Este nuevo proyecto comenzó a ejecutarse en 2017 y tiene una duración de cuatro años. Uno de los propósitos es estudiar las bases fisiológicas y moleculares que controlan el peso,...

Este nuevo proyecto comenzó a ejecutarse en 2017 y tiene una duración de cuatro años. Uno de los propósitos es estudiar las bases fisiológicas y moleculares que controlan el peso, el número y la calidad de los granos de raps junto con sus respuestas a factores ambientales como la radiación solar y la temperatura. (Universidad Austral de Chile).

Mejorar el rendimiento y la calidad en los cultivos es el desafío adquirido por el equipo de investigadores, que ejecutan el Proyecto Fondecyt 1170913 “Physiological mechanisms and key genes associated with the regulation of kernel weight-grain number interaction and temperature response in rapeseed (Brassica napus L.)” (Mecanismos fisiológicos y genes clave asociados con la regulación de la interacción entre el peso y el número de granos y la respuesta a la temperatura en raps (Brassica napus L).

La iniciativa es liderada por el Dr. Daniel Calderini, académico titular del Instituto de Producción y Sanidad Vegetal de la Facultad de Ciencias Agrarias de la Universidad Austral de Chile , quien investigaciones en fisiología del rendimiento y su relación con el mejoramiento de cultivos de granos como trigo, cebada y maravilla entre otros.

“Esto se hará en base a lo que ya encontramos en estudios anteriores sobre la importancia del período pre-floración en la determinación del peso de grano, el tamaño de los órganos florales y genes que controlan la expansión de los granos como los de expansinas”, explicó el académico.

Agregó que en en raps, “se demostró que el peso puede compensar completamente la caída en el número de granos ante una disminución de la fuente de asimilados alrededor de la floración. Este hallazgo es el primero que muestra una compensación total (un incremento en el peso y tamaño de los granos de igual magnitud que la caída en el número de granos) no sólo en raps si no en cultivos de granos. Este antecedente desafía lo que sabíamos sobre la relación entre peso y número de granos en cultivos tales como raps, trigo, arroz, maíz, arveja, etc”.

De igual modo, indicó que también se investigará la respuesta de este cultivo en condiciones adversas de crecimiento tales como el incremento térmico proyectado a raíz del cambio climático, o niveles de deficiencia de nitrógeno. La información obtenida en campo, permitirá y evaluará la precisión de dos modelos de simulación de cultivos (DSSAT y APSIM) que son los más utilizados para raps.

“Creemos que los modelos de simulación actuales no son capaces de representar con exactitud los cambios que se producen en el peso y número de granos que hemos observado”, subrayó el profesor. Esto a su juicio tiene implicancias importantes para el pronóstico del comportamiento del cultivo ante modificaciones del manejo agronómico o el impacto del cambio climático.

Es así que se evaluará el impacto en los componentes de rendimiento y la calidad de los granos frente a un aumento de temperatura en floración y durante el llenado de grano en raps, tomado en cuenta los escenarios del cambio climático proyectado para el sur de Chile.

El equipo de trabajo está integrado también por el Dr. Javier Canales de la Facultad de Ciencias de la UACh, por la Dra. Anita Arenas, quien realiza un postdoctorado en el Instituto de Producción y Sanidad Vegetal; por el Dr. (c) Marcelo Labra que está en la etapa final del programa de co-tutela entre la Universidad de Wageningen y la UACh y el estudiante de Doctorado en Ciencias Agrarias UACh Ing. Agr. José Verdejo.

Asimismo se cuenta con el apoyo de la Dra. Francisca Castillo, la Ing. Agr. Victoria Abarzúa y el personal de la Estación Experimental Agropecuaria Austral de la UACh.

Resultados esperados

El proyecto permitirá analizar y relacionar la respuesta del cultivo en campo, no solo desde una perspectiva fisiológica, enfocada en rendimiento, sino que también desde el punto de vista molecular caracterizando la respuesta que los genes tienen frente a los tratamientos que se aplicarán, sostuvo Dra. Anita Arenas.

“La oportunidad de hacer estos ‘links’ entre dos niveles de organización me parece muy importante, pues creo que dará una representación más integral del comportamiento y de las estrategias de adaptación de este cultivo”, expresó la investigadora.

Entre los resultados esperados se encuentra el determinar la etapa de mayor sensibilidad alrededor de la floración a los tratamientos que se aplicarán, así como además, caracterizar el impacto del estrés medio ambiental y su evaluación usando modelos de simulación de cultivos.

Al mismo tiempo, se espera profundizar en el conocimiento de investigaciones previas realizadas por el grupo del Dr. Calderini a través del uso de tecnología de secuenciación de última generación, buscando identificar genes clave para esta compensación y la determinación del peso del grano y la respuesta a altas temperaturas en raps.

En este contexto, el Dr(c) © Marelo Labra, señaló que “la Universidad Austral está localizada en el corazón de la zona productora de raps de Chile, por lo que este proyecto es una oportunidad para mejorar el entendimiento de los mecanismos fisiológicos y moleculares que regulan el rendimiento de este cultivo a través de experimentación y modelamiento”.

Además- resaltó- que se busca generar información relevante para los actores de la cadena productiva del mencionado cultivo. Por ejemplo, “parte de la información podrá ser utilizada por mejoradores vegetales para producir híbridos mejor adaptados ante un escenario de cambio climático. Un raps con mayor tamaño de grano y alto contenido de aceite también beneficiaría a la industria aceitera, ya que permitiría reducir la energía necesaria para el proceso de descascarado y mejorar la posterior extracción de aceite, reduciendo los costos de producción”.

Experimentos

La investigación propone experimentos en raps invernales y primaverales invernales sometidos tanto a tratamientos de reducción de fuente de asimilados mediante sombreamiento como de incrementos térmicos en distintos momentos del período alrededor de la floración. Los ensayos ya se iniciaron en la Estación Experimental Agropecuaria Austral (EEAA) de la UACh, ubicada en Cabo Blanco en Valdivia.

Los datos obtenidos en campo, en relación al rendimiento, peso y número de granos, contenido de aceite y proteínas, fenología del cultivo e información agroclimática entre otros, servirán como insumos para la evaluación de dos modelos de simulación de cultivos “DSSAT y APSIM-Canola”.

En paralelo, se realizarán análisis de secuenciación masiva del transcriptoma (RNA-seq) de los granos de Raps, con el objetivo de identificar genes o grupos de genes implicados en la regulación del tamaño del grano en respuesta a los tratamientos de disminución de fotoasimilados y de temperatura.

Contexto

Los cultivos oleaginosos han sido los productos con mayor aumento relativo en los últimos años. El aceite de raps (Brassica napus L.) es el tercero más consumido en el mundo y uno de los más saludables para los humanos.

Es uno de los cultivos más adaptados al sur de nuestro país, principalmente debido a su fenología, pero esto se ve desafiado por el cambio climático, principalmente el calentamiento global. En Chile, el cultivo ha crecido a una tasa de 3.500 ha y-1 desde el año 2000.

Actualmente, su rendimiento de grano alcanza 4.5-5.5 Mg ha-1 con 46-51% de contenido de aceite en nuestro país. Éste y otros cultivos alimentarios básicos son desafiados por dos paradigmas de la agricultura en el siglo XXI: la necesidad de aumentar su producción y calidad para satisfacer a la creciente población humana y la adaptación al cambio climático con un manejo técnica y económicamente sustentable.