Eduardo Notivol C.I.T.A. Aragón Unidad de Recursos Forestales.

Transcripción

1 IV Jornadas de Trabajo sobre Calidad en Salud VII C. de la Sociedad Aragonesa de Calidad Asistencial Genes en Árboles y Gentes Eduardo Notivol C.I.T.A. Aragón Unidad de Recursos Forestales enotivol@aragon.es

2 ÂgÉwÉ {ÉÅuÜe eáàö eç eä ÅâÇwÉ ÑtÜt á ÅuÉÄ étü täzé Öâe zçéütê Blah, blah, blah _ ÉÇ UÄÉç ;XávÜ àéü yütçv á s.xix-xx<

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6 ESQUEMA Presentación Paralelismos Genética forestal Dónde entra la calidad en esto? MGF y Procesos

7 Paralelismos:Identicos procesos evolutivos Elevada complejidad Tamaño importa? ( vs ) Mismo Idioma ACGT/V Mismos problemas metodológicos

8 Genética: Fuerzas Evolución Deriva genética: Cambio no direccional freq. gen. entre generaciones / azar / peq pobl. Selección natural : Contribución diferencial de genotipos de una población a la siguiente generación. Migración: Intercambio genes entre pobls. Sistemas de reproducción Control recombinación y disposición genes entre generaciones sucesivas Mutación: periodos de actuación

9 Selección natural no es tautológica Contribución diferencial a la siguiente generación No supervivencia del más apto Eficacia biológica nº descendientes APTITUD: grado que el individuo esta adaptado a su ambiente, eficacia recursos y minimiza riesgos Correlación positiva los mejor adaptados tienden a tener más descendientes

10 Frente a este δ S 2 mecanismos respuesta R = h σ 2 2 δs = aditiva 2 δ S σ fenotipica

11 PLASTICIDAD FENOTÍPICA: capacidad que posseen determinados genotipos para responder a alteraciones del medio modificando su expresión fenotípica ajustes morfológicos y/o fisiológicos LA PLASTICIDAD FENOTÍPICA AFECTA 1) Comportamiento y adaptabilidad en ambientes variables (cambio climático): conservación de RGFs 2) Uso de los MFRs en distintas regiones de utilización.

12 Existencia de variación σ 2 Estructura jerárquica Tipos: Interespecífica Intraespecífica Uso Definición poblaciones Estructura geográfica

13 Evolución y Adaptación Depende no de la existencia de Var G. sino de su conservación. C. Rec. Gen C. Variación genética No bloquear fuerzas evolutivas Conservar circunstancias en lugar de congelar genes Crear las condiciones que favorezcan la evolución futura del recurso genético a traves de una estrategia de conservacion dinamica (Eriksson et al ).

14 Variación Intraespecífica Variabilidad/Diversidad Diversidad Genética: f(nº y freq alelos por gen) Gen. de pob. y relacionado con marcadores neutros (biol.mol.) Variabilidad genética: Caracteres adaptativos Gen. Cuant. Deriva de la descomp. de la var. fenotípica (expresión)

15 Estructura de la variación: var. Intra. Variabilidad/Diversidad Diferenciación molecular ( F ST ) 1 0,1 0,01 0,01 Pinus halepensis Pinus contorta 0,1 Populus alba Pinus sylvestris Pinus pinaster Quercus petraea 1 Diferenciación cuantitativa ( Q ST )

16 Variación adaptativa Variación neutra = f(mutación y deriva+...) Variación adaptativa = f(mutación y selección+...) Caracteres relación con adaptación al medio Supervivencia Crecimiento (Bajo: suboptimo - defensa sequia) Eficiencia en el uso del agua, etc Potencial reproductivo (floración, maduración, etc) Poca importancia econ. pero sí evol/adaptativa P = G + E + GxE V p = V G +V E + = V A + V NA + V E +

17 ESQUEMA Presentación Paralelismos Genética forestal Dónde entra la calidad en esto? MGF y Procesos

18 SOME EXAMPLES Ritmo de crecimiento 4 pobl. (1 año edad)

19 KOLARI 120 LAPINJARVI Height P. DE LILLO VALSAIN Days Kolari Lapinjärvi P.de Lillo Valsain

20 4 3 2 Pinus sylvestris Kolari Lapinjärvi P. de Lillo Valsain 70 Can 2 (20 %) KOLARI 67 O 20 LAPINJÄRVI 60 O P. de LILLO 43 O VALSAIN 40 O Can 1 (68 %)

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22 Coef. var. genética aditiva Pinus sylvestris (rango natural spp) DURACION DEL PERIODO DE CRECIMIENTO CLIMA

23 Plasticidad frente a sequía (fisiología, morfología, WUE) Pinus pinaster, E. procedencias/progenies en condiciones controladas

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25 AHI Duration of Growth period Growth rate AHI Duration of Growth period Growth rate

26 Aragüés C. Contribución C_dur C_grt AÑO 94 AÑO 95 AÑO 99

27 Tasa de crec. Global entre dentro Max entre Max dentro Duración

28 Relación con el Medio: Cambio Global, CO 2, fotosíntesis

29 Simulaciones HOY Savolainen, O. et al T Genetic variation in timing of growth and adaptation of Pinus sylvestris to climatic changes. For. Ecol. Management. 197:

30 Subóptimo climático! 110 poblaciones 47 sitios Vegetan climas + fríos Vegetan climas + fríos Vegetan climas + calidos Vegetan climas + calidos

31 Variación geográfica 10 2 poblaciones

32 Simulación Tª +0.5ºC

33 ESQUEMA Presentación Paralelismos Genética forestal Dónde entra la calidad en esto? Procesos y Mejora Genética Forestal

34 Dónde y Cómo?

35 Nuevos productos

36 Herramientas disponibles Caracterización de la variación natural-recomendaciones de uso CNMB, Silvadat Redes de ensayos genéticos Huertos semilleros Bancos de germoplasma Colecciones de semillas Bancos clonales

37 Herramientas disponibles: CNMB, SILVADAT Materiales de base Ensayos

38 Herramientas disponibles Red Nacional de Ensayos Genéticos Objetivos: Mejorar el intercambio de información Desarrollar protocolos comunes Utilización común de los datos generados en cada ensayo por parte de distintas instituciones Aumentar la visibilidad de los resultados

39 Red Nacional de Ensayos Genéticos Para cada sitio de ensayo: Localización Diseño experimental Croquis Síntesis de resultados

40 Red Nacional de Ensayos Genéticos

41 Red Nacional de Ensayos Genéticos

42 Herramientas disponibles Huertos semilleros Durante décadas, principal método para plasmar los logros de los programas de mejora en especies con reproducción sexual, a nivel mundial.

43 Fases del establecimiento de un HS clonal de injertos Huertos semilleros Injertado Selección y recogida de púas/semillas Fase productiva 5-10 anõs Plantación

44 Huertos semilleros Especie Nº Localización Categoría MFR Ensayos Pinus radiata 3 País Vasco Controlado/ Si Cualificado Pinus pinaster 5 Galicia, Valsaín Cualificado Si Pinus sylvestris 3 Aragón, Valsaín Cualificado Si Pinus nigra subsp. nigra 2 Valsaín Cualificado No Pinus nigra subsp. salzmannii 2 Valsaín, Alaquas Cualificado Si Pinus halepensis 4 Zaragoza, Alaquas, El Serranillo Cualificado Prunus avium 2 Galicia Cualificado Pseudotsuga menziessii 1 Galicia Cualificado Betula alba 1 Galicia?, Valsaín Sin catalogar No Actualmente tendencia global a limitar el desarrollo de nuevos HSs. En parte, muerte por éxito. En España: facilitación de la obtención de semilla, no tanto ganancia genética. Si

45 Herramientas disponibles Bancos de germoplasma: semillas (El Serranillo, JCyL, Gen. Val.) bancos y colecciones clonales (.) Pinus pinea Pinus pinaster (CLONPIN) Clones de Populus x euroamericana Clones de Castanea híbridos Clones de Juglans híbridos

46 Algunos resultados Programas de baja intensidad: variación adaptativa entre procedencias Mejora por selección individual

47 Algunos resultados difusión? Especie Tipo de ensayo Instituciones implicadas Resultados P. sylvestris MFR-Procedencias CIFOR, CITA Publicados (TD, AC, C) P. sylvestris MB-Progenies Sª Guadarrama CIFOR, ETSIM, DGB Publicados (C) y por analizar P. sylvestris MB-Progenies Pirineo Aragonés CITA Publicados P. nigra MFR-Procedencias CIFOR Publicados (PF, C) P. nigra MB-Progenies Sª Ibérico DGB El Serranillo Por medir y/o analizar P. pinaster MFR-Procedencias CIFOR Publicados (TD, AC, AD, C) P. pinaster MB-Progenies Sª de Gredos CIFOR, UVA Por analizar P. pinaster MFR-Procedencias/progenies SERIDA, CIFOR Por medir y/o analizar P. pinaster MB- Progenies Galicia CIFAL Publicados (AC, AD, C?) P. pinea MFR-Procedencias Int. ETSIM, DGB Publicados (PF, IT, C) P. pinea MB-Bancos clonales (piñón) ETSIM, DGB Publicados (TD, AC, IT) P. halepensis MFR-Procedencias Int. CIFOR, CITA Publicados (TD, AC, C) P. halepensis MFR-Procedencias/progenies CIFOR, CITA IT, pendiente de publicación P. halepensis MB-Progenies Levante DGB, ETSIM, Gen. Valenciana Publicados (TD, IT) P. halepensis MFR-Material selecto y cualificado DGB, CIFOR En preparación P. canariensis MFR-Procedencias ETSIM, Cabildos Insulares Publicados (PF, AC, AD, C, IT) Fagus sylvatica MFR-Procedencias DGB. CIFOR Por medir y/o analizar Quercus suber MFR-Procedencias y Proc/prog ETSIM, CIFOR?, DGB Publicados (AC, C, IT?) Castanea sativa MFR-Procedencas CIFAL Publicados (C, AC?) Especies de crecimiento rápido no incluidas PF: proyecto fin de carrera TD: tesis doctoral AC: artículo científico AD: artículo divulgativo C: congreso IT: informe técnico restringido

48 Programas de baja intensidad: variación adaptativa entre procedencias Supervivencia (sequía) Pinus canariensis Diferencias 30 % entre mejor y peor procedencia. No relación con el crecimiento. Correlación muy significativa con las condiciones de origen de los materiales. Ensayo 1: Sitio de ensayo de xericidad extrema, evaluación tras el primer verano. Climent et al Inv Agr Sist Rec For 11 Ensayo 2: Varios sitios de ensayo. Evaluación a los seis años. Lopez et al Aust J Bot 55:

49 Programas de baja intensidad: variación adaptativa entre procedencias Plasticidad frente a sequía (fisiología, morfología, WUE) Pinus pinaster, E. procedencias/progenies en condiciones controladas

50 Programas de baja intensidad: variación adaptativa entre procedencias Crecimiento en altura Pinus pinaster, E. procedencias en campo (32 años) ACE CAB ESP PEN RIO Mejor y Sierra de Gredos Mejor y peor Diferencias entre mejor y peor en algunos sitios de ensayo superan el 60%. Sierra de Gredos: buen

51 Programas de baja intensidad: variación adaptativa entre procedencias Interacción G x E MIR Interacción sitio x procedencia (método AMMI): Pinus pinaster PCA2 Marruecos, Córcega, Valencia RIO ESP Grupo Atlántico ACE Sitio más favorable Sitio más seco y frío CAB PCA1 Chambel, R. (2006) Tesis Doctoral

52 Programas de baja intensidad: variación adaptativa entre procedencias Caracteres de forma Pinus pinaster: diferencias muy significativas entre procedencias en forma Evaluación precoz de los mecanismos de enderezamiento En general, el control genético de la forma es mayor que el del crecimiento (mayor posibilidad de mejora)

53 Mejora por selección individual 50 % 10 % G G La media de la descendencia aumenta respecto a la población original dependiendo de la intensidad de selección y la heredabilidad del carácter.

54 Mejora por selección individual 1/ Pinus sylvestris proc. Sª de Guadarrama (15 años) Heredabilidad volumen del fuste: 0.32 Mejor familia crece 45% más que la media Ganancia esperada usando la mejor familia: 15 % en volumen (1100 pies/ha) Efectos familiares significativos en forma del fuste y ramificación

55 Mejora por selección individual 2/ Pinus pinaster proc. Sª de Gredos (15 años) Heredabilidad altura total: 0.21 Mejor familia crece 18 % más que la media de las familias seleccionadas y 20 % más que el lote de semilla comercial Posibilidad de reconvertir el ensayo a HS de brinzales

56 Realmente es lenta la mejora genética forestal convencional?

57 WA, Variedad no mejorada y mejorada de Pinus pinaster, 35 años. >36% de ganancia en volumen, >40% de ganancia en rectitud y >25% en diámetro de ramas..80% aumento de productividad. IV J. Trabajo sobre Calidad en la Salud / VII C. de la Sociedad Aragonesa de Calidad Asistencial Zaragoza 22 de Junio 2011

58 WA, Eucalyptus globulus: 65% de ganancia en crecimiento anual en volumen; 100% en porcentaje de árboles rectos.