2 mejoramiento genético de plantas parte 1
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MEJORAMIENTO GENÉTICO
DE PLANTAS
Blgo. F. Javier Alvarez A.
Agosto – 2013.
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INTRODUCCIÓN.
Años Poblaciòn Mundial
(millones)
10 000
Inicio de la agricultura
A.C. 15
1 D.C. 250
1650 500
1850 1 000
1930 2 000
1975 4 000
2020 8 000
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INCREMENTO DE LA PRODUCCIÓN DE
ALIMENTOS
Fertilizantes.
Practicas culturales.
Sistemas múltiples de cultivos.
Control de plagas y enfermedades.
Expansión de la frontera agrícola.
Servicio de extensión.
Variedades mejoradas.
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Productividad.
Incremento en el área de producción.
Calidad forrajera.
Tolerancia a estrés causado por minerales.
Resistencia a enfermedades.
Resistencia a plagas.
Calidad.
Tolerancia a factores climàticos adversos.
Adaptación a la cosecha mecanizada.
Uso de fertilizantes.
Resistencia al acame.
Insensibilidad al fotoperiodo.
MEJORAMIENTO DE PLANTAS Y LA
AGRICULTURA.
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¿CUÁL ES EL OBJETIVO?
Incremento del Rendimiento (Kg/Ha)
Incremento de la Calidad.
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BASES GENÉTICAS
VARIACIÒN
Fuentes de Variación
Medio Ambiente
Genética
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VARIABILIDAD GENÉTICA
Capacidad que tiene un genotipo para producir
diferentes fenotipos en función de su sistema de
reproducción y de sus mutaciones.
Afectado por la Selección natural y la deriva
génica.
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VARIABILIDAD GENÉTICA
El origen de la variación genética se debe a:
Cruzamientos o hibridaciones (leyes de mendel).
Mutaciones (somática o línea germinal).
Ploidia (variación en el número de cromosomas
de las plantas).
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ACCIÓN DEL MEDIO AMBIENTE EN EL
COMPORTAMIENTO DE LOS GENES.
PENETRANCIA: Es la probabilidad de que un
gen o característica genética se exprese.
Completa / Incompleta
EXPRESIVIDAD: Es la variación en la expresión
de un gen por factores del medio ambiente o
por otros genes.
Expresividad variable.
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INTRODUCCION
Cuarentena
Evaluación.
Caracteres
agronómicos
Respuesta a factores
estresantes
SELECCION
USOS
DIRECTO Programa de mejora
Nueva Variedad
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Recombinación de genes para desarrollar una
nueva variabilidad genética.
Empleo del vigor hibrido (Alogamas).
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Cambio de 1 o pocos caracteres.
Mejorar variedades por otros métodos.
Rapidez para inducir alteraciones genéticas
deseadas en un buen cultivar.
Único medio para inducir variación genética en
especies con sólo reproducción asexual.
Mutagénicos químicos (Metanosulfonato de etilo,
sulfato de dietilo, azida sodica).
Mutagénicos físicos (Rayos gamma).
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TÉCNICAS BIOTECNOLÓGICAS PARA EL
MEJORAMIENTO GENÉTICO DE PLANTAS
Definición de Biotecnología:
“Cualquier técnica que usa organismos vivientes
o parte de estos para hacer o modificar productor
y proveer servicios para mejorar plantas. Esta
definición involucra herramientas biológicas
nuevas como también los usos tradicionales de
seleccionar organismos para mejorar la
agricultura”.
National Steering Committee for Biotechnology,
Israel.
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CULTIVO DE EMBRIONES / RESCATE DE
EMBRIONES.
El rescate de embriones consiste en aislar los embriones de los óvulos de una planta y cultivarlos en un medio estéril que contenga los nutrientes esenciales que les permita concluir su desarrollo normal y germinar.
Esta técnica es relativamente fácil de llevar a cabo en embriones maduros y sus posibilidades de éxito son muy buenas.
Las dificultades incrementan cuanto más inmaduro sea el embrión a rescatar, ya que los requerimientos nutricionales son más específicos en las etapas tempranas de desarrollo del embrión.
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DOBLES HABPLOIDES.
Cultivo de anteras-microsporas y ovario-ovulos.
Se obtienen Líneas Puras en cultivos autogamas.
Se obtienen Líneas Endogámicas en cultivos
alogamas.
Diploide
Hemicigota Haploide
Completamente
homocigota AAbbccDD Doble Haploide
AbcD
Heterocigota AaBbCcDd
Producción de haploide
Diploidizacion (Inducida/espontanea)
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FUSIÓN DE PROTOPLASTOS.
Se amplia la variabilidad genética.
Se pueden hacer cruces amplios.
Para generar Aloploides.
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TÉCNICA DEL ADN RECOMBINANTE O
INGENIERÍA GENÉTICA.
¿Qué es la ingeniería genética?
¿Cuál es su aplicación en el mejoramiento de
cultivos?
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¿CÓMO SE HACE UN TRANSGÉNICO?
1. Extracción del gen de interés
del organismo donante.
2. Colocación del gen de interés
en un vector de clonación.
3. Multiplicación (clonación) del
gen.
4. Introducción del gen de
interés en el organismo
receptor.
5. Obtención de la planta
transgénica.
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TIPOS DE ENZIMAS DE RESTRICCIÓN
Según el corte:
Extremos pegajosos:
GCGGCCGC GC GGCCGC
CGCCGGCG CGCCGG CG
Extremos romos:
GATATC GAT ATC
CTATAG CTA TAG
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VECTOR DE CLONACIÓN - PLÁSMIDOS
Restriction endonuclease and ligase (REAL);
Pasos:
1. Obtener fragmentos requeridos;
2. Ligarlos;
3. Transformar E. coli;
4. Verificación
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VECTOR DE CLONACIÓN - PLÁSMIDOS
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TRANSFORMACIÓN POR BACTERIAS.
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AGROBACTERIUM.
Ventajas:
1. Inserciòn exacta y predecible
2. No causa daños
3. Se realiza la inserción de una sola copia**
Desventajas:
1. No todas las especies son susceptibles a Agrobac.
2. Número de genes por transferencia limitado.
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BOMBARDEO DE PARTÍCULAS
(BIOBALISTICA)
Partículas de
oro y
tungsteno.
Es
independiente
del genotipo.
ADN
insertado al
azar.
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BOMBARDEO DE PARTÍCULAS
(BIOBALISTICA)
Ventajas Desventajas
Fácil de manejar Expresión transitoria de genes
Células sobreviven a la técnica Integración efectiva es de 10-8
Polen, cultivos celulares, órganos
y meristemos pueden ser usados.
Se necesita mucha cantidad de
células vegetales
Los genes que recubren la
partícula recuperan su actividad
Las partículas alcanzan capas
celulares mas profundas
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ELECTROPORACIÒN.
Estimula la
absorción de ADN
por pulsos eléctricos.
Pre requisito:
desarrollo de técnicas
de cultivo de
protoplasto y
regeneración.
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MARCADORES MOLECULARES EN
MEJORAMIENTO GENÉTICO DE PLANTAS.
Un marcador molecular es una región
especifica de un cromosoma cuya herencia puede
ser monitoreada.
Son importantes por:
1. Prueba de paternidad
2. Identificación y protección de variedades.
3. Certificación de pureza genética.
4. Selección asistida.
5. Otros.
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MARCADORES MOLECULARES EN
MEJORAMIENTO GENÉTICO DE PLANTAS.
Marcadores morfológicos Marcadores moleculares
Relativamente pocos. Disponibilidad ilimitada.
Pueden depender del ambiente. No dependen del ambiente.
Muchos se expresan sólo en
planas adultas.
Pueden ser evaluadas en
plántulas.
No siempre lectura objetiva. No siempre lectura objetiva.
Muchos indeseables
agronómicamente.
Neutros agronómicamente.
De fácil lectura. Requieren una inversión
tecnológica.
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TIPOS DE MARCADORES MOLECULARES.
RFLP, Polimorfismo de longitud de fragmentos
cortados.
AFLP, Polimorfismo de longitud de fragmentos
amplificados
RAPDs, Polimorfismo de fragmentos
arbitrariamente amplificados.
SSRs, microsatelites o secuencias pequeñas
repetidas.
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TIPOS DE MARCADORES MOLECULARES.
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TIPOS DE MARCADORES MOLECULARES.
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¿QUÉ MARCADOR ELEGIR?
Reproductibilidad en el Laboratorio.
Cuantos marcadores por corrida electroforética?
Tecnología simple o compleja?
Tinción o marcación con radiactivo?
Dominante o codominante?
Requiere previo conocimiento?
Disponibilidad de ADN.