Bases ecofisiológicas para mejorar la adaptación de los cultivos a la variabilidad ambiental mediante el manejo agronómico y el mejoramiento genético
Objetivo General
Generar conocimiento sobre procesos ecofisiológicos, y sus bases genéticas, para diseñar estrategias de manejo y mejoramiento de cultivos (cereales y oleaginosas, industriales, frutales y forestales) que permitan obtener una alta productividad y estabilidad frente a la variabilidad ambiental de los estreses abióticos.
Resumen Ejecutivo
Argentina posee una relevancia estratégica como proveedor de alimentos y servicios ecosistémicos a nivel mundial. La mejora de la productividad (cantidad y calidad) y estabilidad de los cultivos redundará en un beneficio para la sociedad al incrementarse el valor de la producción. Sin embargo dichas mejoras se encuentran jaqueadas por los estreses abióticos asociados a la variabilidad y cambio climáticos y a la expansión de la frontera agrícola hacia áreas marginales, donde dicha variabilidad impacta en mayor medida. Por ello, el objetivo general del proyecto consiste en generar conocimiento sobre procesos ecofisiológicos, y sus bases genéticas, para diseñar estrategias de manejo y mejoramiento de cultivos (cereales y oleaginosas, industriales, frutales y forestales) que permitan obtener una alta productividad y estabilidad frente a la variabilidad ambiental de los estreses abióticos. Dicho conocimiento, generado en nuestros ambientes productivos y germoplasma predominante, permitirá diseñar estrategias de manejo y asistir a la obtención de cultivares/híbridos/poblaciones más productivos y estables frente a estos nuevos escenarios. Las herramientas asociadas al fenotipado de plantas de alto caudal (Ag tech, por ejemplo) y los modelos de simulación agronómica serán utilizados y evaluados como tecnologías soporte. Para cumplir los objetivos se realizarán ensayos a campo y en condiciones controladas, y trabajos de laboratorio, donde se estudiará (i) la respuesta de los cultivos a estrés hídrico, salino y/o térmico, dependiendo de la región y cultivo de estudio, y (ii) la eficiencia de uso de los recursos. Participan del proyecto 25 EEAs distribuidas desde el CR Salta-Jujuy hasta Patagonia Norte, y desde el CR Mendoza- San Juan hasta el CR Corrientes, como también Institutos de Investigación (eg. CIAP, Inst. Biotecnología de Castelar). Las articulaciones externas son amplias y variadas, con fuertes lazos con las Universidades de cada región e Institutos e investigadores CONICET. A partir de la realización del presente proyecto se espera obtener: (i) Mejoras en el conocimiento de los procesos ecofisiológicos, y sus bases genéticas, asociados a la productividad y estabilidad de los cultivos frente a la variabilidad ambiental (deficiencia y exceso hídrico, extremos térmicos, salinidad, captura y eficiencia de uso de recursos). (ii) Estrategias de manejo, modelos funcionales y plataformas de fenotipado para asistir en la mejora de la productividad y estabilidad de los cultivos. (iii) Avances en la formación disciplinar del capital humano institucional y extra-institucional. (iv) Espacio de convergencia de contenidos científico-tecnológicos, capacitación, interacción y difusión de acciones del proyecto.
Descripción de Problemas y Oportunidades
La tasa de desarrollo de los cultivos se acelera ante el incremento de la temperatura media, adelantando la brotación y floración. Por ejemplo en trigo, el aumento de la temperatura mínima nocturna durante el período reproductivo reduciría el rendimiento entre 2 y 9% por cada grado centígrado de incremento (2, 3). El ajuste de la fecha de siembra y/o modificaciones en la duración relativa de ciertas etapas del ciclo ontogénico (ej. encañazón vs vegetativa) ayudarían a contrarrestar dicho efecto (2, 3, 4). Por otro lado, el incremento de la temperatura media si bien acelera la tasa de llenado de granos y frutos, puede disminuir la duración de llenado, disminuyendo el peso final de los mismos. En los frutales, por ejemplo, no sólo se producen cambios en el tamaño de los frutos, sino también en la composición química al elevarse la temperatura. En vid, por ejemplo, el contenido de polifenoles disminuye y el azúcar y el PH aumentan, junto con una disminución de la acidez (5, 6, 7). Mientras que en olivo disminuye la producción y calidad del aceite (8, 9). Algunas técnicas de manejo de canopia que atrasen la madurez o disminuyan la temperatura de los órganos, ayudarían a mitigar estos efectos (10, 23). La producción de biomasa, el desarrollo floral y la formación de granos/frutos se reducen frente a las altas temperaturas y el déficit hídrico (que se presentan generalmente asociados) (11). En maíz por ejemplo, las altas temperaturas reducen la eficiencia en el uso de la radiación, la liberación y viabilidad del polen, y la aparición de los estigmas (12, 13, 14). En soja, además del crecimiento reproductivo (15, 16, 17, 18), provoca alteraciones fisiológicas como grano verde (19), y afecta la relación de ácidos grasos del aceite (20, 21). Estas condiciones ambientales comprometen también el funcionamiento del sistema hidráulico de los árboles y por lo tanto su producción y sobrevivencia (11). Sequías y olas de calor producen decaimientos de árboles y muchos bosques se encuentran en el límite de su capacidad de aclimatación, producto de la sucesión de eventos climáticos extremos (22). Una mayor comprensión de los procesos ecofisiológicos, los atributos fisiológicos y las posibles bases genéticas asociadas, permitirán ajustar estrategias de escape o de mayor tolerancia a estos estreses abióticos, mejorando la productividad (cantidad y calidad) y estabilidad de los cultivos. 2. Asseng et al. 2015. Nature Clim. Change 5, 143-147 / 3. García et al. 2018. Agric. Syst. 162, 259-268/ 4. Perez-Gianmarco et al., 2018. Funct. Plant. Biol. 45: 645-657/ 5. Mori et al. 2007. J. Exp. Bot. 58(8): 1935-1945 / 6. Sadras y Moran 2012. Aust. J. Grape and Wine Research, 18(2): 115-122 / 7. Bonada et al. 2013. Irrigation Sci. 31(6): 1317-1331 / 8. Trentacoste et al. 2012. Europ. J. Agron. 38(1): 83-93 / 9. Mousavi et al. 2019. Scientific Reports under revision / 10. Palliotti et al. 2014. Scientia Horticulturae 178: 43-54 / 11. Anderegg et al. 2012. Nature Reports Climate Change. 3. 10.1038/NCLIMATE1635 / 12. Rattalino-Edreria y Otegui 2012. Field Crop Res 130, 87-98 / 13.Cicchino et al. 2010. Crop Sci. 50, 1438-1448 / 14. Rattalino-Edreira et al. 2011.Field Crops Res 123, 62-73 / 15. Baker et al. 1989. Crop Sci. 29, 98-105 / 16. Boote et al. 1997. Adv. in Carbon Dioxide Effects Res. 179–228 / 17. Molino 2011. Tesis de Magister Scientiae, EPG-FAUBA / 18. Ergo et al., 2014. XV Congreso Latinoamericano de Fisiología Vegetal y la XXX RAFV. Mar del Plata, Argentina / 19. Cencig 2013. Tesis de Magister Scientiae, EPG-FAUBA / 20. Izquierdo et al. 2009. Field Crops Res. 69-77 / 21. Zuil et al. 2012. Field Crops Res. 127, 203-214 / 22. Allen et al., 2010. Forest Ecology and Management, Elsevier, 2010, 259 (4), p. 660 - p. 684 / 23. Gu et al., 2012. J. Hort. Sci. Biotechnol. 87, 287-292
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Coordinadores
