PLAN NACIONAL DE FORMACIÓN INGENIERÍA EN AGROALIMENTACIÓN U.C: FITOMEJORAMIENTO FITOMEJ ORAMIENTO PARTICIPATIVO ARTICIPATIVO CALABOZO. ESTADO GUÁRICO
Facilitador: Reina Yovanny
ORIGEN ORIGE N DE LAS PLANT PLANTAS AS CULTIVADAS
ORIGEN ORIGE N DE LAS PLANT PLANTAS AS CULTIVADAS
ORIGEN ORIG EN DE LAS PLANT PLAN TAS CULTIVADAS CULTIVADAS
I.
RECOLECT RECOLE CTORE ORES-C S-CAZ AZADO ADORE RESS 1. Original Originalmen mente te recolec recolección ción sin siembr siembraa 2. Paulatin Paulatinament amentee además de recolección, recolección, otras actividades cercanas a la agricultura como sembrar no sistemáticamente. II. AGRICULTORES 1. Siembr Siembraa de manera manera sistemá sistemátic ticaa parte parte de lo cosechado 2. Cuida Cuida lo sembra sembrado. do. Prepar Preparación ación de la tierra tierra 3. Fija Fija su resid esiden enci ciaa
POSIBLES EXPLICACIONES DEL ORIGEN DE LA AGRICULTURA 1. 2. 3. 4.
Cambio climático reducen alimento Mayor familiaridad con plantas y animales Origen religioso Aumento en presión demográfica
La escritura surgió como consecuencia de la agricultura
CENTROS DE ORIGEN DE LAS PLANTAS CULTIVADAS
CENTRO DE ORIGEN Centro de domesticación inicial, centro donde hay gran variabilidad genética de formas y mayor diversidad de tipos de una especie determinada. Primario: área geográfica donde se da naturalmente la diversidad genética de una especie y de sus especies emparentadas. Secundario: Área geográfica donde se da variación genética de una especie, no siendo el área natural de su distribución. Originado por actividades humanas.
PRIMEROS APORTES: A. De Candolle (1886)- Botánico ruso (Origen de las plantas cultivadas). Trato de localizar la región de origen basándose en la distribución de parientes silvestres, historia, nombres, derivados lingüísticos, patrones de variación, etc. N.I. Vavilov (1926)- Genetista y agrónomo Ruso. Señala que: “la región geográfica en la cual se encuentra gran diversidad genética, es la región de origen”, especialmente si la región contiene razas silvestres del cultivo y si gran parte de la variación es controlada por genes dominante. La raza de la variabilidad se debe al tiempo del cultivo y la acumulación de mutaciones. Propone ocho (8) centros de origen de las plantas cultivadas. •
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CENTROS DE ORIGEN DE LAS PLANTAS CULTIVADAS (según Vavilov) •
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1. Centro chino: Se considera el más antiguo y el más grande. Comprende las regiones montañosas del centro y oeste de China. Variación en mijo, soya, alforfón, frijol, caña de azúcar, arroz, ajonjolí, calabaza, avena, cebada, esparrago, sorgo: pera, manzana, ciruelo, cerezo, durazno y cítricos. 2. Centro sureste de Asia: Comprende Indostan (Burman y Siam), Archipiélago Malayo, Java, Borneo, Sumatra, Filipinas e Indochina. Variación en arroz, caña de azúcar, numerosas leguminosas, frutales tropicales, plátano, mango, cítricos, mijo, orquídeas, algodón, yute, jengibre, diversas palmas, cáñamo, pepino, frijol y sorgo. 3. Centro asiático central: Comprende Asia Central, noroeste de la India (Punjab), Afganistán, Cachemira, Tadzhikistan y Kirguizia, entre otras regiones. Variación en trigo (común, compactum y sphaerococcum), chícharo, lenteja, frijol, garbanzo (semilla pequeña), chícharo forrajero, algodón, lino, cáñamo, pistacho, centeno, hortalizas, ajonjolí y vid.
CENTROS DE ORIGEN DE LAS PLANTAS CULTIVADAS (según Vavilov) •
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4. Centro del Cercano Oriente: Comprende Asia Menor, Transcaucasia, Irán, Tierras Altas del Turkmenistán. Variación en trigo (numerosas variedades; centro más importante), cebada, avena, centeno, vid, pera, ciruelo, cerezo, pistacho, granada, nogal, almendro, higuera, alfalfa, trébol, persa y vesa, lino, ajonjolí y hortalizas. 5. Centro del Mediterráneo: Comprende toda la costa del Mediterráneo y el norte de África. Variación en hortalizas (alta diversidad y el mas importante), ciertos forrajes, lino, cebada, frijol, garbanzo (semilla grande), avena, haba, trébol, varias especies de brassica, betabel y oleaginosas. 6. Centro abisinio: Comprende Etiopia y colinas de Eritrea (África). Variación en cebada (centro más importante), diferentes tipos de trigo, sorgo, linaza, café, cebolla y chícharo. 7. Centro sur de México y América Central: Comprende el sur de México y América Central. Variación en gran diversidad de maíces, frijol (americano), Calabaza, pimiento, algodón (Upland), numerosos frutales, melón, camote, chile, henequén, maguey, cacao, varias especies de nopal, papaya, aguacate, girasol y tabaco.
CENTROS DE ORIGEN DE LAS PLANTAS CULTIVADAS (según Vavilov)
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8. Centro sudamericano: Comprende regiones montañosas altas de Perú, Bolivia, Ecuador y Colombia. Variación en papa, tomate, frijol, lima, guayaba, calabaza, maíz amiláceo (Perú), tabaco y algodón. 8a. Subcentro Brasil y Paraguay: Comprende regiones semiáridas y tropicales húmedas del Brasil que colindan e incluyen a Paraguay. Variación en cacahuate, piña, casava, hule Hevea, Árbol de la quina (chinchona), cacao, nuez y mandioca.
HARLAN PROPONE TRES CENTROS DE ORIGEN Y TRES NO CENTROS •
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A1 Cercano a oriente (centro) A2 África (no centro) B1 China (centro) B2 Sur este Asiático y sur pacifico (no centro) C1 Mesoamérica (América central y México) (centro) C2 Sur América (incluida Venezuela) (no centro) AI
CI CII
AII
BI BII
CLASIFICACIÓN DE LOS CULTIVOS DE ACUERDO AL PATRÓN DE ORIGEN Y DIVERSIDAD ENDÉMICOS: Originados en áreas limitadas sin dispersión. (Algunos pastos africanos). SEMIENDÉMICOS: Originados en un área definida y poca dispersión (Tubérculos menores de los andes suramericanos, como Oxalis tuberosa, Vilucus tuberosus , apio). MONOCÉNTRICOS: Centro de origen definido, amplia dispersión sin centros secundarios. (Café, Caucho). OLIGOCÉNTRICOS: Centro de origen definido con dispersión y centros secundarios de diversidad. (Avena, lino, Brassica sp). NO CÉNTRICOS: Domesticación en área amplia. (Caraota)
IMPORTANCIA EN LOS CENTROS DE ORIGEN Y DIVERSIDAD EN EL MEJORAMIENTO DE PLANTAS 1. Proporciona variabilidad necesaria a cualquier programa de mejoramiento. 2. Fuente de resistencia a plagas y enfermedades y otras características. 3. Permite adaptación a los diferentes ambientes y condiciones de crecimiento. 4. Permite una agricultura sostenible en muchos ambientes de producción. 5. Permite adaptación a los cambios. En el umbral del siglo XXI, el desafío ante el que se halla la comunidad mundial no es ahorrar biodiversidad, sino procurar que se emplee de forma sostenible y equitativa para el desarrollo de la humanidad.
EVOLUCIÓN DE LAS PLANTAS •
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Se puede definir evolución como cambio de frecuencia de genes durante el tiempo. Un sin numero de diferentes plantas y animales viven en la tierra y cada especie esta compuesta de un rango amplio de morfología y adaptaciones. Estas especies continúan siendo modificadas al enfrentar las realidades de su ambiente particular. Variabilidad genética se produce por mutación y esa variabilidad esta siendo mezclada y ordenada por las fuerzas evolutivas (migración, selección, deriva genética). Esto aplica tanto para especies cultivadas como silvestres. La evolución de un organismo depende de sus características genéticas y del tipo de ambiente que tiene que enfrentar.
DOMESTICACIÓN DE LAS PLANTAS Es un proceso gradual evolutivo bajo la influencia del hombre en el cual, éste va alterando la constitución genética de ciertas especies silvestres de acuerdo a sus fines, hasta llegar en muchos casos a la dependencia total del cultivo con respecto al hombre.
Trigo
….Domesticación
El hombre planta lo cosechado, esto determina una presión de selección consciente (escogencia de progenitores) o inconsciente (selección natural). I. Presión de selección asociada con la cosecha. II. Presión de selección asociada con competencia entre plántulas de la misma especie. III. Presión de selección asociada con la labranzacultivar y otras alternativas.
….Domesticación
I.
Presión de selección asociada con la cosecha. A. INCREMENTO EN EL % DE SEMILLAS RECUPERADAS Adaptaciones: No dehiscencia vs dehiscencia Crecimiento determinado B. INCREMENTO EN LA PRODUCCIÓN DE SEMILLA Adaptaciones: Reducción de flores esteriles-fertiles Incremento en el tamaño de la inflorescencia Incremento en el numero de inflorescencia II. Presión de selección asociada con competencia entre plántulas de la misma especie. A. AUMENTO EN EL VIGOR DE LA PLÁNTULA Adaptaciones: semillas mas grandes Menor contenido de proteína y mayor de carbohidratos B. GERMINACIÓN MAS RÁPIDA Adaptaciones: perdida o reducción de inhibidores de la germinación Reducción de glumas y otros apéndices III. Presión de selección asociada con la labranza-cultivar y otras alternativas. Interacción cultivo-malezas
BIODIVERSIDAD La biodiversidad biológica se compone de todas las especies de plantas y animales, de su material genético y de los ecosistemas que forman parte.
…..Biodiversidad
Diversidad genética: Suma total de información genética variada contenida en los genes de las distintas plantas, animales y microorganismos que habitan en la tierra. Diversidad de especies: Variedad de especies vivientes (se estima que existen 14 millones de especies de seres vivos) Los ecosistemas: se componen de comunidades inter-dependientes de especies y su entorno físico. Comprendes grandes sistemas naturales y ecosistemas agrícolas.
BIODIVERSIDAD EN EL PLANETA
7-20 millones de especies 1,75 millones descritas científicamente 1/5 son plantas o vertebrados Plantas superiores: 300.000 – 500.000 Descritas o identificadas: 250.000 Cultivadas para la alimentación (agricultura) 7.000 IMPORTANCIA NACIONAL: 120
AGROBIODIVERSIDAD Una parte de la biodiversidad que es relevante para la agricultura y la alimentación, y que sostiene los ecosistemas Comprende la variedad y variabilidad de plantas, animales y microorganismos presentes en la tierra, importantes para la alimentación y la agricultura, que resultan de la interacción entre el ambiente, los recursos genéticos y los sistemas y/o practicas de manejo utilizados por los diversos pueblos.
Porcentaje so re a pro ucci n mun ia e 28 e os cultivos primarios (%PMCP) para 1999 CULTIVO
% PMCP
CULTIVO
% PMCP
Trigo
5,55
Coles
0,47
Arroz
5,67
Tomates
0,91
Maíz
5,71
Cebollas
0,42
Cebada
1,24
Bananos
0,56
Sorgo
0,60
Plátanos
0,29
Remolacha
2,50
Naranjas
0,59
Frijoles secos
0,18
Manzanas
0,57
Soja
1,47
Uvas
0,58
Maní cascara
0,32
Sandias
0,49
Cocos
0,45
Caña de azúcar
2,12
Palma Aceitera
0,93
Patatas
2,80
Girasol
0,27
Batatas
1,29
Colza
0,40
Ñame
0,35
Algodón
0,50
Yuca
1,60
…..biodiversidad CULTIVO
% PMCP
CULTIVO
% PMCP
Trigo
China, India, USA
42,5
Coles
China, India, USA
52,3
Arroz
China, India, Indonesia
63,9
Tomates
China, Italia, USA
36,7
Maíz
USA, China, Brasil
66,3
Cebollas
China, India, USA
0,42
Canadá, Francia
27,8
Bananos
India, Brasil, Ecuador
39,3
USA, Nigeria, India
50,2
Plátanos
Uganda, Rwanda, Colombia
78,9
Remolacha
Francia, USA, Alemania
34,4
Naranjas
Brasil, China, USA,
56,1
Frijoles secos
India, Brasil, Argentina
47,7
Manzanas
China, USA, Francia
48,9
Soja
USA, Brasil, Argentina
78,3
Uvas
Italia, Francia, USA
39,0
Vina, India , Nigeria
67,0
Sandias
Cina, Turquía, Iraq
65,4
Indonesia, India, Filipinas
73,9
Caña de azúcar
Brasil, INDIA, China
55,3
Malasia, Tailandia, Indonesia
81,7
Patatas
Cina, Uganda, Indonesia
88,5
Argentina, Rusia, Ucrania
47,2
Batatas
Cina, Uganda, Indonesia
88,5
China, Canadá, Japón
52,2
Ñame
Nigeria, Ghana, Cote D´Ivore
84,6
China, USA, India
52,2
Yuca
Nigeria, Brasil, Tailandia
42,0
PROMEDIO
54 6
Cebada Sorgo
Maní cascara Cocos Palma Aceitera Girasol Colza Algodón
…..Biodiversidad •
De 250 mil especies de plantas conocidas: –
Mas de 30 mil sp de plantas son comestibles •
Cerca de 7 mil son usadas para alimentos •
Mas de 120 se cultivan hoy día » 9 proveen mas del 75 % de consumo humano •
Solo 3 aportan más del 50 % del consumo humano
Fuente: FAO-World Summit (1996)
…..Biodiversidad
Megacultivos Plantas de alto rendimiento y altos insumos, desarrollados por científicos en centros internacionales de investigación agrícola.
Hoy día solo se cultivan unas 150 especies de plantas. Doce de ellas proveen el alimento a ¾ de la humanidad. La mitad del planeta se abastece de unas pocas especies vegetales: los megacultivos
arroz, trigo, maíz.
Paradoja El éxito de la ciencia agrícola conllevó a la concentración de un numero reducido de variedades, diseñadas para la agricultura intensiva y a una reducción drástica de la agrobiodiversidad.
Erosión Genética
Erosión Genética Perdida gradual de la diversidad genética como consecuencia de la práctica moderna de la agricultura y destrucción de los sitios de origen y/o variabilidad de las especies. El uso exclusivo de híbridos o variedades mas productivas, puede provocar que en una región o en todo un país desaparezca la mayoría de las variedades nativas y con ella las posibilidades de mejorar las plantas cultivadas.
Vulnerabilidad Genética
Un cultivo altamente difundido por pocos cultivares uniformes puede ser susceptible a plagas, enfermedades o estrés ambiental debido a su constitución genética homogénea.
….Vulnerabilidad Genética
Ejemplo: Hambruna irlandesa de la papa causo la muerte de mas de un millón de personas debido a que pocas variedades de papa no resistierón al tizón o mildiu en los años 1940.
….Vulnerabilidad Genética
En 1970 el uso de híbridos de maíz con citoplasma T dejó al cultivo en la franja maicera de USA en situación vulnerable al hongo Helminthosporium maydis que destruyo el valor de 100 millones de dólares y redujo los rendimientos en un 50 %.
¡¡ La Biodiversidad debe conservarse!!
TOMATES COMERCIALES EN VENEZUELA
Redondos o manzanos
Resistente a Fusarium(RAF)
Cherry o Cereza
Pera
INVESTIGACIÓN EN VENEZUELA
¿para que conservar? Aumentar la oferta de alimentos y productos vegetales a través de cultivos de alto rendimiento y calidad, que se adaptan a las condiciones ambientales cambiantes y resistan las plagas y enfermedades. Conservar reservas de materiales genéticos de las especies nativas y exóticas, con potencial nutricional e industrial para uso futuro. Conservar parientes silvestres para uso en mejoramiento genético. Ayuda a las naciones a incrementar la productividad, calidad y sostenibilidad de su agricultura. Contribución a la restauración y al mantenimiento del medio ambiente.
Estrategias de conservación IN SITU
EX SITU
Conservar las especies Conservar la variabilidad y su variabilidad en de las especies fuera su hábitat natural sin de su hábitat natural perturbar su (bancos de dinámica. germoplasma).
In Situ vs Ex Situ
In Situ Ex Situ Continúan los procesos evolutivos Se detienen los procesos evolutivos. No ocurren cambios que no sean Ocurren cambios indeseables en naturales la regeneración Facilidad para conservar las razas Dificultades para conservar las nativas y permitir la co-evolución raza nativas Escasos mecanismos garantizar la conservación
para Mecanismos de conservación mas seguros
Dificultades para la utilización en Facilidad para la utilización en programas de mejoramiento programas de mejoramiento Dificultad para realizar el Facilidad para realizar el monitoreo de la variabilidad monitoreo de la variabilidad conservada conservada
Diferencias en la conservación de semilla ortodoxa y semilla recalcitrante Las semillas ortodoxas: son las semillas que sobreviven a los periodos de desecación y congelación durante su conservación ex situ. Según, existen variaciones entre tipos de semillas en su capacidad de soportar las bajas temperaturas y los periodos de sequedad. Así, hay semillas que se consideran medianamente ortodoxas mientras que otras son totalmente ortodoxas. Un ejemplo notable de semillas ortodoxas son los de la palmera Phoenix dactilifera de las cuales se han germinado con normalidad semillas de más de 2.000 años. De todos modos, el máximo periodo de supervivencia de una semilla ortodoxa todavía es desconocido. Pinus, Picea o Eucalyptus Las semillas recalcitrantes: (también conocidas como semillas no ortodoxas) son semillas que no sobreviven en condiciones de sequedad y frío cuando son conservadas ex-situ. estas semillas no pueden resistir los efectos de la sequedad o temperaturas menores de 10° C; por tanto, no pueden ser conservadas por largos periodos al contrario que las semillas ortodoxas por que pueden perder su viabilidad. Algunas plantas que producen semillas recalcitrantes son aguacate, mango, litchi, algunos árboles cultivados y varias
No cabe duda de que la educación, el espíritu emprendedor, la investigación, la biotecnología y la innovación tecnológica, serán elementos fundamentales en nuestra búsqueda de soluciones para la crisis alimentaria actual.
