MEJORAMIENTO EN AUTÓGAMAS Ariel Castro vontruch@fagro.edu.uy
BIBLIOGRAFIA POEHLMAN, J.M., Breeding Field Crops. CHAHAL Y GOSAL. Principles and Procedures of Plant Breeding. Capitulos 5, 9, 10, 11 y 12
Aspectos generales de las autógamas Variedades criollas y cultivares Programas de mejoramiento Mantenimiento varietal
Aspectos generales de las autógamas Especies cultivadas Arroz Arveja Avena Cebada Lenteja Lino Maní Poroto Soja Tomate Trébol carretilla Trigo
Aspectos generales de las autógamas Predominantemente autofecundas Líneas puras Poblaciones naturales mezclas de líneas puras A partir de hibridaciones se alcanza en pocas generaciones la homocigosis Puede existir heterosis
AaBb AABB AAbb aabb aabb 6.25% 6.25% 6.25% 6.25% AABB AAbb aabb aabb 12.91% 12.91% 12.91% 12.91% AABB AAbb aabb aabb 25.0% 25.0% 25.0% 25.0%
Aspectos generales de las autógamas Variedades criollas y cultivares
ARIEDADES CRIOLLAS Grupo de plantas de una especie cultivada, que es propagada sin control, en la forma usual de reproducción de la especie No es lo mismo que poblaciones silvestres Posibilidades: poblaciones primitivas o antiguas, o poblaciones modernas fuera de control Características: Heterogéneas Selección Natural Selección artificial Adaptación
ULTIVARES Grupo de plantas dentro de un cultivo que forman una unidad diferenciable y que reproducen sus características en la forma de reproducción del cultivo. usual LINEAS PURAS MULTILÍNEAS (mezcla de LP) HÍBRIDOS (cruza de LP)
Aspectos generales de las autógamas Variedades criollas y cultivares Programas de mejoramiento
1. Objetivos K.Impacto Adaptado, alto, S Adaptado, bajo, R
1. Objetivos Novafén No adaptado, bajo, S K.Impacto Adaptado, alto, S E.Hornero Adaptado, bajo, S CNT 8 No adaptado, alto, R E.Federal Adaptado, bajo, R
Situación de producción DEFINICIÓN DE LIMITANTES Limitantes con base genética VARIABILIDAD GENÉTICA Elaboración de estrategia de mejoramiento FUENTES DE CARACTERES MÉTODOS PRIORIDADES CULTIVAR
ARROZ PROBLEMAS Llenado de grano tardío Limitaciones de potencial Nuevos mercados
ARROZ PROBLEMAS Llenado de grano tardío Limitaciones de potencial Nuevos mercados Ciclos cortos Tolerancia a Frío Material semitropical Cultivares de grano corto
BLUEBELLE INIA TACUARI INIA ZAPATA Calidad Potencial limitado Susceptible a frío Calidad Potencial 20% superior a Bluebelle Tolerante a frío Susceptible a manchas Mejor calidad Resistencia a manchas de vainas Buen potencial MR a brusone Susceptible a podredumbre de tallo
EL PASO 144 INIA OLIMAR Alto potencial Calidad limitada Susceptible a brusone Susceptible a manchas de glumas Mejor calidad Potencial superior Susceptible a brusone Menos susceptible al manchado de glumas
ETAPAS VARIABLE DE RESPUESTA CORTO PLAZO MEDIANO PLAZO LARGO PLAZO TIEMPO
1. Metodología Generación de variabilidad Selección Obtención de cultivares Mantenimiento
TIPO DE PROGRAMAS Selección en variedades camperas Selección a partir de cruzamientos Retrocruzas
SELECCIÓN DE VARIEDADES CAMPERAS AVENA 1095a 1973 5 LOTES, 3000 PLANTAS, 150 FUERA DE TIPO 1974 150 LINEAS Selección por características agronómicas 1977 12 LINEAS 1979 RLE 115
4 3 2 Variable canónica 2 1 0-1 -2 Colectas de Agricultores A1095a -3-4 -5-4 -3-2 -1 0 1 2 3 4 5 Variable canónica 1
Un ciclo de selección Diversidad
SELECCIÓN A PARTIR DE CRUZAMIENTOS
Padre A Padre B F 1 F 2 F 3
F 1 HOMOGÉNEA SIN SELECCION F 2 HETEROGENEA CON SELECCION SIN SELECCION Selección de plantas individuales F 3 Mantenimiento de plantas individuales Mantenimiento de población Selección de plantas o líneas F 4 F 5 F 6 Sin selección. Mantenimiento de un número fijo de plantas Sin selección artificial. Mantenimiento de la población en condiciones de selección natural GENEALÓGICO D.U.S. MASAL LINEAS EXPERIMENTALES EVALUACION
METODO MASAL DESCENDENCIA DE UNA SEMILLA F 2 F 3 F 4
METODO GENEALOGICO F 2 F 3 F 4
DOBLES HAPLOIDES F 1 AaBb MUESTRA GAMÉTICA AB Ab ab ab CULTIVO DE TEJIDOS DUPLICACIÓN Líneas DH AABB AAbb aabb aabb
GENEAL. MASAL D.U.S. D.H. Momento de selección Continua * Final Final Avance generacional NO NO SI SI Selección natural +/- ++ -- -- Variación dentro de líneas SI SI NO NO Variación entre líneas SI SI SI SI Infraestructura MEDIA BAJA ALTA ALTA Intensidad trabajo campo ALTA BAJA BAJA BAJA Intensidad trabajo laborat. BAJA BAJA ALTA M-A
En general utilizado para genes de efecto mayor RETROCRUZAS Objetivo: Incorporar una característica específica en un material adaptado deficiente en esa característica PADRE RECURRENTE Material adaptado con una deficiencia bien definida PADRE DONANTE Individuo con buen comportamiento en el carácter a transferir El carácter a transferir debe expresarse en el padre recurrente El objetivo es transferir la menos cantidad del genoma del padre donante como sea posible
DONANTE DOMINANTE MM Donante mm Recurrente Mm F 1 mm Recurrente 50.0 Mm mm BC 1 Mm mm Recurrente 75.0 Mm mm BC 2 87.5 Mm Mm mm BC 6 99.2
DONANTE DOMINANTE Mm MM Mm mm MM MM MM Mm MM Mm MM Mm Padre recurrente + MM
DONANTE RECESIVO mm Donante MM Recurrente Mm F 1 MM Recurrente 50.0 MM Mm BC 1 MM BC 1 F 2 MM Mm mm BC 1 F 2 MM Recurrente 75.0 Mm BC 2 87.5
DONANTE RECESIVO Mm BC 2 87.5 Mm BC 6 99.2 MM Mm mm Padre recurrente + mm
RETROCRUZAS Objetivo: Incorporar una característica específica en un material adaptado deficiente en esa característica
Proporción del genoma del padre recurrente en esquemas con y sin selección por el carácter objetivo (estudio de simulación) Sin selección Selección por objetivo BC 1 75.0 67.4 BC 2 87.5 80.7 BC 3 93.8 88.3 BC 4 96.9 92.7 BC 5 98.4 95.2 Adaptado de Frisch et al., 1999
Proporción del cromosoma que corresponde al genoma del padre donante 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0 5 10 15 20 25 Nº de generaciones de RC Ubicación del gen objetivo Central Al azar Adaptado de Stam y Zeven, 1981
Efecto del ligamiento en la probabilidad de eliminar un gen indeseado ligado a un gen deseado con 5 retrocruzas y con 5 autofecundaciones, asumiendo que la selección se hace solo por el gen deseado Probabilidad de que el gen no deseado pueda ser eliminado Fracción de recombinación Con 5 RC Con 5 autofecundaciones 0.50 0.98 0.50 0.20 0.74 0.20 0.10 0.47 0.10 0.02 0.11 0.02 0.01 0.06 0.01 0..001 0.006 0.001 Allard, 1960
Busqueda de puntos de cross-over que flanqueen la región objetivo En este caso el conocimiento de la ubicación exacta de la región objetivo y de los marcadores usados es esencial
Proporción del genoma del padre recurrente con selección solo por el carácter objetivo, y utilizando dos esquemas de selección asistida por marcadores por el genoma del padre recurrente (estudio de simulación) Uso de marcadores Sin selección Selección por objetivo Esquema 1 Esquema 2 40 100 40 100 BC 1 75.0 67.4 78.7 80.7 72.7 73.3 BC 2 87.5 80.7 91.9 93.3 87.2 90.2 BC 3 93.8 88.3 96.2 97.3 95.7 97.2 BC 4 96.9 92.7 97.9 98.5 98.2 98.4 BC 5 98.4 95.2 98.9 99.0 98.8 98.9 Adaptado de Frisch et al., 1999
TIPO 1 TIPO 2 D DONANTE RECURRENTE
USO DE RETROCRUZAS Programa de mejoramiento de cebada, Facultad de Agronomía Incorporación de resistencia a mancha borrosa Fuente de resistencia: BCD47 (resistencia cuantitativa) Padres recurrentes: INIA Ceibo, INIA Aromo, C9205
0.0 15.3 GMS21 Bmac213 Bmac399 63.7 64.2 64.8 65.3 Bmag770 HVM20 Bmac090 Bmag504 88.9 Bmac032 45 cm 0.0 HvHVA1
CLE 203 CLE 202 SELECCIÓN FENOTIPICA C9205 F1 RC1 RC2 RC2F1 RC2F2 RC2F3 RC2F4 BCD 47 SELECCIÓN ASISTIDA
SELECCIÓN DE MARCADORES POLIMORFICOS 1H CLE 202 CLE 203 k04435 GMS021 k06257 k04230 BMac213 Bmag718 Bmag090 Bmag347
PADRE RECURRENTE A DONANTES D 1 D 2 D 3 D 4 RETROCRUZAMIENTO Isolíneas AD 1 AD 2 AD 3 AD 4 MEZCLA DE ISOLÍNEAS MULTILÍNEA
HÍBRIDOS Menores niveles de heterosis que en alógamas Dificultades operativas para la producción en gran escala de semilla (estructuras florales, dispersión del polen, etc.) ARROZ SORGO TOMATE Sistemas intensivos (China) Facilidad de producción Alto valor de la semilla Alto valor del cultivo