayor eficienciaen la producción.En los aspectos fisiológicos nos falta un entendimientocabal de interacciones entre el ambientelocal y el rendimiento logrado. Los estudiossobre el desarrollo del cultivo y la distribuciónde biomasa como también la contribuciónde los componentes de rendimiento en diferentesaños pueden ayudar al desarrollo de germoplasmade una manera importante.Incorporación de nuevas tecnologíasLa creación y evaluación de los doble haploidespara características específicas y como apoyoal desarrollo del germoplasma en general se havuelto rutinario en varias partes del mundo. Laincorporación de esta tecnología al Programa deMejoramiento en el Uruguay puede acelerar elproceso de incorporación de resistencias múltiplesen el germoplasma adaptado. A pesar de lautilización lenta de los marcadores molecularesen el mejoramiento de trigo, el desarrollo de poblacionespara características específicas comocalidad industrial , brotación en la espiga y/o resistenciaa enfermedades como mancha amarillay fusariosis de la espiga deben ser consideradasprioritarias. En el caso de calidad industrial,existe la necesidad de determinar el perfilproteico, especialmente la presencia de sub unidadesde gluteninas de alto y bajo peso molecularen las variedades principales y progenitoresde valor en el programa de mejoramiento. A suvez la utilización de la tecnología NIRS para acelerarel proceso de selección de germoplasma concaracterísticas de calidad en generaciones tempranaspuede dar un gran impulso a mejorar lacalidad industrial de las variedades en el futuro .El CIMMYT en colaboración con ell~IIA está, abocado a continuar sus esfuerzos para el continuodesarrollo del germoplasma de trigo en lasáreas mencionadas anteriormente y otras quesurjan como prioritarias en el futuro . Es solo coneste esfuerzo sinergético que esperamos avanzaren la producción de trigo en el Uruguay y anivel regional.AgradecimientosAprovechamos la oportunidad para agradecerel apoyo financiero, técnico y administrativo proporcionadopor los colegas dellNIAy del CIMMYTpara el desarrollo de estas actividades del Convenio.

350 M.M.Kohli, G. Bernheim, M QuinckeLiteratura consultadaDíaz de Ackermann, M.; Kohli, M. M. 1997 (a) . Screening forFusarium Head Blight Resistance in Wheat. In: Fifth EuropeanSeminar. Szeged, Hungary. Cereal Research Communications:733-734Díaz de Ackermann, M.; Kohli, M. M. 1997 (b). Research onFusarium Head Blight of Wheat in Uruguay. In: Dubin H. J;Gilchrist L.; Reeves J; McNab A. (eds. ) Fusarium HeadScab: Global Status and Future Prospects, México, D.F. :CIMMYT.Díaz de Ackermann, M.; Kohli, M. M. 1997 (c). Research onPyrenophora Irilici-repen/is Tan Spot of Wheat in Uruguay.Presented in International Workshop on HelminthosporiumBlights of Wheat Spot Blotch and Tan Spot. CIMMYT, El Batan,México, February 9-14, 1997.Díaz de Ackermann, M.; Kohli, M. M.; Ceretta, S.; Abadie, l;Ibañez, W. 1997. Importancia de las enfermedades en laproducción del trigo en Uruguay. In: Taller: Explorando AltosRendimientos en Trigo. Octubre 20-22, 1997. INIA La Estanzuela,Uruguay.Díaz de Ackermann, M.; Kohli, M. M.; Ibañez, W.1999.Resistance of wheat cultivars to Septoria tritici at different growthstages. In: Proceeding of the 5th International Workshop onSeptoria/Stagonospora Diseases of Cereals. Eds. van Ginkel,M. , A. McNab, and J Krupinsky. September 21-24 , 1999.CIMMYT, México. 131-133.Kohli, M.M. 1993. Resistance to Septoria tritici blotch in SouthernCone germplasm. Presented at Septoria Workshop, In: GilchristS.L.; M. van Ginkel ; A. McNaab.; and G. Kema (eds). 1995.Proceedings of the Seploria Irilici Workshop, Mexico, D.F.:CIMMYT pp 62-72.Kohli, M.M.; Reis, E.M. 1994. Estrategias en el control deenfermedades de trigo. En: Estrategias para una ProduccionSustentable. Congreso Nacional de Siembra Directa, 3; VillaGiardino, Cordoba (Argentina); 31 Ago - 2 Sep 1994. Trucco, V., (ed.). Cordoba (Argentina) ; Asociacion Argentina deProductores en Siembra Directa (AAPRESID), 1994 . p.174-192.Kohli, M.M. 1995. Control integrado de enfermedades de trigo. In:Diaz M. (ed.) Manejo de enfermedades en cereales de inviernoy pasturas. Serie tecnica 74 . INIA La Estanzuela. pp 25-41.Kohli, M.M.; Crossa, J.; Díaz de Ackermann, M. 1996. Efficiencyof double digit evaluation scale of Septoria leaf blotch and itsrelationship with damage in wheat. Pos ter presented at theInternational Wheat Conference, 5; Ankara (Turkey); 10-14 Jun1996; Ankara (Turkey); Ministry of Agriculture and Rural Affairs.Kohli M. M.; Diaz de Ackermann M. 1997. Evaluation of SouthernCone Wheat Germplasm for Spot Blotch and Tan Spot Diseases.Presented in Internalional Workshop on HelminthosporiumBlights of Wheat Spot Blotch and Tan Spot. CIMMYT, El Batan,Mexico, February 9-14, 1997.Tavella, C.M.; Verges, R.P.; Kohli, M.M. 1996. Progress indeveloment of double purpose wheats in Uruguay. In: Kohli,M,M. ed, 1996. lnternational workshop on facultative and doublepurpose wheats. La Estanzuela, Uruguay, October 23-26, 1995.Uruguay, CIMMYl

Reseña de la investigación del programade trigo harinero del CIMMYTMaarten van GinkeJ1IntroducciónEl presente documento resume algunos de loslogros más importantes del Programa de TrigoHarinero del CIMMYT en los diversos mega-ambientes(ME) en los que trabaja y que puedenresultar de interés para los investigadores de trigoen el Cono Sur. Se presentan los avances logradosen el mejoramiento de trigo en: zonas irrigadas(ME1), zonas con alta precipitación (ME2),suelos ácidos (ME3), regiones tropicales (ME5)yen regiones productoras de trigo facultativo ode invierno en el mundo (ME7-ME12).Trigo irrigadoPoblaciones segregantesEstrategia de mejoramientoEn CIMMYT las poblaciones segregantes quese obtienen con el método genotécnico conocidocomo "plantas seleccionadas en masa" (se/ectedbu/k) se han incrementado. Este método nuevodifiere del muy eficaz, difundido y promovidométodo "masal-genealógico modificado" (modifiedpedigree/bu/k) , en el que la semilla de plantasseleccionadas en forma individual en la generaciónF 2de una cruza particular no se promuevepor separado al mismo número de parcelas F 3 'sino que se mezcla y se siembra en una solaparcela F 3 de mayor tamaño. Esta nueva metodologíafue promovida y descrita por los Ores.Guillermo Ortiz Ferrara y Ravi Singh en la décadade los 80 y los 90. El costo de manipular laspoblaciones mejoradas con este método se reduceconsiderablemente. La pregunta es si tambiénserá posible formar líneas nuevas con suficientesatributos sobresalientes para convertirseen variedades comerciales importantes. El usode esta novedosa metodología en experimentosespeciales y en poblaciones genéticas en menorescala, ha demostrado sus verdaderos alcancesen el CIMMYr. Próximamente, un número mayorde poblaciones avanzadas por este método llegaráa la etapa del ensayo de rendimiento en losEPR y podremos evaluar de manera más adecuadasu eficacia en el programa de trigo harinero.Presión de selecciónDurante el proceso de selección y descarte,se seleccionan en promedio 33% de los mejoresmateriales. Esto puede fluctuar desde el 1 % deplantas individuales (ejemplo, 20 plantas seleccionadasentre 2,000 en una población F 2) hastamás del 75% en la fase final cuando la mayoríade las líneas presentan las características deseadas.Después del proceso de selección encampo, en la mayoría de los casos se hacen seleccionesy descarte visuales de grano. Las entradaspromovidas se siembran posteriormente enlos ciclos de Toluca y/o El Batán, en el transcursode mayo y junio.Presión de enfermedadesEn el ciclo de invierno (Cd. Obregón, Valle delYaqui: Y99-00), miles de poblaciones segregantesfueron expuestas a enfermedades comunesen los ME antes mencionados. Aunque las principalesepidemias que se desarrollaron fueron lasde roya de la hoja y roya del tallo, también seinocularon 1,000 entradas con carbón parcial.Se sembraron más de 30,000 hileras por espigade plantas F 7, provenientes de las primerascruzas sometidas a inoculación artificial con vi-1 CIMMYT, Km 45 Carretera México - Veracruz, El Batan, Texcoco, Edo. México, 56130, México.E-mail: m. van-ginkel@cgiar.org

352 Maarten van Ginkelrulencia sobre Yr9 en Toluca durante todo su procesode desarrollo. Si bien la mayoría de las regionesdel mundo ya han sido expuestas a estavirulencia, que ataca al gene Yr910calizado en latranslocación 1 B/1 R, esta raza tardó en llegar aMéxico.Color del granoEn la mayoría de las zonas productoras detrigo bajo riego , en particular las densamentepobladas, se requiere o prefiere grano blanco. Enun programa de mejoramiento resulta costososeguir mejorando poblaciones, desde las primerascruzas hasta los ensayos de rendimiento, pormás tipos de trigos de los que en realidad senecesitan. Por lo tanto, en las generaciones F 1(híbrido), F 2o F 3, se descartó el grano rojo y seseleccionó sólo grano blanco para el ME1. Sepromovió por separado una cantidad pequeña depoblaciones de trigos de grano rojo. Se estimaque una selección de acuerdo con el color de lasemilla, efectuada tan temprano como fuera posibleen la etapa inicial del proceso de mejoramiento(F 1 híbrido, F 2 o F 3) ' permite retener unamayor variabilidad genética para otras característicasclave, de las que se podría efectuar unaselección subsecuente.Como resultado, las poblaciones de grano blancoen la generación F7 en el ciclo Y99-00 son tanbuenas como las de grano rojo. En el ciclo YOO­01 se evaluará por primera vez el rendimiento deambos grupos en los ensayos preliminares derendimiento (PYT) .Ensayos de rendimientoSiembra en plano y en camellonesPor primera vez , se sembró un gran númerode líneas avanzadas tanto en camellones comoen plano. Este método permite identificar genotiposcon buen comportamiento tanto en camellonescomo en plano o melgas. Las razones parausar este método son:• Se producen interacciones de genotipo x métodode siembra.• En ciertas situaciones, con la siembra en camellonesse ahorra aproximadamente 30 % enel uso de insumos y se obtienen rendimientossimilares a los de la siembra en plano. Sin embargo,una gran mayoría de los países en desarrolloaún siembra en plano.• La siembra en camellones ha comenzado apopularizarse en algunas regiones, entre ellasChina, India, Pakistán , Nepal, Bangladesh, Irán ,Turquía y Ecuador, sobre todo entre los investigadores.• Las variedades que se adapten a la siembra encamellones pueden llegar a adaptarse a am ­bientes más diversos y ~ producir rendimientosaltos y estables.Se sembraron dos tipos de ensayos de rendimiento,dependiendo de los materiales evaluados:• Ensayos preliminares de rendimiento (PYT) condos repeticiones, en los que se probaron líneasavanzadas a F 7 recién creadas.• Ensayos de rendimiento (YT) con tres repeticionespara evaluar las mejores entradas de losPYT del año anterior.Resultados del ensayo de rendimientoLos análisis de datos mostraron líneas nuevasmuy promisorias, tanto en los YT como enlos PYT, que rindieron 20-25%, o más, que lostestigos locales y dos variedades comercialescomo RAYON F89 y BACANORA T88 . Las nuevasvariedades para el Valle del Yaqui son de altorendimiento y de buena calidad .Ensayos de rendimiento. En el Cuadro 1 sedescriben las dos mejores entradas de los ensayosde rendimiento en camellones.Las mejores líneas se incluyeron en el 35°Vivero Internacional de Selección (IBWSN) y lomejor de éstas, en el nuevo 23° ESWYTEnsayos preliminares de rendimiento. Enel Cuadro 2 se resumen las entradas más recientesde los ensayos preliminares sembrados encamellones.Los materiales más avanzados de estas líneas(entradas de los ensayos de rendimiento) se enviaronal Laboratorio de Calidad del CIMMYT paraun análisis completo de calidad . Los mejoresmateriales se utilizarán en nuevos cruzamientos.Se identificaron también materiales elite co'ncierto grado de precocidad para regiones dondese hace sólo un cultivo de ciclo corto. Muchas

Reseña de la investigación del programa de trigo harinero del CIMMYT353Cuadro 1. Entradas sobre-salientes seleccionadas en los ensayos de rendimiento sembrados encamellones.CRUZAPASTO R/3/KAUZ*2/0 PATN/KAUZCHOIXlST AR/3/HE1/3*CN079//2*SERIGENEALOGíACMSS93B00308S-29Y-010M­01 OY-01 OM-7Y-OMCMSS93Y02712T-40Y-010Y­01 OM·01 OY·2M-OYREND. %(TON/HA) RAYO N8.69 1408.62 139Cuadro 2. Entradas de alto rendimiento seleccionadas en los ensayos preliminares sembrados encamellones.RENO.CRUZA GENEALOGíA(TON/HA)%BACANORAHD29/2"WEAVERl4IBON/CROW/IBUC/PVNl3/2'VEE#10 CMSS95Y00625S·0 1 00Y-1 OB-01 OY-o10M­ 7.96 1398Y-OYHD29/2"WEA VERl4/BON/CROW//BUC/PVNl3/2*VEE# 10 CMSS95Y00625S-0 1 OOY-1 OB-01 OY-o10M­ 7.39 12910Y-OYCHENI AE.SO.(T AUS)//BCNl3iPFAU/ BOW/NEE#9 CMSS95Y00462S-5Y-01 OM-O1OY-o 1OM­ 8.05 12820Y-OYHAHNl2"WEAVERl4IBOW/CRON//BUClPVNl3i2'VEE#10 CMSS95Y00630S-0 1 OOY-0200M-1 Y-01 OM­ 8.38 12710Y·OYCROC_1 /AE.SO.(224)//OPATA/3/KAUZ'2 CMSS95Y03317T-055M-4Y-01 OM-01 OY· 7.21 126/BON//KAUZ'41NL 683010M-25Y-OYMUNIA/3iRUFF/FGO//YAV79/41PASTOR CMSS95Y01251S-0100Y-0200M-15Y­ 7.89 123010M-2Y-OYCROC_1/AE.SO.(224)//OPATA/3iKAUZ' CMSS95Y03317T-055M-4Y-01 OM-01 OY­ 7.05 12321BOW//KAUZ'41NL 683010M-13Y-OYcamellones, en tanto que las demás, sembradasen plano, tuvieron rendimientos muy altos duran­te Y 98-99. De acuerdo a los datos de uno, dos ytres años todas estas líneas son de alta calidadindustrial. Todas estas líneas se incluyeron enensayos de rendimiento con tres repeticiones(3x), que se realizaron en cuatro formas distintas:de las líneas mostraron de buena a aceptableresistencía al carbón parcial y a la roya de la hojay roya del tallo. Se tomaron muchas notas acercade la adaptación de la siembra en camellones.Variedades propuestas para serliberadas en el Noroeste de MéxicoDurante el ciclo Obregón (Y99-00) se sembraron36 de estas variedades. Se sabe que algunasde las entradas elite se adaptan a la siembra en1.Se sembraron en camellones de 80 cm a finesde noviembre, con riego total (cinco aplicacio­nes).

354 Maarten van Ginkel2.8e sembraron en camellones a fines de noviembre,con riego limitado (una aplicación durantela siembra y una posterior).3.8e sembraron en plano a fines de noviembre,con riego total.4.8e sembraron en camellones a mediados deenero, con riego total.Además, todas las entradas se sembraron encamellones y en parcelas grandes (16 camellonesde 16 metros), a mediados de diciembre, conriego total, pero sin repeticiones.Los testigos se seleccionaron de acuerdo conel método de siembra e incluyeron a BACAN 0­RA T88, RAYON F89 YALTAR 84 . Estas dos últimasson las principales variedades comercialesen el Valle del Yaqui . En el Cuadro 3 se describenlas seis principales entradas y su excelentecalidad industrial.Con el método de siembra recomendado y másusado en el Valle del Yaqui (en camellones y sembradasen noviembre), 32 de las 36 entradas superaronel rendimiento de ALTAR 84, 25 de ellas enforma muy significativa. La entrada de máximo rendimientorindió 1.5 tlha más que ALTAR 84 (22%).Riego limitado8e sembraron también dos grupos de líneaselite con riego limitado para identificar materialesque aun cuando requieran del mismo, rindanbien con una cantidad menor de agua. Aun conriego limitado se identificaron líneas que rindieroncasi 20% más que la variedad local comercialde trigo duro ALTAR 84 (Cuadro 4) .Ambientes irrigados con estrés decalorLa siembra tardía de trigo irrigado es muy comúnen ciertos países como Pakistán (ME1 HT:caluroso/seco), aunque está disminuyendo en laIndia. Estos trigos sufren de calor hacia el finaldel ciclo.El trigo sembrado en condiciones de calor yhumedad (ME5) está concentrado principalmenteen la parte noreste del 8ubcontinente Indio,incluyendo Bangladesh, una región que recibeatención especial por parte de nuestro personalCuadro 3. Entradas de máximo rendimiento, sembradas en camellones, con alto grado de calidadindustrial.CRUZAVEE/PJN//2*TUIBORL95/RABEBORL95/RABEHE1/5*CN079//BORL95GENEALOGíACM112735-0TOPY-18M­020Y-01 0M-3Y-01 OM-3Y-0M­1KBY-OMCMBW91 M04347S-7M-01 OY­03M-OY-4M-OYCMBW91 M04347S-7M-01 OY­03M-OY-6M-OYCMBW91 Y00466S-7Y-01 OM­01 OY-6M-015Y-OY-61 Y-OBREND.(TON/HA)7.68% RAYON110% ALTAR114W(1999)342GRUPO DECAUDAD(1999)7 .02 101 104 437 1a7.20 103 107 549 1a8.29 119 123 513 1a1aOASIS/4*BORL95CMSS92M04418M-1 Y-1 M-2Y- OY8.101161203491aCHEN/AE.SQ.(TAUS)I/FCT/3/2*WEAVERCMSS93B01840M-040Y22Y-01 0M-01 OY-01 OM-6Y-OM7.571091124021a

Reseña de la investigación del programa de trigo harinero del CIMMYT355Cuadro 4. Entradas de alto rendimiento, sembradas en camellones , con riego limitado (dosaplicaciones).REND.CRUZA GENEALOGíA%% ALTAR(TON/HA) RAYaNATIILA/3/HUI/CARC//CHEN/CHT CMBW90M4860-0TOPY -16M-4 Y -010M­ 7.16 117O/4/ATTILA010Y-5M-015Y-OYVEE/PJN//2*TUI CM112735-0TOPY-18M-020Y-010M-3Y­ 6.24 110 11901 OM-3Y-OM-1 KBY -OMSKAUZ*2/FCT CMBW91 M02703F-OTOPY -24M-01 OY­ 6.09 108 116010M-010Y-1Y-OMPASTOR/3/VEE#5//DOVEI CMSS93Y00302S-60Y-01 OY-01 OM-01 OY­ 6.04 111 115BUCPFAUIWEAVER9M-OYCMBW90M4-30-0Y6.02 107 115de la Oficina Regional en Nepal. Brasil yalgunasregiones en el sur de África también siembrantrigo en estas condiciones. Considerando que enestos ambientes ME5 existen periodos calurososdurante todo el ciclo de cultivo, se sembraronlíneas adaptadas en el Valle del Yaqui, enoctubre, enero y febrero, además de la siembraóptima en noviembre, a fin de simular dichosambientes.En el futuro, se estima dedicar menos atencióna los ME5 en México y asignar este mejoramientoa los científicos de las Oficinas Regionales. En laactualidad, se envían principalmente poblacionessegregantes de cruzamientos realizados en conjuntoy algunas líneas avanzadas, tanto a las OficinasRegionales como a ciertos programas nacionalesde investigación.Calor a principios o al final de del cicloLa tolerancia al calor a principios del ciclo decultivo es importante en varias regiones dentrode los ME5. Las mejores líneas para este ambientese enumeran en el Cuadro 5. A su vez, latolerancia al calor al final del ciclo también esimportante en varias regiones dentro de los ME1y ME5. En el Cuadro 6 se presentan las mejoreslíneas seleccionadas.Mejoramiento para aumentar el rendimiento con rediseño de componentes En esta línea de investigación, se pretendeusar trigos de espiga muy larga para aumentar elpotencial de rendimiento . Después de los altosrendimientos de las líneas F 5, creadas en el cicloY98-99 , se separaron para formar espigas hilerasde líneas F 7 en el ciclo Y99-00. Los mejores, materiales se promovieron al ciclo MV-99, en Toluca,y de éstos, los más sobresalientes formaránparte de las pruebas de rendimiento.Metodologías comparativas deselección para evaluar elcomportamiento de las variedades encondiciones de sequíaFrancis Kirigwi Macharia de Kenia , llevó acabo el último año de ensayos de rendimiento,como parte de su tesis de maestría y doctoradoen la Universidad Estatal de Kansas, bajo la supervisiónde personal del CIMMYT. El objetivo deeste estudio, que se inició a principios de los años90, era desarrollar una estrategia de selecciónpara mejorar variedades de trigo tolerantes a lasequía.

356 Maarten van GinkelCuadro 5. Seis líneas de alto rendimiento identificadas en la siembra de Octubre, en condiciones decalor a principios del ciclo, Y99/00. El ensayo se sembró en plano, con riego óptimo.RENO.CRUZA GENEALOGíA(TON/HA)%BCNPASTOR/3/ KAUZ*210PATAI/KAUZ CMSS93B00308S-31Y-01 OM-01 OY­ 5.65 134010M-4Y-OMKAUZ/3/SAPlrrEAU/HU I CM111642-7M-020Y-010M-010Y­ 5.62 13301 OM-OY-151 y -OBW4621/VEElKOEU3/PEG//MRUBUC CMBW91 M03389T-OTOPY-13M-1 Y­ 4.78 13301 OM-4KBY -3KBY -OM-OKBY -2PR-OB­OHTY-OB-OHTYKAUZlWEAVER CMSS93Y00076S-1 DH-1 B-O 1OOB 5.51 133SABUF/7/ALT AR84/ AE.SQUARROSA(224)// CASS94YOO045S-18PR-2B-OB-OHTY­ 4.61 128YACO/6/CROC_ 1/AE.SQUARROSA(205)/5/BR12*3/4/IAS55*4/CI14123/3/IAS55*4/EG,AUS//IAS55*4/ALDOB-OHTYATTILA/3/ HUI/CARC//CHEN/CHTO/4/ATTILA CMBW90M4860-0TOPY-16M-4Y- 5.34 12601 OM-01 OY-1 M-015Y-OYCuadro 6. Seis líneas de alto rendimiento identificadas,en la siembra de Febrero en condiciones decalor al final del ciclo, Y99/00. El ensayo se sembró en plano, con riego óptimo.RENO.CRUZA GENEALOGíA %BACANORA(TON/HA)XIANG82.2661/2*KAUZ CMBW91 Y02917M-030TOPM-24Y-01 OM-01 OY-015M- 3.02 1661 Y-OM-015PR-OB-OHTYOASIS/SKAUZI/4*BCN CMSS93Y04044M-1 M-üY -OHTY 2.86 158ATTILA/3*BCN CMBW90Y4399-0TOPM-1 Y-01 OM-01 OM-01 OY-1 M- 2.65 146015Y-OY-OHTYCAZO/KAUZI/KAUZ CMBW90Y3284-0TOPM-14 y -01 OM-01 OM-01 OY-6M- 2.55 140015Y-OY-OHTYPSNlBOW//SITTA/3/RDWG CMSS92Y01232T-41 Y-010M-01 OY-01 OY-8M-OY-OHTY 2.52 139OASIS/SKAUZI/4*BCN CMSS93Y04053M-3M-OY -OHTY 2.44 135

Reseña de la investigación del programa de trigo harinero del CIMMYT357Se hicieron en total 1 Ocruzamientos de líneaselite de trigo del CIMMYT para mejorar el potencialde alto rendimiento y obtener tolerancia a lasequía. Se trató de combinar la capacidad de respuestaa los insumas, conferida por los progenitorescon alto potencial de rendimiento (importantecuando el cultivo recibe cantidades apropiadasde nutrientes y humedad) , y la eficienciaen el uso de insumas, heredada por los progenitorestolerantes a la sequía (importante cuandoel cultivo sufre de sequía).Se emplearon dos ambientes para la selección.En el ambiente número uno (L) se aplicóriego sólo una vez, en la siembra, para simularlos ambientes de muchas regiones áridas dondese produce sequía severa durante tres o cuatrode cada cinco años. En el ambiente número dos(H) se aplicó riego dos veces, para simular unsitio donde las condiciones de sequía se presentanuna o dos veces cada cinco años.Se emplearon cuatro estrategias de selecciónal efectua r las 10 cruzas de F 2 a F 6:1. Selección con alto grado de humedad continua(HH).2. Selección en éondiciones de poca humedadcontinua (LL).3. Selección alternada (de F 2a F 6)con mucha ypoca humedad (HL).4. Selección alternada (de F 2 a F 6) con poca ymucha humedad (LH).El estudio se finalizó este año y se espera quelos resultados, junto con las conclusiones preliminares,queden listos en lo que resta del 2000.Trigo para ambientes con altaprecipitación pluvialPresión de enfermedadesSe desarrolló en forma artificial una epidemiade roya lineal (RL) y Septoria tritiei, en Toluca,zona de alta precipitación pluvial en la parte centralde México. Modíficamos ligeramente nuestrapropia metodología para RL, y al momento de lasiembra se agregaron a las poblaciones segregantesalgunos granos de MOROCCO, una variedad"universalmente susceptible". Con todoesto, fue posible crear focos de infección en intervalosde 1 a 2 metros lo que permitió que laepidemia de RL se desarrollara bien .Líneas tolerantes a suelos ácidosEn este ciclo, se están realizando en Tolucaensayos de rendimiento con más de 500 líneasavanzadas nuevas y sobresalientes, después dedeterminar med iante pruebas de laboratorio sutolerancia a suelos con elevadas concentracionesde aluminio.Ensayos de rendimientoLos ensayos de rendimiento en condicionesde alta precipitación pluvial se sembraron desdemayo hasta noviembre en Toluca (MV-99). En elCuadro 7 se presentan algunas de las entradascon mayor potencial de rendim iento.Si bien estas son entradas de alto rendimiento, no todas poseen buena calidad industrial. Losmateriales de buena calidad se sembraron porseparado (Cuadro 8). Evidentemente, los valoresW del alveograma de los dos años anterioressuperan los parámetros de calidad industrial establecidos.En 1999, los valores se redujeron unpoco por causa de una helada en octubre queafectó las propiedades del grano. Sin embargo ,los resultados de análisis anteriores confirmaronque la calidad de dichas entradas pertenece alGrupo "1".La combinación de rendimiento , resistencia ycalidad de algunas de estas líneas es muy interesante.Mejoramiento para obtenertolerancia y resistencia al BYDVEn el programa de mejoramiento se han efectuadocruzamientos de los mejores materiales conresistencia al virus del enanismo amarillo de lacebada (BYDV), proveniente de Thinopyrum intermedium(TC14), con materiales tolerantes alvirus , a fin de combinar esta novedosa resistencia(Ti) con tolerancia exi stente, por ejemplo, enANZA.De las poblaciones F 4sembradas en el cicloMV-99, se seleccionaron visualmente 190 plantascon mejor comportamiento agronómico. Nues­

358 Maarten van GinkelCuadro 7. Rendimiento de las líneas del programa de trigo harinero en el ciclo MV-99, Toluca,comparado con el del testigo comercial ROMOGA.CRUZAGENEALOGíAREND. %(TON/HA)ROMOGASHA4/CHIL CM91 099-25Y-OM-3N-1 Y-OYZ-01 OM- 10.40 131OY-3M-010Y-OFUS-1 FUSR37/GHL121//KAUBB/3/JUP/MUS /4/2*YMI CMBW91 Y01575S-4Y-01 OM-01 OY- 10.10 127#6/5/CBRD015M-5Y-OMSHA3/SERI//SHA4/LlRA CMBW90M2468-12M-01 OM-01 OY- 9.56 120015M-6Y-OMSHA3/SERI//G.C.w 1/SERI CMBW91 Y01596S-2Y-01 OM-01 OY- 9.34 117015M-6Y-OMPRINIA CM90722-23Y-OM-2 E-3Y -1 Y -OM-5SJ- 9.31 11701 OY-OM-1 SJ-OYSHA3/SERI//SHA4/LlRA CMBW90M2468-12M-01 OM-01 OY- 9.10 114015M-9Y-OMCuadro 8. Rendimientos y valores W del alveograma de líneas con buena calidad en el ciclo MV-99,Toluca, comparados con los del testigo comercial ROMOGA.REND. W WCRUZA GENEALOGíA % ROMOGA(TON/HA) (1998) (1999)THB//MAYAlNAC/31RABE/4/ MILAN CMSS92Y02157T-50Y-015M-010Y- 10.0 159 384 33701 OY-8M-OY -2SJ-OYTHB//MAYAlNAC/31RABE/4/ MILAN CMSS92Y02157T -50Y -o 15M-O 1 OY- 9.78 155 411 258 010Y-6M-OY-2SJ-OY THB//MAYAlNAC/3/RABE/4/ MILAN CMSS92Y02157T-50Y -015M-01 OY- 9.66 154 441 289 01 OY-8M-OY-1 SJ-OY TRAP#1/BOW//MILAN/3/BAU CMSS92Y02006T-25Y-015M-010Y- 9.63 153 480 451 01 OY-1 OM-OY-3SJ-OY I AS64/ ALDAN//URES/3/TNMU/4/ TNMU CMBW90M4487-0TOPY -14M-16AL- 9.30 148 386 275 OAL-07Y-3M-OY MILAN/PASTOR CMBW90M1196-28M-01 OM-01 OY-015M- 9.08 144 712 446 4Y-OY PSN/BOW//ROEK/3/MILAN CMBW91 Y02808T-030TOPM-12Y- 9.05 144 434 304 01 OM-01 OY-015M-1 Y -OY

Reseña de la investigación del programa de trigo harinero del CIMMYT359tros colegas del Centro de BiotecnologíaAplicadadel CIMMYT confirmaron la presencia o ausenciadel segmento TC14 (Ti/ti) en estas plantas,usando el marcador molecular (gwm37), descubiertopor la estudiante de doctorado Ligia Ayala. Estas 190 entradas fueron promovidas al cicloY99-00. Al final de dicho ciclo, se seleccionaronen forma visual también las mejores entradas,desde el punto de vista agronómico en esteambiente diferente, al principio sin hacer referenciaa la presencia o ausencia de Ti/ti para evitarlos sesgos. Al comparar los resultados de la selecciónfinal con los datos sobre la ausencia opresencia de Ti/ti, se llegó a la conclusión de quela translocación no afectó ni positiva ni negativamenteel comportamiento agronómico. Posteriormente,sólo los individuos TiTi y Titi se promovieronal siguiente ciclo MV-OO.Trigo facultativo o de inviernoPresión de enfermedadesPor segundo año consecutivo, la epidemia deRL se propagó con éxito en Toluca. Las parcelasdel borde susceptible fueron inoculadas rociandouna suspensión de esporas e inyectando en formamanual la suspensión dentro del embucheantes de la emergencia de la hoja bandera. Lacombinación de estas medidas resultó muy eficaz.Ensayos de rendimiento con riegoEl rendimiento de algunas líneas de trigo deinvierno superó en forma significativa el de la variedadtestigo TAM200, pero los rendimientosabsolutos fueron menores que en años anterioresa causa de los factores ambientales, comolas severas heladas del 16 y 17 de mayo (Cuadro9). Otras líneas no pudieron cosecharse dado losserios daños causados por las heladas y seránecesario volver a evaluarlas.Líneas de doble propósitoSe pudo observar un rebrote en líneas cultivadasen condiciones de sequía, cuya biomasaaérea fue eliminada por una severa helada almomento de la floración, a mediados de mayo.Se estima que algunas de estas líneas puedentener el potencial para convertirse en variedadesde doble propósito, como buen rendimiento degrano después del pastoreo. Estas serán enviadasal Dr. M.M. Kohli, representante del CIMMYTen la región del Cono Sur.Cuadro 9. Rendimiento de cuatro líneas invernales con máximo rendimiento, con bajo riego, MI99/00.RENO.CRUZA GENEALOGIA % TAM200(TON/HA)TX71A1039.V1 *3/AMI/IVORONA/3ITX71 A1 039.V1 * CMWW90M106-0TOPWM-1WM­ 5.84 1323/AMI4WM-2WM-OWMVORONA/ATIILA CMSW90YOOO37S-5WM-08WM­ 5.73 1292WM-3WM-OWMTX71 A 1 039.V1 *3/AMI//SDY/OK78047/3ITX81 V6614 CMWW90M100-0TOPWM-6WM­ 5.58 1261WM-1WM-OWMVORONA/BAU CMSW89Y120-H-2H-P-1WM­ 5.52 1242WM-OWM

360 Maarten van Ginkel

Reseña histórica, situación actual yperspectivas futuras del mejoramientogenético de trigo en La EstanzuelaRubén P Verges 1Reseña históricaPara facilitar el análisis de esta extensa historia,se dividió en seis períodos, donde cada unode ellos tiene características propias que lo diferenciade las de los demás.Sin embargo, es importante mencionar la existenciade una interrelación y coherencia entrelos diferentes períodos, las que le han conferidola identidad que esta actividad ha mantenido a lolargo de los años y que la diferencia claramentede otros programas de mejoramiento genético detrigo.1914 (1912) - 1917En el año 1912, llega desde Alemania el Dr.Alberto Boerger, contratado por el gobierno uruguayopara iniciar actividades científicas relacionadasa la investigación agropecuaria, principalmenteen lo referente a la obtención de variedadesmejoradas de trigo y su producción de semillade pedigrí.Luego de un breve pasaje por las localidadesde Toledo, en Canelones y de Bañados de Medina,en Rocha, el Dr. Boerger se traslada a LaEstanzuela, donde, en 1914, se funda elInstituto Fitotécnico y Semillero Nacional LaEstanzuela. Es en este momento y lugar que,efectivamente, se establecen las bases del mejoramientode trigo y de la investigación agrícolaen el Uruguay, mediante la aplicación de conocimientosy metodologías científicas.En esta primera etapa, los trabajos se concentraronen conocer las principales característicasagroecológicas del Uruguay para el cultivodel trigo y en estudiar las variedades criollas, quehabían sido introducidas por los inmigrantes.Como fruto de selecciones en esas poblacionescriollas, surgen las primeras líneas mejoradas,las cuales constituyeron la base para realizar losprimeros cruzamientos artificiales.Cabe mencionar que en este período se incorporaal equipo de La Estanzuela el Dr.Enrique Klein, quien se constituye en el principalcolaborador del Dr. Boerger, hasta que, en la décadadel 20, se traslada a la Argentina para fundarel criadero que lleva su nombre.1918 -1933Provenientes de las selecciones en las poblacionescriollas, en el año 1918 se liberan las primerasvariedades uruguayas, las cuales son denominadasAmericano 25e, Americano 26n (Universall),Americano 44d (Universal 11), Pelón 33c(Favorito) y Americano 25c (Renacimiento). Estasson consideradas como los primeros trigosde pedigree de Latinoamérica.Durante este período, se va consolidando elprograma de mejoramiento de La Estanzuela ycomienza a generarse un creciente flujo de germoplasmahacia los programas de Argentina yBrasil, fruto del relacionamiento del Dr.Boerger con los mejoradores de dichos países.A partir del año 1924 y como consecuencia delos primeros cruzamientos realizados en el períodoanterior, surgen las variedades Artigas(A. 26nlA. 25e), Larrañaga (A.25eIPelón 33c) y,más tarde, Centenario (ArtigaslPelón IV) y Porvenir(Pelón IVIA.26n).Como consecuencia de un mejor conocimientode las características que deben presentar lasnuevas variedades, para responder mejor a las1 INIA, La Estanzuela. CC 39173, Colonia. CP 70000.URUGUAY. E-mail: verges@inia.org.uy

362 Rubén P. Vergescondiciones locales de producción y de mercado,se van delineando los objetivos del Programa.En este sentido, buena adaptación, mayorproductividad, elasticidad en época de siembra ycalidad para el mercado interno, son los principalesobjetivos que van quedando definidos. Algunoshechos puntuales, como la epifitia de royaestriada del año 1930 que, literalmente, barrió contodas las variedades del momento, fueron marcandoa las enfermedades como una de las principaleslimitaciones a tener en cuenta.1934 - 1957Durante este período comienza la liberaciónde variedades originadas de la combinación degermoplasma local con germoplasma introducido.Es un ejemplo de esto, la llamada serie Litoral:(Pelón 33c/38M.A.) , DP (Litoral Precoz/RíoNegro) y DQ (Litoral Precoz/Klein 157).También durante este período, ocurren gravesepifitias de roya de la hoja, en 1944, de roya deltallo, en 1946 y de manchas foliares, sobre lavariedad Pelón Plateado, en 1946. Estas situacionesimponen la necesidad de prestar atencióncreciente a la búsqueda de resistencia genéticaa los patógenos causantes de dichas enfermedades,lo cual va definiendo y fijando objetivosque se han mantenido a través del tiempo en elPrograma de Mejoramiento de La Estanzuela.En 1950, con el vivero de Resistencia a Royasdel Departamento de Agricultura de los EE.UU,comienza la introducción y uso de viveros internacionalescomo una herramienta de rutina parael Programa.Hacia la segunda parte de este período, se vaproduciendo una rápida modernización de la agriculturauruguaya , principalmente en lo relacionadoa la mecanización. De alguna forma, esto imponeuna presión sobre las actividades de mejoramiento,en cuanto a la necesidad de disponer devariedades que acompañaran mejor ese proceso detecnificación, que se venía dando.En el año 1957 fallece el Dr. Boerger, luegode más de cuatro décadas de fecundo aporte a lainvestigación agrícola uruguaya, principalmenteal mejoramiento genético de trigo.1958 - 1960En esta etapa, se liberan las dos últimas variedadesde lo que podría denominarse el "períodoBoerger" ; Multiplicación 11 y Multiplicación14, manteniendo esta última una larga viger.1ciaen la triticultura uruguaya.Lamentablemente, en estos años se agudizala decadencia institucional que había comenzadoa insinuarse en los últimos años de vida delDr. Boerger y, entre otras cosas, se produce casitotal interrupción de las actividades de mejoramientogenético de trigo y, lo que es peor aún, sepierde la mayor parte del germoplasma que se habíacreado y manejado anteriormente.1961 - 1979Al comienzo de este período, con la fundación,en La Estanzuela, del Centro de InvestigacionesAgrícolas "Dr. Alberto Boerger"(CIAAB), se dínamiza la investigación agrícola enel país y se reactivan las actividades de mejoramientogenético de trigo.Mismo desde el inicio del CIAAB, el programade mejoramiento de trigo se enfrenta a dos principalesdificultades o desafíos: 1) La falta de germoplasmalocal, debido a la pérdida ya mencionaday 2) El creciente uso de fertilizantes y lasrotaciones de pasturas con cultivos.Esto último, estaba generando nuevos ambientes'para el cultivo de trigo, para los cuales eranecesario contar con variedades de mayor potencialde rendimiento y, concomitantemente, resistentesal vuelco. Por otra parte, no se podía descuidarla resistencia a enfermedades y la calidadindustrial, objetivos que ya habían sido definidosmucho tiempo atrás.Como principal estrategia para enfrentar la situación,se incrementa notoriamente la introducciónde germoplasma extranjero, principalmentede origen mejicano. Primero, a través de la FundaciónRockefeller y, luego, por medio del CentroInternacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo(CIMMYT).En el año 1963, se produce un severísimoataque de Septoria tritici, debido al cual las variedadesprecoces y más bajas fueron muy afectadas.Esto puso en duda la utilización directa de

Situación actual y perspectivas futuras del mejoramiento genético de trigo363este tipo de germoplasma para las cond icionesdel Uruguay.En 1966 y como fruto del agresivo plan de introduccionesque había trazado el Programa deMejoramiento, se liberan las variedades EstanzuelaSabiá y Estanzuela Zorzal, de mayor potencialde rendimiento y mejor resistencia a vuelcoque las variedades disponibles en ese momento.La primera de ellas, originada en el cruzamientoKlein Cometa/ Gabo, fue una destacada contribución,manteniéndose en cultivo por más de15años.En esta etapa, el Programa se fortifica significativamentey como principal resultado de la reiniciaciónde los cruzamientos al comienzo delperíodo, se libera la variedad Estanzuela Tarariras.Esta variedad , muy balanceada en su comportamientoy de excelente calidad industrial, juntocon Estanzuela Sabiá, fueron, sin dudas, lasvariedades más destacadas del período.1980 - 1999Se acentúa el descenso en el número de"sembradores de trigo" y, al mismo tiempo,se va consolidando el rol del trigo dentro delas explotaciones mixtas, agrícola-ganaderas.Esto, entre otras cosas, lleva a una mayor demandapor variedades para siembras asociadasde trigo con pasturas y para doble propósito(pastoreo y grano). Estos dos usos del trigoson rasgos muy particulares del Uruguay. 'El uso de trigos de pastoreo fue frecuente variasdécadas atrás, desapareciendo luego, durantelas décadas del 60 y 70 .El descenso en los "sembradores de trigo" ,lleva a una caída gradual en el área de siembra,pero, por otro lado y como consecuenciade la mayor adopción de la tecnología disponible, los rendimientos promedio se incrementannotoriamente y la producción total no solono disminuye sino que llega a incrementarse.Dentro del germoplasma creado y distribuidopor el CIMMYT, se detectan genotipos conmuy buena adaptación a nuestras condicionesy, entre otras, se liberan las variedades EstanzuelaCardenal, Estanzuela Pelón 90 y, másrecientemente, INIA Mirlo. La primera de ellas,liberada en 1984 y cultivada aún hoy, marcó unjalón en el ámbito nacional en lo referente avariedades de alto potencial y superior tipo agronómico,permitiendo aprovechar al máximo losmejores ambientes de producción .En la década del 80 y como fruto de cruzamientosy selección local, el Programa de LaEstanzuela libera las primeras variedades nacionalesde ciclo largo. De esta forma, se ponena disposición de los productores las variedadesEstanzuela Dorado, Estanzuela Calandriay Estanzuela Federal, resultando esta últimauna importante contribución para uso endoble propósito, con alto potencial de rendimientode grano y buen tipo agronómico.A fines de los 80 , sobre la base del CIAAB,se crea el Instituto Nacional de InvestigaciónAgropecuaria (INIA), el cual, en su plande investigación, confirma al mejoramiento genéticode trigo como una actividad necesaria yprioritaria en la generación de nuevas tecnologíaspara el agro.Fortificando esta política, a mediados de ladécada pasada el INIA concreta un Conveniocon el CIMMYT, para apoyar la mencionada actividad.Hacia el final de este período, se producenalgunos cambios que inciden directamente sobreel programa y sus objetivos. Los principalesson:1) Creciente adopción de la siembra directa, loque requiere variedades adaptadas a ese sistema.2) Demanda de la industria por calidades deharina de trigo adecuadas para elaboraciónde diferentes productos (calidades diferenciadas),lo cual, también, se traduce en unademanda por diferentes variedades.Un hecho a destacar es que, pese a la pequeñezdel mercado uruguayo, sobre todo sise lo compara con el argentino, durante la décadadel 90 se produce un incremento sostenidoen la cantidad de criaderos de trigo interesadosen operar comercialmente en el Uruguay.De esa forma, se llega al año 1999 concatorce criaderos en total , de los cuales seisson argentinos, cinco uruguayos, uno su izo,uno italiano y uno brasileño.Si bien históricamente ha sido frecuente eluso en Uruguay de variedades extranjeras, prin­

364 Rubén P. Vergescipalmente originarias de Argentina, la situaciónmencionada en el párrafo anterior ha puestoal Programa de Mejoramiento de Trigo de LaEstanzuela ante una situación de competenciacomo nunca había enfrentado en el pasado.Aunque seguramente, es beneficioso para el país,sin dudas obliga a Programa Nacional de INIA aredoblar esfuerzos para mantener un nivel de competitividady presencia en el mercado, que justifiquesu existencia.Finalmente, en la década del 90 irrumpe la biotecnologíacomo una herramienta que puede revolucionaral mejoramiento genético y, en el casodel trigo, se visualiza como un importante apoyoal mejoramiento convencional o clásico.Situación actualLogros recientesEn los últimos años, el Programa ha liberadolas variedades INIA Tijereta (ciclo largo y alto potencialde rendimiento), INIA Caburé (ciclo intermedioy alto potencial de rendimiento), INIA Boyero(ciclo corto y muy buena calidad panadera)y, recientemente, INIA Gorrión (ciclo largo, doblepropósito y alto potencial de rendimiento) e INIAChurrinche (ciclo corto, alto potencial de rendimientoy buena calidad panadera).INIA Tijereta se ha expandido rápidamente ,constituyéndose en la variedad de ciclo largo mássembrada en el país. Tiene algunas limitacionesen cuanto a aptitud para doble propósito, las cualesse espera que puedan ser compensadas porII'JIA Gorrión. Por otro lado, INIA Boyero está siendomuy bien aceptada por el mercado, principalmentepor su buen comportamiento general y muybuena calidad panadera. Mientras que INIA Churrinche,ha sido liberado bajo la estrategia de reforzarla disponibilidad de variedades de mejorcalidad panadera y, además, en este caso conalto potencial de rendimiento.Esto, sumado a la vigencia de las variedadesEstanzuela Pelón 90 e INIA Mirlo, ha permitidoque las variedades dellNIA mantengan una tendenciacreciente, ocupando actualmente alrededordel 70% del área nacional de trigo.Propuesta de investigaciónHoy día, las actividades de mejoramiento genéticode trigo dellNIA están inscriptas en el PlanIndicativo de Mediano Plazo (PIMP), dentro delProyecto "Mejoramiento Genético de Trigos yTriticales". Este proyecto, tiene como objetivogeneral "lograr cultivares de las diferentes especiesque satisfagan la demanda de los productores,en cuanto a productividad y estabilidad de lamisma y la demanda de la industria, en cuanto acalidad".Los objetivos específicos de ese proyecto sonlos siguientes:1. Desarrollar y liberar cultivares de trigo pan y/ogalletero de diferentes ciclos y usos (grano odoble propósito), con adecuada calidad para laindustria. Esto implica la necesidad de mantenergermoplasma disponible, caracterizado ydocumentado para, cuando sea necesario, serusado en las actividades de mejoramiento genético.2. Identificación de fuentes de resistencia a enfermedadesprevalentes (mancha de la hoja,mancha parda, fusariosis de la espiga y royade la hoja), caracterización de líneas avanzadasy selección de resistencia en cruzas específicas,basándose en el comportamiento frentea los patógenos y marcadores moleculares.Esta información y/o germoplasma es generad'opara ser usado en las actividades del objetivoanterior.3. Obtener información, de diverso tipo , de la cadenaagroindustrial del trigo, que pueda contribuira un mejor enfoque de la calidad de nuevoscultivares con el uso demandado por dichacadena.4. Obtener cultivares de triticales, para doble propósitoo para producción de grano.5. Obtener cultivares de trigo duro, para ser usadosen la producción de pastas.Para ejecutar sus actividades, además de recursoshumanos con formación y experiencia, elproyecto cuenta con infraestructura de laboratorios,incluyendo biotecnología, campos experimentalesy un actualizado parque de maquinaríaexperimental.

Situación actual y perspectivas futuras del mejoramiento genético de trigo365EIINIA cuenta con el siguiente equipo técnicopara apoyar la investigación en mejoramientogenético de trigo:NOMBREFabián CapdevielleFederico CondonDaniel VázquezInés DelucchiMartha DíazSilvia GermánVilfredo IbánezRuben VergesESPECIALIDADBiotecnologíaRecursos GenéticosCalidad de granoCalidad de granoFitopatologíaMejoramiento yFitopatologíaEstad ísticaConvenio INIA-CIMMYTMejoramientoEn 1994, se establece un Convenio entre elINIAy el CIMMYT, que tiene como objetivo centralapoyar al Programa de Mejoramiento Genéticode Trigo delINIA, principalmente en lo relacionadoal incremento de la variabilidad genética paratrigos de ciclo largo.Entre otros resultados, esta primera fase delConvenio permitió efectuar una amplísima explo-,ración e introducción de germoplasma de diversasparte del mundo, principalmente de trigo deciclo largo, como era el objetivo principal. Esto,a su vez, ha permitido al Programa extender labase de germoplasma, que, para este tipo de trigo,estaba muy restringida a materiales de la región.Actualmente, se está combinando el materialintroducido de mejor adaptación y característicasdestacadas, con el material local más destacado.En el año en curso, ha comenzado a ejecutarsela segunda fase del Convenio INIA-CIMMYT,la cual tiene como marco de referencia al Proyectodenominado "Aplicación de MetodologíasAvanzadas en un Enfoque Multidisciplinariodel Mejoramiento Genético del Trigo en elUruguay". El cual es la base de discusión parala Reunión de Programación, para la que se hapreparado el presente informe.Dos de los tres objetivos específicos de dichoproyecto, apuntan directamente a apoyar las actividadesde mejoramiento genético de trigo delII\JIA. Estos objetivos son:1.Acelerar el proceso de mejoramiento mediantela introducción de nuevas metodolog ías experimentalesy equipos interdisciplinarios de trabajo.2.Desarrollo de germoplasma de ciclo largo, adecuadoa siembras asociadas y/o para pastoreoy grano.Perspectivas futurasPara lograr variedades que satisfagan la demandade la cadena agroindustrial del trigo y seancompetitivas en el mercado varietal, el Programase enfrenta a los siguientes desafíos:• Incorporar nuevas metodologías que, combinadascon metodologías clásicas aún vigentes,permitan lograr los objetivos de la forma máseficiente en el uso de los recursos disponibles.• Obtención de variedades de ciclo largo con altopotencial de rendimiento, manteniendo balanceadaslas demás características.• Mejorar las resistencias a fusariosis de la espigay mancha amarilla, principalmente para condicionesde siembra directa.• Obtener cultivares con calidades que satisfaganlas demandas específicas de la industria(calidades diferenciadas) y la demanda de productividadde los productores.Consideraciones finales• Desde el inicio del mejoramiento de trigo en elUruguay, se visualizó la necesidad de tener unprograma con objetivos claros, para responderadecuadamente a las propias condicionantesdel pais. Concepto que sigue vigente hoy día.• De esa forma, el Programa adquirió una identidadque no ha perdido en su extensa trayectoria.

366 Rubén P. Verges• En su larga historia, La Estanzuela liberó ungran número de variedades de trigo, las que ensu mayoría aportaron significativamente a la triticulturauruguaya.• Actualmente, se enfrenta al desafío de liberarcultivares que satisfagan, más plenamente, lademanda de la cadena agroindustrial del trigo,lo cual obliga a la incorporación de nuevas metodologíasy estrategias, para alcanzar los objetivosen forma más eficiente.• La estrategia de alianzas con otras instituciones,como el 90nvenio que hoy se tiene con elCIMMYT, constituye una poderosa herramientapara apoyar al Programa en el logro de sus objetivos.

Metodologías de evaluación de fusariosis dela espiga de los cerealesLucy GilchrisflIntroducciónLa fusariosis de la espiga (FE) es una enfermedadde los cereales causada por varias especiesdel genero Fusarium. Su importancia ha idoen incremento debido a los cambios en las laboresdel suelo (cero labranza) asociado a las rotacionesculturales, donde los cereales menores yel maíz se convierten en un monocultivo para elcaso de esta enfermedad.Generalmente las áreas donde se presentacausando daños significativos tienen un climatemplado lluvioso durante la floración y formacióndel grano. En muchos países el área de siembrase ha movido a áreas de temporal donde existenestas condiciones las que favorecen su desarrollo.En los Valles Altos de México (Altos y Sierrade Jalisco en el estado de Jalisco; Valle de Tolucay Chalco en México; Llanos de Apan en Hidalgo, Valles del estado de Tlaxcala y Puebla; MesetaTarasca en Michoacán y algunas zonas dela Mixteca en Oaxaca), se han identificado, a la,fecha, una gama de nueve especies atacandocebada, y un número similar no determinado aúnen trigo. Sin embargo, para entender la real magnituddel problema, es necesario determinar laimportancia relativa de cada especie envuelta enel desarrollo de esta enfermedad, condiciones ambientalesbajo las cuales es importante cada unade ellas y su capacidad de producir toxinas.El programa de FE en el CIMMYT esta trabajandoactualmente solo con la especieFusarium graminearum considerando que es laespecie con mas amplia distribución yaparentementela que causa mas daño en los cerealescultivados en los países en desarrollo. Sin embargo,el ataque simultaneo de varias especies odiferentes especies en diferentes años son capacesde confundir las reacciones de resistenciadel germoplasma.La metodología a usar en la evaluación de germoplasmaes muy importante para el éxito deobtención de germoplasma con resistencia. Enel CIMMYT, se ha tratado de adaptar una metodologíaacorde con los conocimientos actualesdel patógeno y de los tipos de resistencia descritosen la literatura. Al respecto, cabe reflexi onarsobre una frase del Dr. Akos Mesterhazy(1997) antes de iniciar cualquier esfuerzo paragenerar líneas y variedades con resistencia a estaenfermedad." Sin métodos confiables nada se puede decira cerca de los niveles de resistencia , factores deresistencia, de la herencia y de un apropiadométodo de selección. Sin métodos adecuados nose tendrá información confiable o lo que es peor,la información obtenida será incorrecta".En el presente trabajo se trataría de resumirlos métodos usados por el programa de CIMMYT,así como la bibliografía de los resultados masimportantes de generación de germoplasma conresistencia a este problema en trigos harineros,sintéticos hexaploides y sus derivados y cebada.Metodologías de trabajo sobre FEenelCIMMYTMantención de los aislamientosmonospóricosDebido a que las especies del genero Fusariumcambian en forma rápida en medios artificialesla mantención de ellos se hace en pedacitos1 CIMMYT, Km 45 Carretera Mé xico- Veracruz , El Batan, Te xcoco, Edo. Mé xico, 56130, México.E-mail: Igilchrist@cgiar.org

368 Lucy Gilchristde papel filtro estéril a una temperatura de 4° C.A partir de ellos se generan colonias cuando sequiere incrementar inóculo. Este método tienela ventaja de ser muy barato. La liofilización delos cultivos y su manutención a temperaturas de-15° a-18° C es recomendada por varios centrosde investigación. Aunque de esta forma loscultivos se pueden mantener por un gran númerode años, este método tiene la desventaja de sermuy caro por el equipo necesario.Incremento y concentración deinóculoEste se hace en medio líquido generado apartir de fríjol chino. Este medio ha sido probadocomo él mas adecuado para mantener la virulenciade las cepas. El hongo se mantiene en agitaciónpor 5 días durante su crecimiento y almomento de preparar el inóculo, este se ajusta auna concentración de 50.000 conidios por mI. Esrecomendable no usar los cultivos de mas de 6días, ya que, si el aislamiento tiene capacidadtoxigénica, genera toxinas. En este caso, lastoxinas pueden influir en el daño que el aislamientoinduce en la planta, generando una fuente devariación en las evaluaciones. Para obtener informaciónsobre la capacidad toxigénica de aislamiento,se recomienda mantenerlo durante 10días en agitación.El efecto de la concentración del inóculo en laseveridad del daño fue medido en trigo por Bekele(1984), quien encontró que no existía mayorinfluencia si la concentración variaba de 30.000 a70 .000 conidios por mI. Al respecto, se repitióeste experimento en 1994 en cebada que ayudoa corroborar dicha información. En base a las informacionesgeneradas, fue posible estableceruna concentración de inóculo de 50.000 conidiospor mI.La literatura en general menciona los altoscoeficientes de variación que se generan al realizarlas lecturas del daño del germoplasma bajoinfección natural o artificial (Campbell y Lipps,1998). Nuestra experiencia, por muchos años,coincide con esta información.Al respecto, tres años de evaluación, tanto entrigo como en cebada, permitieron a establecerque el estado de desarrollo de la espiga al momentode la inoculación, es un factor determinanteen la variación obtenida durante la evaluacióndel daño posterior (Velazquez et al., 2000) .Para evitar estas variaciones se recomienda inocularlas espigas en el mismo estado fenológico(inicio de la floración en el centro de la espiga).Esta variación ocurre particularmente en las líneasde resistencia intermedia; siendo independienteen las variedades susceptibles y resistentes,las cuales presentan la misma reacción sison inoculadas en cualquier fase de la floraciónde las espigas.Métodos de inoculaciónEl uso de diferentes métodos de inoculacióndeben ser adaptados para la obtención de informaciónreferente a cada tipo (factor) de resistenciapresente en el germoplasma. Al respecto lainformación científica generada en diferentes lugarespermite diferenciar tres tipos de resistencia, existiendo algunas evidencias de un cuartotipo posible.El modelo propuesto por Schroeder yChristensen en trigo en 1963, el cual propone laexistencia de dos componentes de resistencia(tipo I y 11) ha sido aceptado por la mayoría de losinvestigadores. El tipo I se basa en la resistenciaa la penetración del hongo y el tipo II permiteque el micelio del hongo no se disperse a travésde los granos y el raquis una vez que ha penetragoal tejido de la espiga. Estos dos tipos sonindependientes y varían de cultivar a cultivar.El tipo III fue descrito y comprobada su existenciapor un grupo de investigadores canadienses(Miller y Arnison , 1986). Ellos comprobaronque algunos cultivares eran capaces de mantenerniveles bajos de la toxina deoxinivanelol(DON) , ya sea por su capacidad de degradarlouna vez producido o bien inhibir su producción.El tipo IV fue descrito como la tolerancia de laplanta a altas concentraciones del DON . A pesarde estas concentraciones altas, los procesos delcrecimiento y llenado de grano de las plantas nofue interferido ( Wang y Miller, 1988; Ma et al.,1997). Esta resistencia podría ser independientedel tipo 11.

Metodologías de evaluación de fusariosis de la espiga de los cereales369Caracterización de la resistenciaCon el objetivo de caracterizar el tipo de resistenciapresente en cada línea o cultivar diferentesmetodologías descritas a continuación fueronadoptadas:Método de aspersiónEn forma previa a la aplicación de la suspensiónde esporas se marcan 20 espigas en iniciode floración. La aspersión del inóculo se hace alatardecer con un aspersor manual, después deuna lluvia o aspersión artificial con agua, de talforma que la humedad sea mantenida durantetoda la noche y favorecer la germinación de lasesporas. Este tipo de inoculación permite detectarlos puntos de penetración del hongo (tipo1) en cada línea al cabo de 20 a 25 días posterioresa la aplicación del inóculo. Este periodo deevaluación dependerá mucho de las condicionesambientales. Una guía importante para determinareste periodo son los testigos resistentes ysusceptibles, quienes muestran un grado de dañoesperado. Por lo tanto es recomendable mantenertestigos baje inoculación en forma constantedurante todo el periodo que dura el periodo deinoculación. El recuento del número de puntosde penetración es considerado en relación con elnúmero de espiguillas totales por espiga y expresadoen porcentaje.En forma adicional a las 20 espigas evaluadasse cosecha parte de esta parcela para obtenergrano suficiente (30 gramos) para obtener la informaciónde concentración de toxina presenteen el mismo (tipo 11/).Otra muestra de grano de esta misma parcelase considera para obtener el valor del peso de1000 granos. Este se compara con el peso delgrano de una parcela tratada con fungicida (Folicurplus en el caso de CIMMYT), dos veces apartir del espigazón, con un intervalo entre aplicaciónde 10 días. Esta medida de comparaciónproporciona el valor de la pérdida en llenado degrano (tipo IV). Debe considerarse aquí la presenciade otras enfermedades que también soncontroladas por Folicur y que afectan el llenadode grano.Método de algodónDel mismo modo que en el método anterior,se marcan 20 espigas en el estado de comienzosde floración. Estas espigas se inoculan 'conun pedazo pequeño de algodón embebido en lasuspensión de esporas, el cual es introducidoentre la palea y el lema. Cada espiga inoculadaes cubierta con un sobre de papel manteca (glacine)para evitar infección exógena y mantenerla humedad. Los testigos en este caso indican elcomienzo de las evaluaciones, las que Ifariaransegún las condiciones ambientales del año, de30 a 40 días después de la inoculación. La dispersióndel hongo (tipo 1/) se mide en función delnúmero de espiguillas afectadas a partir del puntode inoculación en relación con las espiguillastotales de la espiga .Con la metodología señalada anteriormente seha obtenido la caracterización de germoplasmadel programa de trigo de CINlMYT, incluyendotrigos harineros (Gilchrist et al., 2000), trigos sintéticosy derivados de estos (Gilchrist et al.,1999a) cebada (Vivar et al., 1997; Gilchrist et al.,1999b), trigos duros y últimamente de triticales.Los materiales mas resistentes se han utilizadopara desarrollar planes de cruzamientos para combinarlos diferentes tipos de resistencia descritosanteriormente.Las primeras evaluaciones de las progeniesresultantes están indicando un incremento signi­' ficativo y consistente de la resistencia presenteen el germoplasma, confirmando la necesidad decombinar los diferentes tipos de resistencia provenientesde mas de un origen.Literatura consultadaBekele, G.1984. Head scab screening methods used at CIMMYT.In: Wheats for more tropical environmenls. Seplember 24-28.Mexico D.F.Campbell, K.A.G.; Lípps, P.E. 1998. Allocation of resources:sources ofvariation in fusarium head blight screening nurseries .Phytopathology. 88:1078-1086.Gilchrist, L.; Velázquez; C.; Mujeeb-Kazi, A. 1999a. Resistanceto fusarium head blight in synthetic hexaploid wheats (2n=6x=42, AABBDD). 1999 National Fusarium Head BlightForum. Ramkota Inn, Sioux Falls, South Dakota, December 5­7. Pp 159-161 .

370 Lucy GilchristGilchrist, L.C.; Vivar, H.; Hayes, P.; Velázquez, C.; Crossa, J.1999b. Transferring fusarium head blight resistance to maltingand other types of barley. 1999 National Fusarium Head BlightForum. Ramkota Inn, Sioux Falls, South Dakota, December 5­7. Pp 162-164Gilchrist, L.C.; Rajaram,S.; Crossa, J. 2000. New sources ofscab resistan ce and breeding progress at CIMMYT. Proceedingof the International Symposium on Wheat Improvement fer ScabResistance. Section 111 Breeding wheat for scab resistance andrelevant methodologies. pp: 194-199.5-11 May, 2000. Suzhouand Nanjing, China.Ma, H.; Dill-Macky, R.; Bush, R.H. 1997. Effect of deoxinivalenolon wheat grain filling . Phytopathology, 87(6): 61.Mesterhazy, A. 1997. Methodology of resistan ce testing againstfusarium head blight in wheat and results of selection. FifthEuropean Fusarium Seminar. Szeged, Hungary. pp: 631-637.Miller J.D.; Arnison, P.G. 1986. Degradation of deoxynivalenolby suspension cultures of Fusarium head blight resistant cultivarFrontana. Can. J. Plant Pathology 8:147-150.Shroeder, H.W.; Christensen, J.J. 1963. Factors affecting theresistance of wheat to scab caused by Gibberel/a zeae.Phytopathology 53: 831-838.Velázquez, C.; Gilchrist, L.C.; Burgueño, J. 2000, Importanceof spike growth stage for evaluating fusarium head blightresistance in wheat. A supplement to Proceedings of theInternational Symphosium on Wheat Improvement for ScabResistance. Section 111. Breeding wheat for scab resistanceand relevant technologies. 5-11 May, 2000. Suzhou and Nanjing,China.Vivar, H.E.; Gilchrist, L.C.; Hayes, P.; Zonghem, P.L.;Steffenson, B.; Franco, J.; Henry, M. 1997. Head scabresistance in barley for malting and food, Fifth European FusariumSeminar. Szeged, Hungary. Pp 693-697.Wang, Y.Z.; Miller, J.D, 1988. Effects of Fusarium graminearummetabolites on wheat tissue in relation to fusarium head blightresistance. J. Phytopathology 122 : 118-125

Manchas foliares y fusariosis de la espigaM. Oíaz de Ackermann 1IntroducciónLas enfermedades del trigo en Uruguay jueganun importante papel en la producción del cultivo.Un estudio de la correlación entre rendimiento,severidad de las enfermedades y variablesmeteorológicas, mediante análisis de componentesprincipales , mostró una clara asociación negativaentre el rendimiento experimental en granoy las precipitaciones y/o los excesos hídricos(Diaz de Ackermann et al., 1997b). También seobservó una asociación negativa entre el rendimientoen grano y las manchas foliares y la fusariosisaunque de menor magnitud. El análisismostró a la roya de la hoja independiente de lasotras enfermedades y presentando una clara asociaciónpositiva entre ésta y la temperatura mediadel aire. Cuando se analizaron las evaluacionesde enfermedades en el periodo comprendidoentre 1976 y 1999, se observó que en 11 años lasmanchas foliares presentaron una infección superioral promedio, en 9 la fusariosis de la espigayen 7 la roya de la hoja. El promedio de producciónpor hectárea de trigo en Uruguay, para esemismo período de años, varió entre 500 kg/ha y2800 kg/ha. Parte de ésta variación fue explicadapor las enfermedades, 17% por las manchasfoliares , 12% por la fusariosis de la espiga y 9%por la roya de la hoja (Díaz, 1976, Perea y Díaz,1980, Díaz de Ackermann, 1995, Díaz de Ackermannet al., 1996, Díaz de Ackermann et al.,1997b).El objetivo de esta presentación es analizar lainformación nacional y conocimientos disponiblessobre las principales enfermedades del trigo enI N lA, para sobre esa base, discutir y planificartrabajos interdisciplinarios e inter-institucionalesfuturos.Principales enfermedades de trigoen uruguayHistóricamente la roya de la hoja causada porPuccinia triticina ha sido la enfermedad más importanteen trigo determinando la liberación o eliminaciónde los cultivares en producción. Otrasenfermedades importantes ~ue pueden causarserias pérdidas en producción son: la mancha dela hoja causada por Septoria tritici, la manchaparda o amarilla causada por Pyrenophora triticirepentisestado perfecto de Drechs/era tritici-repentisy la fusariosis de la espiga o golpe blancocausada por Gibberella zeae estado perfecto deFusarium graminearum.En el país se ha investigado sobre: pérdidasen producción, variabilidad patogénica de la poblacióndel hongo, fuentes de resistencia (bloquede cruzamiento, poblaciones segregantes), controlquímico (niveles criticos) y manejo (prácticascu Itu rales) .Pérdidas en producciónPuccinia triticinaLas pérdidas de rendimiento causadas por laroya de la hoja en los cultivares E. Federal e1. Caburé estimadas oscilaron entre 32 y 38 % Y23 Y 54 %, respectivamente. A su vez, las pérdidasde peso de 1000 granos en estas variedadesfueron entre Oy 23 % para E. Federal y entre 3 y12 % para 1. Caburé (Díaz de Ackermann, 1996c).1 Ing . Agr., M.Sc., Responsable Sección Protección Vegetal, INIA La Estanzuela. Ruta 50 km 11 , CC39173, Colonia, Uruguay. Tel. : 598-574-8000. Fa x: 598-5748012. E-mail: martha@le.inia.org .uy.

372 M. Díaz de AckermannSeptoria triticiDesde 1967 a la fecha los ensayos para evaluarlas pérdidas en producción causadas por S.trifici son instalados en siembras tempranas paraimpedir la interferencia con otras enfermedades.En 1967 las pérdidas de distintos cultivares oscilaronentre 16 y 60 %. De esta fecha en adelante,las pérdidas variaron entre 4 y 64 % (1974/79), entre -6 y 34 % (1991/93) (Díaz de Ackermann,1995 y 1996c) y entre -2 y 48 %. (1997/99), Cuadro 1.Pyrenophora tritici-repentis -Drechslera tritici-repentisLas estimaciones de pérdidas causadas poreste patógeno han sido difíciles de evaluar.Gibberella zeae - FusariumgraminearumSiguiendo la metodología del Dr. Erlei MelaReis para evaluar pérdidas causadas por fusariosisde la espiga durante 1990/93, se estimaronmermas del rendimiento en grano del orden de Oa 31 % con 10 a 88% de espigas infectadas. Enel cv. E. Cardenal con 81 % de espigas afectadasse estimó una merma de 25% yen el cv. 1. Boyerocon un porcentaje de espigas afectadas similar(84%) la merma fue de 13%, lo que indica queademás del ruido causado por las manchas foliares, el porcentaje de espiguillas afectadas estaríainfluenciando la estimación de pérdida (DíazdeAckermann, 1995 y 1996a, b).Variabilidad patogénica de loshongosSeptoria triticiEstudios de la población del patógeno en elpaís han mostrado una clara interacción cultivarpor aislamientos, lo que junto al cambio de comportamientode los cultivares, hacen suponer lapresencia de razas de éste patógeno (Díaz deAckermann , 1983; Díaz de Ackermann, et al. ,1993; Díaz deAckermann, et al., 1994) .Aislamientos uruguayos estudiados por el Dr.A. Scharen , en la Un iversidad de Montana,EE.UU., fueron señalados como muy virulentos.El Dr. G. Kema, de IPO, Holanda, encontró granvariabilidad entre aislamientos y países. Finalmenteel Dr. B. McDonald, Suiza, encontró queen una hoja puede haber más de un genotipo deSeptoria.,Cuadro 1. Pérdidas promedio y máximas (entre paréntesis), causadas por Septoria tritici,en cultivares comerciales de ciclo intermedio y largo, para 1997/99.Ciclo intermedioCiclo largoVariedad Pérdidas (%) Variedad Pérdidas (%)P. Queguay 14 (35) B. Charrúa 14 (25)1. Mirlo 16 (26) B. Candil 15 (28)1. Boyero 16 (42) 1. Tijereta 16 (40)l. Caburé 16 (35) P. Puntal 17 (48)B. 'Chambergo 18 (31) l. Chimango 28 (69)E. Pelón 90 22 (47)P. Superior 22 (39)B. Guaraní 22 (46)E. Cardenal 24 (48)

Manchas foliares y fusariosis de la espiga373Pyrenophora tritici-repentis -Drechslera tritici-repentisLa existencia de variabilidad patogénica en estehongo no es tan clara. Los estudios realizadosen la Universidad de North Dakota son contradictoriosen cuanto a la existencia de razas, algunosindican la existen~ia otros no, ya que la interaccióncultivar X aislami~nto , no siempre fuesignificativa (Díaz de Ackermann , 1987, Díaz deAckermann, et a/1988).Sin embargo, los resultados de Universidad deManitoba, reportan la existencia de 5 razas delhongo (Lamari et al., 1995)Gibberella zeae - FusariumgraminearumSe identificó a F graminearum como principalagente de la fusariosis del trigo en Uruguay. Losmarcadores RFLP, RAPOs y las proteínas solublestotales manifestaron patrones que claramentediferencian a F graminearum de otras especies(Pritsch, 1995). La información nacional indicaque no existe una clara observación de razas.La interacción cultivar por aislamiento no fuesignificativa, pero hay marcada diferencia en agresividadde los aislamientos (Díaz de Ackermann,1996a).Fuentes de resistenciaSeptoria triticiPara evaluar la resistencia de los distintosmateriales anualmente se siembra una coleccióntemprana (mayo), en La Estanzuela, para lograrmayores niveles de infección natural y evitar lainterferencia con otras enfermedades. En añossecos se inocula de 1 a 3 veces, con una mezclade aislamientos provenientes de la población , siel año viene húmedo la infección natural es suficiente.La colección incluye entre 1000 Y1500 materiales,dentro de los cuales se encuentra el grupode diferenciales del Dr. Z. Eyal, materialesseleccionados resistentes en años anteriores, líneasavanzadas del Programa de Mejoramiento(PM), cultivares en el Programa Nacional de Evaluación(PI\JE) , diferentes nurseries (LACaS,HRWSN, SMN , VIBUCO) y materiales del bloquecruzamiento convenio INIA-CIMMYT (Díaz,1976; Díaz y Tavella 1982; Díaz de Ackermannet al., 1999).Pyrenophora tritici-repentis -Drechslera tritici-repentisEn este caso la colección se siembra tambiéntemprano, en Young (antes de 1999) o ensiembra directa en Mercedes (1999-2000), sobrerastrojo de trigo infectado. Tiene un diseño de bloquedividido, donde un bloque se protege periódicamente.Se evalúa además de la~nfermedad elpeso de 1000 granos.La colección incluye entre 700 y 1000 materiales,seleccionados resistentes en años anteriores,líneas avanzadas del PM , cultivares enevaluación (PNE), diferentes nurseries (LACaS,HRWSN, VIBUCO) y materiales bloque cruzamientodel convenio I 1\1 IA-CIMMYT.Gibberella zeae - FusariumgraminearumSegún el tipo de resistencia es el método deinoculación utilizado. Para evaluar resistenciatipo I se utiliza la aspersión, granos de maíz orastrojo de trigo infectado, para evaluar resistenciatipo 11 se utiliza la inyección. Se evaluó laresistencia tipo 111 , en cultivares bajo aspersión.La colección es sembrada temprano (cultivaresde ciclo largo) y en época normal (cultivares deciclo intermedio o corto), está ubicada en un telado,bajo aspersión al momento de la inoculación.La colección incluye entre 700 y 1000 materiales,seleccionados resistentes en años anteriores, líneas avanzadas del PM, cultivares enevaluación (PNE) , diferentes nurseries LACaS,SRSN, FHBSN , SCAB, FOCOSUR, VAF, materialesde Hungría del Dr. A. Mesterhazy, dobleshaploides de Austria del Dr. Hermann Buerstmeyer,dobles haploides (Milan / Catbird) del JohnInnes del Dr. A. Worland, poblaciones F en ade­4lante.

374 M. Oiaz de AckermannBloque de cruzamientoSeptoria triticiHistóricamente los materiales destacados enmás de un año de evaluación en las respectivascolecciones son suministrados al programa demejoramiento para el programa de cruzas. Asípara Septoria entre 1979 y el 2000 los materialesentregados se presentan en el Cuadro 2.Pyrenophora tritici-repentis -Drechslera tritici-repentisPara Pyrenophora tritiei-repentis entre 1993 yel 2000 los materiales entregados se presentanen el Cuadro 2. Las primeras fuentes fueron lascitadas por la literatura en el ámbito internacional,con toda la inadaptación propia de materialesintroducidos de países lejanos. Desde hacedos años se seleccionan fuentes sobre siembradirecta, lo que ha permitido la identificación degenotipos adaptados y con buen nivel de resistencia.Gibberella zeae - FusariumgraminearumPara Gibberella zeae desde 1981 al 2000 losmateriales entregados se presentan en el Cuadro2. Se comenzó con fuentes de origen japonésy brasileño. En los últimos años, se ha explotadola resistencia de materiales chinos.Poblaciones segregantesSeptoria triticiLos genes de resistencia usados en el ámbitomundial son : Stb1 (Bulgaria 88, Oasis y Sullivan);Stb2 (Nova Prata y Veranopolis); Stb3 (Israel 493) yStb4 (Cleo, Tadinia, Tadorna). En INIA La Estanzuelase ha explotado la resistencia de Stb1; Stb2 yúltimamente la de Stb4; producto de lo cual se obtuvola cruza : I.Boyero II Cleo I INIA66. OGST9902.CGST01-14E-8E-4EV-3E-OE, denominada LE 2294.Otras fuentes explotadas han sido Burrion yTrap # 1 / Bow "S" ; a través de las poblaciones:E.Cardenal / Burrion; P.Superior / Trap # 1 /Bow"S" y P.Superior / Burrion.Gibberella zeae - FusariumgraminearumLas fuentes de resistencia a Fusarium explotadasfueron: ChuanMai # 18 (Catbird); Sha # 3/Cbrd; Frontana; NING8331; E. Pelan 90/Suzhoe y Ll107 / YMI # 6.Las poblaciones provenientes de cruzas simplesbajo selección son : Chuan Mai # 18 I Bau II l. Boyero;Sha # 3 I Cbrd II I.Boyero; 1. Boyero I Frontana; FrontanaI I.Mirlo; Sha # 3 I Cbrd II I.Mirlo; I.Mirlo II ChuanMai # 18 I Bau; I.Mirlo I NING8331; Pelan 90 I SuzhoeII Genaro I Parula; Genaro I Parula II Ll1 07 I YMI # 6;Genaro I Parula II Frontana; Genaro I Parula II Sha # 31Cbrd; Genaro I Parula II Chuan Mai # 18 I Bau.Las poblaciones provenientes de cruzas triplesson : TINAMU 131 1. Mirlo II Chuan Mai # 18 I Bau; MilanI Suzhoe II I.Boyero; I.Mirlo I NING8331 III.Boyero;I.Cabure II Ll1 07 I YMI # 6 131 I.Mirlo; I.Boyero I MilanII Chuan Mai # 18/Bau.Las poblaciones provenientes de cruzas dobles:NING8331 I I.Cabure II Chuan-Mai # 18 I Bau 131I.Boyero IICleo I INIA66.Control químico (niveles críticos deinfección)Septoria tritici - Puccinia triticinaPara evaluar el daño causado por S. tritiei yPtritieina, se instalaron ensayos usando una metodologíaespecífica. Los tratamientos probadosfueron aplicaciones tempranas en dosis baja,media y alta, aplicaciones tardías en dosis baja,media y alta, testigo protegido con aplicacióntemprana y tarde en dosis alta y testigo sin protección.De esta manera se evaluó el daño causadopor ambos patógenos, con distintos nivelesde infección en un mismo estado vegetativo.Con la información obtenida, se establecieronrelaciones entre rendimiento y nivel de infección(valor de infección para Septoria y coeficiente deinfección para Pueeinia), para los estados dedesarrollo más relacionados con el rendimientoen cada año.Para Septoria con un cv. de ciclo intermedio,para Pueeina con un cv. de ciclo largo y paraPueeina con un cv. de ciclo intermedio, se obtuvieronlas siguientes ecuaciones:

Manchas foliares y fusariosis de la espiga375Cuadro 2, Materiales seleccionados por su resistencia y entregados al Programa de Mejoramientode trigo para su inclusión en el plan de cruzas.Septoría trítlcí1979 Y 1980 Pel 73044 (Toropi / NobeokaBozu) Cinquentenario Toropi 1981 C33 (Veranopolis/Vila Velha) (Stb2) Pel73044 1984 N aofen Oasis (Stb1) Pel74142 Kvz / K4500 Kvz/Torim 73 1989 Sullivan (S tb 1)1990 Oasis (Stb1) Kvz / K4500 Pel74142 1993 Trap # 1 / Bow PF 70354 / Bow K vz/G v/Tito/3fT emu31 .80 BR 14 '2//N obre' 2/TP Kvz/Cgñ//Alba 1995 Trap # 1/Bow1997 y 1998 Burrion Chirya 3 84202-9-1-1-4 1999 Y 2000 1. Boyero//Cleo/lNIA66 (Stb4) P .S uperior/Burrion E .Cardenal/Trap# 1/Bow Pyrenophora trítici-repentis1993 BH1146 RedChief Carifen12 Vicam Fink 1996 Milan1997 Coker 62 /Cbrd Cisne INIA (Kvz/Cj) LE2191 / LE2089 1998 Burrion Chyria 84202-9-1-1 -4 1999 84202-9-1-1-42000 Coker 68-8 Milan C hen/A.S aquarrosa/5/B R 12'3/4/1AS55' 4/C 114123/3/ Florida 301 Gibberella zeae1981 Toropi Encruzilhada E. Young Toropi / Nobeoka Bozu N yu Bay Pel 74142 1982-84 Abura Nyu Bay 1990 LE2120 Shangai # 7 Shangai # 5 PF85513 PF85516 1991 Nanjing 7840 Wuhan # 3 NING 82149 Shangai # 7 Suzhoe F2 Wuhan#2 Chuan Mai #18 / Bagula AldP vn//N IN G 7840 1995 LAJ 1409 (NadfTRM) W uhan # 3/Star Chuan Mai #18 / Bagula Sha # 8/ Gen Nanjing 82149/ Kauz 1996 Shangai # 7/ Vee # 5 Ald / PVN // NING7840 Nanjing 8201 / Kauz Pelón / Suzhoe N G 8675/ Cbrd 1997 Shangai # 3/ Cbrd L1107 /YMI # 6 1998 Ll107/YMI#6 Pelón / Suzhoe 1999 y 2000 Chuan Mai #18 / Bagula NING 8331 (NING7840 / YangmaiN 2 4)Pelón / Suzhoe

376 M. Díaz de AckermannEnfermedad Ciclo cultivo Estadio cualtivo EcuaciónSeptoria Intermedio Embuche y1 = 100 - 1.2 X21/2 grano Y = 100 - 0.7 XPuccinia Largo 2 nudos Y = 100 - 0.9 X3hb 3/4 granoY = 100 - 0.3 XPuccinia Intermedio Hoja bandera y= 100-13.2XPrincipio floraciónY=100-2.6X1y = rendimiento a obtener (porcentaje)2 = severidad de infección (valor de infección). 3 =severidad de la enfermedad (coeficiente de infección) Niveles críticos para S. tritici, cultivar ciclo intermedio, INIA La Estanzuela, 92-95.EnfermedadRendimiento potencialNivel críticokg/ha embuche 1/2grano3000 6 10S. tritici 4000 4 75000 3 6Niveles críticos para roya de la hoja, cultivar ciclo largo, INIA La Estanzuela, 95-96.EnfermedadRendimiento potencialNivel críticokg/ha 2 nudos hb-3/4grano3000 7 22Roya de la hoja 4000 6 175000 4 13Niveles críticos para roya de la hoja, cultivar ciclo intermedio, INIA La Estanzuela, 96-98.EnfermedadRendimiento potencialNivel criticokg/ha Hoja bandera prin.floración3000 6Roya de la hoja 4000 45000 3

Manchas foliares y fusariosis de la espiga377Nivel crítico de infecciónA partir de las ecuaciones previas se estimóel nivel crítico de infección el cual se define comoel nivel infección en el cual las pérdidas en rendimientoigualan a los costos de aplicación.Productos y dosisLos productos probados para el control deSeptoria se presentan en el Cuadro 3.Las nuevas moléculas de fungicidas las ES­TROBILURINAS probadas en Estanzuela a partirde 1998 se presentan en el Cuadro 4.Pyrenophora tritici-repentis -Drechslera tritici-repentisPara esta enfermedad no se tienen definidoslos niveles críticos de infección, mientras tantosugerimos se utilicen los definidos para S.tritici.A partir de este año se tiene un ensayo de dañosobre siembra directa, en Mercedes. Ensayos depruebas de productos en 1998 y 1999 han demostradoel mejor comportamiento de Swing(1 OOOcc/ha), seguido por el Stratego (750 ce/ha),Folicur 450 (450 ce/ha) y Taspa (200 ce/ha). Losnuevos fungicidas mezcla de triazoles con estrobilurinashan presentado un comportamiento muypromisorios (Basf 512).Gibberella zeae - FusariumgraminearumPara el caso de fusariosis no se definen nivelescríticos de infección y se aplica básicamenteen dos momentos: a principios de floración(Zadoks 61) y 7 días después (Zadoks 65) y seprueba una doble aplicación al principio de floración+ 7 días después (Zadoks 61+65). Los resultadosindican una mayor eficiencia de controldel tebuconazol y la doble aplicación frente a losdemás tratamientos Cuadro 5.Curasemillas para el control de D.tritici-repentisLos lotes de semillas analizados presentaronun rango de infección de O a 54%. La transmisiónfue de 20 % en invernáculo.Cuadro 3. Principio activo, nombre comercial, eficiencia de control y rangode eficiencia de los fungicidas probados para el control de Septoria,1991-1996.PrincipioNombreEficiencia deRango deactivocomercialcontroleficienciaEpoxiconazolSwing8069-92 (3)TebuconazolSilvacur7245-93 (6)PropiconazolTilt6036-79 (5)CiproconazolAlto5740-90 (6)FlusilazolPunch5538-77 (4)Alto+Sportak5128-73 (6)FlutriafolImpact4433-58 (6)CarbendazímCibencarb347-64 (6)ProclorazSportak170-39 (6)TriticonazolReal110-22 (4)

378 M. Díaz de AckermannCuadro 4. Nuevos fungicidas probados para el control de Septoria y Pucciniadesde 1998Azoxystrobin Amistar ZenecaKresoxim-metil + epoxiconazol BASF 494 BASFTrifloxystrobin + propiconazol Stratego NOVARTISTrifloxystrobin + ciproconazol Sphere NOVARTISPiracloxystrobin + epoxiconazol BASF 512 BASFCuadro 5. Control químico de la fusariosis de la espiga en trigo.Zadoks Fungicida Pocentaje de Infección Indice de infecciónE.V.* Espigas Espiguillas Fusarium a61 Tebuconazol 33(44)b 28(31 ) 9(62)65 Tebuconazol 33(44) 25(38) 8(65)61+65 Tebuconazol 26(56) 21 (47) 6(76)61 Benzimidazol 35(41) 43(0) 15(37)65 Benzimidazol 42(28) 40(0) 17(28)61+65 Benzimidazol 32(46) 28(31) 9(63)61 Imidazol 43(27) 38(6) 16(31 )65 Imidazol 33(44) 31(22) 10(56)61+65 Imidazol 37(38) 33(38) 12(49)Testigo sltratar --------- -- 59(0) 40(0) 23(0)a Indice de infección de Fusarium = (% espigas infectadas x % espiguillas infectadas) /100.b Número dentro de paréntesis representa la eficiencia de control.• Zadoks EV: Estado vegetativo en escala Zadoks; 61 = principio de floración ; 65= plena floración .En siembra directa se probaron diferentes curasemillaspara proteger a las plántulas de la infecciónde la semilla y del inóculo presente en elrastrojo, pero los resultados fueron inconsistentes.La eficiencia de control máxima de la manchaparda o amarilla a lo largo del ciclo del cultivofue de 25 a 29%. No hubo incrementos en losrendimientos. Los mejores curasemillas fueronVitavax F, Dividend, Fungazil y Vincit F.En el ámbito de laboratorio, los mejores curasemillasfueron Premis+Rovral (99) , Rovral (96),Fungazil (76) y Dividend (74).Practicas culturalesSe evaluó la cantidad, contaminación y descomposicióndel rastrojo de trigo en superficie.En las condiciones de Uruguaya los 18 mesesestamos en presencia del 23% del rastrojo original.Se encontró que la principal fuente de inoculo(Pyrenophora tritici-repentis) en siembra directafue el rastrojo.La evolución de la mancha parda promedio decuatro cultivares sembrados sobre rastrojo de trigoen pie, rastrojo de trigo quemado y avena fuedecreciendo significativamente. El comportamien­

Manchas foliares y fusariosis de la espiga379to relativo de los cuatro cultivares de trigo (E .Cardenal, 1. Mirlo, P. Queguay, y P. Superior) fuesimilar al de la siembra convencional, solo queen siembra directa la infección empezó más tempranoen el ciclo del cultivo.Relacionamiento externoSeptoria triticiSe esta en contacto con el Dr. JorgeDubcovsky, Universidad de California, Davis. Seprobaron 77 familias F 11de la cruza Yecora/Tadinia,en invernáculo y campo para evaluar su resistenciaa Septoria en plántula y planta adulta.Se intercambia información con INTA Castelar,con el Dr. Enrique Suárez y Ana Rosa Schlater,de los cuales se dispuso de la F2 del cruzamientomonosómico de Chinese Spring/Tadinia.Se han establecidos contactos con JohnInnes Institute, Norwich, UK, del cual se tienen:líneas de sustitución (7D), recombinantes del cromosoma7D, para su evaluación.Gibberella zeae - FusariumgraminearumSe dispone de dobles haploides obtenidos enJohn Innes, Norwich, UK ; Austria; germoplasmade Hungría enviado por el Dr. Akos Mesterhazy,colecciones de CIMMYT. Contactos con U. aeMinnesota, a través de estudios epidemiológicosde la tesis de Doctorado de la Ing, Agr. , M. Se.S. Pereyra.AgradecimientosAl personal de la Sección Protección Vegetalde INIA La Estanzuela.Literatura consultadaDiaz, Martha. 1976. Evaluación de variedades y líneas porresistencia y tolerancia a la mancha de la hoja causada porSeptoria tritici Rob. Ex. Desm. Tesis, Facultad de Agronomía,Montevideo. 99 p.Diaz, M.; Perea, C.; Smith, lo 1980. Tratamientos curasemillascontra Fusarium spp. en trigo. Investigaciones Agronómicas.CIAAB. N" 1: 20-32.Diaz, M.; Tavella, C. 1982. Herencia de la resistencia a Septoriatrilici. Investigaciones Agronómicas. CIAAB. N° 3: 45-47.Diaz de Ackermann, M. 1983. Variabilidad patogénica de Septoriatrilici. Investigaciones Agronómicas N" 1: 46-50.Diaz de Ackermann, M. 1987. Resistance among winter wheatsto Pyrenophora trilici repenlis isolates and variability in fungalgrowth, color, sporulation and pathogenicity. M. Se. Thesis,North Dakota State University, Fargo. 49 p.Diaz de Ackermann, M.; Hosford, R.M.; Cox, D.; Hammond,J. 1988. Resistance in winter wheat to geographically differingisolates of Pyrenophora tritici-repentis and observations onPseudoperithesia. Plant Disease. 72 (12): 1028-1031.Diaz de Ackermann, M. 1992. Mancha Parda del trigo. Boletín deDivulgación N° 19. IN lA La Estanzuela. 18 p.Diaz de Ackermann, M.; Stewart, S.; Ibañez, W. 1993.Pathogenicvariability of Septoria tritici in isolates from South America.International Septoria Workshop. Eds. Gilchrist, L.; van Ginkel,M.; McNab, A.; Kema, G.H.J Setiembre 20-24, 1993. CIMMYT,México. p. 41-51 .Diaz de Ackermann, M. 1993 Chemical control of Septoria triliciin spring wheat. In: International Septoria Workshop. Eds.Gilchrist , L.; van Ginkel, M.; McNab, A.; Kema, G.H.JSetiembre 20-24, 1993. CIMMYT, México. p. 147-152.Diaz de Ackermann, M., Stewart, S.; Ibañez, W.; Capdevielle,F.; Stoll, M. 1994 Pathogenic variation and RAPD in Septoriatrilici isolates from South America. In: Proceeding of the 4thInternational Workshop on Septorias of cereals. Eds.Arseniuk,E.; Goral, 1; Czembor, P. July 4-7, 1994. Ihar Radzicow,Polonia. p. 335.Diaz de Ackermann, M. 1995. Mancha foliar del trigo causada porMycosphaerella graminicola (Fuckel) Schroeter estado periectode Septoria tritici Rob . ex Desm . In: Curso Manejo deEnfermedades del Trigo. Eds . Kohli, M.; Annone, J; Garcia,R. Agosto 29-31, 1995. INTA-CIMMYT, Pergamino, Argentina.p.100-117.Diaz de Ackermann, M.; Kohli, M.; Franco, J.; Crossa, J.1996. Septoria leaf blotch evaluation and its relationship withdamage in wheat. In: 5th. International Wheat Conference.Ankara, Turkey, 10-14 June, 1996.Diaz de Ackermann, M. 1996a. Golpe blanco de la espiga deltrigo causado por Gibberel/a zeae (Schw.) Petch., estado periectode Fusarium graminearum Schw. In: Manejo de Enfermedadesen Cereales de Invierno y Pasturas. Ed . M. Diaz. Setiembre19-20,1995. INIA La Estanzuela, Uruguay. p. 79-87.Diaz de Ackermann, M. 1996b. Research on Fusarium HeadBlight of Wheat in Uruguay. In: Fusarium Head Scab: GlobalStatus and Future Prospects. Eds. Dubin,H.J; Gilchrist, L.;Reeves, J; McNab, A. 13-17 October, 1996. El Batan, México. p.13-18.Diaz de Ackermann, M. 1996c. Control quimico de enfermedadesen trigo. Boletín de Divulgación N" 62, INIA La Estanzuela. 24 p.

380 M. Díaz de AckermannDíaz de Ackermann, M.; Kohlí, M.M. 1997a. Screeníng forFusarium Head Blight resistance in Wheat. In: Proceedings ofthe Fifth European Fusarium Seminar. Ed. Mesterhazy, A. 29August-5 September, 1997. Szeged, Hungary. Cereal ResearchCommunications V 25 . N° 3/2: 733-734.Diaz de Ackermann, M.; Kohli, M.M.; Ceretta, S.; Abadie, T.;Ibañez, W. 1997b. Importancia de las enfermedades en laproducción del trigo en Uruguay. In: Taller: Explorando AltosRendimientos en Trigo. Eds. Kohli, M.M.; Martino, D. Octubre20-23, 1997. INIA La Estanzuela, Uruguay. p. 259-276.Diaz de Ackermann, M.; Stewart, S. 1997c. Enfermedades detrigo y cebada en siembra directa en Uruguay. In: VII CongresoNacional de Ingeniería Agronómica. 3-5 de Diciembre, 1997.Montevideo, Uruguay. p. 67 -70.Diaz de Ackermann, M.; Kohli, M.M.; Ibañez, W. 1999.Resistance of wheat cultivars to Septoria tritici at diflerent growthstages. In: Proceeding of the 5 th International Workshop onSeptoria/Stagonospora Diseases of Cereals. Eds. van Ginkel,M.; McNab, A.; Krupinsky, J. September 21-24, 1999.CIMMYT, México. p. 131-133.Díaz de Ackermann, M.; Kohlí, M.; Ibañez, W. 2000. Rapidscreening of wheat germplasm for Fusarium head blightresistance. In: Proceedings 01 the International Symposium onwheat improvement for scab resistance. Eds . Raupp, w.J. ;Ma, Z.; Chen, P.; Liu, D. 5-11 May, 2000 . Suzhou, Nanjing,China. p. 37.Diaz de Ackermann, M. 2000. Evaluación de fungicidas paracontrolar septoriosis en trigo, 1999. Jornada Cultivo de Invierno.Serie Actividades de Difusión N° 219. p. 15-17.Diaz de Ackermann, M. 2000. Evaluación de fungicidas paracontrolar mancha parda en trigo, 1999. Jornada Cultivo deInvierno. Serie Actividades de Dilusión N" 219. p. 13.Diaz de Ackermann, M.; Stewart, S. 2000. Sistema plantio diretono Uruguay: adopcao e principais problemas sanitarios. In:Workshop doencas em sistema de plantio di reto con enfase emmancha foliar e giberela. Passo Fundo, RS, 6-8 de junho de2000. (CD).Lamari, L.; Sayoud, R.; Boulif, M.; Bernier, C. 1995.Identification of a new race in Pyrenophora tritici-repentis:implications for the current pathotype classification system.Can.J. Plant Pathol. 17: 312-318.Perea, C.; Diaz, M. 1980. Enfermedades del trigo. Miscelánea N°20. CIAAB. 16 p.Perea, C.; Diaz de Ackermann, M. 1981 . Relevamiento deenfermedades del trigo en el Uruguay 1968179. InvestigacionesAgronómicas. CIAAB. N° 1: 42-51.Perea, C.; Diaz de Ackermann, M. 1982. Curasemillas sistémicoscontra carbón volador en trigo. Investigaciones Agronómicas .CIAAB. N° 3: 68-73.Pritsch, Clara. 1995. Variabilidad patogénica en Fusarium sp.Agente causal del golpe blanco del trigo. FPTA-INIA InformeFinal. 79 p.Stewart, S.; Diaz de Ackermann, M. 1999. Manejo deenfermedades en trigo ycebada bajo agricultura conservacionistaen Uruguay. In.' Seminario de PRENADER en INIA Treinta yTres, noviembre 1999 (Presentación-publicación).Stewart, S. 2000. Evaluación de Curasemillas para el control deDrechslera tritici-repentis en trigo. Jornada de Cultivos deInvierno,Abril 26, 2000. p.19-21.

Investigations to assess wheat yieldpotential and appropriate sustainable,resource conserving crop managementpractices - the case for collaborationlinteraction between agrononlists and plantbreedersK. o. Sayre 1IntroductionThe level of collaboration and interactionbetween plant breeders and plant pathologists inmost crop improvement research programs isusually both symbiotic as well as synergistic.One discipline depends on the other to functionmore efficiently and the products that they jointlydevelop (new, high-yielding and disease resistantvarieties) are usually superior to those that resultwhen both disciplines work in isolation. Thelinkage between breeders and agronomists hasusually not been as interdependent or interactiveas between breeders and pathologists. However,as farmers continue to adopt new crop productionpractices (Table 1) that emphasize: 1) reducedand/or zero tillage seeding practices combinedwith the retention of crop residues on the soilsurface and 2) more efficient use of crop inputsincluding fertilizers (especially N suppliers)combined with minimal, judicious use of chemicalpesticides to reduce costs, protect theenvironment in a sustainable way, then it can bestrongly argued that breeders and agronomistsneed to work more closely.Because of the potential advantages gained byfarmers from reduced/zero till planting systems(Table 2), it is essential that these two disciplinesinteract more fully to insure that: 1) interactionsinvolving genotype and new crop management arewell understood to allow identification of neededtraits that will enhance variety suitability for thepredominant production systems; 2) field breedingTable 1. Common characteristics of sustainable resource-conserving crop management practices.* Reduced/zero tillage planting systems* Retention/rational management of crop residues* Efficient nutrient/fertiliser management that minimizes adverse environmental impacts* Integrated disease/pest management practices that encompass rational pesticide use when needed* Diversificatio n of crop rotations1CIMMYT Wheat Agronomist ., Km 45 Carretera Mexico- Veracruz, EI Batan, Texcoco, Edo. Mexico, 56130, Mexico. E-mail: k.sayre@cgiar.org

382 K. D. Sayreconditions used by breeders are appropriate for The overall objective is to insure that farmersefficient selection of relevant, improved continually receive new varieties that are tailoredgerm plasm; and 3) newly released varieties are to cope and excel under the prevailing,"farmer friendly", able to help the farmer overcome predominant crop production systems but also tomanagement difficulties/mistakes instead of evolve new lines that are appropriate as newadding to potential management problems. It is production systems are adopted to minimizealso important that pathologists and influence of factors that constrain the adoption ofentomologists are closely involved to better zero/reduced till planting systems (Table 3).understand how biotic issues may influenceThe CIMMYTwheat agronomy program followsgenotype by crop management interactions,a strategy that looks at new crop managementparticularly as the relate to tillage/residuepractices (the development of new planting andmanagement issues.Table 2. Potential advantages of zero/reduced tillage planting systems." Reduced erosion* Reduced fossil fuel use " Reduced production costs; increased profits * Improved crop turn-around times* Increased land-use efficiency " Reduced drudgery in planting, especially for female household members * Improved crop water use (for both rainfed and irrigated conditions) " Improved soil physical, chemical and biological characteristics * Enhanced carbon sequestration* Enhanced flora and fauna biodiversity "Reduced incidence of many annual grass and broad leaf weed species Table 3. Main constraints affecting the adoption of zero-till planting systems for wheat and othercrop by small farmers.* Lack of appropriate small-scale seeders and associated equipment* Crop residue management issues:• Removal of residues for fodder and/or fuel• Inadequate residues in low yield environments• Excess residues in high yield environments• Uncontrolled, common community grazing of residues• Lack of appropriate small scale equipment to chop and evenly distribute residues* Problems associated with effective plant nutrient including both chemical and organic fertilizersources" Potential development of new or intensification of existing weed, disease or insect problems* Potential economic constraints limiting opportunities to diversity crop rotations " Professional skepticism and farmer reluctance to adopt such drastic changes

Investigations to assess wheat yield .... interaction between agronomists and plant breeders383tillage systems, for example), while at the sametime closely cooperating with the wheat breeders(and pathologists) to test relatively large numbersof new, advanced lines as well as historicallyimportant genotypes. This approach allows betterunderstanding of potential management bygenotype interactions to identify relevant traits thatbreeders may use to enhance selection efficiencyfor these new production systems.Commonly, the initiation of the interface orinteraction between breeders and agronomists toevaluate new lines occurs after the intensiveselection process when only a very few advancedlines remain (those that have usually only beenselected across years/locations with similarproduction practices and not generally acrossdifferent production/tillage systems). Many lines,therefore, have already been discarded which mayhave been superior to those selected when grownunder contrasting production systems, if, amanagement by genotype interaction exists.The common inclusion of a regularly, up-datedset of historical varieties (6-10) provides pertinentinformation concerning how much geneticprogress has been made for grain yield or otherparameters and how changes in relevant plantfeatures have occurred over the breeding history.This can be of great help in defining both breedingprogress and deficiencies.The remainder of this paper will focus on someexamples of agronomist/breeder interactions atCIMMYT in defining management by genotypeinteractions. Also included are the examples ofsome of the strategic crop productiontechnologies for new planting and tillage systemsthat are being investigated.Crop Management by GenotypeInteractionsExpression ofgrain yield potentialBreeders are chronically concerned ifcontinuous, significant progress is being made inthe expression of genetic yield potential. AtCIMMYT, the expressions of yield potential underoptimum, irrigated management with removal orcontrol of both abiotic and biotic yield constraintsprovide a useful estimate of progress, especiallywhen viewed with a historical perspective.Figures 1 and 2 present the yield trend results(averaged for the 1998/99 and 1999/00 crop cyclesat Cd. Obregon) for a series of historical varietiesand recently developed advanced lines of CIMMYTspring bread and durum wheat, respectively.These were grown with conventional planting onthe flat with irrigation, optimum weed , disease and10,0009,5000",:r: 9,0000 ~N.,........I1SI1S8,5008,000•.cC, 7 ,5 00~~r2 = 0.625"0 7,000 =6,000 ­Yield= 6 378 x 10' + 36 .56 kg/ha/yearAnnual rate of yield increase = 0.42% • 1964 1968 1972 1976 198 0 1984 1988 1992 1996 2000Year of releaseFig. 1. Trend for bread wheat grain yield potential for conventional planting, with supportnets and with fungicide application (average of 1998/99 and 1999/00 cycles alCIANO/Cd .Obregon, Sonora, Mexico.

384 K. D. SayreONX0 ~N9,500-rara..cOJ~11 ,00010,5 00 •0,000.9,000Yield= 8.229* 10' + 46.30 kg/ha/year8,500"C •r2 =0.565ell 8,000~ Annual rate of yield increase = 0.49%7,5007,0001970 1975 1980 1985 1990 1995 20 00Year of releaseFig. 2. Durum wheat yield trend for melga planting with support nets and fungicideapplications for five varieties and five advanced times averaged over the 1998/99and 1990/00 crop cycles at CIANO, Cd. Obregon, Sonora, Mexico.••insect control and with support nets to preventlodging. As can be seen, progress in genetic yieldpotential has been made over the 30-35 year timeperiod. The rate of yield increase per year isslightly higher for the durum wheat although verylittle progress was made in durums for nearly 15years from 1979 to 1995. The new, advanceddurum lines, however, show a marked yieldincrease.Bread wheat yield progress has beensomewhat more consistent. Table 4 presents yieldtrend data (under optimum growing conditions) forboth crops made for different time periods asTable 4. Trend in the improvement in yield potential of spring bread and durum wheat at CIMMYT.Bread wheatTime periodAnnual rate of yield increasekg/ha/year% per year1950-1982a 65 0.981962-1988 b 71 0.891966-1996 b 36 0.39Durum wheatTime periodAnnual rate of yield increasekg/ha/year% per year1960 - 1984 a 198 3.371967 - 1989 b 148 2.111971 - 1997 b 56 0.60a Yield potential trials conducted by S. Waddington et al. at CIANO/Obregon during 1982/83 and 1983/84cycles.b Yield potential trials conducted by K. Sayre et al. at CIANO/Obregon from 1991-1999.

Investigations to assess wheat yield .. .. interaction between agronomists and plant breeders385estimated by similar trials as described above. Itis clear that remarkable progress has been madefor both crops, but especially for durum wheat. Itis also clear that the rate of yield increase, bothabsolute and relative is slowing down.Figures 3, 4 and 5 presents the levels of yieldexpression for bread and durum wheat and fortriticale , respectively, for different planting systemsand disease control protocols. Comparisons aremade in each case for a set of released varieties9.000 -,------------------ --- - --- ---------,Seven re leased varieties8,500D Nine new, advanced lines8,000~ 7,500 'OJ..c---6 OJ) 7.000::::!Cl.l';;:'6 ,500c::OJ....c.J 6,000" .M e lgas with Support Nets with Beds witho ut S upport Nets Beds without Support NetsFungicide with Fungicide without FungicideFig. 3. Comparison of grain yield of seven released bread wheat varieties with nine new, advancedlines under melga planting with support nets and with fungicide application and underbed planting without support nets, but with and without fungicide application at CIANO,during the 1999/00 cycle.10,000 -.----------------------~==--------------,Four released varieties8 9,500 D Twelve new, advance d lines£~N 9,000Melgas with Support Nets Beds without Support N e ts Beds without Support N e tswith Fungicide with Fungicide without Fung icideFig. 4. Comparison of grain yield of four released triticale varieties with twelve new,advanced lines under melga planting with support nets and fungicide applicationand under bed planting without support nets, but with and without fungicideapplication al CIANO during the 1999/00 cycle,

386 K. D. Sayre10,0009 ,500;--,0:Ir 9,000"eJ2.N8,5 0 0......o:lo:l.c ....... bfJ 8 ,000~'--'~d) 7 ,50 01!!iliL~]Fi v ere leased varie ties>-,co:l7 ,0000'- Melgas with Supp o rt B e d s without Support Bed s with ou t S u p p o rtNets with Fungicid e N e ts with Fungicide Nets w ith o ut Fun g ic ideFig. 5. Comparison of grain yield of five released durum wheat varieties with eleven new,advanced lines under melga planting with support nets and fungicide application andunder bed planting without support nets, but with and without fungicide application alCIANO during the 1999/00 cycle.representing nearly 30 years of breeding history each crop there are also significant plantingwith a set of new, advanced lines. From the figures method by genotype interaction .it can be observed that there are different patternsThe nature of this interaction is shown moreof yield performance for the different crops as wellclearly in Tables 5 and 6 where a series of breadas for the planting methods/disease control. Forwheat genotypes are compared under conventionalTable 5. Comparison of grain yields (kg/ha at 12% H 20) for conventional planting on the flat vsbed planting at high and low seed rates.'90 em beds 90 em bedsGenotype Conventional 3 rows/bed 2 rows/bed Genotype120 kg/ha 100 kg/ha 50 kg/ha mean '7 Cerras 66 8273 8281 7756 8103Yecora 70 8177 7688 7434 7766CIANO 79 8059 7805 7993 7952Seri 82 9671 9393 8948 9337Oasis 86 9749 8676 8782 9069Super Kauz 88 9763 8644 8581 8996Baviacora 92 9767 9796 9699 9754WEAVER"S" 9741 9391 9205 9446Planting method meant 9150b 8709a 8550a 8803t Mean followed by the same letter do not differ significantly at LSD (0 .05) .• LSD (0 .05) for genotype means is 398 kg/ha; Interaction LSD (0 .05) is 684 kg/ha

Investigations to assess wheat yield .. .. interaction between agronomists and plant breeders387seeding (on the flat in rows 20 cm apart with floodirrigation) versus on beds (80 or 90 cm bed width,2 or 3 rows per bed with furrow irrigation). Meanyields in both cases were higher with conventionalplanting yet, the interaction of genotypes andplanting system result in differential performancepatterns. Table 6 demonstrates that a part of thisinteraction is explained by lodging differencessince crop lodging is consistently lower for bedplanting but there are lines with no lodging thatshow differential yields. It is significant to notethat most of the genotypes with high bed plantedTable 6. Effect of planting method on grain yield and lodging for sixteen bread wheat varieties atCIANO, Cd. Obregon, Sonora. (Average of 1997/98 and 1998/99 crop cycles)a.Planting method Genotype Planting method GenotypeGenotype Conventionala Bed£ mean Conventionala Bed£ meanGrain yield (kg/ha at 12% HP>Lodging scoredPWW343 8,559 8,389 8,474 0.0 00 0.0UP2338 8,979 8,381 8,680 0.0 0.0 0.0Baviacora 92 8,988 9,216 9,102 1.7 0.0 0.9Seri 82 8,734 8,329 8,352 4.9 0.0 2.5Super Seri 9,206 9,299 9,253 28.9 15.6 22.3STAR 8,083 7,842 7,962 8.8 0.0 4.4MUNIAKAUZ 8,983 8,849 8,915 8.6 0.0 4.3PASTOR 7,975 8,206 8,090 29.0 5.0 17.0WEAVER 9,163 8,434 8,799 0.0 0.0 0.0WH542 8,629 8,904 8,767 64.5 14.2 39.4CPAN3004 8,225 8,396 8,310 22.1 14.5 18.3HD2329 7,926 8,076 8,001 60.1 43.8 52.0Pavon 76 7,681 7,255 7,468 58.4 31.0 44.7Rayon 89 8,107 7,988 8,048 75 .3 29.0 52.2Bacanora 88 8,805 8,565 8,695 29.8 28.0 28.9Oasis 86 9,374 8,844 9,109 51.6 14.7 33 .2Mean 8,589 8,437 8,513 27.7 12.2 20.0ANOVAF-test planting method 0.05 0.01LSD (0.05) planting method 1.04 8.5F-test genotype 0.001 0.001LSD (0.05) genotype 296 15.7F-test interaction 0.05 NSLSD (0.05) interaction 417CV% 4.2 34.6a Data summarized from Ph.D. thesis research of Mr. S. Tripathi. b Planted on the flat with basin - flood irrigation. C Planted on 80 cm beds, 3 rows per bed and furrow - irrigated. d Lodging score = % area lodged * (lodged angle/gO) .

388 K. D. Sayreyields also yield well with conventional planting.This understanding has immense implications forthe CIMMYT breeding programs as more and morebreeding is done with bed planting to takeadvantage of the tremendous cost savings in trialoperations that it offers.Irrigation ManagementNearly 60% of spring and winter wheatproduction in the developing countries receivessome irrigation (the bulk of this production islocated in Asia, especially south Asia and China).As multiple demands (industry, domestic as wellas agriculture) for water supplies increase, it isimperative that increases in the efficient use ofwater for irrigation are made. Obviously, toaccomplish this will require both crop managementas well as genotype implications/interventions.Figures 6 - 8 present the results of several trialsconducted in Cd. Obregon investigating irrigationtiming/frequency (and correspondingly, amount ofwater applied) and either tillage system (Fig. 6)or crop/genotype (Figs 7 and 8). Significant yielddifferences are seen, as expected, but there areclear, general differences in the pattern of responsefor different crops (durum tends to be more yieldstable with different water management).Management by genotype interactions wereobserved within each crop group (data not shown)that are significant and which strongly argue forbreeder consideration in terms of selectionprotocols if efficient selection gains for betterirrigation water use is to be achieved. Seedingmethod for bed planting/furrow irrigation (numberof rows/bed and seed rate, for example) can affectyield for different irrigation management strategieswith corresponding significant interactions withcrop and genotypes within crops (data notpresented here).Weed Competition AbilityThe cost of weed control represents asubstantial part of wheat production costs for mostproduction systems. It has been commonlyobserved that there are marked crop/varietydifferences in ability to compete with or suppress7,500----0:Ir"$.N7,0006,500LSD (0.05) = 523 kg/ha01998/99(]] 1999/00~C

Investigations to assess wheat yield .... interaction between agronomists and plant breeders3898,500~0 o Bread Wheat Program III Durum Wheat Program L'SlRu st Resistance Program8,000::rfLSD (0.05) =324 kg/ha~N7,500'til..s:: '" 7 ,000CI)..::.: ---'-'"0 6,500d).;;'6,000.:::'" .....05,5005,000Five irrigationsFour IrrigationsFig. 7. Effect of irrigation frequency on the average grain yield performance of eight breadwheat (Bread Wheat Program), eight durum wheat and four bread wheat (RustResistance Program) varieties and advanced lines at CIANO/Cd. Obregon during the1999/00 cycle.9,0000~8,500:i' 8,000~C"'l7,500...C\l..s:: '" 7,000-­CI)..::.:'-'::2 6 ,50011)»c 6,000C\l.....0 5 ,500LSD (0.05) = 249 kg/haFive irrigationsDB read wh e at[[)Durum wh ea tFour Irrigation sFig. 8. Effect of irrigation frequency on the average grain yield performance of seven breadwheat and seven durum wheat lines common to both the 1998/99 and 1999/00 cyclesat CIANO/Cd.Obregon, Sonora, Mexico.

390 K. D. Sayreweeds. Few breeding programs have overtly triedto select directly for this characteristic byselecting segregating populations Or testing largenumbers of advanced lines under natural weedpopulations although observations such as earlyground cover, canopy morphology height etc. arecommonly used as indirect selection criteria.At CIMMYT, we have developed a methodologyusing a vigorous common oat (Avena sativa L.)as a surrogate weed that can be easily managedto insure constant and uniform weed competitionpressure across plots of different genotypes beingscreened for competitive differences. Figure 9presents the yields of some bread wheat varieties/advanced lines grown without weed pressure (alsoincluded are the mean yields of a group ofsynthetic wheat derivatives, back cross derivativesfrom Baviacora 92 and a group of lines that hadbeen selected for several generations undernatural weed pressure).Small yield differences were observed in theabsence of weed pressure. Figure 10 presentsthe percent grain yield reduction for these samelines planted in exactly the same manner but witha high and uniform density of common oats asthe "weed" (all other weeds were controlled). Yieldlosses ranged from as high as 75% to as low as40%. Tests of several of these varieties/linesunder heavy pressure from Phalaris minor, whichis our main grass weed in Obregon, closelyparallel these results (data not presented). Clearlythere are large genotype differences and we nowhave a potential methodology to select for thesedifferences.Planting Method and Tillage!Residue Management ResearchOur efforts in planting methods and tillage/residue management research at CIMMYT,Mexico, have focused on the use of bed plantingstrategies. Table 7 presents a brief summary ofsome of the advantages we find for bed plantingwith reduced tillage and reuse of the beds forseveral cycles (referred to as permanent beds).Table 11 indicates our current thinking on thepotential suitability of bed planting for wheat fordifferent agro-ecological systems. We are firmlyconvinced that bed planting offers tremendousopportunities for gravity irrigated situations and0:.::c'$­Nc;..c:: ""10.0009.0008.0007 .0006.0 005 .000Ob::::, 4.000"0.., 3.000;>..c: 2.000. ~'"0 1 .000 ~0-&f-B r c a d..., ::.:~";::"0::~~'"0::~~g

Investigations to assess wheat yield ... . interaction between agronomists and plant breeders39180r­-70r-c:060U - r­::l'It"050 ."~e::: " r- r­r­ r-"040'I"S:;::c 30 ::; 1;::"-'~ •.~'i;•~0 20'" ..., l::: ~-1§ :g ~ ~ ~ t~" ., ~ ':rS -ll'0 ~.~:: 10'):.~~ s'" ~"-"j i j ~ .;

392 K. D. Sayrefor high rainfall, rain fed conditions where plantingon beds can reduce/eliminate water-loggingproblems by greatly enhancing field drainage inthe furrows between the beds.We are beginning to explore the potentialsuitability for wheat bed planting for low rainfall,drought prone conditions, especially permanentbeds with crop residue retention. We are unsureif there are sufficient, potential advantages of bedplanting for these conditions as compared to zerotill planting with residue retention on the flat tomerit their use. The advantages of field accessby planting beds to control automatically machinetraffic (keeping implement wheels in the furrowsbetween beds), to apply other weed controlstrategies (mechanical cultivation) besidesherbicides and to place fertilizer (especially topdress N) when and where it can be most efficientlyused may, in some conditions, supersede normaldirect seeding systems on the flat. However, it isclear that there are important management bygenotype interaction issues that are continuouslyencountered as we pursue this research.Irrigated Bed Planting SystemsOur research in irrigated bed planting wasinitiated first in Mexico, including our work withpermanent beds with residue retention. Currently,over 95% of the farmers in southern Sonora,Mexico's wheat bread basket, use bed plantingfor all crops including wheat, albeit still withsubstantial tillage and residue burning. Our mainresearch thrust for this condition is to develop themachinery and technology for using permanentbeds and retaining crop residues. To achieve this,a trial was started in the summer of 1992 at theCIANO station near Cd. Obregon to look at thelong term effects of different tillage and residueretention strategies for bed planting in a wheatmaize/soybeanrotation. Figures 11 and 12 presentwheat grain yields over that past 8 years for plotsreceiving no N and those receiving 300 kg N/ha,respectively, over the time period. It is of interestto note that in both cases, there were only small(yet significant) yield differences between thetillage/residue management treatments for the first5 years (10 crops). In the 6 th year large differencesappeared, with permanent beds with residueburned greatly inferior and permanent beds withresidue retention on top for both N scenarios.Figure 13 presents some interesting weedincidence data from the same trial during the 1996/97 cycle. Lowest levels of P. minor wereencountered for permanent bed with burning butpermanent beds with full residue retention werenot Significantly different. Highest weed levels4.400_____ Cnnvenlionalli!l bed,,, - residues incnrporateu.. - .. Permanent beds - residues burned---+--Permanell\ beds - residues removed0:-a--- Permanent beds - residues retained ::r: 3.900:::R 0N~ 3.400oj..c:bb~"" 2.900. •.."0 . '0... --'0'c2.400.~ LSD (O.OS) = 261 kg/h"0 01.9001993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000Year of harvestFig. 11. Effect of tillage and residue management over several years on wheat grain yield(kg/ha at 12% HP) when no nitrogen is applied at CIANO/Cd. Obregon.

Investigations to assess wheat yield .... interaction between agronomists and plant breeders3938. 000~.::r::7.500~ 7.000N'c;j.

394 K. D. Sayreor wheat-maize rotation systems. Tables 8 - 10summarize results for the 1996 - 1998 wheat andmaize yields for the various treatmentcombinations. Clearly, as expected, there arelarge yield differences for both crops and thesedifferences are related to mainly residuemanagement and tillage effects as well as rotationeffects. Zero till without residue retention, in thisenvironment with sharp, short duration heavy rainevents leads to disaster (Table 11).We have recently begun testing the use ofpermanent beds with residue retention in thislocation. It is too soon to draw many conclusionsbut after 3 years, maize yields on permanent bedsare at par with the best flat-planted yields (datanot shown). Wheat yields from planting with zerotillage and with residue retention are still best butpermanent bed planted wheat yield is better thanother wheat planting system and it is clear thatwe do not as yet have the appropriate wheatgenotype for bed planting under these conditions.ConclusionsThis paper attempts to argue, through a seriesof examples from our work in CIMMYT/Mexico,for closer, interactive linkages between breedersand agronomists that traditionally occurs withinmost crop improvement programs. It is stronglybelieved that a more comprehensive interactionis needed, (especially as more farmers adopt newcrop management technologies, includingreduced/zero tillage planting systems withresidue retention), to insure that proper varieties,tailored for these systems are readily available tofarmers and are generated by breeders in the mostefficient, cost effective manner.Table 8. Effect of tillage, crop residue management and crop rotation on mean maize and wheatyields under rainfed conditions at EI Batan for the 1996, 1997 and 1998 crop cycles a .Management practice Tillage - Residue - Rotation Wheat yield(kg/ha at 12% H 2 0)Maize yieldZero - Retain - Continuous maize or wheat Zero - Remove - Continuous maize or wheat Zero - Retain - Wheat rotated with maize Zero - Remove - Wheat rotated with maize Conv. - Incor. - Continuous maize or wheat Conv. - Remove - Continuous maize or wheat Conv. - Incor. - Wheat rotated with maize Conv. - Remove - Wheat rotated with maize Mean4856ab4643b3860cd2741d5148a5156a2803e4639b4052cd4017c3673d4001c4371bc 4172b·3839cd3988c4076 4170a Growing cycle total rainfall: 1996 = 509 mm; 1997 = 436 mm; 1998 = 626 mm .Means in columns followed by the same letter are not significantly different by LSD (0.05).

Investigations to assess wheat yield .... interaction between agronomists and plant breeders 395Table 9. Effect of crop residue management and tillage on maize and wheat yields underrainfed conditions at EI Batan (average yields for the 1996-98 crop cycles).Residue and tillage Wheat yields Maize yieldsmanaaement practices (kg/ha at 12% HP) (kg/ha at 12% H 2O)ResidueTillageRetain Zero 5002 4900Remove Zero 3332 3690Retain Conventional 4212 4095Remove Conventional 3756 3995Mean 4076 4170LSD (0.05) 572 511Table 10. Effect of crop rotation and crop residue management on maize and wheat yields underrainfed conditions at EI Batan (average yields for the 1996-98 crop cycles).Crop rotation and residueWheat yieldsmanaaement practices(kg/ha at 12% HP)RotationResidueMaize - wheat Retain 4760Continuous maize or wheat Retain 4454Maize - wheat Remove 3321Continuous maize or wheat Remove 3767Mean 4076LSD (0.05) 572Maize yields(kg/ha at 12% HP)46644330431433714170511Table 11. Suitability of bed-planting for wheat production systems.SituationConventional-till beds• Gravity irrigated systems Highly suitable• High rainfall, rainfed systemswith water-loggingSuitable• Low rainfall, rainfed systemswith current season rainfall Suitable with tied ridges• Low rainfall, rainfed systemsusing stored moistureProbably not suitablePermanent bedswith residue retentionHighly suitableHighly suitableHighly suitableProbably suitable

396 K. D. Sayre

Applying physiological strategies toincrease the efficiency of wheat breedingM. Reynolds, B. Skovmand, R. Singh, M. van GinkeflPhysiology has three main applications withinbreeding. One is to improve our understanding ofthe physiological processes that limit yield so asto identify mechanisms for potential geneticmodification. Secondly, based on theunderstanding of yield limiting mechanisms, toidentify morphological and physiological traits thatwhen introgressed into improved backgroundsmay permit expression of higher yield. A thirdapplication is to develop screening protocols usingphysiological measurements that assist with theidentification of physiologically superior linesamong early generations and/or advancedmaterials such that the efficiency of selection isincreased. This paper will address examples ofhow each of these objectives is being carried outwithin CIMMYT's wheat program. Namely, (i) workaimed at understanding the physiological basisof superior yield and biomass associated with theLr19 translocation from Agropyron elongatum. (ii)Screening and pre-breeding work aimed atidentifying and introgressing morphological traitsinto high yielding backgrounds with the idea ofimproving both source and/or sink potential. (iii)Evaluation of physiological traits such as stomatalconductance, canopy temperature depression,and spectral reflectance to establish theirassociation with yield and their potentialapplication as rapid screening tools.Understanding the physiologicalbasis of improved yield andbiomass associated with the Lr19translocation from A. elongatum.IntroductionDespite the fact that wheat yields haveimproved over the last 30 years (Calderini et aI.,1999), the physiological and genetic bases areonly partially understood (Reynolds et al., 1999).Nonetheless , increases in yield in severalbackgrounds have been shown to be associatedwith introgression of a chromosome segmentcontaining Lr19, namely Agropyron 7DL.7Ag(Rajaram, Singh, and Montoya, unpublished data).I t is of co n sid erab Ie s~g nifica nce th at theintrogression of Lr19 has also been reported tobe associated with increased biomass (Singh etaI., 1998). As improvements in yield due toincreased partitioning of biomass to grain yieldreaches its theoretical limit (Austin et aI., 1980),breeding for larger total biomass becomes anincreasingly necessary objective if further geneticgains in yield potential are to be realized. Higherbiomass may be achieved by: (i) increasedinterception of radiation by the crop, (ii) greaterintrinsic radiation use efficiency (RUE) throughoutthe crop cycle, (iii) an improved source-sinkbalance permitting higher sink demand and,therefore, higher RUE during grain filling . Increasedlight interception could be achieved via earlyground cover or an improved 'stay-green'characteristic at the end of the cycle. ImprovedRUE may be achieved, for example, by decreasingphotorespiration or photoinhibtion (Loomis andAmthor, 1999), or through improved canopyphotosynthesis related to factors such as canopyarchitecture. Better source-sink balance mayresult from increasing the partitioning ofassimilates during spike development so that grainnumber is increased, thus improving RUE duringgrain filling as a consequence of increased demandfor assimilates.The objectives of this study was to evaluatethe performance of isolines differing in Lr19 toobserve whether greater biomass was associatedwith: (i) biomass at canopy closure which wouldlargely be a function of differences in radiation, CIMMYT Wheat Agronomist., Km 45 Carretera Mexico- Veracruz, EI Batan, Texcoco, Edo. Mexico, 56130, Mexico.E-mail: m. reynolds@cgiar.org

398 M. Reynolds, B. Skovmand, R. Singh, M. van Ginkelintercepted up until that stage; (ii) biomassaccumulation between canopy closure andanthesis as an indicator of differences in RUEwhich would not have been confounded by demandfrom grain filling; (iii) duration of the spike growthphase as well as the partitioning of assimilatesto the developing spike, either of which couldinfluence the source-sink balance and demand forassimilates during grain filling. Flag-leafphotosynthesis was also measured during spikedevelopment and grain filling periods respectively,to provide additional evidence on how the Lr19gene complex was influencing patterns ofassim ilation.Materials and MethodsExperiments were conducted on 12 springbread wheat lines, consisting of pairs of nearisogeniclines for the Lr19 gene complex in sixhigh yielding genetic backgrounds (Table 1). Thesewere bred as described by Singh et al. (1998),and for the current study, the highest yielding+Lr19 isolines were selected for comparison withthe original parent providing the high yieldingbackground. The lines were grown under optimalmanagement at the CIMMYT experimental stationnear Cd . Obregon , NW Mexico (27 20 o N, 10954°W, 38 mASL) in the 1998-1999 and 1999-2000spring wheat cycles. The site is a temperate highradiation environment, and with adequate irrigationaverage yield of the best lines is approximately 8tlha (Sayre et al., 1997). Lines were sown in areplicated yield trial in plots of approximately 8m 2 . After physiological maturity was reached(approximately 120 d after emergence) , yield wasmeasured by machine-harvesting a bordered areaof 4.8 m 2 • Prior to that a random sub-sample of50 spike-bearing culms were removed from eachplot, dried, weighed , and threshed , so that harvestindex could be estimated . Using these data, andan estimate of individual kernel weight, all yieldcomponents and final aboveground biomass werecalculated.Table 1. Biomass, yield and yield components for Lr19 isolines in six spring wheat backgrounds,averaged over two cycles in NW Mexico, 1998-2000.Main EffectBiomass Yield W grains Grainsl Kernel Wt.(g/m2) (g/m2) (per m2) spike (mg)Lr19 1,560 670 17,700 44.4 38.3Control 1,440 610 15,600 39.9 39.4P level 0.001 0.001 0.001 0.001 0.05BackgroundLr19Angostura + 1,575 630 15,500 37 .9 40.9Angostura 1,435 585 13,000 36.0 44 .9Bacanora + 1,495 645 18,700 50 .5 34.4Bacanora 1,525 620 17,500 43.0 35.6Borlaug + 1,720 755 19,900 48 .5 38.2Borlaug 1,520 630 17,300 37 .9 36 .5Star + 1,630 690 18,500 43.9 37 .2Star 1,590 640 17,400 39 .7 37.0Seri + 1,600 675 18,400 47.4 36.6Seri 1,420 630 16,000 45.3 39 .6Oasis + 1,350 655 15,300 38.4 42.6Yecora 1,180 545 12,700 37 .5 42 .9P level (interaction) 0.05 0.05 ns ns 0.1

Physiological strategies to increase the efficiency of wheat breeding399Biomass cuts were also taken a few days afterthe last plots achieved full canopy closure(approximately Zadoks stage 35), and at 7 dafteranthesis (Zadoks stage 70). These cuts weretaken on an area of 0.4 m 2 . For the former onlydry weight was measured. For the latter the ratioof the dry weight of spikes to the rest of the plantswas estimated on a random sub-sample of 12primary tillers, in addition to estimating totalaboveground biomass on an area basis.Dates of following phenological stages weremeasured on all plots: terminal spikelet (bydissection under a binocular microscope), 50%anthesis and 50% physiological maturity (usingvisual estimates).Photosynthesis was measured twice during thebooting stage and three times during grain fillingusing a portable closed system infrared gasanalyser (CIRAS-2, P.P.-Systems, Harpenden,UK). The apparatus measured photosynthetic rateat a fixed ambient CO 2concentration of 400 ppm,and ambient radiation intensity that was close tothat required to saturate photosynthesis. On eachleaf that photosynthesis was measured, relativechlorophyll concentration was estimated using aSPAD meter (SPAD-502, Minolta, Tokyo, Japan) .Results and DiscussionBiomass, Yield and Yield component~Lr19 was associated with increases in finalbiomass as well as yield and grain number in mostbackgrounds. Averaged over both cycles, the maineffect of Lr19 was an 8% increase in biomass.Yield showed a 10% increase and grain numbera 13% increase (this being associated generallywith increased numbers of grains per spike -11 %- and not higher tiller numbers). Kernel weightshowed a small (3%) decrease with Lr19 (Table1) while harvest index was not significantlyeffected (data not shown). Interaction between Lr19and background was significant for biomass andyield (Table 1). I n the case of Bacanora 88, Lr19had no effect on biomass and only increased yieldby 4% . At the other extreme, in both Borlaug 95and Oasis 86, Lr19 increased biomass and yieldby 14% and 20% respectively. Interaction betweenLr19 and background was also significant forkernel weight (Table 1) and spikes density(p=0.01). The three-way interaction between year,Lr19 and background was only significant in thecase of spike density.Radiation InterceptionThe hypothesis that increased yield andbiomass associated with Lr19 may be attributableto improved light interception was tested indirectlyby measuring biomass shortly after canopyclosure. It was assumed that if Significantdifferences in light interception had occurred theywould be reflected in differences in abovegroundbiomass, but no main effect was found (Table 2).The conclusion assumes that large differences inRUE coincident with genotypes having low earlylight interception are highly unlikely to exist.Photosynthetic rates measured during booting(Table 2) and visual observations of early lightinterception (not shown) tend to support this.Differences in light interception at the end of theseason could also account for differences inassimilation of dry matter, but qualitativeassessment of green-leaf area duration in theperiod between the onset of leaf senescence andphysiological maturity revealed no apparent trend(data not shown).Radiation Use EfficiencyDifferences in RUE directly on canopies aredifficult to assess, however, biomassaccumulation over a period of crop growth (whennot confounded by differences in light interceptionor leaf senescence) is probably the best way toestimate RUE. Therefore, in the current studythe biomass accumulated between Zadoks-35(shortly after canopy closure) and that measured7 d after flowering (Zadoks-70) was calculated tosee whether apparent differences in RUE wereassociated with improved performance. There wasno significant effect of Lr19 on biomass at eitherof these early growth stages (Table 2), suggestingthat the observed difference in final biomassassociated with Lr19 can not be attributed tointrinsic differences in RUE . Flag leafphotosynthetic rates measured during the bootstage on all lines indicated no significant maineffect of Lr19 (Table 2) on assimilation rates.

400 M. Reynolds. B. Skovmand. R. Singh. M. van GinkelTable 2. Main effects of traits related to radiation interception and RUE in near-isogenic lines for theLr19 translocation, Obregon 1998-00, Mexico.Trait +Lr19 Check P leveltBiomass at Zadoks-35 (g/m2) 370 390 nsBiomass at anthesis (g/m2) 960 940 nsPhotosynthesis-booting (umol m·2 S·l) 23.9 22 .8 nsPhotosynthesis-grain fill (umol m·2 S·l) 20.9 18.0 0.001t Interaction between Lr19 and genotype were not significant for any of the factors.A similar analysis of biomass accumulationbetween anthesis (Table 2) and biomass atmaturity (Table 1) indicates a main effect of Lr19was to increase RUE substantially (by 20%)during grain filling (assuming no significantdifferences in green leaf area duration beforephysiological maturity). The conclusion issupported by the fact that photosynthetic ratemeasured on flag leaves during grain filling was16 % higher for Lr19 lines (Table 2) . Given thefact that flag-leaf photosynthetic rate andestimated RUE were not higher before flowering,and that a principal effect of Lr19 was to increasegrain number (Table 1). it is likely that higher RUEand photosynthetic rate measured during grainfilling were driven by higher sink strength in Lr19lines. This is consistent with studies of linesshowing historic progress in yield (including someof the same backgrounds as used in the currentstudy) in which high flag-leaf photosynthesisassociated with higher spike-fertility was much moreapparent during grain filling than at earlier stages(Fischer et al., 1998).Source-Sink Balance:Duration of Spike Growth Phase andPartitioning toDeveloping SpikeAn idea held by many wheat scientists is thatyield increases may result from an improvedbalance between source and sink over the cropcycle (Evans, 1993). Although both source andsink may co-limit yield, evidence suggests thatsinks are more limiting even in modern lines (Slaferand Savin. 1994). Sink strength (i.e. grain number)is determined during juvenile-spike growth andhence this period of development is critical interms of determining yield potential (Fischer.1985). Such observations have led to the idea thatincreasing the relative duration of spikedevelopment may, through increasing partitioningof assimilates to the developing spike, increasegrain number (Slafer et al., 1996). In the currentstudy Lr19 isolines were examined for the durationof juvenile-spike growth (i.e. between terminalspikelet and anthesis), as well as for the relativepartitioning of dry matter to spikes. While nodifferences were found in the duration of spikedevelopment, there was a highly significant differencein partitioning of dry matter to spikes, with the maineffect of Lr19 leading to a higher relative investmentof total biomass into the spike (Table 3).Exploiting genetic resources tooptimize "source-sink" balanceTo boost yield in irrigated situations, it is widelybelieved that genetic improvement must come fromsimultaneously increasing both photosyntheticassimilation capacity (i.e. source) as well asimproving the partitioning of assimilates toreproductive sinks (Richards, 1996; Siafer et at.,1996). At CIMMYT, a number of traits have beenidentified with the potential to improve both"source" and "sinks". Using this information, twotypes of breeding work are underway: (i) traits areintrogressed into good backgrounds to establishpotential genetic gains to yield. (ii) "source" and"sink" type traits are crossed together in anattempt to obtain useful synergy with certainrecombinations and backgrounds.

Physiological strategies to increase the efficiency of wheat breeding401Table 3. Main effects of trait related to source-sink balance in near-isogenic lines for the Lr19translocation, Obregon 1998-00, Mexico.TraitPhenologyDays to terminal-spikeletDays to anthesisDays to maturityRelative juvenile-spike growth+Lr19 Check P level42.5 40 .5 0.001 *86 84 0.001124 123 0.00135% 35 % nsPartitioningSpike weight 7 dafter anthesis (g)Anthesis harvest indext0.775 0.732 (0.14)0.260 0.243 0.05** Interaction between Lr19 and genotype signific ant at P = 0.05 . t Anthesis harvest index = dry weight of spike 7 dafter anthesis/total cu lm dry weight. Traits to improve spike fertility("sink")Spike AnatomyMost studies indicate that even in improvedgermplasm, sink strength is still more limiting toyield than photosynthetic capacity (Slafer andSavin , 1994). Furthermore, studies with Lr19isolines have shown that increased fertility has adirect effect on radiation use efficiency during grainfilling resulting in higher biomass as well increasedgrain number and yield . Thus a high priority is tofind genetic sources with increased fertility. Traitssuch as large spikes, branched spikelets (Dencic,1994) and multi-ovary (Skovmand et a/. , 2000) arepotential sources. Dencic succeeded in increasingthe fertility of wheat by modifying spikemorphology. The branched tetrastichon trait (twospikelets per node of the rachis) was introgressedinto high yielding lines resulting in greater spikefertility and lines with up to 13% higher yields thanthe best check. The fact that the originaltetrastichon donor lines had severe problems ofsterility and low kernel weight, indicates thatthrough exhaustive recombination and selection ,the high sink potential of the tetrastichon trait wascomplemented by other (unknown) traits ,permitting it to be expressed through higher yieldpotential. Another way to increase grain numberwould be to increase the intrinsic fertility of thespike by introgressing the multi-ovary floret trait.This objective is being pursued currently inCIMMYT's wheat program (Skovmand et aI, 2000).Data for the F1 shows that the trait is expressedbetter in some backgrounds than others. However,average kernel weight of F 1s was in all caseshigher than the multi-ovary donor and in manycases higher than both parents, and total grainweight per spike was generally higher than for theparents (Table 4).Grain Weight PotentialIncreased yield has been associatedconsiderably more with increased grain numberthan grain weight, although there are exceptions(Calderini et al.,1999). In theory, there is noreason why higher grain weight potential, inaddition to fecundity of grains, could not increasesink demand and thereby drive both higher yieldand biomass. Synthetic wheats have generallylarger kernel weights than conventional hexaploidcultivars and recent work has shown potential foreven larger grain weight in synthetic lines whenassimilate availability was increased during spikegrowth (Calderini and Reynolds, 2000) .Introgression of high grain weight potential maybe expressed usefully if complemented by traitsthat increase assimilate availability during spikegrowth.PhenologyIt has been hypothesized that spike fertilitymay be increased by increasing the allocation of

402 M. Reynolds, B. Skovmand, R. Singh, M. van GinkelTable 4. Expression of multi-ovary trait and yield components in F1Screen house, Mexico, 1999.lines, WheatYield component Kernel No. Kernels Kernel Grain wtLine/Cross /spike /floret wt (mg) /spike(g)Multi-ovary line 124.0Pastor 69.3MUlti-ovary line/Pastor 125.9Pastor/Multi-ovary line 108.5Baviacora M 92 72.7Multi-ovary line/Baviacora M 92 84.6Baviacora M 92/Multi-ovary line 73.5Esmeralda M 86 95.3Multi-ovary line/Esmeralda M 86 91.8Esmeralda M 86Nanglin 96.32.17 37.5 4.651.00 51.5 3.571.81 42.1 5.301.65 45.0 4.881.00 57.5 4.181.04 62.8 5.311.03 60.0 4.411.00 53.0 5.051.13 59.1 5.431.20 53.8 5.18assimilates to spike growth through extending therelative duration of the juvenile spike growth phaseof development (Slafer et al., 1996). Geneticvariability in duration of juvenile spike growth periodis known to exist (Slafer and Rawson, 1994) andgerm plasm collections have yet to be examinedcomprehensively to find further variation in the trait.Both grain weight potential and grain number arelargely determined during juvenile spike growthphase, hence increasing assimilate availabilityduring this growth stage by extending its durationmay create a stronger sink demand resulting fromincreased potential of both yield components.Traits to improve assimilateavailability ("source'')Genetic progress in improving spike fertility willalmost certainly lead to a greater demand forassimilates during grain filling, and thedevelopment of strong sinks may also be partiallydependent on a good supply of assimilates duringjuvenile spike growth. Therefore, photosyntheticcapacity will need to be increased in tandem withgreater sink capacity. Traits that could beexploited to increase light interception and RUEare discussed below.Green Leaf Area DurationThere are a number of physiological andmorphological traits related to increasing lightinterception, which have yet to be fully exploitedin modern wheats and for which genetic diversityappears to exist in germ plasm collections. Oneis the ability to reach full ground cover as earlyas possible after emergence to maximize theinterception of radiation. Richards (1996) hasdeveloped lines with leaves that have a relativelyhigher area (as a function of increased embryosize), to achieve this result. Another is the abilityto maintain green leaf area duration "stay green"throughout grain filling (Jenner and Rathjen, 1975).In theory, extra assimilates gained by increasingearly ground cover could contribute to increasedstem reserves and be tapped at later reproductivestages to enhance potential kernel number andsize. A longer stay green period would improvethe I)kelihood of realizing that potential. Highintrinsic chlorophyll concentration has also beenassociated with improved stay-green in sorghum(Borrel, pers. comm). Genetic diversity for flagleafchlorophyll has been shown to exist in wheatland race collections with some accessionsexceeding modern lines such as Seri-82 (Hedeet aI., 1999). Higher chlorophyll concentrationitself could theoretically increase RUE in highradiation environments and has been shown tobe associated with increased yield in moderndurum wheats (Pfeiffer, pers comm.).Erect LeafThe erect leaf trait has the potential to im provecanopy RUE in high radiation environments sinceleaves which are exposed perpendicularly to thesun's rays experience supra-saturating lightintensity (Duncan, 1971). Germplasm collectionswere screened for erect leaves at CIMMYT in theearly 1970s, and the trait introgressed into the

Physiological strategies to increase the efficiency of wheat breeding403wheat germ plasm base from sources such as Taestivum ssp. sphaerococcum. More erect leafcanopy types are characteristic of many ofCIMMYT's best yielding wheat lines (Fischer,1996). Genetic manipulation of leaf angle is notcomplex, being controlled by only two to threegenes (Carvalho and Qualset, 1978). However, animportant question is whether manipulation of leafangle will permit further gains in RUE over currenthigh yielding agronomic types. Indirect evidencesuggests that the possibility may exist. Forexample, when comparing two of the highestyielding CIMMYT cultivars Bacanora 88 andBaviacora 92, the former has a partially erectophileleaf canopy, while the latter which has a higherbiomass has lax leaves. This suggests that thecurrent RUE threshold might be increased if theerect leaf trait could be introgressed into thiscultivar, an objective we are currently pursuing.Using physiological tools toimprove the'efficiency of breedingOver the last few years evidence has beenaccumulating that physiological traits such asstomatal conductance, canopy temperaturedepression (CTD), and spectral reflectance mayhave potential to be used as indirect selectioncriteria for yield. For example, under warm,irrigated conditions, CTD measured on yield trialsin Mexico was significantly associated with yieldvariation in situ, as well as with the same linesgrown at a number of international testing sites(Reynolds et aI., 1994, 1997, 1998). Furthermore,studies with recombinant inbred lines suggestthat significant genetic gains can be made in earlygenerations using CTD as an indirect selectioncriterion.CTD and leaf conductancePhysiological Bases of CTDLeaf temperature is depressed below airtemperature when water evaporates from itssurface. The trait is affected directly by stomatalconductance, and therefore indirectly by a manyphysiological processes including vasculartransport of water as well as carbon fixation andother metabolic activity. As such , CTD is a goodindicator of a genotype's fitness in a givenenvironment. CTD measured during grain fillingalso seems to be influenced by the ability of agenotype to partition assimilates to yield. This isindicated by the fact that CTD frequently shows abetter association with yield and grain number,than it does with total above ground biomass(Reynolds et a/. , 1997, 1998). Canopytemperature depression can be measured almostinstantaneously using an infra-red (IR)thermometer in a small breeding plot, and sincethe measurement integrates the temperature ofseveral plants at once, the error normallyassociated with traits measured on individualplants is reduced. Investigations into methodology(Amani et a/., 1996) have shown that CTD wasbest associated with performance when measuredat higher vapor pressure deficit i.e. warm, sunnyconditions. Irrigation status was not a confoundingfactor within the normal frequencies of waterapplication.Indirect Selection CriteriaCTD measured on F 58 recombinant inbred linesfrom the cross Seri 82/7Cerros 66 explained over40% of the variation in yield (Fig. 1). Other workhas demonstrated the effectiveness of using thetrait in selection nurseries to predict performanceof advanced lines in target environments(Reynolds et al., 1997, 1998). When CTD wascompared with other potential selection traitsmeasured in the selection environment, includinggrain number, biomass, phenological data, andyield, none of the other traits showed a greaterassociation with performance in the targetenvironment than CTD. In addition to yield,breeding objectives must take into accountmultiple factors, such as disease tolerance ,phenology, etc. Therefore, it would be logical whenincorporating CTD into a selection protocol, toselect for relatively genetically simple traits suchas agronomic type and disease resistance in theearliest generations (e .g. F2 - F 3). Selection forCTD could be employed in subsequentgenerations, when more loci are homozygous, aswell as perhaps in preliminary yield trials. Thepossibility of combining selection for both CTD(on bulks) and stomatal conductance (on individualplants) is another interesting possibility. In recentwork at CIMMYT (Gutierrez-Rodrfguez et a/.,2000), stomatal conductance was measured onindividual plants in F 25 bulks and showedsignificant phenotypic and genetic correlation withyield of F57lines (Fig. 2).

404 M. Reynolds, B. Skovmand, R. Singh, M. van GinkelU06.00y = O.OO04x + 3.07 115,50 r2 = 0.4 1 •5.000 ..I- 4,50 •U•••4.00• •••• •••••• •~•.••••••3,502.500 3.000 3.500 4.000 4.500 5.000 5.500 6.000 6.500Yield (kg ha-I)Fig. 1. Relationship between canopy temperature depression (CTD) measuredduring grain filling and yield of random derived FS8 sister lines from thespring wheat cross Seri-82 x 7Cerros-66, Obregon, northwestern Mexico,1996 throug h 1997 (from Reynolds et a/., 1999).Aerial infra-red imageryCTD can be estimated remotely using aerialI R imagery. Work conducted in NW Mexicoshowed that aerial IR images had sufficientresolution to detect CTD differences on relativelysmall yield plots (1.6 m wide). Data were collectedusing an IR radiation sensor mounted on a lightaircraft that was flown at a height of 800 m abovethe plots. Information from the image wassubsequently digitalized to provide individual plotcanopy temperatures to within an accuracy of0 .1 cC. Data of plot temperatures showedsignificant correlation with final grain yield forrandom derived recombinant in bred lines as wellas advanced breeding lines (Table 5) . Data fromIR imagery were compared to a spot reading takena few days earlier with a hand-held IR thermometerwhen conditions were clear and sunny.Considering that conditions were sub-optimal atthe time of I R imagery measurement (intermittentcloud cover introduced significant error into themeasurements), the correlation with yieldcompared quite favorably with that using handheldIR thermometers (Table 5) . For bothmethodologies, correlations with yield were higherwith the random derived lines than with advancedor elite lines that had already been screened forperformance. (This is to be expected sincenurseries would be skewed in favor ofphysiologically superior lines after screening foryielp). The results validated the potential of aerialIR imagery as a means of screening hundreds, orpotentially thousands of breeding plots in a fewhours for CTD, and hence for their genetic yieldpotential.Spectral reflectanceSunlight reflected from the surface of breedingplots (spectral reflectance) can be measured witha radiometer and constitutes another potentiallyuseful technique for screening . Spectralreflectance (SR) can be used to estimate a rangeof physiological characteristics including plantwater status, leaf area index, chlorophyll content,and absorbed photosynthetic active radiation ­PAR (Araus, 1996). The technique is based onthe principle that certain crop characteristics areassociated with the absorption of very specificwavelengths of electromagnetic radiation (e.g.water absorbs energy at 970 nm). Solar radiation

Physiological strategies to increase the efficiency of wheat breeding4056 ~---------------------------------.2r =O.2S* ay=1S5x-424 5 • F7Acycie• F7B cycle· ·.1• •.r::.C1l4••--co • ••+-'•• •'-'••3• •• ••2 • ••112 14 16 18 20 22 24 266 ~---------------------------------.r2=O.28*y=4116x+2057 5 • F7A cycle 2 • ••b • •• F7B cycle • ••• •..--.C1l 4 • •.r::.-­ c•o•+-''-'•3• • • ••LL1•0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.69 of individual Fs plants (mmol m- 2 S-1)sFig. 2. Relationship between stomatal conductance of individual F 5 plants andF57 grain yield for two progressively warmer growing cycles F7A andF7B respectively (from Reynolds et a/., 1999).

406 M. Reynolds, B. Skovmand, R. Singh, M. van GinkelTable 5. Comparison of canopy temperature depression (CTO) data from aerial infrared (IR) imagerywith hand-held IR thermometers, Obregon 1996-1997, NW Mexico, (adapted from Reynoldsetal., 1999).TrialCorrelation of CTD with yieldAerialHand-heldPhenotypic Genetic Phenotypic GeneticRILs (Seri-82 x 7Cerros-66)random derived sisters 81 0.40** ,­ 0.63** 0.50** 0.78**Advanced lines (Bread wheat) 58 0.34** @ 0.44** @ •• Denotes statistical significance at 0.01 level of probability.@ Genetic correlations not calculated due to design restrictions.reflected by the crop is measured, and calibratedagainst light reflected from a white surface.Different coefficients can be calculated fromspecific bands of the crop's absorption spectrum,giving a semi-quantitative estimate (or index) of anumber of crop characteristics.In preliminary experiments, the indexes NDVI(normalized difference vegetation index), WI (waterindex), SR (simple ratio) and SIPI (structuralindependent pigment index) all showed significantcorrelation with yield, biomass and leaf area index.The measurements were made during grain fillingon 25 advanced lines selected for diversemorphology, with yields ranging fromapproximately 5 to 9 tlha in an irrigated springwheat environment in NW Mexico. Performancewas best correlated with NDVI and was a littlehigher (r = 0.66) for biomass (Fig . 3) than for yield(r = 0.60). For further explanation of these andother spectral reflectance indexes the reader isreferred to Araus (1996). Spectral reflectancedevices record the intensity of reflected radiationfrom approximately 400 to 1200 nm, producing a.unique SR Signature for a genotype. Given thewealth of information present in a genotypes SRsignature, the possibility exists of using parallelpro,cessing to search out characteristic reflectancepatterns associated with performance , tocomplement some of the existing indexesmentioned above.

Physiological strategies to increase the efficiency of wheat breeding4070,900,850,80,• •.. • • ••••0,75 0,70 ;;0 0,65z 0,60 0,55y = -3E-09x' + O,OOOlx - 0,41530,50 A' =0,55880,45• •0,4010.000 12.000 14.000 16.000 18.000 20.000 22.000 24.000Biomass (kg/ha)Fig. 3. Relationship between spectral reflectance index NDVI (normalized difference vegetationindex) measured during grain filling and biomass of irrigated spring wheat advancedlines, Obregon, northwestern Mexico, 1996 through 1997 (from Reynolds et aI., 1999) ,ReferencesAmani, I.; Fischer, R.A.; Reynolds, M.P. 1996, Canopytemperature depression association with yield of irrigated springwheat cultivars in hot climate, Journal of Agronomy and CropScience 176, 119-129,Araus, J. L. 1996, Integrative physiological criteria associ'ltedwith yield potential. In: Reynolds, M.P" S, Rajaram, A, McNab,eds, Increasing Yield potential in wheat: Breaking the barriers,Mexico: CIMMYT, 150-160,Austin, R.B.; Bingham, J.; Blackwell, R.D.; Evans, L.T.; Ford,MA; Morgan, C.L.; Taylor, M. 1980, Genetic improvement inwinter wheat yields since 1900 and associated physiologicalchanges , Journal of Agricultural Science 94,675-689,Calderini, D.F.; Reynolds, M.P.; Siafer, G,A, 1999, Geneticgains in wheat yield and main physiological changes associatedwith them during the 20th century, In: Satorre, E,H" G,A, Siafer,eds , Wheat: Ecology and physiology of yield determination,Food Products Press, New York,Calderini, D.F.; Reynolds, M.P. 2000, Changes in grain weightas a consequence of de-graining treatments at pre- and postanthesisin synthetic hexaploid lines of wheat (Triticum durum xT. fauschii) ,Australian Journal of Plant Physiology 2, 183-191 .Carvalho, F.I.F.; Qualset, C.O. 1978,Genetic variation for canopyarchitecture and its use in wheat breeding, Crop Science 18,561-567,Dencic, S. 1994, Designing awheat ideotype with increased sinkcapacity, Plant Breeding 112, 311-317,Duncan, W.G. 1971, Leaf angles, leaf area, and canopyphotosynthesis, Crop Science 11,482-485,Evans, L.T. 1993. Crop evolution, adaptation and yield, CambridgeUniversity Press, Cambridge, 500 pp,Fischer, RA 1985, Number of kernels in wheat crops and theinfluence of solar radiation and temperature, Journal of AgriculturalScience 108,447-461.Fischer, RA 1996. Wheat physiology at CIMMYT and raising theyield plateau. In: Reynolds, MP., S. Rajaram, A. McNab, eds,Increasing Yield potential in wheat: Breaking the barriers.Mexico: CIMMYT, 195-203.Fischer, RA; Rees, D.; Sayre, K.D.; Lu, Z.·M.; Condon, A.G.;Larque·Saavedra, A.1998, Wheat yield progress associatedwith higher stomatal conductance and photosynthetic rate, andcooler canopies, Crop Science 38, 1467-1475,Gutierrez-Rodriguez, M.; Reynolds, M.P.; Larque-Saavedra,A. 2000, Photosynthesis of wheat in a warm , irrigatedenvironment. II: Traits associated with genetic gains in yield,Field Crop Research 66, 51-62.Hede, A.; Skovmand, B.; Reynolds, M.; Crossa, J.;Vilhelmsen, A.; Stoelen, O. 1999, Evaluating geneticdiversity for heat tolerance traits in Mexican wheat landraces,Genetic Resources and Crop Evolution 46, 37 -45,

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409 fmpreso en los Talleres Graticos deEditorial Hemisferio Sur S.R.L.Montevideo - UruguayEdici6n Amparada al Decreto 218/98Deposito Legal 326.703/03