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SADAT DAVID GRISALES ESCOBAR
INGENIERIA AGRONOMICA
El crecimiento de la demanda por alimento con la limitante de tierras
aptas para arar, hace necesario el incremento del rendimiento
agronómico de los cultivos en el tiempo.
SITUACION ACTUAL
Avances en marcadores tecnológicos, estadísticas de predicción y métodos de
crianza han permitido un continuo incremento del rendimiento en cultivos
a través del mejoramiento genético.
MEJORAS EN LOS CULTIVOS DE HOY
El mayor problema o cuello de botella es la duración de la etapa fenología de las
plantas cultivables, ya que esta es limitada biológicamente por el genoma de
cada uno de los cultivos.
PROBLEMÁTICA
Cultivos in vitro que pueden sustancialmente reducir el tiempo de generación de
una planta a través de los ciclos rápidos de la meiosis y la mitosis de las células.
Este herramienta de propagación vegetal puede ser útil en el futuro para
programas de fitomejoramiento, logrando así el objetivo de una producción
sostenible de alimento.
SOLUCIÓN PROPUESTA PARA GENERAR PLANTAS EN MENOR TIEMPO
El incremento en la producción de los cultivos se debe en un 50% al manejo y crianza .
Los 3 cultivos mas grandes en USA: maíz, trigo y soja, muestran incremento en el rendimiento (1930 a 2012).
MANTENIÉNDOSE CON LA DEMANDA ALIMENTARIA
CAMBIOS EN:
1) Patrones climáticos.
2) Suelo y agua disponibles.
Generan nuevos desafíos para los Fito mejoradores en asegurar la estabilidad delrendimiento en ambientes cambiantes.
Figura 1. Rendimiento /ganancias de los principales cultivos de Estados Unidos.El rendimiento promedio por año en toneladas métricas / ha
Ciclos rápidos de meiosis y mitosis en las células por medio del cultivo
de tejidos vegetales, que permiten reducir el tiempo de generación de
los cultivos.
Permitiendo mas oportunidades de recombinación y selección genética en
una misma unidad de tiempo.
CULTIVO IN VITRO
Variación genética y fenotípica aditiva
Intensidad de selección , control parental , y el tiempo.
Elección de germoplasma para la formación de poblaciones segregantes.
El factor restante más crítico a maximizar la ganancia genética es el tiempo.
El número de generaciones por año es biológicamente limitada.
GANANCIA GENETICA
• El rendimiento promedio de las poblaciones de cría se incrementa a travésde la selección de plantas individuales con un rendimiento superior.
• Puede ser expresado como ganancia genética en diferentes formasdependiendo de la situación :
GANANCIA GENETICA POR CICLO GANANCIA GENTICA POR AÑO
El objetivo del fitomejoramiento es laidentificación y desarrollo de individuossuperiores y las familias
GANANCIA GENÉTICA POR CICLO
K= Porcentaje de individuos seleccionados que avanzó a la siguiente Generaciónc= Es el grado de control parental (es decir, el control genético de los machos, hembras, ambos sexos)h2= Es una medida proporcionada por la varianza fenotípica y porla varianza genética aditiva.
La varianza genética aditiva es el componente de la varianza genética que se trasmite A la progenie
GANANCIA GENÉTICA POR AÑO
• ES UTILIZADA AUN MAS ESPECIFICA DONDE INTERVIENE DIFERENTES AMBIENTES Y REPETICIONES EN SI SE CENTRA EN LA GESTIÓN DE TIEMPO (EXPRESADO EN Y) COMO UN MÉTODO PARA MAXIMIZAR LA GANANCIA GENÉTICA.
Concepto de un vivero in
vitro, donde los nuevos
genotipos están formados
por la producción in vitro
de los gametos y su
posterior fusión.
El tiempo de generación
se ve limitada por la
rapidez con que las
células somáticas pueden
formar nuevos gametos y
su rapidez en fusionarse.
PRODUCIR LÍNEAS HOMOCIGOTAS Y HOMOGÉNEAS A TRAVÉS DE UNA COMBINACIÓN DE VIVEROS (GENERACIONES POR AÑO) Y LA TECNOLOGÍA DE DH (HOMOCIGOSIS POR GENERACIÓN).
Elección del germoplasma: formaciónde poblaciones segregantes (Aditiva)
Intensidad de selección: % de individuos avanzado después de un ciclo.
Cultivo tejidos-divisiones
haploides-guardería
División meiotica-
mitotica /48 horas
1 ciclo / semana
DH-(homocigosis
/generación)
1 recombinación/año
Vivero in vitro
12 ciclos
recombinación/año
Intervalos de 1
semana
Gua
rder
ía-c
ultiv
o in
vitr
o Menor tiempo-menores recursos
Aumento en la eficiencia de la
selección
Líneas celulares-plantas maduras
rápidamente
Evolución fenotípica
REGENERACIÓN DE PLANTAS
<100% eficiente
Varía en las especies
INVESTIGACIÓN
Genotipos dependientes
En el sistema de cultivo de
tejidos
TABACO 37 A 73 %
ARROZ 25-48 %
MAÍZ 41-59 %
ALGODÓN 5-33 %
SOYA 93-100 %
Células somáticas
gametos
Homocigotos y
líneas homogéneas
generar híbridos
Fusionados in vitro
(gametos )
Desarrollo se
semillas sintéticas
embriones somáticos
SEMILLAS SINTÉTICAS
• Alfalfa ( Medicago sativa) • Ciclamen (Cyclamen persicum mill)
• Salparni (Desmodium gangeticum )
GENERACIÓN CON LARGOS TIEMPOS
• Leucaena
• Dos años para florecer
• Panacas (carya illinoinensis)
• 6 a 7 años de edad- florecer
• Vernalización
• Ciclo de enfriamiento para producir floración
• Melocotones (prunus persica)
• Plantas anuales ( maiz , soja)
• Trigo (Triticum aestivum)
• Apomicticas: producción de semillas sin necesidad de meiosis idénticas al padre
OBSERVACIONES FINALES Y RETOS PARA EL FUTURO
Avances y eficiencia del
Fitomejoramiento
Capacidad de estimular la
meiosis y para generar gametos
in vitro
Vivero in vitro
La regeneración es genotipo -
dependiente.
(QTL) quantitative trait loci
Variación somaclonal
(estrés induce cambios)
Conocimiento , < Metodología Mecanismos genéticos:
Control meiosis
Producción degametos a partir decélulas m.somáticas
> Generaciones/año; > Ganancia genética; > Velocidad de rendimiento de cultivos (Figura 1)
Principal ventaja
Obtención de
mayor numero
de generaciones
Aumentar
ganancia
genética
Disminuir
tiempo