Highlights of the World Cotton Research Conference-6

Discover
Natural
Fibres
Initiative
Highlights of the World Cotton
Research Conference-6
Goiânia - Goiás, Brazil,
May 2 - 6, 2016
WCRC-63
Highlights of the World Cotton Research
Conference-6
Goiânia - Goiás, Brazil, May 2 - 6, 2016
The World Cotton Research Conference-6 (WCRC-6) and
2016 Biennial Conference of the International Cotton Genome
Initiative were held in conjunction in the city of Goiânia,
Brazil, from May 2-6, 2016. It was a great opportunity for
researchers to present their research, expand and strengthen
their networking and learn about the most important research
work being done in the world. The Cotton Growers Association
of Goias-AGOPA (Associação Goiana dos Produtores de
Algodão-AGOPA) served as the primary host. AGOPA is
affiliated to the Brazilian Association of Cotton ProducersABRAPA (Associação Brasileira dos Produtores de Algodão)
and is one of the nine cotton producer associations in the
country. The associations work to promote the profitability
of the cotton sector, through unification and organization,
in order to foster the sustainable production of cotton. The
cotton research program ‘EMBRAPA Cotton’ of the Brazilian
Agricultural Research Corporation (Empresa Brasileira de
Pesquisa Agropecuária-EMBRAPA) played a crucial role in
designing the technical program and executing it during the
Conference.
The ICAC takes pride in organizing the world cotton research
conferences. The ICAC Secretariat coordinated international
sponsorships and worked with the Organizing Committee,
Program Committee, International Cotton Researchers
Association and leadership of the International Cotton Genome
Initiative (ICGI) to shape a successful conference and to
ensure a clear understanding among various organizers of the
WCRC-6. For the first time the Conference was held under the
auspices of the International Cotton Researchers Association
(ICRA), whose chairman headed the International Committee
that selected keynote and plenary speakers. The International
Committee advised the Organizing Committee and Program
Committee when needed. The roles of various institutions
were well defined, but the active involvement of the ICAC as
a neutral and umbrella organization and to provide guidance
based on experiences with the previous world cotton research
conferences was still required.
The program included two keynote speakers and eight plenary
speakers with 28 specialized concurrent sessions. A number of
sessions were devoted to genomic research in order to follow
the biennial conference format of the ICGI meetings.
Sponsorship of WCRC-6
The ICAC has sponsored the world cotton research conferences
since their inception in the early 1990s. The Centre de
coopération internationale en recherche agronomique pour
le développement (CIRAD), of France, has sponsored the
conferences since 1998 and continued its support for the
WCRC-6. The Food and Agriculture Organization of the
United Nations (FAO) has also provided support to world
cotton research conferences, including the WCRC-6. For the
first time, CABI also provided sponsorship to the Conference.
Support from the private sector in each host country was a
tremendous asset in the success of the WCRC-6, as was
the case in previous Conferences. The ICAC has provided
major sponsorship to all WCRCs, in addition to staff time
and services. For the first time, the international sponsorship
was channeled through the International Cotton Researchers
Association (ICRA). Sponsorships were pooled and formally
advertised through the ICAC and ICRA web pages and
mailing lists. Four kinds of sponsorship were made available.
•
Air ticket;
•
Hotel and registration fee;
•
Cash support (US$1,000); and
•
Registration fee.
Applications were received at the ICAC, on behalf of ICRA,
up to November 15, 2015. The Executive Committee of ICRA
met in Mumbai, India, on December 6, 2015, and finalized the
names to be sponsored. In total, 36 researchers received four
kinds of sponsorship. The Organizing Committee also decided
to sponsor 10 researchers for registration, accommodation
and technical tour. These 10 names were also taken from the
ICRA applicants. Eighty-two researchers applied to ICRA
for sponsorship, of which 46 were sponsored. In addition,
ICAC also sponsored researchers through the ICAC Research
Associate Program and the Southern and Eastern African
Cotton Forum (SEACF). For the Research Associate Program,
which ICAC conducts every year, researchers usually come to
the ICAC headquarters for 10 days. However, during the years
of WCRCs, funds are used to partially sponsor researchers to
attend the conference. ICAC selected 16 researchers from 10
countries to attend WCRC-6 and receive sponsorship under
the Research Associate Program. However, only 10 of the 16
were able to make use of the sponsorship. Six others could not
attend due to various reasons, including inability to arrange
remaining funds. The Southern and Eastern African Cotton
Forum organized their meeting during the WCRC-6 and the
Forum used ICAC sponsorship to bring researchers to the
WCRC-6.
This issue of the ICAC RECORDER is devoted to WCRC-6
with a primary focus on abstracts of the presentations made
by the keynote and plenary speakers. Abstracts of all papers
submitted to WCRC-6 were published in a handbook. The
4ICAC
book of abstracts will be made available on the WCRC-6 web
page as soon as it is updated based on actual presentations.
Abstracts of the keynote and plenary speakers were not
included in the publication, so they are produced here for the
benefit of ICAC RECORDER readers in English, French and
Spanish languages.
Keynote Paper Abstracts
1. Innovative Research Solutions to Enhance
Cotton Production; How Close We Are?
Yusuf Zafar, ICAC Cotton Researcher for the Year 2012,
Vienna International Centre, International Atomic Energy
Agency, Austria
Cotton though covers only 2% of arable land of this planet
and has 6% share of global trade, but this natural fiber is
responsible of sustaining a textile and fashion industry that
is worth trillions of dollars. Moreover, it is the backbone of
several developing countries whose economies are heavily
dependent on cotton. The cotton research community has
made commendable efforts to arrest the declining trend of
its share in the wake of ever-rising use of man-made fibers
(polyester, rayon, viscose, etc.). Still, global cotton production
and demand have remained stagnant for several decades.
Recent very low prices of oil, low demand for garments and
natural disasters in areas of large cotton producing countries
due to climate change are putting an extra burden on cotton
production systems, which is already delicate and vulnerable
to multiple stresses.
The genetic make-up of any crop plant is embedded in its
seed. According to the FAO, the seed contributes nearly half
towards crop production. Despite some regional efforts, there
is no global platform to exchange cotton seeds (germplasm)
among cotton-producing countries. In the more recent past,
many countries have increased restrictions on the sharing of
germplasm, resulting in a lack of exchange of germplasm
even for classical breeding programs. All cotton-breeding
programs in the world are suffering due to a narrow genetic
base.
Cotton is one of the top three crops (with corn and soybeans)
modified through genetic engineering (biotech cotton).
Biotech cotton has adapted very well in top cotton-producing
countries (Australia, Brazil, China, India, Pakistan and
the USA). However, only two traits (insect resistance and
herbicide tolerance) are available in biotech cotton. The
spread of biotech cotton to other cotton-producing countries
is slow and faces extensive resistance. Recent news about
patent issues and the price of biotech seed in India clearly
demonstrate the need for a more equitable arrangement of
exchange of technologies and germplasm.
The advent of the WTO in 1995, along with emergence of
private seed sector conducting business in biotech crops
(inclusive of cotton), raised the issue of monopolies of
multinational companies. The long-term issues of patents,
plant breeder rights (PBR) and the International Union for
the Protection of New Varieties of Plants (UPOV), complex
biosafety protocols, diminishing role of public sector research
and, above all, the steep rise in input costs, in conjunction
with global volatility of raw cotton prices (dependent on
import/export of cotton of a small number of countries)
impacted research and development work on cotton and thus
its production.
The present challenges to cotton production could be met
easily with recent developments in genomics. As a result,
fully sequenced data of both diploid and tetraploid cottons
are available. Progress in bioinformatics and the clustered
regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR)
system raises the hope of new era in cotton research. However,
this progress will be possible only with a paradigm shift of
policies and improvements in the regulatory process.
One major factor that requires immediate attention is
strengthening of public sector research with more funds,
sustainability and enabling environment. The equitable and
easy access of modern research to all the cotton research
community, especially LDCs and developing countries, is
another important component of bringing revolutionary
change to the cotton research sector.
The long cherished goal of having an International Cotton
Research Institute (ICRI), like that of International Rice
Research Institute (IRRI), remains valid. The emergence of
the BRICS group and the New Development Bank, led by
China, raises the hope that the emerging economies of Brazil,
China and India will seriously consider the establishment of
this entity. This will revolutionize the present cotton research
system and would be a game changer in cotton R&D. After
the establishment of ICRA, the next major step forward could
be the development of an ICRI by the global cotton research
community.
2. Connecting Cotton Growers
with Research
Adam Kay and Nicola Cottee, Cotton Australia, Australia
(Presented by Adam Kay)
The success of the Australian cotton industry can be largely
attributed not only to significant research investment, but also
to the rapid adoption of emerging science by cotton growers to
enhance yield, quality, sustainability and profitability. A solid
extension framework that relies on a strong partnership among
industry groups, researchers, growers and extension officers
enabled the success of technology transfer in Australian cotton.
The industry’s best management practice program (myBMP)
is relied upon, in conjunction with traditional extension
initiatives, to deliver the latest scientific understanding to
growers. Despite this success, transforming the latest research
into changes in practice on the farm continues to present a
challenge to the Australia cotton industry.
A key challenge for research-extension is identifying the
overall key limitations of the crop production system, to
WCRC-65
ensure that the extension effort delivers a net benefit to overall
productivity. For example, selection of Australian germplasm
with proven desirable yield and fiber quality attributes may
be considered by overseas growers as a simple solution to
improve yields in their cotton system. However, this is not
always the case when local constraints are taken into account;
imported germplasm may fail to outperform locally bred
varieties. In addition to genetic constraints, local solutions and
limiting factors need to be considered in order to maximize
yield. For a water-limited environment, an extension effort
focused on soil water storage and management strategies
would probably deliver greater yield benefits.
Over the last 30 years, the Australian cotton industry has
developed a diverse range of initiatives and tools to connect
cotton growers with research in pest management. Early
field trials showing that square loss did not significantly
affect yield were used to challenge the thinking around early
season insecticide use in cotton. Subsequent development of
printed materials and decision management tools allowed
growers to make informed decisions about integrated pest
management, particularly in relation to pest thresholds. This
philosophy around responsible pesticide management ensured
that the industry was well placed for the introduction of
genetically modified insecticidal cotton. This technology was
accompanied by a number of industry-endorsed tactics for
resistance management, deployed through a strong network
of technology providers, researchers, extension officers and
cotton growers. This approach remains relevant to this day,
where currently a full array of techniques including fact
sheets, field days, meetings, conferences, and online media
continue to convey the importance of pest management with
the impending release of triple-stack Bt cotton.
The Australian cotton industry has been able to deliver
innovative practices and technologies to on-farm practice
change through a strong collaborative approach between
research teams, extension teams and grower networks that are
underpinned by a best management practices program. As an
industry on the cusp of a digital agricultural revolution, the
Australian cotton industry continues to review and refine its
extension framework and network to enable growers to make
informed decisions across the whole farming system. An
ability to connect growers with research, through an extension
framework, continues to be of extremely high priority to
ensure the longevity, productivity and competitiveness of the
industry.
Plenary Paper Abstracts
1. ‘Cotton Physiology’ the Cornerstone
of Future Cotton Science
Michael Bange, Commonwealth Scientific and Industrial
Research Organization (CSIRO), Australia
Cotton production worldwide will be influenced by changes in
climate as well as by indirect effects, such as the regulation of
water resources. Combating these changes as well as dealing
with increasing costs will mean that sustainable production
will need to adopt practices in combination that will: increase
and/or maintain high yields and quality; improve a range of
production efficiencies (water, nitrogen, energy, emissions
etc.); seek to improve a better return for products; or consider
other cropping options as alternatives. The presentation
covers present impacts of these changes on production
systems and highlights some options for adaptation with an
emphasis on the role of plant and crop physiology to support
these. Crop management and plant breeding options include:
high yielding/high quality stress tolerant varieties; optimizing
water and nutrition; manipulating crop maturity; varying
planting time; optimizing soil and health for crop nutrition;
and maintaining diligent monitoring practices for weeds, pests
and diseases to enable responsive management.
2. Evolution of Cotton Fiber Quality: An
Imperative for Future Market Needs
Eric F. Hequet1, B. Kelly1,2, S. Baker1, C. Turner3, H. SariSarraf3 and S. Gordon4
1
2
Plant and Soil Science Department, Texas Tech University,
Texas A&M Agrilife Research
Electrical and Computer Engineering, Texas Tech
University, 4CSIRO Australia, (Presented by Eric F. Hequet)
3
Upland cotton, Gossypium hirsutum L., ranks fourth in
planted acreage in the United States, behind corn, wheat,
and soybeans. In response to the demand for cotton fabric,
worldwide consumption of cotton fiber more than doubled
from 1960 to 2011. Though cotton fiber consumption has
increased, cotton has lost half its market share to competition
from synthetic fibers.
While consumers demand cotton yarns and fabrics, variability
in cotton fiber quality makes it a challenging natural raw
material to transform into a consistent industrial product.
Natural variability in cotton fiber quality can translate into
imperfections in spun yarns. Imperfections in the yarns, in
turn, result in imperfections in the finished textiles. In addition
to impacting the value of finished yarns and textiles, variability
in cotton fiber negatively impacts processing ability. Indeed,
yarn imperfections translate into weak points that increase
yarn breakages and lower productivity at the mill.
Developing cotton varieties with improved spinning
performance and yarn quality poses a formidable challenge.
As we know, cotton breeders face the task of developing
cultivars that will perform well in the field, at the gin, and
in textile processing. One of the most challenging tasks is
predicting the processing performance of the raw material.
Indeed, producing yarn from each entry in a breeding program
is not possible because of both the limited quantity of lint
available and the prohibitive cost of spinning tests. Hence,
how could we predict the industrial yarn quality of a breeding
line without spinning the lint into yarn? The logical answer to
this question would be: by carefully evaluating fiber quality.
Unfortunately, most of the breeding programs use HVI (High
6ICAC
Volume Instrument) only to assess fiber properties. Is this
sufficient?
Selections based on fiber quality parameters should be done
with the aim of improving yarn quality. It is important to ask
if the fiber quality parameters provided by HVI testing are
adequate for selecting elite cotton lines for improved spinning
performance. While HVI measurements are fast, they
cannot characterize variations in cotton fiber quality among
fibers (within a sample). We demonstrated that capturing
within sample variability is critical for predicting spinning
performance. The main tool for measuring within sample fiberto-fiber variability is the Advanced Fiber Information System
(AFIS). It is now well understood that, in order to improve
its competitiveness as compared with man-made fibers, cotton
fiber must exhibit reduced variability so that it may perform
more predictably at the mill. This can be achieved by breeding
for an improved distribution in fiber quality using non-HVI
fiber properties (AFIS).
3. Development of GM Cotton Varieties Challenges for a Tropical Environment
Camilo de Lelis Morello, Cotton Researcher, EMBRAPA,
Brazil
Increases in productivity in Brazil were achieved during
different periods in various regions where cotton was
historically produced. The environments (E) in which cotton
was grown along with management practices (M) and genetics
(G) plus G x E x M interactions all explain increases in
productivity that were achieved along the years, and breeding
programs have contributed significantly to the increased
productivity and production of cotton in Brazil. Genetic gains
are achieved continuously with germplasm improvement
associated with biotech traits. Throughout the breeding
process, knowledge of the environmental characteristics
and of the production system, and from these to define
which characters/traits are necessary, holds a strategic role.
Whereas lint yield and fiber quality remain the primary goals
regardless of the production system, breeding for the tropical
Brazilian cerrados necessitates taking into account a set of
highly relevant characters to be pursued through conventional
improvement. Because of the combination of high relative
humidity and high temperatures, fungal (Ramularia leaf spot
and Ramulosis), bacterial (bacterial blight) and viral (cotton
blue disease) diseases are favored. Nematode species, such as
the root-knot, reniform, and root-lesion nematodes, are also
widely distributed in the cotton-growing areas. Varieties with
short flowering and maturation intervals are desirable in some
parts of the Brazilian cerrados where planting occurs in midFebruary.
The adoption of GM cotton varieties brought significant
contributions to the management of weeds and insects
(worms). The resistance to worms provided by the biotech
trait is an important tool to be used in integrated pest
management programs. Temperature and soil humidity
during the cotton-growing season are extremely favorable for
weeds, and herbicide tolerance is a very important tool for
integrated weed management. The process that leads from the
identification of a potential useful gene to a new GM variety
is a very long, and some important decisions can affect the
efficiency and final results. The goal in the GM conversion
process is to obtain a converted line harboring the transgenes
in a genetic background with equal or superior agronomic
performance, as compared to that of the recurrent elite
germplasm. The proper choice of recurrent and donor parents,
and the number of backcross generations to be performed have
a large influence on time and resources. After the backcross
generations are completed, performing selfing is required to
fix different alleles in a homozygous state. In the case of the
introgression of events with stacked genes, in which many loci
are involved, the identification of individuals with all or most
loci in homozygous state after one round of selfing (F2 plants)
is harder and expensive. A strategy to reduce the necessity of
overly large populations is the “F2 enrichment” scheme, in
which two successive generations of selfing are performed.
Modern cotton production systems demand biotech traits
that provide solutions and higher efficiency of pest control.
However, biotech traits need to be deployed in high quality
germplasm with characteristics suitable for the environment
and production systems.
4. Addressing the Challenges of
Sustainable Cotton Production under
Competition in China
Zhiying Ma 1, Weili Liang1, Guiyan Wang1, Michel Fok2
Hebei Agricultural University, Baoding, China, 2CIRAD,
Montpellier, France (Presented by Michel Fok)
1
This paper provides firstly a quick overview of agriculture
in China, and then a brief analysis of cotton production
under restructuring in a context where the strengthening of
agriculture has gained momentum. The very recent measures
targeted at strengthening agriculture are assessed through
the prism of sustainability, namely the three commonly
acknowledged pillars of social, environmental and economic
aspects. The contemplated actions to enhance agriculture, with
implications for cotton production, look like a set of challenges
whose chances of being successfully overcome are appraised
through a retrospective analysis of a few achievements related
to former challenges.
In China, agriculture has lacked attractiveness for several
decades since the economy has been liberalized. Rural families
on tiny farms lag behind in terms of income; they suffer from
a continuously growing income gap in spite of an increasing
share of wages through off-farm activities. Families have
been abandoning farming, making land available to increase
the size of remaining farms, while strong labor constraints
imply that the mechanization of more cultivation practices has
become more crucial than ever.
Cotton production, especially in the two traditional production
regions of Yellow River Valley and Yangtze River Valley,
WCRC-67
is particularly touched by the above-mentioned evolution
of agriculture. Cotton has become less and less attractive
compared to the competing crops, notably cereals, due to lack
of governmental support, in addition to the increased cost of
labor and fertilizers, as well as those of insecticides, in spite of,
or because of, almost twenty years of biotech cotton adoption.
Agricultural policy measures elaborated in March 2016 can
be related to each of the three sustainability pillars. More
precisely, about half of the measures correspond to one of the
three social, environmental and economic dimensions, and the
other half falls in between two dimensions.
Retrospective analysis of a few innovations like Chinaspecific technique of transplanting, the widespread use of
commercial cotton hybrids, the evolution of insecticide
spraying devices, the development of cultivation machines
adapted to moderate scale farming (although a breakthrough
achievement in mechanized harvesting has yet to come) show
a successful process of recurrent technology development
based on a huge scientific and technical network motivated
by an important potential market. In the last few decades,
China has demonstrated its capabilities to overcome
technical challenges, but many challenges ahead, related to
measures recently announced, fall out of the technical sphere
(like decentralization of land contracts, insurance, credit
guarantees, etc.). Organizational and institutional innovations
are required; they call upon successful interaction between
producers and other stakeholders, be they public or private,
and should differ from top-down and administratively oriented
procedures.
5. Understanding Cotton Fiber Development
Lili Tu, Wenxin Tang, Yang Li, Kai Guo, Nian Liu and
Xianlong Zhang, Huazhong Agricultural University,
China, (Presented by Xianlong Zhang)
Higher quality fiber equates to a more comfortable textile and
better productivity in the spinning mill. So manipulating fiber
developmental processes to improve quality is a common target
for breeding and biotechnology. Researchers at the Huazhong
Agricultural University isolated a gene encoding a calcium
sensor, GhCaM7, based on its high expression level relative
to other GhCaMs in fiber cells at the fast elongation stage.
Overexpressing GhCaM7 promotes early fiber elongation,
whereas GhCaM7 suppression by RNAi delays fiber initiation
and inhibits fiber elongation. GhCaM7 overexpression fiber
cells show increased ROS levels compared to wild type, while
GhCaM7 RNAi fiber cells have reduced levels. H2O2enhances
Ca2+ influx into the fiber and feedback-regulates the expression
of GhCaM7. GhCaM7 can modulate ROS production and can
be regarded as a molecular link between Ca2+ and ROS signal
pathways in fiber early development.
A novel truncated α-expansin, GbEXPATR, was found to be
specifically expressed at the fiber elongation stage in Gb. To
compare the functions of GbEXPATR and the normal fulllength form of this gene, GbEXPA2, in fiber elongation,
transgenic cotton lines with RNAi and over-expression of
these two genes were produced. The cell wall composition
and the fiber quality of the transgenic lines were altered with
the GbEXPA2 and GbEXPATR expression level changes
demonstrating a role for α-expansin in cell wall remodeling.
In particular, GbEXPATR, that lacks the carbohydrate binding
domain 2, had a strong effect on cell elongation through
delaying secondary cell wall synthesis and, as a result,
enhanced fiber length, fineness and strength.
MicroRNAs (miRNAs) play important roles in plant
development. We constructed seven fiber RNA libraries
representing the initiation, elongation and secondary cell wall
synthesis stages. A total of 47 conserved miRNA families
and seven novel miRNAs were profiled using small RNA
sequencing. In addition, 140 targets of 30 conserved miRNAs
and 38 targets of five novel miRNAs were identified through
degradome sequencing. Histochemical analyses detected
the biological activity of miRNA156/157 in ovule and fiber
development. Suppressing miRNA156/157 function resulted
in the reduction of mature fiber length, illustrating that
miRNA156/157 plays an essential role in fiber elongation.
Ascorbate peroxidase (APX) is an important ROS scavenging
enzyme and we found GhAPX1AT/DT encoded one member
of the previously unrealized group of cytosolic APXs
(cAPXs) which were preferentially expressed during the fiber
elongating stage. Suppression of all cAPX (IAO) resulted in a
3.5-fold increase in H2O2 levels in fiber and caused oxidative
stress, which significantly suppressed fiber elongation. The
fiber length of transgenic lines with over-expression or specific
down-regulation of GhAPX1AT/DT showed no obvious
changes. However, fibers of over-expression lines showed
higher tolerance to oxidative stress. Differentially expressed
genes (DEGs) in 10 DPA fiber of IAO lines identified by RNAseq were related to redox homeostasis, signaling pathways,
stress responses and cell wall synthesis, and the DEGs upregulated in IAO lines also up-regulated in the 10 DPA and
20 DPA fiber of wild cotton compared to domesticated cotton.
6. Smallholder Cotton Farming:
Sustainability Matters
Joe C. B. Kabissa, Tanzania
Up to 80% of the annual global cotton output is produced
by smallholder farmers living in the developing countries
of Asia, Africa and Latin America. In sub-Saharan Africa
most of the cotton-producing countries depend heavily on
cotton for economic development and poverty alleviation.
In developing countries cotton farming is the occupation of
smallholders who depend on family labor to produce relatively
low input cotton under rainfed conditions. In cotton farming,
smallholders respond to price and other incentives, both
negative and positive, and this has a bearing on their potential
to increase productivity by greater use of purchased inputs.
In sub-Saharan Africa in general, and Francophone Africa in
particular, the cost of producing cotton is one of the lowest
8ICAC
in the world. Nevertheless, rather than increasing, yields
have stagnated or are in the decline and so the sustainability
of cotton farming is under threat. Some of the existing and
emerging challenges were presented, including what needs to
be done in the context of the global cotton market.
7. The First 60 Million Years of Cotton
Improvement and What May Lay Ahead
Andrew Patterson, Professor, University of Georgia,
Athens, USA
A reference genome for cotton based on the compact genome
of Gossypium raimondii, together with draft genomes for
G. hirsutum, G. herbaceum, and G. longicalyx and their
subsequent analyses, have provided new insights into key
events in cotton’s evolutionary history, starting with a 5x
multiplication of the entire genome about 60 million years
ago, followed by the merger of the A and D sub genomes
about 1-2 million years ago, and including a rich history of
intergenomic exchange that has doubled the dosage of many
cotton alleles in striking patterns across time and across
the genome. The reference genome provides new insights
into fiber evolution including many candidate genes that
warrant further investigation, as well as a valuable resource
for mitigating many long-standing challenges in cotton
improvement.
8. Integrated Pest Management
to Complement GM Traits
Keshav R. Kranthi, Director, Central Institute for Cotton
Research, India
The history of cotton pest management presents an interesting
journey replete with examples of powerful technologies
losing out to the power of insect resistance. Many a times
pest management is complicated by human interventions that
disrupt natural ecology, thereby resulting in the shuffling of
insect pests from minor to major importance and vice versa.
Subsequently, pest control ammunition is consolidated
with focus on the newly emergent pest. These interventions
may lead to other problems for such a transient process to
continue in a cyclic manner over time. This transience in
pest management places farmers in precarious situations,
especially when the most recent powerful technologies start
crumbling. The cases of synthetic pyrethroids, neonicotinoids
and biotech cotton present clear examples of how it barely
took a decade for the technologies to enter the ‘desperation
phase’ from the ‘exploitation phase’.
India presents an excellent case study of how new ‘pest
control technologies’ influence changes in pest dynamics,
thereby warranting the development of new technologies.
For example, synthetic pyrethroids were introduced into
India in 1981 to control the two major insect pests, pink
bollworm, Pectinophora gossypiella and Spodoptera
litura. The two insect species were effectively controlled by the
pyrethroids, but by 1986 two different insect species American
bollworm Helicoverpa armigera and whitefly Bemisia
tabaci emerged as major problems. The problem was more
severe on American cotton Gossypium hirsutum hybrids
where pyrethroid usage was high. Insecticide application
intensified to an extent of 15-30 applications per season,
resulting in high levels of insecticide resistance in these pests.
New insecticides with novel modes of action were introduced.
Both pests exhibited high propensity for resistance to almost
all groups of insecticides that were used for their control. In
2002, Cry1Ac based biotech cotton was introduced in India to
control the ‘insecticide-resistant’ Helicoverpa armigera. Pink
bollworms developed resistance to Cry1Ac Bt-cotton in 2008.
Bollgard II (Cry1Ac+Cry2Ab) was introduced in 2006 as an
effective control measure against the pink bollworm, but the
worms developed resistance to Bollgard II by 2014. By 2009
the pink bollworm was reported to have developed resistance
to Cry1Ac Bt-cotton. It is presumed that ecological disruption
by pyrethroids may have been the cause. Indiscriminate
use of pyrethroids also resulted in whitefly and American
bollworm resistance by 1990 to almost all insecticides
recommended for their control.
The case of pink bollworm resistance to Bollgard II (Cry1Ac
+ Cry2Ab) exclusively in India within six years, in contrast
to sustained susceptibility of the pink bollworm to Cry toxins
in Australia, China and USA despite 19 years of selection
pressure, exemplifies the problem of incorrect ‘technology
stewardship’ in India. The acceleration of pink bollworm
resistance development is probably related to two main
factors:
i. The deployment of insect resistant biotech cotton
technology only in ‘commercial cotton hybrids’ in India
in contrast to ‘straight varieties’ in all other countries.
ii. Extending the crop duration of insect resistant biotech
hybrids in India for 2-4 months beyond the normal season
of six months, thus providing continuous food source
and thereby facilitating multiple cycles and additional
generations of pink bollworms.
These two factors intensified selection pressure. There
was a third factor that may have also accelerated resistance
development. More than 1,600 different biotech hybrids of
variable maturity and duration were approved for cultivation
in India, thereby providing continuous attractant cues and a
steady source of food for the pink bollworm for almost 3-4
months in the year. The first factor is the most unique to India.
Bolls on the hemizygous (for Bt toxins) hybrid plants contain
seeds, which segregate for the Cry toxins. For example, at
least 25% of the seeds in each boll of Bollgard hybrid plants
do not contain the Cry1Ac toxin. Similarly at least 6% of
the seeds in each boll of Bollgard II hybrid plants do not
contain the Cry1Ac or Cry2Ab toxins. Pink bollworm larvae
that contain alleles conferring resistance to Cry toxins in
homozygous (Cry-RR) condition survive on all seeds, whereas
generally older instars of larvae that have the resistant allele
in heterozygous condition (Cry-Rr) survive on the developing
WCRC-69
Bt containing seeds in the green bolls. Larvae initially survive
on non-Bt seeds and the older instars of heterozygous (CryRr) allele survive on seeds carrying Bt, while larvae without
resistant alleles die after feeding on raw Bt-seeds. Thus, the
Cry-R allele gets conserved in the pink bollworm populations
because of the unique condition of Cry toxin segregation in
biotech cotton hybrids only in India and not in other countries,
where all developing seeds in green bolls of biotech cotton
varieties contain Cry toxins that kill the heterozygous (CryRr) larvae.
recommendations for the rotation of chemical groups with
different modes of action when necessary on biotech cotton
crop would have resulted in the minimal use of insecticides
for durable pest management and a delay in the development
of resistance by bollworms to Bt toxins and the resistance of
sap-sucking insects to neonicotinoids.
Neonicotinoids were introduced in the mid-1990s. The efficacy
of imidacloprid as seed treatment was most crucial for biotech
cotton hybrids because more than 90% of the hybrids were
susceptible to leaf hoppers, whiteflies and thrips. Imidacloprid
seed treatment protected the crop for the first two critical
months against sap-sucking insects. In combination with the
Bt-toxins, neonicotinoids as seed treatment and foliar sprays
and new insecticides, such as spinosad, emamecting benzoate
and indoxacarb, which were introduced during 2000-2004 for
bollworm control on non-Bt cotton, provided comprehensive
pest control at least for the first five years after Bt-cotton
hybrids were introduced in 2002/03. These technologies
contributed to the increasing trend of yields during 20012007. Insect-resistant biotech cotton spread like a wildfire to
saturate the cotton area in the country by 2009/10. By 2007/08,
whiteflies and leaf hoppers developed high levels of resistance
to imidacloprid and yields started showing a declining trend
thereafter. Pink bollworm resistance to Bollgard-II is further
influencing the yield loss. In all these instances, the common
feature was indiscriminate use of the technologies with scant
regard to the principles of IPM (Integrated pest management)
and IRM (insecticide resistance management) principles.
International Cotton Genome Initiative (ICGI) speakers
described advances that are increasing the power, precision
and practical relevance of research on the genomics of
cotton and related species. In many cases, new technologies
revealed additional complexities of Gossypium germplasm
and genomes – at evolutionary, taxonomic, structural,
compositional, hereditary, epigenetic and functional levels.
While new insecticide molecules and new biotech products
using biotechnology can be constantly developed, it is
important to note that these provide only short-term gains and
need continuous replacement, which comes at a price. Apart
from adding to the cost of cultivation, the powerful impact
of the matrix of technologies also disrupts ecosystems. Many
a times, these pest control technologies enter into a stage of
uncertain efficacy because of insect resistance to insecticides,
thereby leading to intensive and extensive over-use. Pest
management strategies eventually turn fragile.
Implementation of IPM and IRM principles in the deployment
of ‘insect resistant biotech features’ is crucial for the longterm sustainability of pest management. For example, insectresistant biotech genes could have been durable if deployed
in pure line varieties that were homozygous for Cry toxins,
of short duration (<150 days), early maturing and resistant
to leaf hoppers. This would have obviated the need for
insecticides either as seed treatment or foliar application for
the control of sucking pests or bollworms. Early maturing,
short duration varieties in India escape bollworms due to the
mismatch between the peak occurrence of bollworms and the
peaks of flowering and boll formation. In addition, insecticide
Report on ICGI Papers
David M. Stelly, Chair of the International Cotton
Genome Initiative
The rapidly advancing state of cotton genomics was evident at
the meeting and contrasted sharply with the 2006 meeting in
Brasilia – just one decade ago -- when ICGI first discussed the
desirability of focusing early common genome-sequencing
efforts on Gossypium raimondii. As explained in the resulting
white paper (2007), this non-cultivated tree-like Peruvian
species would seem from an agricultural standpoint to be
unlikely target for sequencing, but it has the smallest and thus
the least complex genome of all known Gossypium species,
and was thus considered to be the best choice. In 2012, the
first high-quality genome assembly was published for G.
raimondii. Since 2006, large numbers of SSRs and other
types of DNA markers were developed, mapped and used for
germplasm characterization, trait dissection and very limited
marker-assisted selection. Rapid development of high-density
intraspecific and interspecific SNP maps, and the global
use of 10,000s of SNP became feasible in 2014, when the
CottonSNP63K Array was released. Last year, 2015, the report
of two draft genome assemblies for cultivated cotton signaled
a major leap forward for cotton. These important technical
and scientific advances in cotton genomics prefaced the 2016
ICGI biennial meeting held in conjunction with WCRC-6.
•
Joshua Udall from the USA discussed structure of the
Gossypium genomes, including the use of “homeoSNPs” (one-base differences in sequence between A
versus D subgenomes) to facilitate informatic analysis of
regular SNPs (one-base differences in sequence between
different individuals), and to facilitate comparative
informatic analysis between genomes of diploid species
and the A and D subgenomes of tetraploid species.
Those comparisons will also likely improve sequence
assemblies for genomes of the A-genome diploids.
•
David Fang from the USA reported progress in using
genotyping by sequencing (GBS) of isogenic lines
and in bulked-segregant analysis, in some cases finemapping mutant genes and QTLs of interest. Prospective
10ICAC
time periods after exposure indicated that WRKY40
and a copper transport protein as “hub” genes that may
regulate cotton defenses to whitefly infestation. Virusinduced silencing of GhMPK3 increased susceptibility to
whitefly. miRNAs were also key to the defense system.
applications to MAJIC populations were noted.
•
•
•
Brian Scheffler from the USA reported a marker-anchored
physical framework for the AD genome of upland cotton
and high congruence with scaffolding the widely used
D5 genome assembly and one of the two newly reported
(2015) AD genome assemblies. The integrated physical
framework should facilitate development of a referencegrade genome assembly for Upland cotton.
Vamadevaiah Hiremath from India demonstrated by
qPCR that 6 transcription factors were differentially upregulated in some drought tolerant genotypes in waterstress treatments.
Zhongxu Lin from China analyzed G. hirsutum/G.
barbadense Sea Island SSRs in hybrid BC1, reciprocal
BC and F2 populations, and found instances of differential
recombination rates in male and female parents,
segregation distortion and hybrid breakdown.
•
Vasu Kuraparthy from the USA reported positional
cloning of a HD-Zip transcription factor gene capable of
causing okra leaf. An 8-bp deletion in the promoter leads
to what regarded today as normal leaf shape, whereas the
ancestral type is subokra.
•
Ayyanagouda Mahantgouda Patil conducted an in silico
analysis in India to identify genes that are significantly
up- or down-regulated, putative transcriptional factor
binding sites and transcriptional factors related to fiber
development.
•
Uzma Qaisar from Pakistan conducted a meta-analysis of
microarray data from short- and long-fibered G. hirsutum
and extra-long-fibered G. barbadense to identify over
1,400 genes differentially expressed according to fiber
lengths. Two seemed especially significant, ethylene
responsive transcription factor wrinkled-1 (wri1)
and a vacuolar processing enzyme (vpe) gene, which
completely correspond to fiber lengths in cotton.
Breeding and Applied Genomics
•
Lucia Vieira Hoffmann of Brazil indicated that
EMBRAPA is preserving and characterizing Brazil’s
native and naturalized cottons. Their collection includes
about 1,350 lines, and HVI analysis of about 500
accessions revealed some could be useful resources for
fiber improvement.
•
Maite Vaslin de Freitas Silva of Brazil reported on
genetic resistance to cotton blue disease (CBD), which
is caused by cotton leaf roll dwarf virus (CLRDV) and
aphid-transmitted. New genetic and functional evidence
from cotton and arabidopsis indicated that the cotton
resistance involves Cbd2, an arginyl tRNA transferase
(ATE) implicated in leading targeted proteins to protein
degradation.
•
Johnie Jenkins of the USA described development of
a random-mated complex population developed from
18 G. barbadense chromosome substitution lines and
3 G. hirsutum lines. The success of introgression and
complexity were validated by marker-based analysis.
•
Muhammad Tehseen Azhar from Pakistan reported wide
differences among diploid Gossypium species in terms
of their susceptibility or tolerance cotton leaf curl virus
(CLCuV), based on both natural transmission or from
CLCuV-infected G. hirsutum grafts.
•
Farshid Talat from Iran reported chloroplast genomes of
three D-genome species were completed and compared to
each other as well as to 14 other Gossypium species.
Comparative Genomics and Bioinformatics
•
Jing Yu from the USA reported significant improvements
in holdings and functionality of CottonGen, the main
global resource for cotton genomics data. SNP lists,
maps, a dedicated CottonSNP63K page, RNASeq data
and GBS data were added, and are viewable through an
implementation of the JBrowse genome viewer. Synteny
can be viewed in GBrowse-Syn, and new metabolic
pathways are available through Pathway Tools. Other
new genome, trait, map and marker data, and new or
improved search tools were also added.
•
Daniel Peterson from the USA posited his generalized
observations and insights on contemporary bioinformatics,
particularly where these lead to constraints and
underperformance. Some can be addressed by collective
actions of individual researchers, while amelioration of
others requires major adjustments by the field, including
new methods that better utilize high-performance supercomputing systems.
•
John Yu from the USA discussed recent advances in
sequencing of genomes from D- and A-genome diploid
species (D5 and A2), as well as the AD-genome of
tetraploid species. A benefit of having each of these
is that much of the overall AD-genome is amenable to
separation into the A- and D-subgenomes of G. hirsutum,
which makes it more feasible to track down effects on
important traits, e.g., fiber traits.
•
Qian-Hao Zhu from Australia presented research on
homeodomain-leucine zipper (HD-Zip) transcription
Functional Genomics
•
Shuangxia Jin from China discussed multiple experiments
on cotton’s defense system to whitefly infestation and
identified several candidate genes for control of phloemfeeding pests. Transcriptome analysis of cottons resistant
and susceptible to whitefly (Bemisia tabaci) at multiple
WCRC-611
factors in cotton. HD-Zips are unique to the plant
kingdom and often help regulate genes involved in plant
development and response to abiotic/biotic stresses. Over
70 HD-Zips occur in Upland cotton. Expression tends
to be tissue-specific. Three of them exhibit differential
response to infection by Verticillium.
•
Ishwarappa Katageri of India reported that wholegenome sequencing of G. arboreum and G. herbaceum
was used for large-scale in silico SNP identification. He
also reported an initial CottonSNP63K-based analysis of
178 G. hirsutum x G. barbadense RILs to map out major
QTLs affecting key traits.
Breeding and Applied Genomics
•
Todd Campbell from the USA reported efforts to identify
unique sources of fiber quality. He identified germplasm
line MD 15 as a unique source of high fiber quality, and
that MD 15 fiber quality likely resulted from transgressive
segregation selected for during its development. •
Lili Tu from China reported advanced phenotypic
validation of multiple genes putatively affecting fiber
development and quality. These included a calcium
sensor, GhCaM7, which affects ROS signal pathways
in fiber early development, GbEXPATR, which lacks a
carbohydrate binding domain and delays secondary cell
wall synthesis and thereby enhances fiber length, fineness
and strength.
•
Amanda Hulse-Kemp from the USA reported on the
development of 3 independent CottonSNP63k-based
linkage maps from 1 F2 and two sets of reciprocal RIL
populations from common parents ‘Phytogen 72’ (PHY72)
and ‘Stoneville 474’ (STV474). These collectively
provide the best intraspecific maps developed to date,
and two corresponding immortalized RIL mapping
populations that constitute a portable platform for future
cotton research.
•
Khezir Hayat, a Ph.D. student from Turkey, described the
development and plans for a GBS-based interspecific G.
hirsutum x G. barbadense mapping project.
Sustainability At The WCRC-6
Sustainable production and its impact on cotton production
practices was one of the highly emphasized subjects at the
Conference. There were a number of sessions wherein papers
on cotton agronomy in the context of sustainable production
technology were presented. One session was devoted to
‘Measuring sustainability in cotton farming systems’ wherein
work on the lines of guidelines and parameters set by the
ICAC’s Expert Panel on Social, Environmental and Economic
Performance of cotton (SEEP) were presented. Two plenary
papers (abstracts given above) addressed the sustainability
issue from the perspective of smallholders and how to address
challenges of sustainable production. In the concluding
session, the Organizing Committee presented a report on the
overall sustainability of the Conference other than the technical
presentations. The event organizers will plant 3,600 trees in
order to neutralize the greenhouse gas emissions generated
by the event. Organization of the Conference left significant
positive social, environmental and economic impacts in many
ways. The Organizing Committee presented the following
chart indicating sustainable gains in quantitative terms.
12ICAC
Participation
471 researchers from 40 countries and five international organizations attended the Conference.
WCRC-6 List of Participants by Country
Country
No. of Participants
Argentina
8
Mozambique
Country
No. of Participants
Australia
24
Myanmar
2
Bangladesh
2
Netherlands
1
Benin
1
Nigeria
3
Brazil
212
Pakistan
13
5
Burkina Faso
1
Peru
4
Chad
1
Poland
2
China
23
Portugal
5
Colombia
4
Spain
1
Ecuador
1
South Africa
3
Egypt
4
Sudan
6
Ethiopia
1
Syria
1
France
1
Tanzania
2
Germany
1
Togo
1
India
37
Turkey
11
Indonesia
2
Uganda
3
Iran
6
USA
58
Israel
1
Uzbekistan
2
Kenya
3
Vietnam
1
Mali
3
Zambia
2
International organizations:
CABI
=1
CIRAD
=2
Food and Agriculture Organization
=2
International Atomic Energy Agency
=2
=2
International Cotton Advisory Committee
Total
= 471
WCRC-613
Faits saillants de la sixième Conférence
mondiale sur la recherche cotonnière
Goiânia - Goiás, Brésil, 2 au 6 mai 2016
La Conférence mondiale sur la recherche cotonnière – 6
(WCRC–6) et la Conférence biennale 2016 sur l’Initiative de
génomique international du coton se sont tenues conjointement
dans la ville de Goiânia au Brésil du 2 au 6 mai 2016. Ce
fut une excellente occasion pour les chercheurs de présenter
leurs travaux de recherche, d’élargir et de renforcer leur mise
en réseau, et de s’informer sur les travaux de recherche les
plus importants actuellement en cours à travers le monde.
L’Association des producteurs de coton de Goiás–AGOPA
(Associação Goiana dos Produtores de Algodão–AGOPA)
s’est dévouée en qualité d’hôte principal. AGOPA est affiliée à
l’Association brésilienne des producteurs de coton–ABRAPA
(Associação Brasileira dos Produtores de Algodão) et est
l’une des neuf associations de producteurs de coton du pays.
Les associations travaillent à la promotion de la rentabilité du
secteur cotonnier par l’unification et l’organisation, afin de
favoriser la production durable du coton. Le programme de
recherche sur le coton « EMBRAPA Cotton » de la Société
brésilienne de recherche agricole (Empresa Brasileira de
Pesquisa Agropecuária–EMBRAPA) a joué un rôle crucial
dans l’élaboration du programme technique et de son
exécution au cours de la conférence.
Parrainage du WCRC–6
L’ICAC est fier d’avoir assuré l’organisation des conférences
mondiales sur la recherche cotonnière. Le secrétariat
de l’ICAC a coordonné les parrainages internationaux
et a travaillé avec le comité organisateur, le comité des
programmes, l’association internationale des chercheurs dans
le domaine du coton et a assuré le leadership de l’Initiative
de génomique international du coton (ICGI) afin d’assurer la
réussite de la conférence et veiller à ce qu’une compréhension
claire règne entre les différents organisateurs de la WCRC–
6. Pour la première fois, la conférence s’est déroulée sous
les auspices de l’Association internationale des chercheurs
dans le domaine du coton (ICRA) dont le président dirige
le Comité international qui a sélectionné les conférenciers
pléniers et principaux. Le comité international a conseillé le
comité organisateur et le comité du programme lorsque cela
était nécessaire. Les rôles des différentes institutions ont été
bien définis, mais la participation active de l’ICAC en tant
qu’organisation neutre et coordinateur chargé de fournir des
conseils basés sur les expériences des précédentes Conférences
mondiale de recherche sur le coton était encore nécessaire.
•
Billet d’avion,
•
Hôtel et frais d’inscription,
•
Aide en espèces (1 000 USD), et
•
Frais d’inscription.
Le programme s’est composé de deux orateurs principaux,
huit conférenciers et 28 sessions spécialisées simultanées. Un
certain nombre de sessions ont été consacrées à la recherche en
génomique afin de suivre le format de la conférence biennale
des réunions de l’ICGI.
L’ICAC a parrainé les conférences mondiales sur la recherche
dans le domaine du coton depuis leur création au début des
années 1990. Le Centre de coopération internationale en
recherche agronomique pour le développement (CIRAD), de
France, a parrainé les conférences depuis 1998 et a maintenu
son soutien à la WCRC–6. L’Organisation des Nations Unies
pour l’alimentation et l’agriculture (FAO) a également fourni
un appui aux conférences internationales sur la recherche
dans le domaine du coton, y compris la WCRC–6. Pour la
première fois, le CABI offrent également leur parrainage à
la conférence. Le soutien du secteur privé dans chaque pays
d’accueil a constitué un atout considérable pour le succès de
la WCRC–6, comme cela avait été le cas lors des conférences
précédentes. L’ICAC a fortement parrainé l’ensemble des
WCRC, en plus du temps et des services fournis par le
personnel. Pour la première fois, le parrainage international
a été géré par l’Association internationale des chercheurs
dans le domaine du coton (ICRA). Les parrainages ont été
regroupés et annoncés officiellement via les pages web et les
listes de diffusion de l’ICAC et de l’ICRA. Quatre types de
parrainage ont été rendus disponibles.
Les demandes sont parvenue à l’ICAC, au nom de l’ICRA,
jusqu’au 15 novembre 2015. Le comité exécutif de l’ICAR
s’est réuni à Mumbai en Inde, le 6 décembre 2015, et a
finalisé la liste des noms à parrainer. Au total, 36 chercheurs
ont bénéficiés des quatre types de parrainage. Le comité
organisateur a également décidé de parrainer 10 chercheurs
pour l’inscription, l’hébergement et la visite technique.
Ces 10 noms ont également été retenus parmi les candidats
de l’ICRA. Quatre-vingt-deux chercheurs ont adressé une
demande de parrainage à l’ICRA, dont 46 ont été parrainés.
De plus, l’ICAC a également parrainé des chercheurs par le
biais du Programme de Chercheurs associés de l’ICAC et du
Forum du coton sud et est africain (SEACF). Le Programme
de Chercheurs associés, mise en œuvre chaque année par
l’ICAC accueille généralement les chercheurs au siège de
l’ICAC pendant 10 jours. Toutefois, durant les années où se
déroulent les WCRC, les fonds sont utilisés pour parrainer
partiellement les chercheurs afin qu’ils puissent assister à la
conférence. L’ICAC a sélectionné 16 chercheurs issus de 10
pays pour assister à la WCRC–6 et bénéficier du parrainage
14ICAC
dans le cadre du Programme de Chercheurs associés.
Néanmoins, seulement 10 sur les 16 ont pu bénéficier du
parrainage. Les six autres n’ont pas pu assister pour diverses
raisons, y compris l’incapacité de disposer des fonds restants.
Le Forum du coton sud et est africain a organisé sa réunion au
cours de la WCRC–6 et a bénéficié du parrainage de l’ICAC
pour permettre à des chercheurs d’y participer.
Ce numéro de l’ICAC RECORDER est consacré à la WCRC–
6, l’accent principal étant mis sur les résumés des exposés
présentés par les orateurs et les conférenciers principaux. Les
résumés de tous les documents soumis à la WCRC–6 ont été
publiés dans un livret. Le recueil des résumés sera disponible
sur la page web de la WCRC–6 dès qu’elle sera mise à jour
sur la base des présentations qui ont été réellement faites. Les
résumés des conférenciers pléniers et principaux ne sont pas
inclus dans la publication, aussi sont-ils produits ici pour les
lecteurs de l’ICAC RECORDER en langues anglaise, française
et espagnole.
Résumés des interventions
principales
1. Solutions de recherche innovantes pour
améliorer la production de coton ; où en
sommes-nous ?
Yusuf Zafar, Chercheur de l’année 2012 de
l’ICAC, Centre international de Vienne, Agence
internationale de l’énergie atomique, Autriche
Le coton ne couvre que 2 % des terres arables de cette planète
et possède 6 % des parts du commerce mondial, mais de cette
fibre naturelle dépend une industrie de la mode textile qui vaut
mille milliards de dollars. De plus, il constitue l’épine dorsale
de plusieurs pays en développement dont les économies sont
fortement tributaires du coton. La communauté de recherche
sur le coton a accompli des efforts louables pour mettre un
terme à la tendance à la baisse de la part du coton dans la
foulée de l’augmentation constante des fibres synthétiques
(polyester, rayonne, viscose, etc.). Pourtant, la production et
la demande mondiales de coton ont stagné pendant plusieurs
décennies. Les prix récents très bas du pétrole, la faible
demande en vêtements et les catastrophes naturelles dans les
zones de production de coton des importants pays producteurs
en raison du changement climatique ajoutent un fardeau
supplémentaire aux systèmes de production de coton déjà bien
fragiles et vulnérables aux nombreuses contraintes.
La constitution génétique d’une plante de culture est ancrée
dans sa semence. Selon la FAO, la semence contribue à près
de la moitié de la production des cultures. Malgré quelques
efforts régionaux, il n’existe aucune plate-forme mondiale
pour échanger des graines de coton (germoplasme) entre les
pays producteurs de coton. Dans un passé plus récent, de
nombreux pays ont augmenté les restrictions sur le partage
de germoplasme, entraînant un manque d’échange de matériel
génétique, même pour les programmes de sélection classiques.
Tous les programmes de sélection de coton dans le monde
souffrent en raison d’une base génétique étroite.
Le coton est l’une des trois principales cultures (avec le
maïs et les fèves de soja) modifiées par le génie génétique
(coton biotech). Le coton biotech s’est très bien adapté dans
les principaux pays producteurs de coton (Australie, Brésil,
Chine, Inde, Pakistan et États-Unis). Toutefois, seuls deux
traits (la résistance aux insectes et la tolérance aux herbicides)
sont disponibles dans le coton biotech. La diffusion du coton
biotech dans d’autres pays producteurs de coton est lente et
fait face à une résistance considérable. Des nouvelles récentes
sur les questions relatives aux brevets et aux prix des semences
biotechnologiques en Inde démontrent clairement la nécessité
d’un accord plus équitable sur les échanges de technologies et
de germoplasme.
L’avènement de l’OMC en 1995, avec l’émergence du
secteur semencier privé actives dans le domaine des cultures
biotechnologiques (dont le coton), a soulevé la question des
monopoles des sociétés multinationales. Les sempiternels
problèmes de brevets, les droits d’obtention végétale (DOV)
et l’Union internationale pour la protection des nouvelles
variétés de plantes (UPOV), les protocoles de biosécurité
complexes, la diminution du rôle de la recherche dans le
secteur public et, surtout, la forte hausse des coûts des intrants,
en conjonction avec la volatilité mondiale des prix du coton
brut (dépendant des importations / exportations de coton d’un
petit nombre de pays) ont impacté le travail de recherche et de
développement sur le coton, et donc sa production.
Les défis actuels à la production cotonnière pourraient être
résolus facilement grâce aux récents développements en
génomique. De ce fait, les données entièrement séquencées des
cotons diploïdes et tétraploïdes sont disponibles. Les progrès
en bioinformatique et le système en cluster de répétitions
palindromiques courtes régulièrement espacées (CRISPR)
suscitent l’espoir d’une nouvelle ère dans la recherche sur
le coton. Toutefois, ce progrès ne sera possible qu’avec un
changement de paradigme des politiques et des améliorations
dans le processus réglementaire.
Un facteur important, nécessitant une attention immédiate,
est le renforcement de la recherche dans le secteur public
avec davantage de fonds, de durabilité et un environnement
favorable. L’accès équitable et facile de la recherche
moderne à toute la communauté de recherche sur le coton, en
particulier les PMA et les pays en développement, représente
un autre élément important pour susciter un changement
révolutionnaire dans le secteur de la recherche sur le coton.
L’objectif si longtemps chéri de disposer d’un Institut
international de recherche sur le coton (ICRI), comme celui de
l’Institut international de recherche sur le riz (IRRI), demeure
valable. L’émergence du groupe des BRICS et la New
Development Bank, dirigée par la Chine, soulève l’espoir
que les économies émergentes du Brésil, de la Chine et de
l’Inde envisageront sérieusement la mise en place de cette
entité. Cela révolutionnera le système actuel de recherche sur
WCRC-615
le coton et changera la donne en matière de R&D sur le coton.
Après la création de l’ICRA, la prochaine étape importante
pourrait être le développement d’un ICRI par la communauté
mondiale de la recherche sur le coton.
2. Mettre les producteurs de coton en
relation avec la recherche
Adam Kay et Nicola Cottee, Cotton Australia,
Australie (Présenté par Adam Kay)
Le succès de l’industrie cotonnière australienne peut être
en grande partie attribué non seulement à l’investissement
considérable dans la recherche, mais aussi à l’adoption rapide
de la science émergente par les producteurs de coton pour
améliorer le rendement, la qualité, la durabilité et la rentabilité.
Un cadre d’extension solide reposant sur un partenariat étroit
entre les groupes de l’industrie, les chercheurs, les producteurs
et les agents de vulgarisation a permis le succès du transfert
de technologie dans le secteur du coton en Australie. Le
programme des meilleures pratiques de gestion de l’industrie
(MyBMP) est invoqué, en association avec des initiatives
traditionnelles de vulgarisation, afin de fournir la connaissance
scientifique la plus récente aux producteurs. Malgré ce succès,
la transformation des dernières recherches sur l’évolution
des pratiques dans les exploitations agricoles continue de
présenter un défi à l’industrie cotonnière en Australie.
Un défi majeur pour l’extension de la recherche est d’identifier
les principales limitations globales du système de production
agricole, afin de veiller à ce que l’effort d’extension offre un
avantage net pour la productivité globale. Par exemple, la
sélection de matériel génétique australien avec des attributs
souhaitables prouvés de rendement et de qualité de fibres
peut être considérée par les producteurs d’outre-mer comme
une solution simple pour améliorer les rendements dans
leur système cotonnier. Toutefois, ce n’est pas toujours le
cas lorsque les contraintes locales sont prises en compte
; le matériel génétique importé risque de ne pas surpasser
les variétés produites localement. En plus des contraintes
génétiques, des solutions locales et des facteurs limitants
doivent être pris en considération afin de maximiser le
rendement. Pour un environnement limité en eau, un effort
d’extension centré sur le stockage de l’eau du sol et les
stratégies de gestion permettrait probablement d’offrir des
rendements beaucoup plus avantageux.
Au cours des 30 dernières années, l’industrie australienne du
coton a développé une gamme variée d’initiatives et d’outils
pour mettre en relation les producteurs de coton grâce à la
recherche sur la gestion des ravageurs. Les premiers essais
sur le terrain montrant que la perte catégorique n’avait pas
affecté de façon significative le rendement ont été utilisés
pour contester la réflexion sur l’utilisation des insecticides en
début de la campagne cotonnière. L’évolution ultérieure des
documents imprimés et des outils de gestion des décisions ont
permis aux producteurs de prendre des décisions éclairées sur
la gestion intégrée des ravageurs, en particulier par rapport
aux seuils de ravageurs. Cette philosophie autour de la
gestion responsable des pesticides a permis à l’industrie de
bien se positionner pour l’introduction du coton insecticide
génétiquement modifié. Cette technologie a été accompagnée
d’un certain nombre de tactiques approuvées par l’industrie
pour la gestion de la résistance, déployées à travers un
solide réseau de fournisseurs de technologies, de chercheurs,
d’agents de vulgarisation et de producteurs de coton. Cette
approche reste pertinente à ce jour, où actuellement une
gamme complète de techniques, y compris des fiches
d’information, des journées sur le terrain, des réunions, des
conférences et des médias en ligne continuent de transmettre
l’importance de la lutte avec la sortie imminente de coton Bt
à triple empilement.
L’industrie cotonnière australienne a été en mesure de fournir
des pratiques et des technologies innovantes pour changer
les pratiques dans les exploitations grâce à une approche
collaborative étroite entre les équipes de recherche, les
équipes de vulgarisation et les réseaux de producteurs qui
sont soutenus par un programme de pratiques exemplaires
de gestion. En tant qu’industrie à l’aube d’une révolution
agricole numérique, l’industrie australienne du coton continue
de revoir et d’affiner son cadre d’extension et de réseau pour
permettre aux producteurs de prendre des décisions éclairées
sur l’ensemble du système agricole. La capacité de mettre
les agriculteurs en rapport avec la recherche par le biais d’un
cadre d’extension constitue toujours une très haute priorité
pour garantir la longévité, la productivité et la compétitivité
de l’industrie.
Résumés des interventions
plénières
1. « La physiologie du coton », pierre
angulaire de la science cotonnière de
demain
Michael Bange, Organisation de recherche
scientifique et industrielle du Commonwealth
(CSIRO), Australie
La production mondiale du coton sera influencée par les
changements climatiques, ainsi que par des effets indirects,
tels que la réglementation des ressources en eau. Combattre
ces changements et composer avec l’augmentation des
coûts signifient que la production durable devra adopter des
pratiques combinées qui : augmenteront et / ou maintiendront
les hauts rendements et la qualité élevée ; amélioreront
un ensemble de rendements de production (l’eau, l’azote,
l’énergie, les émissions, etc.) ; chercheront à améliorer le
rendement des produits ; ou envisageront d’autres options de
culture comme solutions de rechange. La présentation couvre
les impacts actuels de ces changements sur les systèmes de
production et met en évidence certaines options d’adaptation
en mettant l’accent sur le rôle de la plante et la physiologie des
cultures pour soutenir ces dernières. La gestion des cultures
16ICAC
et les options de sélection végétale comprennent : les variétés
à haut rendement / de haute qualité tolérantes au stress ;
l’optimisation de l’eau et de la nutrition ; la manipulation de
la maturité des cultures ; les différents moments de plantation
; l’optimisation des sols et de la santé pour la nutrition des
cultures ; et le maintien de pratiques de surveillance diligente
des plantes adventices, des ravageurs et des maladies afin de
permettre une gestion adaptée.
2. Évolution de la qualité de la fibre de
coton: Un impératif pour les besoins du
marché à la l’avenir
Eric F. Hequet1, B. Kelly1,2, S. Baker1, C. Turner3, H.
Sari-Sarraf3 et S. Gordon4
Département de sciences des plantes et du sol,
Texas Tech University,
2
Texas A&M Agrilife Research
3
Génie électrique et informatique, Texas Tech
University, 4CSIRO Australie
1
(Présenté par Eric F. Hequet)
Le coton Upland, Gossypium hirsutum L., occupe le quatrième
rang en terme de superficie plantée aux États-Unis, derrière le
maïs, le blé et le soja. En réponse à la demande en tissu de
coton, la consommation mondiale de fibres de coton a plus que
doublé de 1960 à 2011. Bien que la consommation de fibres
de coton ait augmenté, le coton a perdu la moitié de sa part
de marché au profit de la concurrence des fibres synthétiques.
Alors que les consommateurs demandent des filés et des tissus
de coton, la variabilité de la qualité de la fibre de coton en
fait une matière première naturelle difficile à transformer
en un produit industriel consistant. La variabilité naturelle
de la qualité de la fibre du coton peut se traduire par des
imperfections dans les filés. Des imperfections dans les filés,
à leur tour, entraînent des imperfections dans les textiles finis.
En plus de l’incidence sur la valeur des filés et des textiles
finis, la variabilité de la fibre de coton a un impact négatif sur
la capacité de traitement. En effet, les imperfections du filé se
traduisent par des points faibles qui augmentent les ruptures
de fil et une productivité plus faible à l’usine.
Développer des variétés de coton avec une meilleure
performance de filature et qualité de filé constitue un défi
majeur. Comme nous le savons, les obtenteurs de coton
ont la tâche de développer des cultivars qui obtiendront de
bons résultats sur le terrain, pendant l’égrainage et durant
le traitement des textiles. L’une des tâches les plus difficiles
consiste à prédire les performances de traitement de la matière
première. En effet, la production de filé à partir de chaque
entrée dans un programme de sélection n’est pas possible en
raison de la quantité limitée de fibre de coton disponibles et
du coût prohibitif des essais de filature. Dès lors, comment
pourrions-nous prédire la qualité du filé industriel d’une
lignée de sélection sans filer la fibre ? La réponse logique
à cette question serait : en évaluant attentivement la qualité
des fibres. Malheureusement, la plupart des programmes de
sélection n’utilisent des HVI (instrument à haut volume) que
pour évaluer les propriétés des fibres. Est-ce suffisant ?
Les sélections basées sur des paramètres de qualité de la
fibre doivent être effectuées dans le but d’améliorer la qualité
du filé. Il est important de se demander si les paramètres de
qualité de fibres fournis par les tests HVI conviennent pour
la sélection des lignées de coton d’élite pour l’amélioration
des performances de filature. Bien que les mesures HVI
soient rapides, elles ne peuvent pas caractériser les variations
de la qualité de la fibre de coton parmi les fibres (dans un
échantillon). Nous avons démontré que la capture de la
variabilité à l’intérieur d’un échantillon est essentielle
pour prédire la performance de filature. Le principal outil
permettant de mesurer la variabilité de fibre à fibre au sein
d’un échantillonnage est le système avancé d’information sur
les fibres (AFIS). Il est maintenant bien entendu que, dans
le but d’améliorer sa compétitivité par rapport aux fibres
synthétiques, la fibre de coton doit présenter une variabilité
réduite de sorte qu’elle puisse se comporter de manière plus
prévisible à l’usine. Cela peut être réalisé par la sélection pour
une meilleure répartition de la qualité de la fibre en utilisant
les propriétés des fibres qui ne sont appréhendées par HVI
(AFIS).
3. Développement de variétés de coton GM Défis pour un environnement tropical
Camilo de Lelis Morello, Chercheur dans le secteur
du coton, EMBRAPA, Brésil
Des augmentations de la productivité au Brésil ont été
réalisées à des différentes périodes dans diverses régions où
le coton était historiquement produit. Les environnements (E)
dans lesquels le coton a été cultivé ainsi que des pratiques de
gestion (M) et de génétique (G) plus les interactions G x E x
M expliquent l’accroissement de la productivité réalisé au fil
des années, et les programmes de sélection ont contribué de
manière significative à la productivité accrue et à la production
du coton au Brésil. Les gains génétiques sont obtenus de façon
continue par améliorer le germplasme associé aux caractères
biotechnologiques. Tout au long du processus de sélection,
la connaissance des caractéristiques environnementales et
du système de production, et à partir de ceux-ci, la définition
des caractères / traits qui sont nécessaires, occupent un rôle
stratégique. Considérant que le rendement de la fibre de coton
et la qualité des fibres demeurent les principaux objectifs
indépendamment du système de production, la sélection
générique dans le Cerrado brésilien (les savanes tropicales)
nécessite la prise en compte d’un ensemble de caractères
très pertinents à se procurer par le biais de l’amélioration
conventionnelle. Les maladies sont favorisées en raison de la
combinaison d’humidité relative élevée et des températures
élevées, des champignons (taches foliaires Ramularia et
Ramulosis), bactériens (bactériose) et viraux (maladie
bleue du coton). Les espèces de nématodes, telles que les
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nématodes à galles, réniformes et radicicoles sont également
largement distribuées dans les zones cotonnières. Les
variétés à intervalles de floraison et de maturation courts sont
souhaitables dans certaines parties du Cerrado brésilien où les
semis ont lieu à la mi-février.
L’adoption de variétés de coton GM a contribué de manière
importante à la gestion des plantes adventices et des insectes
(vers). La résistance aux chenilles fournie par le caractère
biotechnologique est un outil important qui doit être utilisé
dans les programmes de gestion intégrée des ravageurs. La
température et l’humidité du sol au cours de la péroide de
croissance du coton sont extrêmement favorables aux plantes
adventices et la tolérance aux herbicides est un outil très
important pour la gestion intégrée des plantes adventices. Le
processus menant à l’identification d’un gène utile potentiel
à une nouvelle variété de GM est très long, et quelques
décisions importantes peuvent influer l’efficacité et les
résultats finaux. L’objectif du processus de conversion GM est
d’obtenir une lignée convertie hébergeant les transgènes dans
un contexte génétique avec une performance agronomique
égale ou supérieure à celle du germoplasme d’élite récurrent.
Le choix judicieux des parents récurrents et donateurs, ainsi
que le nombre de générations de rétrocroisement devant être
effectués ont une grande influence sur la durée et les ressources.
Après l’achèvement des générations de rétrocroisement, il est
nécessaire de réaliser une autofécondation pour fixer des allèles
différentes à l’état homozygote. Dans le cas de l’introgression
des événements avec des gènes superposés, dans lequel de
nombreux loci sont impliqués, l’identification d’individus
ayant la totalité ou la plupart des loci à l’état homozygote
après un tour d’autofécondation (plantes F2) est plus difficile
et coûteux. Une stratégie visant à réduire la nécessité de trop
grandes populations est le schéma « d’enrichissement F2 », au
sein duquel deux générations successives d’autofécondation
sont réalisées.
Les systèmes de production modernes de coton exigent
des caractéristiques biotechnologiques qui fournissent
des solutions et une plus grande efficacité en matière
de lutte antiparasitaire. Toutefois, les caractéristiques
biotechnologiques doivent être déployées dans un matériel
génétique de haute qualité avec des caractéristiques adaptées
à l’environnement et aux systèmes de production.
4. Relever les défis de la production de
coton durable sous concurrence en Chine
M.A. Zhiying1, Weili LIANG1, Guiyan WANG1 et
Michel FOK2
1
2
Université agricole Hebei, Baoding, Chine,
CIRAD, Montpellier, France
(Présenté par Michel Fok)
Ce rapport donne d’abord un aperçu rapide de l’agriculture en
Chine, puis une brève analyse de la production cotonnière en
cours de restructuration dans un contexte où le renforcement
de l’agriculture a pris de l’ampleur. Les mesures très
récentes, ciblées sur le renforcement de l’agriculture, sont
évaluées à travers le prisme de la durabilité, à savoir les
trois piliers communément reconnus des aspects sociaux,
environnementaux et économiques. Les actions envisagées
pour améliorer l’agriculture, avec des implications pour la
production cotonnière, ressemblent à un ensemble de défis
dont les chances d’être surmontés avec succès sont évaluées
par une analyse rétrospective de quelques réalisations liées
aux anciens défis.
En Chine, l’agriculture a manqué d’attractivité depuis
plusieurs décennies suite à la libéralisation de l’économie. Les
familles rurales exploitant de petites exploitations accusent un
retard en termes de revenus. Elles souffrent continuellement
d’un écart de revenu croissant, bien qu’une partie des salaires
augmentent par le biais d’activités non agricoles. Les familles
ont abandonné l’agriculture, ce qui rend les terres disponibles
pour augmenter la taille des exploitations restantes, tandis que
les fortes contraintes de la main-d’œuvre impliquent que la
mécanisation d’un plus grand nombre de pratiques culturales
est devenue plus cruciale que jamais.
La production de coton, en particulier dans les deux régions
de production traditionnelles de la vallée de du fleuve Jaune
et la vallée du fleuve Yangtze, est particulièrement touchée
par l’évolution susmentionnée de l’agriculture. Le coton est
devenu de moins en moins attractif par rapport aux cultures
concurrentes, notamment les céréales, en raison du manque de
soutien gouvernemental, en plus de l’augmentation du coût de
la main-d’œuvre et des engrais, ainsi que ceux des insecticides,
en dépit, ou à cause de, presque vingt ans d’adoption du coton
biotech.
Les mesures de la politique agricole élaborée en mars 2016
peuvent être associées à chacun des trois piliers de la durabilité.
Plus précisément, environ la moitié des mesures correspondent
à l’une des trois dimensions sociales, environnementales et
économiques, et l’autre moitié se situe entre deux dimensions.
Une analyse rétrospective de quelques innovations comme
la technique de transplantation spécifique à la Chine,
l’utilisation généralisée des hybrides de coton commerciaux,
l’évolution des dispositifs de pulvérisation des insecticides,
le développement de machines agricoles adaptées à une
agriculture modérée (même si la réalisation d’une percée
dans la récolte mécanisée reste à venir) indiquent le succès
du processus de développement d’une technologie récurrente
basée sur un énorme réseau scientifique et technique, motivé
par un important marché potentiel. Au cours des dernières
décennies, la Chine a démontré ses capacités à surmonter
les défis techniques, mais de nombreux défis à relever, liés
aux mesures récemment annoncées, tombent en dehors de
la sphère technique (comme la décentralisation des contrats
fonciers, les assurances, les garanties de crédit, etc.). Les
innovations organisationnelles et institutionnelles sont
nécessaires ; elles font appel à une interaction réussie entre les
producteurs et les autres intervenants, qu’ils soient publics ou
18ICAC
privés, et devraient différer des procédures verticales de topdown et orientées administrativement.
5. Comprendre le développement de la fibre
de coton
Lili Tu, Wenxin Tang, Yang Li, Kai Guo, Nian Liu
et Xianlong Zhang, Université de l’agriculture de
Huazhong, Chine
(Présenté par Xianlong Zhang)
Une fibre de plus haute qualité permet d’obtenir un textile
plus confortable et une meilleure productivité de la filature.
Ainsi, la manipulation des processus de développement de
la fibre pour améliorer la qualité est un objectif commun
pour la sélection et la biotechnologie. Des chercheurs de
l’Université agricole de Huazhong ont isolé un gène codant
pour un capteur de calcium, le GhCaM7, en fonction de son
niveau élevé d’expression par rapport à d’autres GhCaMs
dans les cellules de la fibre à l’étape de l’allongement rapide.
La surexpression du GhCaM7 favorise l’allongement précoce
de la fibre tandis que la suppression du GhCaM7 par ARNi
retarde l’initiation de la fibre et inhibe son allongement. Les
cellules de fibre de surexpression CAM7 affichent des niveaux
accrus de ROS par rapport au type sauvage, tandis que les
cellules de la fibre GhCaM7 ARNi ont des niveaux réduits. Le
H2O2 améliore l’influx de Ca2+ dans la fibre et la rétroaction
régule l’expression du GhCaM7. Le GhCaM7 peut moduler
la production de ROS et peut être considéré comme un lien
moléculaire entre le Ca2+ et les voies de signalisation ROS au
cours du développement précoce de la fibre.
On a constaté une nouvelle α-expansine tronquée, la
GbEXPATR, à l’étape d’allongement des fibres dans le Gb.
Pour comparer les fonctions d’exportation et la forme normale
de longueur complète de ce gène, le GbEXPA2, l’allongement
de la fibre, les lignées de coton transgénique avec l’ARNi
et la sur-expression de ces deux gènes ont été produits. La
composition de la paroi cellulaire et la qualité de la fibre des
lignées transgéniques ont été modifiées avec les changements
de niveau d’expression GbEXPA2 et GbEXPATR démontrant
un rôle pour la α-expansine dans le remodelage de la paroi
cellulaire. Notamment le GbEXPATR, qui est dépourvu du
domaine 2 de liaison aux glucides, a obtenu un effet marqué
sur l’élongation cellulaire en retardant la synthèse secondaire
de la paroi cellulaire et, par conséquent, le renforcement de la
longueur des fibres, la finesse et la force.
Les micro-ARN (miRNA) jouent des rôles importants dans
le développement des plantes. Nous avons construit sept
bibliothèques d’ARN de fibre représentant l’initiation,
l’élongation et les étapes de la synthèse de la paroi cellulaire
secondaire. Le profil de 47 familles de miARN conservées
et de sept nouveaux miARN au total ont été effectués en
utilisant un petit séquençage d’ARN. De plus, 140 cibles
de 30 miARN conservés et 38 cibles de cinq nouveaux
miARN ont été identifiés par séquençage de dégradome. Des
analyses histochimiques ont détecté l’activité biologique
du miARN156/157 dans le développement de l’ovule et de
la fibre. La fonction de suppression du miARN156/157 a
entraîné la réduction de la longueur de la fibre mature, ce qui
montre que le miARN156/157 joue un rôle essentiel dans
l’allongement de la fibre.
L’ascorbate peroxydase (APX) est une enzyme de balayage
ROS importante et nous avons constaté que le GhAPX1AT / DT
avait encodé un membre du groupe précédemment non
réalisé d’APXS cytosoliques (cAPXs) qui avait été exprimé
de manière préférentielle lors de la phase d’allongement de
la fibre. La suppression de tous les cAPX (IAO) a entraîné
une augmentation de 3,5 fois les taux de H2O2 dans les
fibres et a provoqué un stress oxydatif, ce qui a supprimé
considérablement l’allongement de la fibre. La longueur des
fibres des lignées transgéniques présentant une surexpression
ou une régulation négative spécifique de GhAPX1AT / DT
n’a montré aucun changement évident. Toutefois, les fibres
de lignées de surexpression ont montré une plus grande
tolérance au stress oxydatif. Les gènes exprimés de manière
différentielle (DEG) dans la fibre DPA 10 des lignées IAO,
identifiés par l’ARN-seq, étaient liés à l’homéostasie redox,
aux voies de signalisation, aux réponses au stress et à la
synthèse de la paroi cellulaire, et les DEG régulés à la hausse
dans les lignées d’IAO étaient également régulés à la hausse
dans la fibre DPA 10 et DPA 20 du coton sauvage par rapport
au coton domestiqué.
6. Les petites exploitations cotonnières :
questions de durabilité
Joe. C. B. Kabissa, Tanzanie
Jusqu’à 80% de la production cotonnière mondiale annuelle
est produite sur de petites exploitations par des agriculteurs
vivant dans les pays en développement d’Asie, d’Afrique
et d’Amérique latine. En Afrique sub-saharienne, la plupart
des pays producteurs de coton sont fortement tributaires du
coton pour leur développement économique et la lutte contre
la pauvreté. Dans les pays en développement, la culture du
coton est l’occupation des petits exploitants qui dépendent de
la main-d’œuvre familiale pour produire du coton nécessitant
un apport relativement faible d’intrants dans des conditions
pluviales. Dans la culture du coton, les petits exploitants
répondent aux prix et autres incitations, à la fois négatives
et positives, et cela a une incidence sur leur possibilité
d’accroître la productivité par une meilleure utilisation des
intrants achetés. En Afrique sub-saharienne en général, et
l’Afrique francophone en particulier, le coût de production du
coton est l’un des plus bas au monde. Néanmoins, au lieu d’
d’augmenter, les rendements ont stagné ou sont en déclin et la
pérennité de la culture cotonnière est donc menacée. Certains
des défis existants et émergents ont été présentés, y compris
ce qui doit être accompli dans le contexte du marché mondial
du coton.
WCRC-619
7. Les 60 premiers millions d’années
d’amélioration du coton et ce qui pourrait
bien nous attendre
Andrew Paterson, professeur, Université de
Géorgie, Athens, États-Unis
Un génome de référence pour le coton sur la base du génome
compact de Gossypium raimondii, ainsi que des projets de
génomes pour le G. hirsutum, G. herbaceum et G. longicalyx
et leurs analyses ultérieures, ont apporté de nouvelles
connaissances sur les événements clés dans l’histoire de
l’évolution du coton, à commencer par une multiplication
par cinq de l’ensemble du génome, il y a environ 60 millions
d’années, suivi par la fusion des sous génomes A et D il y
a environ 1-2 millions d’années, comprenant une riche
histoire d’échange intergénomiques qui a doublé la dose des
nombreuses allèles cotonnières en marquant les modèles
à travers le temps et à travers le génome. Le génome de
référence fournit de nouvelles perspectives sur l’évolution de
la fibre, y compris de nombreux gènes candidats qui justifient
une enquête plus poussée, ainsi qu’une ressource précieuse
pour atténuer de nombreux problèmes de longue date dans
l’amélioration du coton.
8. Gestion intégrée des ravageurs pour
compléter les caractères GM
Keshav R. Kranthi, directeur, Institut central de
recherche sur le coton, Inde
L’histoire de la gestion des organismes nuisibles au coton
présente un parcours intéressant qui regorge d’exemples
de technologies puissantes s’inclinant face au pouvoir de
résistance des insectes. Souvent, la gestion des ravageurs est
compliquée par les interventions humaines qui perturbent
l’écologie naturelle, résultant ainsi au brassage des insectes
ravageurs des plus petits au plus grands, et vice versa.
Subséquemment, l’arsenal contre les parasites est consolidé
en mettant l’accent sur les organismes nuisibles nouvellement
émergents. Ces interventions peuvent entraîner d’autres
problèmes pour qu’un tel processus transitoire se poursuive
de manière cyclique dans le temps. Cette fugacité dans la
gestion des organismes nuisibles plonge les agriculteurs dans
des situations précaires, en particulier lorsque les technologies
performantes les plus récentes commencent à s’effondrer. Les
cas des pyréthroïdes synthétiques, des néonicotinoïdes et
du coton biotech sont des exemples clairs de la façon dont
à peine une dizaine d’années a été nécessaire pour que les
technologies passent de la « phase de désespoir » à la « phase
d’exploitation ».
L’Inde est une excellente étude de cas sur la manière dont
les nouvelles « technologies de contrôle des parasites »
influencent les changements dans la dynamique des ravageurs,
justifiant ainsi le développement de nouvelles technologies.
Par exemple, les pyréthroïdes synthétiques ont été introduits
en Inde en 1981 pour contrôler les deux principaux insectes
nuisibles, le vers rose de la capsule, Pectinophora gossypiella
et Spodoptera litura. Les deux espèces d’insectes ont été
effectivement contrôlées par les pyréthrinoïdes, mais en 1986,
deux espèces différentes d’insectes, les chenilles américaines
de la capsule Helicoverpa armigera et l’aleurode Bemisia
tabaci ont émergé comme des problèmes majeurs. Le problème
était plus grave pour les hybrides de cotton américains
Gossypium hirsutum où l’utilisation de pyréthrinoïde était
élevée. L’application d’insecticide s’est intensifiée à raison
de 15-30 applications par campagne, ce qui a entraîné
des niveaux élevés de résistance aux insecticides chez ces
ravageurs. De nouveaux insecticides avec de nouveaux modes
d’action ont été introduits. Les deux ravageurs présentaient
une forte propension à résister à presque tous les groupes
d’insecticides qui avaient été utilisés pour leur contrôle. En
2002, le coton biotech basé sur le Cry1Ac a été introduit
en Inde pour contrôler l’Helicoverpa armigera résistant à
l’insecticide. Les vers roses de la capsule ont développé une
résistance à la protéine Cry1Ac du coton Bt en 2008. Le
Bollgard II (Cry1Ac + Cry2Ab) a été introduit en 2006 à titre
de mesure de contrôle efficace contre le ver rose de la capsule,
mais ces derniers ont développé une résistance au Bollgard II
en 2014. En 2009, on a signalé que le ver rose de la capsule
avait développé une résistance à la protéine Cry1Ac du coton
Bt. On présume que les bouleversements écologiques par les
pyréthroïdes pourraient en avoir été la cause. L’utilisation
abusive des pyréthrinoïdes a également entraîné en 1990, la
résistance des aleurodes et du ver de la capsule du nouveau
monde à presque tous les insecticides recommandés pour leur
contrôle.
Le cas de la résistance du ver rose de la capsule au Bollgard
II (Cry1Ac + Cry2Ab) exclusivement en Inde en six ans,
par contraste à la sensibilité soutenue du ver rose de la
capsule aux toxines Cry en Australie, en Chine et aux ÉtatsUnis, malgré 19 années de pression de sélection, illustre le
problème de « l’intendance technologique incorrecte » en
Inde. L’accélération du développement de la résistance des
vers roses de la capsule est probablement liée à deux facteurs
principaux :
i. Le déploiement d’une technologie de coton biotech
résistant aux insectes seulement dans les « hybrides
de coton commerciaux » en Inde contrairement aux
« variétés régulières » dans tous les autres pays.
ii. L’extension de la durée de la culture des hybrides biotech
résistants aux insectes en Inde à 2-4 mois après la
période normale de six mois, fournit ainsi une source de
nourriture continue et facilite ainsi plusieurs cycles et des
générations supplémentaires de vers roses de la capsule.
Ces deux facteurs ont intensifié la pression sélective. Il y avait
un troisième facteur qui pourrait avoir également accéléré le
développement de la résistance. Plus de 1 600 hybrides biotech
différentes, de maturité et de durée variables, ont été approuvées
pour la culture en Inde, fournissant ainsi des indices attractifs
continus et une source régulière de nourriture pour ver rose de
20ICAC
la capsule pendant près de 3-4 mois par an. Le premier facteur
est le plus unique pour l’Inde. Les capsules sur les plantes
hybrides homozygotes (pour les toxines Bt) contiennent des
graines qui séparent les toxines Cry. Par exemple, au moins
25 % des graines de chaque capsule de plantes hybrides
Bollgard ne contiennent pas la toxine Cry1Ac. De même, au
moins 6 % des graines de chaque capsule de plantes hybrides
Bollgard II ne contiennent pas la toxine Cry1Ac ou Cry2Ab.
Les larves du ver rose de la capsule qui contiennent des
allèles conférant une résistance aux toxines Cry dans un état
homozygote (Cry-RR) survivent sur toutes les graines, alors
que les stades larvaires généralement avancés qui possèdent
l’allèle résistante dans un état hétérozygote (Cry-Rr) survivent
au Bt en développement contenant des graines dans les
capsules vertes. Les larves survivent d’abord sur les semences
non-Bt et les larves plus âgées à l’allèle hétérozygote (CryRr) survivent sur les semences porteuses du Bt, alors que les
larves sans allèles résistantes meurent après s’être nourries
de graines Bt brutes. Ainsi, l’allèle Cry-R se conserve dans
les populations de vers roses de la capsule en raison de la
condition unique de ségrégation de la toxine Cry dans les
hybrides de coton biotech en Inde seulement et pas dans
d’autres pays, où toutes les graines en développement dans les
capsules vertes des variétés de coton biotech contiennent des
toxines Cry qui tuent les larves hétérozygote (Cry-Rr).
Les néonicotinoïdes ont été introduites dans le milieu des années
1990. L’efficacité de l’imidaclopride en tant que traitement
des semences était la plus cruciale pour les hybrides de coton
biotech parce que plus de 90 % des hybrides étaient sensibles
aux cicadelles, aux aleurodes et aux thrips. Le traitement des
semences imidacloprides protège la culture durant les deux
premiers mois critiques contre les insectes suceurs de sève.
En combinaison avec les toxines Bt, les néonicotinoïdes en
tant que traitement des semences ainsi que les pulvérisations
foliaires et les nouveaux insecticides, tels que le spinosad, le
benzoate emamecting et indoxacarbe, qui ont été introduits
au cours de la période 2000-2004 pour le contrôle du ver de
la capsule du coton non-Bt, ont fourni un contrôle complet
des parasites pendant au moins les cinq premières années qui
ont suivi l’introduction des hybrides de coton Bt en 2002/03.
Ces technologies ont contribué à la tendance à la hausse des
rendements au cours de 2001-2007. Le coton biotech résistant
aux insectes s’est répandu très rapidement pour saturer la zone
cotonnière dans le pays en 2009/10. En 2007/08, les aleurodes
et les cicadelles ont développé des niveaux élevés de résistance
à l’imidaclopride et les rendements ont commencé à tendre à
la baisse par la suite. En outre, la résistance du ver rose de
la capsule au Bollgard-II influe sur la perte de rendement.
Dans tous ces cas, la caractéristique commune est l’utilisation
aveugle des technologies au mépris des principes de la GIR
(gestion intégrée des ravageurs) et de la GRI (gestion de la
résistance aux insecticides).
Alors que de nouvelles molécules insecticides et de nouveaux
produits biotechnologiques utilisant la biotechnologie peuvent
être mis au point constamment, il est important de noter que
ceux-ci ne fournissent que des gains à court terme et doivent
être continuellement remplacés, ce qui a un prix. Hormis le
supplément de coût pour la culture, l’impact puissant de la
matrice des technologies perturbe également les écosystèmes.
À plusieurs reprises, ces technologies de lutte contre les
ravageurs entrent dans une phase d’efficacité incertaine
en raison de la résistance des insectes aux insecticides, ce
qui conduit à une sur-utilisation intensive et extensive. Les
stratégies de gestion de la lutte antiparasitaire finissent par
devenir fragiles.
La mise en œuvre des principes de LAI et de GIR dans le
déploiement des « caractéristiques biotechnologiques
résistantes aux insectes » est cruciale pour la viabilité à long
terme de la gestion des organismes nuisibles. Par exemple,
les gènes biotechnologiques résistants aux insectes auraient
pu être durables s’ils avaient été déployés dans les variétés de
lignées homozygotes pures pour toxines Cry, de courte durée
(<150 jours), à maturation précoce et résistant aux cicadelles.
Cela aurait évité le recours aux insecticides soit en tant que
traitement des semences ou application foliaire pour le contrôle
des insectes suceurs ou du ver de la capsule. Les variétés
à maturation précoce de courte durée en Inde échappent
aux vers de la capsule en raison du décalage entre le pic de
l’apparition des vers de la capsule et les pics de la floraison et
de la formation des capsules. De plus, les recommandations en
matière d’insecticide pour la rotation des groupes chimiques
ayant des modes d’action, si nécessaire, sur les cultures de
coton biotech auraient abouti à une utilisation moindre des
insecticides pour la lutte durable contre les ravageurs et à un
retard dans le développement de la résistance aux toxines
Bt par les vers de la capsule et de la résistance des insectes
suceurs de sève aux néonicotinoïdes.
Rapport sur les interventions de
l’ICGI
David M. Stelly, Président de l’Initiative de
génomique international du coton
Les intervenants de l’Initiative de génomique international
du coton (ICGI) ont décrit les avancées qui augmentent la
puissance, la précision et la pertinence pratique de la recherche
sur la génomique du coton et les espèces apparentées. Dans
de nombreux cas, les nouvelles technologies ont révélé des
complexités supplémentaires au matériel génétique et aux
génomes du Gossypium – aux niveaux évolutif, taxinomique,
structurel, compositionnel, héréditaire, épigénétique et
fonctionnel.
La progression rapide de la situation de la génomique du
coton était évidente lors de la réunion et contrastait fortement
avec la réunion de 2006 à Brasilia – il y a seulement une
décennie – quand l’ICGI a commencé à discuté de l’avantage
de concentrer les premiers efforts de séquençage du génome
commun sur le Gossypium raimondii. Comme cela est expliqué
dans le livre blanc résultant (2007), cette espèce péruvienne
non cultivée et semblable à un arbre, paraît d’un point de
WCRC-621
vue agricole être la cible improbable pour le séquençage,
mais elle possède le génome le plus petit, et donc, le moins
complexe de toutes les espèces de Gossypium connue, et
est donc, de ce fait, considérée comme le meilleur choix.
En 2012, le premier ensemble du génome de haute qualité
a été publié pour le G. raimondii. Depuis 2006, un grand
nombre de SPR et d’autres types de marqueurs d’ADN ont été
développés, cartographiés et utilisés pour la caractérisation de
germoplasmes, la dissection des caractéristiques et la sélection
très limitée assistée par marqueurs. Le développement rapide
de cartographie de SNP à haute densité intraspécifique et
interspécifique, et l’utilisation globale de dizaines de milliers
de SNP sont devenus possibles en 2014, lorsque le tableau
CottonSNP63K a été publié. L’année dernière, en 2015, le
rapport de deux projets d’assemblage de génome pour le
coton cultivé a fait mention d’un grand bond en avant pour le
coton. Ces avancées techniques et scientifiques importantes
en génomique cotonnière ont précédé la réunion biennale
2016 de l’ICGI organisée conjointement avec la WCRC–6.
•
•
Joshua Udall, venu des États-Unis, a examiné la structure
des génomes Gossypium, y compris l’utilisation de
«homéo-SNP» (divergences d’une base dans la séquence
entre les subgenomes A et D) pour faciliter l’analyse
informatique des SNP réguliers (divergences d’une base
dans la séquence entre les différents individus), et pour
faciliter l’analyse informatique comparative entre les
génomes des espèces diploïdes et les subgenomes A et
D des espèces tétraploïdes. Ces comparaisons seront
également susceptibles d’améliorer les ensembles de
séquences pour les génomes des diploïdes du génome A.
David Fang, des États-Unis, a constaté des progrès
dans l’utilisation du génotypage par séquençage (GBS)
des lignées isogéniques et de l’analyse des ségrégants
regroupés, dans certains cas, des gènes mutants de la
cartographie fine et des et QTL d’intérêt. Des applications
prospectives pour les populations MAGIC ont été
constatées.
•
Brian Scheffler, des Etats-Unis, a parlé d’un cadre
physique de marqueur ancré pour le génome AD de coton
Upland et une congruence élevée avec échafaudages,
l’ensemble largement utilisé du génome D5 et l’un des
deux ensembles de génome AD (2015) nouvellement
signalés. Le cadre physique intégré devrait faciliter le
développement d’un ensemble de génomes de référence
de qualité pour le coton Upland.
•
Vamadevaiah Hiremath, venu de l’Inde, a démontré
par qPCR que 6 facteurs de transcription étaient
différentiellement régulés à la hausse dans certains
génotypes tolérants à la sécheresse dans les traitements
contre le stress hydrique.
•
Zhongxu Lin, venu de Chine, a analysé les SSR des G.
hirsutum / G. barbadense de Sea Island dans le BC1
hybride, les populations de BC et F2 réciproques, et
constaté des cas de taux de recombinaison différentiels
chez les parents mâles et femelles, une distorsion de la
ségrégation et une ventilation hybride.
Sélection et génomique appliquée
•
Lucia Vieira Hoffmann du Brésil a indiqué qu’EMBRAPA
préserve et caractérise les cotons indigènes et naturalisés
du Brésil. Leur collection comprend environ 1 350
lignées, et l’analyse HVI d’environ 500 accessions a
révélé que certaines pourraient constituer des ressources
utiles pour l’amélioration de la fibre.
•
Maite Vaslin, de Freitas Silva du Brésil, s’est penchée sur
la résistance génétique à la maladie bleue du coton (MBC)
qui est causée par le virus du nanisme et de l’enroulement
de la feuille du cotonnier (CLRDV) et transmis par
les pucerons. De nouveaux éléments génétiques et
fonctionnels à partir du coton et de l’arabidopsis ont
indiqué que la résistance du coton comprend de la CBD2,
une transférase arginyle ARNt (ATE) impliquée dans la
conduite des protéines ciblées pour la dégradation des
protéines.
•
Johnie Jenkins, des États-Unis, a décrit le développement
d’une population appariée de manière aléatoire, développée
à partir de 18 lignées de chromosomes de G. barbadense de
substitution. Le succès de l’introgression et la complexité
ont été validés par une analyse basée sur les marqueurs.
•
Muhammad Tehseen Azhar, du Pakistan, a signalé
de grandes différences entre les espèces diploïdes
de Gossypium en fonction de leur sensibilité ou une
tolérance au virus de la frisolée de la feuille du cotonnier
(CLCuV), basé sur la transmission naturelle et les greffes
de G. hirsutum infectées par le CLCuV.
•
Farshid Talat, venu d’Iran, a rapporté que des génomes
chloroplastiques de trois espèces de génome D ont été
achevés et comparés les uns aux autres, ainsi que 14
autres espèces de Gossypium.
La génomique fonctionnelle
•
Shuangxia Jin, de Chine, nous a fait part de plusieurs
expériences relatives au système de défense du coton
contre l’infestation d’aleurodes et a identifié plusieurs
gènes candidats pour le contrôle des ravageurs se
nourrissant de phloèmes. L’analyse du transcriptome de
cotons résistants et sensibles à l’aleurode (Bemisia tabaci)
à plusieurs périodes après l’exposition a indiqué que
WRKY40 et une protéine de transport du cuivre en tant
que gènes moyeux pouvant réguler les défenses du coton
à l’infestation d’aleurodes. Le silençage induit par le virus
du GhMPK3 a accru la susceptibilité aux aleurodes. Les
miARN étaient également la clé du système de défense.
•
Vasu Kuraparthy, des États-Unis, a rapporté le clonage
positionnel d’un gène du facteur de transcription HD-Zip
capable de produire la feuille de gombo. Une suppression
de 8-pb dans le promoteur conduit à ce qui est considéré
aujourd’hui comme une forme normale de feuille, alors
que le type ancestral est le subokra.
22ICAC
•
Ayyanagouda Mahantgouda Patil a mené une analyse
in silico en Inde pour identifier les gènes qui sont
significativement régulés à la hausse ou à la baisse, les
sites de liaison des facteurs de transcription putatifs et
les facteurs de transcription liés au développement de la
fibre.
•
Uzma Qaisar, du Pakistan, a mené une méta-analyse des
données de microréseaux à partir de G. hirsutum à fibres
longues et courtes et de G. barbadense à fibres extralongues pour identifier plus de 1 400 gènes exprimés
de manière différentielle en fonction de la longueur des
fibres. Deux ont semblé particulièrement significatifs, le
facteur de transcription réactif à l’éthylène, wrinkled-1
(wri1), et un traitement enzymatique vacuolaire (vpe),
le gène qui correspond complètement à la longueur des
fibres dans le coton.
plantes et la réponse aux stress abiotiques / biotiques.
Plus de 70 HD-Zips se produisent dans le coton Upland.
L’expression tend à être spécifique au tissu. Trois d’entre
eux présentent une réponse différentielle à l’infection par
le Verticillium.
•
Sélection et génomique appliquée
•
Todd Campbell, des Etats-Unis, a signalé les efforts
visant à identifier les sources uniques de la qualité de
la fibre. Il a identifié la lignée de germoplasme MD 15
comme source unique de fibre de haute qualité et noté
que la qualité de la fibre MD 15 résultait probablement de
la ségrégation transgressive sélectionnée au cours de son
développement. •
Lili Tu, de Chine, a parlé de la validation phénotypique
avancée de plusieurs gènes affectant de manière putative
le développement et la qualité de la fibre. Ceux-ci
comprennent un capteur de calcium, le GhCaM7, ce qui
affecte les voies du signal ROS lors du développement
précoce de la fibre, le GbEXPATR, qui est dépourvu
de domaine de liaison d’hydrate de carbone et retarde
la synthèse de la paroi cellulaire secondaire et améliore
ainsi la longueur, la finesse et la force des fibres.
•
Amanda Hulse-Kemp, des Etats-Unis, a parlé du
développement des 3 cartes de liaison indépendantes
basées sur CottonSNP63k, à partir de 1 F2 et deux
ensembles de populations RIL réciproques de parents
communs : « Phytogen 72 » (PHY72) et « Stoneville 474 »
(STV474). Elles fournissent collectivement les
meilleures cartes intraspécifique développées à ce jour,
et deux populations de cartographie RIL immortalisées
correspondantes qui constituent une plate-forme portable
pour l’avenir de la recherche sur le coton.
•
Khezir Hayat, un doctorant venu de Turquie, a décrit le
développement et les plans pour un projet de cartographie
interspécifique G. hirsutum x G. barbadense basé sur le
SGB.
Génomique comparative et bioinformatique
•
Jing Yu, des États-Unis, a rapporté des améliorations
significatives dans les exploitations et les fonctionnalités
de CottonGen, la principale ressource mondiale pour les
données de génomique cotonnière. Des listes de SNP,
des cartes, une page consacrée au CottonSNP63K, les
données sur l’ARNSeq et les données sur le GBS ont été
ajoutées et sont consultables via la mise en place de la
visionneuse de génome JBrowse. La synthénie est visible
dans GBrowse-Syn, et de nouvelles voies métaboliques
sont disponibles via Pathway Tools. D’autres nouveaux
génomes, traits, cartographies et marqueurs de données,
ainsi que des outils de recherche nouveaux ou améliorés
ont également été ajoutés.
•
Daniel Peterson, des États-Unis, a énoncé ses observations
et idées générales sur la bioinformatique contemporaine,
en particulier lorsque celles-ci se traduisent par des
contraintes et des sous-performances. Certaines peuvent
être résolues par des actions collectives de chercheurs
individuels, tandis que l’amélioration des autres nécessite
des ajustements majeurs par le secteur, y compris de
nouvelles méthodes qui utilisent mieux les systèmes de
calcul intensif à haute performance.
•
John Yu, venu des États-Unis, a examiné les progrès
récents dans le séquençage des génomes, à partir des
espèces diploïdes de génome D et A (D5 et A2), ainsi que
des espèces tétraploïdes de génome AD. Un des avantages
de disposer de chacun d’eux est qu’une grande partie de
l’ensemble du génome AD se prête à la séparation entre
les subgenomes A et D de G. hirsutum, ce qui facilite le
repérage des effets sur les caractéristiques importantes,
par exemple, les caractéristiques des fibres.
•
Qian-Hao Zhu, d’Australie, a présenté des recherches
sur les facteurs de transcription homéodomaine-leucine
zipper (HD-Zip) propre au coton. Les HD-Zip sont
uniques au royaume des plantes et contribuent souvent
à réguler les gènes impliqués dans le développement des
Ishwarappa Katageri, de l’Inde, a rapporté que le
séquençage du génome entier de G. arboreum et
G. herbaceum a été utilisé à grande échelle dans
l’identification des SNP in silico. Il a également fait état
d’une première analyse fondée sur le coton SNP63K de 178
G. hirsutum x G. barbadense RILs afin de cartographier
les principaux QTL affectant les caractéristiques clés.
La durabilité à la WCRC–6
La production durable et son impact sur les pratiques
de production de coton ont été l’un des sujets fars de la
conférence. Des documents sur l’agronomie cotonnière dans
le contexte de la technologie de production durable ont été
présentés dans un certain nombre de sessions. Une séance a été
consacrée à la « Mesure de la durabilité des systèmes agricoles
cotonniers », au cours de laquelle le travail sur les lignes
directrices et les paramètres établis par le Panel d’experts sur
WCRC-623
la performance sociale, environnementale
et économique de la production cotonnière
(SEEP) ont été présentés. Deux articles
issus des séances plénières (dont les
extraits se trouvent ci-dessus) ont abordé
la question de la durabilité du point de
vue des petits exploitants et la façon de
relever les défis de la production durable.
Au cours de la séance de clôture, le comité
organisateur a présenté un rapport sur la
durabilité globale de la conférence qui se
distingue des présentations techniques.
Les organisateurs planteront 3 600 arbres
afin de neutraliser les émissions de gaz à
effet de serre générées par l’événement.
L’organisation de la conférence a laissé
des impacts sociaux, environnementaux et
économiques positifs importants à bien des
égards. Le comité organisateur a présenté
le tableau suivant qui indique les gains
durables en termes quantitatifs.
Participation
471 chercheurs provenant de 40 pays et de cinq organisations internationales ont participé à la conférence.
Nombre de participants à la WCRC–6 par pays
Nbre de participants
Pays
Nbre de participants
Afrique du Sud
Pays
3
Kenya
3
Allemagne
1
Mali
3
Argentine
8
Mozambique
5
Australie
24
Myanmar
2
Bangladesh
2
Nigeria
3
Bénin
1
Ouganda
3
Brésil
212
Ouzbékistan
2
Burkina Faso
1
Pakistan
13
Chine
23
Pays Bas
1
Colombie
4
Pérou
4
Egypte
4
Poland
2
Equateur
1
Portugal
5
Espagne
1
Soudan
6
Etats-Unis
58
Syrie
1
Ethiopie
1
Tanzanie
2
France
1
Tchad
1
Inde
37
Togo
1
Indonésie
2
Turquie
11
Iran
6
Vietnam
1
Israël
1
Zambie
2
Organisations internationales :
CABI
=1
CIRAD
=2
=2
Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture
Agence internationale de l'énergie atomique
Comité Consultatif International du Coton
Total
=2
=2
= 471
24ICAC
Aspectos resaltantes de la Sexta Conferencia
Mundial sobre la Investigación Algodonera
Goiânia - Goiás, Brasil, 2 al 6 de mayo de 2016
La Sexta Conferencia Mundial sobre la Investigación
Algodonera (WCRC-6 por sus siglas en inglés) y la
Conferencia Bienal 2016 de la Iniciativa Internacional del
Genoma del Algodón se celebraron conjuntamente en la
ciudad de Goiânia, Brasil, del 2 al 6 de mayo de 2016. Los
investigadores tuvieron la gran oportunidad de presentar sus
investigaciones, ampliar y fortalecer sus redes y aprender sobre
los trabajos de investigación más importantes que se están
llevando a cabo en el mundo. La Asociación de Productores
Algodoneros de Goiás-AGOPA (Associação Goiana dos
Produtores de Algodão-AGOPA) fungió como el anfitrión
principal. La AGOPA está afiliada a la Asociación Brasileña
de Productores Algodoneros – ABRAPA (Associação
Brasileira dos Produtores de Algodão) y es una de las nueve
asociaciones de productores algodoneros en el país. Las
asociaciones trabajan para promover la rentabilidad del sector
del algodón a través de la unificación y la organización, con el
propósito de fomentar la producción sostenible del algodón.
El programa sobre la investigación algodonera ‘EMBRAPA
Cotton’ de la Corporación de Investigación Agrícola de Brasil
(Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária-EMBRAPA)
desempeñó una función fundamental en el diseño y la
ejecución del programa técnico durante la Conferencia.
El CCIA se enorgullece de organizar las conferencias
mundiales sobre la investigación algodonera. La Secretaría
del CCIA coordinó los patrocinadores internacionales y
trabajó con el Comité Organizador, el Comité del Programa,
la Asociación Internacional de Investigadores Algodoneros
y la directiva de la Iniciativa Internacional del Genoma del
Algodón (ICGI por sus siglas en inglés) para darle forma
a una conferencia exitosa y garantizar que reinara un claro
entendimiento entre los distintos organizadores de la WCRC6. Por primera vez, la Conferencia se celebró bajo los
auspicios de la Asociación Internacional de Investigadores
Algodoneros (ICRA por sus siglas en inglés), cuyo presidente
dirigió el Comité Internacional que seleccionó a los
conferencistas principales y a los ponentes que participarían
en las sesiones plenarias. El Comité Internacional asesoraba
al Comité Organizador y el Comité del Programa cuando era
necesario. Se definieron claramente las funciones de varias
instituciones, pero aún así se necesitaba la participación
activa del CCIA como una organización paraguas y neutral
y para proporcionar orientación basada en las experiencias
adquiridas en las anteriores conferencias mundiales sobre la
investigación algodonera.
El programa incluyó a dos conferencistas principales y
ocho ponentes en las sesiones plenarias con 28 sesiones
especializadas simultáneas. Una serie de sesiones se dedicaron
a la investigación genómica para seguir el formato de la
conferencia bienal de las reuniones del ICGI.
Patrocinio de la WCRC-6
El CCIA ha patrocinado las conferencias mundiales sobre
la investigación algodonera desde sus inicios en la década
de 1990. El Centre de coopération internationale en
recherche agronomique (CIRAD), Francia, ha patrocinado
las conferencias desde 1998 y sigue brindando su apoyo a la
WCRC-6. La Organización de las Naciones Unidas para la
Alimentación y la Agricultura (FAO) ha apoyado también las
conferencias mundiales sobre la investigación algodonera,
incluida la WCRC-6. Por primera vez, el Centro Internacional
de Agricultura y Biociencias (CABI por sus siglas en inglés)
también patrocinó la Conferencia. Como en cada país
anfitrión, el apoyo del sector privado fue un gran aporte para
el éxito de la WCRC-6, al igual que para las conferencias
anteriores. El CCIA ha sido un patrocinador importante en
todas las WCRC, además de proporcionar tiempo del personal
y servicios. El patrocinio internacional se canalizó por primera
vez a través de la Asociación Internacional de Investigadores
Algodoneros (ICRA). Los patrocinios se agruparon y
anunciaron formalmente en las páginas web del CCIA e la
ICRA, así como a través de las listas de correo. Cuatro tipos
de patrocinio estaban disponibles.
• Boletos aéreos
• Alojamiento y cuota de inscripción
• Apoyo en dinero en efectivo (US$1,000) y
• Cuota de inscripción
El CCIA recibió las solicitudes, en nombre de la ICRA,
hasta el 15 de noviembre de 2015. El Comité Ejecutivo de
la ICRA se reunió el 6 de diciembre de 2015 en Mumbai,
India y convino en la lista de investigadores que recibirían
patrocinio. En total, 36 investigadores recibieron cuatro
tipos de patrocinio. El Comité Organizador también decidió
patrocinar a 10 investigadores en cuotas de inscripción,
alojamiento y visitas técnicas. Estos 10 nombres también se
tomaron de las solicitudes dirigidas a la ICRA. Ochenta y
dos investigadores enviaron solicitudes a la ICRA, cuarenta
y seis de los cuales recibieron patrocinios. Además, el CCIA
también patrocinó a investigadores a través del Programa de
Investigadores Asociados del CCIA y del Foro Algodonero
de África Meridional y Oriental (SEACF por sus siglas en
inglés). Durante el Programa de Investigadores Asociados que
el CCIA conduce cada año, los investigadores generalmente
vienen a la sede del CCIA durante 10 días. Sin embargo,
WCRC-625
en los años en que se celebran las conferencias mundiales,
los fondos se utilizan para patrocinar parcialmente a los
investigadores para que asistan a la Conferencia. El CCIA
seleccionó a 16 investigadores de 10 países para que asistieran
a la WCRC-6 y recibieran el patrocinio bajo el Programa
de Investigadores Asociados. Sin embargo, sólo 10 de los
16 pudieron aprovechar esta oportunidad. Los otros seis
no pudieron asistir por diferentes razones, entre las que se
incluye la imposibilidad de conseguir los fondos restantes. El
Foro Algodonero de África Meridional y Oriental organizó su
reunión durante la WCRC-6 y utilizó el patrocinio del CCIA
para traer investigadores a la Sexta Conferencia Mundial.
Esta edición del ICAC RECORDER está dedicada a la
WCRC-6 y se enfoca principalmente en los resúmenes de las
presentaciones realizadas por los conferencistas principales y
los ponentes de las sesiones plenarias. Se preparó un libro con
los resúmenes de todos los trabajos técnicos presentados en
la WCRC-6. Este libro estará disponible en la página web de
la WCRC-6 tan pronto como sea actualizada sobre la base de
las presentaciones reales. Los resúmenes de los conferencistas
principales y los ponentes de las sesiones plenarias no se
incluyeron en la publicación, por lo que se han reproducido
en esta edición en los idiomas inglés, francés y español para el
beneficio de los lectores del ICAC RECORDER.
Resúmenes de las
conferencias principales
1. Soluciones innovadoras en el campo de
la investigación para mejorar la producción
algodonera; ¿Cuán cerca estamos?
Yusuf Zafar, Investigador Algodonero del Año 2012
del CCIA, Centro Internacional de Viena, Organismo
Internacional de Energía Atómica, Austria
Aunque el algodón cubre solamente el 2% de la tierra
cultivable del planeta y tiene una participación del 6% en
el comercio mundial, esta fibra natural es responsable de
sostener una industria textil y de la moda que tiene un valor
de billones de dólares. Por otra parte, es la columna vertebral
de varios países en desarrollo cuyas economías dependen
en gran medida del algodón. La comunidad dedicada a la
investigación del algodón ha hecho esfuerzos encomiables
para detener la tendencia a la baja de su participación a raíz
del uso cada vez mayor de las fibras sintéticas (poliéster,
rayón, viscosa, etc.). Aún así, la demanda y la producción
mundial de algodón han permanecido estancadas durante
varias décadas. Los bajos precios del petróleo, la escasa
demanda de las prendas de vestir y los desastres naturales
en zonas de grandes países productores de algodón debido al
cambio climático están imponiendo una carga adicional en
los sistemas de producción de algodón, que ya es delicada y
vulnerable a múltiples estreses.
La composición genética de cualquier cultivo está insertada
en su semilla. Según la FAO, la semilla contribuye a la
producción del cultivo en casi un 50%. A pesar de algunos
esfuerzos regionales, no existe una plataforma global para
el intercambio de semillas de algodón (germoplasma) entre
los países productores de algodón. En tiempos recientes,
muchos países han incrementado las restricciones sobre el
germoplasma compartido, dando lugar a la carencia de un
intercambio de germoplasma hasta en los programas clásicos
de selección genética. Todos los programas de selección
genética del algodón en el mundo están afectados por la
estrecha base genética.
El algodón es uno de los tres cultivos principales (junto con el
maíz y el frijol de soja) modificados por la ingeniería genética
(algodón biotec). El algodón biotec se ha adaptado muy bien
en los principales países productores de algodón (Australia,
Brasil, China, India, Pakistán y EE.UU.). Sin embargo, en el
algodón biotec solo existen dos rasgos disponibles (resistencia
a los insectos y tolerancia a los herbicidas). La diseminación
del algodón biotec a otros países productores de algodón es
lenta y enfrenta una gran resistencia. Las noticias recientes
sobre los temas de patentes y el precio de la semilla biotec en
India demuestran claramente la necesidad de un acuerdo más
equitativo para el intercambio de germoplasma y tecnologías.
El advenimiento de la OMC en 1995, junto con la aparición
del sector privado de semillas dirigiendo los negocios
relacionados con los cultivos biotec (incluido el algodón),
planteó el problema de los monopolios de empresas
multinacionales. Los problemas de largo plazo de las patentes,
los derechos de los seleccionadores de plantas (PBR por sus
siglas en inglés) y la Unión Internacional para la Protección
de las Obtenciones Vegetales (UPOV por sus siglas en inglés),
los complejos protocolos de bioseguridad, el deterioro de la
función de investigación del sector público y, sobre todo, el
fuerte aumento en los costos de los insumos, conjuntamente
con la volatilidad mundial de los precios del algodón en rama
(dependiente de las importaciones/ exportaciones de algodón
de un pequeño número de países), impactaron en el trabajo de
investigación y desarrollo del algodón y, por consiguiente, en
su producción.
Los desafíos actuales para la producción de algodón
podrían superarse fácilmente con los recientes desarrollos
en la genómica. En consecuencia, están disponibles datos
completamente secuenciados de algodones diploides y
tetraploides. Los avances en la bioinformática y el sistema de
repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente
interespaciadas (CRISPR por sus siglas en inglés) aumentan
la esperanza de una nueva era en la investigación sobre el
algodón. No obstante, este progreso será posible únicamente
con un cambio de paradigma en las políticas y el mejoramiento
del proceso reglamentario.
Un factor importante que requiere atención inmediata es el
fortalecimiento de la investigación del sector público con más
fondos, sostenibilidad y un entorno propicio. El acceso fácil y
equitativo a la investigación moderna para toda la comunidad
dedicada a la investigación del algodón, especialmente
26ICAC
los países menos desarrollados y en desarrollo, es otro
componente importante para lograr un cambio revolucionario
en el sector de la investigación algodonera.
La meta tan anhelada de contar con un Instituto Internacional
de Investigación sobre el Algodón (ICRI por sus siglas en
inglés), como el Instituto Internacional de Investigación sobre
el Arroz (IRRI por sus siglas en inglés), sigue vigente. La
aparición del grupo BRICS y el nuevo Banco de Desarrollo,
dirigido por China, aumenta la esperanza de que las economías
emergentes de Brasil, China e India considerarán seriamente la
creación de esta entidad. Esto revolucionará el sistema actual
de investigación sobre el algodón y sería un factor de cambio
en la investigación y desarrollo del algodón. Después del
establecimiento del ICRA, el próximo gran paso adelante sería
el desarrollo de un instituto como el ICRI por la comunidad
global dedicada a la investigación sobre el algodón.
2. Acoplar a los productores algodoneros
con la investigación
Adam Kay y Nicola Cottee, Cotton Australia, Australia,
(Presentado por Adam Kay)
El éxito de la industria australiana del algodón se puede
atribuir en gran medida no sólo a la importante inversión
en la investigación, sino también a la rápida adopción de la
ciencia emergente por parte de los productores algodoneros
para mejorar el rendimiento, la calidad, la sostenibilidad
y la rentabilidad. Un marco sólido de extensión que
depende de una fuerte alianza entre grupos industriales,
investigadores, productores y extensionistas permitió el éxito
de la transferencia de tecnología en el algodón australiano. Se
cuenta con el programa de las buenas prácticas de manejo de
la industria (myBMP por sus siglas en inglés), conjuntamente
con las iniciativas tradicionales de extensión, para aportar
los últimos conocimientos científicos a los productores. A
pesar de este éxito, la transformación de las investigaciones
más recientes en cambios en las prácticas agrícolas a nivel
de la explotación sigue siendo un desafío para la industria
algodonera de Australia.
Un desafío clave para la investigación-extensión es identificar
las limitaciones generales más importantes del sistema de
producción del cultivo, para garantizar que el esfuerzo de
extensión aporte un beneficio neto a la productividad en
general. Por ejemplo, los productores en el extranjero podrían
considerar que la selección de germoplasma australiano con
atributos deseables probados de rendimiento y calidad de la
fibra es una solución sencilla para mejorar los rendimientos
de sus sistemas algodoneros. Sin embargo, esto no siempre
es así cuando se toman en cuenta las limitaciones locales;
el germoplasma importado quizás no sea superior a las
variedades seleccionadas localmente. Además de las
limitaciones genéticas, se deben considerar las soluciones
locales y los factores limitantes para maximizar el rendimiento.
En un entorno donde el agua es limitada, un esfuerzo de
extensión enfocado en el almacenamiento de agua en el suelo
y estrategias de manejo probablemente aportaría mayores
beneficios en términos de rendimientos.
En los últimos 30 años, la industria algodonera australiana ha
desarrollado una gama diversa de iniciativas y herramientas
para acoplar a los productores algodoneros con la investigación
sobre el manejo de plagas. Se utilizaron los ensayos de campo
tempranos que demostraron que la pérdida de yemas florales
no afectó de manera significativa el rendimiento para desafiar
la opinión en torno al uso de insecticidas en el algodón a
principios de la temporada. El desarrollo ulterior de materiales
impresos y herramientas de gestión para la toma de decisiones
permitió a los productores tomar decisiones informadas
sobre el manejo integrado de plagas, particularmente con
relación a los umbrales de plagas. Esta filosofía alrededor
del manejo responsable de los plaguicidas garantizó que
la industria estaba bien preparada para la introducción del
algodón modificado genéticamente para producir una toxina
insecticida. Esta tecnología estuvo acompañada de una serie
de tácticas respaldadas por la industria para el manejo de la
resistencia, las cuales se desplegaron a través de una sólida red
de proveedores de tecnología, investigadores, extensionistas y
productores algodoneros. Este enfoque sigue siendo pertinente
hasta la fecha, donde un conjunto completo de técnicas,
incluidas fichas informativas, días de campo, reuniones,
conferencias y medios en línea, continúa transmitiendo la
importancia del manejo de plagas con la inminente liberación
del algodón Bt de apilamiento triple.
La industria algodonera australiana ha podido aportar
prácticas y tecnologías innovadoras a los cambios en el trabajo
agrícola de la explotación a través de un fuerte enfoque de
colaboración entre equipos de investigación, equipos de
extensión y redes de productores que están respaldados por un
programa de buenas prácticas de manejo. Como una industria
en la cúspide de una revolución agrícola digital, la industria
algodonera australiana continúa revisando y perfeccionando
su marco y red de extensión para permitir que los productores
tomen decisiones informadas a través de todo el sistema de
producción. La capacidad de acoplar a los productores con
la investigación, a través de un marco de extensión, sigue
siendo de altísima prioridad para garantizar la longevidad, la
productividad y la competitividad de la industria.
Resúmenes de los trabajos
técnicos presentados en las
sesiones plenarias
1. ‘La fisiología del algodón’, la
piedra angular de la ciencia del
algodón en el futuro
Michael Bange, Organización para la Investigación
Científica e Industrial de la Mancomunidad, Australia
(CSIRO por sus siglas en inglés)
La producción algodonera en el ámbito mundial se verá
afectada por los cambios climáticos, así como por los efectos
indirectos, tales como la reglamentación de los recursos
WCRC-627
hídricos. Luchar contra estos cambios, así como lidiar con los
costos cada vez más elevados, significará que la producción
sostenible tendrá que adoptar prácticas combinadas que:
aumentarán y/o mantendrán altos rendimientos y calidad;
mejorarán una serie de eficiencias en la producción (agua,
nitrógeno, energía, emisiones, etc.); buscarán un mejor retorno
para los productos; o considerarán otras opciones de cultivos
como alternativas. La presentación abarca los impactos actuales
de estos cambios en los sistemas de producción y destaca
algunas opciones de adaptación con un énfasis en la función
de la fisiología de las plantas y los cultivos como elemento de
apoyo. Las opciones en cuanto al manejo de los cultivos y el
fitomejoramiento comprenden: variedades tolerantes al estrés
de alto rendimiento/alta calidad; optimización del agua y la
nutrición; manipulación de la madurez del cultivo; variación
del período de siembra; optimización y salud del suelo para
la nutrición de los cultivos; y mantenimiento de prácticas
diligentes de monitoreo de malezas, plagas y enfermedades
para un manejo receptivo.
2. Evolución de la calidad de la fibra
de algodón: Un imperativo para las
necesidades futuras del mercado
Eric F. Hequet1, B. Kelly1,2, S. Baker1, C. Turner3, H. SariSarraf3 y S. Gordon4
Departamento de Plantas y Ciencia del Suelo,
Universidad Texas Tech, 2Texas A&M Agrilife Research,
3
Ingeniería Eléctrica y Computacional, Universidad Texas
Tech, 4CSIRO Australia, (Presentado por Eric F. Hequet)
1
El algodón upland, Gossypium hirsutum L., ocupa el cuarto
lugar en superficie sembrada en EE.UU., detrás de los cultivos
de maíz, trigo y frijol de soja. En respuesta a la demanda de
géneros de algodón, el consumo mundial de fibra de algodón
se ha duplicado con creces desde 1960 hasta 2011. Aunque el
consumo de fibra de algodón se ha incrementado, el algodón
ha perdido la mitad de su participación en el mercado como
resultado de la competencia de las fibras sintéticas.
Si bien los consumidores requieren hilados y géneros de
algodón, la variabilidad en la calidad de la fibra de algodón
la hace una materia prima natural desafiante en cuanto a
su transformación en un producto industrial uniforme. La
variabilidad natural en la calidad de la fibra de algodón puede
traducirse en imperfecciones en las hilazas hiladas. A su vez,
las imperfecciones en los hilados producen imperfecciones
en los textiles acabados. Además de afectar el valor de los
hilados y textiles acabados, la variabilidad en la fibra de
algodón impacta de manera negativa en la capacidad de
procesamiento. De hecho, las imperfecciones del hilado se
traducen en puntos débiles que aumentan las roturas del hilo y
reducen la productividad en la hilandería.
El desarrollo de variedades de algodón que mejoren el
rendimiento de la hilatura y la calidad del hilo plantea un
desafío fantástico. Como sabemos, los seleccionadores de
algodón se enfrentan a la tarea de desarrollar cultivares que
tendrán un buen rendimiento en el campo, la desmotadora
y en el procesamiento de textiles. Una de las tareas más
retadoras es predecir el desempeño del procesamiento de
la materia prima. De hecho, no es posible producir hilos de
cada entrada en un programa de selección genética debido a
la cantidad limitada de fibra disponible y al costo prohibitivo
de las pruebas de hilatura. Por lo tanto, ¿cómo podríamos
predecir la calidad industrial del hilo de una línea de selección
sin hilar la fibra para formar el hilo? La respuesta lógica a
esta pregunta sería: evaluando cuidadosamente la calidad de
la fibra. Desafortunadamente, la mayoría de los programas
de selección genética utilizan el IAV (Instrumento de Alto
Volumen) sólo para evaluar las propiedades de la fibra. ¿Es
esto suficiente?
Las selecciones basadas en los parámetros de calidad de la
fibra se deben hacer con el objetivo de mejorar la calidad del
hilo. Es importante indagar si los parámetros de calidad de la
fibra de las pruebas por IAV son apropiados para seleccionar
líneas élite de algodón con miras a un mejor desempeño de la
hilatura. Si bien las mediciones por IAV son rápidas, no pueden
caracterizar las variaciones en la calidad de la fibra de algodón
entre las fibras (dentro de una muestra). Hemos demostrado
que el capturar la variabilidad dentro de una muestra es
crítico para predecir el rendimiento de la hilatura. La principal
herramienta para medir la variabilidad de fibra a fibra dentro
de una muestra es el Sistema Avanzado de Información
sobre Fibras (AFIS por sus siglas en inglés). Es bien sabido
en la actualidad que, para mejorar su competitividad en
comparación con las fibras sintéticas, la fibra de algodón debe
tener una variabilidad reducida para que pueda desempeñarse
de una manera más predecible en la hilandería. Esto se puede
lograr mediante la selección genética dirigida a una mejor
distribución de la calidad de la fibra utilizando propiedades de
la fibra no medidas por el IAV (AFIS).
3. Desarrollo de variedades de algodón GM –
desafíos en un ambiente tropical
Camilo de Lelis Morello, Investigador Algodonero,
EMBRAPA, Brasil
En Brasil, los incrementos de productividad se lograron durante
diferentes períodos en varias regiones donde históricamente se
producía algodón. Los ambientes (E) en los cuales se cultivaba
el algodón, junto con las prácticas de manejo (M) y la genética
(G), más las interacciones de G x E x M, dan cuenta de los
incrementos de productividad alcanzados a lo largo de los
años, y los programas de selección genética han contribuido de
manera significativa a una mayor productividad y producción
de algodón en Brasil. Las ganancias genéticas se materializan
continuamente con el mejoramiento del germoplasma
asociado con los rasgos biotec. A través del proceso de
selección genética, el conocimiento de las características
ambientales y del sistema de producción y, a partir de éstas
definir qué rasgos/caracteres son necesarios, tiene una función
estratégica. Si bien el rendimiento y la calidad de la fibra
siguen siendo los objetivos primarios independientemente del
28ICAC
sistema de producción, la selección genética en el Cerrado
brasileño (las sabanas tropicales) necesita tomar en cuenta
un conjunto de caracteres muy pertinentes que se deben
procurar a través del mejoramiento convencional. Debido a la
combinación de alta humedad relativa y altas temperaturas, el
ambiente favorece el desarrollo de enfermedades por hongos
(mancha de la hoja por Ramularia y Ramulosis), bacterias
(roya bacteriana) y virus (enfermedad azul del algodonero).
Las especies de nematodos, tales como los del nudo radicular,
los reniformes y los nematodos de la lesión radicular, están
también ampliamente distribuidas en las zonas productoras de
algodón. Las variedades con intervalos cortos de floración y
maduración son deseables en algunas partes de los cerrados
brasileños donde la siembra ocurre a mediados de febrero.
La adopción de variedades de algodón GM aportó importantes
contribuciones al manejo de malezas e insectos (gusanos).
La resistencia a los gusanos proporcionada por el rasgo
biotec es una herramienta importante que se debe usar en los
programas de manejo integrado de plagas. La temperatura y
la humedad del suelo durante la temporada algodonera son
extremadamente favorables para las malezas, y la tolerancia
a los herbicidas es una herramienta muy importante para el
manejo integrado de malezas. El proceso que abarca desde la
identificación de un gen útil potencial hasta una nueva variedad
GM es muy largo, y algunas decisiones importantes pueden
afectar la eficiencia y los resultados finales. El objetivo en el
proceso de conversión GM es obtener una línea convertida
que albergue los transgenes en un origen genético con un
rendimiento agronómico igual o superior, en comparación con
aquél del germoplasma élite recurrente. La selección correcta
de los progenitores recurrente y donante, así como el número
de generaciones de retrocruces que se deben realizar, tienen
una gran influencia en el tiempo y los recursos. Después
que se hayan terminado las generaciones de retrocruces, es
necesario realizar una autofecundación para fijar diferentes
alelos en un estado homocigoto. En el caso de la introgresión
de eventos con genes apilados, en el que participan muchos
loci, la identificación de individuos con todos los loci, o la
mayoría de estos, en estado homocigoto después de una ronda
de autofecundación (plantas de la F2) es más difícil y costosa.
Una estrategia para reducir la necesidad de poblaciones
excesivamente grandes es el esquema de “enriquecimiento
de F2”, en el cual se realizan dos generaciones sucesivas de
autofecundación.
Los sistemas modernos de producción de algodón exigen
rasgos biotec que proporcionen soluciones y una mayor
eficiencia en el control de plagas. Sin embargo, los rasgos
biotec necesitan desplegarse en un germoplasma de alta
calidad con características apropiadas para el medio ambiente
y los sistemas de producción.
4. Abordaje a los desafíos de la
producción algodonera sostenible bajo
competencia en China
Zhiying Ma1, Weili Liang1, Guiyan Wang1, Michel Fok2
Universidad Agrícola de Hebei, Baoding, China, 2CIRAD,
Montpellier, Francia, (Presentado por Michel Fok)
1
Esta presentación comprende, en primer lugar, un rápido
resumen de la agricultura en China, y luego un breve análisis
de la producción algodonera en reestructuración dentro de un
contexto donde el fortalecimiento de la agricultura ha cobrado
impulso. Las medidas muy recientes dirigidas a fortalecer la
agricultura se evalúan a través del prisma de la sostenibilidad,
es decir, los tres pilares comúnmente reconocidos de los
aspectos sociales, ambientales y económicos. Las acciones
previstas para mejorar la agricultura, con implicaciones
para la producción de algodón, se parecen a un conjunto de
desafíos cuyas posibilidades de ser superados exitosamente se
evalúan a través de un análisis retrospectivo de algunos logros
relacionados con los desafíos en el pasado.
La agricultura en China ha carecido de atractivos durante varias
décadas desde que se liberalizó la economía. Las familias
rurales en explotaciones muy pequeñas están rezagadas en
términos de ingresos; padecen de una creciente brecha de
ingresos a pesar de una participación cada vez mayor de los
salarios a través de actividades no agrícolas. Las familias
han ido abandonando la agricultura, cediendo tierras para
aumentar el tamaño de las explotaciones restantes, mientras
que las fuertes restricciones en la mano de obra implican que
la mecanización de más prácticas de cultivo es ahora más
importante que nunca.
La producción algodonera, sobre todo en las dos regiones
productoras tradicionales del Valle del Río Amarillo y el
Valle del Río Yangtzé, está particularmente afectada por la
evolución de la agricultura antes mencionada. El algodón
resulta cada vez menos atractivo comparado con los cultivos
competidores, en particular los cereales, debido a la falta de
apoyo gubernamental, además del aumento del costo de mano
de obra y los fertilizantes, así como de los insecticidas, a pesar
de, o debido a, los casi veinte años de la adopción del algodón
biotec.
Las medidas de la política agrícola elaboradas en marzo de
2016 se pueden relacionar con cada uno de los tres pilares
de la sostenibilidad. Más concretamente, cerca de la mitad
de las medidas corresponden a una de las tres dimensiones
social, ambiental y económica, y la otra mitad cae entre dos
dimensiones.
El análisis retrospectivo de algunas innovaciones, tales
como la técnica de trasplante específica a China, el uso
generalizado de híbridos comerciales de algodón, la evolución
de los dispositivos aspersores de insecticidas, el desarrollo de
maquinarias de cultivo adaptadas a la agricultura de escala
moderada (aunque aún está por verse un logro innovador
en la cosecha mecanizada), muestran un proceso exitoso
de desarrollo recurrente de tecnología basado en una gran
red científica y técnica motivada por un mercado potencial
importante. En las últimas décadas, China ha demostrado sus
capacidades para superar los desafíos técnicos, pero muchos
desafíos futuros relacionados con las medidas anunciadas
WCRC-629
recientemente están fuera del ámbito técnico (como la
descentralización de los contratos de tierras, los seguros, las
garantías de crédito, etc.). Las innovaciones organizacionales
e institucionales son necesarias; apelan a la interacción exitosa
entre los productores y otras partes interesadas, sean públicas
o privadas, y deben diferenciarse de los procedimientos
verticales de arriba-abajo y orientados administrativamente.
5. Conocimiento sobre el desarrollo de la
fibra de algodón
Lili Tu, Wenxin Tang, Yang Li, Kai Guo, Nian Liu and
Xianlong Zhang, Universidad Agrícola de Huazhong,
China, (Presentado por Xianlong Zhang)
La fibra de calidad superior equivale a un textil más cómodo
y a una mejor productividad en la hilandería. Por lo tanto, la
manipulación de los procesos de desarrollo de la fibra para
mejorar la calidad es una meta común en la selección genética
y la biotecnología. Los investigadores de la Universidad
Agrícola de Huazhong aislaron un gen que codifica en
un sensor de calcio, GhCaM7, basado en su alto nivel de
expresión en relación con otros GhCaM en las células fibrosas
en la etapa de alargamiento rápido. La sobreexpresión del
GhCaM7 promueve un alargamiento temprano de la fibra,
mientras que la supresión del GhCaM7 por el ARNi retrasa
la iniciación de la fibra e inhibe su alargamiento. Las células
fibrosas por la sobreexpresión del GhCaM7 muestran un
aumento de los niveles de ROS (especies reactivas del
oxígeno) comparado con el tipo silvestre, mientras que las
células fibrosas GhCaM7 ARNi tienen niveles reducidos.
El H2O2 mejora el influjo de Ca2+ dentro de la fibra y regula
por retroalimentación la expresión de GhCaM7. El GhCaM7
puede modular la producción de ROS y se puede considerar
como un enlace molecular entre Ca2+ y las vías de señalización
de ROS en el desarrollo temprano de la fibra.
Se encontró una α-expansina nueva truncada, GbEXPATR,
expresada específicamente en la etapa de alargamiento de la
fibra en Gb. Para comparar las funciones de GbEXPATR y la
forma normal de longitud completa de este gen, GbEXPA2,
en el alargamiento de la fibra, se produjeron líneas de algodón
transgénico con ARNi y la sobreexpresión de estos dos genes.
La composición de la pared celular y la calidad de la fibra de las
líneas transgénicas se alteraron con los cambios de los niveles
de expresión de GbEXPA2 y GbEXPATR, demostrando una
función para la α-expansina en la remodelación de la pared
celular. En particular, el GbEXPATR, que carece del dominio
de unión a carbohidratos 2, tuvo un fuerte efecto sobre el
alargamiento celular a través del retraso de la síntesis de
la pared celular secundaria y, en consecuencia, mejoró la
longitud, la finura y la resistencia de la fibra.
Los microARN (miARN) desempeñan funciones importantes
en el desarrollo de las plantas. Construimos siete librerías
del ARN de la fibra que representan las etapas de iniciación,
alargamiento y síntesis de la pared celular secundaria. Se perfiló
un total de 47 familias conservadas miARN y siete miARN
nuevas mediante pequeñas secuencias de ARN. Además, se
identificaron 140 dianas de 30 miARN conservados y 38
dianas de cinco miARN nuevos a través de la secuenciación
degradome. Los análisis histoquímicos detectaron la actividad
biológica de miARN156/157 en el desarrollo del óvulo y la
fibra. La supresión de la función de miARN156/157 resultó
en la reducción de la longitud de la fibra madura, ilustrando
que el miARN156/157 tiene una función determinante en el
alargamiento de la fibra.
La ascorbato peroxidasa (APX) es una enzima secuestradora
importante de ROS y encontramos que GhAPX1AT/DT
codifica en un miembro del grupo previamente latente de APX
citosólicas (cAPXs) que se expresaron de manera preferente
durante la etapa de alargamiento de la fibra. La supresión de
todas las cAPX (IAO) resultó en un aumento de los niveles
de H2O2 en la fibra de 3,5 veces y produjo estrés oxidativo,
lo cual suprimió de manera significativa el alargamiento de
la fibra. La longitud de la fibra de las líneas transgénicas
con sobreexpresión o regulación específica hacia abajo de
GhAPX1AT/DT no mostró cambios evidentes. Sin embargo,
las fibras de las líneas de sobreexpresión mostraron una
mayor tolerancia al estrés oxidativo. Los genes expresados
de forma diferencial (DEG) en la fibra DPA10 de las líneas
IAO identificadas por ARN-sec estaban relacionados con la
homeostasis oxidativa, las vías de señalización, las respuestas
al estrés y la síntesis de la pared celular, y a los DEG regulados
hacia arriba en líneas IAO también reguladas hacia arriba en
la fibra DPA10 y DPA20 del algodón silvestre comparado con
el algodón domesticado.
6. La producción de algodón de pequeños
productores: Temas de sostenibilidad
Joe C. B. Kabissa, Tanzania
Los pequeños productores que viven en los países en
desarrollo de Asia, África y América Latina producen hasta
el 80% de la producción mundial anual de algodón. En
África subsahariana, la mayoría de los países productores
de algodón dependen en gran medida del algodón para el
desarrollo económico y el alivio de la pobreza. El cultivo
de algodón en los países en desarrollo es la ocupación de
los pequeños productores que cuentan con la mano de obra
familiar para producir algodón con relativamente pocos
insumos y en condiciones de secano. En la producción de
algodón, los pequeños productores responden a los precios y
otros incentivos, sean negativos o positivos, y esto incide en
su potencial para aumentar la productividad a través de un
mayor uso de insumos comprados. En África subsahariana en
general, y particularmente en el África francófona, el costo de
producción del algodón es uno de los más bajos del mundo.
Sin embargo, los rendimientos en lugar de aumentar, se han
estancado o están en descenso de manera que la sostenibilidad
de la producción algodonera se encuentra amenazada. Se
presentaron algunos de los desafíos existentes y emergentes,
además de los pasos que se deben tomar en el contexto del
mercado algodonero mundial.
30ICAC
7. Los primeros 60 millones de años de
mejoramiento del algodón y qué se
puede esperar en el futuro
Andrew Patterson, Profesor, Universidad de Georgia,
Athens, EE.UU.
Un genoma de referencia del algodón basado en el genoma
compacto de Gossypium raimondii, junto con los proyectos
de genomas de G. hirsutum, G. herbaceum y G. longicalyx y
sus análisis posteriores, han aportado nuevos conocimientos
sobre los eventos clave en la historia evolutiva del algodón,
comenzando con el genoma completo multiplicado 5 veces
hace aproximadamente 60 millones de años, seguido por la
fusión de los subgenomas A y D hace alrededor de 1-2 millones
de años, y una rica historia de intercambio intergenómico que
ha duplicado la dosis de muchos alelos de algodón en patrones
impresionantes a través del tiempo y a través del genoma. El
genoma de referencia proporciona nuevas percepciones en
la evolución de la fibra, incluidos muchos genes candidatos
que justifican nuevas investigaciones y representan un recurso
valioso para mitigar muchos de los desafíos de larga data en el
mejoramiento del algodón.
8. Manejo integrado de plagas para
complementar los rasgos GM
Keshav R. Kranthi, Director, Instituto Central para la
Investigación del Algodón, India
La historia del manejo de plagas en el algodón presenta una
travesía interesante llena de ejemplos de tecnologías poderosas
que son derrotadas por la fuerza de la resistencia a los insectos.
Las intervenciones humanas que perturban la ecología natural
complican con frecuencia el manejo de plagas dando lugar a
la reorganización de las plagas de insectos de menor a mayor
importancia y viceversa. Posteriormente, la artillería del
control de plagas se consolida con un enfoque en las nuevas
plagas emergentes. Estas intervenciones pueden conducir
a otros problemas para que un proceso transitorio continúe
de manera cíclica a través del tiempo. Esta transitoriedad en
el manejo de plagas coloca a los productores en situaciones
precarias, especialmente cuando las tecnologías poderosas
más recientes comienzan a derrumbarse. Los casos de los
piretroides sintéticos, los neonicotinoides y el algodón biotec
son claros ejemplos de cómo las tecnologías pasaron de la
‘fase de explotación’ a la ‘fase de desesperación’ en apenas
una década.
India presenta un excelente estudio de caso de cómo las nuevas
‘tecnologías para el control de plagas’ introducen cambios en
la dinámica de las plagas, justificando así el desarrollo de
nuevas tecnologías. Por ejemplo, los piretroides sintéticos se
introdujeron en India en 1981 para controlar las dos plagas
principales de insectos, el gusano rosado de la cápsula,
Pectinophora gossypiella y Spodoptera litura. Los piretroides
controlaban las dos especies del insecto de manera eficaz, pero
en 1986 emergieron dos especies diferentes de insectos como
problemas importantes, el gusano americano de la cápsula
Helicoverpa armigera y la mosca blanca Bemisia tabaci.
El problema era aún más grave en los híbridos del algodón
americano Gossypium hirsutum donde el uso de piretroides era
elevado. La aplicación de insecticidas se intensificó hasta 1530 aplicaciones por temporada, resultando en altos niveles de
resistencia a los insecticidas en estas plagas. Se introdujeron
nuevos insecticidas con nuevos modos de aplicación. Ambas
plagas exhibieron una alta propensión a la resistencia ante
casi todos los grupos de insecticidas que se utilizaron para
su control. En 2002, se introdujo en India el algodón biotec
basado en Cry1Ac para controlar el Helicoverpa armigera
‘resistente a los insecticidas’. Los gusanos rosados de la cápsula
desarrollaron resistencia al algodón Bt Cry1Ac en 2008. El
Bollgard II (Cry1Ac+Cry2Ab) se introdujo en 2006 como
una medida de control efectiva contra el gusano rosado de la
cápsula, pero los gusanos desarrollaron resistencia al Bollgard
II en 2014. En 2009 se reportó que el gusano rosado de la
cápsula había desarrollado resistencia al algodón Bt Cry1Ac.
Se presume que la perturbación ecológica ocasionada por los
piretroides pudo haber sido la causa. El uso indiscriminado
de los piretroides también dio lugar a que la mosca blanca y
el gusano americano desarrollaran resistencia a casi todos los
insecticidas recomendados para su control en 1990.
El caso de la resistencia del gusano rosado de la cápsula al
Bollgard II (Cry1Ac + Cry2Ab) exclusivamente en India
en un lapso de seis años, en contraste con la susceptibilidad
sostenida del gusano rosado a las toxinas Cry en Australia,
China y EE.UU. a pesar de 19 años de presión selectiva,
ejemplifica el problema de la incorrecta ‘administración de
la tecnología’ en India. La aceleración del desarrollo de la
resistencia del gusano rosado de la cápsula probablemente
está relacionada a dos factores principales:
i. El despliegue de la tecnología del algodón biotec
resistente a los insectos sólo en ‘híbridos comerciales
de algodón’ en India en contraste con las ‘variedades
convencionales’ en todos los otros países.
ii. La extensión de la duración del cultivo de híbridos biotec
resistentes a los insectos en India por un lapso de 2-4
meses más allá de la temporada normal de seis meses,
proporcionando una fuente continua de alimentación y
facilitando de esta manera múltiples ciclos y generaciones
adicionales de los gusanos rosados de la cápsula.
Estos dos factores intensificaron la presión selectiva. Hubo un
tercer factor que también pudo haber acelerado el desarrollo
de la resistencia. Se aprobaron más de 1600 híbridos biotec
diferentes con madurez y duración variables para el cultivo
en India, proporcionando así señales atrayentes continuas y
una fuente constante de alimentación para el gusano rosado
de la cápsula durante casi 3-4 meses en el año. El primer
factor es el más singular a India. Las cápsulas en las plantas
híbridas homocigotas (para las toxinas Bt) contienen semillas
que segregan toxinas Cry. Por ejemplo, al menos el 25% de
las semillas en cada cápsula de las plantas híbridas Bollgard
no contienen la toxina Cry1Ac. Igualmente, al menos el
WCRC-631
6% de las semillas en cada cápsula de las plantas híbridas
Bollgard II no contienen las toxinas Cry1Ac o Cry2Ab. Las
larvas del gusano rosado de la cápsula que contienen alelos
que confieren resistencia a las toxinas Cry en la condición
homocigota (Cry-RR) sobreviven en todas las semillas,
mientras que generalmente las etapas larvarias más viejas
que tienen el alelo resistente en condición heterocigota (CryRr) sobreviven en el Bt en desarrollo que contiene semillas
en las cápsulas verdes. Las larvas sobreviven inicialmente
en semillas no-Bt y las etapas larvarias más viejas del alelo
heterocigoto (Cry-Rr) sobreviven en semillas que transportan
Bt, mientras que las larvas sin los alelos de resistencia mueren
después de alimentarse de semillas Bt puras. Por lo tanto, el
alelo Cry-R se conserva en las poblaciones del gusano rosado
de la cápsula debido a la condición singular de la segregación
de la toxina Cry en híbridos de algodón biotec solo en India
y no en otros países, donde todas las semillas en desarrollo
en las cápsulas verdes de las variedades de algodón biotec
contienen las toxinas Cry que matan a las larvas heterocigotas
(Cry-Rr).
Los neonicotinoides se introdujeron a mediados de la
década de 1990. La eficacia de la imidacloprida como
tratamiento de semillas fue más determinante en híbridos
de algodón biotec, puesto que más del 90% de los híbridos
eran susceptibles a las chicharritas, las moscas blancas y los
thrips. El tratamiento de semillas con imidacloprida protegió
al cultivo contra los insectos chupadores de savia durante
los primeros dos meses críticos. En combinación con las
toxinas Bt, los neonicotinoides como tratamiento de semillas
y las aspersiones foliares e insecticidas nuevos, tales como
espinosad, benzoato de emamectina e indoxacarb, los cuales
se introdujeron durante 2000-2004 para el control del gusano
de la cápsula en el algodón no Bt, proporcionaron un control
integral de plagas al menos durante los primeros cinco años
después de la introducción de los híbridos de algodón Bt
en 2002/03. Estas tecnologías contribuyeron a la tendencia
creciente de los rendimientos durante 2001-2007. El algodón
biotec resistente a los insectos se diseminó al igual que un
incendio incontrolado para saturar la superficie algodonera
del país en 2009/10. Las moscas blancas y las chicharritas
desarrollaron altos niveles de resistencia a la imidacloprida
en 2007/08 y los rendimientos comenzaron a mostrar una
tendencia decreciente a partir de ese período. La resistencia
del gusano rosado de la cápsula al Bollgard II influyó aún
más en la merma de los rendimientos. En todos estos casos,
la característica común fue el uso indiscriminado de las
tecnologías con escasa consideración a los principios del
MIP (manejo integrado de plagas) y el MRI (manejo de la
resistencia a insecticidas).
Si bien con el uso de la biotecnología se pueden desarrollar
nuevas moléculas insecticidas y nuevos productos
biotecnológicos sin cesar, es importante señalar que estos solo
proporcionan ganancias a corto plazo y necesitan reemplazarse
continuamente, lo cual tiene su precio. Además de aumentar
el costo de producción, el fuerte impacto de la matriz de
las tecnologías también perturba los ecosistemas. Estas
tecnologías para el control de plagas entran con frecuencia
en una etapa de eficacia incierta debido a la resistencia del
insecto a los insecticidas, dando lugar a un uso en exceso
intensivo y extenso. Con el tiempo, las estrategias del manejo
de plagas se vuelven frágiles.
La implementación de los principios del MIP y el MRI en
el despliegue de las ‘características biotec resistentes a los
insectos’ es fundamental para la sostenibilidad del manejo de
plagas a largo plazo. Por ejemplo, los genes biotec resistentes
a los insectos podrían haber sido duraderos si se hubieran
desplegado en las variedades de líneas puras que eran
homocigotas para las toxinas Cry, de corta duración (< 150
días), maduración temprana y resistentes a las chicharritas.
Esto habría obviado la necesidad de insecticidas ya sea como
tratamiento de semillas o aplicaciones foliares para el control
de plagas de insectos chupadores o gusanos de la cápsula.
Las variedades de corta duración y maduración temprana
en India escaparon de los gusanos de la cápsula debido a la
incongruencia entre la máxima ocurrencia de los gusanos de
la cápsula y las etapas de máxima floración y formación de
cápsulas. Además, las recomendaciones de insecticidas para
la rotación de los grupos químicos con diferentes modos de
acción cuando fuese necesario en los cultivos de algodón
biotec, habría resultado en el uso mínimo de insecticidas para
un manejo de plagas duradero y un retraso en el desarrollo
de la resistencia de los gusanos de la cápsula a las toxinas
Bt y la resistencia de los insectos chupadores de savia a los
neonicotinoides.
Informes sobre los trabajos
técnicos de la ICGI
David M. Stelly, Presidente de la Iniciativa Internacional
del Genoma del Algodón
Los conferencistas de la Iniciativa Internacional del Genoma
del Algodón (ICGI) describieron los avances que están
incrementando el poder, la precisión y la relevancia práctica
de la investigación sobre la genómica del algodón y especies
afines. En muchos casos, las nuevas tecnologías revelaron
complejidades adicionales del germoplasma y los genomas del
Gossypium – en los niveles evolutivo, taxonómico, estructural,
composicional, hereditario, epigenético y funcional.
El acelerado avance del estado de la genómica del algodón
fue evidente en la reunión y contrastó claramente con la
reunión de 2006 en Brasilia – hace apenas una década-cuando la ICGI discutió por primera vez la conveniencia de
concentrar esfuerzos tempranos comunes en la secuenciación
del genoma de Gossypium raimondii. Tal y como se explicó
en el artículo académico resultante (2007), esta especie
peruana arborescente no cultivada podría parecer como una
diana poco probable para la secuenciación desde un punto de
vista agrícola; sin embargo, tiene el genoma más pequeño y,
por ende, el menos complejo de todas las especies Gossypium
conocidas y, por lo tanto, se consideró como la mejor opción.
32ICAC
En 2012, se publicó el primer ensamblaje de alta calidad del
genoma de G. raimondii. A partir de 2006 se desarrolló un gran
número de marcadores tipo SSR (repeticiones de secuencia
simple) y otros de ADN, los cuales se mapearon y utilizaron
para la caracterización del germoplasma, la disección de
rasgos y la selección muy limitada asistida por marcadores.
El rápido desarrollo de mapas de alta densidad basados en
SNP (polimorfismos de nucleótido simple) intraespecíficos e
interespecíficos, y el uso global de 10.000 SNP, se hicieron
viables en 2014, cuando se liberó el Array CottonSNP63K.
El año pasado, en 2015, el informe de dos proyectos de
ensamblajes de genomas para el algodón cultivado marcó un
gran paso adelante para el algodón. Estos importantes avances
técnicos y científicos en la genómica del algodón sirvieron
de preámbulo para la Reunión Bienal 2016 del ICGI que se
celebró conjuntamente con la WCRC-6.
•
•
Joshua Udall de EE.UU. discutió la estructura de los
genomas de Gossypium, además del uso de los “homeoSNP” (diferencias de una base en secuencia entre
los subgenomas A versus D), para facilitar el análisis
informático de los SNP regulares (diferencias de una base
en secuencia entre diferentes individuos) y el análisis
informático comparativo entre genomas de especies
diploides y los subgenomas A y D de especies tetraploides.
Esas comparaciones probablemente también mejorarán
los ensamblajes de secuencias para los genomas de los
diploides del genoma A.
David Fang de EE.UU. reportó sobre el avance en el uso
del genotipado por secuenciación (GBS por sus siglas en
inglés) de líneas isogénicas y el análisis de segregantes
en grupos, con mapeo fino de genes mutantes y QTL de
interés (loci de rasgos cuantitativos) en algunos casos.
Se comentó sobre las aplicaciones prospectivas de las
poblaciones MAJIC.
•
Brian Scheffler de EE.UU. informó sobre un marco físico
anclado en marcadores para el genoma AD del algodón
upland y la alta congruencia con el andamiaje del
ensamblaje del genoma D5 ampliamente utilizado y sobre
uno de los dos ensamblajes del genoma AD recientemente
reportados (2015). El marco físico integrado debe facilitar
el desarrollo de un ensamblaje del genoma de referenciagrado para el algodón upland.
•
Vamadevaiah Hiremath de India demostró que 6 factores
de transcripción se regularon hacia arriba de manera
diferencial a través de qPCR en algunos genotipos
tolerantes a la sequía en tratamientos de estrés hídrico.
•
Zhongxu Lin de China analizó los SSR en las especies
Sea Island de G. hirsutum /G. barbadense en poblaciones
de híbridos BC1, recíprocos BC y F2, y los casos
encontrados de tasas de recombinación diferencial
en progenitores machos y hembras, distorsión de la
segregación y descomposición de híbridos.
Selección genética y genómica aplicada
•
Lucia Vieira Hoffmann de Brasil indicó que EMBRAPA
está preservando y caracterizando algodones nativos y
naturalizados de Brasil. Su colección abarca unas 1350
líneas, y el análisis por IAV de cerca de 500 accesiones
reveló que algunas podrían ser recursos útiles para el
mejoramiento de la fibra.
•
Maite Vaslin de Freitas Silva de Brasil informó sobre la
resistencia genética a la enfermedad azul del algodón (CDB
por sus siglas en inglés), la cual es producida por el virus
CLRDV (Cotton Leaf Roll Dwarf Virus) y transmitida por
el pulgón algodonero. Las nuevas evidencias genéticas y
funcionales del algodón y la arabidopsis mostraron que la
resistencia del algodón implica la Cbd2, una arginil tARN
transferasa (ATE) involucrada en dirigir las proteínas
dianas a la degradación de proteínas.
•
Johnie Jenkins de EE.UU. describió el desarrollo de
una población compleja apareada al azar, desarrollada
a partir de 18 líneas de substitución cromosómica de G.
barbadense y 3 de G. hirsutum. Se validó el éxito de la
introgresión y la complejidad mediante el análisis basado
en marcadores.
•
Muhammad Tehseen Azhar de Pakistán informó sobre
las amplias diferencias entre las especies diploides de
Gossypium en cuanto a su susceptibilidad o tolerancia
al virus de la rizadura de la hoja del algodón (CLCuV),
basado en la transmisión natural o por injertos de G.
hirsutum infectados por el virus CLCuV.
•
Farshid Talat de Irán informó que los genomas de
cloroplastos de tres especies del genoma D se completaron
y compararon entre sí y con 14 otras especies de
Gossypium.
Genómica funcional
•
Shuangxia Jin de China se refirió a múltiples experimentos
sobre el sistema de defensa del algodón a la infestación
de la mosca blanca e identificó varios genes candidatos
para el control de plagas que se alimentan del floema.
Los análisis del transcriptoma de algodones resistentes y
susceptibles a la mosca blanca (Bemisia tabaci) en varios
períodos después de la exposición señalaron al WRKY40
y a una proteína que transporta cobre como genes “hub”
(o altamente conectados) que pueden regular las defensas
del algodón a la infestación de la mosca blanca. El
silenciamiento inducido por virus de GhMPK3 aumentó
la susceptibilidad a la mosca blanca. Los miARN también
fueron elementos clave en el sistema de defensa.
•
Vasu Kuraparthy de EE.UU. reportó sobre la clonación
posicional de un gen que expresa un factor de transcripción
HD-Zip capaz de producir la hoja de okra. Una deleción
del 8-bp en el promotor conduce a lo que actualmente es
considerada como una forma normal de la hoja, mientras
que el tipo ancestral es subokra.
WCRC-633
•
•
Ayyanagouda Mahantgouda Patil realizó un análisis
in silico en India para identificar los genes que están
significativamente regulados hacia arriba o hacia
abajo, los sitios de unión putativos de los factores de
transcripción y los factores de transcripción relacionados
con el desarrollo de la fibra.
Uzma Qaisar de Pakistán condujo un meta-análisis de los
datos de un microarreglo a partir de fibras cortas y largas
de G. hirsutum y fibras extra largas de G. barbadense
para identificar más de 1.400 genes expresados de manera
diferencial de acuerdo con las longitudes de las fibras.
Aparentemente, dos tienen una importancia especial,
el factor de transcripción sensible al etileno wrinkled-1
(wri1) y un gen de la enzima de procesamiento vacuolar
(vpe), los cuales se corresponden totalmente con las
longitudes de la fibra de algodón.
expresión tiende a ser específica al tejido. Tres de ellos
exhiben una respuesta diferencial a la infección por
Verticillium.
•
Selección genética y genómica aplicada
•
Todd Campbell de EE.UU. reportó los esfuerzos para
identificar las fuentes singulares de la calidad de la fibra.
Él identificó la línea de germoplasma MD 15 como fuente
única de alta calidad de la fibra, y que la calidad de la fibra
de MD 15 probablemente es el resultado de la segregación
transgresiva seleccionada durante su desarrollo.
•
Lili Tu de China informó sobre la validación fenotípica
avanzada de múltiples genes que afectan de manera
putativa el desarrollo y la calidad de la fibra. Estos
incluyen un sensor de calcio, GhCaM7, que afecta las
vías de señalización ROS en el desarrollo temprano de la
fibra, el GbEXPATR, que carece de un dominio de unión
a carbohidratos y retrasa la síntesis de la pared celular
secundaria y, por consiguiente, aumenta la longitud, la
finura y la resistencia de la fibra.
•
Amanda Hulse-Kemp de EE.UU. informó sobre el
desarrollo de 3 mapas de ligamiento independientes
basados en el CottonSNP63k a partir de 1 F2 y dos
conjuntos de poblaciones recíprocas RIL de progenitores
comunes ‘Phytogen 72’ (PHY72) y ‘Stoneville 474’
(STV474). En conjunto, estos proporcionan los mejores
mapas intraespecíficos desarrollados hasta la fecha, y dos
poblaciones correspondientes de mapeo RIL fijadas o
‘inmortalizadas’ que constituyen una plataforma portátil
para la investigación futura sobre el algodón.
•
Khezir Hayat, un estudiante de posgrado de Turquía,
describió el desarrollo y los planes de un proyecto de
mapeo interespecífico de G. hirsutum x G. barbadense
basado en GBS.
Genómica comparativa y bioinformática
•
Jing Yu de EE.UU. reportó mejoras significativas en
los contenidos y la funcionalidad de CottonGen, el
principal recurso mundial de datos para la genómica del
algodón. Se agregaron listas de SNP, mapas, una página
dedicada al CottonSNP63K, datos de ARNSec y GBS, y
son visibles a través de la implementación del visor del
navegador JBrowse. Synteny se puede ver en GBrowse
Syn, y están disponibles nuevas vías metabólicas a través
de Pathway Tools. También se agregaron otros datos
nuevos sobre genomas, rasgos, mapas y marcadores, así
como herramientas de búsqueda nuevas o mejoradas.
•
Daniel Peterson de EE.UU. planteó sus observaciones
y percepciones generalizadas sobre la bioinformática
contemporánea, especialmente donde ésta genera
limitaciones y poco rendimiento. Algunas se pueden
abordar por acciones colectivas de investigadores
individuales, mientras que el mejoramiento de otras
requiere ajustes importantes por el área de conocimiento,
incluidos nuevos métodos que utilicen mejor los sistemas
súper computarizados de alto rendimiento.
•
John Yu de EE.UU. se refirió a los recientes avances en
la secuenciación de genomas de las especies diploides de
los genomas D y A (D5 y A2) y el genoma AD de las
especies tetraploides. Uno de los beneficios de contar con
cada uno de estos es que gran parte de todo el genomaAD es susceptible a la separación en los subgenomas A
y D de G. hirsutum, lo cual hace más factible rastrear los
efectos en rasgos importantes, por ejemplo, los rasgos de
la fibra.
•
Qian-Hao Zhu de Australia presentó una investigación
sobre los factores de transcripción con homeodominios y
cremalleras de leucina (HD-Zip) en el algodón. Los HDZip son exclusivos del reino vegetal y a menudo ayudan
a regular los genes involucrados en el desarrollo y la
respuesta de las plantas a los estreses abióticos/bióticos.
Más de 70 HD-Zip ocurren en el algodón upland. La
Ishwarappa Katageri de India informó que la
secuenciación del genoma completo de G. arboreum y
G. herbaceum se utilizó para la identificación in silico a
gran escala de los SNP. También reportó sobre un primer
análisis basado en el CottonSNP63K de 178 líneas RIL
(líneas endogámicas recombinantes) de G. hirsutum x G.
barbadense para mapear los principales QTL que tienen
un efecto en los rasgos clave.
Sostenibilidad en la WCRC-6
La producción sostenible y su impacto en las prácticas de
producción de algodón fue uno de los temas de mayor énfasis
en la conferencia. Se organizaron una serie de sesiones en las
cuales se presentaron trabajos técnicos sobre la agronomía
del algodón en el contexto de la tecnología de producción
sostenible. Se dedicó una sesión a la “Medición de la
sostenibilidad en sistemas de producción del algodón”, en
la cual se presentó el trabajo sobre las líneas de orientación
y los parámetros establecidos por Panel del CCIA sobre
el Desempeño Social, Ambiental y Económico de la
34ICAC
Producción Algodonera (SEEP
por sus siglas en inglés). Dos
conferencias de las plenarias
(los resúmenes se incluyen en
esta publicación) abordaron el
tema de la sostenibilidad desde
la perspectiva de los pequeños
productores y de cómo enfrentar
los desafíos de la producción
sostenible. En la sesión final, el
Comité Organizador presentó un
informe sobre la sostenibilidad
general de la conferencia aparte
de las presentaciones técnicas.
Los organizadores del evento
sembrarán 3.600 árboles para
neutralizar las emisiones de
gases de efecto invernadero
generadas por el evento. La
organización de la conferencia
dejó importantes impactos
positivos sociales, ambientales
y económicos en varios sentidos.
El Comité Organizador presentó
el siguiente cuadro que muestra
las ganancias sostenibles en
términos cuantitativos.
Participación
471 investigadores de 40 países y cinco organizaciones internacionales asistieron a
la conferencia
Lista de participantes a la WCRC-6 (por país)
País
Alemania
Argentina
No. de participantes
1
8
País
Kenia
Mali
No. de participantes
3
3
Australia
24
Mianmar
2
Bangladesh
2
Mozambique
5
Benin
1
Nigeria
3
Brasil
212
Burkina Faso
Países Bajos
1
1
Pakistán
13
4
Chad
1
Perú
China
23
Polonia
2
Colombia
4
Portugal
5
Ecuador
1
Siria
1
Egipto
4
Sudáfrica
3
6
España
1
Sudán
EE.UU.
58
Tanzania
2
Etiopía
1
Togo
1
11
Francia
1
Turquía
India
37
Uganda
3
Indonesia
2
Uzbekistán
2
Irán
6
Vietnam
1
Israel
1
Zambia
2
Organizaciones internacionales
CABI
=1
CIRAD
=2
FAO
=2
Agencia Internacional de Energía Atómica
=2
ICAC
=2