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Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de plantas
Luis De Stefano Beltrán, PhDLaboratorio de Genómica Funcional, UPCH
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“Morir de hombre es el más amargo de los destinos”
Homero, La Odisea.
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La agricultura tiene impactos . . .
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El Mito de “La Agricultura es Natural”
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Agricultura Orgánica rinde menos
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Cultivo Rendimiento
Récord(Kg/Há)
RendimientoPromedio(Kg/Há)
Rendimiento Promedio
(% del récord)
PérdidaPromedio por factor Biótico
(% del récord)
PérdidaPromedio por
factor Abiótico
(% del récord)
Trigo 14,500 1,880 13.0 5.0 82.1
Cebada 11,400 2,050 18.0 6.7 75.4
Soya 7,390 1,610 21.8 9.0 69.3
Maíz 19,300 4,600 23.8 10.1 65.8
Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1
Remolacha Azucarera
121,000 42,600 35.2 14.1 50.7
Rendimientos Promedios y Récords de algunos cultivos importantes (Bray et. al., 2000)
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Factores que causan pérdidas en agricultura
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La brecha global de Productividad Agrícola: 2010-2050
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"Y él lo dio por su opinión", que cualquiera que pudiera hacer crecer dos mazorcas de maíz,o dos hojas de pasto, sobre un terreno donde solo creció uno antes, se merecería más de lahumanidad, y haría un servicio más esencial para su país, que toda la raza de políticos juntos ".
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Mejoramiento Genético de Plantas
Mejorador de maíz contemporaneoBajo relieve asirio de 750 AC polinización artificial de una
palmera datilera
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Rendimientos Históricos del Maíz (1866-2014)
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Resistencia al cambio tecnológico (I)
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Resistencia al cambio tecnológico (II)
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Domesticación de Cultivos
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La “Creación” del Maíz
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Evolución del Maíz
![Page 18: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071507/61283f17d8c28d01f106443c/html5/thumbnails/18.jpg)
Domesticación de la Lechuga
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Domesticación de la Zanahoria
![Page 21: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071507/61283f17d8c28d01f106443c/html5/thumbnails/21.jpg)
![Page 22: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071507/61283f17d8c28d01f106443c/html5/thumbnails/22.jpg)
Domesticación del Banano
![Page 23: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071507/61283f17d8c28d01f106443c/html5/thumbnails/23.jpg)
Diversas Variedades del Banano
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![Page 25: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071507/61283f17d8c28d01f106443c/html5/thumbnails/25.jpg)
Principales Objetivos de los Mejoradores
• Tolerancia múltiple a herbicidas
• Resistencia a enfermedades
• Producción de híbridos
• Uso eficiente de nutrientes
• Mejor calidad de aceite, almidón y aa´s esenciales
• Tolerancia al frío y a las heladas
• Tolerancia a la salinidad
• Resistencia a insectos
• Calidad nutritiva
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Mejoramiento Tradicional de Plantas
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Depresión endogámica
Se necesitan 7 generaciones de auto polinización para crear
líneas endogámicas
B73 Mo17
Producción de Híbridos a partir de Líneas Endogámicas
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¿Cómo se diferencia el MGP tradicional del actual?
• Aceleración vía marcadores moleculares
• Genético antes que fenotípico
• Identificación de los genes que contribuyen a la característica
• Eficiencia a través del uso de herramientas moleculares y robótica
• Toma menos generaciones
• Adición de genes específicos
• Cambios específicos por genes específicos
• Mayor comprensión de la estructura del genoma
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![Page 30: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071507/61283f17d8c28d01f106443c/html5/thumbnails/30.jpg)
![Page 31: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071507/61283f17d8c28d01f106443c/html5/thumbnails/31.jpg)
Nuevas Tecnologías de Mejoramiento Genético de Plantas
• Tecnología de las Nucleasas de los Dedos de Zinc
• CRISPR/Cas9
• Mutagénesis de Oligonucleótido Dirigida
• Metilación del ADN dependiente del ARN
• Cisgénesis e Intragénesis
• Grafting
• Reverse Breeding
•Agroinfiltración
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NPBT: New Plant Breeding Techniques
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Mutagénesis de Sitio Dirigido
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Mutagénesis Dirigida por Oligonucléotido(ODM)
Solo funciona con plantas que pueden ser regeneradas a partir de protoplastos
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RNA-dependent DNA Methylation
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RdDM en detalle
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Reverse Breeding (I)
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Reverse Breeding (II)
![Page 39: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071507/61283f17d8c28d01f106443c/html5/thumbnails/39.jpg)
Reverse Breeding (III)
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Injerto de Patrón OGM (Grafting)
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![Page 42: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071507/61283f17d8c28d01f106443c/html5/thumbnails/42.jpg)
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Aceleración de la Domesticación de Plantas Silvestres
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El Microbioma de la Planta
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Gracias, ¿preguntas?