TEMA 4 DESARROLLO DE

Transcripción

1 TEMA 4 DESARROLLO DE CULTIVARES

2 TEMA 4.- DESARROLLO DE CULTIVARES 1.- INTRODUCCIÓN 2.- CULTIVARES DE ESPECIES DE FECUNDACIÓN CRUZADA 3.- CULTIVARES DE ESPECIES DE AUTOFECUNDACIÓN 4.- BIOTECNOLOGÍA 5.- PRODUCCIÓN DE SEMILLA

3 SISTEMAS DE REPRODUCCIÓN ESTRUCTURA GENÉTICA DE LAS POBLACIONES

4 SISTEMAS DE REPRODUCCIÓN ESTRUCTURA GENÉTICA DE LAS POBLACIONES TIPO DE VARIEDADES A DESARROLLAR

5 ESTRUCTURA GENÉTICA DE UNA POBLACIÓN AUTÓGAMAS Ausencia de mutación, selección, migración, etc Misma eficacia biológica Conjunto de líneas puras f() = 0,5 f() = 0,5 f() = 0,6 f() = 0,4 CONSTANTES

6 ESTRUCTURA GENÉTICA DE UNA POBLACIÓN ALÓGAMAS LAS PLANTAS NO SON HOMOCIGOTAS PARA TODOS LOS LOCI Aa Aa Aa Aa Aa Aa Aa Aa

7 ESTRUCTURA GENÉTICA DE UNA POBLACIÓN PLANTAS DE REPRODUCCIÓN VEGETATIVA Y APOMÍCTICA NUEVA PLANTA Idéntico genotipo a planta madre CLONES

8 INFLUENCIA DE LA BIOLOGÍA REPRODUCTIVA EN LOS PROGRAMAS DE MEJORA ESTRUCTURA GENÉTICA DE LA POBLACIÓN Aa Las poblaciones de alógamas tienen una frecuencia elevada de heterocigotos Aa Aa Aa Aa Aa La heterocigosis oculta alelos detrimentales La autofecundación produce homocigosis de estos alelos Disminución del vigor Es necesaria la recuperación de la heterocigosis al final del programa de mejora

9 INFLUENCIA DE LA BIOLOGÍA REPRODUCTIVA EN LOS PROGRAMAS DE MEJORA ESTRUCTURA GENÉTICA DE LA POBLACIÓN Las poblaciones de autógamas están formadas por individuos homocigotos No es necesaria la recuperación de la heterocigosis al final del programa de mejora

10 INFLUENCIA DE LA BIOLOGÍA REPRODUCTIVA EN LOS PROGRAMAS DE MEJORA ESTABLECER LOS PROCESOS DE CRUZAMIENTOS PARA CONSEGUIR EL OBJETIVO DE MEJORA SISTEMA DE REPRODUCCIÓN PRODUCTO DE MEJORA La facilidad con que se pueden realizar cruzamientos o autofecundaciones determina OBJETIVO DE MEJORA DETALLES DE EJECUCIÓN PRODUCTO DE MEJORA

11 INFLUENCIA DE LA BIOLOGÍA REPRODUCTIVA EN LOS PROGRAMAS DE MEJORA ESTABLECER LOS PROCESOS DE CRUZAMIENTOS PARA CONSEGUIR EL OBJETIVO DE MEJORA Autofecundación fácil Hibridación es sencilla y económica Maíz DESARROLLO DE LÍNEAS PURAS Y OBTENCIÓN DE HÍBRIDOS F1

12 INFLUENCIA DE LA BIOLOGÍA REPRODUCTIVA EN LOS PROGRAMAS DE MEJORA ESTABLECER LOS PROCESOS DE CRUZAMIENTOS PARA CONSEGUIR EL OBJETIVO DE MEJORA Autofecundación y cruzamientos controlados costosos Alfalfa DESARROLLO DE VARIEDADES POBLACIÓN DE INDIVIDUOS HOMOCIGOTOS

13 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA EL MEJORADOR MODOFICA LA ESTRUCTURA GENÉTICA DEL MATERIAL DE PARTIDA VARIEDADES COMERCIALES GENÉTICAMENTE MODIFICADAS Aa Aa f() = Aa Aa f(aa) = Aa Aa f() = = 0,5 = 0,3 = 0,2 FRECUENCIAS GENOTÍPICAS FRECUENCIAS GÉNICAS f(a) = 0,5 + 0,5 0,3 = 0,65 f(a) = 0,2 + 0,5 0,3 = 0,35

14 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA El mejorador puede realizar por ejemplo una selección drástica Aa Ø ¼ + ½ Aa + ¼ ¼ + ½ Aa + ¼ CAMBIARÁN LAS FRECUENCIAS GÉNICAS Y GENOTÍPICAS Puede decidir eliminar las plantas de un sólo golpe VARIEDAD GENÉTICAMENTE MODIFICADA P() = w1 p 2 P(Aa) = w2 2 p q P() = w3 q 2 W3 = 0

15 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA EN TODO PROGRAMA DE MEJORA HAY QUE TENER CLARO EL MATERIAL DE PARTIDA EL PRODUCTO QUE SE QUIERE OBTENER Aa Aa Aa Aa Aa Aa Aa Aa Aa Aa Aa Aa DETERMINAR EL PROCEDIMIENTO A EMPLEAR

16 1.1.- Los materiales de partida Los productos de la Mejora

17 1.1.- Los materiales de partida Los productos de la Mejora

18 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS MATERIALES DE PARTIDA VARIEDADES A MEJORAR Variedades primitivas Variedades modernas Formas silvestres Hay que tener en cuenta el sistema de reproducción de la especie a mejorar AUTOGAMIA ALOGAMIA REPRODUCCIÓN ASEXUAL SISTEMAS MIXTOS

19 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS MATERIALES DE PARTIDA Es importante conocer la estructura cromosómica de la especie con que se va a trabajar Determinar la cruzabilidad con las especies silvestres potencialmente útiles para el programa de mejora Solanum lycopersicum Solanum chilense

20 1.1.- Los materiales de partida Los productos de la Mejora.

21 Selección de plantas LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA Producción DURANTE EL PROCESO DE DOMESTICACIÓN YA SE BUSCABAN UNOS PRODUCTOS DE MEJORA Tamaño de grano Eliminación de sustancias tóxicas Cambios en las plantas Sistema reproductivo Caracteres morfológicos TRANSFORMACIÓN Plantas silvestres Plantas cultivadas

22 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA MEJORA NO CONSCIENTE HERENCIA DE CARACTERES SISTEMA REPRODUCTIVO ESTRUCTURA GENÉTICA DE LAS POBLACIONES OBSERVACIÓN DE INDIVIDUOS MÁS FAVORABLES Y SU SELECCIÓN Variedades originales domesticadas LOGROS MUY IMPORTANTES Muy parecidas a las silvestres

23 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA Siglos de selección ESPECIES SILVESTRES VARIEDADES TRADICIONALES ESPECIES DOMESTICADAS Paso de padres a hijos Modificaciones graduales

24 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA VARIEDADES TRADICIONALES Estas variedades muestran una elevada variación genética para caracteres morfológicos y productivos Tomate Muchamiel Tomate Valenciano Tomate De Penjar Tomate Pebrera VARIEDADES Reciben el nombre en función de rasgos morfológicos o de su procedencia VARIEDADES LOCALES

25 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA VARIEDAD Agrupación de plantas dentro de un taxón botánico único del rango más conocido Se define por la expresión reproducible de sus características distintivas y otras de carácter genético TIPOS EN FUNCIÓN DEL SISTEMA REPRODUCTIVO DEL MATERIAL DE PARTIDA EN FUNCIÓN DE LA VARIACIÓN GENÉTICA QUE PRESENTAN

26 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA GENÉTICA Y MEJORA VARIEDAD EN FUNCIÓN DEL SISTEMA REPRODUCTIVO DEL MATERIAL DE PARTIDA AUTÓGAMAS VARIEDADES LÍNEAS PURAS ALÓGAMAS VARIEDADES POBLACIÓN O HÍBRIDAS REPRODUCCIÓN ASEXUAL CLONES

27 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA VARIEDAD EN FUNCIÓN DE LA VARIACIÓN GENÉTICA QUE PRESENTAN POCA VARIACIÓN MUCHA VARIACIÓN POCA FLEXIBILIDAD GENÉTICA MUCHA FLEXIBILIDAD GENÉTICA ELEVADOS RENDIMIENTOS BAJOS RENDIMIENTOS

28 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA VARIEDAD EN FUNCIÓN DE LA VARIACIÓN GENÉTICA QUE PRESENTAN POCA VARIACIÓN MUCHA VARIACIÓN LÍNEA PURA VARIEDAD POBLACIÓN Aa Aa Aa Aa Aa Aa

29 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA VARIEDAD POCA FLEXIBILIDAD GENÉTICA LÍNEA PURA EN FUNCIÓN DE LA FLEXIBILIDAD GENÉTICA QUE PRESENTAN Si el genotipo es susceptible a una enfermedad MUCHA FLEXIBILIDAD GENÉTICA VARIEDAD POBLACIÓN Aa Aa Aa Aa Aa Aa Aa Aa Aa Aa Aa

30 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA VARIEDAD EN FUNCIÓN DE SU USO LÍNEA PURA PRODUCTO FINAL Utilizable por el Agricultor VARIEDAD POBLACIÓN VARIEDAD MULTILÍNEA PRODUCTO INTERMEDIO Utilizable por los mejoradores para sacar más productos finales LÍNEA PURA CLON HÍBRIDO CLON

31 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA TIPOS DE PRODUCTOS DE MEJORA

32 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA VARIEDAD POBLACIÓN CONJUNTO DE INDIVIDUOS CON UNAS CARACTERÍSTICAS DIFERENCIALES Y QUE SE MANTIENEN POR POLINIZACIÓN LIBRE, NO CONTROLADA DIRECTAMENTE POR EL HOMBRE SELECCIÓN DURANTE SIGLOS Tomate Muchamiel Tomate Pebrera Tomate Valenciano Tomate De Penjar

33 VARIEDAD POBLACIÓN LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA VARIEDADES TRADICIONALES Estas variedades muestran una elevada variación genética para caracteres morfológicos y productivos MUTACIÓN Selecciona frutos concretos de plantas concretas VARIACIÓN GENÉTICA ELEVADA Tomate Valenciano MIGRACIÓN Los agricultores intercambian semillas

34 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA VARIEDAD POBLACIÓN AUTÓGAMAS Mezclas de distintos genotipos homocigotos ALÓGAMAS Mezclas de distintos genotipos homocigotos y heterocigotos EN PANMIXIA ESTRICTA P() = p 2 P(Aa) = 2 p q P() = q 2

35 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA Elevada diversidad genética VARIEDAD POBLACIÓN Mayor uniformidad para el carácter o caracteres para los que han sido seleccionadas Elevada flexibilidad genética frente a cambios ambientales Adaptadas a las plagas y enfermedades de la zona donde han sido seleccionadas Susceptibilidad a plagas y enfermedades foráneas Rendimientos moderados a bajos Falta de uniformidad comercial DESPLAZAMIENTO POR VARIEDADES MEJORADAS

36 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA LÍNEA PURA CONJUNTO DE INDIVIDUOS CON UN MISMO GENOTIPO, EL CUAL ES HOMOCIGOTO PARA TODOS SUS LOCI AUTÓGAMAS Muy habituales ALÓGAMAS Menos frecuentes Presentan muy poco vigor REPRODUCCIÓN AUTOMÁTICA AÑO TRAS AÑO DEPRESIÓN CONSANGUÍNEA SON MUY ÚTILES PARA LA CONFECCIÓN DE HÍBRIDOS

37 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA LÍNEA PURA NIVEL MÍNIMO DE DIVERSIDAD GENÉTICA Todos los individuos son iguales Todos los alelos de cada locus son iguales ELEVADA UNIFORMIDAD VENTAJAS PARA LAS EXIGENCIAS DEL MERCADO MUY FÁCILES DE OBTENER Autofecundaciones sucesivas FÁCIL DE REPRODUCIR

38 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA CLON CONJUNTO DE INDIVIDUOS CON UN MISMO GENOTIPO Y EN EL QUE LA REPRODUCCIÓN SE REALIZA DE FORMA VEGETATIVA No tiene lugar intercambio de genes a través de procesos sexuales El genotipo se mantiene inalterado generación tras generación

39 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA CLON Clon 1 Clon 2 Utilizando cruzamientos F1 GENERAMOS VARIACIÓN BC1 IDENTIFICAMOS GENOTIPO DE INTERÉS F2 BC2 CLON Independientemente de su genotipo y de su sistema de reproducción sexual

40 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA CLON PRESENTAN UN ELEVADO GRADO DE HETEROCIGOSIS Se aprovecha el vigor híbrido Por autofecundación de un clon puede generarse variación donde seleccionar nuevos clones SELECCIÓN

41 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA CLON Muy frecuentes en frutales Niveles muy bajos de diversidad genética pero mayor que las líneas puras Gran uniformidad Muchos son fruto de mutaciones espontáneas seleccionadas por los agricultores (CÍTRICOS) Se mantienen por reproducción vegetativa Elevado coste económico Acumulación de enfermedades y mutaciones deletéreas

42 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA VARIEDAD MULTILÍNEA FORMADAS POR UNA MEZCLA DE LÍNEAS PURAS Se utilizan en autógamas Muy útiles en la lucha contra enfermedades (CEREALES) Genes de resistencia: A, B, C, D, E y F a 6 razas distintas del patógeno Desarrollamos 6 líneas puras del cultivo, cada una con un gen de resistencia EE FF CC EE BB FF BB CC DD EE DD BB DD Raza A BB FF BB EE CC FF DD CC

43 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA VARIEDAD MULTILÍNEA FORMADAS POR UNA MEZCLA DE LÍNEAS PURAS Se utilizan en autógamas Muy útiles en la lucha contra enfermedades (CEREALES) Genes de resistencia: A, B, C, D, E y F a 6 razas distintas del patógeno Desarrollamos 6 líneas puras del cultivo, cada una con un gen de resistencia EE FF CC EE BB FF BB CC DD EE DD BB DD Raza A BB FF BB EE CC FF DD CC Plantas enferman Todas las demás sobreviven

44 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA VARIEDAD MULTILÍNEA FORMADAS POR UNA MEZCLA DE LÍNEAS PURAS Se utilizan en autógamas Muy útiles en la lucha contra enfermedades (CEREALES) Genes de resistencia: A, B, C, D, E y F a 6 razas distintas del patógeno Desarrollamos 6 líneas puras del cultivo, cada una con un gen de resistencia EE FF CC EE BB FF BB CC DD EE DD BB DD Raza A BB FF BB EE CC FF DD CC SE FRENA LA EXPANSIÓN DEL PATÓGENO

45 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA VARIEDAD MULTILÍNEA FORMADAS POR UNA MEZCLA DE LÍNEAS PURAS Se utilizan en autógamas Muy útiles en la lucha contra enfermedades (CEREALES) Son muy uniformes (sólo difieren en el gen de resistencia) Se obtienen mediante introgresión por retrocruzamiento de genes de resistencia a un patógeno Pueden necesitarse muchas líneas

46 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA VARIEDAD SINTÉTICA GENERACIÓN AVANZADA OBTENIDA A PARTIR DE UNA MEZCLA DE LÍNEAS QUE TIENEN CAPACIDAD PARA DAR BUENAS DESCENDENCIAS PADRES 9 LÍNEAS MADRES L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 L9 L1 H12 H13 H14 H15 H16 H17 H18 H19 L2 H23 H24 H25 H26 H27 H28 H29 L3 H34 H35 H36 H37 H38 H39 SE EVALUAN TODOS LOS HÍBRIDOS L4 H45 H46 H47 H48 H49 L5 H56 H57 H58 H59 L6 H67 H68 H69 L7 H78 H79 FORMAN LA VARIEDAD SINTÉTICA LAS L8LÍNEAS MADRES DE LOS MEJORES HÍBRIDOS L9 LÍNEAS H89 1, 2, 5, 7 Y 8

47 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA VARIEDAD MULTICLÓNICAS GENÉTICA Y MEJORA MEZCLAS DE CLONES ELEGIDOS DE FORMA ESTRATÉGICA PARA CONSEGUIR UN BUEN RENDIMIENTO Y ESTABILIDAD DEL MISMO Caña de azúcar

48 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA HÍBRIDO RESULTANTE DEL CRUZAMIENTO DE PARENTALES QUE PRESENTAN DISTINTO GENOTIPO GENÉTICA Y MEJORA Generación parental X Generación filial 1 F1

49 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA HÍBRIDO Un híbrido suele presentar un vigor superior al de cualquiera de los parentales GENÉTICA Y MEJORA Generación parental bbccddeeffgg Generación filial 1 x AaBbCCDdEeFfGg BBCCddEEFFgg Vigor controlado por 7 genes (dominancia) El híbrido reúne al menos un alelo dominante en cada locus MAYOR VIGOR

50 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA HÍBRIDO ES NECESARIO REALIZAR CRUZAMIENTOS GENÉTICA Y MEJORA Generación parental X Polinización Generación filial 1 F1 MANUALES Eliminación del androceo

51 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA HÍBRIDO ES NECESARIO REALIZAR CRUZAMIENTOS GENÉTICA Y MEJORA Generación parental Línea androestéril X Generación filial 1 F1 UTILIZACIÓN DE ANDROESTERILIDAD AHORRO DE EMASCULACIÓN EN ALÓGAMAS NOS AHORRAMOS EMASCULACIÓN Y POLINIZACIÓN

52 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA HÍBRIDO GENÉTICA Y MEJORA ELIMINACIÓN DEL PENACHO DE FLORES MASCULINAS ANTES DE MADURACIÓN POLINIZACIÓN CON POLEN DE LA PLANTA QUE ACTÚA COMO PARENTAL MASCULINO

53 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA HÍBRIDO SE SIEMBRAN FILAS ALTERNAS DEL PARENTAL MASCULINO Y FEMENINO GENÉTICA Y MEJORA SE CORTAN LOS PENACHOS DE FLORES MASCULINAS DE LAS PLANTAS DE PARENTAL FEMENINO POLINIZACIÓN MAZORCAS CON SEMILLA HÍBRIDA

54 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA TOMATE HÍBRIDO GENÉTICA Y MEJORA

55 LOS PRODUCTOS Y MÉTODOS DE LA MEJORA LOS PRODUCTOS DE LA MEJORA HÍBRIDO GENÉTICA Y MEJORA OBTENCIÓN DE HÍBRIDOS DIFICULTOSA Polinización dificultosa Por cada cruzamiento se obtiene una sóla semilla Alfalfa Medicago sativa Trigo Triticum aestivum

56 TEMA 4.- DESARROLLO DE CULTIVARES 1.- INTRODUCCIÓN 2.- CULTIVARES DE ESPECIES DE FECUNDACIÓN CRUZADA 3.- CULTIVARES DE ESPECIES DE AUTOFECUNDACIÓN 4.- BIOTECNOLOGÍA 5.- PRODUCCIÓN DE SEMILLA

57 MEJORA DE ALÓGAMAS En las poblaciones de alógamas la autofecundación continuada conduce normalmente a una pérdida de vigor Alelos detrimentales Si el alelo a aflora en homocigosis comporta una deficiencia para las planta Frecuencias génicas bajas Aa Aa Aa Aa f() = 0,8 f(aa) = 0,2 f() = 0,0 f(a) = 0,9 f(a) = 0,1 El alelo detrimental permanece oculto en heterocigosis

58 MEJORA DE ALÓGAMAS En las poblaciones de alógamas la autofecundación continuada conduce normalmente a una pérdida de vigor Aa Aa Aa Aa Ø El alelo detrimental aflora en homocigosis ¼ + ½ Aa + ¼ ¼ + ½ Aa + ¼ Hay plantas que ven mermada su eficacia biológica

59 MEJORA DE ALÓGAMAS En las poblaciones de alógamas la autofecundación continuada conduce normalmente a una pérdida de vigor BBCC BbCC BBCC BBCC BBCC AaBBCC BBCC BbCC AaBBCC BBCc BbCC BBCC BBCC BBCC BBCC BBCC AaBBCC BBCC BbCC BBCC Los alelos detrimentales se encuentran en frecuencias muy bajas pero pueden estar presentes en muchos loci

60 MEJORA DE ALÓGAMAS En las poblaciones de alógamas la autofecundación continuada conduce normalmente a una pérdida de vigor BBCC bbcc BBCC BBcc bbcc BBCC BbCC BBCC BBCC BBCC AaBBCC BBCC BbCC AaBBCC BBCc BbCC BBCC BBCC BBCC BBCC BBCC AaBBCC BBCC BbCC BBCC bbcc BBCC Los alelos detrimentales se encuentran en frecuencias muy bajas pero pueden estar presentes en muchos loci Cuando autofecundamos los alelos detrimentales aparecen en homocigosis

61 MEJORA DE ALÓGAMAS En las poblaciones de alógamas la autofecundación continuada conduce normalmente a una pérdida de vigor BBCC bbcc BBCC BBcc bbcc BBCC BbCC BBCC BBCC BBCC AaBBCC BBCC BbCC AaBBCC BBCc BbCC BBCC BBCC BBCC BBCC BBCC AaBBCC BBCC BbCC BBCC bbcc BBCC Los alelos detrimentales se encuentran en frecuencias muy bajas pero pueden estar presentes en muchos loci DISMINUCIÓN GENERALIZADA DEL VIGOR

62 3.1.- Base de la mejora en alógamas Métodos de selección

63 3.1.- Base de la mejora en alógamas Métodos de selección

64 MEJORA DE ALÓGAMAS BASE DE LA MEJORA EN ALÓGAMAS TENEMOS QUE MEJORAR LAS POBLACIONES MODIFICÁNDOLAS GENÉTICAMENTE LOS MÉTODOS DE MEJORA EN ALÓGAMAS TRATAN DE EVITAR COMO PRODUCTO FINAL LOS HOMOCIGOTOS MANTENIENDO EN POLINIZACIÓN LIBRE Y EXPLOTANDO EL VIGOR HÍBRIDO QUÉ ES EL VIGOR HÍBRIDO O HETEROSIS?

65 MEJORA DE ALÓGAMAS BASE DE LA MEJORA EN ALÓGAMAS Un híbrido presenta un vigor superior al de cualquiera de los parentales bbccddeeffgg x AaBbCCDdEeFfGg BBCCddEEFFgg Vigor controlado por 7 genes (dominancia) El híbrido reúne al menos un alelo dominante en cada locus EL HÍBRIDO TIENE UN MAYOR VIGOR

66 MEJORA DE ALÓGAMAS BASE DE LA MEJORA EN ALÓGAMAS NO OBSTANTE, LAS LÍNEAS PURAS PUEDEN SER MUY ÚTILES Aa Ø ¼ + ½ Aa + ¼ Mediante autofecundación pueden seleccionarse líneas puras adecuadas que no incorporen alelos detrimentales ¼ + ½ Aa + ¼ Poblaciones de partida numerosas Confección de híbridos Se restablece el vigor

67 3.1.- Base de la mejora en alógamas Métodos de selección

68 MEJORA DE ALÓGAMAS MÉTODOS DE SELECCIÓN SELECCIÓN DE INDIVIDUOS O FAMILIAS QUE MUESTREN CARACTERÍSTICAS DE INTERÉS La mezcla de las descendencias forma la generación siguiente SELECCIÓN MASAL INDIVIDUAL SELECCIÓN MASAL FAMILIAR SELECCIÓN MASAL SIMPLE CON EVALUACIÓN DE DESCENDENCIA

69 MEJORA DE ALÓGAMAS MÉTODOS DE SELECCIÓN SELECCIÓN DE INDIVIDUOS O FAMILIAS QUE MUESTREN CARACTERÍSTICAS DE INTERÉS POBLACIÓN DE PARTIDA IMPORTANTE! Mantener un número mínimo de individuos Antes de polinizar se eliminan los individuos no seleccionados La semilla de polinización libre constituye la siguiente generación POBLACIÓN MEJORADA

70 MEJORA DE ALÓGAMAS MÉTODOS DE SELECCIÓN SELECCIÓN MASAL SIMPLE POBLACIÓN DE PARTIDA La selección de individuos se realiza después de la polinización IMPORTANTE! Mantener un número mínimo de individuos LA RESPUESTA ES MÁS LENTA CON SELECCIÓN DESPUES DE POLINIZACIÓN El genotipo de las plantas seleccionadas se diluye con las no seleccionadas POBLACIÓN MEJORADA

71 MEJORA DE ALÓGAMAS MÉTODOS DE SELECCIÓN SELECCIÓN MASAL SIMPLE Semilla de polinización libre Semilla de autofecundación PRUEBA DE DESCENDENCIA Comprobación de las selecciones efectuadas Detección de alelos deletereos

72 MEJORA DE ALÓGAMAS MÉTODOS DE SELECCIÓN SELECCIÓN MASAL Escogemos en cada generación un conjunto de individuos caracterizados por presentar el carácter con mayor intensidad (cuantitativo) VARIEDAD POBLACIÓN

73 TEMA 4.- DESARROLLO DE CULTIVARES 1.- INTRODUCCIÓN 2.- CULTIVARES DE ESPECIES DE FECUNDACIÓN CRUZADA 3.- CULTIVARES DE ESPECIES DE AUTOFECUNDACIÓN 4.- BIOTECNOLOGÍA 5.- PRODUCCIÓN DE SEMILLA

74 MEJORA DE AUTÓGAMAS Arroz Trigo AUTÓGAMAS ESTRICTAS Tomate Pimiento Lechuga

75 MEJORA DE AUTÓGAMAS AUTÓGAMAS ESTRICTAS NO EXISTE LA MENOR PROPORCIÓN DE FECUNDACIÓN CRUZADA EN LA NATURALEZA OCURREN ACCIDENTES La especie puede formar nuevas combinaciones de genes de forma natural Trigo Un golpe de calor puede hacer que se abran las flores antes de producirse la autofecundación

76 2.1.- Base de los métodos de selección en autógamas Métodos de selección

77 2.1.- Base de los métodos de selección en autógamas Métodos de selección

78 MEJORA DE AUTÓGAMAS BASE DE LOS MÉTODOS DE SELECCIÓN EN AUTÓGAMAS Población de autógamas Conjunto de individuos homocigotos para todos sus loci CONJUNTO DE LÍNEAS PURAS

79 MEJORA DE AUTÓGAMAS BASE DE LOS MÉTODOS DE SELECCIÓN EN AUTÓGAMAS 1.- En la población ya existen individuos con el carácter o caracteres que buscamos bbcc bbcc BBCC BBCC BBCC BBCC BBCC BbCC BBCC BBcc BBCC BBCC BBCC BBCC bbcc BBCC BBCC bbcc BBCC Escogemos individuos BBCC Los reproducimos

80 MEJORA DE AUTÓGAMAS BASE DE LOS MÉTODOS DE SELECCIÓN EN AUTÓGAMAS 2.- En la población no existen individuos que reúnan todos los caracteres que buscamos bbcc bbcc bbcc BBCC BBcc BBCC bbcc BbCC BBCC BBcc bbcc BBcc bbcc BBCC bbcc BBCC bbcc bbcc bbcc Escogemos individuos que reúnen los caracteres deseados Diseño de cruzamientos más adecuados

81 MEJORA DE AUTÓGAMAS BASE DE LOS MÉTODOS DE SELECCIÓN EN AUTÓGAMAS Diseño de cruzamientos más adecuados BBcc x BBCC AaBbCc Ø BBCC,.., BBcc,..,AaBbCc,..,BBcc,.., bbcc SELECCIÓN

82 MEJORA DE AUTÓGAMAS BASE DE LOS MÉTODOS DE SELECCIÓN EN AUTÓGAMAS 3.- No existe variación para los caracteres que estamos mejorando bbcc bbcc bbcc BBcc BBcc BBcc bbcc Bbcc BBcc BBcc bbcc BBcc bbcc bbcc BBcc BBcc bbcc bbcc bbcc NECESITAMOS INTRODUCIR VARIACIÓN MUTAGÉNESIS VARIACIÓN SOMACLONAL INGENIERÍA GENÉTICA

83 MEJORA DE AUTÓGAMAS BASE DE LOS MÉTODOS DE SELECCIÓN EN AUTÓGAMAS ES MUY FÁCIL SELECCIONAR SI HAY UNA ELEVADA CORRELACIÓN ENTRE FENOTIPO Y GENOTIPO Será mas fácil seleccionar bbcc bbcc cuando la heredabilidad del BBcc carácter sea elevada bbcc BBcc BBcc bbcc Bbcc BBcc BBcc bbcc BBcc bbcc BBcc bbcc BBcc bbcc bbcc bbcc!en muchos caracteres agronómicos no es así

84 MEJORA DE AUTÓGAMAS BASE DE LOS MÉTODOS DE SELECCIÓN EN AUTÓGAMAS ES NECESARIO DISPONER DE MÉTODOS DE SELECCIÓN QUE NOS PERMITAN SELECCIONAR LOS MEJORES GENOTIPOS A PARTIR DE LA OBSERVACIÓN DE LOS FENOTIPOS

85 2.1.- Base de los métodos de selección en autógamas Métodos de selección

86 MEJORA DE AUTÓGAMAS MÉTODOS DE SELECCIÓN NO IMPLICAN REALIZACIÓN DE CRUZAMIENTOS IMPLICAN REALIZACIÓN DE CRUZAMIENTOS SELECCIÓN MASAL SELECCIÓN INDIVIDUAL CRUZAMIENTOS COMPLEMENTARIOS CRUZAMIENTOS TRANSGRESIVOS

87 MEJORA DE AUTÓGAMAS MÉTODOS DE SELECCIÓN SELECCIÓN MASAL Elegimos los mejores individuos cuyas semillas mezcladas constituirán la generación siguiente bbcc bbcc BBCC BBCC BBCC BBCC BBCC BbCC BBCC BBcc BBCC BBCC BBCC bbcc BBCC BBCC BBCC bbcc BBCC VARIEDAD POBLACIÓN

88 MEJORA DE AUTÓGAMAS MÉTODOS DE SELECCIÓN SELECCIÓN MASAL Escogemos en cada generación un conjunto de individuos caracterizados por presentar el carácter con mayor intensidad (cuantitativo) VARIEDAD POBLACIÓN

89 MEJORA DE AUTÓGAMAS MÉTODOS DE SELECCIÓN SELECCIÓN INDIVIDUAL POBLACIÓN DE PARTIDA Siembra de descendencias en parcelas separadas Selección de parcelas Multiplicación de semilla Ensayos comparativos Ensayos en diferentes ambientes PRODUCTO DE MEJORA LÍNEAS PURAS

90 MEJORA DE AUTÓGAMAS MÉTODOS DE SELECCIÓN SELECCIÓN CON CRUZAMIENTOS COMPLEMENTARIOS Identificamos individuos que poseen distintos caracteres de interés bbcc bbcc bbcc BBCC BBcc BBCC bbcc BbCC BBCC BBcc bbcc BBcc bbcc bbcc BBCC BBCC bbcc bbcc bbcc Se escogen individuos que reúnen los caracteres deseados Diseño de cruzamientos más adecuados

91 MEJORA DE AUTÓGAMAS MÉTODOS DE SELECCIÓN SELECCIÓN CON CRUZAMIENTOS COMPLEMENTARIOS Diseño de cruzamientos más adecuados BBcc x BBCC PRODUCTO DE MEJORA HÍBRIDO F1 AaBbCc LÍNEA PURA Ø BBCC,.., BBcc,..,AaBbCc,..,BBcc,.., bbcc SELECCIÓN

92 MEJORA DE AUTÓGAMAS MÉTODOS DE SELECCIÓN SELECCIÓN CON CRUZAMIENTOS TRANSGRESIVOS Caracteres de herencia poligénica (aditivos) x 4 unidades BBcc BBCC 4 unidades AaBbCc PRODUCTO DE MEJORA LÍNEA PURA Ø BBCC,.., BBcc,..,AaBbCc,..,BBcc,.., bbcc 6 unidades SELECCIÓN DE INDIVIDUOS CON UNA MAYOR EXPRESIÓN DEL CARÁCTER QUE LOS PARENTALES

93 TEMA 4.- DESARROLLO DE CULTIVARES 1.- INTRODUCCIÓN 2.- CULTIVARES DE ESPECIES DE FECUNDACIÓN CRUZADA 3.- CULTIVARES DE ESPECIES DE AUTOFECUNDACIÓN 4.- BIOTECNOLOGÍA 5.- PRODUCCIÓN DE SEMILLA

94 SELECCIÓN ASISTIDA POR MARCADORES LA SELECCIÓN DE DETERMINADOS GENOTIPOS ES MUY DIFÍCIL FENOTIPOS DIFÍCILES DE EVALUAR SE EXPRESAN ÚNICAMENTE EN DETERMINADOS AMBIENTES SE PRODUCE UNA PENETRACIÓN INCOMPLETA REQUIERE MÉTODOS COSTOSOS PARA SU EVALUACIÓN LA EXISTENCIA DE MARCADORES PUEDE AYUDAR A REALIZAR LA SELECCIÓN

95 SELECCIÓN ASISTIDA POR MARCADORES MARCADORES GENÉTICOS CUALQUIER DIFERENCIA FENOTÍPICA, CONTROLADA GENÉTICAMENTE, Y QUE PUEDE SER UTILIZADA PARA: MARCAR UN LOCUS PRÓXIMO QUE CONTROLE UN CARÁCTER DE INTERÉS

96 SELECCIÓN ASISTIDA POR MARCADORES MARCADORES GENÉTICOS Características morfológicas Marcadores moleculares - Polimorfismos de proteínas - Polimorfismos de secuencias de ADN

97 SELECCIÓN ASISTIDA POR MARCADORES POLIMORFISMOS DE SECUENCIAS DE ADN Acceso a un rango de variabilidad mayor Número prácticamente ilimitado

98 SELECCIÓN ASISTIDA POR MARCADORES POLIMORFISMOS DE SECUENCIAS DE ADN Basados en variaciones en la secuencia de ADN Número prácticamente ilimitado Regiones codificantes como no codificantes No están influenciados por el medio ambiente

99 SELECCIÓN ASISTIDA POR MARCADORES Una vez se dispone de un marcador molecular, no es necesaria la expresión fenotípica del carácter Permiten efectuar selección temprana del carácter y acelerar los programas de mejora Permiten aumentar las poblaciones sobre las que se efectúa selección

100 SELECCIÓN ASISTIDA POR MARCADORES En la actualidad existen muchos tipos de marcadores BASADOS EN LA SECUENCIACIÓN DEL ADN Costosos y poco prácticos BASADOS EN LA HIBRIDACIÓN MOLECULAR BASADOS EN LA REACCIÓN EN CADENA DE LA POLIMERASA

101 POLIMORFISMOS DE SECUENCIAS DE ADN RESTRICCIÓN- HIBRIDACIÓN RFLP NO ESPECÍFICA AMPLIFICACIÓN (PCR) ESPECÍFICA De copia múltiple SSR RAPD AFLP CAPS De copia única SCAR SNP

102 Valenciana Eufrates RETROCRUZAMIENTO rr x Rr Incorporación de un gen dominante x Hemos seleccionado con un marcador molecular i comprobando con inoculación con el ToMV ½ Rr + ½ rr ½ Rr + ½ rr rr x ½ Rr + ½ rr rr x rr Rr

103 Jahn et al., 2000 Marcador molecular CAPs asociado al gen Tsw que confiere resistencia al virus del bronceado (Tomato spotted wilt virus, TSWV)

104 TEMA 4.- DESARROLLO DE CULTIVARES 1.- INTRODUCCIÓN 2.- CULTIVARES DE ESPECIES DE FECUNDACIÓN CRUZADA 3.- CULTIVARES DE ESPECIES DE AUTOFECUNDACIÓN 4.- BIOTECNOLOGÍA 5.- PRODUCCIÓN DE SEMILLA

105 PRODUCCIÓN COMERCIAL DE MATERIAL DE PROPAGACIÓN. EL CULTIVO PARA SEMILLAS

106 Ambito regulado de forma especial por leyes REGLAMENTO GENERAL SOBRE PRODUCCIÓN DE SEMILLAS Y PLANTAS DE VIVERO Es un texto refundido de leyes de: - Un Decreto de Un Real Decreto de Un Real Decreto de Un Real Decreto de 1993 Finalidad: - Promover, mejorar y proteger la producción de semillas y plantas de vivero - fomentar el empleo de las de mejor calidad, - establecer asimismo las normas para su circulación y comercio.

107 SEMILLAS PRODUCCIÓN COMERCIAL Se entiende por semillas los elementos que, botánica o vulgarmente, se designan con este nombre, y cuyo destino es el de reproducir la especie, así como los tubérculos, bulbos y otros órganos y material vivo que se utilicen con fines de multiplicación. Árboles y arbustos frutales Plantones de hortalizas Material de Multiplicación de hortalizas distinto de las semillas Forestales Plantas para obtención de flor Especies ornamentales Especies de jardín

108 Dentro de este ámbito de regulación del material vegetal se define: variedad comercial o cultivar Conjunto de individuos botánicos o cultivados, que se distinguen por determinados caracteres morfológicos, fisiológicos, citológicos, químicos u otros de carácter agrícola o económico y que en la reproducción sexual o asexual conservan sus caracteres distintivos.

109 Tipos de variedades comerciales - Variedad comercial seleccionada denominada también cultivar seleccionado o cultivar de obtentor. Es la obtenida como resultado de trabajos de selección. DERECHOS DEL OBTENTOR

110 Tipos de variedades comerciales - Variedad comercial local denominado también cultivar local. Es la que procede de una región geográfica claramente definida, que en ensayos oficiales ha demostrado poseer suficiente uniformidad, estabilidad y caracteres distintivos que permitan sea identificada, pero que no ha sido producida como resultado de trabajos controlados de selección. DERECHOS DEL AGRICULTOR

111 Tipos de variedades comerciales - Variedad comercial local denominado también cultivar local. Es la que procede de una región geográfica claramente definida, que en ensayos oficiales ha demostrado poseer suficiente uniformidad, estabilidad y caracteres distintivos que permitan sea identificada, pero que no ha sido producida como resultado de trabajos controlados de selección. AGRICULTOR MEJORADOR DERECHOS DEL AGRICULTOR

112 Corresponde al Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente: Categorias de semillas y plantas de vivero Sistemas de control y certificación Registro de variedades comerciales de plantas Normas para la protección de los derechos del obtentor Zonas en que se regulan determinadas producciones Normas técnicas sobre semillas y plantas de vivero que se introduzcan en España procedentes de países de la Unión Europea o de países terceros

113 La producción nacional de semillas y plantas de vivero se efectuará bajo el control de: Oficina Española de Variedades Vegetales Esta producción podrá ser llevada a cabo por: - Personas particulares - Agrupaciones - Sociedades - Entidades sindicales y cooperativas - Entidades públicas Todas deberán poseer el título de Productor de Semillas

114 Existe un: REGISTRO NACIONAL DE PRODUCTORES DE SEMILLAS Ha habido cambios Ley 30/2006 El sistema de autorización cambia y pasa a ser gestionado por las comunidades autónomas 1.- AUTORIZACIÓN Todos los productores de semillas deberán estar autorizados en la C.A. donde se encuentre su razón social. La autorización es válida en todo el territorio estatal.

115 CLASIFICACIÓN DE LOS PRODUCTORES 1.- PRODUCTOR OBTENTOR. Producen material parental o inicial de las variedades o clones obtenidas por ellos, previo trabajo de selección y cuyo destino sea la multiplicación. Pueden producir semilla base o prebase. 2.- PRODUCTOR SELECCIONADOR Producen material inicial, base y prebase más avanzado. 3.- PRODUCTOR MULTIPLICADOR Producen Semilla certificada de distintas clases. Un mismo productor sólo puede estar registrado simultáneamente, para una misma especie, como obtentor y como seleccionador. Para cada tipo de productor hay una serie de requisitos

116 PRODUCTOR OBTENTOR - Ser obtentor o co-obtentor de variedades - Disponer del material inicial, parental o el correspondiente a la primera generación de dichas obtenciones - Disponer de técnicos adecuados, equipo de laboratorio e instalaciones necesarias, así como el control de calidad necesario.

117 PRODUCTOR SELECCIONADOR - Disponer de técnicos adecuados para dirigir los trabajos de selección, multiplicación, inspección de campos, manipulación de semillas y plantones, y análisis y ensayos de laboratorio. - Disponer de campos suficientes para la obtención de semilla base y prebase - Disponer de campos suficientes para el precontrol y postcontrol de sus producciones - Disponer de instalaciones suficientes

118 PRODUCTOR MULTIPLICADOR - Disponer de campos suficientes para multiplicar el material vegetal - Disponer de técnicos suficientes para su volumen de producción - Disponer de campos suficientes para el precontrol y postcontrol de sus producciones - Disponer de instalaciones suficientes

119 FUNCIONES DE LA OFICINA ESPAÑOLA DE VARIEDADES VEGETALES - Certificación de las distintas categorías de semillas - Efectuar análisis oficiales de semillas y los controles de las plantas de vivero - Llevar el registro de Variedades Comerciales de Plantas, y a efectos del obtentor, el registro de Variedades Protegidas - Proponer o informar en su caso el establecimiento de Listas de Variedades Comerciales Recomendadas o Listas de Variedades Comerciales Restringidas - Llevar el registro de Productores autorizados - Inspeccionar el proceso de producción y el de comercialización de semillas y plantas de vivero - Realizar la introducción comercial de nuevas variedades de interés para el país.