Fisiología del arroz Marassi introducción objetivos

Fisiología del arroz Marassi introducción objetivos

1. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Fisiología del arroz y
mejoramiento

2. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Mejoramiento genético
Aumentar rendimiento
Rendimiento: Kg/ Ha
Peso de 1000 granos
Materia seca producida etapa vegetativa
N°panojas / m
2
N°de granos / panoja

3. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Mejoramiento genético
Aumentar la eficiencia de producción de
biomasa (materia seca)
Incrementar la distribución de biomasa
a los destinos de interés economico
Granos

4. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Fenología de la planta de arroz
Fisiología del arroz
Factores que afectan rendimiento

5. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
S
0-3
V
1-13
R
0-9
Fenología de la planta de arroz

6. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Etapa vegetativa
Germinación
S
0
S
1
S
2
S
3

7. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Plántula
Dura de 14-20 días
Desde primer hoja hasta quinta hoja.
Hasta tercer hoja la planta vive de las
reservas del endosperma
A partir 5ºhoja emerge primer macollo
Etapa vegetativa

8. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Macollaje
25-55 días de duración
Primer macollo emerge previo al estado
de 5 hojas
Desarrollo igual al del tallo principal
Etapa vegetativa

9. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Macollaje
Menos número de hojas , menor tamaño
y desarrollo mas tardío
Difícil distinguir del tallo principal
Crecimiento muy activo
Hasta elongación entrenudos acumula
almidón en las vainas de las hojas
Primer componente del Rendimiento
Nº panojas / Ha (potenciales)
Etapa vegetativa

10. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Macollaje
TPP
1
3
5
2
4
6
P PP P P
SS
SSS S SS
T T
Etapa vegetativa

11. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Diferenciación primordio
Desarrollo de la panícula
Es posible distinguir las espiguillas
La panícula se eleva dentro de la vaina de la hoja bandera
Etapa Reproductiva

12. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Embarrigado (encañado, embuchado)
Etapa Reproductiva
12-16 días luego de diferenciación
Vaina hoja bandera se hincha
Se elongan los entrenudos del tallo
Sensibilidad a las bajas
temperaturas
Segundo Componente del Rendimiento
Nº granos / panoja

13. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
La panoja emerge de la vaina de la hoja
bandera
Las flores se abren, son fecundadas y se
cierran.
Duración: 3-5 días luego de la emergencia de la
panoja.
La antesis floral ocurre desde arriba hacia
abajo
Floración
Etapa Reproductiva

14. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Madurez lechosa
Etapa de llenado y maduración del grano •El ovario se desarrolla
•Aparecen los gránulos de almidón
•Comienza la diferenciación del embrión
•Los carbohidratos se traslocan de hojas y tallos al grano
•El endosperma presentan apariencia lechosa
Tercer Componente del Rendimiento
Peso de 1000 granos
Etapa Reproductiva

15. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Se va perdiendo humedad y endosperma se hace pastoso
El endosperma se comprime entre lemma y palea que le
dan la forma y tamaño final Madurez pastosa
Etapa de llenado y maduración del grano
Etapa Reproductiva

16. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
•35-40 días luego de la polinización se
alcanza la madurez.
•El Contenido de agua es menor al 20%.
•La panoja madura de arriba hacia abajo
(tiene granos duros, pastosos y
lechosos).
Madurez dura
Etapa de llenado y maduración del grano
Etapa Reproductiva

17. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Nº de plantas
Nº de macollos
Nº de granos
Peso del grano

18. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Crecimiento foliar
Senescencia foliar
Proteólisis, síntesis de aminoácidos y proteínas
Fotosintesis
Absorción de nutrientes
Traslado de nutrientes y fotoasimilados
Crecimiento del cariopse
Llenado de grano
Secado de grano
Aerénquimas
Sílice
Partición de fotoasimilados
Fisiología del arroz

19. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Síntesis de AG
3
a aleurona
Transcripción de la amilasa
Transporte a endosperma para
degradación almidón
Imbibición de la semillas
Temperatura
Temperatura mínima 6-8º C
Temperatura optima 30-32º C
Temperatura máxima 41º C
Germinación
Maltosa y moleculas de almidón de cadena corta

20. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Germinación
Emerge primero radicula
Emerge primero coleoptile
Oxigeno
El tenor de oxigeno en suelo determina el tipo de germinación
Alto tenor de oxigeno
Bajo tenor de oxigeno
Siembra en seco
Siembra en agua

21. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Etapa vegetativa
Se inicia con la primer hoja verdadera (completa)
Los eventos en esta etapa son:
Iniciación foliar
Elongación foliar
Maduración de la lámina foliar
Formación del collar
Elongación de la vaina
Formación del nudo
Elongación del entrenudo

22. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Requerimientos
Climáticos
Culturales
Cultivar
Densidad de siembra
Fertilización
Riego
Radiación
Temperatura
del agua 31º / 16º
N > 3,5%
P > 0,25% en el tallo principa
l
Etapa vegetativa

23. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Etapa vegetativa
Fotosíntesis
Energía lumínica Energía química
Fijar CO
2
Carbohidratos
Rendimiento es resultado de fotosíntesis

24. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Etapa vegetativa
Fotosíntesis
Hoja bandera
(llenado de grano)
Rendimiento por tallo
Rendimiento por planta
Presencia y cantidad de destinos
Granos acumulando reservas
Rendimiento por area
Numero de tallos / Ha
Numero de granos/panoja
Peso de 1000 granos
Intensidad fotosintetica
Indice de Area foliar

25. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Etapa vegetativa
Hasta elongación de entrenudos Almacenamiento de almidón se hace en las vainas foliares
Vainas almacenan almidon y /o sucrosa

26. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Una vez inudado el arroz crece en hipoxia
Etapa vegetativa
Las raices necesitan oxigeno para ser funcionales
Suelo inundado las raices se recubre de Fe
(ferroso)
Las hojas mueren en 3-6 filocronos de elongación
No proveen de oxigeno a las raices
Nudos y entrenudos proveen de oxigeno a la raiz
Aerenquima

27. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Formación de aerénquimas
Tejido capaz de conducir oxigeno
Muerte ordenada y programada de las
células (apoptosis) produciendo grandes
espacios intercelulares
La conducción de oxigeno en arroz
inundado se hace por la linea de nudos y
entrenudos con aerénquimas
Etapa vegetativa

28. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Requerimientos
Climáticos
Temperatura: 18 a 25 ºC
Humedad:
Oxigeno: Desarrollo de radícula
Culturales
Preparación terreno
Fecha y densidad de siembra
Distribución de la semilla
Método de siembra
Control de malezas
Etapa vegetativa

29. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Nitrógeno
Rápidamente absorbido por las plántulas y convertido en
proteínas foliares
Parte de este nitrógeno se transfiere de las hojas adultas a
las jóvenes hasta después de llenado de grano
Etapa vegetativa
Las hojas se expanden, llegan a maximo fotosintetico y
mueren.
Nutrición mineral

30. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Aminoacidos constitutivos de la hoja
son transformados a:
Rapidamente traslocables a destinos como hojas en
crecimiento
Glutamato, glutamina y serina
Nitrogeno es redistribuible a las hojas jovenes durante todo
el periodo vegetativo.
Nitrógeno
Etapa vegetativa Nutrición mineral

31. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Máxima area foliar en R
0
Inicio panicula R
0
Hojas parecen sufrir deficiencia de nitrogeno.
Diferenciación panícula R
1
Alta demanda de
nitrogeno traslocable
Nitrógeno
Etapa vegetativa Nutrición mineral

32. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
•Aumenta numero de espiguillas por panoja
•Interrelación marcada entre absorcion de N y radiación
•Características del tipo de planta afectan la relación anterior
Plantas semienanas muy macolladoras y menor tamaño de
panoja:
Muy afectadas en su respuesta al N con baja radiación
Poco afectadas en su respuesta al N con baja radiación
Plantas altas, poco macollaje y panojas grandes : Nitrógeno
Etapa vegetativa Nutrición mineral

33. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Sílice
Tiene absorción selectiva por el ácido silícico
Se deposita en paredes celulares y epidermis
Incrementa fotosintesis
Reduce el consumo de agua
Favorece las posicion erecta de las hojas
Reduce efectos de toxicidad de algunos
nutrientes por excesiva absorcion
Etapa vegetativa
Nutrición mineral

34. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Etapa reproductiva Desarrollo del grano
Lleva un período relativamente largo en el desarrollo de la planta
Desarrollo del tubo polínico
Nutrición del endosperma y embrión
Elongación del grano: expansión de pared celular hasta
ocupar el maximo espacio entre lemma y palea
Energía

35. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Etapa reproductiva
Primer carbohidrato transportado
sacarosa
Desde fertilización hasta fin de elongación
sacarosa
Invertasas acidas
glucosa + fructosa
Desarrollo del grano

36. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Etapa reproductiva
Llenado del grano
Células del endosperma almacenan fundamentalmente almidón
Células de la aleurona con lípidos y proteínas
Células de las capas sub aleurona almidón, lípidos y proteínas

37. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Etapa reproductiva
Llenado del grano
Bioquímica del llenado se lleva acabo en dos lugares
Citosol Plastidos
sucrosa sintasa
sucrosa
UDP-glucosa + fructosa
PPi
Glucosa-1-Fosfato
ATP ADP
ADP-Glucosa
ATP
PPi
UTP
Formacion almidón
Unidades de ADP-glucosil
Glucosa-1-Fosfato
ATP
PPi
amilopectina amilosa
ADP

38. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Requerimientos
Climáticos
Culturales
Nitrógeno
Riego
Radiación solar
Alto requerimiento de nitrógeno
traslocable desde las hojas
Etapa reproductiva

39. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
25 a 55 días
Periódo
crítico para
radiación
solar
EmergenciaMacollajePrimordioFloración
Grano
pastoso
Grano
maduro
15 días 21 días 21 días 10 días
Requerimiento de radiación solar (%)
75
50
100

40. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Rendimiento
Radiación incidente
Eficiencia de intercepción
Eficiencia de conversión
Eficiencia de traslado a parte aerea
Eficiencia de partición a granos
Radiación solar incidente Energía para producción MS
Biomasa vegetativa

41. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Rendimiento
(Kg/ha)
Radiación electromagnetica
OC0,3-3nm (lumínica)
OL5-100 nm (térmica)
µmol.m
-2
s
-1
Radiación incidente

42. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Factores que afectan la radiación solar incidente
en el cultivo •Longitud del día
•Máxima intensidad de radiación esperable en un día claro
•Nubosidad
Fotosíntesis

43. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
D EFMAMJJASOND
meses
PAR
Variación de la radiación según los meses
Variación de la radiación según la latitud
40º LS
D EFMAMJJASOND
meses
PAR
0º LS
40º LS

44. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Radiación incidente
Radiación interceptada
Materia seca producida
Materia seca parte aérea
Rendimiento económico
Eficiencia de
intercepción
Eficiencia de
conversión
Eficiencia de partición
parte aérea
Eficiencia de
partición a granos

45. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Radiación incidente
Radiación interceptada
Eficiencia de
intercepción
Arquitectura planta,
crecimiento foliar,
senescencia
prácticas agronómicas

46. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
a = IAF Planófilas > intercepción que erectófilas
Planófilas
k = 1.5
Erectófilas
k = 0.3
Arquitectura de planta

47. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Habito de macollaje
Erecto Intermedio Abierto
Disperso Procumbente

48. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
123456
IAF
Radiación
Planófilas
Erectófilas

49. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Senescencia foliar

50. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Radiación incidente
Radiación interceptada
Materia seca producida
Eficiencia de
intercepción
Eficiencia de
conversión
Eficiencia partición
parte aérea
Bioquimica
Factores que la afectan
Diferentes largo de ciclo
Vegetativo - Reproductivo
C3

51. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Duracion del ciclo
Estábajo control genético y modulados por factores
ambientales
Temperatura
Fotoperiodo
Radiación

52. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Temperatura
I
II
III
I= reacciónII= desnaturalizaciónIII = tasa de reacción
I -II = III
Tasa de reacción
Temperatura ºC

53. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Duración (días)
T °C
baseóptima exceso
Temperatura
Tb To Tm
1/duración (tasa de desarrollo)
T ºC
Tiempo térmico = ∑(T - Tb) = ºC día
Modelo cuantitativo
(estimar duración distintas fases fenológicas)

54. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Temperatura

55. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Fotoperíodo
Fc
6 18 12
Hs
Emergencia-Floración (ºC días)
Días cortos
S D M J
Precocidad
intrínseca
Sensibilidad
Siembra
12

56. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Radiación incidente
Radiación interceptada
Materia seca producida
Materia seca parte aérea
Rendimiento económico
Eficiencia de
intercepción
Eficiencia de
conversión
Eficiencia de partición
parte aérea
Eficiencia de
partición a granos
Composición reserva
del grano

57. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Partición a granos
Crecimiento Rendimiento
Indice de cosecha
Indice de cosecha =
Rendimiento en grano
Biomasa total

58. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Indice de cosecha =
Rendimiento en grano
Biomasa total
Numero de
granos
Peso de granos
Activo crecimiento durante etapa
crítica de fijación de granos
Activo crecimiento durante
el llenado de granos
Partición a granos

59. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Calidad de la biomasa producida
Con 1 gramo de glucosa se obtienen:
0,83 g de almidón
0,33 g de aceite
0,41 g de proteínas
Requerimientos de glucosa para la
producción de grano
(g glucosa / g grano)
Arroz: 1,4
Girasol: 2,4
Soja: 2,0
Indice de cosecha
Partición a granos

60. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Control de distribución
Reguladores de crecimiento
Control nutricional
Relación fuente-destino
Partición a granos

61. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Transporte asimilados
Carga y descarga
Partición
Interacción fuente-destino
Cantidad de carbohidratos producidos
Nº de espiguillas fecundadas
Relación fuente-destino
Partición a granos

62. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Plasticidad morfológica
Variaciones fenotípicas de distribución
Ideotipos
Partición a granos

63. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Plasticidad morfológica Variaciones fenotípicas de distribución
Ideotipos
Partición a granos

64. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Dias desde siembra Dias desde siembra
Dias desde siembra
Materia seca (Kg/ha)
Materia seca (Kg/ha)
Materia seca (Kg/ha)
Variaciones fenotípicas de distribución
T
H
T
H
T
H
G
G
G

65. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Plasticidad morfológica
Variaciones fenotípicas de distribución
Ideotipos
Partición a granos

66. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Ideotipos
Hoja bandera
µMol PPDF. m
-2
s
-1
µMol CO
2. m
-2
s
-1
Partición a granos
Inferiores
planta moderna
Inferiores
Planta tradicional

67. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Mejoramiento genético
Aumentar rendimiento
Rendimiento: Kg/ Ha
Peso de 1000 granos
Materia seca producida etapa vegetativa
N°panojas / m
2
N°de granos / panoja

68. Chillan 15-26 de enero de 2007
II Curso de capacitación en mejoramiento genético del arroz
Mejoramiento genético
Aumentar la eficiencia de producción de
biomasa (materia seca)
Incrementar la distribución de biomasa
a los destinos de interés economico
Granos
Cambio en el tipo de planta
Aumento en el numero de
destinos de fotosintatos
Disminuir senescencia foliar
Modificar duración ciclo
vegetativo-reproductivo