CATÁLOGO AUTOMATIZADO DE VARIEDADES TRADICIONALES DE ARROZ.
Armando Duany1; Violeta Puldón1; Alba Álvarez2; Pedro Julio Gómez1; Edelis Perdomo1
1. Instituto de Investigaciones del Arroz. Autopista Novia del Mediodía Km16 ½, Bauta, La Habana, Cuba. Teléfono (047) 37-35-50 y 37-32-60
2. Centro de Aplicaciones Tecnológicas y Desarrollo Nuclear (CEADEN), La Habana, Cuba RESUMEN
La descripción morfo-agronómica y molecular del germoplasma tradicional de arroz constituye una valiosa información, que aumenta su valor de uso cuando es registrada y está disponible en todo momento. Por esta razón, durante el año 2003, se confeccionó en el Instituto de Investigaciones del Arroz una base de datos de tipo relacional para el control automatizado de la caracterización morfológica y molecular de 75 variedades tradicionales de arroz. Para el diseño se utilizó como software Microsoft Access 2002 y como hardware una computadora IBM compatible con procesador Pentium 4 a 2,4 GHz de frecuencia. La base de datos consta de un formulario principal en el que se incluyen las opciones Caracteres descriptivos en estado de plántula, al momento de la floración y en el momento de la maduración, Caracteres generales y Caracterización molecular,. Fueron incluidas las escalas de evaluación según “Descriptores varietales arroz, sorgo, maíz, frijol” y el “Sistema de evaluación estándar para arroz”. Se diseñaron formularios gráficos y tabulares que automáticamente muestran la información almacenada y permitirá a los mejoradores, no sólo evaluar integralmente todo el germoplasma, sino también les facilitará seleccionar genotipos a través de criterios simples o múltiples. La base de datos incluye un conjunto de informes diseñados a partir de consultas y para restringir la información de salida, sólo es necesario establecer los criterios de selección. Esta base de datos, por su utilidad, actualidad y potencialidades, constituye una poderosa herramienta a emplear por los mejoradores en los programas de mejoramiento genético del cultivo del arroz en Cuba.
Palabras claves: arroz, base de datos, Cuba, descripción, Oryza sativa Lin., variedades tradicionales
AUTOMATED CATALOG OF TRADITIONAL RICE VARIETIES.
ABSTRACT
The morphological, agronomical and molecular description of the traditional rice germoplasm constitutes a valuable information that increases the use value when it is registered and it is available in all moment. For that reason, during the year 2003 at Rice Research Institute was made a relational database for the automated control of morphological and molecular characterization of 75 traditional rice varieties. For the design it was used Microsoft Access 2002 as software; and was used an IBM compatible computer with Pentium 4 processor to 2,4 GHz of frequency as hardware. A database contain several options in the main form Descriptive characters in seedling, flowering and maturation stage, General characters
“Varietals descriptors for rice, sorghum, corn, bean” and the “Standard evaluation system for rice”. Graphic and tabular forms were designed to show the stored information automatically, these forms not only allows to breeders evaluating the whole germoplasm integrally but also permits to select genotypes through simple or multiple criterions. The database includes a group of reports that were designed starting from queries and for to restrict the output information it is only necessary to establish the selection criterions. For its utility, actuality and potentialities this database constitutes a powerful tool to be used for the breeders in the Cuban Rice Genetic Improvement Programs.
Key words: Cuba, database, description, Oryza sativa Lin., rice, traditional varieties INTRODUCCIÓN
Muchas de las dificultades existentes en Cuba, para un uso racional de los recursos fitogenéticos, están relacionadas con una deficiente documentación de las colecciones de germoplasma.
Muchos autores han desarrollado aplicaciones para el control automatizado de la documentación de los bancos de germoplasma, ejemplo de ellas la constituyen Microsirf:
Sistema de información para los recursos fitogenéticos (Etchegoyen, 1988); Microsisca:
Sistema de información para los recursos fitogenéticos (Etchegoyen, 1989); SISBAGER:
Nuevo sistema computarizado para los recursos fitogenéticos de Cuba (López et al., 1997);
GERMORICE. Base de datos para el control automatizado de la documentación del Banco de Germoplasma de Arroz de Cuba (Duany et al., 2001); SETGEN: Sistema de base de datos para el manejo e integración de información de recursos genéticos, mejoramiento y evaluación de cultivos (Ramos et al., 1999); GEMS: Base de datos desarrollada para el banco de germoplasma del Instituto de Investigaciones de Filipinas (Romero et al., 2000), entre otras.
Por la importancia que reportan las variedades tradicionales de arroz para los Programas de Mejoramiento Genético del cultivo y por la necesidad de contar con un sistema útil, rápido y compatible con previos sistemas diseñados para el Banco de Germoplasma de Arroz de Cuba, nos propusimos como objetivo confeccionar una base de datos de tipo relacional para el control informativo de la caracterización morfológica y molecular de variedades tradicionales de arroz.
MATERIALES Y MÉTODOS
Durante el año 2003, en el Departamento de Mejoramiento Genético del Instituto de Investigaciones del Arroz, La Habana, Cuba, se confeccionó una base de datos relacional, para el control informativo de la caracterización morfológica y molecular de 75 variedades tradicionales de arroz. Se utilizó el software Microsoft Access 2002 Copyright 1991-2001 y como hardware una computadora IBM compatible con un procesador Pentium 4 a 2,4 GHz de frecuencia.
Se diseñaron las tablas, consultas, formularios e informes correspondientes, haciendo uso de las herramientas y opciones del software empleado. Finalmente se estableció una contraseña para limitar el acceso a la información por personal no autorizado.
Para el diseño de las tablas, que contienen las escalas de evaluación de diferentes parámetros genéticos, se emplearon “Descriptores varietales arroz, sorgo, maíz, frijol”
(Muñoz et al.1993) y el “Sistema de evaluación estándar para arroz” (IRRI, 1996).
Las imágenes incluidas (planta completa, panícula y granos) fueron captadas con una cámara fotográfica digital y posteriormente fueron procesadas haciendo uso del algoritmo de ajuste de brillo, gama y contraste del software PhotoImpresion 4.0 de ArcSoft Inc 2001.
RESULTADOS
DESCRIPCIÓN DE LA BASE DE DATOS
El catálogo automatizado es una base de datos diseñada en el Instituto de Investigaciones del Arroz de Cuba, para el control informativo de la caracterización morfológica y molecular de variedades tradicionales de arroz, actualmente catalogadas en el Banco de Germoplasma de Arroz de Cuba.
La interfaz de usuario permite el rápido y fácil acceso a los datos, sin embargo para restringir el acceso, a personas no autorizadas, se estableció una contraseña, que sin su conocimiento no se puede acceder a la información.
Desde el formulario principal (figura 1) se accede a toda la información, dado por los enlaces establecidos en cada uno de los formularios.
El formulario principal consta de 11 opciones:
• Caracteres generales
• Caracteres descriptivos en estado de plántula
• Caracteres descriptivos al momento de la floración
• Caracteres descriptivos al momento de la maduración
• Listados de Informes disponibles
• Fotograma
• Codificación de los descriptores
• Biblioteca gráfica
• Caracterización molecular
• Cerrar (Cerrar la pantalla principal y mantenerse en Access)
• Salir (Salir definitivamente de la base de datos y del programa Access) DESCRIPCIÓN DE LAS PRINCIPALES OPCIONES
Caracteres generales
En el momento que el usuario hace clic sobre el botón (Caracteres generales), se muestran de forma automática los datos generales de cada variedad, incluyéndose las siguientes informaciones: número de catálogo, número de herbario, nombre de la variedad, progenitores, rendimiento, ciclo biológico y porcentaje de grano blanco entero tanto para la campaña de frío como de primavera, resistencia de cada variedad a: Acame, Tagosodes orizicolus Muir, Pyricualria grisea Sacc y al virus de la Hoja Blanca.
Este módulo permite buscar información de cualquier variedad tradicional a partir de los campos definidos en su caracterización. La búsqueda de un determinado genotipo, en todos los formularios diseñados, no está restringida para un solo carácter; podemos hacer uso de dos herramientas de búsquedas:
1. Búsqueda por criterio simple: Es necesario, primeramente, hacer clic sobre el botón de búsqueda, ubicado en la barra de herramienta de Microsoft Access y representado por un binocular
Previo al uso de esta herramienta, el usuario debe hacer clic en el campo por el cual va a hacer la búsqueda, al abrirse la ventana correspondiente (figura 2) sólo es necesario establecer el criterio de búsqueda, para ello pueden utilizarse los signos <, >, =, <> (menor que, mayor que, igual a y distinto de), respectivamente. La figura 2 muestra un ejemplo de búsqueda de una variedad tradicional de arroz con un rendimiento agrícola mayor a 3 t/ha en la campaña de frío.
Figura 2. Ejemplo de búsqueda de genotipos con un determinado rendimiento agrícola
Desde el punto de vista del mejoramiento genético, es muy importante contar con herramientas de búsqueda rápida de información, que permitan, en un lapso corto de tiempo, seleccionar una determinada variedad para ser utilizada, posteriormente, como progenitor en un programa de mejoramiento.
2. Búsqueda por criterios múltiples: Otra forma de búsqueda, más eficiente, es utilizar la herramienta filtro por formulario. Al activarse esta herramienta se muestra de forma automática el patrón de diseño (figura 3), a partir del cual pueden hacerse búsquedas a través de criterios simples o múltiples, por ejemplo: variedad de arroz tradicional resistente a:
Tagosodes orizicolus Muir., Pyricualria grisea Sacc y al virus de la Hoja blanca.
Esta herramienta de búsqueda es más útil para los mejoradores, ya que para poder enfrentar con éxito un programa de mejoramiento genético en el cultivo del arroz, éstos deben seleccionar, a través de criterios múltiples, progenitores capaces de transferir a la descendencia un grupo importante de caracteres. Es por ello necesario un sistema que satisfaga estas exigencias y esta ventaja sólo la ofrecen los sistemas computarizados como el que se describe.
Caracteres descriptivos en el estado de plántula
En este módulo se incluyen las variables: vigor predominante de la plántula; color predominante del coleoptilo; longitud del mesocotilo y longitud del coleoptilo. Se incluyó en este formulario un campo denominado “Observaciones”, para que se reflejen en él algunas notas sobresalientes acerca de las evaluaciones realizadas en este estadío del crecimiento del cultivo.
Caracteres descriptivos al momento de la floración
Este formulario agrupa un gran número de descriptores y su estructura facilita la búsqueda de información a través de criterios múltiples y una vez conocida las correlaciones entre caracteres los mejoradores podrán hacer una selección mucho más eficiente de progenitores, en este sentido se necesita de una total caracterización de las variedades conservadas en el Banco de Germoplasma de Arroz de Cuba, para así conducir un programa de mejoramiento genético con mayores probabilidades de éxito en la liberación a la producción nacional de nuevas variedades de arroz.
Caracteres descriptivos en el momento de la maduración
En el formulario que se activa se incluyen una gran número de descriptores, que permitirán a los mejoradores buscar y seleccionar genotipos con determinadas características, relacionadas con la fase de maduración del grano.
Listado de informes disponibles
Esta opción permite al usuario imprimir una serie de informes prediseñados a partir de consultas de selección, realizadas para los módulos: Caracteres generales, Caracteres descriptivos en estado de plántula, Caracteres descriptivos al momento de la floración y Caracteres descriptivos al momento de la maduración. Para mostrar otras informaciones sólo es necesario cambiar y salvar el criterio de búsqueda en la consulta base y posteriormente estos cambios son reflejados, de forma automática, en el correspondiente informe, los que pueden ser enviados a la impresora predefinida en el sistema operativo.
Fotograma
Esta opción fue diseñada con el objetivo de mostrar las fotografías de cada variedad (figura 4), incluyéndose fotos de planta completa, panícula y granos, así como los datos generales de identificación de cada variedad.
Figura 4. Opción Fotograma Codificación de los descriptores
En la base de datos se incluyeron los descriptores varietales según Muñoz et al. (1993) y las escalas de evaluación de la resistencia a factores bióticos y abióticos según el Sistema de evaluación estándar para arroz (IRRI, 1996).
Algunos de los descriptores incluyen una escala de evaluación, éstas fueron diseñadas de forma tal que el usuario sólo debe seleccionar, de una lista, el grado que se corresponde con la evaluación realizada, este procedimiento de entrada de datos reduce la introducción de errores, debido a que no es posible asignar un valor que no esté reflejado en la escala.
Biblioteca gráfica
Esta opción fue diseñada con el objetivo de mostrar de forma rápida y en un formato entendible por los usuarios, toda la información referente a las variedades tradicionales de arroz, se incluyeron formularios gráficos y tabulares realizados a partir de consultas de selección. Esto es posible, gracias a la integración existente entre las tablas, el vínculo entre ellas se realizó a partir de un campo en común (número de catálogo), que identifica inequívocamente a una variedad.
La figura 5 muestra la caracterización de la resistencia de las variedades tradicionales de arroz al insecto Tagosodes orizicolus Muir. Los datos reflejados no se corresponden con datos reales, sólo constituye un ejemplo de salida de información.
Figura 5. Caracterización de la resistencia del germoplasma tradicional al insecto Tagosodes orizicolus Muir (Datos no reales)
Otro ejemplo de salida gráfica de información lo constituye la figura 6, en la que se refleja el porcentaje del germoplasma tradicional ubicado en cada grado de la escala de evaluación [grados 1, 3, 5 y 7] para resistencia al acame según el Sistema de evaluación estándar para arroz (IRRI, 1996).
Figura 5. Descripción gráfica de la resistencia al acame. (Datos no reales) Caracterización molecular
Este módulo incluye un grupo de campos que definen la caracterización molecular del germoplasma tradicional, esta información es de mucha importancia para los mejoradores porque a través de ella pueden conocer si existen o no, en las variedades, patrones únicos que la identifican inequívocamente, esto posibilita dirigir con una mayor eficiencia los programas de mejoramiento genético del cultivo del arroz en Cuba. .
Aseguramiento técnico
El sistema consta de una base de datos diseñada con Microsoft ACCESS 2002 Copyright 1991-2001, debe ser activada en una computadora IBM compatible con sistema operativo Windows 95 y Microsoft Access 2002 o versiones superiores, para una mejor visualización debe ser utilizada una resolución de pantalla de 1024 x 768 píxel.
Propiedad intelectual
El sistema se encuentra protegido en el Centro Nacional de Derecho de Autor de Cuba y está amparado legalmente por la Ley del Derecho de Autor.
Esta base de datos constituye una poderosa herramienta a utilizar por los investigadores relacionados con el cultivo del arroz, además nos permitirá, en el futuro, brindar nuestros datos a otras instituciones relacionadas con los recursos fitogenéticos así como anexarla a otras bases de datos ya diseñadas, como por ejemplo: “Crossing-Rice: Base de datos y sitio Web para el control automatizado de los cruzamientos en el cultivo del arroz en Cuba”
(Duany et al., 2002) y “GermoRice: Base de datos para el control automatizado de la documentación del Banco de Germoplasma de Arroz de Cuba“ (Duany et al., 2002) .
CONCLUSIONES
• Contamos con una base de datos capaz de manipular toda la información referida a la caracterización morfológica y molecular de variedades tradicionales de arroz.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. Duany, Armando; Puldón, Violeta; Gómez, Pedro Julio y Perdomo, Edelis. 2001. Base de datos para el control automatizado de la documentación del Banco de Germoplasma de Arroz de Cuba. Memorias del IV Taller Internacional sobre Recursos Filogenéticos
“FITOGEN”, Sancti Spiritus 3-4 diciembre del 2001. P. 48-49.
2. Duany, Armando; Almarales, Pascual; Morales, Lázara. 2002. Base de datos y sitio Web para el control automatizado de los cruzamientos en el cultivo del arroz en Cuba.
Memorias del 2do Encuentro Internacional de Arroz, La Habana 10-12 Julio del 2002. P.
62-64
3. Etchegoyen María Herminia; Moya, C. 1988. Microsirf, Sistema de información para los recursos fitogenéticos. Editorial Academia. La Habana. 39 p.
4. Etchegoyen María Herminia; Moya, C. 1989. Microsisca, Sistema de información para los recursos fitogenéticos. Ciencias de la Agricultura (36): 79-83.
5. López, L. 1997. SISBAGER: A new computerized documentation system for Cuban plant genetic resources. Plant Genetic Resources Newsletter (112):64-67.
6. Muñoz., G.; Giraldo, G.; De Soto, J. F. 1993. Descriptores varietales: Arroz, Sorgo, Maíz, Frijol. Centro Internacional de Agricultura Tropical. P. 16-44.
7. Ramos, L. M.; Casumpang, R. M. and Mclaren, C. G. 1999. SETGEN: A breeder’s interface to the International Crop Information System. Philippine Journal of Crop Science 24 (1): 63.
8. Romero, G. O.; Newingham, M. C. V. and Alegado, T. A. 2000. GEMS: A graphical, window-based database system for the PhilRice genebank. Philippine Journal of Crop Science 24 (1): 1-11.
