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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA AGROPECUARIA DE MANABÍ MANUEL FÉLIX LÓPEZ

CARRERA AGRÍCOLA

SEMESTRE: SEPTIMO PERÍODO: SEP/2015–MARZ/2015

TRABAJO DE INVESTIGACION

TEMA:

MEJORAMIENTO GENETICO EN MAIZ (Zea mays L.)

AUTORES:

JUNIOR JAVIER MERO MONCAYO

DOCENTE:

ING. BYRON ZEBALLOS B. PhD

CALCETA, DICIEMBRE 2015

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INTRODUCCION

Las plantas autógamas son aquellas que se reproducen sexualmente por

autofecundación. La autogamia absoluta no es común, si bien se consideran

prácticamente autógamas, desde el punto de vista de mejora genética, aquellas

plantas con menos de un 5% de alogamia.

La autogamia puede deberse a un mecanismo floral de cleistogamia, por el

cual las anteras liberan el polen sobre el propio estigma, que está receptivo,

con la flor cerrada. De esta manera se evita la entrada de polen extraño. Esto

ocurre por ejemplo en el trigo, la cebada, la avena y la mayoría de las variantes

del arroz. En otras plantas no existe este mecanismo floral, las flores se abren,

pero la proporción de fecundación cruzada puede ser tan pequeña como en las

cleistogámicas, como es el caso del fríjol, la arveja, el algodón, el tomate, el

tabaco y el sorgo.

La creación de nuevas variedades ha sido una de las tecnologías que más

tienen contribuido al aumento de la productividad y el rendimiento de la

estabilidad sin los costos adicionales para el agricultor. Un cultivar debe tener

una alta productividad, dar estabilidad y amplia adaptabilidad a los más

variados ambientes existente. La resistencia genética a mayor enfermedades y

plagas y la tolerancia a los suelos y los factores limitantes climáticas estabilidad

de la producción y garantía de rentabilidad económica que puede ser ofrecido

con el uso de variedades de semillas mejoradas.

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1.1. OBJETIVOS

1.3.1 OBJETIVO GENERAL

Qué el estudiante conozca y se apropie de las diferentes metodologías

utilizadas para el cruzamiento de plantas de maiz con vistas al mejoramiento

genético.

1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Realizar un breve recopilación bibliográfica sobre mejoramiento genético

en maíz (Zea mays L.).

Diferenciar entre los métodos de mejoramiento genético en maíz, así

como los objetivos que persigue cada uno de ellos.

Conocer las metodologías utilizadas en cada uno de los tipo de

mejoramiento genético de maíz

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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO

2.1. ORIGENES DEL MAIZ

El origen del maíz que ha sido causa de discusión desde hace mucho tiempo.

Actualmente la teoría más aceptada es una combinación de los trabajos de

George Beadle y Deborah Pearsall. Beadle propone que el maíz actual sería

inicialmente el resultado de una mutación de una gramínea silvestre, el

Teosintle, que existe aún hoy en México (FAO, 2004).

Mesoamérica es considerado uno de los sitios de domesticación de plantas de

mayor relevancia, sobre todo por el maíz, alrededor del cual crecieron las

diferentes sociedades que han ocupado esta zona a lo largo de la historia. El

acervo cultural de los primeros agricultores de esta región proviene de aquellos

grupos de cazadores-recolectores que pisaron esta parte del planeta tal vez

hace 35 mil años, fecha que establecen algunos estudios, o bien entre 20 y 15

mil años, como lo indican otros; la discusión es tal, que in cluso se cuestiona

que la primera migración haya sido por el norte, como siempre se ha planteado,

debido a que los indicios humanos más antiguos provienen de Sudamé- ri ca,

lo que, a mi parecer, es la hipótesis más sólida (Carrillo, 2009).

El maíz es una especie que se reproduce por polinización cruzada,

característica que ha contribuido a su gran variabilidad morfológica y

adaptabilidad geográfica. Un cultivo de maíz puede recibir polen de otro maíz

que se encuentra a más de un kilómetro de distancia.Lo anterior implica la

formación de poblaciones heterogéneas y heterocigóticas, altamente variables.

De esta forma, la planta logra medir desde 0.5 a 5 metros, producir 1 a 4 orejas

por planta, 10 a 1800 granos por oreja y rendir de 0.5 a 23 toneladas de grano

por hectárea (Werner, 1997).

2.2. METODOS UTILIZADOS EN EL MEJORAMIENTO

GENETICO DE MAIZ

Las metodologías de mejoramiento del maíz pueden ser divididas en tres

grupos mayores:

(a) Esquemas de selección recurrente para mejoramiento de las poblaciones

(b) desarrollo de líneas puras e híbridos.

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El mejoramiento y la cría del maíz son un proceso evolucionario en el cual

algunas etapas tienen necesariamente que evolucionar antes de poder

continuar. Estas etapas son: recursos genéticos, variedades y poblaciones

mejoradas; sintéticas de base amplia; híbridos no obtenidos a partir de líneas

puras; sintéticas de base estrecha; híbridos de líneas puras, simples, dobles o

triples. El objetivo básico de un programa de mejoramiento de una población

compuesta es el de desarrollar grupos y pobla-ciones que tengan un

germoplasma adecuado para su entrega directa al cultivo, para la extrac-ción

de variedades superiores de polinización abierta, compuestas o sintéticas, o

para el desarrollo de líneas puras superiores que puedan ser combinadas en

varias combina-ciones híbridas productivas.

Varios esquemas de selección con considerable flexibilidad en los detalles para

su ejecución han sido desarrollados y están disponibles en la actualidad para

los mejora-dores de maíz. Algunos de los esquemas son simples y no

necesitan una infraestructura compleja ni grandes inversiones, mientras que

otros esquemas son relativamente complejos y costosos. Todos esos

esquemas han sido usados por los mejoradores de maíz para desarrollar y

mejorar los grupos y poblaciones de maíz, los que son la base de un programa

exitoso de mejoramiento. El éxito de cualquier programa de mejoramiento de

maíz dependerá de la superioridad y utilidad de los recursos genéticos básicos

de los cuales se busca obtener variedades mejoradas e híbridos. El lenguaje

usado respecto a los recursos gené-ticos que participan en el mejoramiento

implica el uso de varios términos como grupos de genes y poblaciones.

Lonnquist (1967) dio una descripción cabal de un grupo de genes de base

amplia. Esencialmente, es una mezcla genética de geno-tipos disponibles de

maíz adaptables al área para la cual se buscan materiales mejorados.

Reuniendo un gran número de genotipos diver-sos resulta una mayor

variabilidad genética, la cual da lugar a un mayor potencial de selec-ción. En

estos casos puede ser agregado al grupo de genes, germoplasma local y

exótico con características potenciales deseables. Un grupo de genes o

población de base amplia compuestas de germoplasma adaptado a las

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condiciones locales junto con nuevas fuentes de colecciones de bancos de

germoplasma y otras fuentes de razas así como germoplasma exótico tendrán

en un principio un comporta-miento pobre; será necesaria cierta refinación y

más tiempo y trabajo para mejorarlas, pero tendrá el potencial para buenas

ganancias a largo plazo. Tendrá también mayor flexibilidad para el desarrollo

de los productos de ese germoplasma.

Estos esquemas de mejoramiento son llamados de selección recurrente ya que

el procedimiento de selección es repetido conse-cutivamente hasta que se

llega a los niveles de mejoramiento esperados. El objetivo pri-mario del

mejoramiento de las poblaciones por medio de la seleción recurrente es el de

mejorar las poblaciones de maíz en forma gradual y continua descartando las

fracciones mas pobres en cada ciclo; las plantas en la fracción superior se

cruzan entre ellas para producir una nueva generación para el ciclo siguiente

de selección. Las tres fases de un esquema de selección recurrente son

igualmente impor-tantes para obtener una buena respuesta de la selección. El

proceso de cruzamientos internos tiene una importancia fundamental en este

esquema: regenera la variabilidad genética por el intercruzamiento de

progenies selec-cionadas lo cual gradualmente incrementa la frecuencia de los

genes deseables y de las combinaciones de genes. Esto mejora el

comportamiento de la población para las características sobre las que se pone

presión de selección. Como que el proceso de selec-ción se repite a través de

varios ciclos, es importante mantener una variabilidad genética adecuada en

las generaciones seleccionadas de la población para que la ulterior selección y

mejoramiento sean efectivos.

Banco de conservación de maíz

El mayor banco de germoplasma de maíz en el mundo es el CIMMYT

(International Maiz and Wheath Improvement Center o Centro internacional de

mejoramiento de maíz y trigo) el cual tiene la colaboración de diversos países a

nivel mundial, Suramérica se encuentra representada por Brasil y Bolivia y

entro america por Mexico (Garavito y Fino, 2009).

El CIMMYT es un organismo internacional, sin fines de lucro, que se dedica a

la investigación científica y las capacitaciones relacionadas con el maíz y el

trigo. Trabaja con cerca de 100 países en desarrollo por conducto de oficinas

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en Asia, África y América Latina. Somos parte de una extensa red mundial

formada por personas y organismos que comparten metas de desarrollo

similares: los sectores público y privado, organismos no gubernamentales y de

la sociedad civil, organismos de asistencia y salud, agricultores  y la comunidad

de asistencia para el desarrollo

2.3. SELECCIÓN MASAL EN MAIZ

Como parte del proceso evolutivo las plantas se automejoran por selección

natural, aunque a un ritmo muy lento. Dicho proceso evolutivo de las especies

vegetales cultivadas ha sido acelerado por el hombre (Reyes, 1990). Fue así

como el maíz (Zea mays L.) fue mejorado por el hombre mediante selección

masal efectuada a través de un largo tiempo. La siembra en ambientes

diversos dio lugar a la amplia variabilidad genética que ahora existe en esta

especie (García et al., 2002).

La selección masal es el método de mejora-miento de maíz más antiguo y más

simple; es además el menos costoso y el que requiere recursos mínimos. Un

cierto tipo de selección masal basado en la selección visual de dife-rencias

fenotípicas entre plantas y mazorcas individuales en los campos de maíz, fue

probablemente usado por los agricultores durante las primeras etapas de

domesticación y evolución del maíz hacia una planta de gran producción de

granos.

La selección masal fue también bastante usada por los pioneros mejo-radores

de maíz que desarrollaron variedades de maíz de altos rendimientos. Aun hoy

día se practica alguna forma de selección masal simple por parte de los

agricultores para el mantenimiento de variedades primitivas y de sus propias

variedades y, más importante, para seleccionar mazorcas y semillas para la

siembra en la próxima estación (FAO, s.f).

La selección masal por el fenotipo es efectiva cuando los caracteres para los

que se selecciona son fácilmente observables o medibles; por ejemplo: altura

de planta, contenido en aceite o proteína de la semilla. Cuando los caracteres

no pueden ser prejuzgados por el fenotipo individual de las plantas, se realizan

ensayos con la 5 Mejora de plantas alógamas descendencia de las madres

seleccionadas, lo cual recibe el nombre de prueba de progenie (progeny test).

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La descendencia puede obtenerse mediante polinización abierta normal (sin

control de los gametos masculinos) o puede hacerse controlando la

reproducción. Esto dependerá de si el carácter que estemos teniendo en

cuenta puede observarse o medirse antes de la fecundación. Por ejemplo, la

altura de la planta se puede medir antes de la fecundación, pero el contenido

en proteína de la semilla no. Si la selección se hace antes de la antesis, las

plantas se eliminan y se permiten cruces aleatorios sólo entre las elegidas. Si

se hace después de la fecundación, las plantas seleccionadas se habrán

cruzado, en parte, con las no deseadas.

Selección masal es el método más antiguo de la mejora de plantas y

probablemente el método más utilizado en fitomejoramiento en el tiempo.

Aunque es relativamente sencillo y fácil de aplicar su eficiencia de la selección

es a menudo pobre (Barbosa et al., 2010).

La selección de masas, como propuso originalmente, era basada en la

selección visual de los fenotipos. La habilidad de los criadores de plantas para

identificar visualmente, a través del fenotipo, los individuos con el genotipo

superior es menudo cuestionado en el maíz y otras especies cultivada (Cutrim

et al., 1997).

Uno de los estrategias propuestas para mejorar la eficiencia de selección masal

fue la estratificación de la zona (GARDNER, 1961) y la estratificación genética

después (Paterniani Y Campos, 2005).

Ventajas:

Método simple

Bajo costo

Una generación por año

CLASIFICACIÓN

Selección Masal Clásica

Selección Masal Estratificada Ambiental

Selección Masal Estratificada Genética

Selección Masal con Control Parental

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SELECCIÓN MASAL SIMPLE

Problemas de la SMC

No hay control de la polinización

El fenotipo no es confiable debido a la ocurrencia de la interacción

genotipo ambiente y a la incidencia de variabilidad del suelo.

La evaluación es subjetiva.

El carácter principal bajo selección, el rendimiento, es de baja

heredabilidad.

Cuando la muestra selecta es pequeña hay depresión por endocría.

SELECCIÓN MASAL ESTRATIFICADA

Consiste en dividir el lote en parcela pequeñas, por ejemplo de 10 m2.

En cada parcela se selecciona 1 o 2 plantas en competencia perfecta.

Se selecciona en todo el lote

De esta manera se trata de minimizar la influencia de la variabilidad

edáfica

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SELECCIÓN MASAL FENOTIPICA NORMAL Y ESTRATIFICADA

Ventajas

Se controla la posible heterogeneidad del lote

Se aplica una selección en todo el lote

SELECCIÓN MASAL ESTRATIFICADA GENÉTICA

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Ventajas

Se intercala un genotipo uniforme: por ejemplo un híbrido.

Se compara cada planta con el testigo en cada estrato.

Inconvenientes

Hay que despanojar el testigo para que no contamine la población en

selección, o emplear un genotipo andro-estéril.

Siembra complicada

SELECCIÓN MASAL CON CONTROL PARENTAL

Ventajas

Se selecciona las plantas que liberarán polen.

Solo las plantas seleccionadas fecundarán a las otras plantas.

Se seleccionan solo las plantas polinizadas por los padres selectos.

2.4. MEJORAMIENTO DEL MAÍZ HÍBRIDO

El desarrollo del maíz híbrido es indudablemente una de las más refinadas y

productivas innovaciones en el ámbito del fitomejoramiento. Esto ha dado lugar

a que el maíz haya sido el principal cultivo alimenticio a ser sometido a

transformaciones tecno-lógicas en su cultivo y en su productividad, rápida y

ampliamente difundidas; ha sido también un catalizador para la revolución

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agrícola en otros cultivos. Actualmente la revolución híbrida no está limitada a

los cultivos de fecundación cruzada, donde se originó exitosamente, y el

desarrollo de los híbridos se está difundiendo rápidamente a las especies

autofecundas: el algodón y el arroz híbridos son casos exitosos y conocidos y

el trigo híbrido puede ser una realidad en un futuro cercano.

Según la FAO (s.f) El maíz tropical ha sido tardíamente utili-zado para los altos

rendimientos generados por la heterosis y la investigación para el desarrollo de

híbridos superiores y el uso del maíz híbrido en los trópicos está recibiendo

ahora más atención. En algunas zonas subtropicales y otros ambientes

favorables en los trópicos con condiciones para una alta productividad del

maíz, los maíces híbridos han sido bien acep-tados. En grandes áreas se

obtienen rendi-mientos medios de 5-6 t/ha, pero esto, sin embargo, no sucede

en la mayoría de los ambientes tropicales en que se cultiva maíz. Hay ejemplos

de áreas y países donde el maíz híbrido cubre 80-90% de la misma, pero aun

así, el rendimiento medio oscila entre 2 -2,5 t/ha. Se han ofrecido varias

explicaciones a este hecho, entre las cuales las condiciones socio-económicas

ocupan un lugar preponderante; sin embargo, se debe analizar primeramente la

adecuación de los maíces híbridos. Estos serán tan buenos como los

progenitores que parti-cipan en su combinación y a su vez serán la única fuente

de germoplasma de la cual derivan.

La investigación innovativa llevada a cabo por Shull (1908) sobre el método de

mejoramiento de maíz basado en las líneas puras dio las bases para una

exitosa investiga-ción y desarrollo de los híbridos. Esto ahora está avalado por

cerca de 90 años de investigación de los fitomejoradores de maíz en los

Estados Unidos de América y en otros países.

Técnicamente, un híbrido exitoso es la primera generación - F1 - de un

cruzamiento entre dos genotipos claramente diferentes. Normalmente se

producen numerosos tipos de híbrido en todos los programas de mejora-miento

para combinar diferentes caracteres de los distintos genotipos. En el caso de la

mejora-miento del maíz, el término híbrido implica un requerimiento específico

y diferente, o sea que el híbrido F1 es usado para la producción comercial. El

híbrido debe mostrar un razonable alto grado de heterosis para que el cultivo y

su producción sean económicamente viables.

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Las retrocruzas han sido ampliamente usadas en el desarrollo y mejoramiento

de germoplasma de maíz dulce. Por lo general se retrocruza un endosperma

mutante del tipo preferido (su, sh2 o bt1) a una población selec-cionada

adaptada, variedad o línea endocriada, autopolinizando la retrocruza para

detectar la presencia de los alelos deseados y simultánea-mente cruzar estos

en el parental recurrente. Una presión adecuada de selección debe ser

aplicada durante el programa de cruzamientos para asegurar un

comportamiento aceptable del germoplasma de maíz dulce. Un esquema

apropiado de selección recurrente puede ser empleado para mejorar la nueva

población de maíz dulce o la población exótica obtenida en otro lugar. Un

programa de cruzas de pedigrí puede ser usado para el desarrollo de líneas

endocriadas para la producción de híbridos.

Además de las características generales que se tomen en consideración para

mejorar cualquier germoplasma de maíz, en el caso del maíz dulce se deben

considerar algunos elementos particulares. Estos son: la resistencia a

enfermedades e insectos, ya que el maíz dulce es particularmente susceptible

a la pudrición del tallo y de la mazorca, a enfermedades de la hoja y a gusanos

de la mazorca -el daño de los insectos a las mazorcas las hacen inaceptables

al consumidor; la calidad de la semilla y su vigor y la calidad culinaria, el

almacenamiento y para el enlatado (Tracy, 1994).

Poblaciones heteróticas.

La heterosis está asociada con la diversidad genética (Miranda, 1999), y los

fitomejoradores la usan para formar o enriquecer los patrones heteróticos; pero

el manejo de la diversidad genética debe ser selectiva y dosificada para no

tener heterosis negativa (Dos Santos et al., 2000).

Los marcadores moleculares son una herramienta útil para identificar, separar

y agrupar germoplasma, pero no han sido efectivos para identificar patrones

heteróticos debido a la dificultad para predecir con precisión la heterosis en

función de las distancias genéticas.

2.5. SELECCIÓN DE LOS COMPONENTES DE LAS

VARIEDADES SINTETICAS

Una variedad sintética es aquella que resulta de la cruza entre progenitores

que han sido seleccionados por su aptitud combinatoria general.

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Esquema de campo de variedad sintética

CAPÍTULO III. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

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3.1. CONCLUSIONESEn base a lo consultado se tiene las siguientes conclusiones:

El método de selección masal es el más utilizado desde la antigüedad

para el mejoramiento genético en maíz.

Para mejorar genéticamente un material se debe escoger las

características agronómicas que el fitomejorador desee, ya sea esta

altura de planta, tamaño de mazorca, resistencia a enfermedades.

Las semillas comerciales que los agricultores utilizan en la actualidad

son de alta producción gracias a rigurosos sistemas de fitomejoramiento.

El maíz ha cambiado tanto en su tamaño como en su forma desde su

orijen que es el teocinte.

Ah partir de la F2 de un cruzamiento de maiz se considera hibrido.

La utilización de materiales mejorados genéticamente ha llevado a que

nuestros agricultores dejen de sembrar variedades autóctonas de

nuestro medio.

3.2. RECOMENDACIONES

Para un mejor ren/ha se debe utilizar materiales mejorados

genéticamente (Hibridos).

No se debe reciclar semillas de hibridos para luego volver a ser

sembradas,ya que estas plantas expresan su máximo rendimiento en la

primera genereacion luego su rendimiento se reduce a menos de la

mitad del promedio ren/ha.

BIBLIOGRAFÍA

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