mejoramiento geneticos en plantas
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El hombre por medio de la selección ha modificado genéticamente los cultivos a partir de plantas silvestres para lograr mejoras.TRANSCRIPT
MEJORAMIENTO DE PLANTASMEJORAMIENTO DE PLANTAS
Ocurre desde que los hombres dejan de ser nómades para ser sedentrarios.
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
China, Indostán, Asia Central, Asia Menor, región Mediteránea, Abisinia (Etiopía), América Central y región centro occidental de Sudamérica (Perú, Ecuador, Bolivia)
Centros de Centros de OrigenOrigen
(Vavilov, 1926)(Vavilov, 1926)
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)
Maíz América tropical
Algodón América tropical
Trigo Asia menor
Tabaco América tropical
Avena Asia menor y norte de África
Soya China
Papas América del sur
Tomates América del sur
DomesticaciónDomesticación: Modificaciones genéticas por nuestros antepasados desde hace
10,000 aňosEl hombre por medio de la selecciseleccióónn ha modificado genéticamente los cultivos a partir de plantas silvestres para lograr mejoras.
Teosinte (progenitor silvestre)
Maíz primitivo Maíz moderno
Lechuga silvestre Variedad moderna de lechuga
Zanahoria silvestre Variedad moderna de Zanahoria
Aumento de los rendimientos en Chile en los últimos 40 años
Cultivo 1961 2000 Aumento
Kg/ ha Kg/ ha %
Maíz 1.950 8.850 453
Trigo 1.340 4.054 302
Papa 8.764 17.619 201
Tomate 19.733 57.595 292
Manzanas 8.250 23.148 280
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
Selección: No crea variabilidad Actúa sobre caracteres heredables
Fenotipo = Genotipo + Ambiente + InteracciónFenotipo = Genotipo + Ambiente + Interacción P = G + E + G x EP = G + E + G x E
Base del Mejoramiento: Variabilidad Genética
HeredabilidadHeredabilidad
Proporción de la variación fenotípica entre individuos atribuible a diferencias genéticas. Grado en que la progenie se asemeja a los padres.
H = Vg / VpH = Vg / Vp
h2 = Va / Vp
Toma valores entre 0 y 1
No Heredable
Heredable
Generación Parental
Mismoambiente
o
Selección y RespuestaSelección y RespuestaSe 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 = hR = h22 S S
POBLACIÓN INICIAL
SS
GRUPO SELECCIONADO
RR
PROGENIE DE SELECCIÓN
El fenotipofenotipo de un individuo, de una planta o de una variedad, se refiere a la suma de características que lo identifican.
Por otra parte, el genotipogenotipo corresponde 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.
Caracteres CualitativosCaracteres Cualitativos Caracteres CuantitativosCaracteres 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)
Fenotipo = Genotipo + Ambiente + InteracciónFenotipo = Genotipo + Ambiente + Interacción P = G + E + G x EP = G + E + G x E
Pisum sativumCARACTERES ESTUDIADOSCARACTERES ESTUDIADOSPOR GREGOR MENDELPOR GREGOR MENDEL
18651865(caracteres cualitativos)(caracteres cualitativos)
Caracteres cuantitativos
AUTOGAMIA PANMIXIA (homocigosis) (heterocigosis)
MULTIP. VEG.(clones heterocigotos)
• Plantas Autógamas Líneas puras• Plantas Alógamas Variedades híbridas• Reproducción Vegetativa Genotipos con
características favorables
• Plantas Autógamas Líneas puras• Plantas Alógamas Variedades híbridas• Reproducción Vegetativa Genotipos con
características favorables
• Selección individual• Selección masal• Hibridación Genealógico
Masal
Retrocruzamiento SSD
MEJORAMIENTO DE PLANTAS AUTÓGAMASMEJORAMIENTO DE PLANTAS AUTÓGAMAS
• Hibridación de líneas puras• Selección masal• Retrocruzamiento• Selección recurrente
MEJORMIENTO DE PLANTAS ALÓGAMASMEJORMIENTO DE PLANTAS ALÓGAMAS
• Cruzamientos Selección• Selección de variedades
heterogéneas• Mutaciones inducidas
REPRODUCCIÓN VEGETATIVAREPRODUCCIÓN VEGETATIVA
MEJORAMIENTO DE TRIGO
Determinación de objetivos:
•Resistencia a enfermedades•Resistencia a la tendedura•Altos rendimientos•Calidad panadera•Altos contenidos proteicos•Etc....
MEJORA
GENÉTICA
Fitotecnia
Fisiología
Botánica
Bioquímica
Estadística
Genética
Nueva Variedad
BiotecnologíaFitopatología
MARCADORES MOLECULARESMARCADORES MOLECULARES
PROTEINASPROTEINAS
• Isoenzimas
ADNADN
• 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)
•
A
A
A
a
A
a
A
a a
a¼ ¼½
mutación que produce una proteina corta
PROTEINA PROTEINA PROTEINA
E L 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 BASE MOLECULAR DE LALA
GENETICA MENDELIANAGENETICA MENDELIANA
Genealogía para un gen autosomal
recesivo
FRAGMENTOS DE RESTRICCIÓN POLIMÓRFICOS FRAGMENTOS DE RESTRICCIÓN POLIMÓRFICOS (RFLP’s, Restriction Fragment Length Polymorphism)(RFLP’s, Restriction Fragment Length Polymorphism)
Hind III 3´- T T C G A A – 5´
5´- A A G C T T – 3´ SONDA
INDIVIDUO 1H H H
4 kb 2 kb
4 kb + 2 kb
Hind III
INDIVIDUO 2 4 kb 2 kb
H H
falta !Hind III
6 kb
6 kb
Electroforésis en agarosa
2 kb
4 kb
““LOCUS POLIMÓRFICO”LOCUS POLIMÓRFICO”
REACCIÓN EN CADENA DE LA POLIMERASA ( PCR )REACCIÓN EN CADENA DE LA POLIMERASA ( PCR )
• POLIMERIZACIÓN Tag Polimerasa (72°C)
• POLIMERIZACIÓN
Se producen los fragmentos deseados
Tag Polimerasa
“SE UTILIZA UN TERMOCICLADOR”
• SECUENCIA ORIGINAL DE ADN A AMPLIFICAR
3’5’
• SEPARAR LAS CADENAS CON CALOR. UBICACIÓN DE LOS ‘PRIMERS’
´Primers’ escogidos o creados
• SEPARAR LAS CADENAS CON CALOR. UBICACIÓN DE LOS ‘PRIMERS’
Nuevos ´Primers’
Reacción de RAPD, Partidor OPU – 05
57 Variedades
Termociclador
Muestras de ADN
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
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
Coefficient
0.49 0.61 0.74 0.87 1.00
Contulmo1 Contulmo2 Contulmo3 Contulmo4 Contulmo5 MarBrava1 MarBrava2 MarBrava3 MarBrava4 MarBrava10 MarBrava5 MarBrava6 MarBrava9 MarBrava7 MarBrava8 Chepu1 Chepu4 Chepu3 Chepu5 Chepu6 Carelmapu1 Carelmapu2 Carelmapu3 Carelmapu5 Carelmapu6 Futrono3 Futrono1 Futrono2 Futrono5 Futrono4 Quellón1 Quellón2 Quellón3 Quellón5 Mocopulli1 Mocopulli2 Mocopulli4 Mocopulli5 Butalcura1 Butalcura3 Butalcura4 Butalcura5 Butalcura2 Quemchi9 Quemchi22 Quemchi6 Quemchi1 Quemchi5 Quemchi11 Quemchi19 Quemchi17 Quemchi23 Quemchi10 Quemchi21 Quemchi20 Quemchi16 Quemchi18 Quemchi14 Quemchi12 Quemchi13 Quemchi24 Quellón4 Cucao2 Mocopulli3 Cucao1 Chepu2 Carelmapu4 Manzanar1 Manzanar3 Manzanar5 Manzanar8 Selva Chandler
Type I
Type III
Type IV
Type II
Type I
F.ananassa
Filogenia para accesiones de Fragaria Mapa genético de tomate
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 compuestosUSOS
Prpopagación masiva Rescagte de embrionesCultivo de meristemas (saneamiento de virus)Cultivo de anteras (producción de plantas haploides)Embriogenesis somáticaTransformación
TRANSFORMACIÓN GENÉTICA
A. tumefaciens
TRANSFORMACIÓN GENÉTICA
Biobalística
Transformación de Plantas
Biobalística o
Agrobacterium
Mejoramiento Genético
Color Postcosecha
Resistencia a Patógenos
MEJORAMIENTO GENÉTICO DE PLANTAS CON TRANSFORMACIÓN GENÉTICA
Insectos
Resistencia a Herbicidas
Esterilidad Sexual
Calidad del Producto
Hongos BacteriasMaterna
Paterna
Roundup
Listo
PLANTAS QUE HAN SIDO TRANSFORMADAS GENÉTICAMENTE
AbetoAcelgaAlfalfaAlgodónAlamoArabidopsisArrozArvejaCamoteCaña de azucarCebadaCentenoClavelCrisantemoEspárrago
EucalyptusFrambuesaFrutillaKiwiLechugaLirioMaízManíManzanaMaravillaOrquideaPapaPapayaPetuniaPera
PinoPlátanoPorotoPoroto de soyaRemolachaRepolloRosaSorgoTabacoTomateTulipánTrigoVidesZanahoriaZapallo
GENES UTILIZADOS Y CARACTER CONFERIDO EN
PLANTAS TRANSGÉNICASTipo de gen utilizado en
transgénesisCaracter que confiere a la
planta
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
Resistencia a Insectos
Resistencia a Virus
Resistencia a Hongos
Resistencia a Bacterias
Resistencia a Herbicidas
Retraso maduración de frutos
Glifosato
Bromoxinil
GUS
CONTROL
Aire Etileno
Edad (días
)
50
53
56
59
70
ANTISENTIDO
Aire Etileno
Edad (días
)
57
59
63
67
70