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