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MEJORAMIENTO DE PLANTAS

Agricultares comienzan domesticando y seleccionando cultivos en forma empírica. Hoy cultivares de altos rendimientos son desarrollados por mejoradores para satisfacer las necesidades de la agricultura moderna y el continuo crecimiento demográfico.

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MEJORAMIENTO DE PLANTAS

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Presentation Transcript

  1. Agricultares comienzan domesticando y seleccionando cultivos en forma empírica. Hoy cultivares de altos rendimientos son desarrollados por mejoradores para satisfacer las necesidades de la agricultura moderna y el continuo crecimiento demográfico Ocurre desde que los hombres dejan de ser nómades para ser sedentrarios. MEJORAMIENTO DE PLANTAS

  2. Centros de Origen (Vavilov, 1926) China, Indostán, Asia Central, Asia Menor, región Mediteránea, Abisinia (Etiopía), América Central y región centro occidental de Sudamérica (Perú, Ecuador, Bolivia)

  3. Origen de algunas especies cultivadas • 300.000 especies de plantas vasculares • 300 especies han sido domesticadas (12% de las familias de plantas) • menos de 30 constituyen la base alimentaria (Graminae, Leguminosae, Solanaceae, Rosaceae)

  4. Maíz primitivo Teosinte (progenitor silvestre) Domesticación: Modificaciones genéticas por nuestros antepasados desde hace 10,000 aňos El hombre por medio de la selección ha modificado genéticamente los cultivos a partir de plantas silvestres para lograr mejoras. Maízmoderno

  5. Lechuga silvestre Variedad moderna de lechuga Zanahoria silvestre Variedad moderna de Zanahoria

  6. Aumento de los rendimientos en Chile en los últimos 40 años

  7. Etapas de los métodos de Mejoramiento Genético • Obtención y descubrimiento de variabilidad genética. • Combinación de la variabilidad disponible. • Selección de los individuos con caracteres de interés. • Reagrupación de genes favorables. • Estabilización fenotípica • Multiplicación de las selecciones. • Distribución y comercialización de las nuevas variedades para uso de los agricultores

  8. Selección: No crea variabilidad Actúa sobre caracteres heredables Base del Mejoramiento: Variabilidad Genética Fenotipo = Genotipo + Ambiente + Interacción P = G + E + G x E

  9. Generación Parental Mismo ambiente Heredable o No Heredable Heredabilidad Proporción de la variación fenotípica entre individuos atribuible a diferencias genéticas. Grado en que la progenie se asemeja a los padres. H = Vg / Vp h2 = Va / Vp Toma valores entre 0 y 1

  10. POBLACIÓN INICIAL GRUPO SELECCIONADO S PROGENIE DE SELECCIÓN R Selección y Respuesta Se busca cambia las frecuencias génicas, pero se debe trabajar con varios loci en forma simultánea. Diferencial de selección (S) Diferencia entre la media de la población y la selección. Respuesta a la selección (R) Diferencia entre la media de la generación parental y la descendencia de la selección. R = h2 S

  11. El fenotipo de un individuo, de una planta o de una variedad, se refiere a la suma de características que lo identifican.  Por otra parte, el genotipocorresponde al arreglo particular de genes de un determinado individuo, planta o variedad. Es la constitución genética total de un organismo, almacenada específicamente en el ADN. Fenotipo = Genotipo + Ambiente + Interacción P = G + E + G x E Caracteres CualitativosCaracteres Cuantitativos Variación en clases Variación continua Sin influencia medio Influenciado por medio Pocos genes ó 1 Generalmente +2 genes Ej: aristas vs sin Ej: altura (cm) rugosa vs lisa peso (gr)

  12. Pisum sativum CARACTERES ESTUDIADOS POR GREGOR MENDEL 1865 (caracteres cualitativos)

  13. Caracteres cuantitativos

  14. AUTOGAMIA PANMIXIA (homocigosis) (heterocigosis) MULTIP. VEG. (clones heterocigotos) • Plantas Autógamas Líneas puras • Plantas Alógamas Variedades híbridas • Reproducción Vegetativa Genotipos con características favorables

  15. MEJORAMIENTO DE PLANTAS AUTÓGAMAS • Selección individual • Selección masal • Hibridación Genealógico • Masal • Retrocruzamiento • SSD MEJORMIENTO DE PLANTAS ALÓGAMAS REPRODUCCIÓN VEGETATIVA • Cruzamientos Selección • Selección de variedades heterogéneas • Mutaciones inducidas • Hibridación de líneas puras • Selección masal • Retrocruzamiento • Selección recurrente

  16. MEJORAMIENTO DE TRIGO

  17. Determinación de objetivos: • Resistencia a enfermedades • Resistencia a la tendedura • Altos rendimientos • Calidad panadera • Altos contenidos proteicos • Etc....

  18. Biotecnología Nueva Variedad MEJORA GENÉTICA Bioquímica Fitotecnia Fisiología Estadística Genética Botánica Fitopatología

  19. MARCADORES MOLECULARES • PROTEINAS • Isoenzimas • ADN • RFLP (Random Fragments Length Polimorphism) • PCR- RAPDs (Random Amplified Polimorphic DNA) • AFLPs (Amplified Fragment Length Polimorphism) • Minisatélites o VNTR • Microsatélites o SSR (Simple Sequence Repeats)

  20. A A a a A A a ¼ ½ ¼ A a a PROTEINA PROTEINA PROTEINA mutación que produce una proteina corta EL E C T R O F O R E S I S D E P R O T E I N A S BASE MOLECULAR DE LA GENETICA MENDELIANA Genealogía para un gen autosomal recesivo

  21. SONDA Electroforésis en agarosa H H H INDIVIDUO 1 4 kb 2 kb Hind III 4 kb 4 kb + 2 kb 2 kb H H INDIVIDUO 2 4 kb 2 kb 6 kb falta ! Hind III 6 kb FRAGMENTOS DE RESTRICCIÓN POLIMÓRFICOS (RFLP’s, Restriction Fragment Length Polymorphism) Hind III 3´- T T C G A A – 5´ 5´- A A G C T T – 3´ “LOCUS POLIMÓRFICO”

  22. SECUENCIA ORIGINAL DE ADN A AMPLIFICAR 5’ 3’ ´Primers’ escogidos o creados • SEPARAR LAS CADENAS CON CALOR. UBICACIÓN DE LOS ‘PRIMERS’ • POLIMERIZACIÓN Tag Polimerasa (72°C) Nuevos ´Primers’ • SEPARAR LAS CADENAS CON CALOR. UBICACIÓN DE LOS ‘PRIMERS’ • POLIMERIZACIÓN • Se producen los fragmentos deseados Tag Polimerasa “SE UTILIZA UN TERMOCICLADOR” REACCIÓN EN CADENA DE LA POLIMERASA ( PCR )

  23. Muestras de ADN Termociclador Reacción de RAPD, Partidor OPU – 0557 Variedades

  24. Aplicaciones de corto plazo • Identificación de parentales o test de paternidad • Identificación y protección de variedades • Certificación de pureza genética en la producción de híbridos • Monitoreo de fecundación cruzada y autofecundación • Evaluación de germoplasma y poblaciones de mejoramiento (variabilidad, diversidad, clasificación distancia genética y filogenia) • Construcción de colecciones nucleares en bancos de germoplasma a partir de estudios sobre diversidad y distancia genética

  25. Aplicaciones de mediano y largo plazo • Construcción de mapas genéticos de ligamiento • Mapeo genético de QTL (Quantitative Trait Loci) • Exploración de locus homólogos en otras especies, a través de mapeo comparativo • Introgresión de características via retrocruzamiento asistido por marcadores • Selección y recombinación dirigida de genotipos superiores • Selección temprana en cultivos perennes

  26. Mapa genético de tomate Filogenia para accesiones de Fragaria

  27. CULTIVO DE TEJIDOS • Composición general: • Fuente de Carbono (azúcares) • Macronutrientes (N, K, etc) • Micronutrientes (Fe, Cl, etc) • Vitaminas • Agente gelificante (para medios sólidos) • Reguladores de crecimiento (hormonas vegetales) • Otros compuestos USOS Prpopagación masiva Rescagte de embriones Cultivo de meristemas (saneamiento de virus) Cultivo de anteras (producción de plantas haploides) Embriogenesis somática Transformación

  28. A. tumefaciens TRANSFORMACIÓN GENÉTICA

  29. TRANSFORMACIÓN GENÉTICA Biobalística

  30. MEJORAMIENTO GENÉTICO DE PLANTAS CON TRANSFORMACIÓN GENÉTICA Transformación de Plantas Biobalística o Agrobacterium Mejoramiento Genético Resistencia a Herbicidas Calidad del Producto Resistencia a Patógenos Esterilidad Sexual Roundup Listo Materna Paterna Color Postcosecha Hongos Bacterias Insectos

  31. PLANTAS QUE HAN SIDO TRANSFORMADAS GENÉTICAMENTE AbetoAcelgaAlfalfaAlgodónAlamoArabidopsisArrozArvejaCamoteCaña de azucarCebadaCentenoClavelCrisantemoEspárrago Eucalyptus Frambuesa Frutilla Kiwi Lechuga Lirio Maíz Maní Manzana Maravilla Orquidea Papa Papaya Petunia Pera Pino Plátano Poroto Poroto de soya Remolacha Repollo Rosa Sorgo Tabaco Tomate Tulipán Trigo Vides Zanahoria Zapallo

  32. GENES UTILIZADOS Y CARACTER CONFERIDO EN PLANTAS TRANSGÉNICAS Tipo de gen utilizado en transgénesis Caracter que confiere a la planta • Resistencia a Insectos • Resistencia a Virus • Resistencia a Hongos • Resistencia a Bacterias • Resistencia a Herbicidas • Retraso maduración de frutos Toxina de Bacillus thuringensis Proteína de la cubierta viral Quitinasas, glucanasas de plantas y de otros organismos Lisozima humana y de cerdo. Otros péptidos bactericidas Genes cuyos productos afectan la biosíntesis de aminoácidos, o la fotosíntesis Genes cuyos productos afectan la biosíntesis del etileno, o la formación de pared celular

  33. Glifosato Bromoxinil GUS

  34. ANTISENTIDO Aire Etileno 57 59 63 67 70 Edad (días) CONTROL Aire Etileno 50 53 56 59 70 Edad (días)

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