Andes

La implementación de un sistema de producción de semilla certificada, la identificación de fuentes de resistencia genética a CS como herramienta económica para los agricultores, la utilización de extractos vegetales y/o inductores de resistencia, el estudio de la epidemiología de la enfermedad en diferentes altitudes y latitudes, mediante mapas de predicción y la identificación del vector asociado con la enfermedad y su distribución espacial en Colombia, Costa Rica y Paraguay, tendrán un impacto favorable en el manejo integrado del CS permitiendo disminuir y prevenir la enfermedad, que bajo las condiciones cambiantes del clima podría diseminarse por toda Latinoamérica.

A través de este proyecto se busca implementar un sistema de producción de semilla vegetativa certificada mediante el uso de un sistema in vitro y de cámaras térmicas, que facilite a los productores multiplicar semilla sana a bajo costo. Se evaluará el efecto de micro-nutrientes y/o extractos vegetales como fertilizantes sobre el comportamiento de la enfermedad en variedades locales. Adicionalmente, se realizará un modelamiento climático, el cual permitirá un completo estudio epidemiológico de la enfermedad e identificará los posibles vectores naturales que la transmiten. Finalmente, se seleccionarán genotipos de yucas resistentes o tolerantes, facilitando un manejo eficiente del CS en las zonas productoras evaluadas.

Al término del proyecto, para cada uno de los países miembros del consorcio, se presentarán mapas de predicción del comportamiento de CS para la situación actual y para los periodos 2020 y 2050, que serán el resultado de analizar el impacto potencial actual y futuro del cambio climático sobre la enfermedad del CS y los vectores que la transmiten; se reportarán las variedades resistentes a la enfermedad seleccionadas y con características agronómicas deseables, se implementará un sistema de producción masivo de semilla vegetativa certificada. Basados en los modelos de predicción, se contará con alternativas de manejo integrado para la enfermedad, que permitirán a los productores aumentar productividad y reducir costos en cultivos tecnificados. Los cultivos no tecnificados podrán contar a mediano plazo con materiales productivos y resistentes, así como con tecnologías innovativas de manejo integrado de la enfermedad, que les permitan mejorar sus ingresos. Se espera que se beneficien potencialmente más de 2.500 agricultores a través de mayores ingresos, se genere empleo para los habitantes de las regiones productoras y se reduzcan residuos químicos contaminantes en la yuca y el medio ambiente. Con los resultados obtenidos se apoyará el cultivo de yuca en otras regiones y servirán de referencia metodológica para aportar al mejoramiento del estado fitosanitario del cultivo en países donde se ha reportado el CS como limitante (i. e. Venezuela, Brasil, Panamá y Guatemala), y de esta manera, reducir el impacto de la enfermedad por efectos del cambo climático en las diferentes zonas de América Latina. Por otra parte, se fortalecerán capacidades profesionales mediante la formación de estudiantes a través de tesis de grado. Se harán días de campo en zonas productoras de cada país y se distribuirán folletos, con el fin de capacitar a productores y técnicos en el reconocimiento y manejo de la enfermedad. Este proyecto permitirá el fortalecimiento de las cadenas productivas y favorecerá su sostenibilidad a través de la participación activa de todos sus actores y la creación de Gestores de Innovación Agrícola Rural (GIAR).

Las innovaciones tecnológicas planteadas e implementadas en la ejecución de este proyecto, contribuirán a que los agricultores puedan incrementar los rendimientos actuales por encima de 25 t/ha (industrial) y 11 t/ha (fresco), permitiendo disminuir los costos de producción y mejorar la tasa interna de retorno. Las actividades planteadas en este programa incluirán un detallado análisis de los costos de producción para generar información válida que ayude a realizar los análisis económicos y financieros correspondientes y por lo tanto mejorar la competitividad en los mercados.

El proyecto propuesto: “Desarrollo e implementación de herramientas genómicas de avanzada para contribuir a la adaptación de la caficultura al cambio climático” contribuirá a través de un mejor conocimiento del genoma del café al desarrollo de variedades resistentes y mejor adaptadas a cambios climáticos y a una mayor utilización y preservación del germoplasma del género Coffea. Este proyecto se desarrollará mediante un Consorcio de Investigación liderado por Colombia a través de la Federación Nacional de Cafeteros de Colombia (FNC), el Centro Nacional de Investigaciones de Café (CENICAFE) y la Universidad de Cornell con la participación de 10 países miembros de FONTAGRO: Colombia, Costa Rica, Ecuador, Honduras, Nicaragua, Panamá, Paraguay, Perú, República Dominicana, y Venezuela. Esta alianza nos permitirá tener un mayor impacto a nivel de cooperación regional hemisférica para promover tecnologías genómicas innovadoras que garanticen la sostenibilidad futura de la caficultura Latinoamericana. CATIE participará en el proyecto por su interés en caracterización, preservación y utilización de una de las colecciones internacionales ex situ de germoplasma de Coffea más grandes del mundo y su participación facilitará exploración de germoplasma de Coffea para estudios de adaptabilidad a cambio climático. El seguimiento científico del proyecto será hecho por el Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT).

Dado el incremento en el consumo del café en los últimos años, las innovaciones tecnológicas basadas en un mayor conocimiento del genoma del café serán esenciales en el contexto de cambios climáticos para poder cumplir las exigencias de los consumidores. El uso de tecnología genómica de avanzada para el desarrollo de variedades resistentes de mayor calidad y productividad permitirá responder al desafío del Mercado mundial que consume alrededor de 120 millones de sacos por año y registra un crecimiento de casi el 2% anual. Además tecnologías genómicas de avanzada permitirán promover el consumo de café de calidad para garantizar la sostenibilidad futura de la industria.

Nuestro objetivo es acelerar el conocimiento del genoma del café y la exploración y utilización de germoplasma, mediante: 1) la construcción del mapa físico del café basado en las dos especies diploides que originaron la especie tetraploide (Coffea arabica): C. eugenioides y C. canephora; 2) el uso de las nuevas tecnologías de secuenciación para dilucidar los genes que están presentes en el genoma del café. Este conocimiento nos permitirá localizar los genes de importancia económica en la producción de café y su posterior manipulación en los programas de selección de nuevas variedades. Las variedades mejoradas son la alternativa más económica y la tecnología de más fácil transferencia para manejar problemas de enfermedades y plagas, así como aspectos de calidad tales como tamaño de grano y características organolépticas. Por ser un cultivo perenne, el mejoramiento de variedades de café es un proceso muy lento, que además requiere de extensos lotes experimentales y mediciones durante varias cosechas. La genómica, permite la identificación y localización de genes de importancia y su caracterización rápida en progenies de interés y es por lo tanto una herramienta esencial para asistir al mejoramiento genético del café y de otros cultivos perennes.

En la actualidad los caficultores no cuentan con variedades resistentes al ataque de plagas y enfermedades cuya incidencia aumentaría en el caso del cambio climático y eso con llevaría al empleo excesivo del control químico con sus impactos ambientales. En consecuencia, es crítico para la sostenibilidad futura de la producción de café generar soluciones que incluyan el desarrollo y utilización de herramientas novedosas de genómica y tecnología de avanzada ya que los métodos tradicionales no han sido eficaces por ser costosos, lentos y no efectivos. Los beneficios directos serán el desarrollo de herramientas genómicas que permitan acelerar la producción de variedades con resistencia a insectos y enfermedades y explorar a nivel de plasticidad y adaptación la utilización de germoplasma para evitar reducción significativa a nivel de producción y calidad permitiendo la producción sostenible del café.

Con base en esa problemática, es importante desarrollar alternativas tecnológicas para disminuir el efecto nocivo de los agro-químicos, evaluando alternativas que permitan mejorar el equilibrio biológico y la fertilidad del suelo. De esa manera se busca restaurar los agro-ecosistemas a través del desarrollo de alternativas tecnológicas basados en la búsqueda de los recursos locales (biológicos y naturales), que permitan generar localmente su bioinsumos para generar sistemas sostenibles.

Una de las posibilidades es explorar las reservas microbiológicas nativas benéfica ya que ofrecen un potencial para desarrollar tecnología alternativa para los pequeños agricultores, quienes demanda tecnología accesible, de bajo costo y que no dañen su ecosistema y su salud.

Para aprovechar esos recursos, en el Centro Internacional de la Papa (CIP) se van ha generar, conocimiento, metodologías de extracción y evaluación de microorganismos, luego técnicas de multiplicación masiva. Todo este conocimiento será transformado en tecnología a través de la experimentación local hecha por la Corporación PBA y la Fundación PROINPA. Posteriormente, se formará un CIAL (Comité de Investigación Agrícola Local) con los que evaluarán las tecnologías probadas y se evaluarán en forma participativa para determinar dosis, momentos, frecuencias de aplicación y de esa manera poner a disposición d ela sociedad bioinsumos comprobados por agricultores.

El desarrollo de técnicas caseras para la producción de biofertilizantes, bioinsecticidas y biofungicidas, considerando la biomicrodiversidad agrícola local, será complementado con la construcción de una planta piloto para la producción de bioinsumos. Para eso se aislará, caracterizará, evaluará la función biológica y la eficiencia de microorganismos nativos en laboratorio, invernadero y campo. De los productos que no sean factibles de producir localmente, debido a cuestiones técnicas o niveles de inversión, se sugerirá vincular a un inversionista privado local, esto para asegurar que exista el mecanismo de llegar a los pequeños agricultores.

De esta manera se busca contribuir a la disminución del uso de agroquímicos, proteger la salud de agricultores y consumidores, a la restauración del ecosistema utilizando su propia biodiversidad, utilizar recursos propios y desarrollar capacidades locales, para lograr un mejor bienestar económico, disminuyendo los costos de producción, y asegurar la alimentación de las familias de los pequeños agricultores generando sistemas productivos sostenibles.

Sin embargo el uso de las herramientas mencionadas en el desarrollo de germoplasma en América Latina se encuentra limitado por dos factores: la heterogénea distribución de los recursos tecnológicos y la limitada disponibilidad de genes y QTLs de resistencia a enfermedades localizados y caracterizados para su uso en esquemas de selección asistida. Esta última limitación no afecta solament e a la región y ha dado lugar a numerosos iniciativas de detección y cartografía de genes a gran escala.

Nuestra intención, con el presente proyecto, es avanzar en la solución de las dos limitantes señaladas y dar un salto cualitativo y cuantitativo en el desarrollo de germoplasma de cebada resistente a enfermedades utilizando una serie de capacidades disponibles a nivel regional, junto con redes de cooperación desarrolladas en las últimas décadas y la disponibilidad de herramientas avanzadas que hacen viable la propuesta. Se ha elegido trabajar con dos enfermedades, la roya amarilla (causada por Puccinia striiformis ) y la mancha borrosa (causada por Cochliobolus sativus), que pueden considerarse como pilotos representativos de los diferentes problemas sanitarios del cultivo: biotrofo y hemibiotrofo, de la zona andina y de la zona de praderas, con impacto en cultivos de alimentación humana y con impacto en cultivos comerciales. Los tres países incluidos (Uruguay, México y Perú) ejemplifican los usos principales del cultivo. Esto asegura que el impacto del proyecto signifique un aporte para todas las zonas productoras de América Latina. Mediante la incorporación de herramientas tecnológicas avanzadas (caracterización genómica de alta productividad, análisis de desequilibrios de ligamientos, paquetes estadísticos varios, implementación de selección asistida) el proyecto busca desarrollar los programas de mejoramiento de cultivos de la región, ejemplificando en la combinación cultivo-enfermedad seleccionada el us o de dichas herramientas para la obtención de resultados aplicados y concretos para la solución de problemas específicos de la agricultura de la región.

La propuesta plantea en primer lugar la utilización de resistencias ya cartografiadas, disponibles y de efectividad conocida en el desarrollo de germoplasma adaptado a las regiones que cubre el proyecto utilizando para tal fin las capacidades desarrolladas por los participantes. Paralelamente se caracterizaran y cartografiaran nuevos genes y QTLs de resist encia utilizando la capacidad de análisis fenotípico del consorcio, la potencia de análisis genotípico de nuevos instrumentos de caracterización genotípica de alta capacidad como las plataforma Illumina OPA y los marcadores DArT, las herramientas de anális is estadístico que están siendo desarrolladas en el marco del Barley CAP Project (www.barleycap.org) y las características del germoplasma desarrollado por ICARDA. Por último el proyecto propone avanzar en el desarrollo de pirámides de resistencia combinando los nuevos genes detectados con los ya utilizados en la primera etapa. La implementación de tecnologías innovadoras, como las propuestas en este proyecto, permitirá acelerar y dar sostenibilidad al desarrollo de germoplasma con resistencia durable que m ejore la sostenibilidad del cultivo y la competitividad del sector agroindustrial.

Perú y Uruguay son las bases del presente proyecto en la medida que representan los tipos de producción más importantes del cultivo, además de que permiten cubrir las distintas condiciones agroecológicas que enfrenta éste en el continente. Por otra parte representan un excelente ejemplo de integración dentro de los diferentes actores de la cadena de producción. En el caso de Uruguay, la Mesa Nacional de la Cebada (creada en 1992) tiene como objetivo es fortalecer la producción de cebada en el Uruguay garantizando su sostenibilidad a través de la definición de líneas de investigación de acuerdo entre todos los integrantes y aportar financiamiento total o parcial a éstas. Está integrada por la Facultad de Agronomía de la Universidad de la República (FAGRO) y el Instituto de Investigación Agropecuaria (INIA) como organismos de investigación, la industria maltera y el Laboratorio Tecnológico del Uruguay. La cebada en Uruguay se produce con destino a la elaboración de cebada malteada para la exportación. Constituye una entrada de recursos muy importante para los productores no solo por su valor directo sino por la seguridad de comercialización al realizarse bajo contrato y con precio mínimo garantizado. Por otra parte la industria financia los insumos lo que hace al cultivo particularmente atractivo para agricultores con problemas de acceso al crédito. El hecho de ser un cultivo de exportación sin ningún tipo de protección oficial hace esencial para su sustentabilidad el aporte tecnológico de la investigación nacional.

En el Perú la “cadena de valor” de la cebada existe desde el año 2000. Fue formada por decreto supremo y es liderada por el Ministerio de Agricultura. Es una agrupación interinstitucional que involucra a todos los agentes productivos y busca reactivar la producción, transformación y utilización de este cultivo.(está integrada por los productores de cebada de todo el país, el Ministerio de Agricultura, la Universidad Nacional Agraria LA MOLINA, INIEA, Cáritas del Perú, ADRA Perú, Maltería Lima, la asociación de panaderos peruanos y diputados). La cebada en Perú es un cultivo producido principalmente por las comunidades indígenas como un cultivo básico para su alimentación en campos mayormente ubicados sobre los 3.000 msnm. El 93.6% de las unidades productivas consumen la cebada que producen y el cultivo contribuye con el 20% del total de las calorías ingeridas por las familias rurales de la región altoandina. Más del 50% del total del área sembrada se realiza en unidades productivas menores a 5 ha.

El Centro Internacional de Investigaciones Agrícolas para Zonas Áridas (ICARDA) tiene como mandato el realizar mejoramiento de cebada y apoyar a los programas de investigación en ese cultivo a nivel mundial. El programa regional de cebada para América Latina se lleva a cabo en forma conjunta con el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) en México. A través de su colaboración con los programas nacionales de la región, especialmente aquellos en países en vías de desarrollo (Argentina, Bolivia, Brasil, Chile, Colombia, Ecuador, México, Peru, Uruguay), beneficia fundamentalemente a los pequeños productores de cebada de bajos recursos. El germoplasma desarrollado por el programa ha sido exitoso en América Latina y ha resultado útil como fuente de germoplasma o como variedades en otras regiones, siendo solicitado cada año por aproximadamente 50 países, principalmente bajo la forma de viveros internacionales. Entre los objetivos del programa se encuentra el mejoramiento de todos los tipos de cebada producidas comercialmente para los más diversos usos. En países como Perú y Ecuador se estima que más del 80% de las variedades sembradas poseen germoplasma proveniente del programa de ICARDA/CIMMYT.

El presente proyecto se basa en la utilización de fortalezas comparativas y experiencias complementarias del equipo y de sus colaboradores además de la tradicional integración de éstos en las cadenas productivas de ambos países . ICARDA contribuirá con su germoplasma, que ha comprobado ser de utilidad en varios países, y que presenta una combinación muy amplia y balanceada de fuentes de resistencia de diverso origen, además de sus capacidades para la caracterización genética y fenotípica de dicho germoplasma. FAGRO e INIA de Uruguay, a través de su programa coordinado de investigación y mejoramiento de cebada contribuirán con su experiencia en mejoramiento genético por resistencia a enfermedades y por calidad maltera. FAGRO contribuirá con su experiencia en el desarrollo de pirámides de resistencia. La unidad de genómica de la Universidad Cayetano Heredia (Perú) contribuirá con su capacidad de caracterización genética. INIEA (Perú) contribuirá en el desarrollo de material resistente y la evaluación fenotípica, al igual que el Colegio de Posgraduados (Chapingo, México). La Oregon State University (OSU) a través del programa de cebada dirigido por Patrick Hayes tiene gran experiencia en caracterización de germoplasma de cebada, mapeo de genes de resistencia y desarrollo de pirámides de resistencia. Asimismo los integrantes de este proyecto han tomado contacto con los otros participantes de las cadenas productivas en Perú y en Uruguay y será en colaboración con los otros participantes que se llevará a cabo la transferencia de tecnología.

A final del proyecto se esperarían resultados concretos tanto del punto de vista de material avanzado adaptado y con fuentes de resistencia incorporadas (que eventualmente podrá ser liberado como nuevas variedades) así como la disponibilidad de nuevo germoplasma para ser usado por los programas nacionales de investigación. Se generará conocimiento básico útil que podrá ser utilizado para aumentar la eficiencia de los programas de investigación.

Para cumplir con los objetivos se utilizarán tecnologías así como herramientas de punta raramente aplicadas a este cultivo en la región. Esto es especialmente importante ya que permitirá a productores de bajos recursos beneficiarse de estas nuevas metodologías de investigación aplicada. El impacto potencial directo será mesurable a través de incrementos de rendimiento, mejora en la calidad del producto final y mayor seguridad de producción y alimentaria en los países en donde la cebada es un alimento básico, debido al lanzamiento de variedades más resistentes y adaptadas. El grupo de investigación estará perfectamente articulado ya que está constituido en su mayoría por científicos con amplia experiencia en el cultivo y que ya se encuentran colaborando por un largo período de tiempo tanto a nivel institucional como personal en otros programas de investigación.

Las capacidades de los integrantes del proyecto, las tecnologías innovadoras actualmente disponibles, las características de los países involucrados, y la articulación existente dentro de las cadenas de producción nacionales constituyen una oportunidad valiosa de implementar un proyecto ambicioso académicamente que a su vez de respuestas concretas a un problema de gran importancia de los sistemas de producción reales.