Innovaciones agroecológicas en cultivos extensivos y legumbres
Leguminosas, biodiversidad y cambio climático
Lucía De la Rosa Fernández CRF, INIA- AEL Valladolid, 5 de octubre 2017
Objetivos del Año Internacional de las Legumbres (IYP)
Diferenciacion del MAGRAMA en Proteaginosas (guisantes secos, altramuz dulce, habas y haboncillos) y Leguminosas Leguminosas grano (judías secas, lentejas, garbanzos, vezas y yeros)
Fuente: ALE Año Internacional de las Legumbres (IYP)
Foro INIA Leguminosas. Producción y consumo, una revolución pendiente Leguminosas y Legumbres
• Posición taxonómica: Reino: Plantae División: Magnoliophyta Clase: Magnoliopsida Subclase: Rosidae Orden: Fabales Familia: Leguminosae o Fabaceae* (730 géneros y 19.300 especies) Subfamilia Papilionoideae o Faboideae (478 géneros, 28 tribus** y 13.800 especies) • Frutos en forma de vaina y de las que se utiliza la semilla seca (principalmente para consumo humano)
*Sub-familias: Caesalpinioideae (cesalpinoideas), Mimosoideae (mimosoideas) y Papilionoideae o Faboideae **Tribus:Fabeae, Ciciereae, Phaseoleae, Genisteae, Aeschynomenae Legumbres: centros de origen y especies
Centro de Origen Tribu Nombre científico de la especie Nombre común Próximo Oriente y Mediterráneo Cicereae Cicer arietinum L. Garbanzo Fabeae Lathyrus sativus L. y otros latiros Almorta Fabeae Lens culinaris Medik. Lenteja Genisteae Lupinus albus L. y otros lupinos Altramuz Fabeae Pisum sativum L. Guisante Fabeae Vicia faba L. Haba Fabeae Vicia ervilia Willd. Yero Fabeae Vicia sativa L. y otras vicias menores Veza
África Subsahariana Phaseoleae Dolichos purpureusL. y otros dolicos Dolico Phaseoleae Vigna ungiculata(L.) Walp. y otras vignas Caupí Phaseoleae Vigna subterranea (L.) Thouars ex DC. Guanzú Phaseoleae Macrotyloma geocarpum (Harms)Merechal &Baudet Kestingiela Norte de China Phaseoleae Glycine max (L.) Merill. Soja Phaseoleae Vigna angularis (Willd.) Ohwi&H.Ohashi y otras vignas Judia adzuki Phaseoleae Mucuna pruriens (L.)DC. y otras mucunas Judía aterciopelada Sudeste Asiático Phaseoleae Canavalia gladiata (Jacq) DC. Judía Jack Phaseoleae Phosphocarpus tetragonolobus (L.) DC Judía alada Phaseoleae Vigna mungo (L.) Hepper Judia mungo Phaseoleae Vigna radiata (L.) R. Wilczek Judia mungo Phaseoleae Cajanus cajan (L.)Huth Gandul América Phaseoleae Canavalia ensiformis (L.) DC. Judía sable Phaseoleae Phaseolus vulgaris L. Judía común Phaseoleae Phaseolus coccineus L. Judía escarlata Phaseoleae Phaseolus lunatusL. Judía de Lima Dalbergieae Arachis hypogaea L. Cacahuete Genisteae Lupinus mutabilis Sweet Altramuz Leguminosas y Legumbres
Características nutricionales: • Elevado contenido en proteínas (20-25%), hidratos de carbono de absorción lenta, fibra soluble (12-25%). Poca grasa. No tienen gluten ni colesterol. Nutraceúticos (galacto oligosacáridos, saponinas, fitatos, inhibidores de proteasas). • Efecto positivo en la reducción del riesgo cardiovascular, hipertensión y la diabetes de tipo II. Anti-inflamatorio Características ambientales: • Capacidad de fijación de nitrógeno atmosférico mediante la acción de bacterias establecidas de forma simbiótica en las raíces de estas plantas Alto contenido en proteínas (15-50%)
Aspectos positivos Aspectos negativos • Contenido 2-3 veces mayor • Bajo contenido en aa azufrados que cereales (metionina y cistina) • Ricas en lisina y treonina • Bajo contenido en aa • Menor digestibilidad que las azufrados, que favorece la proteínas de origen animal retención de calcio debido a • Globulinas 7S en soja y lupino, - Su estructura relacionadas con la - Presencia de inhibidores de disminución de colesterol y proteasas triglicéridos • Las lectinas, los inhibidores de Aunque los ttos. térmicos proteasas y de amilasas son aumentan la digestividad compuestos bioactivos • No tienen gluten Hidratos de carbono (25-60%)
Importante fuente de hidratos de carbono complejos, principalmente almidón (hasta 60% del total) y oligosacáridos tipo rafinosa (30-80% del total)
Absorción lenta y bajo índice glucémico (40-50)
Almidón: Ayuda a controlar los niveles de glucosa e insulina en sangre, esto tiene un efecto positivo en la diabetes tipo 2 Ayuda a mejorar la homeostasis de lípidos, esto tiene un efecto positivo en las enfermedades cardiovasculares
Galactósidos (azúcares de la familia de la rafinosa) Responsables de las flatulencias Son prebióticos (favorecen el crecimiento de microorganismos) Fijación de Nitrógeno Las leguminosas en la PAC Las leguminosas en la PAC Cultivo mundial de legumbres
Cultivo de leguminosas: entre el 12-15% de la superficie mundial cultivable; 27% de la producción mundial de alimentos
Producción total de leguminosas por continentes. Fuente: Producción de las especies más importantes de leguminosas grano por FAOSTAT (2015) continente, 1993-2013. Fuente: FAOSTAT (2015) Cultivo de legumbres en España
Serie histórica de superficie cultivada y producción total de leguminosas en España (Faostat 2014; Magrama 2016 )
900000
800000
700000
600000
500000
400000
300000
200000
100000
0
Cultivated area Production Cultivo de legumbres en España
350000 300000 Superficie dedicada al cultivo de 250000 leguminosas en España. 200000 (FaoStat 2014; MAPAMA 2016) 150000 100000 50000
Bean Bitter Vech Chickpea Faba bean Lentil Pea Vech
350000 Serie histórica de producción de las principales 300000 250000 leguminosas en España 200000 (FaoStat 2014; MAPAMA 2016 ) 150000 100000 50000
Bean Bitter Vech Chickpea Faba bean Lentil Pea Vech ¿Qué se siembra?
• Variedades incluidas en los registros de variedades de la OEVV o de la Oficina Comunitarias:
http://www.mapama.gob.es/app/regVar/BusRegVar.aspx?id=es • Las variedades incluidas en las IGP y DO
• Variedades locales Cultivo de legumbres en España
Serie histórica de las principales leguminosas importadas (t) en España (Faostat 2014; Magrama 2016 ).
1000000
800000
160000 140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0
Beans Faba Bean Chickpea Lentil Pea Recursos fitogenéticos para la agricultura y la alimentación
TIRFAA: son cualquier material genético de origen vegetal de valor real o potencial para la agricultura y la alimentación. El material genético es el que contiene unidades funcionales de la herencia
AGROBIODIVERSIDAD Recursos fitogenéticos para la agricultura y la alimentación
▪ Especies cultivadas variedades comerciales actuales variedades comerciales obsoletas variedades locales (autóctonas, criollas…) ▪ Materiales de mejora y stock genético NUS, CWR ▪ Especies silvestres •uso directo •uso indirecto •uso potencial (Esquinas- Alcázar, 1993) Origen de los recursos fitogenéticos
AMBIENTE Clima, suelo, seres vivos, mutación, Bases genéticas de la recombinación, hibridación diversidad
VARIABILIDAD GENETICA DE LAS PLANTAS Variedades locales adaptadas a diferentes agroecosistemas
Domesticación ACCION HUMANA Prácticas agrícolas, preferencias… Movimientos humanos • Importancia de los recursos fitogenéticos
Son un Patrimonio de la Humanidad de valor incalculable
La estabilidad de los ecosistemas (resiliencia)
interdependencia La seguridad alimentaria mundial Cambio alimentaria climático Hacer frente a cambios ambientales Obtención de nuevos cultivos para nuevas necesidades
mejora vegetal Erosión
La aplicación masiva de los logros de la mejora SUSTITUCIONvegetal DE ha VARIEDADES puesto en marcha LOCALES un proceso POR que VARIEDADES COMERCIALESdestruye MASla materia PRODUCTIVAS prima de los mejoradores Y HOMOGÉNEAS
PERDIDA DE DIVERSIDAD GENETICA (especies y cultivares)
▪ LIMITACIÓN FRENTE A NUEVAS NECESIDADES
▪ INCREMENTO DE LA VULNERABILIDAD DE LOS CULTIVOS Erosión
Una patata afectada por el mildiú (Phytophtora infestans). El exterior está contraído y el interior Monumento a la gran hambruna irlandesa en descompuesto y podrido. Dublín.
Helminthosporium maydis Sistemas de conservación de RFs
Variabilidad en semillas
Banco de semillas Colección campo de olivo
In situ: parque nacionales, parque regionales, red Natura 2000, LIC, ZEPA…
Ex situ: bancos de semillas, colecciones en campo, colecciones in Flora silvestre vitro, crioconservación, polen, bancos de ADN… La conservación de los RFs en España
▪ 1893. Colección de vides de la Estación de Viticultura y Enología de Haro ▪ 1.900-50. Colecciones del Instituto de Cerealicultura ▪ 1956. Estación Pomológica en Villaviciosa (Asturias) ▪ 1966. Banco de semillas de especies silvestres ETSIA-Madrid ▪ 1974. Recolección de maíz en Galicia ▪ 1977. Primeras actividades sistemáticas de recolección de germoplasma para conservación (apoyo de FAO) ▪ 1981. O.M. 5 marzo del MAPA sobre “Conservación y Utilización del Patrimonio Genético Vegetal” ▪ 1993. O.M. del MAPA de 23 de abril sobre “Conservación y Utilización de Recursos Fitogenéticos” La conservación de los RFs en España
El Programa Nacional de Conservación y Utilización Sostenible de los Recursos Fitogenéticos Para la Agricultura y la Alimentación Título IV de la Ley 30/2006, considerando los Art. 6 y 7 del TI Objetivos
• Evitar la pérdida de la diversidad genética de especies y variedades agroalimentarias en desuso y de aquellas otras cuyo potencial genético es susceptible de ser utilizado directamente o en mejora genética • Caracterizar y documentar el material para fomentar su uso • Establecer la adecuada estructura de la red de bancos de RFs que encauce la necesaria cooperación nacional e internacional en el tema.
Ley 30/2006, Título IV, Artículo 48 La conservación de los RFs en España
El Centro Nacional de Recursos Fitogenéticos Funciones I. Colección de Semillas Base de la Red Española II. Documentación de la Red Española, Inventario Nacional III. Colección activa nacional de cereales de invierno, leguminosas grano, industriales
Relaciones con otros grupos
• Con todos los usuarios de RF interesados en investigación, mejora, docencia… en el ámbito nacional e internacional. • Con ECPGR y sus grupos de trabajo, ISTA, Comisión de Recursos Fitogenéticos de FAO, Órgano Rector del TIRFA. • Docencia: cursos de post-grado, másteres… La conservación de los RFs en España en cifras
18000
16000
14000 37public collections 12000
10000
8000
6000
4000
2000
0 Winter Spring cereals Forages Forestry Fruits Vegetables Industrial Legumes Olive tree Ornamentals Aromatic & Other species Vitis cereals species crops medicinal plants ESP004 CRF ESP003 ETSIA_Wild ESP010 La Orden ESP027 CITA_Veg ESP026 COMAV ESP080 IMIDRA_Wine ESP119 CIAM ESP172 CCBAT ESP124 CIA_Cuenca ESP109 ITACYL ESP058 CSIC_EELM ESP007 CSIC_EEAD ESP046 IFAPA_Cor ESP009 CSIC_MBG ESP117 JBO_Ten ESP149 CITA_For ESP197 Uni Navarra ESP110 CITA_Fru ESP025 IVIA_Citrus ESP160 Univ MH ESP014 IRTA ESP133 IMIDA_Fru ESP200 IRFAP ESP032 SERIDA ESP074 IFAPA_Jerez ESP216 IVICAM ESP089 Univ Lleida ESP016 NEIKER ESP223 EVEGA ESP048 ICIA ESP031 Lourizan ESP138 IFAPA_Mal ESP218 JBCLM ESP198 IMIDRA_Hor ESP103 Univ Oviedo ESP222 EL Chaparrillo ESP214 Univ Sevilla La conservación de los RFs en España en cifras
COLECCIONES ACTIVAS DEL CRF: 22.046 entradas
Secale; 502; 5% Otras; 31; Triticosecale; 0% 528; 6% Aegilops; 746; 8% Triticum; 3285; 35% Avena; 1680; 18%
Hordeum; 2673; 28%
CEREALES DE INVIERNO
Glycine; Lupinus; 21; 129; 1% 0% Otros; 94; Lathyrus; 1% 440; 4% Vigna; 493; 5% Lens; 595; 6% Phaseolus; Pisum; 681; 3590; 37% 7% Cicer; 842; 9% Vicia; 2950; 30%
LEGUMINOSAS GRANO La conservación de los RFs en España en cifras
COLECCIÓN BASE DEL CRF: 42.264 entradas Leguminosas La conservación de leguminosas en cifras
Colecciones de leguminosas grano en instituciones de la Red del PCURF. Tipo de material La conservación de leguminosas en cifras
Vicia V. articulata 112 V. ervilia 271 V. faba 1.465 V. narbonensis 26 V. sativa 1005 V. villosa 124 V. narbonensis 26 La conservación de leguminosas en cifras
Phaseolus: P. vulgaris 3.454; P. coccineus 109; P. lunatus 35 La conservación de leguminosas en cifras
Lupinus L. albus 742 L. angust. 682 L. gredensis 157 L hispanicus 68 L luteus 357 L mutabilis 20 L consentinii 19 La conservación de leguminosas en cifras
Cicer arietinum 843 La conservación de leguminosas en cifras
Lens L. culinaris 557 L. nigricans 36 L lamottei 8 La conservación de leguminosas en cifras
Pisum P. sativum 687 P. sativum elatius 8 La conservación de leguminosas en cifras
Lathyrus L . sativus 217 L. cicera 189 L. clymenum 12 L. ochrus 10 L. tingitanus: 9 Líneas de trabajo
• Fisiología y tecnología de semillas • Patología (hongos) asociados a semillas • Multiplicación y regeneración de entradas • Caracterización y evaluación de colecciones • Recolección de variedades tradicionales y de especies silvestres emparentadas • Documentación, Inventario nacional, Portales internacionales Inventario nacional de RFs
http://wwwx.inia.es/coleccionescrf/
http://wwwx.inia.es/inventarionacional/
Peticiones al CRF Inventario nacional de RFs Leguminosas y cambio climático El papel de los RFs en el cambio climático El papel de los RFs en el cambio climático
• Los cultivos actuales se han seleccionado para muchos ambientes concretos a lo largo de la historia de la agricultura • Fuente de genes tanto en variedades locales como en CWR • Importancia de especies y cultivos abandonados e infrautilizados El papel de los RFs en el cambio climático
Algunos avances
Aproximaciones ecofisiológicas: ajustar el tiempo de desarrollo de la planta al de condiciones climáticas adecuadas Aproximación genómica: Garbanzo: 22 loci asociados a vainas/planta* y peso de 100 semillas; variantes para celulosa sintetasa Judía: gen candidato asociado a días de floración y maduración, SNPs para producción de semillas Vigna: SNPs asociados a la longitud de la vaina Soja: genes asociados a floración, maduración, altura de la planta, peso de semillas El papel de los RFs en el cambio climático
• Es preciso asegurar el movimiento de germoplasma entre países para dar respuesta a necesidades concretas en sitios particulares • Énfasis en conservación in situ para permitir mantener la evolución de la planta en ambientes cambiantes • Buscar caracteres de adaptación. Aproximación genómica en especies, poblaciones y variedades