La actividad se efectuó el 15 de abril, oportunidad en que el Dr. Calderini, académico titular del Instituto de Producción y Sanidad Vegetal de la Universidad Austral de Chile presentó el tema “Strategies aimed at improving grain yield of wheat by breaking the trade-off between grain weight and grain number” (Estrategias para incrementar el rendimiento de trigo quebarando la compensación entre el peso y el número de granos).

La charla se enfocó en los desafíos que tiene la agricultura actual en el contexto de la seguridad alimentaria por el aumento de la población, el cambio climático y la sostenibilidad.

Abarcó aspectos de la revolución verde, entre ellos el índice de cosecha, estrategias que actualmente, según coincide la comunidad científica, carecen de posibilidad de continuar como estrategia para aumentar el rendimiento del cultivo de trigo.

La ponencia del Prof. Calderini tuvo como eje central la compensación entre el número y peso de los granos del trigo, llamada trade-off en inglés: “En la medida que aumenta el número de granos, se reduce el peso promedio de los granos”.

Agregó que “hay muchos ejemplos de incrementos del peso de los granos en este cultivo, ya sea por mejoramiento clásico o biología molecular, que no lograron aumentar el rendimiento debido a la disminución del número de granos (trade-off)”.

Afortunadamente, ese trade-off fue posible de ser quebrado mediante la expresión de una expansina de trigo que sólo se expresa en raíces, pero mediante ingeniería genética se logró expresar en granos. Esto, gracias al trabajo conjunto de investigadores nacionales e internacionales, evidencia publicada en artículo de alto impacto.

Asimismo, menciono el proyecto FONDECYT Regular que lidera “Unravelling the mechanisms controlling the trade-off between grain weight and grain number to improve yield and crop adaptation of wheat”.

“Hay desafíos como otros trade-off en el cultivo de trigo (por ejemplo, compensaciones entre la biomasa y el índice de cosecha) en trigo y en otros cultivos. Sin embargo, la investigación científica ha demostrado que existen posibilidades de quebrar los trade-off e incrementar el rendimiento de una manera sustentable», indicó el investigador.

Expresó que «en el caso del aumento del peso de grano en trigo, no requiere mayor fertilización, ya que  éste  no tiene limitación de fuente de asimilados durante el llenado de los granos con lo que tiene podría logar mayor peso y rendimiento sin grandes modificaciones del manejo actual del cultivo”.

Desde Irán

A través de una carta, el Director de Relaciones Internacionales de la Escuela de Agricultura y el Representante de la Asociación de Estudiantes agradecieron al Profesor Calderini por la presentación y valoraron los conocimientos entregados, las novedosas técnicas y enfoques para ayudar a resolver el desafío de la seguridad alimentaria.

Esta institución es un foro de académicos y profesionales de las Ciencias Agronómicas para la promoción del desarrollo sustentable de la agricultura nacional. Su objetivo estratégico es difundir conocimientos sobre las Ciencias Agronómicas y promover iniciativas de solución a problemas contingentes obteniéndose como producto documentos de posición o estudio de interés nacional y/o internacional en el ámbito académico – agronómico.

El Dr. Calderini fue incorporado como Académico Correspondiente -tal como se describe en los estatutos de esta organización- ya que es poseedor de una destacada y reconocida trayectoria académica, profesional y científica en pro del desarrollo de la agricultura, además, de ser considerado una autoridad en su área de especialidad. Lo anterior, está evidenciado por sus antecedentes intelectuales y/o científicos.

El profesor agradeció, por este nombramiento, a los integrantes de la academia por “la generosidad de permitirle sumarse a tan prestigiosa institución, a sus profesores de la Universidad de Buenos Aires, quienes desempeñaron un papel fundamental en su formación como investigador, a los colegas, con quienes compartió tantos experimentos, a los integrantes de la Facultad de Ciencias Agrarias y Alimentarias, y a los/las estudiantes de postgrado y pregrado, que con sus nuevas ideas tanto aportaron a su carrera”.

La asociación formal del Profesor Calderini se concretó el 16 de diciembre tras presentar la ponencia «Estrategias para incrementar el rendimiento de trigo quebrando el trade-off entre el peso y el número de granos» ante los miembros de la Academia. Ver presentación

Desde la Facultad de Ciencias Agrarias y Alimentarias es integrante también de esta entidad, el Dr. Dante Pinochet T., académico del Instituto de Ingeniería Agrarias y Suelos de la UACh.

]]> https://postgradoagrarias.uach.cl/profesor-del-doctorado-en-ciencias-agrarias-es-nuevo-miembro-de-la-academia-chilena-de-ciencias-agronomicas/feed/ 0 https://postgradoagrarias.uach.cl/academico-del-doctorado-en-ciencias-agrarias-lidera-proyecto-para-mejorar-el-potencial-de-rendimiento-y-la-calidad-del-trigo/ https://postgradoagrarias.uach.cl/academico-del-doctorado-en-ciencias-agrarias-lidera-proyecto-para-mejorar-el-potencial-de-rendimiento-y-la-calidad-del-trigo/#respond Wed, 07 Apr 2021 13:51:30 +0000 https://postgradoagrarias.uach.cl/?p=5397 +Se trata de un proyecto Fondecyt Regular que dirige el Dr. Daniel Calderini, académico del Doctorado en Ciencias Agrarias de la UACh.

Es un hecho que la agricultura enfrenta el desafío de un aumento sostenible de la producción y de la calidad de los alimentos para una población en crecimiento, en un entorno cambiante, para lo que se requiere de estrategias innovadoras que minimicen el impacto sobre el ambiente.

Tal como lo indica la FAO, el trigo es uno de los cultivos alimentarios básicos más importantes, que aporta alrededor del 20% de las calorías y proteínas de la dieta humana.  Asimismo, Chile, es uno de los mayores consumidores de trigo harinero per cápita del mundo. La demanda de trigo de nuestro país es de 2 millones de toneladas por año, de las cuales importa el 44%.

Tomando en cuenta esta realidad, un grupo de científicos de la Universidad Austral de Chile, liderado por el Dr. Daniel Calderini, académico titular del Instituto de Producción y Sanidad Vegetal comenzará a desarrollar a partir del año 2021 un proyecto FONDECYT Regular.

La iniciativa se titula “Unravelling the mechanisms controlling the trade-off between grain weight and grain number to improve yield and crop adaptation of wheat” (Desentrañando los mecanismos que controlan la compensación entre el peso y el número de granos para mejorar el rendimiento y la adaptación del trigo).

El objetivo de este proyecto es comprender los mecanismos fisiológicos y genes que controlan la determinación de número de granos por unidad de área (NG), el peso de granos (PG), su interacción y la calidad del grano del trigo en genotipos con y sin compensación entre PG y NG.

Lo anterior bajo manejo agronómico y condiciones ambientales contrastantes, es decir, con distintas densidad de plantas y en respuesta al incremento térmico en diferentes localidades. Para ello se evaluarán trigos con genes claves que aumentan el peso de los granos con y sin compensación con el NG.

Es importante subrayar que el Dr. Calderini, es reconocido a nivel internacional por sus hallazgos en el área de la fisiología de cultivos, específicamente, en la importancia del período inmediatamente previo a la floración para la determinación del peso de los granos en trigo, cebada, triticale y maravilla.

En sus estudios ha demostrado, que la determinación de los dos componentes clave del rendimiento (NG y PG) se superpone en el tiempo, a diferencia de lo que se pensaba anteriormente, esto es, que eran independientes durante el ciclo de cultivo. También, junto al Dr. Simon McQueen-Mason, desarrolló un proyecto que permitió clonar el primer transgénico de trigo que aumentó conjuntamente el peso de los granos y el rendimiento de trigo, evitando la caída en el NG que había sido la norma hasta ese momento (

En ese contexto, ¿cuál es el mayor impacto de este nuevo proyecto?

“Esperamos encontrar la regulación de la compensación entre el NG y el PG, llamado trade-off en inglés, y también su relación con la calidad de los granos (contenido y tipo de proteínas del grano) en el cultivo de trigo. Además, evaluar el incremento de grano y rendimiento logrado en un trabajo anterior (Calderini et al., 2020), en respuesta a aumentos térmicos en diferentes ambientes. De lograrlo, este conocimiento también podrá ser útil para otros cultivos de importancia agrícola que tienen compensación entre el NG y el PG”, explicó el Dr. Daniel Calderini.

“El objetivo que nos hemos propuesto, en este proyecto, no sólo es de carácter científico y desde la perspectiva del conocimiento, ya que también pretendemos que este estudio derive en usos agronómicos y en el mejoramiento genético del trigo. Más allá de este cultivo específico, también esperamos que la información generada por el proyecto sea útil para la adaptación al cambio climático y su uso en otros cultivos”, recalca del Profesor de la UACh.

La actividad fue organizada por Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) de El Salvador, con el apoyo del Programa Iberoamericano de Ciencia y tecnología para el Desarrollo (CYTED) y la Facultad de Ciencias Agrarias y Alimentarias de la UACh. En la oportunidad, los organizadores agradecieron al expositor por la transferencia de conocimiento, efectuada a través de esta charla, valorarondo los impactos de las investigaciones desarrollada por el Dr. Calderini en el área agroalimentaria.

Durante su exposición, el Profesor Calderini, abordó aspectos sobre determinantes del rendimiento en cereales; la captura de radiación y su importancia para el rendimiento; el agua disponible, captura y traspiración de los cultivos de cereales y la disponibilidad de nitrógeno y su uso eficiente.

Explicó que el rendimiento de los cultivos puede analizarse a través de componentes numéricos como son el número de los granos y el peso de éstos. Asimismo presentó un esquema de desarrollo y crecimiento del maíz, haciendo hincapié en conceptos como la evapotranspiración y eficiencia del uso del agua.

El académico, que también es Director de la Red Internacional de Intensificación de la Producción con Manejo Sostenible de los Cultivos Extensivos del Programa, CYTED, presentó estudios efectuados en colaboración con investigadores de universidades europeas referente a rendimiento y variabilidades en climas mediterráneos.  Del mismo modo, se refirió a estrategias de manejo de cultivos, tomando en cuenta el desarrollo foliar y el índice de área foliar para el caso del maíz; modelos de fertilización nitrogenado de maíz en base a simulación de cultivos, entre otros temas.

Entre las conclusiones de su presentación señaló que el periodo crítico para la determinación del número de granos es la base de las decisiones del manejo de cultivo; la captura de radiación solar por parte de los cultivos y lograr el índice de área foliar (AIF) crítico al comienzo del periodo del cultivo son clave del y rendimiento potencial de los cultivos.

Subrayó que el manejo del agua y del nitrógeno deben tener por objetivo maximizar el agua transpirada por el cultivo y minimizar el agua evaporada al suelo y que los modelos de simulación son una herramienta útil para evaluar estrategias de fertilización, entre otras decisiones de manejo agronómico.

Una vez finalizada la conferencia se efectuaron preguntas y comentarios referentes al área de conocimiento expuesta en este evento.

Parte de la información presentada por el Dr. Daniel Calderini está desarrollada en el libro de reciente publicación Crop Physiology: Case Histories for Major Crops (https://www.elsevier.com/books/crop-physiology-case-histories-for-major-crops/sadras/978-0-12-819194-1)

Recientemente la prestigiosa revista científica New Phytologist publicó el artículo “Overcoming the trade‐off between grain weight and number in wheat by the ectopic expression of expansin in developing seeds leads to increased yield potential” (Superar la compensación entre el peso y número de granos en trigo mediante la expresión ectópica de una expansina[1] en granos conduce al incremento del rendimiento potencial), cuyo autor principal es el Dr. Daniel Calderini, académico Titular del Instituto de Producción y Sanidad Vegetal (IPSV) de la Universidad Austral de Chile.

New Phytologist es una revista cuyo Factor de Impacto es 8.512. Incluye investigaciones originales de alta calidad en ciencias vegetales, con artículos que cubren temas que van desde los procesos intracelulares hasta el cambio ambiental global.

El Dr. Calderini, señaló que este artículo, presenta los resultados de las líneas transformadas de trigo que aumentaron un 12% el peso de grano por la clonación y expresión de una expansinas  de trigo que comúnmente se expresa en raíces, pero en este caso se logró que lo hiciera en los granos en crecimiento mediante ingeniería genética.

“Esto se tradujo en un aumento de rendimiento del 11% respecto del control sin la transformación. Es la primera vez que se logra incrementar el peso de grano sin efecto negativo sobre el número de granos en trigo. En este caso, se pudo evitar el trade-off (compensación) entre los dos componentes principales del rendimiento: el número y peso de los granos; lo que resultó en un aumento del rendimiento en condiciones de campo y con manejo agronómico”, explicó el académico.

“Este trabajo demuestra la importancia de las expansinas para el crecimiento, no sólo del trigo sino en otros cultivos de grano donde la compensación entre el peso y el número de los granos es un impedimento para aumentar el rendimiento. La agricultura enfrenta varios desafíos, entre ellos, la seguridad alimentaria en un contexto de aumento poblacional y cambio climático. Creemos que se abre una oportunidad promisoria para enfrentar esos desafíos”, subrayó el Dr. Calderini.

También son autores del artículo los Dres. Francisca M. Castillo (UACh), Anita Arenas‐M (UACh), Gemma Molero (CIMMYT), Matthew P. Reynolds (CIMMYT), Melanie Craze (Cambridge), Sarah Bowden (Cambridge), Matthew J. Milner (Cambridge), Emma J. Wallington (Cambridge), Adam Dowle (University of York), Leonardo D. Gómez (University of York) and Simon J. McQueen‐Mason (University of York).

[1] Las expansinas son proteínas que desempeñan un papel importante en el crecimiento de las plantas al permitir el crecimiento celular mediante el “ablandamiento” de la pared celular que tienen los vegetales y ceder a la presión de turgencia del agua en la célula. Sin el “ablandamiento” de la pared celular la expansión celular estaría limitada o impedida.

Ver Artículo Completo

Esta entidad fue creada en 2011 tras el respaldo de los Ministerios de Agricultura del G20, proporcionando un marco para establecer estudios estratégicos para la investigación del trigo a nivel internacional, tanto en los países desarrollados como en vías de desarrollo, entre otros aspectos.

El Dr. Daniel Calderini, académico titular del Instituto de Producción y Sanidad Vegetal de la Facultad de Ciencias Agrarias y Alimentarias, es uno de los ecofisiológos, especialistas en trigo, que fue invitado a participar del Workshop realizado el 6 de febrero pasado para discutir los principios de los Modelos de Simulación de este cultivo a considear de manera especial para la simulación exitosa en ambientes de alto potencial de rendimiento.

“Existe la necesidad de incrementar el redimiento y al mismo tiempo, el desafío es aumentarlos de manera sustentable en el escenario del cambio climático global. Los escenarios de cambio climático en general son negativos para el cutltivo de trigo pero en algunos casos puntuales, como los países nórdicos, el cultivo podría beneficiarse respecto de la situación actual, todo depende de qué zona del mundo estamos hablando”, sostuvo el Dr. Calderini.

Aclaró que este encuentro fue liderado por los siguientes modeladores: Dr. Sentold Asseng del Agricultural and Biological Engineering Department de la Universidad de Florida; Dr. Pierre Martre del French National Research Institute for Agriculture, Food and the Environment (INRA) y el Dr. Frank Eber del Institute of Crop Science and Resource Conservation INRES de la Universidad de Bonn.

Varios modelos con la misma información base

Las investigaciones en esta área señalan que la idea que ha resultado exitosa hasta ahora, es trabajar con muchos modelos de simulación para los mismos escenarios y grupos de datos en lugar de simular el cultivo con modelos de manera independiente (Asseng et al., 2013. Nature Climate Change).

Por eso era necesario reunir “varios modelos de simulación con la misma información de base, ya que se complementan entre ellos y los resultados tienen a lograr más foraleza que cada uno de ellos en solitario. Trabajan con muchos modelos matemáticos de simulación de trigo con distintas particularidades, algo más de 20 modelos, y con los mismos datos ambientales y genéticos”, sostuvo el Prof. Daniel Calderini

Dentro de esos datos está la información generada en la UACh en la Estación Experimental Agropecuaria Austral (EEAA) por el grupo liderado por el Prof. Calderini. En especial genotipos de muy alto potencial de rendimiento producto de cruzamientos organidos entre CIMMYT, el John Innes Center y el Dr. Calderini. Parte de esa información ha sido publicada (Bustos et al., 2013. Field Crops Research).

El Workshop congregó a unos 40 investigadores, la mayoría modeladores, algunos fisiólogos. Entre los fisiológos que participaron están el Prof. Dr, John Porter del Department of Plant and Environmental Science de la Universidad de Copenague; el Dr. Gusatvo Slafer miembro de ICREA y Profesor de la Universidad de Lleida; la Dra. Gema Molero del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT); la Dra. Heidi Webber de Alemania, integrante del Leibniz Centre for Agricultural Landscape Research (ZALF) y el Dr. Daniel Calderini de la UACh.

“Se presentaron resultados de las caracterisiticas fisiológicas de los cultivos, yo hablé de las líneas doble haploides con las que trabajamos y aspectos de estos experimentos como la eficiencia de uso de la radiacion, que es unos de los valores que usan estos modelos. También, discutimos otras variables y las compensaciones entre biomasa y el índice de cosecha. En la discusión general dimos a conocer nuestro parecer desde la ecofisiología”, explicó Daniel Calderini.

Se trata- concluyó- de la proyección de cómo se adaptará el trigo a las condiciones futuras, en especial ante la necesidad de incrementar los rendimientos en el escenario del cambio climático. Un aspecto importante de estos estudios es proyectar los requerimiento del cultivo en cuanto a insumos (demandas de agua, nitrogeno, etc.). Los resultados de las simulaciones se darán a conocer en los próximos meses.