experiencias de la biofortificación de la papa en el perú
DESCRIPTION
Experiencias de la biofortificación de la papa en el Perú. Dra. Meredith Bonierbale – Centro Internacional de la Papa (CIP, Perú)TRANSCRIPT
Experiencias de la biofortificaciónde la papa en el Perú
M. Bonierbale, G. Burgos, W. Amoros, E. Salas
Taller de BiofortificaciónLima-Perú 2010
Biofortificación
- Proceso por el cual a través del mejoramiento se obtienen variedades de un cultivo con mayor valor nutricional.
- Es una estrategia complementaria
- Nutrientes objetivo: Primarios: Hierro y zincSecundarios: Promotores (vit C, carotenoides) & inhibidores (fitatos, polifenoles) de la absorción de micronutrientes.
Ingesta del cultivo (g/ día)
Incremento deseado del nutriente
Concentración del nutriente después
de la cocción, almacenamiento y
procesamiento.
Biodisponibilidad del nutriente
Concentración del nutriente objetivo en el
cultivo
Consideraciones para orientar la Biofortificación
I. Línea de baseContribución de la papa en la dieta de niños y sus madres en comunidades rurales de Huancavelica
II. Evaluación de Germoplasma* Evaluación de micronutrientes en el tubérculo crudo.* Efecto de la cocción en la concentración de micronutrientes* Biodisponibilidad
III. Fitomejoramiento para incrementar el valor nutricional
ExperienciasCIP – HarvestPlus-Papa
◙◙◙
◙ ◙◙
AllatoPongos
Libertadores
Dos de Mayo
Pucara
Pucara
Estudio de consumo
% de Niños <5 años con Desnutricion crónica
HuancavelicaPerú
13
30
40
18
> - 1.00
-1.00 a -1.99
-2.00 a 2.99
< = -3.00
Perc
ent
= - 1.00 to - 1.99
= - 2.00 to - 2.99< - 3.00
> - 1.00
Z-score (talla para edad, retraso de crecimiento)
Categorias de niños (6-35 meses)
2003
Ingesta y composición de variedades locales
• Pesado directo• 6 comunidades• 76 familias• 2 períodos
Ingesta
• 18 variedades • Cocción• Almacenamiento• Procesamiento tradicional
Composición de nutrientes
44
37
32
27
34
35
40
40
4
6
2
1
4
3
5
4
9
12
10
15
1
1
5
3
2
6
2
6
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
MujeresNiños
MujeresNiños
Abu
ndan
cia
Esc
asez
Papa Cereales Otros tubérculos y raícesLegumbres Verduras FrutasAzucares y grasas Carnes HuevosOtros Other
Contribución de la Papa y de Otros Alimentos a la Ingesta total de Energía
22
19
13
11
52
55
58
7
8
2
1
7
4
9
8
5
6
8
5
0
1
1
3
2
4
2
5
1
1
7
6
53
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
MujeresNiños
MujeresNiños
Abu
ndan
cia
Esc
asez
Papa Cereales Otros tubérculos y raícesLegumbres Verduras FrutasAzúcares y grasas Carnes HuevosLacteos Otros
Contribución de la Papa y de Otros Alimentos a la Ingesta total de Hierro
30
31
97
57
48
36
93
49
56
21
84
93
44
23
74
83
0 20 40 60 80 100 120
Energía
Proteína
Hierro
Zinc
Niños EscasezNiños AbundanciaMujeres EscasezMujeres Abundancia
Porcentajes de Mujeres y Niños con Deficiencias en Zn, Fe, Proteína y Energía
(Ingesta < 75% de las Recomendaciones)
100
n
626, 67%
315, 33%
Mejorada
Nativa IB1C5 (72)B3C1 (42)B3C2 (28)LB-A (3)LTVR (81)LTVR-LB (30)Prebreeding (5)TPs parents (6)Local cltvrs (10)World cltvrs (32)
Mejorada
II. Evaluación de la concentración de micronutrientes en el germoplasma de papa
2004-2008
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8N
ativ
es(n
=286
)
Impr
oved
(n=3
15)
Fe (m
g/10
0g F
W)
0.28
0.75
0.23
0.64
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Nat
ives
(n=2
86)
Impr
oved
(n=3
15)
Zn (m
g/10
0g F
W)
0.20
0.58
0.13
0.84
0
10
20
30
40
Nat
ives
(n=6
26)
Impr
oved
(n=3
15)
Vit C
(mg/
100g
FW
)
4.2
33.2
4.2
33.2
Hierro Zinc Vitamina C
Rangos de la concentración de micronutrientes en el germoplasma
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
B1C5
(n=7
2)
B3C1
(n=4
2)
B3C2
(n=2
8)
LB-A
(n=3
)
LTVR
(n=8
1)
LTVR
-LB
(n=3
0)
Preb
reed
ing
(n=5
)
TPS
pare
nts
(n=6
)
Loca
l cltv
r (n=
10)
Wor
ld c
ltvr (
n=32
)
Fe (m
g/10
0g F
W)
0.24
0.300.27
0.39
0.23
0.28 0.280.29
0.330.29
0.450.47
0.43
0.36
0.64
0.58
0.480.50
0.470.49
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
B1C5
(n=7
2)
B3C1
(n=4
2)
B3C2
(n=2
8)
LB-A
(n=3
)
LTVR
(n=8
1)
LTVR
-LB
(n=3
0)
Preb
reed
ing
(n=5
)
TPS
pare
nts
(n=6
)
Loca
l cltv
r (n=
10)
Wor
ld c
ltvr (
n=32
)
Zn (m
g/10
0g F
W)
0.180.23 0.21
0.34
0.18 0.14
0.28
0.39
0.230.29
0.52
0.44
0.62
0.51
0.65
0.84
0.67
0.34
0.54
0.39
0
5
10
15
20
25
30
35
B1C
5 (n
=72)
B3C
1 (n
=42)
B3C
2 (n
=28)
LB-A
(n=3
)
LTVR
(n=8
1)
LTV
R-LB
(n=3
0)
Preb
reed
ing
(n=5
)
TPS
pare
nts
(n=6
)
Loca
l cltv
r (n=
10)
Wor
ld c
ltvr (
n=32
)
Vit C
(mg/
100g
FW
)
6.6
8.79.6
13.4
8.1
4.2
14.2
17.7
10.8
16.4
33.2
23.3
29.6
22.2
19.5
28.8
23.7
28.8
24.723.8
Rangos de micronumtrientes en poblaciones distintas de papa mejorada
Hierro Zinc Vitamina C
Cultivares selectos proporcionan casi 4 veces mas hierro que las variedades con bajos niveles
(8.6 mg k-1 fw) 6.881.72
Mayor concentración de hierro
(2.1 mg kg-1 fw) 1.920.48
Menor concentración de hierro
MujeresNiños
Ingesta de hierro de papa (mg/d)
Cultivar
Incremento 3.6 3.6
Nutriente No.genotipos Tipo Rango (*)
8 Mejorado 22 - 2723 Nativo 22 - 30
12 Mejorado 22 - 3110 Nativo 22 - 25
12 Mejorado 100 - 13812 Nativo 98 - 148
Fe
Zn
Vit C
(*)Unidades: Para Fe y Zn mg/kg BS, para Vit C: mg/100g BS
Resumen de clones “Top” con altos niveles de micronutrientes
Efecto del ambiente y de la interacción G x A en la concentración de micronutrientes
A
5
1 0
1 5
2 0
2 5
3 0
3 5
4 0
In y a y a A y m a r a
iron
(mg
kg-1
DW
)
7 0 3 2 7 4
7 0 2 4 5 3
7 0 3 2 6 5
7 0 2 8 1 5
7 0 0 2 3 4
7 0 3 9 8 5
7 0 4 0 2 2
7 0 3 1 6 8
7 0 2 4 6 4
7 0 0 7 8 7
7 0 5 5 4 3
7 0 5 2 8 0
B
0
3
6
9
1 2
1 5
1 8
2 1
2 4
In y a y a A y m a r a
zinc
(mg
kg-1
DW
)
7 0 1 1 6 5
7 0 2 8 1 5
7 0 3 9 8 5
7 0 3 2 6 5
7 0 4 0 2 2
7 0 5 0 0 9
7 0 0 7 8 7
7 0 6 1 9 1
7 0 1 2 7 3
7 0 3 2 6 8
7 0 4 1 4 3
7 0 3 8 9 9
A
0
5
1 0
1 5
2 0
2 5
0 1 0 2 0 3 0 4 0
Ir o n ( m g k - 1 d w )
Frec
uenc
y
I n y a y a
A y m a r a
B
0
5
1 0
1 5
2 0
2 5
0 5 1 0 1 5 2 0 2 5
Z in c ( m g k - 1 d w )
Frec
uenc
y
I n y a y a
A y m a r a
Fe ZnF
requ
ency
Fre
quen
cy
40
35
30
25
20
16
10
5
mg/
kgD
W
24
21
18
15
12
9
6
3
0
mg/
kgD
W
0 10 20 30 40 0 5 10 15 20 25mg/kg DW mg/kg DW
Inyaya InyayaAymara Aymara
Inyaya
AymaraInyaya
Aymara
Journal of the Science of Food and Agriculture. 87 (4): 668-675
Journal Sci Food & Agr. 2007: 87 (4): 668-675
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Crudo Cocción Horno Micro ondas
Vita
C m
g/10
0 g
base
sec
a
group
mg
Vit
C /
100
g b
ase
seca
StnPhuGonChaAdg
160
140
120
100
807260
40
20
Rangos de concentración de vitamina C (mg/100 g, base seca) en papas Nativas (n=277)
75 % retencióncon cocción
Cromatograma de una variedad con alto contenido de carotenoides totales
Cromatograma de una variedad con alto contenido de ß-caroteno
Perfil de carotenoides
AU
0.00
0.05
0.10
Minutes0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 55.00 60.00
ZeaxantinaZeaxantinaAnteraxantinaAnteraxantina
703566AU
0.000
0.010
0.020
Minutes0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 55.00 60.00
ßß--carotenocarotenoLuteinaLuteinaViolaxantinaViolaxantina
705800
Concentraciones de carotenoides totales e individuales en las papas Phureja
(3 grupos formados por análisis de cluster en resultados de 23 accesiones analizadas por HPLC)
Grupo 1703566
704218
705797
Grupo 2703291 706781 703308
Grupo 3705800
705806
706822
Grupo 1 Grupo 2 Grupo 30
200400600800
1000120014001600
Group 1 Group 2 Group 3
TC, A
nt, V
io, L
ut, Z
ea (u
g/10
0g b
f)
0
5
10
15
20
25
30
BC (
ug/1
00g
bf)
range TC Ant Vio Lut Zea BC
26.7
11.3
5.4 9.4
rango
Journal of Food Composition and Analysis: doi:10.1016/j.jfca.2008.08.008
0102030405060
NP-01-09
NP-01.02
NP-07-03
NP-03-05
NP-03-01
NP-03-02
NP-03-03
NP-08-02
NP-09-05Cac
o 2
cell F
errit
in fo
rmat
ion
(ng
ferr
itin /
g pr
otei
n)
Biodisponibilidad de Fe en papas nativas(ensayo in vitro con células Caco-2)
Form
ació
n de
ferri
tina
(n
gfe
rriti
na/ p
rote
ina)
BlankFeCl3
FeSO4
FeCl3 + A ANP-01
.09
NP-01.09
+ FeC
l3
NP-01.09
+ FeS
O4NP-09
.05
NP-09.05
+ FeC
l3
NP-09.05
+ FeS
O4NP-08
.02
NP-08.02
+ FeC
l3
NP-08.02
+ FeS
O4025
50
75
100
125
150
175
200
225
ngfe
rriti
n/m
g pr
otei
n
La papa mejora la La papa mejora la biodisponibildadbiodisponibildadde hierro de fuentes de hierro de fuentes extrextríínsicasnsicas
Incrementar los niveles y disponibilidad de micronutrientes en la papa
III. Mejoramiento para elevar los niveles y biodisponibilidad de micronutrientes en la papa
Objetivo de Mejoramiento Nutricional (OMN)Cantidad de hierro que debería tener la papa
para tener un impacto biológico medible
Cantidad de papa
consumida
Cantidad de hierro a aumentar según biodisponibilidad del hierro de la dieta
OMN
800 g /día
10 % de biod Fe
OMN: La papa debería aumentar su contenido de hierro hasta 38 mg / K para
tener impacto biologico
4 mg / d
Papas NativasSelectas
PoblaciPoblacióón de base para n de base para caractercaracteríísticas nutricionales, de sticas nutricionales, de resistencia y calidad culinariaresistencia y calidad culinaria
x
*
Clones y ParentalesMejorados
303832
303826
303841
703421Stn
702815Stn
703291Phu
703825Gon
704393Gon
X
Grupo I
703168Gon
703831Gon
703352Gon
701165Phu
703825Gon
X
Grupo II
303842
303845
303846
303828
303835
Stocks Para Estudios Genéticos
Midparent_Ascorbic acid (mg/100g,FW)
offs
prin
g_A
scor
bic
acid
(m
g/10
0g,F
W)
19181716151413121110
22
20
18
16
14
12
10
S 1.63281R-Sq 53.2%R-Sq(adj) 46.6%
Regression95% CI
Y = 4.77 + 0.70 X
Midparent_Fe (mg/100g,FW)
Off
spri
ng_F
e (
mg/
100g
,FW
)
0.440.430.420.410.400.390.380.37
0.54
0.52
0.50
0.48
0.46
0.44
0.42
0.40S 0.0298906R-Sq 33.9%R-Sq(adj) 25.6%
Regression95% CI
Y = 0.18 + 0.70 X
Midparent_Zn (mg/100g,FW)
Off
spri
ng_Z
n (m
g/10
0g,F
W)
0.4000.3750.3500.3250.3000.2750.250
0.36
0.34
0.32
0.30
0.28
S 0.0081189R-Sq 93.0%R-Sq(adj) 91.9%
Regression95% CI
Y = 0.18 + 0.42 X
Heredabilidad para Hierro, Zinc y Vitamina CRegresion Padre - Progenie
Hierro Zinc
Vitamin C
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
15,5 23,3 31,1 38,8 46,6 54,4 62,1 69,9 77,7 85,4 93,2
mg Ac Ascorbico/ 100g DW
Porc
etaj
e de
pob
laci
ón
X1=40.2
Base PopulationHuánuco 2005
Predicted Selection Gains(e.g., Vitamin C content, DM basis)
5% individualsselected
X=69.4
X2=53.1
Theoretucal distributionof the progeny of
selected individuals
X2 = X1 + [(k) (σp) (h2)]Where:
Gs= 12.88 mg/100g DW
mg Vitamin C/ 100g
Perc
ent
Zn (m
g/10
0g,F
W)
0.90
0.60
0.50
0.400.38
0.30
0.20
0.00
0.90
0.65
0.60
0.55
0.50
0.45
0.40
0.35
0.00
Mean=0.38+0.08N=28
Mean=0.50+0.07N=16
0 1 2Selection Cycle
Fe (
mg/
100g
,FW
)
1.20
0.90
0.650.600.550.500.490.450.400.35
0.00
1.20
0.88
0.80
0.72
0.640.600.56
0.48
0.40
0.32
0.00
Mean =0.60+0.13N=16
Mean =0.49 +0.07N=28
Ganancia genética realizada por mejoramiento – fase inicial
2005 2007
Cycle 0
28 progenitores ( cultivares Stn, Gon, phu): 16 familias
Cycle 1
16 progenitores selectos - 32 familias
Incrementar los niveles y disponibilidad de micronutrientes en la papa
El contenido promedio de hierro en la papa es 19 mg/k, los mejoradores indican que es posible aumentar el
promedio hasta 48 mg / k
Conclusiones hasta la fecha
• La papa es una fuente significativa de hierro y zinc
• Los parámetros géneticos encontrados demuestran que es posible incrementar los niveles de micronutrientes en la papa
• Es posible tener impacto biológico donde el consumo de papa es alto
CollaboracionesCollaboraciones
Waite Analitycal ServicesUniv. of Adelaide
Australia
Univ. Est. CampinasBrasil
Univ. Est. PaulistaBrasil
Nutrición
Estudio de Consumo
PSNL/ USDAIthaca NY
Biodisponibilidad
Minerales Carotenoides
AgroSalud
Gob. de España
Fdn McKnight