Enhancing quinoa cultivation in the Andean highlands of Peru: a breeding strategy for improved yield and early maturity adaptation to climate change using traditional cultivars

Abstract

Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) is an ancient food crop that originated in the Andes. It has good nutritional properties that increasingly attract interest around the world and it is considered as a future crop for food security and climate change adaptation. Currently, there is a great need to develop new quinoa varieties with higher yield, tolerance to biotic and abiotic stresses, and adaptation to new growing areas. Despite the existence of breeding programs, quantitative genetic parameters that are relevant for selection gain have hardly been investigated for quinoa. We estimated these parameters for important agronomic traits in six segregating populations of 96 lines each, derived from crosses of popular traditional Peruvian quinoa varieties. The traits were evaluated in trials at several locations in the Peruvian highlands over 3 years. Maturity was the best phenological stage for trait evaluation because at this stage we obtained high estimates of heritability and high correlation of panicle trait indices with grain yield. Based on these traits, we selected the 18 best lines and characterized them in additional field trials for the same traits. Three lines (HUA × KAN53, SAL × NCO46 and SAL × PAN171) combined advantageous traits of their parents and showed lower plant height, earlier maturity and higher yield. Our work shows that the estimation of variance and variance components in the amphidiploid crop quinoa provides useful information for the design of breeding programs and the selection of improved genotypes for cultivation in the Peruvian highlands.

Variabilidad morfoagronómica de quinua (Chenopodium quinoa Willd.) nativa tipo Chimborazo en Ecuador

“…Mediante la agricultura familiar se ha preservado la agrobiodiversidad en el cultivo de la quinua, los conocimientos tradicionales sobre técnicas de cultivo, la producción de semillas y su conservación. De esta variabilidad genética también pueden beneficiarse los programas de mejoramiento genético en la búsqueda de mayor productividad y resistencia a los estreses bióticos y abióticos necesarios para la adaptación de la quinua a un entorno desafiante de cambio climático (Fuentes et al, 2009;Lozano-Isla et al, 2023;. Los resultados de este estudio son consistentes con las prácticas de los agricultores andinos de conservación de las semillas como patrimonio durante generaciones familiares, la cual debe ser preservada en aras de contribuir con la biodiversidad, el mejoramiento genético y el uso sostenible de este cultivo ancestral para la seguridad alimentaria de la población.…”

“…Dichas características han llevado a afirmar que no es posible hablar de variedades puras y en general, se trata de poblaciones seleccionadas que presentan determinada pureza y uniformidad (Nieto et al, 1986). Autores de diferentes países han referido el estudio de la variación de las características morfológicas y otros parámetros genéticos, así como su asociación con caracteres de interés (Lozano-Isla et al, 2023;Morillo-Coronado et al, 2022). Entre ellos, contenido de saponina en los granos, tolerancia al frío y/o resistencia a organismos patógenos (Fuentes et al, 2009;Infante et al, 2018;Mahdavi Rad et al, 2022;Torres et al, 2000;Urdanegui et al, 2021;Vergara et al, 2020).…”

“…La amplia variabilidad genética de las variedades nativas de quinua, causa problemas en cuanto a manejo del cultivo, cosecha y poscosecha (Monteros Guerrero, 2016), y también garantiza que los agricultores puedan obtener cosechas ante adversidades climáticas (Stanschewski et al, 2021). Además, esta variabilidad debe ser considerada en los programas de mejoramiento genético del cultivo (Lozano-Isla et al, 2023). Por tales razones, el estudio de la variabilidad fenotípica de la quinua tiene gran importancia y ha sido previamente informada por otros autores (Allende Ciballero, 2017;Infante et al, 2018;Morillo-Coronado et al, 2020;Torres et al, 2000;Vergara et al, 2020).…”

Mildiu de la quinua (Peronospora variabilis): Una revisión sobre respuesta y tratamiento de la enfermedad

“…En cuanto a la severidad del mildiu, esta dependió de las variedades trabajadas (Bonifacio, 2019;Estrada Zúñiga et al, 2022;Lozano-Isla et al, 2023). La nueva variedad de quinua de Tejada Campos (2020), mostró una severidad menor en comparación con otras (como la "Blanca Junín").…”