MEJORAMIENTO GENÉTICO DE AUTOGAMAS

Alejandro Bonifacio FloresUMSA-AGR. -2011

Trigo CebadaArroz TarwiKela-tarwi silvestre, otros

Características de las autógamas: Predominio de la autofecundaciónConsecuencias genéticas-homocigosisNo se manifiesta efectos detrimentales por efecto de la endogamiaEn la mayoría de los casos, la selección esta dirigida hacia la creación de líneas puras

Selección natural: por miles de generaciones

Selección empírica de los procuctores

Mejoramiento

1. Valorización de la diversidad genética disponible. (cultivados. Semi-domesticada y silvestres)

2. Creación de nueva variabilidad por:

Cruzamientos dirigidos

Mutaciones inducidas

Cultivo de tejido

Modificacion genética (OGM)

Es necesario conocer la forma de fecundaciónANTE TODO, CONCOER LA FORMA DE POLINIZACION Y FECUNDACION

Caso de especies normalmente asexuales, si es que florecen, podemos determinar la forma de fecundacion. Temas de estudio de caso en papalisa semisilvestre

Diferencias entre alógamas y autógamas

Poblaciones alógamas (heterogenesa y heterocigóticas)

Poblaciones autógamas (heterogéneas homocigóticas).

A partir de esto, la variación puede producirse mediante:

Hibridación: Cruzamiento. Al cruzar con fines de mejora se pretende combinar caracteres o exceder el nivel de los progenitores. De aquí la necesidad de conocer la genética de los caracteres bajo selección.

Poliploidía: Aumento del numero de cromosomas

Mutaciones inducidas Un factor importante de variación genética es la mutación, definida como un cambio instantáneo heredable, que puede ser puntual (cambio específico en un gen)

Johanse ha propuesto la Teoria de la línea puraLínea Pura (LP) descendencia de un individuo homocigoto autofecundado.

Según la ley de Johansen, en una población de autóganas podemos aislar o separar numerosas líneas puras.

El ejemplo clásico es con frijoles: Partiendo de una población ha aislado líneas puras después de varias generaciones de selección y evaluación. Cuando ya no se pueden separar líneas, se dice que se ha llegado a la homocigosis.

Introduccion

Selección masal

Selección individual

Mejoramiento por retrocruza

Selección pedigrí

Selección masiva

SSD (Selección por Descendencia de una Semilla)

HD (Dobles haploides)

Selección recurrente

Métodos de mejormaiento

Algunas consideraciones.Si partimos de una población, en cualquier estado, la selección busca las formas superiores. Debemos recordar que la S actúa sobre diferencias heredables y que no crea variabilidad. La autogamia es el caso especial de consanguinidad

INTRODUCCIÒN: Se lo puede considerar un Método?Se parte de poblaciones, mezcla de poblaciones, variedades etc. generalmente introducidas por inmigrantes a ese lugar. Aquí podríamos considerarlo como un método de separación de los homocigotos presentes o que se van logrando a medida que se avanza en la autofecundación, para estudiar las LP más adaptadas.

La introducción requiere tomar medidas sanitarias adicionales para no introducir consigo enfermedades o plagas.

Si el logra una adaptación del material introducido, este resulta en el método mas económico para obtener variedades.

INTRODUCCIÓN MODERNA: La mejora genética en distintas partes del mundo lleva a la posibilidad que variedades obtenidas en alguna parte del mundo puedan llenar vacíos que se producen en otro lugar, hasta que propios países generen su propio mateiral.Esto habilita a una introducción y cultivo, previa evaluación que indique que realmente los materiales introducidos representan una ventaja comparativa.Ejemplo en nuestro país las alfalfas, hortalizas, frutales, trigo, cebada, maíz hibridó, girasol, etc.

Debe tenerse en cuenta aspectos como arreglos entre los obtentores que tienen registrados los productos en el país de origen (Acceso a RRGG)

Selección masalEl primer paso en la mejora de una variedad autógama heterogénea es la selecciónde los tipos de interés y la eliminación de los tipos no deseables

Seleccionar 200 plantas en función a uno o mas criterios

. Trillar juntas y conservar la semilla en una bolsa

. Sembrar y repetir la seleccion hasta lograr homogeneidad en el material

. Considerar

Competencia plena

Influencia del ambiente

Mejor ambiente para exprese la varianza fenotipica

. Sencillo

• Económico en costo

. Variedades adoptadas al medio ambiente

. No es precisa

. Requiere experiencia del mejorador

.

Ventajas de la selección masal

Desventajas de la selección masal

. Seleccionar unos 200 plantas en función a uno o mas criterios

. Trillar individualmente y conservar la semilla en una bolsa individual

. Sembrar en surcos individuales y repetir la seleccion dentro y entre surcos

. Hasta lograr homogeneidad en el material

Como producto se obtiene lineas puras, las que se puede juntar segun las caracteristicas agronomicas comunes

. Considerar

. Competencia plena

. Influencia del ambiente

.

Selección individual

. Sencillo

• Preciso

• Mas o menos económico en costo

. Variedades homogéneas apropiadas para mecanización, uso de producto en la agroindustria

. Relativamente de costo alto

. Variedades de reducida base genética, por lo que puede ser susceptible a factores bióticos y abióticos adversos

Ventajas de la selección individual

Desventajas de la selección masal

. Seleccionar unos 200 plantas en función a uno o mas criterios

. Trillar individualmente y conservar la semilla en una bolsa individual

. Registrar las unidades

. Sembrar unidades en surcos simples o multiples

. Probar la progenie

.. Seleccionar entre surcos y dentro los surcos

Selección surco-panoja-espiga

. Permite seleccionar por genotipo (prueba progenie)

• Preciso

• Variedades homogeneas que pueden ser apropiadas para condiciones ambientales esables

. Costo alto

. Variedades de escasa base genética

Ventajas de la selección surco panoja

Desventajas de la selección surco-panoja

METODOS CON HIBRIDACIÒN:

Hibridacion natural o abierta: Combinaciones favorables que pueden ser aprovechadas para seleccionar las mejores Hibridacion dirigida: Intencionada, planificada

Punto de partida será la creación de variabilidad, y el manejo de las progenies. Lo importante es crear variabilidad, y sobre todo determinada variabilidad que nos interesa (dirigida)La variabilidad se genera a través de cruzas, estas cruzas pueden ser:Cruzas simples, entre dos variedades o Líneas puras que originan un F1 uniforme y completamente heterocigótico (sin varianza genética pero con varianza ambiental). Cruzas planta a planta (madre por padre) para estudios de herencia y selección Cruzas entre plantas y población (solo para fines de mejoramiento

METODOS CON HIBRIDACIÒN:

Cruzas simples, Un ejemplo podría sería el cruzamiento de 2 variedades de trigo que difieran en21 genes.- Nº loci heterocigóticos en F1 = 21- Gametos distintos en F1 = 2n = 2.097.152- Genotipos distintos en F2 = 3n = 10.460.353.203.-Genotipos distintos en F2 = 4n = 4,398.046.511.104

Aquí se muestra el poder de la recombinaciónTiene limitaciones por la cantidad enorme de genotipos probables y la cantidad de terreno y mano de obra requeridaPara cultivar un número significativo de plantas de la F2 a fin de tener todos losposibles genotipos serían necesario aproximadamente 20.000.000 hectareas.

METODOS CON HIBRIDACIÒN:

Cruzas dobles, o F1ab x F1cd, (también llamadas cruzas TOP)Se necesita una mayor cantidad de semilla para que todos los genotipos posibles de obtener estén presentes en la F2.La finalidad es combinar genes presentes en 4 progenitores y concentrarlos en una o pocas lineas.Cruzas Múltiples, o de máxima recombinación, ej. AxBxCxDLas cruzas entre materiales heterocigóticos tiene sentido porque se incrementan las probabilidades de romper grupos de ligamientos en caso de que un factor favorables este ligado a otro desfavorable.

Cruzamiento con emasculación o simplemente polinizaciónEl primero es mas preciso y el segundo se aplica cuando el trabajo de emasculación es moroso.Obtención F1Obtención F2 hasta F8-F9Orden cruzaRegistro de progenies por ciclo o añoOrden de las progeniesCaracterísticas de las progeniesRegistro de genealogía por cada generaciónSelección según criterios de interés

Para precocidad el criterio de selección podría estar dado por el número de días a las distintas fases fenológicas, principalmente floración y madurez.

Método Genealógico o de pedigrí:

El método se basa en el registro genealógico de la progenies.En decir, el árbol genealógico de la progenies hacia su ancestro o descendencia.Implica llevar registro de progenitores, progenies seleccionadosNormalmente las parcelas se llevan en las mejores condiciones posibles de cultivo (fertilización, riego si fuera necesario) de modo de observar la mejor expresión genética de los individuosLas condiciones estresantes tiende a reducir la varianza fenotípica.

MEJORAMIENTO POR PEDIGRI

Cruzamientos por emasculación y polinización dirigida

A/BA/B A/B//C A/B//C/DA/B//C A/B//C/D

Número de progenitoresBase Genética Progenitores elites

Selección en las descendencias

Líneas Elites

Progenitores potencialesProgenitores potenciales

Cruzamientos entre líneas elites

VariedadesVariedades

• Evaluación de líneas - Ensayos preliminares de rendimiento- Ensayos avanzados de rendimiento Líneas promisorias que pueden ser

considerados como:Progenitores potenciales si no satisface y por otra,Futuras variedades si es que son de buen rendimiento

•Selección de plantas en F2, F3, F4……

+ Eliminación de caracteres indeseadas+ Obtención de líneas homozigoticas en F8, F9

Método Pedigri

Nomenclatura- Registro

Germoplasma básico

29/0/0/0

Selección

Recombinaíón después de selección

(SP-29)/1/

(SP-29)/1/1/

Numero de recombinaciones del germoplasma básico (SP-29)/1/2/3/

Desarrollo de Líneas y formas de registrar material, hay varios sistemas:

L29\AS\1\3, AS\1>

L29\AS\1 3, AS\1> 14-3-1. . n

. Evaluación y selección de progenies . Selección de plantas superiores

Nomenclatura

. Selección de plantas de interes dentro de la población

MEJORAMIENTO-PEDIGRI

Ventajas:Ventajas:

Caracteres oligogénicosProgenitores élites Progreso rápido

Desventajas:Desventajas:

Base Genética reducidaCiclos largos de selección-recombinaciónProgreso puede alcanzar un techoNo muy eficiente para caracteres poligénicos

METODO DE RETROCRUZAS: Se tiene progenitores recurrente y donante.Se utiliza para:Incorporar algún carácter que le falta a una buena variedad y ‘últimamente la incorporación de transgenes a genotipos agronómicamente destacados.

El método proporciona un alto grado de control genético sobre las poblaciones.Se necesita estar seguro de las bondades del genitor RECURRENTE. El/los carácter /es a transferir deben conservarse con intensidad después de muchas cruzas.Se deben realizar las suficientes retrocruzas para recuperar el genitor recurrente.

Método que usa básicamente la retrocruza partiendo de una variedad de amplia adaptación, se le incorporan distintos genes mayores de resistencia a enfermedades.El esquema es simple, pero su implementación requiere de autofecundaciones previas a la retrodcruza.

A x B Aquí A es progenitor recurrente

AB x A y B es progenitor donante AB x ASi la idea fuera convertir dulce a la quinua Real que es amarga, el método se `presta muy bien, pero el carácter es recesivo, por lo que se requiere un ciclo de autofecundación para obtener dulces y luego retrocruzar.

Método de Descendiente Único (Single seed descendent ó SSD):

Para ahorro de trabajo y superficie de campo, este método que se ha aplicado en cebada cervecera y sojaConsiste en tomar un grano de cada planta en la generación F2 para pasar a la F3 y así sucesivamente.

Algunas ventajas, como no se necesita semilla hasta el final, pueden sembrarse los granos en pequeñas macetas en invernadero, y acortar el número de años por adelantamiento de generaciones.

Se puede aplicar la selección en contra, no tomando granos de las plantas que presentan características desfavorables.

•Selección de plantas Aplicable en especies que no son autocompatibles o que son poliploides y volverlos diplloides

Cultivo de anteras

Evaluación Evaluación de líneas-Ensayos preliminares-Ensayos avanzados

Líneas promisoriasProgenitores potenciales Futuras variedades

MEJORAMIENTO POBLACIONAL

1. Seleccíón de plantas dentro una población

3. Recombinación de las seleccionadas

2. Evaluación de las progenies seleccionadas

Unidad de Selección debe estar definida

Unidad de Recombinación

Proceso en 3 etapas: 1. Creación de las poblaciones base2. Mejoramiento de las poblaciones por la realización

de ciclos de selección recurrente3. Desarrollo (selección) de líneas

El ciclo de selección recurrente tiene 3 fases:- Producción del material vegetal fuente - Evaluación para seleccionar los mejores genotipos- Intercruzamientos de los genotipos seleccionados

EL MEJORAMIENTO POBLACIONAL POR SELECCION RECURRENTE

MEJORAMIENTO POBLACIONAL

Ventajas:Ventajas:

Desventajas:Desventajas:

- Mejoramiento paulatino- Mejoramiento paulatino

- Medio-Largo plazo- Medio-Largo plazo

- Incrementa las probabilidades de recombinación : nuevas asociaciones de genes

- Rompe los bloques de ligamiento de genes- Ciclos cortos de Selección-Recombinación

- Eficiente para caracteres poligénicos

- Aumenta la frecuencia de genes favorables