LECCIÓN 1. Caracterización morfológica. Lección 1 1

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1 LECCIÓN 1. Caracterización morfológica. Lección 1 1

2 Planteamiento estudio caracterización Biología especie Centro de origen/domesticación OBJETIVOS Elección Unidad Básica de Caracterización (UBC) Elección caracteres Lección 1 2

3 Glosario de términos utilizados y sinónimos UNIDADES BASICAS DE CARACTERIZACIÓN (UBC): Unidades Taxonómicas Operativas (UTOs) Accesiones Genotipos Casos CARACTERES: Variables Rasgos Lección 1 3

4 Planteamiento estudio caracterización morfológico Elección U.B.C. Elección caracteres Realización del muestreo: Selección de individuos que componen cada U.B.C. Toma de los datos correspondientes a cada carácter en cada U.B.C. Evaluación de resultados mediante ANÁLISIS MULTIVARIADO Semejanza de las UBC (visualización de las relaciones entre UBC) Relación entre las variables consideradas Lección 1 4

5 Elección de las UBC El rango taxonómico de las U.B.C. depende del objetivo del estudio. Cada U.B.C. está compuesta por un conjunto de individuos. Lección 1 5

6 Elección de las UBC (2) La homogeneidad interna de las U.B.C. debe ser lo mayor posible Independientemente de los objetivos establecidos, es aconsejable realizar una siembra inicial previa para conocer la variabilidad global Antes de intentar la caracterización definitiva homogeneizar las UBC de acuerdo con los morfotipos Ej: tipo de semilla; tipo de fruto; hábito de crecimiento Lección 1 6

7 Elección de las UBC (3). La homogeneidad interna de las U.B.C. debe ser lo mayor posible Soluciones para tratar con la heterogeneidad intrínseca a las UBC: Utilizar media o moda: Media: Caracteres multiestado cuantitativos continuos Moda: Caracteres multiestado cualitativos Caracteres multiestado cuantitativos discontinuos Elegir al azar un organismo de los que componen la UBC (?) Lección 1 7

8 Elección de las UBC (4). La homogeneidad interna de las U.B.C. debe ser lo mayor posible Soluciones en caso de heterogeneidad (2): Utilizar coeficientes de similitud que tengan en cuenta la variación intra-ubc Para caracteres Doble-Estado Multiestado cualitativos sin secuencia lógica transformados a doble estado Se introduce un tercer valor para el caso de que se manifieste el carácter en unos individuos y no se manifieste en otros Número de U.B.C. que deben utilizarse. Lección 1 8

9 Tipo de caracteres y su codificación DATOS DOBLE ESTADO. 1. Datos doble estado presencia-ausencia. 2. Datos doble estado excluyentes. Cualitativos binarios DATOS MULTI-ESTADO 1. Datos multiestado cualitativos sin secuencia lógica o desordenados 2.Datos multiestado cualitativos con secuencia lógica 3. Datos multiestado cuantitativos. Datos multiestado cuantitativos discontinuos Datos multiestado cuantitativos continuos Cualitativos nominales Cualitativos ordinales Cuantitativos discretos Cuantitativos continuos Lección 1 9

10 Tipo de caracteres y su codificación (2) DATOS DOBLE ESTADO 1. Datos doble estado presencia-ausencia Carácter Estados Codificación Mucrón en el ápice foliar Presencia de mucrón 1 Ausencia de mucrón 0 2. Datos doble estado excluyentes Carácter Tipo de fruto Estados Codificación Alt. 1 Alt. 2 Dehiscente 1 2 Indehiscente 0 1 Lección 1 10

11 Tipo de caracteres y su codificación (3) DATOS MULTI-ESTADO 1. Datos multiestado cualitativos sin secuencia lógica o desordenados a) Posibilidad 1 Carácter Estados Codificación Escabrosa 1 Estrigosa 2 Superficie de la hoja Híspida 3 Hirsuta 4 Serícea 5 Estrellada 6 Lección 1 11

12 Tipo de caracteres y su codificación (4) b) Posibilidad 2 Carácter Estados Codificación Superficie de la hoja escabrosa Presencia 1 Ausencia 0 Carácter Estados Codificación Superficie de la hoja estrigosa Presencia 1 Ausencia 0 Carácter Estados Codificación Superficie de la hoja híspida Presencia 1 Ausencia 0 Carácter Estados Codificación Superficie de la hoja hirsuta Presencia 1 Ausencia 0 Carácter Estados Codificación Superficie de la hoja serícea Presencia 1 Ausencia 0 Carácter Estados Codificación Superficie de la hoja estrellada Presencia 1 Ausencia 0 Lección 1 12

13 Tipo de caracteres y su codificación (5) DATOS MULTI-ESTADO (2) 2. Datos multiestado cualitativos con secuencia lógica a) Posibilidad 1. b) Posibilidad 2. Carácter Estados Codificación Rara 1 Presencia de pelos Común 2 Abundante 3 Carácter Presencia pelos rara Presencia pelos común Presencia pelos abundante UBC A UBC B UBC C Lección 1 13

14 Tipo de caracteres y su codificación (6) DATOS MULTI-ESTADO (3) 3. Datos multiestado cuantitativos. Datos multiestado cuantitativos discontinuos Ej. Número de pétalos Datos multiestado cuantitativos continuos Ej. Longitud de los pétalos a) Posibilidad 1. Poner el número correspondiente Lección 1 14

15 Tipo de caracteres y su codificación (7) b) Posibilidad 2. Transformación a caracteres binarios. Ej. Discontinuo: Número de pétalos Carácter Estados Codificación De 2 a 4 pétalos Presencia 1 Ausencia 0 Carácter Estados Codificación De 5 a 7 pétalos Presencia 1 Ausencia 0 Carácter Estados Codificación De 8 a 10 pétalos Presencia 1 Ausencia 0 Lección 1 15

16 Tipo de caracteres y su codificación (8) Ej. Continuo: Longitud de los pétalos Carácter Estados Codificación De 2 a 3,99 cm Presencia 1 Ausencia 0 Carácter Estados Codificación De 4 a 5,99 cm Presencia 1 Ausencia 0 Carácter Estados Codificación De 6 a 8 cm Presencia 1 Ausencia 0 Lección 1 16

17 Tipo de caracteres y su codificación (9) c) Posibilidad 3. Transformación a caracteres multiestado cualitativos con secuencia lógica. Ej. Discontinuo: Número de pétalos Carácter Estado Codificación Número de pétalos De 2 a 4 pétalos 3 De 5 a 7 pétalos 5 De 8 a 10 pétalos 7 Ej. Continuo: Longitud de los pétalos Carácter Estado Codificación Longitud del pétalo De 2 a 3,99 cm 3 De 4 a 5,99 cm 5 De 6 a 8 pétalos 7 Lección 1 17

18 Elección de los caracteres (aplicado a plantas) Determinación de homologías Los caracteres que se van a medir en las diferentes U.B.C. deben de ser homólogos. El feneticismo acepta la utilización de la homología operativa Criterios a la hora de seleccionar caracteres Deben de excluirse los siguientes tipos de caracteres: Caracteres sin sentido biológico Caracteres relacionados lógicamente Caracteres invariables en las U.B.C. en estudio En los caracteres multiestado cuantitativos continuos son más estables las medidas relativas que las absolutas Importancia de los diferentes caracteres. Número de caracteres a utilizar. Lección 1 18

19 SEMILLAS PLÁNTULAS HOJAS Cualitativos Testa Patrón Color. Presencia de determinadas estructuras (Por ejemplo arilo). Forma. Presencia de costillas. Cuantitativos. Peso. Número de costillas si las hubiera. Longitud. Anchura. Espesor. Superficie proyectado. Ángulos (por ejemplo ángulo del hilo) Diámetro en las de forma redondeada. Factores de forma. Distancias entre determinados puntos singulares. Longitud / Anchura / Factores de forma de determinadas estructuras singulares (vgr. Hilo) Cualitativas Hipocótilo/Epicotilo Características fisiológicas: Desarrollo hipocotilo. Pigmentación. Presencia / Ausencia de pelos Cotiledones. Características del desarrollo. Consistencia. Otros equivalentes a los indicados para hojas adultas. Eofilos. Filotaxia. Otros equivalentes a los indicados para hojas adultas. Cuantitativos Hipocotilo / Epicotilo Longitud. Densidad de pelos. Cotiledones y Eofilos Caracteres equivalentes a los indicados para hoja adulta Cualitativos. Estípulas (Presencia/Ausencia) Simple / Compuesta. Color de haz, envés y nervios. Forma del limbo. Forma y/o características de ciertos senos si los hubiera Tipo de margen del limbo. Forma del perfil del limbo (Plano/Alabeado). Presencia / Ausencia de dientes en determinados puntos singulares. Forma de los dientes si los hubiera. Presencia / Ausencia de pelos en determinados puntos singulares. Cuantitativos. Número de foliolos si fuera compuesta Peciolo Densidad de pelos. Longitud. Anchura (si es alado). Limbo. Número de lóbulos. Número de dientes en lugares singulares si los hubiera. Densidad de pelos. Longitud. Anchura. Superficie. Factores de forma. Distancias entre determinados puntos singulares. Longitud / Anchura de estructuras (dientes, senos, uñas...). Longitud de determinados nervios / Distancias entre nerviaduras. Ángulos. De los márgenes del limbo. Entre nervios. De apertura de determinados senos. Lección 1 19

20 Cualitativos. Tipo de inflorescencia. Estambres. Color de filamentos / anteras. Fusión filamentos. Gineceo. Color. Fusión carpelos. Cáliz. Color. Fusión sépalos. Corola. Color de cada pétalo. Fusión pétalos. Pétalos y Sépalos. Caracteres equivalentes a los indicados para hoja adulta. Brácteas. Caracteres equivalentes a los indicados para hoja adulta. Pedúnculo FLORES Cuantitativos. Longitud inflorescencia completa. Estambres. Número de estambres. Anteras: Caracteres equivalentes a los indicados en semillas. Filamentos: Longitud. Gineceo. Número de carpelos. Radio de curvatura del estilo. Caracteres equivalentes a los indicados en los frutos. Pétalos/ sépalos. Caracteres equivalentes a los indicados para hoja adulta. Cáliz completo. Longitud / Anchura de labios y senos. Brácteas. Otros caracteres equivalentes a los indicados para hoja adulta. Pedúnculo. Densidad de pelos. Longitud. Anchura (si es alado). FRUTOS Cualitativos. Tipo de fruto. Formas. General. De la sección. Curvaturas. Exocarpo/Mesocarpo/Endoca Color. Textura.. Sabores especiales. Presencia/Ausencia de semillas. Presencia de costillas en el endocarpo. Cuantitativos. Pedúnculo. Densidad de pelos. Longitud. Anchura (si es alado). Ovario fecundado y maduro. Peso. Exocarpo: Densidad de pelos. Endocarpo: Número de costillas Longitud. Anchura. Espesor. Superficie proyectada. Ángulos. Diámetro en los de forma redondeada. Factor de forma. Cuando las hojas carpelares mantengan su aspecto de hoja, caracteres similares a hojas. Lección 1 20

21 TALLOS. Cualitativos. Presencia / Ausencia de pelos. Pigmentación. Filotaxia Cuantitativos. Longitud media entrenudos. Densidad de pelos en nudos / entrenudos. PLANTA COMPLETA Porte. Tipo de ramificación. Raíces: De reserva, pivotantes, adventicias Lección 1 21

22 Normas para la realización del muestreo Recolección de todas las U.B.C. en condiciones ambientales homogéneas. Identificación inequívoca del órgano concreto a estudiar, para que sea el mismo en todos los individuos (misma posición relativa en la planta). Conservación de las muestras en condiciones que no alteren sus características morfológicas Correcta herborización. Lección 1 22

23 Tamaño de la muestra Número de observaciones para que el descriptor represente la muestra del taxon en estudio. Número de individuos por U.B.C. Número de determinaciones por individuo. Factor determinante del tamaño de muestra uniformidad interna Es necesario haber realizado estudios previos sobre la variabilidad existente en el taxon para no subestimar el tamaño de la muestra (p.e. no basar el estudio en una única población excesivamente homogénea). Factores que influyen en la uniformidad de la muestra y por tanto en el tamaño de la misma: Origen del germoplasma: silvestre vs. germoplasma cultivado. Sistema reproductivo predominante la especie (Alógama vs. Autógama). Lección 1 23

24 Tamaño de la muestra (2) Criterios para elegir el tamaño de la muestra: Aplicar la ecuación CV: Porcentaje de variación asociado con el descriptor que se considere más variable dentro de la colección (datos de investigaciones previas o bibliográfico). E%: Error permisible expresado como porcentaje de la media verdadera: Diferencia que se espera entre la media muestral y la media verdadera del descriptor ( ), expresada como porcentaje de la media verdadera con un nivel de confianza de 95% Lección 1 24

25 Tamaño de la muestra (3) Ejemplos de aplicación. Lección 1 25

26 Tamaño de la muestra (4) Criterios para elegir el tamaño de la muestra (2): Determinar por tanteo el número de individuos por U.B.C. El criterio a utilizar es que el Coeficiente de Variación para cada carácter sea menor o igual al x%; valor recomendado con carácter general x=12. Lección 1 26

27 Toma de datos Caracteres morfológicos. Descripción y anotación en estadillos. Mínimo 2 personas para reducir subjetividad operador. Lección 1 27

28 Toma de datos (2) Caracteres morfométricos. Análisis de imagen informatizado. Sistema de captación de imágenes. Software de análisis de imagen. Mediciones: Automáticas: Previa binarización de la imagen. Manuales. Almacenamiento de datos en formato hoja de cálculo y análisis estadístico. Lección 1 28

29 Lección 1 29

30 Análisis preliminar de resultados Mediante el uso de estadísticos simples para estimar y describir el comportamiento de las diferentes UBC en relación con cada carácter: Media aritmética. Rango de variación o amplitud total: Diferencia entre el valor máximo y mínimo de cualquier variable sobre el conjunto de accesiones estudiadas. Desviación estándar: Cuantifica la magnitud de la variación respecto de la media aritmética. En las mimas unidades que las observaciones originales. Coeficiente de variación: Medida relativa de variación. Es independiente de las unidades de medida. Permite la comparación de la variabilidad entre accesiones y entre caracteres. Lección 1 30

31 Análisis preliminar de resultados (2) Lección 1 31

32 Análisis preliminar de resultados (3) Estimación de la fracción de la variabilidad observada en los caracteres morfológicos, que se debe al efecto de los genes vs. la debida al efecto ambiental Mediante la medición de la repetibilidad de los valores que toma el carácter morfológico en diferentes ambientes. Es necesario haber realizado la caracterización en diferentes ambientes siembra y evaluación del material en diferentes localidades Lección 1 32

33 Análisis preliminar de resultados (4) Estimación de la fracción de la variabilidad debida al efecto genético (2) H 2 u 2 u 2 ue 2 2 u: varianza genotípica entre las UBC 2 ue: varianza de la interacción entre UBC y el ambiente 2 : varianza del error experimental Interpretación del valor de : H próximo a 1: Heredabilidad alta: La medida entre accesiones tiene más expresión genética que efecto del ambiente e interacciones. H << 1: Heredabilidad baja: Existe efecto del ambiente sobre la expresión del carácter. Ejemplo de Phaseolus vulgaris L. Lección 1 33

34 Lección 1 34