EVALUACIÓN E IDENTIFICACIÓN DE LÍNEAS DE FRIJOL COMÚN (Phaseolus vulgaris L.) TOLERANTES A ALTAS TEMPERATURAS

Jose A. Polanía, Néstor Chaves, César Cajiao, Stephen Beebe e Idupulapati M. Rao

59 Reunión Anual del Programa Cooperativo Centroamericano para el Mejoramiento de Cultivos y Animales (PCCMCA)

Estrés por Calor en Frijol • Muchos países podrían experimentar estrés por calor sin

precedentes debido al cambio climático.• Temperaturas diurnas mayores de 30°C y temperaturas

nocturnas superiores a 20°C pueden reducir el rendimiento ycalidad de frijol común (aborto floral; fertilización y desarrollode ovulo interrumpido; deformación de vaina).

• Aumento de la tolerancia de frijol en 2°C de la temperaturapodría aumentar en más de un 50% el área apta para producción(Beebe et al. 2012).

• Trabajos anteriores en mejoramiento han identificado líneastolerantes a calor en frijol (J. C. Rosas; T. Porch; J. Beaver)

Tio Canela, Amadeus, Centa Pepil, VeranoTRAS-SR05 and TRAS-MST1 (Meso); TARS-HT1 and HT2 (Andean)TRAS-Tep 22 and TRAS-Tep 32 (Tepary)

Objetivos

• Desarrollar variedades de frijol adaptadas acondiciones de estrés por altas temperaturas pormedio de mejoramiento genético

• Implementar herramientas que permitan acelerar yhacer más eficientes los programas mejoramiento,como la ampliación de los criterios de selecciónmediante la identificación de características morfo-fisiológicas de la planta altamente relacionadas conrendimiento.

Dos ensayos de campo fueron realizados en al Universidad del Tolima – Armero, Colombia (Agosto a Noviembre del 2013)9 Un ensayo que incluían 30 líneas SEF; 3 padres ALB 74,

INB 841, RCB 593; 3 testigos SER 16, EAP 9510-77 (Amadeus), G 40001 (Phaseolus acutifolius). En un diseño Latice 6 x 6 con 3 repeticiones, bajo condiciones de riego, cada parcela de 4 surcos de 4 metros de largo

9 Un vivero de observación con 316 genotipos (Líneas SEF, líneas INB, líneas SER) bajo condiciones de riego, cada parcela de 2 surcos de 4 metros de largo

Metodología

ALB 74 * X INB 841** F1 X RCB 593

F1

* Interespecifico con Phaseolus coccineus** Interespecifico con Phaseolus acutifolius

Resultados

Armero 2013

Días  después  de  siembra0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Tem

pera

tura

(o C)

15

20

25

30

35

40

45Temperatura  mínimaTemperatura  máxima

Temperatura máxima promedio 34 °CTemperatura mínima promedio 22 °C

Etapa reproductivaFloración Llenado de grano

Efecto de altas temperaturas sobre la producción de grano en líneas SEF - Armero

Armero 2013

Genotipo

G 4

0001

SEF

15

SEF

45

SEF

60

EAP

9510

-77

SEF

16

SEF

14

SEF

62

SEF

55

INB

841

SEF

9

SEF

43

SEF

64

SEF

52

SEF

47

SEF

10

SEF

29

SEF

11

SEF

44

SEF

42

RCB

593

SEF

56

SEF

17

SEF

49

SEF

1

SEF

69

SEF

74

SEF

28

SEF

70

SEF

50

SEF

53

SEF

71

ALB

74

SEF

68

SEF

73

SER

16

Rend

imie

nto

de g

rano

(kg

ha-1

)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

DMS: 480Amadeus 77

P. acutifolius

Antera SER 16Antera G 40001(Phaseolus acutifolius)

Polen G 40001Viabilidad > 90%

Polen SER 16Viabilidad entre

20 – 30 %

Efecto de estrés por calor en formación de antera y viabilidad de polen

Viabilidad  de  polen  con  estrés  por  calor  (%)

0 20 40 60 80 100Rendimiento  grano  con  estrés  por  calor  (kg  ha

-1)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000G 40001

SEF 15SEF 45 SEF 60

SEF 16SEF 14

SEF 62SEF 55

INB 841SEF 43SEF 52

SEF 10SEF 29

SEF 11SEF 42 SEF 56

SEF 71

EAP 9510-77

SEF 9SEF 64

SEF 47

RCB 593

ALB 74 SER 16 SEF 73SEF 68

Media: 407DMS: 480

Media: 46.2DMS: 23.9

r = 0.74***

SEF 74

Relación entre viabilidad de polen y producción de grano con estrés por calor en líneas SEF

Parámetros de movilización de fotoasimilados

Índice partición a vaina Índice de cosecha de vaina

(Peso de vaina en cosecha/ Peso parte aérea en mitad de llenado de grano) X 100

(Peso semilla/ Peso de vaina) X 100

Biomasa  de  la  copa  con  estrés  por  calor  (kg  ha-1)

1000 2000 3000 4000 5000 6000Rendimiento  grano  con  estrés  por  calor  (kg  ha

-1)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000G 40001

SEF 15SEF 45

SEF 60SEF 16

SEF 14SEF 62SEF 55INB 841

SEF 43

SEF 52SEF 10 SEF 29

SEF 11

SEF 42SEF 56

SEF 71

EAP 9510-77

SEF 9

SEF 64SEF 47

RCB 593

ALB 74SER 16

SEF 74

Media: 407DMS: 480

Media: 2829DMS: 1835

r = 0.58***

Relación entre vigor (biomasa de la copa) y producción de grano con estrés por calor

Índice  de  partición  a  vaina  con  estrés  por  calor  (%)0 20 40 60 80R

endimiento  grano  con  estrés  por  calor  (kg  ha

-1)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

G 40001

SEF 15SEF 45 SEF 60 SEF 16

SEF 14SEF 62SEF 55 INB 841 SEF 43

SEF 52

SEF 10SEF 29SEF 11 SEF 42

SEF 56SEF 71

EAP 9510-77

SEF 9

SEF 64SEF 47

RCB 593

ALB 74 SER 16SEF 74

Media: 407DMS: 480

Media: 28.0DMS: 41.8

r = 0.45***

Relación entre movilización de fotoasimilados a formación de vaina y producción de grano con

estrés por calor en líneas SEF

Índice  de  cosecha  de  vaina  con  estrés  por  calor  (%)

10 20 30 40 50 60 70 80 90Rendimiento  grano  con  estrés  por  calor  (kg  ha

-1)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

G 40001

SEF 15SEF 45SEF 60

SEF 16SEF 14

SEF 62 SEF 55INB 841

SEF 43SEF 52

SEF 10SEF 29SEF 11

SEF 42SEF 56

SEF 71

EAP 9510-77

SEF 9

SEF 64SEF 47

RCB 593

ALB 74SER 16

SEF 44

SEF 73

SEF 50

Media: 407DMS: 480

Media: 53.9DMS: 25.3

r = 0.53***

SEF 74

Relación entre movilización de fotoasimilados de vaina a formación de grano y producción de grano

con estrés por calor en líneas SEF

Correlaciones ( r ) entre rendimiento de grano y características de la planta con estrés por calor

Características de la planta Calor

Biomasa de la copa (kg ha-1) 0.58***

Depresión temperatura de la copa (oC) 0.15

Viabilidad de polen (%) 0.74***

Índice partición a vaina (%) 0.45***

Índice de cosecha (%) 0.50***

Índice cosecha de vaina (%) 0.53***

Numero de semilla por m2 0.78***

Numero de vaina por m2 0.81***

Peso de 100 semillas (g) 0.58***

*, **, *** Significancia a los niveles de probabilidad de 0.05, 0.01 y 0.001 respectivamente

Resultados: Líneas SEF - Armero

G 40001 (Phaseolus acutifolius)

SEF 60SEF 16

EAP 9510-77 (Amadeus)

G 40001 (Phaseolus acutifolius)

SEF 16 SEF 60

Resultados: Líneas SEF - Armero

EAP 9510-77 (Amadeus)

• De las 312 líneas evaluadas, solo 87 mostraron producción de grano bajo estrés por calor

• Dos accesiones de P. lunatus fueron inidentificadas como tolerantes a calor

• Tres líneas de frijol (SEF 15, SEF 14 e INB 604) fueron sobresalientes en su adaptación a altas temperaturas

Resultados: Vivero de Observación

Genotipo

Rendimiento Grano

(kg ha-1) Genotipo

Rendimiento Grano

(kg ha-1)G 27529 – P. lunatus 1940 INB 818 1077G 27525 – P. lunatus 1909 INB 830 1033SEF 15 1678 SEF 46 1027

INB 604 1642 INB 605 964

G 40001 – P. acutifolius 1497 INB 837 963SEF 14 1480 INB 829 915

SEF 16 1181 SEF 62 901INB 603 1180 SEF 47 869SEN 52 1128 INB 606 802

INB 826 1104 SEF 54 794

***Líneas INB: interespecificas P. vulgaris X P. acutifolius

SEN 52 INB 605

G 27529 (P. lunatus) Haiti, 300 m.s.n.m

INB 837

INB 835G 27525 (P. lunatus) Haiti, 250 m.s.n.m

Resultados: Vivero de Observación

Lecciones aprendidas• Phaseolus acutifolius es un recurso genético

importante y de utilidad en la tolerancia a calor • En frijol común la formación de polen y su viabilidad

es el periodo reproductivo más sensitivo al calor• La movilización de fotoasimilados de la planta a

formación de vaina y posteriormente a la formación de grano son procesos claves en la tolerancia a calor

• Se identificaron genotipos que combinan características relacionadas con adaptación a estrés calor para ser usados como padres en el programa de mejoramiento para esta limitación.

Conclusiones

• En el vivero de observación se identifico la línea SEN52 y las líneas interespecíficas con P. acutifolius INB604, INB 605 e INB 837 son genotipos con adaptación acalor

• En el ensayo SEF se identificaron las líneas SEF 60, SEF15, SEF 16 y SEF 14 sobresalientes en su adaptación acalor

• La tolerancia a calor de estas líneas fue asociado conuna mayor viabilidad de polen, combinado con unamayor movilización de fotoasimilados de la planta aformación de vaina y posteriormente a la formación degrano

Gracias