Es la aplicación sistemática de técnicas que permiten explotar el potencial genético de las plantas en beneficio para el hombre.
MEJORAMIENTO DE PLANTASMEJORAMIENTO DE PLANTAS
El éxito depende de la habilidad para identificar progenitores promisorios, cambiar atributos deseables a través de la hibridación, reconocer y seleccionar efectivamente dentro de las poblaciones segregantes.
El mejoramiento genético es una ciencia relativamente nueva todavía en desarrollo con biología molecular y el cultivo de tejidos recientemente como nuevas herramientas.
• El mejoramiento de planta fue considerado un arte y no ciencia hasta que fueron reconocidas las leyes de la herencia de Mendel (1822-1884) y aplicadas en el mejoramiento al comienzo del siglo XX
• El mejoramiento de plantas comienza justo cuando el hombre, se hace sedentario, inicia las actividades agrícolas y establece cultivos para su alimentación y la de sus animales. Por lo tanto, la domesticación de plantas y animales marcó una de las más importantes fases en el progreso del hombre.
1.- DEFINICIÓN DE LOS OBJETIVOS: Se debe considerar las necesidades de
horticultores, comercializadores, procesadores y consumidores.– El plan requiere del conocimiento de
horticultura y utilización del cultivo.– Los objetivos podrían cambiar en el transcurso
del programa– Es importante indagar que materiales existen
satisfaciendo los requerimientos.
PLANIFICACION DE UN PROGRAMA DE MEJORAMIENTO GENÉTICO
2.- BUSCAR QUE TRABAJOS PREVIOS SE HAN REALIZADO SOBRE EL TEMA O TEMAS SEMEJANTES- Revisión de la literatura- Consultar / discutir con otros mejoradores, productores de semillas y otras autoridades
3.- BUSQUEDA DE MATERIAL DISPONIBLE- Establecer y estudiar colecciones de cultivares, formas primitivas y especies cercanas.- Si los caracteres no se encuentran en la especie ni parientes cercanos, considerar la inducción de la variabilidad a través de mutaciones e ingeniería genética (OGM).
4.- CONSIDERAR LOS FACTORES REPRODUCTIVOS
- Ciclo de vida, grado de polinización cruzada, agentes naturales de polinización.
5.- ASPECTOS GENETICOS
- Naturaleza de la herencia del carácter en consideración
- Expresión del carácter. Influencia del medio ambiente frente a la genética. Métodos de medición y selección.
- Eficiencia de los diferentes métodos de mejoramiento
6.- SELECCIONAR EL PROGRAMA DE MEJORAMIENTO SOBRE LA BASE DE TODO LOS FACTORES
CLASIFICACION DE LAS HORTALIZAS DE CLASIFICACION DE LAS HORTALIZAS DE ACUERDO A SISTEMA REPRODUCIVOACUERDO A SISTEMA REPRODUCIVO
I.SexualA. Anuales
1. Flores dioicas:polinizadas por el viento. Espinaca
2. Flores monoicas, autocompatiblesa. Polinizadas por viento. Maízb. Polinizadas por insectos. Cucurbitaceas
3. Flores perfectas: la mayoría polinizadas por viento
a. Autoincompatibles. Mostazab. Autocompatibles.
1. Polinización cruzada.Pimiento, Berenjena2. Autopolinización. Tomate, Lechuga, Poroto
B. Bianuales,flores perfectas
1. Autoincompatibles
a. Polinizadas por insectos.Brasicaceas
b. Polinizadas por el viento. Betarraga
2. Autocompatibles
Polinización cruzada por insectos:Zanahoria, cebolla,apio
C. Perennes: Diocas. Espárrago
II. Asexual. Perennes la mayoría son de polinización cruzada
A. Autocompatible. Polinización por insecto. Alcachofa
B. Autoincompatible
1.Polinización por insecto. Papa, Camote
2. Polinización por viento. Ruibarbo
III. Infértil. Apomictica obligada. Ajo
OTROS FACTORES A CONSIDERAR OTROS FACTORES A CONSIDERAR EN EL FITOMEJORAMIENTO DE EN EL FITOMEJORAMIENTO DE
HORTALIZASHORTALIZAS
Número de semillas por planta Número de semillas por fruto Tamaño de la flor y sus partes Espacio requerido por planta Momento de madurez comercial en
relación con la madurez de las semillas
¿Porqué hacer fitomejoramiento de ¿Porqué hacer fitomejoramiento de hortalizas?hortalizas?
Hay problemas que son específicos en la producción nacional y limitan la comercialización
Se cuenta con una importante colección de germoplasma nativo o naturalizado
Se tiene un grupo interdisciplinarios de investigación y conocedores del medio ambiente, capacitados para usar tecnología moderna.
El alto valor de importaciones de semillas de hortalizas. US$ 10 millones
Se estima un 30% de autoproducción por lo que existe un sector importante que requiere mejorar la calidad genética del insumo
¿Porqué realizar fitomejoramiento de ¿Porqué realizar fitomejoramiento de hortalizas?hortalizas?
No hay evidencia en algunas especies que los F1 generados por las empresas sean superiores que cultivares de polinización abierta
Los cultivares que desarrollan las empresas son protegidas(F1) y en ciertos casos no responden a los requerimientos productivos del país
Los F1 tiene un precio alto, por lo que deja fuera de competencia a muchos productores
parecen grupos de trabajo en otras Instituciones interesadas en abordar el fitomejoramiento de hortalizas
Objetivos Generales del Objetivos Generales del FitomejoramientoFitomejoramiento
Inducir cambios tecnológicos con el uso de cultivares adecuados a las condiciones propias del país
Solucionar problemas que son únicos del país y que estén restringiendo el rendimiento y la calidad de los productos en los mercados
Introducir, domesticar y mejorar genotipos que signifiquen nuevas oportunidades comerciales
Objetivos específicos del Objetivos específicos del FitomejoramientoFitomejoramiento
Mantener, caracterizar y evaluar germoplasma, para su utilización
Ampliar la variabilidad genética e introducir características deseables
Mejorar materiales con características destacadas
Introducir y evaluar cultivares comerciales. Generar y mantener semilla genética
Factores de la
Producción
Entomología
Fitopatología
Nematología
Recursos Físicos
Recursos Financieros
Recursos Humanos
Recursos Genéticos
Biotecnología
MejoramientoGenético
Trilogía Estratégica de Trilogía Estratégica de TrabajoTrabajo
Trilogía Estratégica de Trilogía Estratégica de TrabajoTrabajo
Evolución del pool genéticoEvolución del pool genético
PoolGenétic
oNativo
Selecciónpor
NativosAmericano
s
SelecciónExploradores
Españolese
Introducción a Europa
MejoramientoGenético
Tradicional
CultivaresModernos
Siglo XVI 1900-1980 1980- ? ? ac ?ac-dc
Introgresión de genesIntrogresión de genes
PoolGenétic
oNativo
Selecciónpor
NativosAmericano
s
SelecciónExploradores
Españolese
Introducción a Europa
MejoramientoGenético
Tradicional
CultivaresModernos
Especies Silvestres :
ManipulaciónGenética paraCaracteresEspecíficos
Caracteres específicos - p
obre incremento en diversidad genética
Nuestra EstrategiaNuestra Estrategia Incorporación de genesIncorporación de genes
Mayor uso de diversidad y creación de variabilidad genética
PoolGenético
Nativo
Selecciónpor
NativosAmericanos
SelecciónExploradores
Españolese
Introduccióna Europa
MejoramientoGenético
Tradicional
CultivaresModernos
Especies Silvestres
Pool Genéticode Base Amplia
MaterialAvanzad
o
NuevosCultivares
No Selección
Selección
Métodos de mejoramientoMétodos de mejoramiento
Hibridación simple
hibridación doble
inducción de mutaciones
Selección masal
selección por planta individual
selección en masa
X
METODOS DE COMBINACION o VARIACION
METODOS DE SELECCIÓN
INTRODUCCION RETROCRUZAS Y F1
INDUCCION DE LA INDUCCION DE LA VARIABILIDADVARIABILIDAD
Hibridaciones Cruzamientos lejanos Mutaciones Poliploidía Fusión de protoplastos
Acumulación de genes
METODOSMETODOS
Introducción Selección (Marcadores Moleculares) Desarrollo de líneas puras ( cultivo de
anteras y ginogenia) Hibridaciones (rescate de embriones) Transgenia
INTRODUCCION O INTRODUCCION O EVALUACIÓN DE CULTIVARESEVALUACIÓN DE CULTIVARES
Primer año:
Evaluación primaria dentro de la Estación Experimental
Segundo año
Ensayo de rendimiento en diferentes localidades
Tercer año
Ensayo de rendimiento en diferentes localidades
El movimiento de plantas económicas de un lugar a otro ha sido una de las formas más importantes en el desarrollo de la agricultura.
El hecho que mas marcó la historia de la introducción de plantas fue el descubrimiento del hemisferio occidental, evento que afectó profundamente la agricultura de ambos hemisferios.
INTRODUCCIÓN DE PLANTAS
TIPOS DE INTRODUCCIONES
Hoy cada país con una agricultura organizada debe tener la capacidad para introducir continuamente nuevos materiales de plantas o genes de importancia
1. Cultivos nuevos
2. Nuevas variedades de cultivos establecidos
3.Nuevas características para cultivares establecidos
COLECCIÓN Y EXPLORACIÓN
- Intercambio, colecta, donación
CARACTERIZACIÓN Y EVALUACIÓN
- Información sobre los descriptores botánicos, características fisiológicas, genéticas, agronómicas, industriales y bioquímicas
- nivel mínimo
- nivel avanzado
- CONSERVACIÓN
Banco Base -10 A -15º C; 30% HR > 5 años
Banco Activo 0ºC , 40-50% HR
Laboratorio Semilla
- DOCUMENTACIÓN E INFORMACIÓN
- DISTRIBUCIÓN Y UTILIZACIÓN
RECURSOS GENETICOS RECURSOS GENETICOS ACTIVIDADESACTIVIDADES
CENTROS DE DIVERSIDAD Centros primarios: máximos en diversidad Centros secundarios: tipos generados de los
primarios
CENTROS DE ORIGEN
Vavilov consideró estos centros de diversidad, los centros de origen. Diversidad han sido primariamente función de mutaciones y acumulación de ellas en el largo período.
CENTROS DE DIVERSIDAD DE ALGUNAS CENTROS DE DIVERSIDAD DE ALGUNAS HORTALIZAS HORTALIZAS
SEGÚN VAVILOVSEGÚN VAVILOV
CHINA
INDIO
S.E. ASIA
ASI A CENTRAL
ASI A MENOR
MEDITERRANEO
ETIOPIA
MEXICO SUR
AMERICA CENTRAL
ZONA ANDINA
CHILOE
AMAZONI A
Betarraga Lechuga
Repollo
Espárrago
Achicoria
Endibia
Rábano
Pepino
ensalada
Cebolla
Ajo
Espinaca
ZanahoriaMelón
Okra
Berenjena
Pepino Ensalada
Zapallos
Ají
Tomate
Maíz
Poroto
Camote
Papa
Zapallo
Ají
Poroto
Tomate
Papa
SELECCIÓN MASALSELECCIÓN MASAL
Permite eliminar los individuos no deseables dentro de una población
Permite seleccionar los individuos con características fenotípicas deseables
Se utiliza cuando un nuevo cultivo es introducido en un lugar
XAXXXAXXXXAXXXAXAXXXXAXX
XBXXXBXXXBXB
A
XXXXXXXX
B
SELECCIÓN POR PLANTA UNICASELECCIÓN POR PLANTA UNICA
Es la selección que permite avanzar rápidamente en cultivos de polinización cruzada
Permite la selección una vez introducida la variabilidad en la población
O O O O O O O O O O
O O O O
OOOO
OOOO
OOOO
Método por descendiente de semilla únicaMétodo por descendiente de semilla única
Padre 1 x Padre 2
F2 a F3
F4
F1
F6 hasta F12
F5
Espaciar al menos 50 plantas para maximizar la recombinación. El F2 se establece con una semilla F1
Cosechar una semilla de cada planta. Mantener al menos 1000 plantas
Cosechar toda la planta en F4
Se establece 5 familias en masa. Se cosecha toda la semilla de la parcela como F6
Ensayos de rendimientos
SELECCIÓN EN MASASELECCIÓN EN MASA
Relativamente lento en cualquier cultivo y mas aun en plantas de autopolinización
Después de una hibridación múltiple se requiere 6-7 generaciones para llegar a la homocigosis
X X X X X XX X X X XX X X X X X X
X X X X X XX XX X X X XX X X X X X
RetrocruzamientoRetrocruzamiento
Permite la incorporación de un gene del padre donador, sin cambiar las características del cultivar
Se puede realizar en ambiente distinto al requerido por el cultivo
PR X PNR (DONADOR)
F1
BC1
BC2
BC3
Selección
Selección
HIBRIDOS o FHIBRIDOS o F11 Cuando las plantas de polinización cruzada son
sistemáticamente autofecundadas se logra una línea pura
En plantas de autofecundación los individuos pueden ser considerados líneas puras
Por lo que las líneas puras es la progenie de un individuo homozigoto
Al cruzar dos líneas puras se produce el vigor híbrido
En plantas de polinización cruzada la respuesta al vigor híbrido es mayor.
En plantas de autofecundación es difícil manipular la hibridación
Ventajas de los híbridosVentajas de los híbridos1. Importante incremento de los componentes de rendimiento
Se expresa en el aumento del tamaño de las parte vegetativas
Aumenta el número de frutos y semillas
2. Aumenta la habilidad de cuaja de frutos
3. Aumenta los rendimientos tempraneros
4. Aumento de la uniformidad de los frutos
5. Posibilidad de aumentar la combinación de caracteres deseables
USO DE LA BIOTECNOLOGÍA EN EL USO DE LA BIOTECNOLOGÍA EN EL MEJORAMIENTO DE HORTALIZASMEJORAMIENTO DE HORTALIZAS
A TRAVES DEL CULTIVO DE TEJIDOS
A TRAVES DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR
CULTIVO DE TEJIDOS Y CELULASCULTIVO DE TEJIDOS Y CELULAS
CULTIVO DE MERISTEMAS: AJOS Y FRUTILLA INDUCCION Y PROPAGACION DE BROTES:PAPAS Y
FRUTILLAS PROPAGACIÓN MASIVA POR EMBRIOGÉNESIS
SOMATICA : ESPÁRRGO, ZANAHORIA (SEMILLA ARTIFICIAL)
CULTIVO DE ANTERAS Y GINOGENESIS:PIMIENTO Y CEBOLLA
CULTIVO DE EMBRIONES: TOMATE FUSION DE CELULAS Y CULTIVO DE PROTOPLASTO
SOLANACEAS Y BRASICACEAS
Biología MolecularBiología Molecular
Caracterización de germoplasma Caracterización e identificación de
patógenos Transformación genética : melón,
tomate, lechuga, pepino ensalada, sandía, repollo
Marcadores moleculares
Marcadores MolecularesMarcadores Moleculares
RAPD Microsatélites AFLP RFLP SCAR Secuenciación Isoenzimas
Definición de términosDefinición de términos
Especie: Población actual o potencial, interpolinizada, que tiene una estructura común y que está aislada reproductivamente. Difiere de otras poblaciones similares en uno o más caracteres, usualmente por sus partes reproductivas.
Variedad Botánica. Comprende una población dentro de una especie, que se distingue del resto de su especie por uno o más características claramente definidas.
Variedad Hortícola: Sin. Cultivar. La definición es más limitada que la anterior. Son plantas esencialmente similares en todos sus aspectos importantes de crecimiento y de calidad. Podrían no ser tan uniformes pero cuya variabilidad podría ser considerada aceptable. Esto depende de la demanda por uniformidad, por el tipo de mejoramiento o por el comportamiento genético de la especie y el medio por la cual la variedad se mantiene.
Las variedades se clasifican:Clon: Consiste en un material uniforme derivado de un individuo y mantenida por propagación vegetativa. Todos los individuos son genéticamente iguales y pueden ser mantenidos uniforme por medio de una selección menor.
Línea: Consiste en una población reproducida sexualmente, generalmente de una especie de autopolinización y mantenida por selección. Los materiales de este tipo generalmente son altamente uniforme bajo el punto de vista genético.
Cultivares no fijados: Son aquellos derivados por selección masal en un cultivo de polinización cruzada. Existe gran variación genética, pero el cultivar es reconocido por sus características de otros cultivares de la misma especie
Cultivares híbridos. Resultan del cruzamiento de dos líneas puras que originan un cultivar (F1) muy uniforme
Esquema del mejoramiento de plantas y la aplicación de herramientas biotecnológicas
RRGGMaterial Genético
Variedades comercialesDiversidad
Recombinación
EvaluaciónSelección
NuevaVariedad
Comercialización
Fijación
(F1)Inscripción
Multiplicación
Fusión de protoplastosCruzamientos lejanos
Haplo-diploidía
Selección asistida por marcadores
Selección in vitro
Multiplicación in vitro
MutagénesisVariación somaclonal
Transgénicos
UTILIZACIÓN EN LA AGRICULTURA