Mejoramiento vegetal: arte y ciencia que modifica la estructura de los cultivos a fin de satisfacer la demanda social.
En la flor ocurre meiosis.
Célula madre de la antera va a meiosis. Microespora (masculina).
Célula madre femenina va a meiosis. Macroespora (femenina).
Haploides.
Sufren mitosis, forman estructuras pluricelulares (n).
Grano de polen.
Gametofitos.
Saco embrionario.
Grano de polen: 3n.
Dos encargados de la doble fecundación. Núcleos generativos. Uno encargado de la actividad metabólica. Núcleo generativo.
La ovocélula es fecundada por un núcleo germinativo que constituye el embrión. (2n).
La otra fecundación es a nivel de los alelos polares y el núcleo generativo restante, dan origen al endosperma que es un tejido (3n), en cargado de la nutrición del embrión.
Los otros alélelo son reservas por si el ovocélula muere. Fecundación gametofitos cigoto 2nmitosis y diferenciación.
Meiosis intermedia a las dos mitosis.
Reproducción:
Sexual:
• Autogamia
• alogamia
Hay recombinación:
• variabilidad menor en autógamas
• variabilidad mayor.(alógamas)
Crear variabilidad:
• migración (sexual)
• Mutación Asexual y sexual
• técnicas de ADN recombinante.
Dirigir cruzamiento mediante:
• castraciones y polinizaciones manuales(efectivas y costosas)
• incompatibilidad (genética y propia de la especie que se trabaja)
• androesterilidad.
Incompatibilidad: incapacidad del polen viable de fecundar un saco embrionario.
• Unilateral: especies relacionadas, no es importante en MGV, si evolutivamente.
• Autoincompatibilidad: intraespecie y de utilidad en MGV. regido por locus Smultialélico y self-incompatible.
El polen y ovario producen la proteína P codificada por S, cuando ambas son iguales se inhiben la germinación en tubo polínico.
Grano de polen tubo se inhibe y no llega a fecundar.
Autoincompatibilidad gametofítica: proteína del polen codificada por holotipo del propio grano de polen.
Autoincompatibilidad esporofítica: proteína del polen codificada por el genotipo del esporofito (
N).interacción intralocus de dominancia (un alelo lleva una proteína a otra)
Gineceo (2n), pero puede haber codominancia.
♀S1S2 Proteína P1 y P2. S3P3 si fecunda. S1P1 y S2P2 no fecunda. Esporofito ½ S2 50% P2 y ½ S350%P3.
S1S2 X S2S3 ½ S1S3 ½ S2S3 cruce parcialmente compatible (parte se obtiene parte no)
♀ X ♂ ♀ ♂
Cruzamiento reciproco: Esporofitos: 50% S1P1 y 50% S2P2.
S2S3 X S1S2 ¼ S1S2 ¼ S1S3 ¼ S2S2 ¼ S2S3
♀ X ♂ cruce totalmente compatible.
PROGRAMA DE MEJORAMIENTO GENETICO
• Objetivos ofensivos: lo que queremos incrementar o bajar, ej.: % de proteína en grano, % de azúcar en un fruto. Queremos cambiar la media de un carácter.
• Objetivos defensivos: tratamos de conservar el rendimiento potencial controlando insectos, eliminando malezas, resistencia a insectos o a enfermedades o a herbicidas.
Ideotipo: genotipo ideal al que se quiere llegar, por 2 métodos:
Con variabilidad: método masal y método de selección individual o línea pura.
• Método masal: población con distintos genotipos homocigotas. Seleccionamos
Varios de los genotipos que posean la característica que deseamos. Al siguiente año pasan solamente las líneas que seleccionamos (las mezclamos y sembramos), así procedemos cada año hasta que consideramos que la población original esta mejorada, es decir que es más homogénea.
Producto final: menor nº de líneas puras y más homogéneas que la población original. No se alcanza el máximo potencial ya que hay muchas líneas, pero si es lo más probable que dentro de ellas se encuentre la de mayor potencial. Mezcla de líneas puras, es heterogéneo.
No es un método muy usado en la actualidad, se usa más que nada en poblaciones que no han sido mejoradas, o aquellas que han sido contaminadas.
• Método de selección individual: se seleccionan los genotipos que poseen ciertas características y se siembra en distintas parcelas las semillas de ese genotipo, por ello en cada parcela veremos individuos iguales. Podemos ver mejor los caracteres cuantitativos, las medias, etc. Al año siguiente cosechamos por separado las semillas de cada parcela que contiene las semillas más favorables, y así hasta alcanzar nuestro objetivo.
Producto final: genotipo homocigota. Línea pura, es más homogéneo.
Sin variabilidad: se genera la variabilidad seleccionando líneas y fecundando.
Población F2: altamente heterocigota, expresa todo la variabilidad genética. Mientras más líneas y más diferentes mayor variabilidad.
Seleccionamos una planta y la pasamos a una parcela y obtenemos genotipos diferentes. Para obtener una línea pura tenemos que endocriar (esto lo alcanzamos a partir de la 7ª u 8ª generación).
• Método de Pedigree: a medida que avanzamos hacia la homocigocis
Seguimos seleccionando. Se siembra a una distancia mayor para que expresen su fenotipo. Luego seleccionamos algunas plantas, la cosechamos por separado y la sembramos en una parcela diferente. Dentro de cada familia hay genotipos diferentes y entre familias también hay variabilidad (F3). Dentro de cada familia de la F3 seleccionamos 2 o 3 genotipos y también seleccionamos entre familias y las semillas de cada planta las dejamos autofecundar en parcelas separadas (F4). Dentro de la familia va a haber menor variabilidad y entre familia va a haber mayor variabilidad. En la F4 volvemos a seleccionar genotipos dentro y entre familias, dejando que se auto fecunden y se siembran en distintas parcelas (F5). Dentro de familias disminuye mucho la variabilidad y son más parecidas fenotípicamente. Entre familias aumenta la variabilidad y se diferencias más entre una flia. Y otra. De F5 en adelante las plantas son muy parecidas dentro de familias por eso se selecciona individuos entre familias. Se debe llevar un registro a partir de la F2. En la F7 se alcanza la homocigocis práctica; se habla prácticamente de líneas. Se siembra a densidad comercial (distancia entre plantas) y se hace repeticiones (F8).
Producto final: líneas puras.
Este método es muy laborioso, en la toma de datos, porque necesitamos muchas familias y porque se debe seleccionar mientras se avanza en la homocigocis.
• Método masal: se parte de una F2. No se selecciona directamente las plantas
Que se acercan al ideotipo. Se siembra a densidad comercial. Se hace una selección negativa de plantas que no nos sirvan. Se cosechan las semillas de toda la F2 (por eso no selecciona), se hace lo mismo hasta llegar a F6 o F7 (se mantiene la variabilidad generación tras generación) hasta que consideremos que estamos en homocigocis practica y de cada planta sembramos una parcela por separado entonces llegamos con muchísimas líneas y evaluamos, eliminando la que no sirve, hasta que quedemos con un nº manejable de líneas para hacer un ensayo con repeticiones.
Producto final: líneas puras.
En este método actúa la selecciona natural.
• Método SSD (descendiente de semilla única): modificación del método
Masal. En vez de cosechar todo el lote y hacer una mezcla representativa, se cosecha una semilla de cada planta y se la vuelve a sembrar año tras año hasta llegar a F6 o F7, donde consideremos que tenemos líneas puras y se hace el ensayo con repeticiones. Ventajas: necesitamos menos espacio (se puede hacer en maseta). Método que se usa mucho porque lleva menos tiempo. Desventaja: si es en invernáculo es más caro.
Estimación de la h2 por regresión progenie-progenitor
Mejoramiento alógamas: puede ser hermafroditas (incompatibles) o protoginea (flor femenina madura antes).
• Fecundación cruzada.
• Población equilibrio H-W.
• Polimorfismo: variabilidad intrapoblacional solo autógamas.
• Maíz, árbol, alcaucil, esparrago, trébol.
Variabilidad intrapoblacional:
• Aditiva(genes)
• No aditiva.(genotípica)
H2= var. Genética/ var. Fenotípica. (Si es alta heterosis para fijar genotipos)
h2= var. Aditiva/bar. Fenotípica. (Si es alta respuesta a la selección).
Estimar h2 por regresión: progenie progenitor.
PROGENITOR altura progenie
1 1.2 1.1
2 1.4 1.35
3 1.50 1.55
4 1.10 1.00
5 1.60 1.55
6 1.50 1.45
7 1.45 1.3
8 1.55 1.2
Media= 1.31 progenitor progenie: 1.41
Regresión: ajuste de datos independientes (x) progenie, progenitor dependiente (y.)
Y= a + b × x
A=ordenada al origen
b=pendiente de regresión
b=va aditiva/ var. Fenotípica; b= var. Progenie/var. Fenotípica.
b= (1.2-1.41)×(1.1-1.31)+(1.4-1.41)×(1.35-1.31)…./ (1.2-1.41)2+ (1.4-1.41)2+……
b= 0.64
h2=2×0.64=1.28 100%varianaza aditiva
Hibrido letal:
__________
A H b
_________
B h a
aa letal
bb letal
En el cruce solo quedan los Hh; HH y hh mueren. Clonar el gen de apomixia. Se crea hibrido y por asexualidad se mantiene.
R= h2×DS
( - s) la selección tiende h2 a o. se puede seguir mejorando por heterosis.
h2 realizado= respuesta acumulada/DS acumulado
Mide respuesta real. Cuando h2 es alta se puede aprovechar mediante selección familiar e individual. Evaluar genes de padres por valor de los hijos o selección por marcadores moleculares.
Mejoramiento de alógamas: aprovechar variación no aditiva.
Var. Fenotípica = var. Genética + var. Ambiental.
1) población alógama mejorada de una especieselección artificial Con una media mayor que la silvestre pero con una h2=0 y una H2=0.75.
2) ¿cómo seguir mejorando, Estefanía, eh? fijar genotipos por heterosis, no Emanuel? Mediante ½ HEMANOS, HERMANSO COMPLETOS RETROCRUZA O AUTOFECUNDACION.
3) Ejemplo maíz se esfuerza autofecundación.
4) Método de self fertilization S0.
Conducción de ensayo mediante endocría:
Método masal: obtención de 150 líneas diferentes pero no sabemos si es toda la variabilidad inicial.
Método genealógico: se sospecha la existencia de genes desfavorables, se inserta genes nuevos que están con otros desfavorables y con este método se seleccionan únicamente todos los favorables.
Método SSD: no hay selección solo se toma una semilla, se representa toda la variabilidad.
Aspecto a tener en cuenta:
APTITUD CONVINATORIA: forma de evaluar aporte de cada línea a la descendencia, para seleccionar las líneas o cruzas para hibrido comercial. Medir por aspectos de desarrollo: maduración, color, calidad, etc.
INGENIERIA GENETICA: agrobacterium tumefaciens.
Penetra por herida, atraída por quimiotaxis, son móviles, y poseen PLASMIDO TI genes virulentos que se activan y se transfiere a la región T de la célula vegetal, el T-DNA codifica para opinas y hormonas, son excretadas para ser fuentes de carbono y nitrógeno.
Tecnología terminator: se transmite, no se expresa, es para hacer transplantomica: cromoplasto y cloroplastos, evita escape.
Aptitudes combinatorias:
ACG. General: evalúa aporte de línea común población estandarizada, para aspectos aditivos.
ACE. Especifica: evalúa aporte de línea en cruzamiento con probador pero de poca variabilidad genética. Evalúa lo no aditivo.
Primero se hace ACG, ACE y se deben hacer cruzamientos tomando una línea como madre y luego como padre, observando herencia mitocondrial. Con efecto materno sabemos qué línea va a ser madre y cuan va a ser androestériles.
HIBRIDOS LCS:
Simple: A ×B 50 % de genes de A y 50 de B. heterosis máxima. Homeostasis solo fisiológica, poca adaptabilidad.
3 vías: H(A ×B) × C. 25 de A, 25 de b y 50 de C. no es uniforme. Homeostasis intermedia, no hay depresión, madre es hibrida.
Hibrido doble: H(A ×B) × H(c ×d) ¼ de cada individuo, mas variable, heterosis mínima, adaptabilidad máxima.
Variedades genéticas sintéticas o compuestos: de líneas puras se selecciona 6 a 8 materiales que van a ser los de mayor ACG y ACE, se las deja recombinar entre sí de la población resultante de la recombinación (en E H-W) es la que se analiza. Mas variable, menos heterosis mas adaptabilidad.
Recursos genéticos vegetales: población de cultivo o relacionada que puede poseer genes de interés para mejoramiento.
Centros de origen: lugar geográfico donde se domestico un cultivo, puede llegar a encontrar recurso genético. Ej.: china
Pool génicos: representan biodiversidad. Alelos diferentes en el ecosistema.
Primarios: todas las variedades tradicionales s modernas.
Secundario: especies relacionadas, se pueden cruzar.
Terciario: especies que se cruzan solo con técnicas de laboratorio.
Cuaternario: todas las especies vivientes, por ingeniería genética.
Volver a la biodiversidad que se perdió por perdida de variabilidad.
In-situ: parques – reservas
Ex-situ: bancos de germoplasma.
Uso en MGV.
Introgresión: incorporar uno o pocos genes específicos y recuperar genoma del cultivo, retrocruza.
Incorporación: amplificar variabilidad con muchos genes simultáneamente.
Ej.: tomate silvestre por mejorado. Trigo y centeno intergénico.
Interacción genotipo por ambiente: cambio de ranking de los materiales en diferentes ambientes.
Ensayos: pruebas a gran escala se repiten varios años en diferentes localidades y con testigos, a través de regresión conjunta y se toma como variante independiente al promedio de desvió ambiental de todo los materiales sembrados. Analizar grafico.
Ejercitación marcadores moleculares.
ANDROESTERILIDAD, ESPECIES DE MULTIPL. Y REPRODUC. ASEXUAL: La androesterilidad es un mecanismo biológico que impide la formación de polen o su fertilidad. Es la condición por la cual las plantas hermafroditas o bisexuales son incapaces de producir anteras, polen o gametos masculinos funcionales. La androesterilidad es muy útil para el mejoramiento de plantas, porque proporciona un medio muy eficaz para simplificar la formación de híbridos. En las líneas androestériles las flores no producen anteras funcionales y, por lo tanto, no puede haber autopolinización; serán polinizadas solamente por la línea que se use como progenitor masculino.
Androesterilidad génica o nuclear. Producida por genes nucleares normalmente recesivos. Existen en todas las especies estudiadas, y se conocen muchas localizaciones y varios alelos por locus.
Androesterilidad citoplasmática. La transmisión de la esterilidad masculina es exclusivamente vía materna, es decir, de madres a hijas. Los genes responsables están ubicados en algún orgánulo citoplásmico. Es de utilidad en plantas de reproducción vegetativa ya que la semilla obtenida produce una planta híbrida con polen infértil.
Androesterilidad Génico-Citoplásmica. Se debe a la interacción entre un gen recesivo presente en el núcleo y un factor citoplasmático presente en el citoplasma. Se diferencia del tipo citoplasmático en que la progenie de las plantas androestériles no es necesariamente androestériles, sino fértil cuando se utilizan ciertas plantas como polinizadoras. Se utiliza en programas de mejoramiento poblacional y en obtención de híbridos de tres líneas.
Para la producción de semilla híbrida de cebolla, usando la androesterilidad, se necesitan tres líneas: A, B y R.
Línea A: Línea androestéril.
Línea B: Línea mantenedora de la línea A. Genéticamente es semejante a la línea A, excepto que produce polen.
Línea R: Línea genéticamente diferente a la línea A y usada para hacer el cruzamiento con la línea A. para la producción de semilla híbrida. Se denomina restauradora.
Las plantas de multiplicación asexual o vegetativa se reproducen asexualmente, pero por motivos de técnica agrícola se prefiere hacerlo por esquejes, estacas, zuecas, rizomas, tubérculos, injertos, etc. Todos los individuos de un clon son genéticamente idénticos. En general, los individuos que se propagan vegetativamente suelen ser altamente heterocigotos. Entran en este grupo todas las leñosas, tanto árboles como arbustos y gran número de herbáceas (patata, fresa, clavel, caña de azúcar, mandioca, etc.).
En plantas de reproducción asexual o plantas apomícticas el mecanismo sexual esta anulado y o bien aborta el proceso de formación del cigoto en todo o en parte, o bien los órganos sexuales se transforman en vegetativos.
Se denomina apomixis a la reproducción asexual por medio de semillas. Las plantas que presentan este tipo de reproducción producen sus semillas sin que ocurra meiosis ni fertilización, por lo que sus descendientes son genéticamente idénticos a la planta madre. Se halla ampliamente distribuida en ciertas familias de plantas, tales como las poáceas, las rosáceas, gramineas y las compuestas.
La agamospermia y la viviparidad son dos fenómenos asociados a la apomixis.
Viviparidad. Es la transformación de los órganos reproductores en vegetativos: las flores o inflorescencias se transforman en bulbillos o cualquier clase de propágulos.
Agamospermia. Es la apomixia en sentido estricto. Falla la reproducción sexual, pero se forman semillas de origen asexual.
Tipos de agamospermia:
Embrionía adventicia. Se forman embriones asexuales (además del sexual) a partir de una célula de la madre por simple mitosis. Un ejemplo lo constituyen las líneas nucleares en cítricos.
Apomixia gametofítica. Falla alguna fase de la reproducción sexual.
- Aposporia: la célula madre del gameto femenino degenera y se sustituye por una célula del esporofito que se desarrolla por simple mitosis para dar lugar a la semilla.
-Diplosporia, partenogénesis diploide u obligada: la célula madre del saco embrionario empieza la meiosis, pero ésta aborta y se reconstituye una célula diploide que puede desarrollarse sin necesidad de polinización. Otras veces se da una fusión de células haploides del gametofito, como en la frambuesa.
- Partenogénesis haploide: se desarrolla el individuo a partir del gameto femenino haploide (oosfera), como en la patata, frambuesa, etc.
Ventajas de la apomixis:
Producen sus semillas sin que ocurra meiosis ni fertilización, por lo que sus descendientes son genéticamente idénticos a la planta madre.
Permite la fijación indefinida de genotipos altamente adaptados a su ambiente.
Los descendientes no permanecen en las inmediaciones de la planta madre, compitiendo con ella por recursos, sino que gracias a la dispersión de las semillas los nuevos individuos pueden explorar y conquistar nuevos ambientes.
Desventajas:
Carecen de las ventajas adaptativas que ofrece la reproducción sexual.
Si la planta madre posee una mutación o enfermedad, sus descendientes también la presentarán.
Selección clonal es la obtención de un clon idóneo, es decir que todos los individuos de un clon son genéticamente idénticos. La papa, el ajo y el espárrago son 3 de las especies en donde se puede aplicar la selección clonal.
Las ventajas que representa para el mejoramiento vegetal:
Se pueden utilizar como propágulos para selección de semillas.
Producen semillas sin que ocurra meiosis ni fertilización.
Sus descendientes son genéticamente idénticos a la planta madre.
MEJORA DE PLANTAS AUTOGAMAS
Las plantas autógamas son aquellas que se reproducen sexualmente por autofecundación. La autógamas absoluta no es común, si bien se consideran prácticamente autógamas aquellas plantas con menos de un 4% de alogamia. Una población de plantas autógamas, en la que no se ha realizado selección, estará formada por individuos homocigotos. Esto es debido a la autofecundación generación tras generación.
Las variedades autóctonas (indígenas, de la tierra o variedad local), son una mezcla de genotipos que están bien adaptados al ambiente en que se cultivan y además son endémicas de un área. En una variedad autóctona, los componentes de la población serán mayormente homocigotos. Las poblaciones autóctonas son importantes en MGV ya que al ser mezclas de genotipos están bien adaptadas, amortiguan bien los golpes a los que puedan estar sometidas en diferentes estaciones.
Las principales fuentes de variabilidad en las poblaciones autógamas son:
Mutación: las líneas puras permanecen homocigóticas siempre que se mantengan por autofecundación. Sin embargo existe una frecuencia de mutación que genera variabilidad, en un orden de 1/100.000 o 1/1.000.000 gametos mutados/gametos normales.
Hibridación espontánea y recombinación: en las poblaciones autógamas ocurre también alogamia, que proporciona un mecanismo para que se puedan recombinar caracteres existentes en los diferentes individuos de la misma población. La hibridación también puede ocurrir con miembros de otras poblaciones lo que lleva a la aparición de caracteres no presentes en la población original. Las recombinaciones que se producen entre poblaciones distintas son superiores a las que se producen dentro de la misma población.
Los criterios que se deben tener en cuenta para realizar hibridaciones son:
Saber los límites y la naturaleza de la variabilidad en F2
Estar al tanto del progreso de la población hacia la homocigocis completa.
Conocer la naturaleza de la combinación genética más adecuada.
Los factores que afectan a la recombinación entre los genes aportados por cada padre son:
El n° de genes diferentes en ambos parentales: el n° de loci diferentes entre ambos padres determinara el n° de genotipos y fenotipos obtenidos en un cruzamiento donde no existe ligamiento entre los genes.
N° de alelos en cada locus: en un cruzamiento entre dos líneas puras o líneas consanguíneas, cada locus tendrá un máximo de 2 alelos, uno por cada variedad. El n° de genotipos aumenta cuando se incrementa el n° de loci que presentan más de 2 alelos por locus.
Ligamiento: afecta la frecuencia de las combinaciones génicas, favoreciendo las combinaciones parentales a expensas de las recombinantes.
Diferencias estructurales entre los cromosomas: también afectan al porcentaje de recombinación entre caracteres. Ej.: las inversiones afecta las relaciones espaciales y el grado de cooperación entre los genes.
Para llevar a cabo un cruzamiento dirigido hay que tener en cuenta:
Objetivos: es lo primero que debe fijarse para la mejora de cultivo.
Elección de parentales: una vez fijados los objetivos se debe realizar una buena elección de los parentales para el cruzamiento. Se parte de 2 parentales que entre ambos reúnan los genes que forman el genotipo ideal.
Cruzamientos: para realizarlos es necesario emascular, es decir, quitar las anteras de las plantas que actuaran como parental femenino, para que no reciban polen no deseado. Cuando el estigma este receptivo, se transfiere el polen de la planta que actúa como parental masculino. Los híbridos pueden hacerse en campo, en el invernadero o en cámara de cultivo.
Androesterilidad: proporciona un medio muy eficaz para simplificar la formación de híbridos. En las líneas androestériles las flores no producen anteras funcionales y, por lo tanto, no puede haber autopolinización; serán polinizadas solamente por la línea que se use como progenitor masculino.
Cruzamientos compuestos: éste método requiere que la F2, producto de varios cruzamientos, se mezcle en una población compuesta. Es importante ya que permite que el germoplasma de cada variedad se combine con el de todos los otros.
En el método de retrocruzamiento ciertas características se transfieren de la especie B (donante) a la A (parental recurrente) sin que se produzca cambio alguno en la integridad de la especie A. Esto ocurre en la naturaleza, cuando los productos de cruzamientos de 2 especies se cruzan repetidamente durante varias generaciones con el parental A. Los cruzamientos repetidos con la especie A significan que la población toma características de A, sin embargo, por azar o por selección natural sobreviven algunas características de B, que se incorporan a la especie A. Los genes de B incorporados en A se denominan genes bajo transferencia. Cuando este proceso está controlado se dice que se aplica el método de mejora por retrocruzamiento o selección recurrente.
Ensayos comparativos de rendimiento
Son pruebas a gran escala de los materiales próximos a comercializar en comparación con testigos conocidos y materiales de otras empresas. Se repiten o replican en diferentes localidades y en diferentes años, por lo tanto se emplean también para medir la interacción genotipo x ambiente.
Se estima a través de una regresión conjunta, como variable independiente se toma al índice ambiental (IA: promedio en un ambiente de todos los materiales sembrados en él) y la variable dependiente es el rendimiento de cada material en cada ambiente.
G1: en los peores ambientes tiene un comportamiento bueno, satisfactorio; en los mejores ambientes, no cambia mucho (genotipo estable, pero poco adaptado).
G2: es inestable (cambia mucho su comportamiento); no adaptado a los malos ambientes, pero muy bien adaptado a los buenos.
G3: Al igual que G1 es estable porque no cambia mucho su respuesta; a diferencia de G1, está bien adaptado, hace un buen uso de los recursos.
G4: es muy estable, pero no está adaptado.
Ploidias:
INGENIERIA GENETICA: agrobacterium tumefaciens.
Penetra por herida, atraída por quimiotaxis, son móviles, y poseen PLASMIDO TI genes virulentos que se activan y se transfiere a la región T de la célula vegetal, el T-DNA codifica para opinas y hormonas, son excretadas para ser fuentes de carbono y nitrógeno.
Tecnología terminator: se transmite, no se expresa, es para hacer transplantomica: cromoplasto y cloroplastos, evita escape.
Marcadores moleculares:
En base a los textos leídos identifica:
a) Los organismos nacionales e internacionales que regulan la propiedad de los materiales vegetales obtenidos en un programa de mejoramiento genético.
b) El tipo de propiedad (patente, derecho de obtentor, etc). Describe brevemente cada uno de ellos.
c) Las excepciones de las normativas vigentes y en que criterios se basan tales excepciones.
d) Emite tu opinión acerca del marco regulador en nuestro país para la obtención de materiales vegetales.
a)
- INSTITUTO NACIONAL DE SEMILLAS (INASE).
- UNIÓN INTERNACIONAL PARA LA PROTECCIÓN DE OBTENCIONES VEGETALES (UPOV) y (ARPOV) FILIAL ARGANTINA.
- COMISIÓN NACIONAL DE SEMILLAS (CONASE).
- ASOCIACIÓN DE SEMILLEROS ARGENTINOS (ASA).
b) Derecho de obtentor (DOV): es un derecho de propiedad intelectual que se le confiere a esta persona un derecho exclusivo, bajo el que se requiere de su autorización para poder realizar ciertos actos de explotación de la variedad cuya protección se detenta. Dando la posibilidad de obtener una remuneración (royalities), por la explotación se “su” variedad por terceros.
Patente: una invención debe poseer las siguientes condiciones para patentarse: debe tener uso práctico; característica de novedad (que no se conozca hasta el momento) y debe ser resultado de una actividad inventiva. (Actividad inventiva no es un término que se aplique a obtenciones de variedades vegetales, por ende, se justifica contar con un sistema especial para obtenciones vegetales).
b) Excepciones:
- para agricultores que adquirieron la semilla originaria legalmente y para uso propio, la cual sembró en su propio campo y reservo parte del total cosechado para reutilizarla como semilla.
- Para mejoradores que quieran utilizar la variación de semilla para producir una nueva variedad.
- Para el uso privado de la variedad protegida con fines de experimentación e investigación, no comerciales.
- De la utilización o venta del producto obtenido como materia prima o alimento.
- De interés publico, en cuyo caso se puede establecer el “uso publico restringido” de un cultivo por un periodo de dos años con el fin de asegurar un abastecimiento adecuado de semilla en el país. En esta situación s se puede otorgar una compensación al titular.
- Estas normas se producen para controlar el mercado de semillas y asegurar a los productores agrarios la calidad e identidad de la variedad que adquieran.
c) En el marco argentino es un tema particular porque tampoco posee el respeto de otras leyes básicas de regulación, es preciso aclarar que en Argentina no se admite la doble protección, o se esta en el sistema de obtentor o el de patentes, esto en mi opinión, ambos poseen beneficios y contras para la regulación de la obtención de variedades mejoradas y protección del mejorador, una unión de ambas seria provechoso. Además, no se puede permitir a grandes empresas poseer como “propiedad” una variedad de un uso masivo, generando poder en esta. Debe existir un ente que obligue el respeto del esfuerzo del mejorador y que este tenga derecho sobre su propio trabajo pero que no abuzar en sentido amplio sobre su trabajo por ser único o por otro motivo, y el ente regulador debe estar capacitado para evolucionar y resolver los diferentes problemas biotecnológicos.
d) La autoincompatibilidad (AI) es la incapacidad de una planta hermafrodita para producir semillas por autopolinización aunque presente gametos viables. Es una estrategia reproductiva para promover la fecundación entre individuos que no estén relacionados y, por ende, es un mecanismo creador de nueva variabilidad genética.1
e) Autoincompatibilidad gametofítica
f)
g)
h) Fig. 1. El mecanismo de autoincompatibilidad gametofítica. La planta de genotipo S1S2 produce granos de polen con alelos S1 o S2, los cuales, al ser idénticos a los alelos S presentes en el estigma, no pueden germinar (izq.). Si sobre el estigma de una planta S1S2 llegan granos de polen de una planta con genotipo S1S3, el 50% de los mismos (aquellos con el alelo S3) podrán germinar y efectuar la polinización, la incompatibilidad se dice parcial (centro). Si sobre los estigmas de la planta de genotipo S1S2, finalmente, arriban granos de polen de otra planta con genotipo S3S4, la totalidad de los granos de polen podrán germinar ya que no hay identidad entre los alelos S de los granos de polen y del estigma (der.).En la AIG, el fenotipo de AI del polen está determinado por su propio genotipo haploide, es decir, por la constitución genética del gametofito. En la figura 1 se describe como funciona este mecanismo mediante 3 ejemplos diferentes.
i) Autoincompatibilidad esporofítica
j)
k)
l) Fig.2. El mecanismo de autoincompatibilidad esporofítica. Los pistilos de la planta de genotipo S1S2 son polinizados con tres granos de polen, dos de ellos de genotipo S3 y el tercero de genotipo S1. La diferencia entre los dos granos de polen con genotipo S3 es que fueron producidos por dos plantas diferentes, una de genotipo S1S3, la otra de genotipo S3S4. Solamente pueden germinar en los estigmas, elongarse en los estilos y efectuar la fecundación los granos de polen que provienen de una planta que no posee alelos en común con el pistilo. Como la reacción de incompatibilidad depende del genotipo del esporofito que origina a los granos de polen y no del genotipo de los propios granos de polen, la reacción se denomina «esporofítica».
m) En la autoincompatibilidad esporofítica (AIE) el fenotipo de AI de los granos de polen de una planta está determinado por el genotipo diploide de la antera (el esporófito) en la cual se originaron. Así, a diferencia del sistema de AIG en el cual cada grano de polen expresa su propio alelo de incompatibilidad, en este sistema cada grano de polen expresa los dos alelos de incompatibilidad presentes en la planta que lo originó. En otras palabras, en la AIG la reacción de incompatibilidad está determinada únicamente por el alelo presente en el gametofito, mientras que en la AIE queda gobernada por los dos alelos presentes en el esporófito. En esta diferencia sustancial radica, justamente, la denominación de ambos sistemas de AI. La AIE se ha identificado en las familias Brassicaceae, Asteraceae, Convolvulaceae, Betulaceae, Caryophyllaceae, Sterculiaceae y Polemoniaceae.1 21 En la figura 2 se describe mediante un esquema este mecanismo de incompatibilidad.
n) La relación entre las frecuencias de los alelos S recesivos y dominantes refleja un balance dinámico. La relación entre las frecuencias de los alelos S recesivos y dominantes refleja un balance dinámico entre el aseguramiento de la reproducción (favorecido por los alelos recesivos) y el impedimento de la autofecundación (favorecido por los alelos dominantes).
En la flor ocurre meiosis.
Célula madre de la antera va a meiosis. Microespora (masculina).
Célula madre femenina va a meiosis. Macroespora (femenina).
Haploides.
Sufren mitosis, forman estructuras pluricelulares (n).
Grano de polen.
Gametofitos.
Saco embrionario.
Grano de polen: 3n.
Dos encargados de la doble fecundación. Núcleos generativos. Uno encargado de la actividad metabólica. Núcleo generativo.
La ovocélula es fecundada por un núcleo germinativo que constituye el embrión. (2n).
La otra fecundación es a nivel de los alelos polares y el núcleo generativo restante, dan origen al endosperma que es un tejido (3n), en cargado de la nutrición del embrión.
Los otros alélelo son reservas por si el ovocélula muere. Fecundación gametofitos cigoto 2nmitosis y diferenciación.
Meiosis intermedia a las dos mitosis.
Reproducción:
Sexual:
• Autogamia
• alogamia
Hay recombinación:
• variabilidad menor en autógamas
• variabilidad mayor.(alógamas)
Crear variabilidad:
• migración (sexual)
• Mutación Asexual y sexual
• técnicas de ADN recombinante.
Dirigir cruzamiento mediante:
• castraciones y polinizaciones manuales(efectivas y costosas)
• incompatibilidad (genética y propia de la especie que se trabaja)
• androesterilidad.
Incompatibilidad: incapacidad del polen viable de fecundar un saco embrionario.
• Unilateral: especies relacionadas, no es importante en MGV, si evolutivamente.
• Autoincompatibilidad: intraespecie y de utilidad en MGV. regido por locus Smultialélico y self-incompatible.
El polen y ovario producen la proteína P codificada por S, cuando ambas son iguales se inhiben la germinación en tubo polínico.
Grano de polen tubo se inhibe y no llega a fecundar.
Autoincompatibilidad gametofítica: proteína del polen codificada por holotipo del propio grano de polen.
Autoincompatibilidad esporofítica: proteína del polen codificada por el genotipo del esporofito (
N).interacción intralocus de dominancia (un alelo lleva una proteína a otra)
Gineceo (2n), pero puede haber codominancia.
♀S1S2 Proteína P1 y P2. S3P3 si fecunda. S1P1 y S2P2 no fecunda. Esporofito ½ S2 50% P2 y ½ S350%P3.
S1S2 X S2S3 ½ S1S3 ½ S2S3 cruce parcialmente compatible (parte se obtiene parte no)
♀ X ♂ ♀ ♂
Cruzamiento reciproco: Esporofitos: 50% S1P1 y 50% S2P2.
S2S3 X S1S2 ¼ S1S2 ¼ S1S3 ¼ S2S2 ¼ S2S3
♀ X ♂ cruce totalmente compatible.
PROGRAMA DE MEJORAMIENTO GENETICO
• Objetivos ofensivos: lo que queremos incrementar o bajar, ej.: % de proteína en grano, % de azúcar en un fruto. Queremos cambiar la media de un carácter.
• Objetivos defensivos: tratamos de conservar el rendimiento potencial controlando insectos, eliminando malezas, resistencia a insectos o a enfermedades o a herbicidas.
Ideotipo: genotipo ideal al que se quiere llegar, por 2 métodos:
Con variabilidad: método masal y método de selección individual o línea pura.
• Método masal: población con distintos genotipos homocigotas. Seleccionamos
Varios de los genotipos que posean la característica que deseamos. Al siguiente año pasan solamente las líneas que seleccionamos (las mezclamos y sembramos), así procedemos cada año hasta que consideramos que la población original esta mejorada, es decir que es más homogénea.
Producto final: menor nº de líneas puras y más homogéneas que la población original. No se alcanza el máximo potencial ya que hay muchas líneas, pero si es lo más probable que dentro de ellas se encuentre la de mayor potencial. Mezcla de líneas puras, es heterogéneo.
No es un método muy usado en la actualidad, se usa más que nada en poblaciones que no han sido mejoradas, o aquellas que han sido contaminadas.
• Método de selección individual: se seleccionan los genotipos que poseen ciertas características y se siembra en distintas parcelas las semillas de ese genotipo, por ello en cada parcela veremos individuos iguales. Podemos ver mejor los caracteres cuantitativos, las medias, etc. Al año siguiente cosechamos por separado las semillas de cada parcela que contiene las semillas más favorables, y así hasta alcanzar nuestro objetivo.
Producto final: genotipo homocigota. Línea pura, es más homogéneo.
Sin variabilidad: se genera la variabilidad seleccionando líneas y fecundando.
Población F2: altamente heterocigota, expresa todo la variabilidad genética. Mientras más líneas y más diferentes mayor variabilidad.
Seleccionamos una planta y la pasamos a una parcela y obtenemos genotipos diferentes. Para obtener una línea pura tenemos que endocriar (esto lo alcanzamos a partir de la 7ª u 8ª generación).
• Método de Pedigree: a medida que avanzamos hacia la homocigocis
Seguimos seleccionando. Se siembra a una distancia mayor para que expresen su fenotipo. Luego seleccionamos algunas plantas, la cosechamos por separado y la sembramos en una parcela diferente. Dentro de cada familia hay genotipos diferentes y entre familias también hay variabilidad (F3). Dentro de cada familia de la F3 seleccionamos 2 o 3 genotipos y también seleccionamos entre familias y las semillas de cada planta las dejamos autofecundar en parcelas separadas (F4). Dentro de la familia va a haber menor variabilidad y entre familia va a haber mayor variabilidad. En la F4 volvemos a seleccionar genotipos dentro y entre familias, dejando que se auto fecunden y se siembran en distintas parcelas (F5). Dentro de familias disminuye mucho la variabilidad y son más parecidas fenotípicamente. Entre familias aumenta la variabilidad y se diferencias más entre una flia. Y otra. De F5 en adelante las plantas son muy parecidas dentro de familias por eso se selecciona individuos entre familias. Se debe llevar un registro a partir de la F2. En la F7 se alcanza la homocigocis práctica; se habla prácticamente de líneas. Se siembra a densidad comercial (distancia entre plantas) y se hace repeticiones (F8).
Producto final: líneas puras.
Este método es muy laborioso, en la toma de datos, porque necesitamos muchas familias y porque se debe seleccionar mientras se avanza en la homocigocis.
• Método masal: se parte de una F2. No se selecciona directamente las plantas
Que se acercan al ideotipo. Se siembra a densidad comercial. Se hace una selección negativa de plantas que no nos sirvan. Se cosechan las semillas de toda la F2 (por eso no selecciona), se hace lo mismo hasta llegar a F6 o F7 (se mantiene la variabilidad generación tras generación) hasta que consideremos que estamos en homocigocis practica y de cada planta sembramos una parcela por separado entonces llegamos con muchísimas líneas y evaluamos, eliminando la que no sirve, hasta que quedemos con un nº manejable de líneas para hacer un ensayo con repeticiones.
Producto final: líneas puras.
En este método actúa la selecciona natural.
• Método SSD (descendiente de semilla única): modificación del método
Masal. En vez de cosechar todo el lote y hacer una mezcla representativa, se cosecha una semilla de cada planta y se la vuelve a sembrar año tras año hasta llegar a F6 o F7, donde consideremos que tenemos líneas puras y se hace el ensayo con repeticiones. Ventajas: necesitamos menos espacio (se puede hacer en maseta). Método que se usa mucho porque lleva menos tiempo. Desventaja: si es en invernáculo es más caro.
Estimación de la h2 por regresión progenie-progenitor
Mejoramiento alógamas: puede ser hermafroditas (incompatibles) o protoginea (flor femenina madura antes).
• Fecundación cruzada.
• Población equilibrio H-W.
• Polimorfismo: variabilidad intrapoblacional solo autógamas.
• Maíz, árbol, alcaucil, esparrago, trébol.
Variabilidad intrapoblacional:
• Aditiva(genes)
• No aditiva.(genotípica)
H2= var. Genética/ var. Fenotípica. (Si es alta heterosis para fijar genotipos)
h2= var. Aditiva/bar. Fenotípica. (Si es alta respuesta a la selección).
Estimar h2 por regresión: progenie progenitor.
PROGENITOR altura progenie
1 1.2 1.1
2 1.4 1.35
3 1.50 1.55
4 1.10 1.00
5 1.60 1.55
6 1.50 1.45
7 1.45 1.3
8 1.55 1.2
Media= 1.31 progenitor progenie: 1.41
Regresión: ajuste de datos independientes (x) progenie, progenitor dependiente (y.)
Y= a + b × x
A=ordenada al origen
b=pendiente de regresión
b=va aditiva/ var. Fenotípica; b= var. Progenie/var. Fenotípica.
b= (1.2-1.41)×(1.1-1.31)+(1.4-1.41)×(1.35-1.31)…./ (1.2-1.41)2+ (1.4-1.41)2+……
b= 0.64
h2=2×0.64=1.28 100%varianaza aditiva
Hibrido letal:
__________
A H b
_________
B h a
aa letal
bb letal
En el cruce solo quedan los Hh; HH y hh mueren. Clonar el gen de apomixia. Se crea hibrido y por asexualidad se mantiene.
R= h2×DS
( - s) la selección tiende h2 a o. se puede seguir mejorando por heterosis.
h2 realizado= respuesta acumulada/DS acumulado
Mide respuesta real. Cuando h2 es alta se puede aprovechar mediante selección familiar e individual. Evaluar genes de padres por valor de los hijos o selección por marcadores moleculares.
Mejoramiento de alógamas: aprovechar variación no aditiva.
Var. Fenotípica = var. Genética + var. Ambiental.
1) población alógama mejorada de una especieselección artificial Con una media mayor que la silvestre pero con una h2=0 y una H2=0.75.
2) ¿cómo seguir mejorando, Estefanía, eh? fijar genotipos por heterosis, no Emanuel? Mediante ½ HEMANOS, HERMANSO COMPLETOS RETROCRUZA O AUTOFECUNDACION.
3) Ejemplo maíz se esfuerza autofecundación.
4) Método de self fertilization S0.
Conducción de ensayo mediante endocría:
Método masal: obtención de 150 líneas diferentes pero no sabemos si es toda la variabilidad inicial.
Método genealógico: se sospecha la existencia de genes desfavorables, se inserta genes nuevos que están con otros desfavorables y con este método se seleccionan únicamente todos los favorables.
Método SSD: no hay selección solo se toma una semilla, se representa toda la variabilidad.
Aspecto a tener en cuenta:
APTITUD CONVINATORIA: forma de evaluar aporte de cada línea a la descendencia, para seleccionar las líneas o cruzas para hibrido comercial. Medir por aspectos de desarrollo: maduración, color, calidad, etc.
INGENIERIA GENETICA: agrobacterium tumefaciens.
Penetra por herida, atraída por quimiotaxis, son móviles, y poseen PLASMIDO TI genes virulentos que se activan y se transfiere a la región T de la célula vegetal, el T-DNA codifica para opinas y hormonas, son excretadas para ser fuentes de carbono y nitrógeno.
Tecnología terminator: se transmite, no se expresa, es para hacer transplantomica: cromoplasto y cloroplastos, evita escape.
Aptitudes combinatorias:
ACG. General: evalúa aporte de línea común población estandarizada, para aspectos aditivos.
ACE. Especifica: evalúa aporte de línea en cruzamiento con probador pero de poca variabilidad genética. Evalúa lo no aditivo.
Primero se hace ACG, ACE y se deben hacer cruzamientos tomando una línea como madre y luego como padre, observando herencia mitocondrial. Con efecto materno sabemos qué línea va a ser madre y cuan va a ser androestériles.
HIBRIDOS LCS:
Simple: A ×B 50 % de genes de A y 50 de B. heterosis máxima. Homeostasis solo fisiológica, poca adaptabilidad.
3 vías: H(A ×B) × C. 25 de A, 25 de b y 50 de C. no es uniforme. Homeostasis intermedia, no hay depresión, madre es hibrida.
Hibrido doble: H(A ×B) × H(c ×d) ¼ de cada individuo, mas variable, heterosis mínima, adaptabilidad máxima.
Variedades genéticas sintéticas o compuestos: de líneas puras se selecciona 6 a 8 materiales que van a ser los de mayor ACG y ACE, se las deja recombinar entre sí de la población resultante de la recombinación (en E H-W) es la que se analiza. Mas variable, menos heterosis mas adaptabilidad.
Recursos genéticos vegetales: población de cultivo o relacionada que puede poseer genes de interés para mejoramiento.
Centros de origen: lugar geográfico donde se domestico un cultivo, puede llegar a encontrar recurso genético. Ej.: china
Pool génicos: representan biodiversidad. Alelos diferentes en el ecosistema.
Primarios: todas las variedades tradicionales s modernas.
Secundario: especies relacionadas, se pueden cruzar.
Terciario: especies que se cruzan solo con técnicas de laboratorio.
Cuaternario: todas las especies vivientes, por ingeniería genética.
Volver a la biodiversidad que se perdió por perdida de variabilidad.
In-situ: parques – reservas
Ex-situ: bancos de germoplasma.
Uso en MGV.
Introgresión: incorporar uno o pocos genes específicos y recuperar genoma del cultivo, retrocruza.
Incorporación: amplificar variabilidad con muchos genes simultáneamente.
Ej.: tomate silvestre por mejorado. Trigo y centeno intergénico.
Interacción genotipo por ambiente: cambio de ranking de los materiales en diferentes ambientes.
Ensayos: pruebas a gran escala se repiten varios años en diferentes localidades y con testigos, a través de regresión conjunta y se toma como variante independiente al promedio de desvió ambiental de todo los materiales sembrados. Analizar grafico.
Ejercitación marcadores moleculares.
ANDROESTERILIDAD, ESPECIES DE MULTIPL. Y REPRODUC. ASEXUAL: La androesterilidad es un mecanismo biológico que impide la formación de polen o su fertilidad. Es la condición por la cual las plantas hermafroditas o bisexuales son incapaces de producir anteras, polen o gametos masculinos funcionales. La androesterilidad es muy útil para el mejoramiento de plantas, porque proporciona un medio muy eficaz para simplificar la formación de híbridos. En las líneas androestériles las flores no producen anteras funcionales y, por lo tanto, no puede haber autopolinización; serán polinizadas solamente por la línea que se use como progenitor masculino.
Androesterilidad génica o nuclear. Producida por genes nucleares normalmente recesivos. Existen en todas las especies estudiadas, y se conocen muchas localizaciones y varios alelos por locus.
Androesterilidad citoplasmática. La transmisión de la esterilidad masculina es exclusivamente vía materna, es decir, de madres a hijas. Los genes responsables están ubicados en algún orgánulo citoplásmico. Es de utilidad en plantas de reproducción vegetativa ya que la semilla obtenida produce una planta híbrida con polen infértil.
Androesterilidad Génico-Citoplásmica. Se debe a la interacción entre un gen recesivo presente en el núcleo y un factor citoplasmático presente en el citoplasma. Se diferencia del tipo citoplasmático en que la progenie de las plantas androestériles no es necesariamente androestériles, sino fértil cuando se utilizan ciertas plantas como polinizadoras. Se utiliza en programas de mejoramiento poblacional y en obtención de híbridos de tres líneas.
Para la producción de semilla híbrida de cebolla, usando la androesterilidad, se necesitan tres líneas: A, B y R.
Línea A: Línea androestéril.
Línea B: Línea mantenedora de la línea A. Genéticamente es semejante a la línea A, excepto que produce polen.
Línea R: Línea genéticamente diferente a la línea A y usada para hacer el cruzamiento con la línea A. para la producción de semilla híbrida. Se denomina restauradora.
Las plantas de multiplicación asexual o vegetativa se reproducen asexualmente, pero por motivos de técnica agrícola se prefiere hacerlo por esquejes, estacas, zuecas, rizomas, tubérculos, injertos, etc. Todos los individuos de un clon son genéticamente idénticos. En general, los individuos que se propagan vegetativamente suelen ser altamente heterocigotos. Entran en este grupo todas las leñosas, tanto árboles como arbustos y gran número de herbáceas (patata, fresa, clavel, caña de azúcar, mandioca, etc.).
En plantas de reproducción asexual o plantas apomícticas el mecanismo sexual esta anulado y o bien aborta el proceso de formación del cigoto en todo o en parte, o bien los órganos sexuales se transforman en vegetativos.
Se denomina apomixis a la reproducción asexual por medio de semillas. Las plantas que presentan este tipo de reproducción producen sus semillas sin que ocurra meiosis ni fertilización, por lo que sus descendientes son genéticamente idénticos a la planta madre. Se halla ampliamente distribuida en ciertas familias de plantas, tales como las poáceas, las rosáceas, gramineas y las compuestas.
La agamospermia y la viviparidad son dos fenómenos asociados a la apomixis.
Viviparidad. Es la transformación de los órganos reproductores en vegetativos: las flores o inflorescencias se transforman en bulbillos o cualquier clase de propágulos.
Agamospermia. Es la apomixia en sentido estricto. Falla la reproducción sexual, pero se forman semillas de origen asexual.
Tipos de agamospermia:
Embrionía adventicia. Se forman embriones asexuales (además del sexual) a partir de una célula de la madre por simple mitosis. Un ejemplo lo constituyen las líneas nucleares en cítricos.
Apomixia gametofítica. Falla alguna fase de la reproducción sexual.
- Aposporia: la célula madre del gameto femenino degenera y se sustituye por una célula del esporofito que se desarrolla por simple mitosis para dar lugar a la semilla.
-Diplosporia, partenogénesis diploide u obligada: la célula madre del saco embrionario empieza la meiosis, pero ésta aborta y se reconstituye una célula diploide que puede desarrollarse sin necesidad de polinización. Otras veces se da una fusión de células haploides del gametofito, como en la frambuesa.
- Partenogénesis haploide: se desarrolla el individuo a partir del gameto femenino haploide (oosfera), como en la patata, frambuesa, etc.
Ventajas de la apomixis:
Producen sus semillas sin que ocurra meiosis ni fertilización, por lo que sus descendientes son genéticamente idénticos a la planta madre.
Permite la fijación indefinida de genotipos altamente adaptados a su ambiente.
Los descendientes no permanecen en las inmediaciones de la planta madre, compitiendo con ella por recursos, sino que gracias a la dispersión de las semillas los nuevos individuos pueden explorar y conquistar nuevos ambientes.
Desventajas:
Carecen de las ventajas adaptativas que ofrece la reproducción sexual.
Si la planta madre posee una mutación o enfermedad, sus descendientes también la presentarán.
Selección clonal es la obtención de un clon idóneo, es decir que todos los individuos de un clon son genéticamente idénticos. La papa, el ajo y el espárrago son 3 de las especies en donde se puede aplicar la selección clonal.
Las ventajas que representa para el mejoramiento vegetal:
Se pueden utilizar como propágulos para selección de semillas.
Producen semillas sin que ocurra meiosis ni fertilización.
Sus descendientes son genéticamente idénticos a la planta madre.
MEJORA DE PLANTAS AUTOGAMAS
Las plantas autógamas son aquellas que se reproducen sexualmente por autofecundación. La autógamas absoluta no es común, si bien se consideran prácticamente autógamas aquellas plantas con menos de un 4% de alogamia. Una población de plantas autógamas, en la que no se ha realizado selección, estará formada por individuos homocigotos. Esto es debido a la autofecundación generación tras generación.
Las variedades autóctonas (indígenas, de la tierra o variedad local), son una mezcla de genotipos que están bien adaptados al ambiente en que se cultivan y además son endémicas de un área. En una variedad autóctona, los componentes de la población serán mayormente homocigotos. Las poblaciones autóctonas son importantes en MGV ya que al ser mezclas de genotipos están bien adaptadas, amortiguan bien los golpes a los que puedan estar sometidas en diferentes estaciones.
Las principales fuentes de variabilidad en las poblaciones autógamas son:
Mutación: las líneas puras permanecen homocigóticas siempre que se mantengan por autofecundación. Sin embargo existe una frecuencia de mutación que genera variabilidad, en un orden de 1/100.000 o 1/1.000.000 gametos mutados/gametos normales.
Hibridación espontánea y recombinación: en las poblaciones autógamas ocurre también alogamia, que proporciona un mecanismo para que se puedan recombinar caracteres existentes en los diferentes individuos de la misma población. La hibridación también puede ocurrir con miembros de otras poblaciones lo que lleva a la aparición de caracteres no presentes en la población original. Las recombinaciones que se producen entre poblaciones distintas son superiores a las que se producen dentro de la misma población.
Los criterios que se deben tener en cuenta para realizar hibridaciones son:
Saber los límites y la naturaleza de la variabilidad en F2
Estar al tanto del progreso de la población hacia la homocigocis completa.
Conocer la naturaleza de la combinación genética más adecuada.
Los factores que afectan a la recombinación entre los genes aportados por cada padre son:
El n° de genes diferentes en ambos parentales: el n° de loci diferentes entre ambos padres determinara el n° de genotipos y fenotipos obtenidos en un cruzamiento donde no existe ligamiento entre los genes.
N° de alelos en cada locus: en un cruzamiento entre dos líneas puras o líneas consanguíneas, cada locus tendrá un máximo de 2 alelos, uno por cada variedad. El n° de genotipos aumenta cuando se incrementa el n° de loci que presentan más de 2 alelos por locus.
Ligamiento: afecta la frecuencia de las combinaciones génicas, favoreciendo las combinaciones parentales a expensas de las recombinantes.
Diferencias estructurales entre los cromosomas: también afectan al porcentaje de recombinación entre caracteres. Ej.: las inversiones afecta las relaciones espaciales y el grado de cooperación entre los genes.
Para llevar a cabo un cruzamiento dirigido hay que tener en cuenta:
Objetivos: es lo primero que debe fijarse para la mejora de cultivo.
Elección de parentales: una vez fijados los objetivos se debe realizar una buena elección de los parentales para el cruzamiento. Se parte de 2 parentales que entre ambos reúnan los genes que forman el genotipo ideal.
Cruzamientos: para realizarlos es necesario emascular, es decir, quitar las anteras de las plantas que actuaran como parental femenino, para que no reciban polen no deseado. Cuando el estigma este receptivo, se transfiere el polen de la planta que actúa como parental masculino. Los híbridos pueden hacerse en campo, en el invernadero o en cámara de cultivo.
Androesterilidad: proporciona un medio muy eficaz para simplificar la formación de híbridos. En las líneas androestériles las flores no producen anteras funcionales y, por lo tanto, no puede haber autopolinización; serán polinizadas solamente por la línea que se use como progenitor masculino.
Cruzamientos compuestos: éste método requiere que la F2, producto de varios cruzamientos, se mezcle en una población compuesta. Es importante ya que permite que el germoplasma de cada variedad se combine con el de todos los otros.
En el método de retrocruzamiento ciertas características se transfieren de la especie B (donante) a la A (parental recurrente) sin que se produzca cambio alguno en la integridad de la especie A. Esto ocurre en la naturaleza, cuando los productos de cruzamientos de 2 especies se cruzan repetidamente durante varias generaciones con el parental A. Los cruzamientos repetidos con la especie A significan que la población toma características de A, sin embargo, por azar o por selección natural sobreviven algunas características de B, que se incorporan a la especie A. Los genes de B incorporados en A se denominan genes bajo transferencia. Cuando este proceso está controlado se dice que se aplica el método de mejora por retrocruzamiento o selección recurrente.
Ensayos comparativos de rendimiento
Son pruebas a gran escala de los materiales próximos a comercializar en comparación con testigos conocidos y materiales de otras empresas. Se repiten o replican en diferentes localidades y en diferentes años, por lo tanto se emplean también para medir la interacción genotipo x ambiente.
Se estima a través de una regresión conjunta, como variable independiente se toma al índice ambiental (IA: promedio en un ambiente de todos los materiales sembrados en él) y la variable dependiente es el rendimiento de cada material en cada ambiente.
G1: en los peores ambientes tiene un comportamiento bueno, satisfactorio; en los mejores ambientes, no cambia mucho (genotipo estable, pero poco adaptado).
G2: es inestable (cambia mucho su comportamiento); no adaptado a los malos ambientes, pero muy bien adaptado a los buenos.
G3: Al igual que G1 es estable porque no cambia mucho su respuesta; a diferencia de G1, está bien adaptado, hace un buen uso de los recursos.
G4: es muy estable, pero no está adaptado.
Ploidias:
INGENIERIA GENETICA: agrobacterium tumefaciens.
Penetra por herida, atraída por quimiotaxis, son móviles, y poseen PLASMIDO TI genes virulentos que se activan y se transfiere a la región T de la célula vegetal, el T-DNA codifica para opinas y hormonas, son excretadas para ser fuentes de carbono y nitrógeno.
Tecnología terminator: se transmite, no se expresa, es para hacer transplantomica: cromoplasto y cloroplastos, evita escape.
Marcadores moleculares:
En base a los textos leídos identifica:
a) Los organismos nacionales e internacionales que regulan la propiedad de los materiales vegetales obtenidos en un programa de mejoramiento genético.
b) El tipo de propiedad (patente, derecho de obtentor, etc). Describe brevemente cada uno de ellos.
c) Las excepciones de las normativas vigentes y en que criterios se basan tales excepciones.
d) Emite tu opinión acerca del marco regulador en nuestro país para la obtención de materiales vegetales.
a)
- INSTITUTO NACIONAL DE SEMILLAS (INASE).
- UNIÓN INTERNACIONAL PARA LA PROTECCIÓN DE OBTENCIONES VEGETALES (UPOV) y (ARPOV) FILIAL ARGANTINA.
- COMISIÓN NACIONAL DE SEMILLAS (CONASE).
- ASOCIACIÓN DE SEMILLEROS ARGENTINOS (ASA).
b) Derecho de obtentor (DOV): es un derecho de propiedad intelectual que se le confiere a esta persona un derecho exclusivo, bajo el que se requiere de su autorización para poder realizar ciertos actos de explotación de la variedad cuya protección se detenta. Dando la posibilidad de obtener una remuneración (royalities), por la explotación se “su” variedad por terceros.
Patente: una invención debe poseer las siguientes condiciones para patentarse: debe tener uso práctico; característica de novedad (que no se conozca hasta el momento) y debe ser resultado de una actividad inventiva. (Actividad inventiva no es un término que se aplique a obtenciones de variedades vegetales, por ende, se justifica contar con un sistema especial para obtenciones vegetales).
b) Excepciones:
- para agricultores que adquirieron la semilla originaria legalmente y para uso propio, la cual sembró en su propio campo y reservo parte del total cosechado para reutilizarla como semilla.
- Para mejoradores que quieran utilizar la variación de semilla para producir una nueva variedad.
- Para el uso privado de la variedad protegida con fines de experimentación e investigación, no comerciales.
- De la utilización o venta del producto obtenido como materia prima o alimento.
- De interés publico, en cuyo caso se puede establecer el “uso publico restringido” de un cultivo por un periodo de dos años con el fin de asegurar un abastecimiento adecuado de semilla en el país. En esta situación s se puede otorgar una compensación al titular.
- Estas normas se producen para controlar el mercado de semillas y asegurar a los productores agrarios la calidad e identidad de la variedad que adquieran.
c) En el marco argentino es un tema particular porque tampoco posee el respeto de otras leyes básicas de regulación, es preciso aclarar que en Argentina no se admite la doble protección, o se esta en el sistema de obtentor o el de patentes, esto en mi opinión, ambos poseen beneficios y contras para la regulación de la obtención de variedades mejoradas y protección del mejorador, una unión de ambas seria provechoso. Además, no se puede permitir a grandes empresas poseer como “propiedad” una variedad de un uso masivo, generando poder en esta. Debe existir un ente que obligue el respeto del esfuerzo del mejorador y que este tenga derecho sobre su propio trabajo pero que no abuzar en sentido amplio sobre su trabajo por ser único o por otro motivo, y el ente regulador debe estar capacitado para evolucionar y resolver los diferentes problemas biotecnológicos.
d) La autoincompatibilidad (AI) es la incapacidad de una planta hermafrodita para producir semillas por autopolinización aunque presente gametos viables. Es una estrategia reproductiva para promover la fecundación entre individuos que no estén relacionados y, por ende, es un mecanismo creador de nueva variabilidad genética.1
e) Autoincompatibilidad gametofítica
f)
g)
h) Fig. 1. El mecanismo de autoincompatibilidad gametofítica. La planta de genotipo S1S2 produce granos de polen con alelos S1 o S2, los cuales, al ser idénticos a los alelos S presentes en el estigma, no pueden germinar (izq.). Si sobre el estigma de una planta S1S2 llegan granos de polen de una planta con genotipo S1S3, el 50% de los mismos (aquellos con el alelo S3) podrán germinar y efectuar la polinización, la incompatibilidad se dice parcial (centro). Si sobre los estigmas de la planta de genotipo S1S2, finalmente, arriban granos de polen de otra planta con genotipo S3S4, la totalidad de los granos de polen podrán germinar ya que no hay identidad entre los alelos S de los granos de polen y del estigma (der.).En la AIG, el fenotipo de AI del polen está determinado por su propio genotipo haploide, es decir, por la constitución genética del gametofito. En la figura 1 se describe como funciona este mecanismo mediante 3 ejemplos diferentes.
i) Autoincompatibilidad esporofítica
j)
k)
l) Fig.2. El mecanismo de autoincompatibilidad esporofítica. Los pistilos de la planta de genotipo S1S2 son polinizados con tres granos de polen, dos de ellos de genotipo S3 y el tercero de genotipo S1. La diferencia entre los dos granos de polen con genotipo S3 es que fueron producidos por dos plantas diferentes, una de genotipo S1S3, la otra de genotipo S3S4. Solamente pueden germinar en los estigmas, elongarse en los estilos y efectuar la fecundación los granos de polen que provienen de una planta que no posee alelos en común con el pistilo. Como la reacción de incompatibilidad depende del genotipo del esporofito que origina a los granos de polen y no del genotipo de los propios granos de polen, la reacción se denomina «esporofítica».
m) En la autoincompatibilidad esporofítica (AIE) el fenotipo de AI de los granos de polen de una planta está determinado por el genotipo diploide de la antera (el esporófito) en la cual se originaron. Así, a diferencia del sistema de AIG en el cual cada grano de polen expresa su propio alelo de incompatibilidad, en este sistema cada grano de polen expresa los dos alelos de incompatibilidad presentes en la planta que lo originó. En otras palabras, en la AIG la reacción de incompatibilidad está determinada únicamente por el alelo presente en el gametofito, mientras que en la AIE queda gobernada por los dos alelos presentes en el esporófito. En esta diferencia sustancial radica, justamente, la denominación de ambos sistemas de AI. La AIE se ha identificado en las familias Brassicaceae, Asteraceae, Convolvulaceae, Betulaceae, Caryophyllaceae, Sterculiaceae y Polemoniaceae.1 21 En la figura 2 se describe mediante un esquema este mecanismo de incompatibilidad.
n) La relación entre las frecuencias de los alelos S recesivos y dominantes refleja un balance dinámico. La relación entre las frecuencias de los alelos S recesivos y dominantes refleja un balance dinámico entre el aseguramiento de la reproducción (favorecido por los alelos recesivos) y el impedimento de la autofecundación (favorecido por los alelos dominantes).