DINAMIQUE DE LA BIODIVERSITE DU QUINOA

SELON L’ACCÈS AUX RESSOURCES PHYTOGÉNÉTIQUES:

défis pour une expansion mondiale

Didier BAZILE

* CIRAD Visiting Expert FAO-HQ conservation in situ

et espèces sous-utilisées

Seeds and Plant Genetic Resources – AGPMG- FAO-HQ

didier.bazile@fao.org & didier.bazile@cirad.fr

1

Conservación de la biodiversidad = preocupación global

clave de la comunidad internacional.

América Latina, específicamente el altiplano de los Andes, es

uno de los centros de origen o "hot-spot" de la

biodiversidad mundial.

Durante miles de años: población en interacción con su

agroecosistema.

Chenopodium quinoa Willd. nació y evoluciona a partir de un

complejo proceso de interacciones geográficas, climáticas,

sociales y culturales que han determinado su amplia

diversidad en las principales zonas de cultivo. 2

Introducción (1/2)

Domesticación de la quinoa en los

alrededores del lago Titicaca

Introducción (2/2)

Estas interacciones con la participación de los agricultores,

La comprensión de los intercambios actuales de semillas

entre los agricultores,

así como, de las prácticas de producción y selección local de

semillas es necesaria porque estos afectan la estructura y la

diversidad genética de la quinua a varias escalas y su dinámica

a lo largo del tiempo.

También, hoy en día, existen y se mantienen en la naturaleza

los parientes silvestres ancestros de la quinua, así como,

otras formas silvestres de la misma que participan (y/o

podrían) en el proceso de evolución permanente del cultivo

de quinua. 4

DISTRIBUCIÓN DE LOS ECOTIPOS DE

QUÍNOA EN LOS SUB-CENTROS DE

DIVERSIDAD

5 ecotipos asociados a sub-centros de diversidad:

Quínoa de los valles interandinos (Colombia, Ecuador y Perú) => tardías

Quínoa del altiplano (Perú y Bolivia) => sequia

Quínoa de las Yungas (Bolivia) => subtropical

Quínoa de los salares (Bolivia, Chile y Argentina) => salinidad

Quínoa de la costa o de nivel del mar (Chile) => para ambientes

templados

Circulación

Adaptación

Utilización Sobre Marcadores moleculares y Practicas campesinas

Fuentes et al. Cons. Genetics (2009)

Fuentes, Bazile, et al. J. Agr. Sc. (2012)

Bazile, et al. (2013). Domestication. CABI Publisher

Christensen et al. 2007. Plant Genet. Res.

Bertero et al, 2004. Field Crop Research

Que tipo de quinoa puede crecer bajo un clima

templado?

Costa

Valles

Salares

Altiplano

Pichilemu, Chile

La diversidad de las “variedades locales” (dentro de los

ecotipos) constituye “una meta población abierta”

=> Evolución y adaptación al medio ambiente

De donde partimos?

Algunos antecedentes para entender

los flujos de recursos fitogenéticos Debemos darnos cuenta de que:

1. Los esfuerzos de mejoramiento son en gran parte de los

principales cultivos alimentarios, desde la Revolución Verde;

2. Aumento constante de nuestra dependencia a un menor

número de cultivos;

3. Aumento continuo de los insumos agrícolas (Relator Especial de

la ONU sobre el Derecho a la Alimentación);

4. Aumento de la competencia con la globalización;

5. Disminución a nivel mundial del número de pequeños

agricultores y granjas;

6. Aumento de las regulaciones y/o restricciones en el intercambio

de semillas (UPOV; Patente; Legislación nacional);

7. Vulnerabilidad de los cultivos genéticamente menos diversos

(plagas y enfermedades); 8

9

Estado del arte de la quinoa

en el mundo en 2013

Edited by

Bazile, D., Bertero, D. & Nieto, C.

http://www.fao.org/3/a-i4042s/index.html

Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO)

Santiago, Chile

Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique

pour le Développement (CIRAD)

Montpellier, France

10

Le quinoa:

les enjeux d’une conquête Bazile, D.,

Ed. QUAE, 2015.

Una version española va a salir

pronto con la editorial LOM

(Chile)

http://www.quae.com/fr/r3914-le-quinoa-les-enjeux-d-une-conquete.html

Material y Metodología

Muestra compuesta de los 196 países

de las Naciones Unidas.

Identificación de la fecha de primera

experimentación de quinoa / país.

Análisis de redes para entender el contexto

institucional de experimentación/desarrollo del

cultivo.

Análisis de los informes de proyectos y artículos

científicos para completar la visión sobre los países.

Trazabilidad del origen de los genotipos utilizados. 11

Líbano

Solo un producto de los países andinos

Resultados / 1973

Cancosa, Chile

La quinoa estaba presente en 93 países en 2014!

Unos de ellos ya tienen una producción regular.

Resultados / 2014

China

Resultados : 1900-2014

14

Numero de países que experimentan o

cultivan la quinoa según los años

Malawi

Resultados: Conservacion ex situ

15

Rojas W. et al, 2014. In Estado del arte de la quinoa a nivel mundial

Resultados: No solo en los Andes

16

Dataset WIEWS,

FAO-2013

Rojas W. et al, 2014. In Estado del arte de la quinoa a nivel mundial

Conservación ex situ: numero de accesiones

Una distribución mundial de los centros de

conservación ex situ de la quinoa

Resultados

Numero de variedades protegidas por COV

Resultados :

Discusión

Convenios y acuerdos:

◦ Soberanía sobre biodiversidad

◦ Innovación en mejoramiento

Vínculos personales entre instituciones

que comparten materiales.

Redes emergentes para probar variedades

de quinoa.

19

Tibet

Discusión

Restricciones legales => sólo una poca parte de la

diversidad genética disponible sirve para la

adaptación de la quinua en otros ambientes.

Entre 3 y 12 variedades locales (con alta diversidad)

se prueban generalmente simultáneamente. Ellas

tiene como origen principal el centro-sur de Chile y

en algunos casos de las tierras altas de Perú y

Bolivia.

Sólo 1 a 3 variedades (Puno, Regalona y Titicaca)

registradas (con COV) se difunden a grande escala.

20

Egipto Irak

Dinámica de las variedades Puno and Titicaca

21

Numero de países con quinoa en cultivación o

experimentación

Francia Dinamarca

Acceso a la biodiversidad para probar la

adaptación de la quinoa a otros ambientes:

Variedades & Cultivares vs Accesiones

22

Traçabilité des RPG (1/2)

23

Accession number Source 1st Origin ALGERIA EGYPT IRAN IRAQ KYRGISTAN LEBANON MAURITANIA SUDAN TADJIKISTAN YEMEN

Q12 USDA Colorado: USA De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY

Q18 USDA Maule : CHILI De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY

Q19 USDA Bio-Bio: CHILI De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY

Q21 USDA Bio-Bio: CHILI De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY

Q22 USDA Chili De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY

Q26 USDA Chili De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY

Q27 USDA Chili De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY

Q29 USDA Chili De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY

Q31 IMPORTED Semillas von BAER, CHILI De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY De Santis, ROME, ITALY

REGALONA Semillas von BAER, CHILI DIRECT DIRECT

PUNO KU COPENHAGUE UNIV ? ?

TITICACA KU COPENHAGUE UNIV IRAN ? ?

QUINOA REAL

Q1 U.A.E ICBA

Q2 U.A.E ICBA

Q3 U.A.E ICBA

SAJAMA BOLIVIE IRAN IRAN IRAN IRAN IRAN IRAN

SANTAMARIA BOLIVIE IRAN IRAN IRAN IRAN IRAN IRAN

GIZA 1 EGYPT DENMARK

GIZA 2 EGYPT DENMARK

COUNTRIESVARIETIES

Traçabilité des RPG (2/2)

24

Accession numberSource 1st Origin

Plant Name

Ref USDA (PI)Info/Source

Q12 USDA Colorado: USA COLORADO 407D

596293

Accession was donated. Dec-1986. Colorado, United States. Donors: Johnson, D., Colorado State University.

Accession was developed. 1987. Colorado, United States. Developers: Johnson, D., Colorado State University.

Pedigree: From Chilean germplasm. Released: 1987.

Q18 USDA Maule : CHILI QQ74

614886

Accession was collected. 1978. Maule, Chile.

Locality: Talco. Latitude: 35 deg 26 min S (-35.43333333), Longitude: 71 deg 40 min 0 sec W (-71.66666667) (GIS coordinates) GoogleMap it.

Collectors: Wilson, H., Texas A&M University. / Comment: The crop year of the original seed is 1978.

Accession was donated. Oct-1979. Texas, United States. / Donors: Wilson, H., Texas A&M University.

Q19 USDA Bio-Bio: CHILI QQ63

614887

Accession was collected. 1978. Bio-Bio, Chile.

Locality: Canete. Latitude: 37 deg 48 min 0 sec S (-37.8), Longitude: 73 deg 24 min 0 sec W (-73.4) GoogleMap it.

Collectors: Wilson, H., Texas A&M University. / Comment: The crop year of the original seed is 1978.

Accession was donated. Oct-1979. Texas, United States. / Donors: Wilson, H., Texas A&M University.

Q21 USDA Bio-Bio: CHILI QQ59

614889

Accession was collected. 1978. Bio-Bio, Chile.

Locality: Canete. Latitude: 37 deg 48 min 0 sec S (-37.8), Longitude: 73 deg 24 min 0 sec W (-73.4) GoogleMap it.

Collectors: Wilson, H., Texas A&M University. Comment: The crop year of the original seed is 1978.

Accession was donated. Oct-1979. Texas, United States. Donors: Wilson, H., Texas A&M University.

Q22 USDA Chili BAER

634918

Accession was developed. Santiago, Chile. /Developers: von Baer, E., Sociedad Nacional de Agricultura.

Comment: Improved by Erick von Baer, private breeder. / Accession was collected. Apr-1994. Chile.

Locality: Cajon, IX region. Latitude: 38 deg 42 min 0 sec S (-38.7), Longitude: 72 deg 35 min W (-72.58333333) GoogleMap it.

Accession was donated. 21-Jul-1994. Bio-Bio, Chile. Donors: Berti Diaz, M., Universidad de Concepcion.

Q26 USDA Chili UDEC-4

634922

Accession was collected. Apr-1994. Chile.

Locality: Llico, VII region. Latitude: 34 deg 45 min 0 sec S (-34.75), Longitude: 72 deg 4 min 0 sec W (-72.06666667) GoogleMap it.

Accession was donated. 21-Jul-1994. Bio-Bio, Chile. Donors: Berti Diaz, M., Universidad de Concepcion.

Q27 USDA Chili UDEC-1

634923

Accession was collected. Apr-1994. Chile.

Locality: Llico, VII region. Latitude: 34 deg 45 min 0 sec S (-34.75), Longitude: 72 deg 4 min 0 sec W (-72.06666667) GoogleMap it.

Accession was donated. 21-Jul-1994. Bio-Bio, Chile. Donors: Berti Diaz, M., Universidad de Concepcion.

Q29 USDA Chili UDEC-3

634925

Accession was collected. Apr-1994. Chile.

Locality: Llico, VII region. Latitude: 34 deg 45 min 0 sec S (-34.75), Longitude: 72 deg 4 min 0 sec W (-72.06666667) GoogleMap it.

Accession was donated. 21-Jul-1994. Bio-Bio, Chile. Donors: Berti Diaz, M., Universidad de Concepcion.

Q31 IMPORTEDSemillas von BAER, CHILILAREGALONA CULTIVAR

LANDRACE

LANDRACE

LANDRACE

IMPROVED CV.

LANDRACE

LANDRACE

Initial characterisation / USDA, ARSStatus

IMPROVED CV.

LANDRACE

Improved by Erick von Baer, private breeder.

The stems have pink bases, further up they are orange with green stripes. The petioles and

flowers are orange. As observed by David Brenner in a green house planting, 1996,

Ames, Iowa.

The stems have green stripes, the petioles and blades are green. The flowers are green

with faint pink coloring. As observed by David Brenner in a green house planting, 1996,

Ames, Iowa.

The stems are orange with green stripes. The petioles and blades are green. The flowers

are orange. As observed by David Brenner in a green house planting, 1996, Ames, Iowa.

An early maturity type, maturing in 95 to 100 days. Plant height varies with moisture,

nutrition, and plant density, but at 250,000 to 300,000 plants per acre they average 99

cm. Compared to other germplasms evaluated, better general resistance to powdery

mildew, damping off, various lepidoptera, and leaf miners. Suceptable to sugarbeet root

aphid. At physiological maturity, 94% of the plants turn red and gold, 3% are green and

3% are green with red panicles. Seed pericarp variable in color with 95% yellow pericarps

and 5% assorted colors (red, white, and black). Seed homozygous recessive for

translucent endosperm.

Las accesiones de Quinoa son heterogéneas y bien adaptadas para condiciones de

climas y de suelos extremos gracias a su alta diversidad genética intraespecífica.

Lago Titicaca, 4.000 msnm

Adaptación versus Selección?

Adaptación de variedades

existentes versus Mejoramiento

para nuevas condiciones

ecológicas

Adaptación Selección

Material genético Variedades registradas Accesiones = variedades

campesinas

Capacidad de adaptación - +

Necesidad de insumos + -

Homogeneidad + -

Reproducción de semillas - (protección comercial ) + (ATM)

Para que hacemos ensayos? Adaptación versus Selección

Hoy día ≠ Después

Comunidad Mapuche,

Sur de Chile

3 illustrations d’application à mon

travail en cours

I- Systématiser l’analyse des résultats d’expérimentations pour générer une base de connaissance partagée

II- Imaginer des alternatives aux systèmes de régulations actuels sur les semences

III- Faciliter les échanges d’expériences et la co-construction d’un futur à l’expansion mondiale du quinoa

27

WORLDWIDE EVALUATIONS OF QUINOA

Preliminary results from 10 countries through FAO projects post IYQ

Didier BAZILE*, Cataldo PULVENTO, Alexis VERNIAU, Muhammad DOST, Mohammad

AL-NUSAIRI, Djibi BA, Joelle BREIDY, Layth HASSAN, Ibrahim MAAROUF, Omurbek

MAMBETOV, Munira OTAMBEKOVA, Niaz Ali SEPHAVAND, Amr SHAMS, Djamel SOUICI ,

Hafiz MUMINJANOV and Wilson HUGO

* CIRAD Visiting Expert in the area of NUS and In situ conservation

Seeds and Plant Genetic Resources – AGPMG- FAO-HQ

didier.bazile@fao.org

28

EUCARPIA INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON PROTEIN CROPS

V Meeting AEL [V JORNADAS DE LA AEL]

Pontevedra, Spain. 4-7 May 2015 1

Material: trials location in 10 countries / 27 study sites

29

Material: trials location in 10 countries / 27 study sites

30

Results: Analysis by study sites

31

Average yield 1.09 t.ha-1

(N= 19 study sites)

t/ha

study sites

Results: Analysis by varieties

32

Average yield 1.07 t.ha-1

(N= 21 genotypes)

t/ha

varieties

Results: Yields’ distribution by varieties

33

Nb./class

Results: Occurrences of varieties performances

across study sites

34

Number of times each variety appeared upper than

the average of the different study sites (Nb)

Nb pondered by the number of sowing

Discussion

No link between altitude and rainfall in our study sites

it’s not the case in Andean areas

None of the sites can match perfectly with one of the

ecotypes of the original areas because of the characteristics

(altitude/latitude/rainfall) are different.

The best adapted ecotype for our sites seems to be the

Coastal ecotype in term of latitude even if the best tolerance

to drought is found in the Salar and Highland ecotypes. 35

EUCARPIA International Symposium on Protein Crops V Pontevedra, Spain

May 4-7, 2015 Murphy K, Bazile D, Goldringer I, Rahmanian M

Development of a worldwide consortium on evolutionary participatory breeding in quinoa

II

How do you breed for farmer’s needs?

Involve a large number of farmers throughout the selection process

Heterogeneity across environments

Decentralized Selection

Co-development in 2014/2015 of F2, F4 & F5 populations growing in Washington, Idaho and Oregon and available to be tested everywhere

Breeding Populations

Hermaphrodite flower: typically found on terminal position of flower cluster; contain a single pistil usually surrounded by 5 anthers Female flower is shown with sepals removed

Inflorescence color was used as a dominant morphological marker in a cross between Temuco (female, left) and Bio-bio (male, center). F1 (right) exhibit the dominant pink inflorescence color, as well as leaf morphology intermediate to both parents

Quinoa in Malawi

Réseau Collaboratif

http://site-coop.net/quinoa-network/

III

Dyamique d’échanges multi-acteurs et multi-échelles.

Conclusion Une nouvelle production commerciale de quinoa est

attendue sous peu des pays extérieurs à la région andine.

La recherche a un pouvoir/rôle important dans le

développement mondial de quinoa au travers de

collaborations internationales.

Plus d'éthique est nécessaire pour réguler le flux des

ressources phytogénétiques.

Bien définir collectivement ce que nous voulons protéger: les

droits des agriculteurs à ressemer leurs variétés, les

obtenteurs ou les intérêts des pays, etc.

44

Merci

pour

votre

attention

Contactos:

didier.bazile@cirad.fr & didier.bazile@fao.org 45