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CONVOCATORIA CONACYT-SAGARPA-COFUPRO PROYECTO: 146788
Roberto J. Peña, Eduardo Villaseñor Mir, Patricia Pérez Herrera
Avances en el mejoramiento genético para generar
variedades de trigo. 2012
Calidad Industrial
8º Simposium Internacional de Trigo. Mazatlán Sin.,
Agosto 24, 2013
TEMAS
Mercado del trigo
Calidad de trigo para usos diversos
Retos
Influencia genética, ambiental y de manejo sobre la calidad
Oportunidades
Conocimiento del control genético; análisis de efectos
ambientales y tecnológicos
Acciones
Mejoramiento genético bajo diversas condiciones
ambientales y de manejo de cultivo
Calidad de las variedades bajo condiciones diversas
TEMAS
Mercado del trigo
Calidad de trigo para usos diversos
Retos
Influencia genética, ambiental y de manejo sobre la calidad
Oportunidades
Conocimiento del control genético; análisis de efectos
ambientales y tecnológicos
Acciones
Mejoramiento genético bajo diversas condiciones
ambientales y de manejo de cultivo
Calidad de las variedades bajo condiciones diversas
24
25
28
54
56
87
118
137
0 50 100 150
Pakistan
Canadá
Australia
Rusia
EUA
India
China
EU-27
PAÍSES PRODUCTORES (MT)
6
9
9
17
18
21
21
27
0 10 20 30
Ukrania
Kazakhstan
Argentina
EU-27
Canadá
Rusia
Australia
EUA
PAÍSES EXPORTADORES (MT)
4.2
4.7
6.1
6.1
6.7
7
7.5
10.5
0 5 10 15
Mexico
Korea del Sur
Algeria
Japón
Indonesia
Brasil
EU-27
Egipto
PAÍSES IMPORTADORES (MT)
Fuente: CANIMOLT, con estimaciones de USDA.
Mercado del Trigo (2011-12 estimado)
China e India son los que mas producen
pero también los que mas consumen.
Mexico ya importa mas del 60% del trigo
panificable que consume!!!
* Fuente: CANIMOLT, con datos de SIAP/SAGARPA, ADUANAS
3.7 3.9 3.9 3.9 3.9 3.5 3.7
4.2
4.8
5.6
0.44 0.25
0.08
6.8
7.4
8.0
8.7
9.5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
2010* 2015 2020 2025 2030
Mil
lon
es
de
To
ne
lad
as
PRODUCCIÓN IMPORTACIÓN EXPORTACIÓN CONSUMO
Déficit
5.6 MT
Si la producción de trigo no se incrementara, para 2030 el déficit seria de 5.6MT. Tenemos un gran reto!!
5
Factores que afectan la sustentabilidad de la
Cadena de Trigo Productores
• Costos de producción
• Ambiente (calor, sequia, heladas, lluvia excesiva)
• Enfermedades
• Rendimiento
• Calidad
• Comercialización-Ingreso
Industria
• Abastecimiento seguro
• Costos del trigo (Importación, transporte, procesamiento (mezclas)
• Calidad consistente
Consumidor
• Precios bajos
• Conveniencia
• Nutrición (Fibra, Proteína, Hierro, Zinc, Selenio, etc.)
TEMAS
Mercado del trigo
Calidad de trigo para usos diversos
Retos
Influencia genética, ambiental y de manejo sobre la calidad
Oportunidades
Conocimiento del control genético; análisis de efectos
ambientales y tecnológicos
Acciones
Mejoramiento genético bajo diversas condiciones
ambientales y de manejo de cultivo
Calidad de las variedades bajo condiciones diversas
El grano de trigo requiere ser sometido a una molienda para
producir harinas y sémolas, las cuales se usan para elaborar
galletas, panes, pastas, etc.
Las características físicas del grano y su composición
determinan la calidad de las harinas y de las sémolas
El trigo se clasifica con base en sus características físicas y
composición para determinar su valor en el mercado
El precio que alcance un lote de trigo, dependerá de sus
parámetros de calidad y de la demanda o preferencia de la
industria por determinadas clases de trigo
El valor del trigo en el mercado y la alimentación
Para buen rendimiento de harina se requiere:
Grano bien lleno; grande; parte ventral poco profunda,
ovalado y no muy largo, con peso de mil granos > 40g,
produce buen rendimiento de harina
Grano arrugado, pequeño y con aristas profundas en
su parte ventral, produce bajos pesos hectolítrico y de
mil granos, y bajo rendimiento harinero
El grano se abre; el
endospermo se raspa con
rodillos corrugados
(elimina salvado y germen)
El endospermo es reducido
a harina/ sémola con
rodillos lisos
Efecto de características físicas de grano en la Molienda
El peso hectolítrico es usado en la comercialización de trigo.
En Temporal. Debe ser > 78 kg/hl para resultar en buen rendimiento de harina.
En Riego. Debe tener > 80 Kg/hl para resultar en buen rendimiento de harina
Piso moderno de Molienda
El grano de trigo cristalino con alto porcentaje (>15%) de
panza blanca (manchas claras de endospermo blando)
es indeseable y obtiene bajo precio en el mercado
La panza blanca se debe a bajo contenido de proteína en
el grano.
Alta proporción de panza blanca resulta en bajo
rendimiento de sémola
La calidad de la pasta (espagueti, etc.) es deficiente
Tipos de harina con base en la textura del
endospermo de trigo
Endospermo suave:
Harina fina, granular
Tiende a apelmazarse
Endospermo semiduro a duro
Harina menos fina y arenosa
Fluye fácilmente
Panificación
Harina de trigo suave tiene baja
absorción debido a poco
almidón dañado y gluten débil.
El pan tiene volumen bajo; miga
con poca humedad; se
endurece pronto
Harina de trigo duro tiene alta
absorción debido a alto nivel de
almidón dañado y gluten fuerte.
El pan tiene volumen alto; miga
suave; retención de suavidad
prolongada
Trigo harinero-duro de gluten medio-fuerte y extensible
Trigo harinero-suave de gluten débil y no-extensible
Galletería
Harina de trigo suave
Baja absorción de agua y
gluten débil es ideal para la
expansión y cocción de la
galleta
Harina de trigo duro panificable
Alta absorción de agua (almidón y al
gluten medio fuerte).
No permite buena expansion ni buena
cocción de la galleta
Pastas o macarrones
Sémola de trigo Cristalino (Durum)
-color amarillo intenso y brillante
-Partícula Gruesa
-Muy baja absorción de agua
-Gluten fuerte
-Masas muy densas
TEMAS
Mercado del trigo
Calidad de trigo para usos diversos
Retos
Influencia genética, ambiental y de manejo sobre la calidad
Oportunidades
Conocimiento del control genético; análisis de efectos
ambientales y tecnológicos
Acciones
Mejoramiento genético bajo diversas condiciones
ambientales y de manejo de cultivo
Calidad de las variedades bajo condiciones diversas
“En los próximos 50 años, necesitamos
producir todo el trigo que se a consumido
durante todos los años de la historia de la
humanidad.”
Megan Clark, CEO of the Commonwealth Scientific and
Industrial Research Organization (CSIRO), Australia
Retos Convergentes
ESTRÉS TERMICO. Terminal
• Reduce llenado de grano; peso de mil granos; peso hectolítrico
• Menor rendimiento de harina/sémola
• Mayor contenido de proteína en grano y harina
• Podría mejorar calidad de panificación
Intermedio (actividad fotosintética)
• Incrementa proteínas de defensa de shock térmico
• Altera la composición de las proteínas del gluten
• Reduce fuerza e incrementa extensibilidad
• Reduce calidad de panificación en trigos con gluten medio a débil
ESTRÉS HIDRICO • Reduce periodo de llenado de grano; tamaño y peso de mil granos; peso
hectolítrico
• Menor peso hectolítrico; menor rendimiento de harina/sémola
• Mayor contenido de proteína en grano y harina
• Podría mejorar la calidad de panificación
La tecnología de producción afecta la calidad de trigo
Tecnologías inadecuadas (solas o en combinación) : • Fecha de siembra: Temprana o tardía
• Tipo de siembra: Plano o Surco
• Densidad de siembra: Baja o alta
• Fertilización inadecuada: bajos niveles; tiempos/divisiones
inadecuados; fuentes inadecuadas/ineficientes para
practicas de cultivo determinadas
EFECTO:
• Reduce peso de mil granos
• llenado de grano
• peso hectolítrico
• Contenido de proteína en grano
• Calidad de panificación
TEMAS
Mercado del trigo
Calidad de trigo para usos diversos
Retos
Influencia genética, ambiental y de manejo sobre la calidad
Oportunidades
Conocimiento del control genético; análisis de efectos
ambientales y tecnológicos
Acciones
Mejoramiento genético bajo diversas condiciones
ambientales y de manejo de cultivo
Calidad de las variedades bajo condiciones diversas
Control Genético de los
componentes del grano que definen
la Calidad
Es posible combinar y seleccionar a través del fito-mejoramiento los
principales genes que controlan la calidad de procesamiento de trigo
Características de Calidad Genes Cromosomas
Dureza de grano (puroindolinas) Pina-D1, Pinb-D1 (5DS)
Gluteninas Glu-1, Glu-3 (1A,1B,1D)
Gliadinas Gli-1, Gli-2, Gli-3 (Grupos 1 & 6)
Contenido de Proteína Gpc-B1 (6B)
Secalinas (centeno) (1B/1R) Sec-1, Sec-2 (1RS, 2RS)
Enzimas (grano brotado) Amy-1, Amy-2 (Grupos 6 & 7)
Tipo de almidón Wx-1 (7AS, 4AL, 7DS)
Polifenol oxidasa Ppo-A1, Ppo-D1 (2A, 2D)
Pigmento amarillo Psy-A1 , Psy-B1 (7AL, 7BL)
Lipoxigenasa Lpx-1, Lpx-2 y Lpx-3 4AS y 4BS
Métodos moleculares y convencionales para determinar la
calidad de trigo y sus harinas/ sémolas
Image Analyzer
x
Falling Number NIRS SDS-sediment Farinografo Mixografo
Chopin-Mixolab Minolta colorimeter
x x x
Alveografo
SDS-PAGE
NIRS FT-NIRS Sedimentación
x
x
x
Marcadores moleculares (16 validados en 2011)
Dureza de grano Pina-D1/Pinb-D1
Visco-elasticidad. Glu-1/Glu-3
Almidón (Índice amilosa/amilopectina) Wx-B1
Glu-1
SDS-PAGE
Glu-3
Influencia de la fertilización nitrogenada en el
rendimiento y la proteína en trigo Cristalino (Atil 2000)
(K Sayre, Y. 00-01)
Cuando el Nitrógeno no es
limitante durante el
desarrollo de la planta y el
llenado del grano, se
logran altos rendimientos
y alta proteína en grano
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0-0
-0
225
-0-0
300
-0-0
15-1
35
-0
75-1
50
-0
75-7
5-7
5
0-1
50
-75
0-2
25-0
30-2
70
-0
rendimiento proteína
ton/ha; proteína
%
N (kg/ha) y tiempo de aplicación
Basal-
1er nudo-
embuche
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ambientales y tecnológicos
Acciones
Mejoramiento genético bajo diversas condiciones
ambientales y de manejo de cultivo
Calidad de las variedades bajo condiciones diversas
Cruzamientos: para combinar caracteres deseables (CIMMYT)
Selección: Miles de líneas evaluadas bajo condiciones diversas (En CIMMYT):
•Siembra en fecha óptima y en fecha tardía; con y sin estrés hídrico; con labranza mínima y labranza convencional.
Líneas avanzadas elite:. Cientos de líneas de alto rendimiento y calidad
superior (CIMMYT) son evaluadas por INIFAP bajo condiciones diversas de
manejo de cultivo
Ensayos de Rendimiento. Experimental y con productores para identificar las
mejores líneas a registrar como nuevas variedades (INIFAP).
Nuevas variedades. Combinan: Alto potencial de rendimiento; Resistencia a
royas; calidad industrial mejorada (liberadas por INIFAP).
Demandas de Calidad. Necesitamos que se incorpore la industria a nuestro
proyecto.
CONACYT-SAGARPA-COFUPRO PROYECTO: 146788
Red Nacional de mejoramiento
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Calidad de trigo para usos diversos
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Influencia genética, ambiental y de manejo sobre la calidad
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Conocimiento del control genético; análisis de efectos
ambientales y tecnológicos
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Mejoramiento genético bajo diversas condiciones
ambientales y de manejo de cultivo
Calidad de las variedades bajo condiciones diversas
W 10^-4 J P/L
ABELINO F2004 80.3 40.2 13.2 11.6 4.7 175.6 586 2.1 873
ONAVAS F2009 81.1 46.1 12.5 10.6 4.0 150.7 396 0.8 793
TEPAHUI F2009 83.0 41.5 12.6 11.0 2.8 109.0 384 1.0 858
VILLA JUAREZ F2009 81.3 48.6 11.6 10.2 3.9 140.5 376 1.1 823
KRONSTAD F2003 81.9 42.0 12.8 11.7 2.8 112.5 375 0.9 850
ROELFS F2007 82.3 43.7 11.8 10.7 3.3 117.2 307 0.8 835
TACUPETO F2001 81.3 44.7 12.3 11.0 3.4 122.7 307 0.9 828
NANA F2007 82.3 48.1 12.6 11.1 2.7 95.7 266 1.0 870
NAVOJOA F2007 82.2 46.2 11.6 9.8 3.1 113.6 194 0.7 790
Tiempo de
amasado, min
Volumen
de pan,
ml
Variedades Mexicanas.
HARINEROS. El Carrizo
Sin. 2012-13 Manuel
Hernandez
Proteina
en harina
(%, 14%
H)
Proteina
en grano
(%, 12.5%
H)
Peso de
mil
granos,
g
Peso
Hectolitrico,
Kg/Hl
Mixografo
Torque
(%TQ*min)
Alveograma
(50% de
Absorcion)
Calidad de Trigo Mexicano bajo riego El Carrizo, Sin 2012-13
Lab CIMMYT. Manuel Hernandez
PATRONATO ORO C2008 83.0 46.8 14.6 14.1 27.2
SAWALI ORO C2008 83.5 43.3 15.1 13.3 26.4
MOVAS C2009 82.1 42.6 14.8 14.1 26.1
CIRNO C2008 83.5 47.8 14.0 13.0 21.4
HUATABAMPO ORO C2008 82.3 52.1 14.7 13.3 26.0
CEVY ORO C2008 83.9 42.6 14.8 13.0 27.1
Variedades Mexicanas.
CRISTALINOS. El
Carrizo Sin. 2012-13
Peso
Hectolitrico,
Kg/Hl
Peso de
mil
granos,
Proteina
en grano
(%, 12.5%
Color de
Semola
(Minolta, b)
Proteina
en semola
(% , 14%
Calidad de Trigo Mexicano bajo riego y sequia Y2012-13
Lab CIMMYT
suaves
La sequia resulta en disminución de peso hectolítrico
Calidad de Trigo Mexicano bajo riego y sequia Y2012-13
Lab CIMMYT
La sequia resulta en disminución de tamaño de grano
suaves
Calidad de Trigo Mexicano bajo riego y sequia Y2012-13
Lab CIMMYT
suaves
La sequia resulta en un incremento en la fuerza de gluten
Calidad de Trigo Mexicano bajo riego y sequia Y2012-13
Lab CIMMYT
suaves
La mayoría de los trigos panificables tienen de buena a excelente
extensibilidad bajo riego y sequia
Triguenio es un trigo muy tenaz, pobre para panificación
Calidad de Trigo bajo Temporal en el Estado de Mexico 16° ERTHT CICLO: P-V 2012 (Análisis en INIFAP)
Grano mas duro en Santa Lucia
Mayor Peso Hectolítrico en Tenango
Calidad de Trigo bajo Temporal en el Estado de Mexico 16° ERTHT CICLO: P-V 2012 (Análisis en INIFAP)
Mayor proteína en Santa Lucia Mayor fuerza de gluten en Santa Lucia
Mayor vol. de pan en Santa Lucia Gluten mas extensible en Santa Lucia
* *
* *
*
*
*
*
*
Debemos de Mejorar la manera como realizamos la
investigación. Debemos integrar acciones.
• Podremos resolver obstáculos? Sí, pero sólo si
dialogamos y nos comprometemos con acciones para
cumplir con objetivos reales y poder lograr una
producción sustentable de trigo en México.
• Con el trabajo colaborativo podríamos lograr más
producción con calidad deseable a costos menores que
los actuales.
• La población con menores recursos de Mexico (y otros
países) seguirá teniendo alimentos a base de trigo a
precios bajos.
Mejoramiento Genético
Nutrición vegetal
Practicas Conservacionistas de producción (AC)
Validación de Variedades
Produccion acelerada de
semillas
Debemos integrar Todo el trabajo de investigacion
para desarrollar variedades productivas y de calidad
deseable
La productividad y el aumento en la
producción son esenciales mas no
suficientes.
Las cosechas de trigo deben satisfacer la
demanda del mercado, para que se
produzcan alimentos básicos de calidad y
nutritivos y que sean de bajo costo
Hay que combatir el hambre, la pobreza y
el subdesarrollo tanto en zonas rurales
como en las urbanas