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Interacción Genotipo x Ambiente sus implicancias en la evaluación de
cultivares y el mejoramiento
Fitotecnia
10/8/2012
Facultad de Agronomía, UDELAR
Andrés Locatelli
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Mejoramiento Genético
Diversidad
Genética
Recombinación
Selección
Evaluación de líneas/cultivares
Comercialización de cultivares
Líneas
avanzadas
X
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Algunos conceptos previos
Dos cultivares y/o genotipos muestran diferentes
rendimientos en un solo ambiente?
Genotipo 1 Genotipo 2
AMBIENTE 1
E1
G1
G2
R
Efecto genotípico (G)
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Algunos conceptos previos
Un cultivar y/o genotipo muestra diferente
rendimiento en dos ambientes?
Efecto ambiente (E)
Genotipo 1 Genotipo 1
AMBIENTE 1 AMBIENTE 2
E1
G1
R
E2
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Hasta ahora…P = G + E
•La diferencia en la performance de un genotipo entre
ambientes sólo se debe a ellos
E1
G1
G2
R
E1
G1R
E2
Efecto ambiente (E)Efecto genotípico (G)
P = G + E + IGxE
•Un ambiente tiene el mismo efecto sobre distintos
genotipos
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¿Qué es la Interacción GxE?
Genotipo 1 Genotipo 2 Genotipo 1 Genotipo 2
AMBIENTE 1 AMBIENTE 2
G2
G1
E2
R
E1
Es un cambio en la respuesta relativa
de los genotipos a los diferentes
ambientes.
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Tipos de respuesta
AMBIENTE 2AMBIENTE 1 E1 E2
G2
G1
RR
G1
G2
R
G1 G2 G1 G2
GxE
cambio ranking
G1 G2 G1 G2
NO hay GxE
G1
G2
R
G1 G2 G1 G2
GxE
Sin cambio
ranking
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8000
9000
10000
11000
12000
13000
14000
La Estanzuela Young
Kg
gran
o/h
a
Dow 2M495MG X7F752T
Red inia – inase, 2009-2010
Rendimiento en grano (Kg ha-1) de dos
cultivares de Maíz evaluados en 2009 - 2010.
Ejemplos de GxE
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Fuente: convenio inia-inase (www.inia.org.uy)
Ejemplos de GxE
Rendimiento en grano (Kg ha-1) de cultivares
de Cebada evaluados en 2009.
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
2007 2008 2009
Re
nd
. (kg
/ha)
CLE 247 MP 1010 Clipper
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Ejemplos de GxE
Calidad de grano (% granos > 2.5 mm.) de cultivares de
Cebada evaluados en el 2009.
Fuente: convenio inia-inase (www.inia.org.uy)
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
Estanzuela Young Dolores Valdense Ombúes Paysandú
% 1
a +
2a
Ambev 42 Musa 936 CLE 259
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Ejemplos de GxE
Proteína en grano (%) de cultivares de
Cebada evaluados en el 2009.
Fuente: convenio inia-inase (www.inia.org.uy)
8
8,5
9
9,5
10
10,5
11
11,5
12
12,5
Estanzuela Young Dolores Valdense Ombúes Paysandú
Pro
teín
a e
n g
ran
o (
%)
Musa 936 Daymán CLE 240
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¿Qué es un Ambiente?
Variables predecibles:
-Tipo de suelo
-Época de siembra
-Espaciado entre plantas
-Densidad de siembra
-Aplicación de nutrientes
Variables impredecibles:
-Precipitaciones
-Temperatura
-Humedad relativa
-Plagas y enfermedades
Efecto AÑO
Efecto AÑOxLOCALIDADEfecto LOCALIDAD
Efecto MANEJO(Allard and Bradshaw, 1964)
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Efecto año
LE10 Y10 LE11 Y11
Rend.
Efecto localidad
LE10 Y10 LE11 Y11
Rend.
Efecto año x
localidad
LE10 Y10 LE11 Y11
Rend.
Genotipo 1
Efectos ambientales
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Interacción
G x año
LE10 Y10 LE11 Y11
Rend.
Interacción G
x localidad
LE10 Y10 LE11 Y11
Rend.
Genotipo A
Genotipo B
Interacción G x año x
localidad
LE10 Y10 LE11 Y11
Rend.
LE10 Y10 LE11 Y11
Rend.
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Para incrementar la Producción Agrícola se
hace necesario el incremento de la eficiencia
de la utilización de los recursos
Qué hacemos con la interacción G x E?
Fenotipo
Genotipo
Ambiente
In. G x E
•Ignorarla
•Usamos las medias de los genotipos a través de
los ambientes, aunque exista GxA
•La explotamos cuando sea significante y del tipo
cruzada.
No podemos
ignorarla!!!
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Implicancias de GxE
Ambientes de selección:
-¿Ambientes de selección similares a los ambientes de
producción? ¿Necesariamente para todo tipo de carácter?
-¿Selección para ambientes específicos/adaptaciones
específicas?
-¿Selección para adaptaciones generales?
-Manejo a realizar en el ambiente de selección vs manejo
en ambiente de producción?
Para el mejoramiento
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Implicancias de GxE
Ambientes de evaluación de cultivares:
-¿Ambientes de evaluación similares a los ambientes de
producción?
-Manejo a realizar en el ambiente de evaluación.
-Número y tipo de ambientes a utilizar en la evaluación de
las líneas?
-n de ambientes diferentes (presencia de G x E)
-Similitud con zonas de producción
Para la evaluación
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Utilización de GxE
1. Estimación de GxE a través de Análisis de Varianza:
Fuente de Variación SC CM Varianza
Ambiente:
Localidad
Año
Genotipo
Interacción GxE:
Genotipo x Localidad
Genotipo x Año
Genotipo x Localidad x AñoError
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Utilización de GxE
Componentes de varianza de cultivares de Cebada en
Uruguay.
Fuente: Ceretta and van Eeuwijk, 2008
Componente de varianza Varianza %
Ambiente 0.984 67
Cultivar 0.101 7
Cultivar x Año 0.039 3
Cultivar x Localidad 0.023 2
Cultivar x Año x Localidad 0.023 2
Cultivar x Fecha de siembra x Año 0.109 7
Error experimental 0.179 12
G x E
(14%)
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Fraschina et al., 2007
Ejemplos:
3 años y 4 localidades
4 años y 4 localidades
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Utilización de GxE
2. Agrupamiento de ambientes similares:
-Correlaciones
-Cluster análisis
-Biplots
La utilización del ambiente
E1 y E2 es redundante, no
provee información
adicional
Mega-Ambientes
Genotipo E1 E2 E3
G1 10 20 15
G2 15 30 10
G3 20 40 20
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Utilización de GxE
3. Aprovechamiento del análisis de GxE para el
mejoramiento:
ESTABILIDAD
-Adaptaciones generales
-Adaptaciones específicas
R
R
b1=0
b1=1
R
b1>1
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Indice ambiental
Rend.
Genotipo 1
Genotipo 2
Genotipo 3Genotipo 4
Relación entre rendimiento e índice
ambiental
Adaptado de Satorre et al., 2003
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EVALUACIóN DE CULTIVARES
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El marco legal existente
• Necesidad de registro de los cultivares
• Registro requiere evaluación
• Ley 16811 (1997): la evaluación es responsabilidad de INASE
• Convenio INIA-INASE (1998)
•Objetivo de la evaluación: proveer de información básica,
confiable y objetiva acerca del comportamiento de los
cultivares de las distintas especies a nivel nacional, útil para el
Registro Nacional de Cultivares y para los usuarios del sistema
EVALUACIÓN
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Se realiza de acuerdo a protocolos elaborados por grupos de
trabajo (GTTE), integrados por representantes de:
– INIA
– Productores de semillas:
• Asociación de Productores de Semillas
• Cámara Uruguaya de Semillas
– Usuarios de Semillas
– Dirección General de Servicios Agrícolas del MGAP
– Facultad de Agronomia
– Otras instituciones según la especie : LATU, Gremial de
Molinos Arroceros, Consorcio de Semilleristas de Arroz, etc.
Evaluación de Cultivares
• Anualmente se evalúan más de 700 cultivares pertenecientes a 43
especies
• Siembra de más de 70 ensayos por año distribuidos en11 localidades
diferentes
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• Diseño experimental
• Análisis estadístico
• Número de años
• Número de localidades
• Variables medidas
• Manejo de experimentos
• Sin continuidad una vez cumplidos los
requerimientos. (algunas excepciones como arroz y
cebada)
Evaluación de Cultivares
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Evaluación de Cultivares
• Cultivos agrícolas de secano de invierno
• Cultivos agrícolas de secano de verano
• Arroz
• Forrajeras (leguminosas y gramíneas)
• Especies hortícolas
• Especies frutales
• Especies forestales
(“registro sin
evaluación oficial”)
Especies
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Cebada
• LE, Young (SD), Dolores (SD), Valdense (SD), O.
de Lavalle, Paysandú
• Incluye todos los cultivares sembrados más los
cultivares en evaluación
• Rendimiento, Clasificación, Fenología, Proteína,
Características morfológicas
• Comportamiento sanitario (+ colecciones
inoculadas)
• Evaluación de calidad maltera (LATU)
15 cvs. 3 o más años
5 cvs. 2 años
23 cvs. en primer año
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Soja
• Separación en ciclos cortos y medios
• LE(2 épocas), Young (SD)
• Solo cultivares en evaluación
• Rendimiento, Porcentaje de aceite, Días a floración, Características
morfológicas
31 cvs. Ciclo corto
55 cvs. Ciclo medio
Lotus corniculatus
• LE
• Producción total y estacional de materia seca (corte con
máquina)
19 cvs.
Única especie sin interacción localidad x cultivar significativa
(FPTA222)
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Información Disponible
• Evaluación Oficial INIA-INASE
• Folletos empresas semilleristas
• Información experimental privada.
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Limitantes información
• Pocas localidades y pocos años.
• Baja repetibilidad de materiales en las
evaluaciones oficiales.
• Información privada:
– No está fácilmente disponible.
– No siempre tiene testigos o no se conocen.
– No siempre tiene adecuado manejo
estadístico de la información.
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2006/07 2007/08 2008/09 2009/2010
Soja 34 15 3 (5.8%) 0
Maíz 39 16 6 (15.4%) 3(8.8%)
Girasol 44 5 0 -
Sorgo 39 12 0 -
Baja repetibilidad de los materiales
en las evaluaciones…
Red inia – inase
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Pocas localidades…
2009/2010
Girasol Maíz Soja Sorgo
Le 1 X X X X
Le 2 X X
Young 1 X X
Young 2 X X
Red inia – inase
2008/2009
Girasol Maíz Soja Sorgo
Le 1 X X X
Le 2 X X
Young 1 X X
Young 2 X X
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Síntesis
La interacción Genotipo x Ambiente es un
fenómeno extremadamente común.
Entender los componentes de la interacción
Genotipo x Ambiente es fundamental a todo nivel:
• Mejoradores: elegir los ambientes de selección
y evaluación.
• Criaderos: elegir los cultivares a producir.
• Técnicos y Productores: elegir los cultivares a
sembrar.