Métodos de Mejora en Plantas Autógamas

Transcripción

1 Métodos de Mejora en Plantas Autógamas

2 Objetivo Principal de la Mejora en Autógamas Concentrar diferentes genes útiles en un mismo genotipo.

3 Aspectos a considerar En plantas completamente autógamas no hay recombinación durante la endocría. Se fijan tanto alelos favorables como aquellos desfavorables

4 Efecto de la endocría G Genotipos Heterocigocis % Homocigosis AA Aa aa ¼ 2/4 ¼ ½ 50,0 2 3/8 2/8 3/8 ¼ 75,0 3 7/16 2/16 7/16 1/8 87,5 4 15/32 2/32 15/32 1/16 93,8 5 31/64 2/64 31/64 1/32 96, /2048 2/ /2048 1/ ,9 n (2 n 1)/2 n+1 1/2 n (2 n 1)/2 n+1

5 Tipos de Cultivares Líneas Puras (trigo, cebada, avena, soja, etc.) Híbridos (tomate, pimiento) Multilíneas (trigo)

6 Mejoramiento en Plantas Autógamas Selección entre individuos homocigotas. Selección entre individuos heterocigotas (F2)

7 Mejoramiento en Plantas Autógamas Selección entre individuos homocigotas. Poblaciones heterogéneas homocigotas Landraces Selección Masal Selección individual

8 Selección Masal Uso restringido Mejoramiento de variedades primitivas. Adaptación ambiental Caracteres con heredabilidad moderada a alta Obtención de una mezcla de líneas puras Aplicada sobre poblaciones naturales que no han sido objeto de selección intensiva

9 Selección individual Cada progenie es mantenida en forma separada Se pueden eliminar progenies completas Efectiva para caracteres con baja heredabilidad Obtención de una o varias líneas puras, homocigotas y perfectamente individualizadas

10 Mejoramiento en Plantas Autógamas Selección entre individuos heterocigotas Poblaciones heterogéneas heterocigotas F2

11 Clasificación Selección Genealógica o de pedigrí Selección en bulk Selección en bulk modificado Descendencia de Semilla Única Doble Haploides Selección en Generaciones Tempranas Retrocruza Selección Recurrente

12 Hibridación Objetivos Crear variabilidad genética Complementación Transgresividad

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15 Tipos de Cruzamientos Cruzas simples Cruzas Múltiples Cruzas Compuestas Balanceadas No Balanceadas

16 Selección en poblaciones segregantes F2

17 Existen tantos métodos como mejoradores de autógamas existen (Brown and Caligari, 2008)

18 Selección en F2 Cruzamiento P1 x P2 F1 F2 Masal o Bulk Pedigrí Doble Haploides Bulk Modificado Pedigrí modificado (Selección en Generaciones Tempranas) Retrocruza a. G. Dominantes b. G. Recesivos Semilla Única (SSD)

19 Método de Crianza Masal o en Bulk Permite actuar a la selección natural Ambientes que favorezcan los genotipos deseados La presión de selección depende del ambiente La competencia influye sobre la supervivencia de los genotipos Preeminencia de la selección visual

20 F2 Siembra y cosecha masal F3 Siembra y cosecha masal F4 Idem F3 F5 Idem F4 F6 Selección de mejores Plantas o espigas F7 F7 F7 F7 F7 F7 ECR F8 F8 F8 ECR F9 F10 F9 F10 Líneas superiores Multiplicación

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22 Método de Crianza Masal o en Bulk Ventajas Simple Permite manejar varias poblaciones a la vez Pocos recursos necesarios Desventajas Solo efectivo para caracteres de alta h 2 Necesidad de un ambiente uniforme No distinción entre heterocigotas y homocigotas. Se puede trabajar con varias poblaciones

23 Selección en bulk modificado Consiste en seleccionar en F4 plantas individuales y seguir con el método de pedigree en adelante. Método en Bulk con selección positiva: por ejemplo seleccionar plantas bajas y mezclar su semilla para la próxima generación. Método en Bulk con selección negativa: eliminar plantas muy tardías

24 F2 Siembra y cosecha masal F3 Siembra y cosecha masal F4 Selección de mejores Plantas o espigas Selección de líneas F6 F6 F6 F6 F6 ECR F7 F7 F7 F7 F7 F7 ECR F8 F8 F8 ECR F9 F10 F9 F10 Líneas superiores Multiplicación

25 Método de Crianza Genealógico o de Pedigree Mayor necesidad de recursos Presión de selección mas uniforme Conocimiento de la genealogía de cada genotipo o línea Se observa la segregación

26 F plantas. Selección de plantas F3 Selección entre y Dentro de familias F4 Selección entre y Dentro de familias F5 Selección entre líneas F6 F6 F6 F6 F6 ECR F7 F7 F7 F7 F7 F7 ECR F8 F8 F8 ECR F9 F10 F9 F10 Líneas superiores Multiplicación

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29 Método de Crianza Genealógico o de Pedigree Ventajas Pedigrí F2 Fn Selección fenotípica y genotípica Efectiva para baja h 2 Desventajas Mayores recursos Una población bajo selección

30 Método Bulk Pedigrí Combinado Permite combinar la selección por pedigrí con ECR. Evaluación de rendimiento y otros caracteres cuantitativos en bulk y caracteres cualitativos en progenies individuales.

31 F2 F3 F4 F5 F6 ECR

32 Selección en Generaciones Tempranas Utilizada en plantas autógamas para estimar el potencial de un individuo, línea o población en un estado temprano de endocría.

33 Selección en Generaciones Tempranas Ensayos comparativos entre poblaciones segregantes en las generaciones F2 o F3 proporcionan una estimación del comportamiento medio para rendimiento de las diferentes cruzas.

34 Ventajas Individuos inferiores, líneas o poblaciones pueden ser descartadas en una etapa temprana del proceso de endocría Se pueden obtener más de un cultivar a partir de una misma población o línea heterogénea

35 Desventajas Una gran cantidad de recursos son necesarios a medida que aumenta el número de poblaciones o líneas a evaluar La prueba en diferentes localidades y/o años puede extender el tiempo requerido para la obtención de un nuevo cultivar.

36 Descendencia de semilla única (SSD) Es un método apto para su desarrollo en condiciones de invernadero o de contra estación. Permite avanzar mas de un ciclo por año Fallas en la germinación o en la supervivencia eliminan progenies completas Durante la endocría No se practica selección Permite conservar la variabilidad genética presente en F2 En F6 F7 las semillas se siembran a campo y se continúa con la selección por pedigri.

37 F2 Siembra y cosecha de una semilla por planta F3 Idem F2 F4 Idem F3 F5 Idem F4 F6 Cosecha de todas las plantas F7 F7 F7 F7 F7 F7 Multiplicación a Campo F8 F8 F8 ECR F9 F10 F9 F10 Líneas superiores Multiplicación

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40 Descendencia de semilla única en Brassica napus

41 Retrocruza Para transferencia de genes útiles de un genotipo donante a otro genotipo denominado recurrente.

42 Retrocruza Transferencia de resistencia a enfermedades en cereales de grano fino. Introducción de macho esterilidad Incorporación de marcadores morfológicos para identificación varietal Obtención de variedades multilíneas

43 Requerimientos Variedad con características sobresalientes (padre recurrente) Variedad, ecotipo o raza con los genes a transferir (padre donante) Facilidad en la identificación genotípica El número de retrocruzas depende del grado de disimilaridad entre los padres (recurrente y donante) El ligamiento entre el carácter a transferir y otras características puede retardar considerablemente el proceso

44 Características que pueden ser mejoradas vía retrocruza son la resistencia a enfermedades, altura de espiga, madurez, etc.., es decir caracteres que puedan ser identificados con razonable precisión a campo. En general el método de retrocruza es predecible y adecuado aunque un método conservador de mejorar líneas endocriadas

45 Tipo de Genes a Transferir Dominantes Recesivos Poligénicos

46 Genes Dominantes Padre Recurrente (R) Variedad Comercial Susceptible Padre Donante (D) Raza, ecotipo Resistente P1 aa x AA F1 Aa x aa 50% R RC1 aa Aa x aa 75% R RC2 aa Aa x aa 87,5% R RC3 aa Aa x aa 93,75% R RC4 aa Aa x aa 96,87% R RC5 aa Aa x aa 98,43% R Autofecundación Aa AA Aa aa AA AA Aa aa

47 Genes Recesivos Padre Recurrente (R) Variedad Comercial Susceptible Padre Donante (D) Raza, ecotipo Resistente P AA x aa 50% F1 Aa x AA RC1 AA Aa 75% No segrega, eliminar Autofecundación RC2 AA Aa aa x AA 87,5% RC3 Aa x AA 93,75% R

48 Multilíneas Si se dispone de la misma línea con distintos alelos para resistencia a diferentes razas de un mismo patógeno se puede constituir una variedad Multilínea

49 Multilíneas Jensen en 1952, sugirió la mezcla de líneas agronómicamente compatibles cada una portadora de genes resistentes a la roya. Al año siguiente N. Borlaug abogó por el empleo de variedades multilíneas en trigo obtenidas por retrocruzamiento.

50 Multilíneas Una mezcla de líneas puras (isogénicas) perfectamente individualizadas y probadas mediante pruebas de progenie. Estas líneas deberán ser fenotípicamente semejantes de tal modo que aseguren la tipificación varietal y similitud en cuanto a los caracteres componentes del rendimiento.

51 Transferencia de poligenes mediante retrocruza Mayor complicación Identificación del carácter dificultosa Necesidad de recombinar plantas F2 para incrementar los genes útiles en los genotipos. Las Plantas selectas F2 son retrocruzadas por el padre recurrente

52 Requerimientos para la aplicación de la retrocruza El recurrente debe ser un cultivar elite que se mantenga en cultivo El gen útil puede ser afectado por el ambiente (se expresa igual en todos los ambientes?) o por su nueva localización El numero de retrocruzas está en función de la divergencia genética del recurrente y del donante.

53 Selección en F2 Cruzamiento P1 x P2 F1 F2 Masal o Bulk Pedigrí Doble Haploides Semilla Única (SSD) Bulk Modificado Pedigrí modificado (Selección en Generaciones Tempranas) Retrocruza a. G. Dominantes b. G. Recesivos

54 Doble Haploides La mayor ventaja de los haploides en la mejora genética vegetal es que un individuo haploide puede ser duplicado, permitiendo la inmediata obtención de completa homocigosis.

55 P1 x P2 F1 Cultivo artificial de granos de polen Plantas Haploides Tratamiento con colchicina (Duplicación) Plantas 2n Homocigotas Transplante a campo y selección

56 Variedades Híbridas en Autógamas Problemas Técnicas de cruzamiento laboriosa Poca producción de semillas Ausencia de fuentes de macho esterilidad Falta de heterosis

57 Bibliografía Allard, R. W., Principios de la mejora genética de las plantas. Ed. Omega, Barcelona, 498 pp. Cubero, J.I., Introducción a la Mejora Genética Vegetal. Mundiprensa, Madrid, 365 pp. Falconer, D.S., Introducción a la Genética Cuantitativa.2nd Ed. Longman Inc. New York., 430 pp.