P R O T O C O L O S P A R A L A G E N E R A C I Ó N D E VARIEDADES, MANTENIMIENTO E INCREMENTO DE SEMILLA DE TRIGO y CEBADA Ministerio de Agricultura y Riego MINISTERIO DE AGRICULTURA Y RIEGO INSTITUTO NACIONAL DE INNOVACIÓN AGRARIA DIRECCIÓN DE DESARROLLO TECNOLÓGICO AGRARIO Protocolos para la generación de variedades, mantenimiento e incremento de semilla de trigo y cebada Protocolos para la generación de variedades, mantenimiento e incremento de Tabla semilla de trigo y cebada de contenido Ministro de Agricultura y Riego Publicado: Ing. Jorge Luis Montenegro Chavesta Julio, 2020 Presentación 7 Viceministro de Desarrollo e Infraestructura Agraria y Primera edición: Riego Econ. Carlos Alberto Ynga La Plata Julio, 2020 1. Introducción 9 Viceministra de Políticas Agrarias Tiraje: Econ. Paula Rosa Carrión Tello 2 000 ejemplares 2. Antecedentes 12 Jefe del INIA Jorge Luis Maicelo Quintana, Ph.D. Impreso en: 3. Marco teórico 14 Nombre de la imprenta: © Instituto Nacional de Innovación Agraria-INIA Vayu Advertising & Communications S.A.C. 3.1 Clasificación taxonómica y ploidía de trigo y cebada 14 RUC: 20604037361 Proyecto 216_PI Teléfono: 964 389 548 3.2 Importancia de la semilla de las variedades mejoradas en el desarrollo agrícola 15 “Implementación de la base genética y procesos de desarrollo Dirección: De los Ingenieros N° 110 - Dpto. 102 - Surco tecnológico orientada a la generación de variedades del programa Web: ventas@vayucomunicaciones.com 3.3 Mejoramiento genético de los cultivos y agricultura sostenible 16 de mejoramiento genético del cultivo de trigo del INIA” 3.4 Selección de protocolos de caracterización fenotípica 17 Elaboración de contenido: ISBN: Rigoberto Estrada Zúñiga 978-9972-44-056-4 3.5 Mejoramiento del rendimiento y otros caracteres de interés 17 Juan Luis Gutiérrez Galdós Víctor Antonio Gonza Cusipuma 3.6 Ensayos multiambiente: herramientas para la evaluación de la adaptación de cultivos 17 Equipo técnico: Alexander Chávez Cabrera 3.7 Desarrollo de modelos conceptuales de genotipo 18 Wladimir Jara Calvo Hernán Altamirano Vásquez 3.8 Diseños experimentales para la selección de cultivares 18 Julián Arana Quispe 3.8.1 Terminología del diseño experimental 19 Editado por: Instituto Nacional de Innovación Agraria - INIA 3.8.2 Control de la variabilidad local mediante bloques 20 Equipo Técnico de Edición y Publicaciones Av. La Molina 1981, Lima- Perú 3.8.3 Criterios para el uso de diseños experimentales 20 (51 1) 240-2100 / 240-2350 www.inia.gob.pe 3.9 Principales diseños experimentales 21 Editor general: 3.9.1 Diseño completamente aleatorizado 21 Eliana Alviárez Gutierrez, D.Sc. 3.9.2 Diseño de bloques completos aleatorizados 21 Revisión de contenido: Betty Flores Gonzales 3.9.3 Cuadrado latino 21 Heillen Calderón Castillo Gabriela Salazar Alvarez 3.9.4 Parcelas divididas 22 Diseño y diagramación: 3.9.5 Diseños de bloques incompletos – látice (enrejado) 22 Abner Fernando Mio Torrejón Luis Carlos Arévalo Mercado 4. Metodología para el proceso de validación de los Jeams Lopez Acaro protocolos de mejoramiento, mantenimiento y multiplicación de semilla de trigo 24 4.1 Verificación de la metodología de trabajo implementado en laboratorio e invernaderos 24 4.2 Verificación de la metodología de trabajo implementado en campo 26 Hecho el Depósito Legal en la Biblioteca Nacional del Perú N° 2020-04390 Prohibida la reproducción de este libro por cualquier medio, total o parcialmente, sin permiso expreso. 4.3 Taller de presentación de protocolos, análisis, trabajo grupal y plenarias 28 5. Proceso de planificación para el desarrollo de tecnologías en trigo y cebada 30 5.1 Identificación de las demandas tecnológicas 30 5.2 Priorización de líneas de investigación y demandas 30 5.3 Identificación de proyectos de investigación 31 5.4 Planificación anual de actividades y/o experimentos 31 5.5 Planes de mejoramiento genético 33 5.5.1 Viveros y ensayos internacionales 33 5.5.2 Identificación de progenitores y plan de cruzamientos 36 5.5.3 Ensayo Preliminar de Rendimiento (EPR) y reacción a enfermedades 37 5.5.4 Ensayo Regional Uniforme (ERU) de rendimiento y reacción a enfermedades 38 5.5.5 Comparativo de Rendimiento de Líneas Promisorias (CRLP) y fertilización en campo de agricultores 39 5.5.6 Parcelas de Comprobación o Ensayos de Adaptación y Eficiencia de Líneas Promisorias de trigo en campo de agricultores (CRLP - TH) 41 5.5.7 Multiplicación de semilla genética de líneas experimentales 42 5.6 Parámetros de evaluación por tipo de ensayo 44 5.7 Procedimientos para el mantenimiento y multiplicación de semilla genética de trigo y cebada 48 5.7.1 Aspectos generales 48 5.7.2 Mantenimiento de la semilla original de los cultivares 48 6. Referencias 52 ANEXOS 55 Instituto Nacional de Innovación Agraria Protocolos para la generación de variedades, mantenimiento e incremento de semilla de trigo y cebada Presentación La producción de semilla en los cultivos de trigo y cebada se considera de gran interés en el país, pues ambos cultivos se encuentran presentes en la cédula del poblador andino, destinado en gran medida a la industria local y a la seguridad alimentaria. Existe un creciente interés por desarrollar nuevas variedades comerciales para ambos cultivos y muchas de estas iniciativas son demandadas por empresas privadas y profesionales, quienes requieren de herramientas o protocolos prácticos y amigables que permitan orientar su planificación y ejecución de actividades. El Ministerio de Agricultura y Riego (MINAGRI) a través del Instituto Nacional de Innovación Agraria (INIA), pone a disposición de los profesionales e investigadores del sector agrario el documento titulado “Protocolos para la generación de variedades, mantenimiento e incremento de semilla de trigo y cebada”; el mismo que ha sido revisado y sistematizado por expertos en mejoramiento genético y producción de semillas. El documento técnico, ha sido generado producto de la ejecución del proyecto 216_PI “Implementación de la base genética y procesos de desarrollo tecnológico orientada a la generación de variedades del programa de mejoramiento genético del cultivo de trigo del INIA”, financiado por el Programa Nacional de Innovación Agraria (PNIA) en la Estación Experimental Agraria Andenes - Cusco. Presenta un contenido en temas importantes para la investigación en cereales, además de mostrar el proceso de validación, planificación y ejecución de ensayos para el desarrollo de tecnologías en trigo y cebada, con detalles en los diseños experimentales, dimensiones de Presentación parcelas, características cualitativas y cuantitativas; y por último plantea las consideraciones necesarias para el mantenimiento y multiplicación de semilla genética de trigo y cebada. Jorge Luis Maicelo Quintana, Ph.D. Jefe del INIA 6 7 Instituto Nacional de Innovación Agraria Protocolos para la generación de variedades, mantenimiento e incremento de semilla de trigo y cebada 1. Introducción El incremento de la productividad de trigo a nivel mundial, se debió gracias a la adopción de las tecnologías de la Revolución Verde (Evenson y Gollin, 2003). Sin embargo, los desafíos para aumentar aún más el rendimiento con la finalidad de alimentar a una población mundial de nueve billones, a mediados del presente siglo son considerables. Los países menos desarrollados son particularmente vulnerables, en términos de seguridad alimentaria, principalmente por tres razones: en primer lugar, la mayoría de estos países son importadores netos de cereales (Dixon et al., 2007); en segundo lugar, muchos de sus programas nacionales de trigo carecen de la capacidad suficiente para satisfacer la creciente demanda y por último, la mayoría se encuentran en regiones climáticamente vulnerables (Lobell et al., 2008). Mientras el mejoramiento de trigo a nivel internacional se ha enfocado en las últimas décadas en aumentar la resistencia a enfermedades y al estrés abiótico (Reynolds y Borlaug, 2006; Braun et al., 2010), los esfuerzos para aumentar el potencial genético del rendimiento per se han recibido poca atención. Ante la necesidad de reposicionar la investigación agropecuaria y en particular el rol del Programa Nacional de Cereales, Granos Andinos y Leguminosas - PNCGAyL perteneciente al Instituto Nacional de Innovación Agraria - INIA; se ha elaborado este documento denominado “Protocolos para generación de variedades mejoradas, mantenimiento e incremento de semilla del cultivo de trigo y cebada” orientado a analizar la situación actual de las directrices utilizadas en el mejoramiento del cultivo de trigo, buscando identificar y consensuar criterios de los investigadores para proponer el presente protocolo, con la intención de planificar, ejecutar y analizar los experimentos propuestos en la búsqueda del desarrollo de variedades comerciales de trigo y cebada, así también también favorecer su aplicación para la comunidad científica con el objetivo de generar desarrollo tecnológico de dichos cultivos. Los protocolos descritos en el documento, recogen primeramente lo establecido en las normas nacionales y lineamientos institucionales del INIA, como elementos importantes que facilitan los procesos de gestión y sistematización de las tecnologías desarrolladas, los conocimientos actuales generados por centros de investigación y la experiencia de investigadores que han participado en el proceso de análisis y revisión de la propuesta presentada por el PNCGAyL del INIA. Por otro lado, el presente documento, constituye una guía de trabajo que permite entender los procedimientos de mejoramiento actualmente utilizados, y padronizar los parámetros de evaluación en las diferentes fases de ejecución en diversos experimentos. En el área agrícola se busca impulsar el uso de metodologías de investigación participativa como un medio fundamental para facilitar los procesos de adopción de las tecnologías y el planteamiento de trabajos de investigación ejecutados por egresados de los centros de formación superior. La presente publicación forma parte de los objetivos propuestos en la implementación del Proyecto 216_PI denominado “Implementación de la base genética y procesos de desarrollo tecnológico orientada a la generación de variedades del programa de mejoramiento genético 8 9 Instituto Nacional de Innovación Agraria Protocolos para la generación de variedades, mantenimiento e incremento de semilla de trigo y cebada del cultivo de trigo del INIA” financiado por el Programa Nacional de Innovación Agraria –PNIA, con la finalidad de contribuir al conocimiento de la investigación científica y a la sostenibilidad del programa de mejoramiento genético del INIA en el cultivo de trigo (Triticum aestivum L.) en el Perú, para el desarrollo y oferta de nuevas variedades comerciales resistentes a Roya amarilla (Puccinia striiformis f. sp. tritici) de mayor rendimiento y de la calidad demandada por el mercado actual. 10 11 Instituto Nacional de Innovación Agraria Protocolos para la generación de variedades, mantenimiento e incremento de semilla de trigo y cebada 2. Antecedentes En base a la Ley General de Semillas, Ley N° 27262 modificada con Decreto Legislativo N° 1080, Artículo 8, señala que el estado promueve y apoya la investigación en semillas para el mejoramiento de variedades o cultivares de plantas existentes, la formación y manunteción de nuevas variedades; la generación de nuevas tecnologías y núcleos básicos de semilla, a través de las entidades especializadas del sector. Con respecto a la producción de semillas en su Artículo 10 señala, que esta actividad la realiza preferentemente el sector privado. El reglamento general de la presente ley, establece los casos en los cuales los organismos del sector público pueden participar en la producción de semillas (INIA, 2012). La Guía de procedimiento para la generación y lanzamiento de variedades o cultivares del INIA, aprobada con Resolución Jefatural N° 138-2016- INIA, propone la estandarización de la ejecución de las acciones administrativas y técnicas, donde se señala al INIA como promotor de importancia del proceso de generación y lanzamiento de nuevas variedades, en otras palabras, asume el papel de eslabón que une a la institución con los agricultores y reconoce la relación directa entre el incremento de la productividad de un cultivo y las nuevas variedades disponibles en el mercado; también señala que el INIA genera tecnologías y nuevas variedades que requieren ser puestas al alcance de los productores de acuerdo a las normas legales vigentes nacionales e internacionales, vinculadas al acceso de los recursos genéticos como la decisión 345 de la Comunidad Andina de Naciones, Decreto Supremo N° 03-2009-PCM; Reglamento de acceso a los recursos genéticos, Decreto Supremo N° 035-2011-PCM; Reglamento de Protección a los Derechos de Obtentores de Variedades Vegetales, Convenio de Diversidad Biológica y Protocolo de Nagoya sobre acceso a los recursos genéticos y participación justa y equitativa en los beneficios que se deriven de su utilización al convenio sobre la Diversidad Biológica (INIA, 2016). 12 13 Instituto Nacional de Innovación Agraria Protocolos para la generación de variedades, mantenimiento e incremento de semilla de trigo y cebada 3. Marco teórico Según su morfología podemos diferenciar dos tipos de cebadas: en caso de las espigas de dos hileras, únicamente son fértiles las espiguillas centrales. En las espigas de seis 3.1 Clasificación taxonómica y ploidía de trigo y cebada hileras son fértiles las tres espiguillas, aunque las laterales suelen ser de menor tamaño. Se considera importante tener presente algunos aspectos genéticos de la diversidad de En cuanto al hábito de crecimiento nos encontramos con "variedades de invierno", que los géneros Triticum y Hordeum. Para ello Vadillo (2009), presenta la clasificación del requieren vernalización (un periodo de crecimiento en temperaturas bajas, necesario género Triticum según su ploidía de la siguiente manera: para que el desarrollo posterior no sufra retrasos). Además, suelen experimentar una Diploides (2n = 14) aceleración del desarrollo en los días largos y tienen resistencia a daños por heladas. Los T. monococcum genotipos de primavera no suelen tener requerimiento de vernalización, ni respuesta al • (AA): espelta menor o escaña, primera forma de trigo originaria al parecer de Turquía. Es una especie cultivada. día largo y suelen ser susceptibles a las heladas. • T. speltoides (BB): especie silvestre. La estructura genética de la cebada presenta en su ploidía 2 = 14 cromosomas; actualmente el genoma de la cebada está bien caracterizado tanto clásica como • T. squarrosa (DD): especie silvestre. citogenética y molecularmente. • Secale cereale (EE): centeno de gran importancia económica en amplias zonas del mundo (Extremo Oriente, Oriente Medio, Rusia y Europa, principalmente). En el análisis citogenético que señala Lacasa (2012), hace referencia a un comparativo de los distintos mapas génicos, dentro de las especies de la tribu Triticeae donde pone en Tetraploides (2n = 28) manifiesto que los cromosomas 1, 2, 3, 4, 5, 6, y 7 de cebada muestran correspondencia • T. dicoccum (AABB): escaña doble, especie cultivada cuyo origen se establece en con los cromosomas de los grupos de homología de trigo 7, 2, 3, 4, 1, 6 y 5 denominados Asia y su principal área es Oriente Medio y Rusia. por tanto 7H, 2H, 3H, 4H, 1H, 6H y 5H, respectivamente. Actualmente, la metodología • T. turgidum (AABB): trigo de tallo sólido redondillo, cuyo origen parece ser de descrita por Lacasa es la nomenclatura más aceptada. Oriente Próximo y su área de desarrollo es la cuenca del Mediterráneo y Abisinia. Poehlman (1969), menciona que la cebada suele autopolinizarse, el pistilo tiene un • T. durum (AABB): trigo duro cristalino de color ámbar y rojo utilizado para la estigma con dos ramificaciones plumosas donde los filamentos largos y finos forman fabricación de «pastas alimenticias». Su origen se establece en Abisinia y Oriente tres anteras. En los tipos de espiga de seis carreras cada espiguilla lleva una flor, en Próximo y su área de desarrollo es en los países mediterráneos del Medio Oeste, cambio, en los tipos de dos carreras solamente desarrollan una flor en la espiguilla sudeste de Europa, Sudáfrica, Norteamérica y Argentina. central, mientras que las espiguillas laterales son estériles o vestigiales. Las glumas • T. polonicum (AABB): trigo de Polonia, su área de desarrollo está en el norte de tienen aproximadamente la mitad del tamaño de la lemma en la mayor parte de las África. variedades y terminan en una delgada barba. • T. timopheevii (AAGG): trigo silvestre que en sus cruces con trigos normales produce androesterilidad citoplásmica. 3.2 Importancia de la semilla de las variedades mejoradas en el desarrollo agrícola Hexaploides (6n = 42) En una agricultura eficiente la semilla es una parte esencial en todo proceso de desarrollo y crecimiento, especialmente, si se toma en cuenta que en los países en • T. spelta (AABBDD): espelta mayor o escanda. Su origen se establece en Oriente vías de desarrollo más del 50 % de la población vive de la agricultura. Para lograr dicha Medio e incluso en Europa, su área de desarrollo se encuentra en Alemania y eficiencia se necesita que los insumos sean de fácil aplicación y estén al alcance de los Turquía. agricultores en el precio, cantidad y oportunidad, acorde a la realidad de la región. • T. compactum (AABBDD): trigos compactos, buenos y harinosos; tiene su origen en el Suroeste de Asia y su área de desarrollo está en USA. Sevilla y Rolle (2004), mencionan que la semilla de tipo ortodoxo tiene varias características distintivas en comparación a otros insumos agrícolas, algunas de estas características se • T. aestivum (AABBDD): trigo «harino-panadero» destinado prácticamente en su describen a continuación: totalidad al consumo humano. Su origen se cree en Oriente Medio y sus áreas de máximo desarrollo son Europa, Asia, África y América. • Es un insumo muy económico, generalmente es el que menos simboliza en el costo de cultivo. Por ejemplo, en el caso del maíz, la semilla de los híbridos representa En el caso de la cebada, Lacasa (2012), señala que el género Hordeum, al que pertenece sólo el 10 % de los gastos de cultivo. la cebada cultivada (Hodeum vulgare ssp. Vulgare) junto con diversas cebadas silvestres como Hordeum vulgare ssp. y spontaneum Koch, se pueden clasificar según diferentes • Es de fácil producción, no requiere de grandes inversiones, ni de la utilización de costosa tecnología. El proceso de producción, no está sujeto a la dependencia criterios. La clasificación más utilizada se basa en la morfología de la espiga y en su tecnológica. hábito de crecimiento. 14 15 Instituto Nacional de Innovación Agraria Protocolos para la generación de variedades, mantenimiento e incremento de semilla de trigo y cebada • Es de fácil transporte y distribución, esto generalmente debido a que la semilla 3.4 Selección de protocolos de caracterización fenotípica botánica es pequeña, sólida, no se desintegra o aglutina y aunque es perecible, puede permanecer en buen estado durante un tiempo considerable en condiciones Reynolds et al. (2011), explican que existen tres factores cuya interacción determina la normales de almacenamiento. selección del protocolo de caracterización fenotípica a emplear: el ambiente objetivo (rasgos de adaptación específicos), la escala de operación y el grado de precisión con • Es de fácil aplicación y no requiere de capacitación específica para el agricultor; tampoco requiere de medidas, recipientes, equipos especiales o instrucciones el cual se requiere para estimar los caracteres. No todos los factores se darán en todas para una aplicación eficiente. las oportunidades, puesto que dependen del enfoque de investigación que se trabaje; en algunas ocasiones al presentarse un abundante número de genotipos, la evaluación • En algunas clases de semillas se puede evitar la transmisión de enfermedades. podría presentar fallas en precisión (exactitud, o alelos múltiplos), o en el escalamiento de las pruebas. 3.3 Mejoramiento genético de los cultivos y agricultura sostenible Camarena et al. (2015), señalan que la investigación agrícola busca además de la 3.5 Mejoramiento del rendimiento y otros caracteres de interés producción de alimentos, la correcta administración de la agricultura que permita Reynolds et al. (2011), señalan que el mejoramiento del potencial genético de los satisfacer las necesidades cambiantes de la humanidad, al mismo tiempo que conserva cultivos depende de la introducción de los caracteres adaptativos correctos dentro de las los recursos naturales y evita la degradación del medio ambiente. bases agronómicas ampliamente adaptadas y de alto rendimiento; el fitomejoramiento El mejoramiento genético vegetal, puede contribuir a la mejora del grado de sostenibilidad en mega-ambientes establece el contexto global para tales esfuerzos. Los programas de los sistemas agropecuarios de producción mediante el desarrollo de genotipos nacionales como internacionales, reconocen que el fitomejoramiento es más eficiente adaptados a nuevos requerimientos ambientales y nuevas demandas del mercado si se enfoca en zonas de interés específicas, definidas típicamente por la disponibilidad de consumo. Para lograr verdaderos avances en cuanto a la investigación genética, se de agua, temperatura ambiental, latitud, sistemas agrícolas y factores de estrés bióticos. requiere un cambio en los objetivos y su priorización, así como en las técnicas utilizadas en Para la aplicación de la fisiología de cultivos en el fitomejoramiento en casos de estrés la búsqueda, selección y aplicación de la variabilidad genética. El hombre a través de los por calor y sequía, Reynolds et al. (2011) se enfocan en características selectas de años ha logrado dirigir un proceso que combina la evolución biológica y el mejoramiento interés general que ayudan a los cultivos a adaptarse a dos de los factores abióticos más genético de plantas, con la intención de minimizar la brecha entre sus caracteres y las importantes del mundo, y proporciona casos de estudio de aplicaciones exitosas de los necesidades a las que las especies vegetales deben satisfacer. enfoques fisiológicos. Un equipo internacional con participación del Consejo Superior de Investigaciones Las oportunidades para mejorar genéticamente el rendimiento potencial del trigo tiene Científicas -CSIC, logró secuenciar el genoma del cultivo con mayor difusión en el mundo, implicaciones en ambos de los temas precedentes, donde el potencial de rendimiento el trigo harinero. El trabajo, publicado en la revista Science, permitirá la producción genético está asociado con el incremento de la eficiencia de uso de nutrientes y la de nuevas variedades de trigo con mayor rendimiento, mejor calidad nutricional, adaptación al estrés abiótico. La mejora del potencial de rendimiento también es muy más sostenibles y mejor adaptadas a los nuevos retos climáticos. La publicación de la importante, teniendo en cuenta que el 70 % del trigo producido en el mundo es cultivado secuencia completa del genoma del trigo repercute en el potencial para la innovación en en ambientes relativamente favorables. Teniendo como finalidad lograr el progreso reproducción asistida por genómica (El Mundo, 2018). genético continuo en cualquier ambiente, se necesita realizar una búsqueda de recursos El Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo describe, que un grupo de genéticos para una variación útil de los caracteres fisiológicos (Reynolds et al., 2011). investigadores encontró regiones genómicas “clave” para incrementar el contenido de 3.6 Ensayos multiambiente: herramientas para la evaluación de la adaptación de cultivos zinc en el trigo, gracias a la aplicación del análisis de asociación del genoma completo para poder estudiar por primera vez la genética que subyace en las concentraciones de Braun et al. (2009), acerca de los ensayos multiambientes señalan que los cultivares zinc en el grano de trigo. Al analizar las concentraciones de zinc en el grano de 330 líneas modernos de trigo muestran a menudo una amplia adaptación a distintas condiciones de trigo harinero en diversos ambientes en India y México, descubrieron 39 marcadores geográficas, medioambientales y de manejo. Las megavariedades han existido desde los moleculares nuevos asociados con el rasgo, así como dos segmentos del genoma del trigo inicios del fitomejoramiento de trigo entre ellas Kharkov y Kubanka, ocuparon un tercio que transportan genes importantes para la absorción, translocación y almacenamiento del área cultivada de trigo en EE. UU. después de su introducción a inicios de los años de zinc (CIMMYT, 2018). 1900. El cultivar considerado “punta de lanza” de la revolución verde, fue Siete Cerros (también llamada Mexipak y Kalyansona) fue sembrado en millones de hectáreas, desde Los científicos indican que estos hallazgos podrían llevar al desarrollo de variedades de el Norte de África hasta el Sur de Asia. Asimismo, selecciones de la cruza Veery, generada trigo con mayor contenido de zinc, micronutriente vital para las personas, pero que suele en el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT, 1986) fueron encontrarse ausente en la dieta de personas de bajo recursos, quienes tienden a llevar liberadas en más de 40 países y el trigo de invierno ruso llamado Bezostaya dominó una dieta basada en alimentos derivados de trigo (CIMMYT, 2018). Europa del Este y el Oeste de Asia. 16 17 Instituto Nacional de Innovación Agraria Protocolos para la generación de variedades, mantenimiento e incremento de semilla de trigo y cebada Esta amplitud en la adaptación ha sido lograda de diferentes maneras por diversos 3.8.1 Terminología del diseño experimental programas de mejoramiento, pero la herramienta más importante para este logro ha • Experimento: es una investigación planificada para obtener nuevos sido la extensiva experimentación y evaluación en campo de líneas de mejoramiento conocimientos o para confirmar o negar resultados anteriores, también se en muchos ambientes durante el proceso de selección. Por otro lado, se señala también define al experimento como la acción de aplicar uno o más tratamientos que el sistema internacional de viveros multiambientes es considerado como el mejor a un conjunto de unidades experimentales para valorar sus respuestas. mecanismo para identificar y liberar espacialmente cultivares de trigo ampliamente • Una población: es un conjunto de elementos acotados en un tiempo y adaptados (Rajaram y Ceccarelli, 1998). El programa de mejoramiento de trigo de espacio determinado, con alguna característica común observable o CIMMYT pone énfasis en el desarrollo de cultivares de trigo con rendimientos estables medible. sobre una amplia gama de ambientes. Tales cultivares, identificados mediante pruebas • Tamaño poblacional: si la población es finita, diremos que el tamaño realizadas por los sistemas nacionales de investigación agrícola (NARS, acrónimo de poblacional es el número de elementos de la misma y lo denotaremos National Agricultural Research Systems), forman las bases genéticas para mejorar con N. aún más la tolerancia al estrés por calor y sequía. La resolución de esta adaptación • Muestra: generalmente es imposible o muy dificultoso examinar alguna espacial puede ser expresada entre países y continentes geográficamente distintos, característica en una población entera, por lo que se examina una parte demostrando estabilidad a través de una región, o dentro de una perspectiva más local de ella y en base a la información relevada en esa porción se hacen como la heterogeneidad que existe dentro del terreno del agricultor, esta estabilidad en inferencias sobre toda la población. el desempeño puede también expresarse temporalmente, entre años (Manske et al., • Tamaño muestral: es el número de elementos de la población que 2000). conforman la muestra y se denota con n. 3.7 Desarrollo de modelos conceptuales de genotipo • Variable: es una característica, propiedad o atributo, con respecto a la cual los elementos de una población difieren de alguna forma. Reynolds et al. (2011), define la palabra “modelo” como “Una descripción esquemática de un sistema que representa sus propiedades conocidas o deducidas y que puede ser • Unidad experimental: es la unidad más pequeña donde se aplica el tratamiento y a la cual se le puede asignar un tratamiento diferente, utilizada para el estudio adicional de sus características”. Existen diversos enfoques para independientemente de las otras unidades experimentales si la el desarrollo de modelos conceptuales de genotipos para cultivos que dictaminan que distribución aleatoria cuenta con repetición. Este es el aspecto menos características han de ser incluidas, en la selección se debe evaluar cómo será utilizado comprendido y por ende más incorrectamente aplicado del diseño el modelo y la información disponible sobre el medio ambiente de los cultivos. Los experimental. ejemplos de modelos incluyen los siguientes: • Factor: es un procedimiento o una condición cuyo efecto va a ser medido. • El modelo general: abarca un amplio conjunto de características, cuyo valor • Nivel de un factor: es una manifestación específica del factor a incluirse dependerá en gran medida del entorno en el cual se despliegan. en el experimento. • El modelo genérico: incluye un conjunto básico de rasgos que son teóricamente • Error experimental: es una medida de la variación que existe entre las útiles en un rango de ambientes como en un intervalo de ambientes bajo estrés unidades experimentales tratadas de manera similar. por calor o sequía. • Grado del factor: se dice de ser replicado, si es que se presenta en más de • Modelo de medio ambiente específico: incluye todas las características de una unidad experimental del experimento. adaptación en un medioambiente de destino específico (debe tener en cuenta las respuestas del cultivo al clima, suelo y factores bióticos y agronómicos). • Distribución aleatoria: es la aplicación de los grados del factor a las unidades experimentales, se aplica si cada unidad experimental tiene la • Los modelos de simulación: en teoría pueden aplicarse a cualquiera de los tipos misma e independiente oportunidad de recibir cualquier grado del factor anteriores de modelos para interpolar el valor de las características a través de una y si cada unidad experimental es manejada de forma independiente. gama de entornos o años, efectivo para extrapolar hipotéticamente el valor de la expresión de la característica extrema y darle un valor teórico a las combinaciones • Repetición: mientras la asignación al azar asegura que los grupos de características nuevas. de tratamiento sean lo más parecidos posibles, los resultados de un experimento único, aplicado a una pequeña cantidad de objetos o 3.8 Diseños experimentales para la selección de cultivares sujetos, no se debe aceptar sin cuestionar. Para mejorar la significación Crossa (2011), puntualiza al diseño experimental como el estudio de las estrategias (trascendencia) de un resultado experimental, se hace necesaria la buscando lograr planes eficientes de recolección de datos, que dan lugar a estimaciones repetición, es decir, la repetición de un experimento en un grupo grande correctas de los parámetros relevantes de acuerdo al objetivo del investigador. Un de tratamientos reduce la variabilidad en los resultados experimentales, experimento diseñado adecuadamente, para un objetivo de investigación especifico, es aumentando su trascendencia y su nivel de confianza, con la cual un la base del éxito de todo experimento. investigador puede sacar conclusiones acerca de un factor experimental. 18 19 Instituto Nacional de Innovación Agraria Protocolos para la generación de variedades, mantenimiento e incremento de semilla de trigo y cebada 3.8.2 Control de la variabilidad local mediante bloques (o en pares de ellos, si solo se consideran dos niveles de tratamiento), de En el diseño de experimentos, Di Rienzo et al. (2009), señalan que el diseño modo que la fuente de variación se produce entre dos bloques en lugar que entre varios bloques (es decir, los efectos de los bloques no se deben de bloques viene a ser la disposición de unidades experimentales en grupos confundir con los efectos del tratamiento). (bloques) que son similares entre sí. Por ejemplo, si un experimento se ha diseñado para evaluar 36 nuevas líneas de trigo, el terreno donde las variedades • Planificar con antelación hasta lograr entender cómo deben ser analizados los datos una vez recolectados. ¿Cuáles son los parámetros van a ser evaluadas puede que no sea uniforme, presentando dos gradientes a estimar?, ¿Cómo serán evaluados?, ¿Qué hipótesis serán estudiadas?, de fertilidad (baja y alta). El nivel de fertilidad puede introducir un nivel de ¿Qué procedimientos se utilizarán para estudiar estas hipótesis? Una variabilidad en el experimento, por lo tanto, el empleo de bloques es necesario buena práctica es escribir un “esqueleto del análisis”, es decir, una visión para eliminar el efecto de baja y alta fertilidad. Esto reduce las fuentes de general de los cálculos necesarios y cómo deben ser interpretados. La variabilidad y conduce a una mayor exactitud. En el diseño aleatorio de bloques, importancia de este paso no debe ser subestimada. Uno de los errores más comunes en la investigación es llevar a cabo un experimento que no es de primordial interés contar con un factor o variable. Sin embargo, existen puede ser analizado. otros factores de perturbación por lo que los bloques se utilizan para reducir o eliminar la contribución de los factores de perturbación al error experimental. 3.9 Principales diseños experimentales El concepto básico es la creación de bloques homogéneos en los cuales los Di Rienzo et al. (2009), señala que el total de n Unidades Experimentales (UE) deben factores de perturbación se mantengan constantes, mientras que al factor de ser tan homogéneas como sea posible, lo que significa que ninguna fuente de variación interés se le permita la variación. Dentro de los bloques, es posible evaluar el debe evidenciarse entre ellas bajo cualquier agrupamiento o disposición. No hay ninguna efecto de los diferentes niveles del factor de interés, sin tener que preocuparse base para la agrupación de UE, ya sea en diseños o más complejos; esto no excluye la por las variaciones debidas a los cambios en los factores de bloques, los cuales existencia de variación entre UE, sino que simplemente no se dispone de información están incluidos en el análisis. relevante. En la experimentación agrícola es común encontrar el uso de los diseños 3.8.3 Criterios para el uso de diseños experimentales clásicos: completamente aleatorizado, bloques completos aleatorizados, cuadrado latino, parcelas divididas y bloques incompletos. La persona que realiza el experimento debe seguir una serie de pasos antes que el experimento se inicie. Estos pasos no pretenden ser como un “libro de 3.9.1 Diseño completamente aleatorizado cocina”, sino más bien como un recordatorio para el investigador de algunos Este diseño es utilizado cuando no se pueden anticipar respuestas diferenciales aspectos del experimento que deben ser considerados con anticipación. en las parcelas experimentales teóricamente homogéneas, por lo que se El investigador debe: asignan los tratamientos completamente al azar. El modelo para este diseño y el análisis de la varianza corresponden al análisis de un experimento unifactorial • Tener claro cuáles son los hechos o resultados que trata de definir. Estos sin estructura de parcelas. objetivos deben ser establecidos en términos de parámetros de población, los cuales pueden estimarse a través de las variables de respuesta. 3.9.2 Diseño de bloques completos aleatorizados • Entender claramente cuáles son los factores del tratamiento que estarán Cuando las diferencias de respuestas de las unidades experimentales pueden involucrados y qué nivel de los mismos serán utilizados. También debe entender que hay una relación directa entre la calidad del experimento y ser anticipadas, se realiza el agrupamiento de las unidades similares en bloques la cantidad de niveles: a menos niveles, mejor experimento. y se asigna aleatoriamente los tratamientos dentro de esos bloques, pues bajo este método cada bloque representa una repetición completa de todos • Entender claramente cuáles unidades experimentales recibirán los los tratamientos aleatorizados. Un caso particular de diseño en bloques es el diferentes niveles de los distintos factores de tratamiento. que aparece relacionado con la prueba t de Student para muestras apareadas, • Definir con precisión a la población de inferencia y debe asegurarse de aunque el número de tratamientos es solo dos. que las unidades experimentales empleadas conformen una buena representación de la población. 3.9.3 Cuadrado latino • Decidir cuántas unidades experimentales serán asignadas a cada nivel del Aunque no es tan popular como el modelo anterior, se le considera como factor. una extensión directa del concepto de bloques completos aleatorizado, con • Examinar la situación del experimento respecto a cualquier fuente la diferencia de la incorporación al diseño del reconocimiento de dos fuentes potencial de variación de datos, diferente a las identificadas como factores sistemáticas de variación entre parcelas. Este diseño impone un número fijo de tratamiento o error experimental. Si estas fuentes de variación de de repeticiones, por lo que no se recomienda usarlo cuando se disponga de un hecho existen, las unidades experimentales pueden agruparse en bloques gran número de tratamientos, debido a que el experimento completo puede 20 21 Instituto Nacional de Innovación Agraria Protocolos para la generación de variedades, mantenimiento e incremento de semilla de trigo y cebada resultar inmanejable. El diseño en cuadrado latino clásico de la experimentación agrícola, en el que ensayan a tratamientos, se obtiene ordenando α2 parcelas experimentales en un cuadrado de α2 parcelas y asignando a parcelas a cada uno de los tratamientos de tal manera que en cada fila y en cada columna haya sólo una repetición de cada tratamiento. En otras palabras, el número total de parcelas experimentales es igual al cuadrado del número de tratamientos. 3.9.4 Parcelas divididas Este diseño está asociado a los experimentos factoriales, la característica más sobresaliente de este diseño es la presencia de dos errores experimentales diferentes, uno que representa la variabilidad entre parcelas principales tratadas de la misma forma (error de las parcelas principales) y otro que representa la variabilidad entre subparcelas tratadas de la misma forma (error de las subparcelas). El cuadrado medio asociado al error experimental de las parcelas principales se utiliza como denominador del estadístico F en los contrastes de hipótesis de los factores asociados a las parcelas principales, así como también en las pruebas de comparaciones múltiples entre las medias de los tratamientos aplicados a las parcelas principales. El cuadrado medio del error de subparcela, se utiliza en el contraste de hipótesis de los factores asociados a las subparcelas y de las interacciones de éstos con el o los factores asociados a las parcelas principales, así como para las correspondientes comparaciones múltiples. Por ejemplo, si los tratamientos están conformados por dos factores, el diseño en parcelas divididas tiene la particularidad de asociar los niveles de un factor a parcelas o unidades experimentales grandes (parcelas principales) y los niveles del otro factor a subparcelas obtenidas por división de las parcelas principales. Las parcelas principales pueden no mostrar estructura y el factor principal asignarse al azar a un número r de parcelas principales (diseño de parcelas divididas completamente aleatorizado) o bien las parcelas principales pueden estructurarse en bloques (diseño de parcelas divididas en bloques). 3.9.5 Diseños de bloques incompletos – látice (enrejado) Adaptado de Cochran y Cox, (1957), este diseño está dispuesto en bloques más pequeños que una replicación completa, de esta manera, se busca eliminar la mayor parte de la heterogeneidad. Esta reducción de tamaño de bloque se logra sacrificando toda o gran parte de la información de algunas comparaciones de tratamientos. Estos diseños pueden ser “equilibrados o parcialmente equilibrados”. 22 Instituto Nacional de Innovación Agraria Protocolos para la generación de variedades, mantenimiento e incremento de semilla de trigo y cebada 4. Metodología para el proceso de validación de los protocolos de mejoramiento, mantenimiento y multiplicación de semilla de trigo Se programó el desarrollo de talleres de análisis y revisión de los protocolos disponibles en el programa de mejoramiento de trigo y cebada del INIA del PNCGAyL, buscando la generación, mantenimiento, multiplicación y la producción de nuevas variedades de semilla de trigo y cebada, con participación de expertos nacionales en mejoramiento genético. Los talleres se realizaron utilizando metodologías de participación activa donde los expertos explicaron la eficiencia de los protocolos que se utilizan, asimismo se realizó un análisis en grupos de trabajo y la pertinencia para lograr de manera eficiente el desarrollo de nuevas variedades, así como la labor de mantenimiento y multiplicación con técnicas apropiadas para el cultivo. Durante el taller de presentación del protocolo, se desarrollaron visitas a parcelas experimentales de trigo conducidos con el proyecto en campo (Figura 1), invernaderos, laboratorios, y la Figura 2. Participación de expertos nacionales y locales en la evaluación de los ensayos de trigo en ambientes exposición de los protocolos disponibles en el PNCGAyL, teniendo como fin enriquecer con las controlados en Andenes Proyecto 216_PI. experiencias de los investigadores, además se desarrollaron las siguientes actividades: A continuación se detallan los procedimientos estandarizados para la extracción, multiplicación y conservación del inóculo de Puccinia striiformis, que ocasiona la roya amarilla en el trigo: • Se realizaron colectas de los campos de agricultores para su uso como fuentes de inóculos. • Para inocular las 100 líneas procedentes del CIMMYT con cada una de las razas seleccionadas, se almacenaron las esporas de Puccinia striiformis a 1 °C. • Una vez inoculadas las plantas de trigo, fueron colocadas en la cámara climática por 24 horas a 4 °C. • Se verificó el proceso de evaluación de las inoculaciones. • Después de mantener por 24 horas en la cámara climática, las líneas de trigo en evaluación, fueron trasladadas al invernadero. • Se realizó durante 12 - 15 días, la evaluación de infección, multiplicación y cosecha de esporas de Puccinia striiformis. Figura 1. Viveros y ensayos internacionales de trigo harinero conducidos con el proyecto 216_PI en Andenes 2018 - 2019. El proceso descrito se repitió por varios ciclos, hasta conseguir infectar con 4 razas de patógeno a las 100 líneas de trigo propuestas en el estudio. 4.1 Verificación de la metodología de trabajo implementado en laboratorio e invernaderos En los invernaderos gradualmente se desarrollan las inoculaciones a las líneas de trigo Durante la visita a los laboratorios acondicionados a través de los proyectos conducidos seleccionadas, para observar la reacción que muestren frente a las cuatro razas patógenas. por el PNCGAyL para pruebas patológicas, se dio a conocer a los participantes la Como es un proceso gradual, es necesario, instalar macetas con tres repeticiones para metodología utilizada en los trabajos que se vienen desarrollando respecto al manejo realizar las observaciones, toma de datos y posteriormente análisis de resultados. del material colectado (Figura 2). 24 25 Instituto Nacional de Innovación Agraria Protocolos para la generación de variedades, mantenimiento e incremento de semilla de trigo y cebada 4.2 Verificación de la metodología de trabajo implementado en campo Los trabajos en el cultivo de trigo a nivel de campo se evaluaron en la EEA Andenes – Zurite, donde se explicó a través de la revisión de protocolos de mejoramiento de trigo (Figura 3), los procedimientos que se desarrollan en la conducción de los ensayos experimentales principalmente de los viveros y ensayos internacionales de trigo procedentes del CIMMYT. Durante el recorrido se observaron los diseños experimentales, la distribución de los surcos de infección en los trabajos de reacción a roya amarilla, distribución de las unidades experimentales del material genético procedente del CIMMYT, su identificación y los parámetros de evaluación que se consideran en los protocolos (Figura 4). A través de una plenaria en campo observando los diseños experimentales y conducción de los trabajos en los registros de campo, se realizó un análisis de los protocolos que se vienen utilizando, con el fin de que sirva de insumo para su evaluación en los talleres grupales (Figura 5). Figura 4. Debate de expertos sobre los diseños experimentales y distribución de los tratamientos de los ensayos de trigo en Andenes 2018-2019. Figura 3. Evaluación del campo experimental de trigo por los participantes de la revisión de los protocolos de mejoramiento de trigo en Andenes. Figura 5. Debate de expertos sobre la distribución de tratamientos y uso de testigos locales en los ensayos de trigo en Andenes 2018-2019. 26 27 Instituto Nacional de Innovación Agraria Protocolos para la generación de variedades, mantenimiento e incremento de semilla de trigo y cebada 4.3 Taller de presentación de protocolos, análisis, trabajo grupal y plenarias Se realizó la presentación de los antecedentes y escenarios actuales, a nivel mundial y nacional en cuanto a la producción e investigación en el cultivo de trigo, donde se realizó un repaso de los indicadores productivos, de consumo e importaciones de trigo en el Perú, luego se presentó el flujograma de desarrollo de tecnologías del Programa Nacional de Cereales, Granos Andinos y Leguminosas. El plan de mejoramiento genético de cereales dio a conocer cada una de las acciones que se ejecutan en los procesos de planificación y la implementación del plan de mejoramiento genético que se utiliza en el INIA para el desarrollo de nuevas variedades de trigo. Se realizó la explicación de las actuales metodologías que se utilizan en el INIA para la planificación y conducción de los diferentes tipos de ensayos experimentales en el cultivo de trigo, detallando los diseños experimentales, el tamaño de parcela, manejo agronómico, los parámetros que se consideran como parte de su evaluación, así como los formatos de registro de la información de campo por cada tipo de ensayo. También se expusieron los procedimientos para el mantenimiento y multiplicación de semilla genética de trigo harinero en base al instructivo para la producción de semillas en el INIA aprobado por Resolución Jefatural N° 124.2005- INIA (2016) vigente hasta la fecha. En base a esta información, tratando de lograr la participación de los asistentes y recoger toda la información que contribuya a la sistematización del protocolo de mejoramiento y producción de semilla genética de trigo harinero, se desarrollaron los trabajos de análisis en grupos integrados por los investigadores, cuyos resultados fueron presentados en plenaria para su análisis, debate y generación de consensos de las modificaciones, o ampliación de la información que será incorporada en la publicación. Luego de haber sistematizado la información del taller, nuevamente fue necesario convocar a los expertos a una verificación del documento y al ajuste respectivo de la información que se considera en el presente protocolo, buscando que se convierta en una herramienta versátil y amigable para su uso en las instituciones de formación de futuros profesionales, técnicos agropecuarios y de investigadores dedicados a la generación de variedades en los cultivos de trigo y cebada. 28 29 Instituto Nacional de Innovación Agraria Protocolos para la generación de variedades, mantenimiento e incremento de semilla de trigo y cebada 5. Proceso de planificación para el desarrollo 5.3 Identificación de proyectos de investigación La investigación es un conjunto de procesos sistemáticos, críticos y empíricos que se de tecnologías en trigo y cebada aplican al estudio de un fenómeno o problema. El propósito de la identificación de los proyectos de investigación es definir claramente las acciones que se deben desarrollar 5.1 Identificación de las demandas tecnológicas para aportar a la solución del problema objeto de investigación, determinar los objetivos La identificación de las demandas tecnológicas en estos cultivos, se deberá desarrollar del mismo y plantear las posibles alternativas para alcanzar dichos objetivos. El proyecto a través de encuestas, talleres de trabajo y grupos focales con los actores de la cadena de investigación debe presentar de manera metódica y organizada, un conjunto de datos de valor en los principales ámbitos de producción de trigo y cebada, consolidando esta e informaciones en torno al problema identificado y formular una hipótesis encaminada etapa con información secundaria de datos estadísticos de superficies y volúmenes de a su resolución (Hernández et al., 2014). producción en el mercado local, nacional e internacional; actividad agroindustrial y otros Los proyectos de investigación definidos en este proceso de priorización deben contribuir datos de interés para la planificación de los trabajos de investigación en el país. con alternativas viables de oferta tecnológica en los ámbitos de acción a nivel nacional, Es importante que la identificación de las demandas tecnológicas sea una actividad en base a la disponibilidad de recursos financieros y las propuestas de financiamiento de continua, principalmente porque permitirá recoger información actualizada de las la Cooperación Técnica Nacional e Internacional (CTNI). exigencias que presenta el mercado y a partir de ello la planificación del desarrollo A la vez, deberán recoger las principales demandas y en lo posible congregar la de tecnologías a las cuales deben tener acceso los productores en respuesta a estas participación interinstitucional e interdisciplinaria de los diversos actores de la cadena demandas. de valor. 5.2 Priorización de líneas de investigación y demandas 5.4 Planificación anual de actividades y/o experimentos Se considera a una línea de investigación como un eje temático, disciplinario o Una vez definidos los proyectos de investigación, es necesario para su ejecución contar interdisciplinario, cuando tiene como fin generar conocimiento científico en un campo con un plan anual de actividades, como un instrumento de gestión de corto plazo que específico de ciencia y tecnología, donde se organiza, planifica y construye con una cierta viabilice la ejecución del proyecto de investigación, de esta manera se facilitará la programación, sistematización y prospectiva, los métodos y herramientas a utilizar con programación y cronogramas de las actividades planificadas que el investigador debe la finalidad de lograr los objetivos planteados (CONCYTEC, 2019). realizar con el fin de alcanzar los objetivos propuestos en proyecto en el plazo de un año Tomando en consideración las demandas tecnológicas, se deberá disponer la priorización (Figura 6). de líneas de investigación a mediano y largo plazo para el desarrollo de tecnologías con El plan anual de las actividades y/o experimentos, permitirá llevar un control estricto del la participación de los actores de la cadena de valor, orientado a la seguridad alimentaria material genético que se utiliza en cada tipo de experimento, así como las condiciones de y la generación de ingresos de las unidades agropecuarias dedicadas a la producción del su conducción, registros de campo y costos de los trabajos de investigación programados, trigo y la cebada, que tengan mayor impacto a nivel regional o nacional. permitiendo un correcto seguimiento y monitoreo del proyecto para el cumplimiento de Las líneas de investigación que actualmente se vienen trabajando para el desarrollo de los objetivos y metas programadas. tecnologías están encaminadas a generar variedades mejoradas, actualizar los paquetes tecnológicos, ajustar el uso de maquinaria para pequeños productores y mejorar las condiciones de cosecha y poscosecha, en búsqueda de los estándares de calidad que exige la industria. Sin embargo, es importante desarrollar un mayor análisis para la identificación de las líneas de investigación y tener en cuenta los siguientes aspectos recomendados por CONCYTEC, (2019): • Correspondencia con las capacidades operativas de la institución (recursos humanos, instalaciones, equipamiento, financiamiento, entre otros). • Vinculación con programas de estudio de las instituciones de investigación. • Los beneficios y las necesidades sociales y productivas a corto, mediano y largo plazo a nivel regional, nacional o internacional. • Redes de investigación de cooperación nacional o internacional disponibles para la institución de investigación. 30 31 Instituto Nacional de Innovación Agraria Protocolos para la generación de variedades, mantenimiento e incremento de semilla de trigo y cebada Flujograma para el desarrollo de tecnología en los cultivos de trigo y cebada 5.5 Planes de mejoramiento genético Tomando en consideración tanto al fitomejoramiento convencional como al moderno Priorización de líneas de investigación como estrategias excluyentes, podemos afirmar que el mejoramiento moderno no es otra cosa que el refinamiento del mejoramiento clásico incorporando la biotecnología (Tiessen, 2012). En un mundo competitivo en donde la rapidez, eficiencia y la economía Identificación y formulación son aspectos fundamentales en la investigación, es necesario incorporar todas las de proyectos de investigación herramientas desarrolladas en los últimos años que puedan facilitar el trabajo y llevar a Identificación de demandas tecnológicas la obtención de mejores resultados. Para la generación de un plan de mejoramiento genético (Figura 7), los proyectos de Planificación anual de tareas y/o experimentos investigación deberán determinar con claridad los objetivos, canalizando los esfuerzos Estudios agronómicos de: hacia la generación de nuevas variedades; teniendo como primer paso la selección de - Fertilización Ensayos agronómicos y - Densidad- Manejo integrado de plagas genotipos por su reacción de resistencia a las principales enfermedades identificadas, evaluación de maquinaria y enfermedades - Labores culturales incremento de productividad, calidad de grano para los procesos industriales y la - Cosecha y post cosecha adaptación a los actuales escenarios de cambio climático; con estos objetivos en base a la secuencia de los procedimientos para la selección de genotipos, se deberá de tomar en consideración las siguientes actividades y tareas: Planes de mejoramiento genético 5.5.1 Viveros y ensayos internacionales En esta etapa, se realiza la importación de poblaciones segregantes y líneas avanzadas a través de los viveros y ensayos internacionales que anualmente - Identificación de progenitores, cruzamientos y evaluación de población Ensayos de identificación segregante el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo, pone a disposición - Viveros internacionales - Ensayos de rendimiento de los centros de investigación, el INIA al encontrarse registrado como centro - Aplicación de metodologías de investigación participativa de importación de semillas de trigo del CIMMYT y contando con el predio cuarentenario abierto en Taray y cerrado en Andenes, pudo realizar las - Comparativos de rendimiento en campo de agricultores evaluaciones convenientes del material facilitado. En el Perú también se tiene - Ensayos de adaptación y eficiencia Ensayos de adaptación y - Ensayos de DHE como centros de importación experimental de semillas de trigo a la Universidad eficiencia - Expedientes de validación técnica y económica - Trámite para la inscripción del nuevo cultivar en el registro de Agraria La Molina y la Universidad del Centro del Perú. obtendores vegetales y el registro de cultivares comerciales - Aplicación de metodologías de investigación participativa Actualmente el CIMMYT oferta los siguientes viveros y ensayos internacionales: a. Principales viveros internacionales Mantenimiento y multiplicación de semilla genética • Vivero Internacional de Selección de Trigos Harineros (IBWSN). • Vivero Internacional de Selección de Trigos Duros (IDSN). • Vivero Internacional de Selección de Triticale (ITSN). • Vivero Internacional de Observación de Septoria (ISEPTON). Lanzamiento de la nueva variedad • Vivero de Selección para la Resistencia a Roya lineal. Figura 6. Flujograma de desarrollo de tecnologías modificado con los aportes del primer taller. • Vivero de Selección para la Resistencia a Helminthosporium. • Vivero de Selección para la Tolerancia al Aluminio. • Vivero de Selección para la Tolerancia a la Sequía. • Vivero de Selección para la Tolerancia al Calor. • Vivero de Evaluación de Enfermedades del Banco de Germoplasma. 32 33 Instituto Nacional de Innovación Agraria Protocolos para la generación de variedades, mantenimiento e incremento de semilla de trigo y cebada Plan de mejoramiento genético en cereales (trigo y cebada) b. Principales ensayos internacionales de rendimiento IDENTIFICACIÓN Y SELECCIÓN DE PROGENITORES • Ensayo Internacional de Rendimiento de Trigo Harinero de Primavera (ISWYN). SELECCIÓN DE PROGENITORES SEGÚN LAS CARACTERÍSTICAS • Ensayo de Rendimiento de Selección Elite de Trigo Harinero (ESWYT). DEL PLAN DE MEJORAMIENTO • Ensayo Internacional de Rendimiento de Trigos Duros (IDYN). PROGENITORES • Ensayo Elite de Rendimiento de Trigos Duros (EDYT). • Ensayo Internacional de Rendimiento de Triticale (ITYN). CRUZAMIENTOS • Ensayos con Trigos Biofortificados. MATERIAL GENÉTICO INTRODUCIDO DEL También es necesario evaluar la diversidad de los patotipos de las principales F1 CIMMYTViveros y ensayos enfermedades entre ellas la roya amarilla a través de plantas diferenciales internacionales de trigo identificadas en el CIMMYT, generándose la necesidad de plantear proyectos (poblaciones segregantes F2, F3, ..., líneas avanzadas de investigación para la identificación de razas de Puccinia striiformis de ensayos élite) presentes en el país, buscando fuentes de resistencia entre el material procedente del CIMMYT y los cruzamientos desarrollados en el país, por EVALUACIONES DE PROBLACIÓN SEGREGANTE F2 ... F6 tales motivos el CIMMYT provee de los viveros Internacionales Trampa para identificación de Enfermedades (IDTN) cuyo propósito es: i. Detectar el desarrollo de enfermedades. VIVERO DE SELECCIÓN DE LÍNEAS ii. Evaluar la virulencia de los patógenos presentes donde se siembra el vivero. Ensayo preliminar de rendimiento y reacción a enfermedades. iii. Ayudar a identificar los genes (o combinaciones de genes) de resistencia Ensayo regional uniforme de rendimiento y reacción a enfermedades más efectivos en cada localidad. iv. Clasificar de la virulencia de la población patógena. Comparativo de rendimiento y reacción a enfermedades v. Identificar poblaciones patogénicas presentes en el ámbito de evaluación. de líneas promisorias de trigo harinero en campo de agricultores Las fuentes de resistencia halladas pueden o no ser efectivas en todas las localidades, pero aun así proporcionan un buen punto de partida en la búsqueda de germoplasma resistente y/o genes de resistencia efectivos. Parcelas de comprobación o ensayos de adaptación y eficiencia de líneas promisorias de trigo en campo de agricultores En esta etapa de evaluación, se debe de considerar las pruebas del material genético frente a las principales enfermedades en ambientes controlados para acelerar los procesos de selección del material genético en los ensayos MULTIPLICACIÓN DE SEMILLA de rendimiento. La siembra de los viveros internacionales se desarrolla de manera secuencial LANZAMIENTO DE LA NUEVA VARIEDAD sin repeticiones en dos surcos por tratamiento (0.30 x 4.00 m), al ser Figura 7. Plan de mejoramiento genético modificado con aportes del primer taller de revisión de protocolos. genotipos en observación, se debe considerar la instalación de una variedad testigo cada 10 tratamientos (a los extremos de cada surco y bordes de bloque) y la instalación de surcos de infección constituido por variedades susceptibles a las principales enfermedades garantiza la presencia de inóculo en el perímetro o contorno del experimento (Figura 8). 34 35 Multiplicación de semilla genética de líneas en evaluación Evaluación de diferenciales para la identificación de razas patogénicas de Puccinia sp. Instituto Nacional de Innovación Agraria Protocolos para la generación de variedades, mantenimiento e incremento de semilla de trigo y cebada Figura 8. Distribución de los tratamientos, testigos locales y surcos de infección en los viveros internacionales. Figura 9. Hibridaciones desarrolladas con progenitores seleccionados. 5.5.2 Identificación de progenitores y plan de cruzamientos 5.5.3 Ensayo Preliminar de Rendimiento (EPR) y reacción a enfermedades En el Perú contamos con variedades comerciales de trigo de muy buena calidad Este tipo de ensayos se conduce, utilizando el material genético seleccionado de y rendimiento, en especial para la industria panadera, pero que a lo largo de los viveros de observación y ensayos internacionales con poblaciones estables, los años por la presencia de nuevos patotipos de Puccinia striiformis vienen previamente seleccionados de las pruebas de reacción a enfermedades en siendo susceptibles a este patógeno; por este motivo, es importante poder ambientes controlados y los resultados de campo de los viveros de observación. identificar entre estas variedades, progenitores que puedan ser utilizadas para cruzamientos con líneas seleccionadas por su resistencia a roya amarilla, y Por el número de líneas que se utiliza en este tipo de ensayos (60 a 100 genotipos), generar una base genética para la selección de nuevas variedades. el planteamiento del diseño experimental para conducir el EPR recomendado es el diseño de bloques completamente al azar o el diseño de látice simple Para el plan de mejoramiento por cruzamientos se desarrolla la selección de con tres repeticiones, según la disponibilidad de terreno. Siendo la principal progenitores en base a la caracterización de variedades locales disponibles fuente de variación los genotipos en estudio en comparación con dos testigos en el país y el material genético procedente del CIMMYT, orientado a buscar constituidos por variedades comerciales; las dimensiones más apropiadas en la alternativas a problemas tales como: evaluación del EPR por el número de tratamientos que se evalúan es de cuatro • Resistencia a principales enfermedades (Roya amarilla, Fusarium, otros). surcos de 0.30 m de distanciamiento por 4.00 m de longitud, a los bordes de surco y bloque se les debe considerar la instalación de genotipos susceptibles a • Calidad panadera. enfermedades para evaluar la reacción de los tratamientos (Figura 10). • Productividad. • Adaptación. • Precocidad. A partir de los cruzamientos desarrollados (Figura 9), se inicia con la evaluación de la población segregante (F1. . . F6), selección de líneas, registro del pedigree y genealogía de selección para ser incorporados en los ensayos de rendimiento y sanidad. 36 37 Instituto Nacional de Innovación Agraria Protocolos para la generación de variedades, mantenimiento e incremento de semilla de trigo y cebada comparación, preferentemente de producción local por ser pruebas en red nacional. El diseño experimental que se utiliza es el de bloques completamente al azar o látice simple, con tres repeticiones pudiendo incrementarse hasta cuatro repeticiones, según la topografía del terreno; siendo la principal fuente de variación del diseño experimental los genotipos en estudio. Las dimensiones más apropiadas para la evaluación del ERU por el número de tratamientos que se evalúan deben ser de cuatro surcos de 0.30 m de distanciamiento por 4.00 m de longitud, al igual que en los casos descritos anteriormente, los bordes de surco y bloque, deben considerar la instalación de genotipos susceptibles a enfermedades para evaluar la reacción de los tratamientos (Figura 11). Figura 10. Distribución de tratamientos, por bloques y surcos de infección en ensayos de rendimiento y sanidad. 5.5.4 Ensayo Regional Uniforme (ERU) de rendimiento y reacción a enfermedades El ERU es utilizado en la evaluación del material genético seleccionado del EPR, se distribuye a nivel nacional en ensayos en red y su evaluación debe desarrollarse en una campaña agrícola. Estos ensayos tienen cuatro objetivos principales: • Dar a los investigadores la oportunidad de evaluar en red nacional líneas avanzadas en una amplia variedad de condiciones de producción. • Proveer la información necesaria sobre adaptación y análisis de estabilidad genética con el intercambio de información de resultados entre los investigadores del programa. • Evaluar las características cualitativas y cuantitativas en base a los descriptores. • Proporcionar fuentes de variabilidad genética para la selección de variedades. Figura 11. Distribución de los tratamientos, bloques y surcos de infección de los ensayos de rendimiento y sanidad en red nacional. Generalmente, son conducidos utilizando el material genético seleccionado de los EPR con repeticiones en los ámbitos de producción de trigo a nivel 5.5.5 Comparativo de Rendimiento de Líneas Promisorias (CRLP) y fertilización en nacional, a fin de promover la selección de genotipos de trigo adaptados a las campo de agricultores condiciones ambientales particulares. Actualmente, el INIA a través de la Red El CRLP de trigo harinero, es una fase del proceso de selección de los genotipos de Estaciones Experimentales Agrarias -EEA en el País conduce los ERU con avanzados en el desarrollo de las nuevas variedades que deben ser conducidos genotipos procedentes del EPR, desarrollados en la EEA Andenes Cusco. en campo de agricultores, promoviendo la investigación participativa de los El número de tratamientos o genotipos que se utiliza para la instalación del actores de la cadena de valor durante las evaluaciones de comportamiento ERU, según las experiencias de manejo desarrollados por el INIA, es de fenotípico y de reacción a enfermedades bajo condiciones locales, a partir de la 36 genotipos que incluye a dos variedades comerciales como testigos de 38 39 Instituto Nacional de Innovación Agraria Protocolos para la generación de variedades, mantenimiento e incremento de semilla de trigo y cebada selección de genotipos procedentes de los ERU en base a su respuesta sanitaria, 5.5.6 Parcelas de Comprobación o Ensayos de Adaptación y Eficiencia de Líneas productiva, y de calidad comercial, superior a las variedades comerciales de Promisorias de trigo en campo de agricultores (CRLP - TH) difusión local. El Reglamento General de la Ley de Semillas aprobado con (Decreto Supremo Con el fin de desarrollar los análisis de estabilidad genética y determinar el N° 006-2012-AG) señala, “Los Ensayos de Identificación y de Adaptación y rango de adaptación, se recomienda planificar la conducción de estos ensayos Eficiencia serán ejecutados y evaluados por Investigadores y/o Centros de mínimamente en tres zonas representativas de producción de trigo, para evaluar Investigación en Semillas o en su defecto por la Autoridad en Innovación Agraria 10 líneas promisorias con dos testigos constituidos por una variedad mejorada o quién haga sus veces, quienes emitirán el informe técnico correspondiente” y una variedad local (ambos testigos de mayor difusión en la zona en estudio). (INIA, 2012). En el planteamiento del ensayo según las experiencias de evaluación del Dentro del proceso de mejoramiento genético para el desarrollo de nuevas INIA, se propone considerar dos fuentes de variación que son las líneas variedades de trigo, los Ensayos de Adaptación y Eficiencia corresponden promisorias de trigo y la aplicación de un nivel de fertilización identificado para al desarrollo de las actividades a través de metodologías participativas que el cultivo; por consiguiente, se recomienda el uso del diseño experimental de involucran a los diferentes actores de la cadena de valor, en esta fase se bloques completamente randomizados con parcelas subdivididas (con y sin ratifica el proceso de selección del material genético promisorio y el análisis de abonamiento) en tres repeticiones por localidad (Figura 12). estabilidad genética ejecutados a través de los comparativos de rendimiento y permite dar una recomendación del rango de adaptación a partir del análisis de la información técnica y económica de la alternativa seleccionada para su lanzamiento (Figura 13). Figura 12. Distribución de parcelas y subparcelas para ensayos en campo de agricultores. Considerando que este ensayo se debe conducir en campo de agricultores, Figura 13. Participación de los agricultores en las evaluaciones de los Ensayos de Adaptación y Eficiencia. la unidad experimental mínima que debe considerarse es de 16 a 20 m2 por subparcela y el sistema de siembra bajo la tecnología local predominante en la Además, considerando el interés institucional en lograr el certificado de obtentor zona en estudio, que puede ser en surcos o al voleo, garantizando estrictamente de las tecnologías generadas por los Centros de Investigación, en esta fase se que las dos fuentes de variación sean líneas en estudio y abonamiento, sea debe incorporar la caracterización de los estudios de Distinción, Homogeneidad orgánico o inorgánico. y Estabilidad (DHE) de la tecnología propuesta utilizando las directrices y la tabla Para estos ensayos es recomendable contar con los análisis de suelos de las de caracteres de los descriptores varietales en el cultivo de trigo: TG 3/12 - trigo localidades en estudio a fin de no cometer sesgos en el nivel de fertilización que harinero y TG/120/4 - trigo duro, de la Unión Internacional para la Protección se aplique a los tratamientos. de las Obtenciones Vegetales (UPOV, 2017). 40 41 Instituto Nacional de Innovación Agraria Protocolos para la generación de variedades, mantenimiento e incremento de semilla de trigo y cebada Paralelamente, es necesario completar la información solicitada por INDECOPI en manejo de la semilla genética y la cosecha de los cuatro surcos centrales, para los formatos establecidos para tal fin, dicha información se basa principalmente luego desarrollar las labores de trilla y limpieza con maquinaria experimental en en las directrices antes indicadas, con la cual se procede a solicitar el trámite de resguardo de la calidad de la semilla. autorización del lanzamiento de la tecnología según directivas institucionales (INDECOPI, 2019). En las Parcelas de Comprobación o Ensayos de Adaptación y Eficiencia se consideran los materiales seleccionados del Comparativo de Rendimiento de Trat.(1) Trat.(2) Trat.(3) Líneas Promisorias de Trigo (CRLP) ejecutados en campo de agricultores. Por lo general, en esta etapa se utilizan dos o tres líneas seleccionadas en comparación con una variedad mejorada y una variedad local. De acuerdo a la Ley General de Semillas y el Reglamento específico por cultivo aprobado con la R.J. 166 -2009 (INIA, 2012), los Ensayos de Adaptación y Eficiencia se conducen en dos campañas consecutivas y en tres localidades representativas donde se desarrollará el nuevo cultivar. Los resultados de las evaluaciones de rendimiento y seguimiento de los costos de producción permiten elaborar el expediente de validación económica que forma parte de la documentación para el expediente de solicitud de registro del nuevo cultivar. En el planteamiento de los ensayos previamente descritos, según las experiencias de evaluación del INIA, se considera una fuente de variación constituida por las líneas promisorias y variedades locales testigo. Por consiguiente, se recomienda el uso del diseño experimental de bloques completamente randomizados, con Trat.(n) tres repeticiones preferentemente, bajo la tecnología de manejo agronómico predominante en el ámbito de evaluación. Considerando que en este ensayo Figura 14. Esquema de parcelas de seis surcos para los núcleos de semillas genéticas de EPR y ERU. se recoge información técnica y económica, cada unidad experimental mínimamente debe ser de 200 m2, bajo la tecnología local predominante de la zona en estudio (surcos o al voleo), garantizando estrictamente la fuente de Para el caso de la semilla de los genotipos evaluados en campo de agricultores, el variación o líneas en estudio. Nuevamente, es recomendable contar con los investigador deberá de conducir un núcleo de semilla genética, preferentemente análisis de suelos de las localidades en estudio a fin de no cometer sesgos en el en el campo experimental, en el área apropiada que permita disponer de nivel de fertilización que se aplique a los tratamientos. semilla para los siguientes ensayos. En el presente caso se ha definido que para la conducción de los Comparativos de Rendimiento y Ensayos de Adaptación 5.5.7 Multiplicación de semilla genética de líneas experimentales y Eficiencia, el área mínima que se debe de considerar en los núcleos de Con el fin de garantizar la pureza del material genético evaluado en las diferentes multiplicación debe ser de 30 m2 por cada genotipo. fases del plan de mejoramiento genético, es pertinente que se planifique y conduzcan los núcleos de semilla genética que permitan a los investigadores programar los diferentes ensayos; por este motivo, se debe prever anualmente la multiplicación de los núcleos de semilla genética de los genotipos evaluados, desde los ensayos preliminares hasta los Ensayos de Adaptación y Eficiencia en la cantidad necesaria de semilla. De los trabajos desarrollados en el INIA los núcleos de semilla genética de los EPR, ERU se instalan en parcelas de seis surcos con distanciamiento de 0.30 m entre surcos y 4.00 m de largo, con un surco libre entre tratamientos (Figura 14). En estas parcelas se desarrollan todas las labores concernientes al 42 43 Instituto Nacional de Innovación Agraria Protocolos para la generación de variedades, mantenimiento e incremento de semilla de trigo y cebada 44 45 5.6 Parámetros de evaluación por tipo de ensayo En base al análisis de los especialistas se ha definido considerar los parámetros expuestos en las Tablas 1, 2, 3, y 4 para la evaluación por tipo de ensayo. Tabla 1 Parámetros de evaluación de fenología Parámetros de evaluación Viveros EPR ERU CRLP EAF Observaciones Fenología Macollamiento X X Las observaciones se deberán medir al 50 % de presencia Embuche X X X X X en la parcela según la tabla de las fases de desarrollo Espigado X X X X X siguiendo la escala decimal Zadoks (Z0.0 a Z9.9). Madurez fisiológica cuando en el 50 % de la población el pedúnculo Madurez fisiológica X X X X X cambia de color verde a amarillo. Madurez de cosecha X X X X X Tabla 2 Parámetros de evaluación de caracteres agronómicos Parámetros de evaluación Viveros EPR ERU CRLP EAE Observaciones Caracteres agronómicos Área foliar hoja bandera X X 5 muestras etapa de post floración Longitud del pedúnculo X X X X X 5 muestras etapa de post floración Altura de planta X X X X X 5 muestras por tratamiento Longitud de espiga X X X X X 5 muestras por tratamiento N° Espigas/m2 X X 2 muestras por tratamiento N° granos por espiga X X X X 5 granos por tratamiento Tamaño de grano X X Del tercio medio de la espiga Peso mil granos X X X 2 muestras por tratamiento Humedad de grano X X X X X 2 muestras por tratamiento Masa hectolítrica X X X X X 2 muestras por tratamiento Rendimiento/ parcela X X X X X Peso de los surcos centrales Tabla 3 Parámetros de evaluación de sanidad Parámetros de evaluación Viveros EPR ERU CRLP EAF Observaciones Sanidad Roya amarilla X X X X X Roya del tallo X X X X X Roya de la hoja X X X X X Utilizar el Manual de metodología sobre las enfermedades de los cereales Carbón cubierto X X X X X (Stubbs et al., 1986) Fusarium X X X X X Helminthosporium X X X X X Tabla 4 Parámetros de evaluación de calidad de grano Parámetros de evaluación Viveros EPR ERU CRLP EAF Observaciones Calidad de grano Análisis físico químico X X Servicio de laboratorios acreditados Parámetros UPOV X Directrices de la UPOV Instituto Nacional de Innovación Agraria Protocolos para la generación de variedades, mantenimiento e incremento de semilla de trigo y cebada Durante el ciclo del cultivo de trigo, se producen tanto cambios en la morfología externa de las plantas, visibles al ojo humano (crecimiento + desarrollo), como en la actividad de los tejidos (desarrollo), no siempre perceptibles. La descripción de los diferentes estados externos e internos por los que atraviesa el cultivo de trigo puede ser realizada mediante el uso de diferentes escalas que permiten tener una referencia precisa de las diferentes etapas o estados de desarrollo por los que atraviesa el cultivo. La escala de Zadoks (Figura 15), es la más utilizada en el cultivo de trigo y sólo describe estados morfológicos externos del cultivo, que involucran algunos procesos de desarrollo y otros de crecimiento. Estos estados deben ser tomados en cuenta al analizar las fases y procesos de desarrollo, así como los factores que los regulan y modifican. En la Tabla 5, se describe la escala Zadoks con 10 fases numeradas de 0 a 9 que describen el cultivo. Tabla 5 Fases de desarrollo siguiendo la escala decimal Zadoks (Z0.0 a Z9.9) Etapa principal Descripción Sub-fase Etapa principal Descripción Sub-fase 0 Germinación 0.0 - 0.9 5 Espigado 5.0 - 5.9 1 Producción de 1.0 - 1.9 6 Antesis 6.0 - 6.9 hojas TP 2 Producción de 2.9 - 2.9 7 Estado lechoso 7.0 - 7.9 macollos del grano 3 Producción 3.0 - 3.9 8 Estado pastoso 8.0 - 8.9 de nudos TP del grano (encañado) 4 Vaina engrosada 4.0 -4.9 9 Madurez 9.0 9.9 TP: Tallo principal Recuperado de ONUAA (2019). La escala de Zadoks permite, mediante la apreciación de la morfología exterior del cultivo, tener una idea del estadio de desarrollo en que se encuentra. Esta escala es una valiosa herramienta para la unificación de criterios y poder llegar a una mayor comprensión entre los especialistas, al momento de tomar una decisión agronómica como la aplicación de fertilizante, herbicidas, insecticidas y tratamiento con fungicidas. Para aplicar esta herramienta correctamente a nivel de lote debe hacerse un muestreo representativo; se deberán observar plantas individuales y a partir de ello se considerará que el cultivo ha alcanzado un determinado estado siempre y cuando el mismo estado se manifieste en al menos 50 % de las plantas observadas. 46 47 antesis vaina espigado engrosada anteras visible lígula hoja bandera visible hoja bandera espiga primer nudo del tallo lígula visible vainas de las hojas se alargan empieza macollaje Estados Zadoks 0 1 & 2 3 4 5 6 7 8 & 9 Figura 15. Fases fenológicas de trigo según las escalas de Zadoks. Recuperado de ONUAA (2019). Instituto Nacional de Innovación Agraria Protocolos para la generación de variedades, mantenimiento e incremento de semilla de trigo y cebada 5.7 Procedimientos para el mantenimiento y multiplicación de semilla genética de trigo y e. Para el mantenimiento de semilla genética de trigo y cebada se deben cebada disponer de parcelas aisladas, preferentemente en espacios de dos metros y deben ser instaladas en terrenos de rotación con cultivo de tubérculos o 5.7.1 Aspectos generales leguminosas evitando el uso de parcelas de cualquier otro cereal. La calidad de la semilla es determinada por un conjunto de características conformadas en el establecimiento y desarrollo de las plantas en campo, donde Con fines de conservación de la semilla genética, la Estación Experimental la calidad genética, física, sanitaria y fisiológica juegan un papel importante. dispondrá de almacenes adecuados y espacios determinados para su uso exclusivo, de esta manera se estará garantizando disponer de semilla original del cultivar, Según el instructivo para la producción de semillas en el INIA aprobado por la misma que debe estar adecuadamente identificada y resguardada en envases Resolución Jefatural N° 124.2005 - INIA (2016), señala que la semilla genética (preferentemente de papel), que garanticen su conservación. es conducida por los Programas de Mejoramiento y únicamente en las Estaciones Experimentales donde se desarrolló o mejoró el cultivar, y debe El Programa de mejoramiento, es responsable del acceso y uso de la semilla genética estar bajo la exclusiva responsabilidad de los programas de investigación donde para atender los requerimientos de las unidades de producción de semillas. se encuentran los especialistas en mejoramiento genético, los mismos que El volumen de multiplicación de la semilla genética de los cultivares de trigo y conducirán los núcleos de semilla genética. cebada está en función a la demanda de semilla requerida por las unidades de El Reglamento General de la Ley de Semillas señala que la producción y producción, la cual debe ser anunciada con una campaña agrícola de anticipación comercialización de semillas para los efectos de la Ley admiten las siguientes para la producción de la categoría básica, a fin de prever su multiplicación en la clases y categorías de semillas: EEA donde se generó la variedad. En el caso de los cultivos de trigo y cebada, mínimamente se dispondrá la • Semilla Clase Genética. multiplicación de la semilla genética en un área de 1000 m2 pudiendo incrementarse • Semilla Clase Certificada, producida bajo el proceso de certificación y en función a la demanda que sea solicitada para su uso exclusivo de la producción comprende la categoría básica o de fundación, registrada, certificada y de la semilla de la clase certificada. autorizada. Solo se deberá multiplicar semilla genética de los cultivares comerciales generados • Semilla Clase no Certificada. por el programa que estén inscritos en el registro de cultivares y, excepcionalmente, 5.7.2 Mantenimiento de la semilla original de los cultivares de otros cultivares inscritos en el registro de cultivares que no fueron desarrollados por el programa y que tengan la autorización de la institución que lo ha desarrollado. Luego de liberar el cultivar e inscribirlo en el Registro de Cultivares Comerciales, para la conservación y mantenimiento de la semilla original, los investigadores Considerando que el trigo y la cebada, son especies autógamas, los métodos de están en la obligación de entregar un kilogramo de un duplicado de semilla aislamiento, por lo general, deberán tener un espaciamiento de tres metros entre genética a la Dirección de Biotecnología y Recursos Genéticos (DBRG) para su parcelas de diferentes variedades, o separadas con otra especie de cultivo a fin de conservación en cámara fría. Además, se deben cumplir otras obligaciones evitar la mezcla genética en campo. descritas a continuación: El método de selección que se utilizará en campo para la multiplicación de semilla a. El mantenimiento de la semilla genética de trigo y cebada se desarrollará genética de los cultivares de trigo y cebada será la cosecha masal de espigas exclusivamente en las Estaciones Experimentales donde se ha desarrollado con presión de selección del 75 %, que consiste en la selección de plantas que el cultivar. mantienen las características del cultivar y luego de la trilla estas son dispuestas para su almacenamiento y uso. b. El mantenimiento de la pureza varietal de trigo y cebada, de especies autógamas, se realizará mediante el sistema de selección de espigas de Solo el fitomejorador del Programa podrá realizar la entrega a las unidades de la población de plantas del cultivar (mil espigas como mínimo) para ser producción de la semilla genética, atendiendo con los documentos de salida en instaladas en la siembra en campo a través de espiga-hilera distanciadas base a su requerimiento anticipado presentado a la EEA. a 0.30 m. Para la instalación de núcleos genéticos, la semilla original será adquirida del c. Se deberá clasificar y seleccionar masal de espigas en cada generación para almacén de mantenimiento del cultivar del Programa de Mejoramiento. mantener la semilla genética. Asimismo, el proceso de mantenimiento en campo se realizará cada cuatro años, según la disponibilidad de las mismas La calidad de la semilla será evaluada y verificada en los laboratorios del programa para su conservación y la demanda que implique para su producción de en cuanto a sus características de viabilidad, vigor, entre otros; dicha información las categorías de clase certificada. quedará documentada a través de los registros de almacén e incluida en los registros de campo de la parcela de mantenimiento y/o multiplicación. d. Durante el desarrollo del cultivo se deben realizar las observaciones con La instalación y manejo de la semilla genética, se deberá realizar empleando el fin de eliminar aquellas hileras que tengan plantas fuera de tipo y no alternativas tecnológicas, de acuerdo a las recomendaciones generadas para el correspondan a las características del cultivar. cultivar. 48 49 Instituto Nacional de Innovación Agraria Protocolos para la generación de variedades, mantenimiento e incremento de semilla de trigo y cebada El campo de multiplicación de la semilla genética debe estar identificado adecuadamente con los datos de procedencia del material genético, la identificación del cultivar comercial, la fecha de instalación, la fuente de financiamiento y otros datos de importancia que deben ser difundidos en el proceso de conducción. Durante la fase de campo, la parcela se mantendrá en condiciones óptimas de manejo: libre de malezas, plagas y enfermedades (Figura 16). La pureza genética debe ser garantizada en la entrega para la multiplicación de la semilla de la categoría básica, por lo que los investigadores deberán realizar el monitoreo mínimamente cada quince días, durante el desarrollo fenológico del cultivo, y conducir un registro de las evaluaciones biométricas, sanitarias y otros. La actividad de cosecha de la semilla genética deberá realizarse en el momento oportuno, según el desarrollo fenológico del cultivar y el ámbito de multiplicación; esta labor es de suma importancia pues evita el daño de la semilla por madurez incompleta, por sobremadurez (deterioro fisiológico), por exceso de humedad o por el ataque de plagas y enfermedades. En el proceso de postcosecha de la semilla genética de trigo y cebada, en caso de utilizar maquinaria experimental debe realizarse la limpieza total de la maquinaria antes y después de la trilla de cada cultivar, para evitar la mezcla varietal durante esta etapa del proceso de mantenimiento y multiplicación. Figura 16. Parcela de producción de semilla de trigo en la EEA Andenes Cusco. 50 51 Instituto Nacional de Innovación Agraria Protocolos para la generación de variedades, mantenimiento e incremento de semilla de trigo y cebada 6. Referencias Instituto Nacional de Innovación Agraria –INIA. (2016). Guía de procedimientos para la generación y lanzamiento de variedades o cultivares del INIA (Aprobada con resolución Braun, H.J., Atlin, G., Payne, T. (2010). Multi-location testing as tool to identify plant response Jefatural N° 0138-2016-INIA)-DGIA-SDPIA, Lima, Perú). Recuperado de http://www.inia. to global climate change. In: Reynolds, MP. (Ed.) Climate Change and Crop Production, gob.pe/wp-content/uploads/resoluciones/2016_2010/RJ-138-2016.pdf CABI, London, UK. Lacasa, I. (2012). Análisis de la población doble aploide de cebada, procedente de cruzamiento Braun, H-J., Kosina, P., Crouch, J. (2009). Wheat Facts and Futures 2009. 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Nombre del Proyecto: Nombre del Experimento: Investigador(es): INFORMACIÓN BÁSICA DE LA CONDUCCIÓN DEL EXPERIMENTO Estación Experimental Agraria Localidad: Distrito: Provincia: Departamento: Altitud: Latitud: Longitud: Zona geografica: Fecha de siembra: Emergencia: Temprana ( )días Normal ( )días Tardía ( ) días Dimensiones de la parcela N° surcos: Area de surco: Largo de surco: Ancho de surco: Area parcela: Area calles: Area repeticion: Area total del experimento: Historial del terreno: Uso de fertilizantes quimicos: Fecha: Nivel: Uso de fertilizantes organicos: Fecha: Nivel: Aplicación de insecticidas: Fecha: Producto/dosis: Aplicación de fungicidas Fecha: Producto/dosis: Aplicación de otros productos Fecha: Producto/dosis: Textura de suelo: Resultados de análsis de suelo Carencia de nutrientes: Estimado de agua disponible: Comentarios y observaciones respecto a factores climatologicos durante el desarrollo del cultivo (Registrar fechas y eventos) Opiniones y comentarios de los visitantes Fecha Nombres y apell idos Opinion y/o sugerencia Firma 54 55 Instituto Nacional de Innovación Agraria Protocolos para la generación de variedades, mantenimiento e incremento de semilla de trigo y cebada HOJA DE RANDOMIZACION DE TRATAMIENTOS PARA ENSAYOS DE RENDIMIENTO CCROQUIISS DE UBIICACIÓN Y DISTRIIBUCIIÓON DEL EEXXPPEERRIMIMEENNTTO Nombre del experimento: Croquis de ubicación Diseño Experimental: REPETICIONES Nº VAR. VARIEDAD O CRUZA ORIGEN I II III 1 2 3 4 5 Croquis de distribución 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 56 57 Instituto Nacional de Innovación Agraria Protocolos para la generación de variedades, mantenimiento e incremento de semilla de trigo y cebada Registro de campo Nombre del Experimento: ….................................................................................................... Localidad y Campaña agricola: ….............................................................................. Ubicación: Altitud:…..........................Latitud….................................Longitud:…..................... PA R A M E T R OS C UA LIT A T IV OS Y C UA NT IT A T IV OS S E GÚN T IPO DE E NS A Y OS N° PA R C N° V A R . V A R IE DA D O C R UZA OR IGE N 1 N O M B R E D E L A C U Z A O V A R IE D A D P E D IG R E E 2 A B N - B /K C - B /R A IS A /3 /A L E L I/4 /S H Y R I/A L E L I/5 / MX103- 04 P C C EB ADA C B S S 99M 00223T -S -3M -1Y -1M -0Y 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 58 59 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 REGISTRO DE COSTOS DE CONDUCCION DEL EXPERIMENTO DATOS GENERALES LABORES REALIZADAS EN EL PROCESO PRODUCTIVO DEL CULTIVO Dias MAQUINARIA / EQUIPO MANO OBRA INSUMOS PRECIO G A S T O FECHA Acum. LABOR REALIZADA S UB UNID.M E DI S UB A C UM ULA D O OBSERVACIONESUNID.M E DIDA C A NT IDA D P. UNIT A R IO C A NT IDA D P. UNIT A R IO S UB T OT A L UNID.M E DIDA C A NT IDA D P. UNIT A R IO TOTAL T OT A L DA T OT A L TOTAL 0 0 0 Instituto Nacional de Innovación Agraria Protocolos para la generación de variedades, mantenimiento e incremento de semilla de trigo y cebada Participantes en los talleres de análisis y revisión de los protocolos para generación de variedades mejoradas, mantenimiento y multiplicación de semilla de trigo y cebada Número Nombre Institución 1 Abarca Achihuanca, Vilma INIA EEA Andenes 2 Alejo Rivera, Juan INIA EEA Andenes 3 Altamirano Pérez, Ana María INIA - EEA Canaán 4 Altamirano Vásquez, Hernán INIA EEA Andenes 5 Álvarez Cáceres, Aquilino UNSAAC 6 Anccasi Casquina, Huber PNIA proyecto 216_PI 7 Apaza Mamani, Vidal Consultor ADEX - Puno 8 Arana Quispe, Julián INIA EEA Andenes 9 Cardoso Villacorta, Sergio INIA EEA Andenes 10 Ccalta Hancco, Eva INIA EEA Andenes 11 Céspedes Florez, Elisabet UNSAAC 12 Chacón Campana, Américo UNSAAC 13 Chavez Cabrera, Alexander INIA - sede central 14 Córdova Rosell, Luis Enrique INIA EEA Andenes 15 Cosio Cuentas. Pompeyo UNSAAC 16 Estrada Zúniga, Rigoberto INIA EEA Andenes 17 Gallegos Mejía, Elvis UNSAAC 18 Gamarra Flores, Mirihan INIA EEA Andenes 19 Gómez Aiqui, Lurdes UNSAAC 20 Gonza Cusipuma, Víctor Antonio INIA EEA Andenes 21 Gonzales Romero, Nieves María PNIA - Lima 22 Gutiérrez Galdós, Juan Luis PNIA proyecto 216_PI 23 Jara Calvo, Teófilo Wladimir INIA EEA Andenes 24 Jiménez Dávalos, Jorge Eduardo UNALM 25 Lama Cáceres, Virginia INIA EEA Andenes 26 Lizárraga Valencia, Luis Justino UNSAAC 27 Lizárraga Farfán, Analí UNSAAC 28 Mamani Quispe, Pedro Cirilo INIA EEA Andenes 29 Manotupa Tupa, Michael Bryan INIA EEA Andenes 30 Medina Laura, Cesar INIA EEA Andenes 31 Muñoz Aragón, José PNIA proyecto 216_PI 32 Nina Montiel, Andrés Roberto INIA EEA Andenes 33 Nina Montiel, Víctor INIA EEA Andenes 34 Pacheco Del Castillo, Miguel Ángel Consultor Privado 35 Pérez Ávila, Ángel INIA - EEA Santa Ana 36 Puma Urrutia, Julio Federico INIA EEA Andenes 37 Sierra Cuba, Nila UNSAAC 38 Sosa Peralta, Guillermo INIA - sede central 39 Zúniga Bernal. Mary UNSAAC 60 61 Av. La Molina 1981, La Molina (51 1) 240-2100 / 240-2350 www.inia.gob.pe Ministerio de Agricultura y Riego