tema 3. cambios en la estructura genética de las ... · estructura genÉtica de una poblaciÓn...
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EL PROCESO MICROEVOLUTIVO
ACTUACIÓN DE LAS DISTINTAS FUERZAS MICROEVOLUTIVAS SOBRE UNA POBLACIÓN DE PLANTAS
MUTACIÓN MIGRACIÓN
RECOMBINACIÓN
Introducen variación
Amplifica la variación
POBLACIÓN
SELECCIÓN
DERIVA
POBLACIONESADAPTADAS
Actúan sobre la variación
FUERZA MICROEVOLUTIVAProduce cambios en la frecuencia de un gen en una población
EL PROCESO MICROEVOLUTIVO
EVOLUCIÓN DE PLANTAS SILVESTRES
O CULTIVADASMEJORA VEGETAL
� REQUIERE VARIACIÓN GENÉTICA
CARACTERÍSTICAS COMUNES
� REQUIERE VARIACIÓN GENÉTICA
� ALGUNA FORMA DE SELECCIÓN
� CIERTO GRADO DE AISLAMIENTO
GENERACIÓN DE NUEVAS POBLACIONES
LA SELECCIÓN
SELECCIÓN NATURAL SELECCIÓN ARTIFICIAL
NO TIENEN PORQUE IR EN LA MISMA DIRECCIÓN
� FAVORECE DISPERSIÓN DE LA SEMILLA
� FAVORECE GERMINACIÓN DE SEMILLAS
� FAVORECE LA NO DISPERSIÓN DE LA SEMILLA
� NO FAVORECE LA GERMINACIÓN DE SEMILLAS
ESTRUCTURA GENÉTICA DE UNA POBLACIÓN DE PLANTAS
FRECUENCIA EN QUE SE ENCUENTRAN DISTRIBUIDOS LOS GENES Y LOS GENOTIPOS EN UNA POBLACIÓN
DEFINICIÓN DE ESTRUCTURA GENÉTICA
aaAa AA
AA Aaaa
DETERMINA EL PROGRAMA DE MEJORA A APLICAR
aa
Aa
AA
AA
aa
AA
Aa
AA
AA
AA
AA
AA
Aa
AaAA
aa
ESTRUCTURA GENÉTICA DE UNA POBLACIÓN DE PLANTAS
FRECUENCIA EN QUE SE ENCUENTRAN DISTRIBUIDOS LOS GENES Y LOS GENOTIPOS EN UNA POBLACIÓN
DEFINICIÓN DE ESTRUCTURA GENÉTICA
aaAa AA
AA Aaaa
f(AA) = nº individuos AA
nº individuos totalesaa
Aa
AA
Aa
AA
aa
AA
Aa
AA
AA
AA
Aa
AA
AA
Aa
AaAA
aa
f(AA) = nº individuos totales
f(Aa) = nº individuos Aa
nº individuos totales
f(aa) = nº individuos aa
nº individuos totales
FRECUENCIAS GENOTÍPICAS
ESTRUCTURA GENÉTICA DE UNA POBLACIÓN DE PLANTAS
FRECUENCIA EN QUE SE ENCUENTRAN DISTRIBUIDOS LOS GENES Y LOS GENOTIPOS EN UNA POBLACIÓN
DEFINICIÓN DE ESTRUCTURA GENÉTICA
aaAa AA
AA Aaaa
f(AA) = 10
20= 0,5
aa
Aa
AA
Aa
AA
aa
AA
Aa
AA
AA
AA
Aa
AA
AA
Aa
AaAA
aa
f(AA) = 20
f(Aa) = 6
20
f(aa) = 4
20
= 0,5
= 0,2
= 0,3
FRECUENCIAS GENOTÍPICAS
ESTRUCTURA GENÉTICA DE UNA POBLACIÓN DE PLANTAS
FRECUENCIA EN QUE SE ENCUENTRAN DISTRIBUIDOS LOS GENES Y LOS GENOTIPOS EN UNA POBLACIÓN
DEFINICIÓN DE ESTRUCTURA GENÉTICA
aaAa AA
AA Aaaa
f(A) = f(AA) + 0,5·f(Aa)aa
Aa
AA
Aa
AA
aa
AA
Aa
AA
AA
AA
Aa
AA
AA
Aa
AaAA
aa
f(A) = f(AA) + 0,5·f(Aa)
f(a) = f(aa) + 0,5·f(Aa)
FRECUENCIAS GÉNICAS
ESTRUCTURA GENÉTICA DE UNA POBLACIÓN DE PLANTAS
FRECUENCIA EN QUE SE ENCUENTRAN DISTRIBUIDOS LOS GENES Y LOS GENOTIPOS EN UNA POBLACIÓN
DEFINICIÓN DE ESTRUCTURA GENÉTICA
aaAa AA
AA Aaaa
f(A) = 0,5 + 0,5·0,3 = 0,65aa
Aa
AA
Aa
AA
aa
AA
Aa
AA
AA
AA
Aa
AA
AA
Aa
AaAA
aa
f(A) = 0,5 + 0,5·0,3 = 0,65
f(a) = 0,2 + 0,5·0,3 = 0,35
FRECUENCIAS GÉNICAS
f(A) + f(a) = 1
ESTRUCTURA GENÉTICA DE UNA POBLACIÓN DE PLANTAS
FRECUENCIA EN QUE SE ENCUENTRAN DISTRIBUIDOS LOS GENES Y LOS GENOTIPOS EN UNA POBLACIÓN
DEFINICIÓN DE ESTRUCTURA GENÉTICA
Dos poblaciones distintas pueden presentar distintas frecuencias génicas
f(A) = 0,5
f(a) = 0,5
Dos poblaciones distintas pueden presentar distintas frecuencias génicas
Población 1
f(A) = 0,99
f(a) = 0,01
Población 2
ESTRUCTURA GENÉTICA DE UNA POBLACIÓN DE PLANTAS
FRECUENCIA EN QUE SE ENCUENTRAN DISTRIBUIDOS LOS GENES Y LOS GENOTIPOS EN UNA POBLACIÓN
DEFINICIÓN DE ESTRUCTURA GENÉTICA
Para unas mismas frecuencias génicas f(A) = 0,3 y f(a) = 0,7
f(AA) = 0,3
f(Aa) = 0
Población 1 Población 2
f(aa) = 0,7
f(AA) = 0,09
f(Aa) = 0,42
f(aa) = 0,49
Poblaciones con distintas frecuencias genotípicas
SISTEMAS DE REPRODUCCIÓN
ESTRUCTURA GENÉTICA DE LAS GENÉTICA DE LAS
POBLACIONES
TIPO DE VARIEDADES A DESARROLLAR
ESTRUCTURA GENÉTICA DE UNA POBLACIÓNAUTÓGAMAS
aaAA AA
AA aaaa
LAS PLANTAS SON HOMOCIGOTAS PARA TODOS LOS LOCI
aa
aa
AA
AA
aa
AA
AA
AA
AA
AA
AA
AA
aa
aaAA
aa
En un mismo individuo, para cada gen sólo existe un alelo
¿Cuál es la causa de esta situación?
Aa
ESTRUCTURA GENÉTICA DE UNA POBLACIÓNAUTÓGAMAS
Ø
¼ AA + ½ Aa + ¼ aa
Generación inicial
AA ¼ AA + ½ Aa + ¼ aa aa
Muchas generaciones AA aaSólo tenemos
individuos homocigotos
Aa
ESTRUCTURA GENÉTICA DE UNA POBLACIÓNAUTÓGAMAS
Ø
¼ AA + ½ Aa + ¼ aa
Generación 0
Generación 1
Frecuencia de heterocigotos
1
1/2
AA ¼ AA + ½ Aa + ¼ aa aa
Generación n AA aa 1/2n
n =
1/2n = 0
Generación 2 1/4
Desaparecen los heterocigotos
CONJUNTO DE INDIVIDUOS HOMOCIGOTOS
AaBb
ESTRUCTURA GENÉTICA DE UNA POBLACIÓNAUTÓGAMAS
Ø
AABB,.., AaBB,.., AaBb,.. aaBb,.. aabb
AABB aabb
Gen. 0
Gen. 1
F. het.
1
12/16
¼ AABB + ½ AaBB + ¼ aaBB ¼ aaBB + ½ aaBb + ¼ aabb
F. hom.
1
4/16
Gen. n AABB AAbb aaBB aabb 1/2n
n =
Desaparecen los heterocigotos
AABB,.., AaBB,.., AaBb,.. aaBb,.. aabb
¼ AABB + ½ AaBB + ¼ aaBB ¼ aaBB + ½ aaBb + ¼ aabb
(1 - 1/2n)k
(1 - 1/2n)k= 1
CONJUNTO DE INDIVIDUOS HOMOCIGOTOS
ESTRUCTURA GENÉTICA DE UNA POBLACIÓNAUTÓGAMAS
Por
cent
aje
de in
divi
duos
hom
ocig
otos
Conforme aumenta el número de genes que se considera se consigue la homocigosis de forma más lenta
Generaciones de autofecundaciónPor
cent
aje
de in
divi
duos
hom
ocig
otos
AaBb
ESTRUCTURA GENÉTICA DE UNA POBLACIÓNAUTÓGAMAS
Ø
¼ AABB + ½ AaBb + ¼ aabb
Gen. 0
Gen. 1
F. het.
1
1/2
Genes ligados
Gametos AB y ab
AABB aabb
Gen. n AABB aabb 1/2n
n =
Desaparecen los heterocigotos (1 - 1/2n)k= 1
¼ AABB + ½ AaBb + ¼ aabb 1/4
CONJUNTO DE INDIVIDUOS HOMOCIGOTOS
SE PRODUCE UNA EVOLUCIÓN SIMILAR A SI TUVIÉRAMOA UN SOLO GEN
ESTRUCTURA GENÉTICA DE UNA POBLACIÓNAUTÓGAMAS
aa
aa
aa
AA
AA
aa
AA
aa
AA
AA
AA
AA aa
AA
AA
aa
aaAA
aa
aa
f(AA) = 0,5
f(aa) = 0,5� Ausencia de mutación, selección, migración, etc AAAAaa
aa
AA
AA
AA
AA
aa
AA
AA
AA
AA
AA
AA aa
AA
AA
aa
aaAA
aa
aa
f(AA) = 0,6
f(aa) = 0,4
migración, etc
� Misma eficacia biológica
CONSTANTES
Conjunto de líneas
puras
ESTRUCTURA GENÉTICA DE UNA POBLACIÓNALÓGAMAS
LAS PLANTAS NO SON HOMOCIGOTAS PARA TODOS LOS LOCI
AaAA AA
Aa AaAa
Aa
Aa
AA
AA
Aa
AA
AA
AA
AA
AA
AA
AA
Aa
AaAA
aa
ESTRUCTURA GENÉTICA DE UNA POBLACIÓNALÓGAMAS
EN ESPECIES ALÓGAMAS LAS PLANTAS SE CRUZAN AL AZARCada individuo tiene igualdad de posibilidades de cruzarse con otro
Un gameto de un individuo tiene la misma probabilidad de unirse con cualquier otro gameto de cualquier otro individuo
aa Se generan aa
AA
aa
Aa
Aa
Se generan heterocigotos
AA
aaAa
Aa
Aa
aa
AASe generan
homocigotos y heterocigotos
NO DESAPARECEN LOS HETEROCIGOTOS
ESTRUCTURA GENÉTICA DE UNA POBLACIÓNALÓGAMAS
EN POBLACIONES DE ALÓGAMAS EXISTEN INDIVIDUOS HETEROCIGOTOS
¿Qué estructura tiene un población que se reproduce continuadamente por fecundación cruzada?
Aa AA Aaaa
f(A) = 0,65 = paa
Aa
AA
Aa
AA
aa
AA
Aa
AA
AA
AA
AA Aa
AA
AA
Aa
AaAA
aa
aaf(A) = 0,65 = p
f(a) = 0,35 = q
aa
Aa
AA
Aa
AA
aa
AA
Aa
AA
AA
AA
AA Aa
AA
AA
Aa
AaAA
aa
aaf(A) = 0,65 = p
f(a) = 0,35 = q
ESTRUCTURA GENÉTICA DE UNA POBLACIÓNALÓGAMAS
AAAAaa
**
* * ** * *
** ** ** * * *
**
* *
Nube de polen
p = A
q = a
Óvulosp = A
q = a
PANMIXIA
ESTRUCTURA GENÉTICA DE UNA POBLACIÓNALÓGAMAS
Gametos de la madre
Gametos del padre
p A q a
p A p2 AA p·q Aa
Haciendo todas las combinaciones posibles entre granos de polen y óvulos
q a p·q Aa q2 aa
P(AA) = p2
P(Aa) = 2·p·qP(aa) = q2
Probabilidad de tener cada uno de los posibles genotipos
HAY HETEROCIGOTOS
LEY DE HARDY-WEINBERG
ESTRUCTURA GENÉTICA DE UNA POBLACIÓNPLANTAS DE REPRODUCCIÓN VEGETATIVA Y APOMÍCTICA
NUEVA PLANTAIdéntico genotipo a
planta madre
CLONES
ESTRUCTURA GENÉTICA DE UNA POBLACIÓNPLANTAS DE REPRODUCCIÓN VEGETATIVA Y APOMÍCTICA
Tipos de poblaciones:
� Compuestas por un solo clon
� Compuestas por un conjunto de clones
Campo de alcachofa
Campo de almendros
INFLUENCIA DE LA BIOLOGÍA REPRODUCTIVA EN LOS PROGRAMAS DE MEJORA
ESTRUCTURA GENÉTICA DE LA POBLACIÓN
Las poblaciones de alógamas tienen una frecuencia elevada de
heterocigotosLa heterocigosis
oculta alelos detrimentales
aa
Aa
AA
Aa
AA
aa
AA
Aa
AA
AA
AA
AA Aa
AA
AA
Aa
AaAA
La autofecundación produce homocigosis
de estos alelos
Disminución del vigor
Es necesaria la recuperación de la heterocigosis al final del programa de mejora
INFLUENCIA DE LA BIOLOGÍA REPRODUCTIVA EN LOS PROGRAMAS DE MEJORA
ESTRUCTURA GENÉTICA DE LA POBLACIÓN
Las poblaciones de autógamas están formadas por individuos
homocigotos
aa
aa
AA
aa
AA
aa
AA
aa
AA
AA
AA
AA AA
AA
AA
AA
aaAA
No es necesaria la recuperación de la heterocigosis al final del programa de mejora
INFLUENCIA DE LA BIOLOGÍA REPRODUCTIVA EN LOS PROGRAMAS DE MEJORA
ESTABLECER LOS PROCESOS DE CRUZAMIENTOS PARA CONSEGUIR EL
OBJETIVO DE MEJORA
SISTEMA DE REPRODUCCIÓN
PRODUCTO DE MEJORAREPRODUCCIÓN MEJORA
La facilidad con que se pueden realizar cruzamientos o autofecundaciones
determina
OBJETIVO DE MEJORA
PRODUCTO DE MEJORA
DETALLES DE EJECUCIÓN
INFLUENCIA DE LA BIOLOGÍA REPRODUCTIVA EN LOS PROGRAMAS DE MEJORA
ESTABLECER LOS PROCESOS DE CRUZAMIENTOS PARA CONSEGUIR EL
OBJETIVO DE MEJORA
� Autofecundación fácil
Maíz
� Autofecundación fácil
� Hibridación es sencilla y económica
DESARROLLO DE LÍNEAS PURAS Y OBTENCIÓN DE HÍBRIDOS F1
INFLUENCIA DE LA BIOLOGÍA REPRODUCTIVA EN LOS PROGRAMAS DE MEJORA
ESTABLECER LOS PROCESOS DE CRUZAMIENTOS PARA CONSEGUIR EL
OBJETIVO DE MEJORA
� Autofecundación y cruzamientos
Alfalfa
� Autofecundación y cruzamientos controlados costosos
DESARROLLO DE VARIEDADES POBLACIÓN DE INDIVIDUOS
HOMOCIGOTOS
TEMA 2.- DIVERSIDAD GENÉTICA EN AGRICULTURA
1.- SELECCIÓN1.1.- Selección artificial1.2.- Selección natural y deriva genética
2.- TASA DE REPRODUCCIÓN RELATIVA2.- TASA DE REPRODUCCIÓN RELATIVA
SELECCIÓN Y RESPUESTA
FORMAS DE EJERCER LA ACCIÓN DE LAS SELECCIÓN
FORMAS DE CUANTIFICAR LA ACCIÓN DE LA SELECCIÓN
SELECCIÓN ARTIFICIAL
RESPUESTA A LA SELECCIÓN
FACTORES QUE MODIFICAN LA RESPUESTA A LA SELECCIÓN
SELECCIÓN ASISTIDA POR MARCADORES
SELECCIÓN Y RESPUESTA
aa
Aa
aa
aaaa
AAAA Aa
Aa
AaAa
aa aa
aa aa
El mejorador puede cambiar las propiedades genéticas de una población
AA
aaaa
AA
AA
Aa
Aa
Aa
Aa aa
aa
aa
aa
Elección de individuos
SELECCIÓN DE INDIVIDUOS
Se genera una NUEVA POBLACIÓN
Realizable dependiendo del control genético del carácter
SELECCIÓN Y RESPUESTA
aa
Aa
aa
aaaa
AAAA Aa
Aa
AaAa
aa aa
aa aa
Se producen cambios en las frecuencias génicas
AA
aaaa
AA
AA
Aa
Aa
Aa
Aa aa
aa
aa
aa
SELECCIÓN DE INDIVIDUOSNo hay alelos A
Los caracteres muestran variación discreta
� Es fácil distinguir los genotipos de interés a partir de la observación del fenotipo
CARACTERES QUE MUESTRAN
VARIACIÓN CONTINUA
HAY CARACTERES QUE MUESTRAN VARIACIÓN CONTINUA
Presentan un rango continuo de fenotipos que no se pueden clasificar fácilmente en grupos distintos
� Estatura o peso
� Producción de leche o carne
SELECCIÓN Y RESPUESTA
� Producción en cosechas
� Contenido proteico de semillas
Cepaea hortensisCepaea hortensis
ColoraciónColoración
Solanum lycopersicumSolanum lycopersicum
RendimientoRendimiento
VARIACIÓN CONTINUA
Se mide y se describe en términos cuantitativos
GENÉTICA CUANTITATIVA
SELECCIÓN Y RESPUESTA
GENÉTICA CUANTITATIVA
�� Control por muchos genesControl por muchos genes
�� Influencia del ambienteInfluencia del ambienteCARACTERES POLIGÉNICOS
RANGO DE FENOTIPOS
POLIGENES
TENDREMOS QUE DESCRIBIR EL EFECTO DE LA SELECCIÓN EN
TÉRMINOS DE PARÁMETROS
VARIANZA DE LA MUESTRA
Grado de dispersión del
Peso de la semilla
VARIANZA GENOTÍPICA Y FENOTÍPICA
Para estimar la variación existente un parámetro muy adecuado es la VARIANZA
Poblaciones
PARÁMETROS POBLACIONALES
Grado de dispersión del carácter alrededor de la
media
Estima de la varianza fenotífica
VF
PELIGRO DE PERDER UNAS CARACTERÍSTICAS CUANDO SE
SELECCIONA PARA OTRAS
- Remolacha azucarera (EEUU, años 20)
- Virus del rizado amarillo de las hojas (cicadélidos)
- Selección de plantas sin síntomas en campos de cultivocampos de cultivo
- A posteriori se comprobó que los cultivares seleccionados habían perdido la capacidad de crecimiento a temperaturas frías
SELECCIÓN Y RESPUESTA
FORMAS DE EJERCER LA ACCIÓN DE LAS SELECCIÓN
FORMAS DE CUANTIFICAR LA ACCIÓN DE LA SELECCIÓN
SELECCIÓN ARTIFICIAL
RESPUESTA A LA SELECCIÓN
FACTORES QUE MODIFICAN LA RESPUESTA A LA SELECCIÓN
SELECCIÓN ASISTIDA POR MARCADORES
SELECCIÓN Y RESPUESTA
FORMAS DE EJERCER LA ACCIÓN DE LAS SELECCIÓN
FORMAS DE CUANTIFICAR LA ACCIÓN DE LA SELECCIÓN
SELECCIÓN ARTIFICIAL
RESPUESTA A LA SELECCIÓN
FACTORES QUE MODIFICAN LA RESPUESTA A LA SELECCIÓN
SELECCIÓN ASISTIDA POR MARCADORES
FORMAS DE EJERCER LA ACCIÓN DE LA SELECCIÓN
Media µ Desviación típica σx
DISTINTAS FORMAS DE REALIZAR SELECCIÓN
FORMAS DE EJERCER LA ACCIÓN DE LA SELECCIÓN
30 %
Media µ Desviación típica σx Media µ Desviación típica σx
Se seleccionan todas las plantas con un valor del
carácter superior a A
A
Se selecciona un porcentaje de individuos que muestran el
carácter con mayor intensidad
FORMAS DE EJERCER LA ACCIÓN DE LA SELECCIÓN
Se seleccionan los individuos que muestran fenotipos
extremos
SELECCIÓN DIRECCIONAL
Si el carácter es poligénico se conseguirán los genotipos extremos después de un período prolongado de
selección
Zea maysZea mays
MaízMaíz
Selección para cultivares con elevado y bajo contenido en
aceite
FORMAS DE EJERCER LA ACCIÓN DE LA SELECCIÓN
Se favorecen los fenotipos intermedios, seleccionando en contra de los fenotipos
extremos
SELECCIÓN ESTABILIZADORA
Los individuos Se reduce la varianza de la
población, pero sin una desviación significativa de la
media
La selección estabilizadora actúa manteniendo bien
adaptada la población a su ambiente
Los individuos más próximos a la media tendrán
una mayor eficacia biológica
VARIEDADES TRADICIONALES
MAYOR UNIFORMIDAD
FORMAS DE EJERCER LA ACCIÓN DE LA SELECCIÓN
SELECCIÓN DISRUPTIVA
Se favorecen los fenotipos extremos, seleccionando en contra de los fenotipos
intermedios
Es opuesta a la selección estabilizadora
Población con distribución bimodal
SELECCIÓN Y RESPUESTA
FORMAS DE EJERCER LA ACCIÓN DE LAS SELECCIÓN
FORMAS DE CUANTIFICAR LA ACCIÓN DE LA SELECCIÓN
SELECCIÓN ARTIFICIAL
RESPUESTA A LA SELECCIÓN
FACTORES QUE MODIFICAN LA RESPUESTA A LA SELECCIÓN
SELECCIÓN ASISTIDA POR MARCADORES
SELECCIÓN Y RESPUESTA
FORMAS DE EJERCER LA ACCIÓN DE LAS SELECCIÓN
FORMAS DE CUANTIFICAR LA ACCIÓN DE LA SELECCIÓN
SELECCIÓN ARTIFICIAL
RESPUESTA A LA SELECCIÓN
FACTORES QUE MODIFICAN LA RESPUESTA A LA SELECCIÓN
SELECCIÓN ASISTIDA POR MARCADORES
PS = MEDIA DE LOS INDIVIDUOS SELECCIONADOS
P0 = MEDIA DE LA POBLACIÓN ORIGINAL
P = MEDIA DE LA DESCENDENCIA DE LOS INDIVIDUOS SELECCIONADOS
PSP0 P1
P1 = MEDIA DE LA DESCENDENCIA DE LOS INDIVIDUOS SELECCIONADOS
DIFERENCIAL DE SELECCIÓN S = PS – P0
INTENSIDAD DE SELECCIÓN i = S / σx = PS – P0 / σx
SELECCIÓN Y RESPUESTA
FORMAS DE EJERCER LA ACCIÓN DE LAS SELECCIÓN
FORMAS DE CUANTIFICAR LA ACCIÓN DE LA SELECCIÓN
SELECCIÓN ARTIFICIAL
RESPUESTA A LA SELECCIÓN
FACTORES QUE MODIFICAN LA RESPUESTA A LA SELECCIÓN
SELECCIÓN ASISTIDA POR MARCADORES
SELECCIÓN Y RESPUESTA
FORMAS DE EJERCER LA ACCIÓN DE LAS SELECCIÓN
FORMAS DE CUANTIFICAR LA ACCIÓN DE LA SELECCIÓN
SELECCIÓN ARTIFICIAL
RESPUESTA A LA SELECCIÓN
FACTORES QUE MODIFICAN LA RESPUESTA A LA SELECCIÓN
SELECCIÓN ASISTIDA POR MARCADORES
Definición
Relación entre la acción del mejorador y la respuesta a la selección
Predicción de la respuesta
Heredabilidad
PS = MEDIA DE LOS INDIVIDUOS SELECCIONADOS
P0 = MEDIA DE LA POBLACIÓN ORIGINAL
P = MEDIA DE LA DESCENDENCIA DE LOS INDIVIDUOS SELECCIONADOS
PSP0 P1
RESPUESTA A LA SELECCIÓNDEFINICIÓN
P1 = MEDIA DE LA DESCENDENCIA DE LOS INDIVIDUOS SELECCIONADOS
RESPUESTA A LA SELECCIÓN R = P1 – P0
R = h2 S
RESPUESTA A LA SELECCIÓNRELACIÓN ENTRE LA ACCIÓN DEL MEJORADOR
Y LA RESPUESTA A LA SELECCIÓN
� A MAYOR HEREDABILIDAD DEL CARÁCTER MAYOR RESPUESTA A LA SELECCIÓN
� A MAYOR VARIANZA GENÉTICA MAYOR RESPUESTA A LA SELECCIÓN
� CUANTO MÁS SE DISMINUYA EL EFECTO DEL MEDIO AMBIENTE MAYOR RESPUESTA A LA SELECCIÓN
RESPUESTA A LA SELECCIÓNPREDICCIÓN DE LA RESPUESTA
R = h2 S
USO PREDICTIVOEstimando la heredabilidad
� VARIANZA INTRALÍNEA
� VARIANZA INTERLÍNEA
VARIANZA GENOTÍPICA Y FENOTÍPICA
Parental 1 Parental 2
F1
Diferencias debidas al medio
ambiente
ESTIMAR LA VARIANZA
Diferencias debidas al medio ambiente y a la
constitución genética de los
individuos
F2
BC1 BC2
VARIANZA AMBIENTAL
VE
ESTIMAR LA VARIANZA
FENOTÍPICA
VF
VG = VF - VE
RESPUESTA A LA SELECCIÓNPREDICCIÓN DE LA RESPUESTA
R = h2 S
USO PREDICTIVO
� VARIANZA INTRALÍNEA
� VARIANZA INTERLÍNEA
ESTIMA LA VARIANZA AMBIENTAL
VE
ESTIMA LA VARIANZA FENOTÍPICA
VF
ESTIMA LA VARIANZA
AMBIENTAL
VG
ESTIMA HEREDABILIDAD
H2
RESPUESTA A LA SELECCIÓNPREDICCIÓN DE LA RESPUESTA
R = h2 S
USO PREDICTIVOUNA SOLA GENERACIÓN
SELECCIÓN
aa
Aa
AA
aa
aa
aa
aa
aa
AA
AA
AA
AA Aa
Aa
Aa
Aa
AaAa
aa aa
aa
aa
aa
aa
POBLACIÓN DIFERENTE
H2 DIFERENTE
DEPENDE DEL CAMBIO SUFRIDO POR LA POBLACIÓN QUE PODAMOS UTILIZAR LA MISMA
HEREDABILIDAD O NO
RESPUESTA A LA SELECCIÓNHEREDABILIDAD
R = h2 S
CONOCEMOS:
- S, DIFERENCIAL DE SELECCIÓN PRACTICADO
- R, RESPUESTA OBTENIDA
PODEMOS ESTIMAR LA HEREDABILIDAD
HEREDABILIDAD REALIZADA
SELECCIÓN Y RESPUESTA
FORMAS DE EJERCER LA ACCIÓN DE LAS SELECCIÓN
FORMAS DE CUANTIFICAR LA ACCIÓN DE LA SELECCIÓN
SELECCIÓN ARTIFICIAL
RESPUESTA A LA SELECCIÓN
FACTORES QUE MODIFICAN LA RESPUESTA A LA SELECCIÓN
SELECCIÓN ASISTIDA POR MARCADORES
SELECCIÓN Y RESPUESTA
FORMAS DE EJERCER LA ACCIÓN DE LAS SELECCIÓN
FORMAS DE CUANTIFICAR LA ACCIÓN DE LA SELECCIÓN
SELECCIÓN ARTIFICIAL
RESPUESTA A LA SELECCIÓN
FACTORES QUE MODIFICAN LA RESPUESTA A LA SELECCIÓN
SELECCIÓN ASISTIDA POR MARCADORES
FACTORES QUE MODIFICAN LA RESPUESTA A LA SELECCIÓN
� VARIANZA GENÉTICA DE LA POBLACIÓN DE PARTIDA
A MAYOR VG MAYOR H2 MAYOR RESPUESTA DE SELECCIÓN
VG
PSP0 P1
La varianza genética sea un porcentaje elevado de la varianza total
de la población original
H2 = VG
VP
R = h2 S
FACTORES QUE MODIFICAN LA RESPUESTA A LA SELECCIÓN
� HEREDABILIDAD DEL CARÁCTER
A MAYOR VG MAYOR H2 MAYOR RESPUESTA DE SELECCIÓN
VG
Es importante disminuir la
incidencia del medio ambiente
VE
PSP0 P1
La varianza genética sea un porcentaje elevado de la varianza total
de la población original
H2 = VG
VP
R = h2 S
FACTORES QUE MODIFICAN LA RESPUESTA A LA SELECCIÓN
� DIFERENCIAL DE SELECCIÓN
A MAYOR S MAYOR RESPUESTA DE SELECCIÓN
R = h2 S
PSP0 P1
Si la diferencia entre P0 y Ps es grandetendremos en un principio
mayor respuesta a la selección
� AUTÓGAMAS
� ALÓGAMAS
� pueden haber problemas
Consanguinidad
SELECCIÓN Y RESPUESTA
FORMAS DE EJERCER LA ACCIÓN DE LAS SELECCIÓN
FORMAS DE CUANTIFICAR LA ACCIÓN DE LA SELECCIÓN
SELECCIÓN ARTIFICIAL
RESPUESTA A LA SELECCIÓN
FACTORES QUE MODIFICAN LA RESPUESTA A LA SELECCIÓN
SELECCIÓN ASISTIDA POR MARCADORES
SELECCIÓN Y RESPUESTA
FORMAS DE EJERCER LA ACCIÓN DE LAS SELECCIÓN
FORMAS DE CUANTIFICAR LA ACCIÓN DE LA SELECCIÓN
SELECCIÓN ARTIFICIAL
RESPUESTA A LA SELECCIÓN
FACTORES QUE MODIFICAN LA RESPUESTA A LA SELECCIÓN
SELECCIÓN ASISTIDA POR MARCADORES
SELECCIÓN ASISTIDA POR MARCADORES
LA SELECCIÓN DE DETERMINADOS GENOTIPOS ES MUY DIFÍCIL
� FENOTIPOS DIFÍCILES DE EVALUAR
� SE EXPRESAN ÚNICAMENTE EN DETERMINADOS AMBIENTES
� SE PRODUCE UNA PENETRACIÓN INCOMPLETA
� REQUIERE MÉTODOS COSTOSOS PARA SU EVALUACIÓN
LA EXISTENCIA DE MARCADORES PUEDE AYUDAR A REALIZAR LA
SELECCIÓN
CUALQUIER DIFERENCIA FENOTÍPICA, CONTROLADA GENÉTICAMENTE, Y QUE PUEDE
SER UTILIZADA PARA:
MARCADORES GENÉTICOS
SELECCIÓN ASISTIDA POR MARCADORES
SER UTILIZADA PARA:
MARCAR UN LOCUS PRÓXIMO QUE CONTROLE UN CARÁCTER
DE INTERÉS
Características morfológicas
MARCADORES GENÉTICOS
SELECCIÓN ASISTIDA POR MARCADORES
Marcadores moleculares
- Polimorfismos de proteínas
- Polimorfismos de secuencias de ADN
POLIMORFISMOS DESECUENCIAS DE ADN
SELECCIÓN ASISTIDA POR MARCADORES
Acceso a un rango de variabilidad mayorNúmero prácticamente ilimitado
POLIMORFISMOS DESECUENCIAS DE ADN
SELECCIÓN ASISTIDA POR MARCADORES
� Basados en variaciones en la secuencia de ADN
� Número prácticamente � Número prácticamente ilimitado
� Regiones codificantes como no codificantes
� No están influenciados por el medio ambiente
SELECCIÓN ASISTIDA POR MARCADORES
Una vez se dispone de un marcador molecular, no es necesaria la expresión fenotípica del carácter
Permiten efectuar selección temprana del carácter y acelerar los carácter y acelerar los programas de mejora
Permiten aumentar las poblaciones sobre las que
se efectúa selección
SELECCIÓN ASISTIDA POR MARCADORES
En la actualidad existen muchos tipos de marcadores
� BASADOS EN LA SECUENCIACIÓN DEL ADN Costosos y poco prácticos
� BASADOS EN LA HIBRIDACIÓN MOLECULAR
� BASADOS EN LA REACCIÓN EN CADENA DE LA POLIMERASA
RFLP
RESTRICCIÓN-
HIBRIDACIÓN
AMPLIFICACIÓN (PCR)
ESPECÍFICA
POLIMORFISMOS DE SECUENCIAS DE ADN
RAPD AFLP
NO ESPECÍFICASSR
CAPS SNPSCARDe copia única
ESPECÍFICA
De copia múltiple
rr
x
½ Rr + ½ rrrr
Incorporación de un gen dominante
Rr
x
RETROCRUZAMIENTO
Hemos seleccionado
Valenciana Eufrates
½ Rr + ½ rrrr
½ Rr + ½ rr
xrr
x
rr
Rr
seleccionado con un marcador molecular i comprobando con inoculación con el ToMV
½ Rr + ½ rr
Jahn et al., 2000
Marcador molecular CAPs asociado al gen Tsw que confiere resistencia al virus del bronceado (Tomato
spotted wilt virus, TSWV)
TEMA 2.- DIVERSIDAD GENÉTICA EN AGRICULTURA
1.- SELECCIÓN1.1.- Selección artificial1.2.- Selección natural y deriva genética
2.- TASA DE REPRODUCCIÓN RELATIVA2.- TASA DE REPRODUCCIÓN RELATIVA
TEMA 2.- DIVERSIDAD GENÉTICA EN AGRICULTURA
1.- SELECCIÓN1.1.- Selección artificial1.2.- Selección natural y deriva genética
2.- TASA DE REPRODUCCIÓN RELATIVA2.- TASA DE REPRODUCCIÓN RELATIVA
La deriva genética implica dos procesos:
- Cambio al azar de las poblaciones
- Proceso de aislamiento más o menos drásticos
FACTORES QUE AFECTAN AL EQUILIBRIODERIVA GENÉTICA
más o menos drásticos
En poblaciones pequeñas las fluctuaciones al azar en
el número de individuos puede llevar a:
Fijación de un alelo
Eliminación de otro
Sin tener en cuenta la eficacia biológica de
cada uno de ellos
Puede conducir a poblaciones adaptativas
o no adaptativas
Reducción drástica de la población
+
Aislamiento
FACTORES QUE AFECTAN AL EQUILIBRIODERIVA GENÉTICA
Aislamiento geográfico
PROCESO DE ESPECIACIÓN
EXISTEN EVIDENCIAS DE QUE EN CULTIVOS COMO EL TOMATE, LA PATATA Y EL MAÍZ LA DOMESTICACIÓN SE PRODUJO A PARTIR DE
MUY POCOS INDIVIDUOS FUNDADORES
TOMATE
FACTORES QUE AFECTAN AL EQUILIBRIODERIVA GENÉTICA
GERMOPLASMA AMERICANO: ESPECIE CULTIVADA Y SILVESTRES
VARIEDADES CULTIVADAS
FACTORES QUE AFECTAN AL EQUILIBRIODEPRESIÓN CONSANGUÍNEA Y HETEROSIS
AA
Aa
AA
AAAA
AAAA Aa
AAAA
AA
En las poblaciones de alógamas la autofecundación continuada conduce normalmente a una pérdida de vigor
f(AA) = 0,8
f(Aa) = 0,2 Aa
AA
AA
Aa
AA
Aa
AA
AA
AA
AA
AA
AA
AA
f(Aa) = 0,2
f(aa) = 0,0
f(a) = 0,1
f(A) = 0,9 Alelos detrimentales
Alelos que producen efectos negativos
Frecuencias génicas bajas
El alelo detrimental permanece oculto en
heterocigosis
FACTORES QUE AFECTAN AL EQUILIBRIODEPRESIÓN CONSANGUÍNEA Y HETEROSIS
AA
Aa
AA
AAAA
AAAA Aa
AAAA
AA
En las poblaciones de alógamas la autofecundación continuada conduce normalmente a una pérdida de vigor
Aa
AA
AA
Aa
AA
Aa
AA
AA
AA
AA
AA
AA
AA El alelo detrimental aflora en homocigosisØ
¼ AA + ½ Aa + ¼ aa
AA ¼ AA + ½ Aa + ¼ aa aa
FACTORES QUE AFECTAN AL EQUILIBRIODEPRESIÓN CONSANGUÍNEA Y HETEROSIS
AABBCCAABBCC
AABBCC
AABBCCAABbCC
AaBBCC
AABBCC
En las poblaciones de alógamas la autofecundación continuada conduce normalmente a una pérdida de vigor
AaBBCC
AABBCC
AABBCC
AaBBCC
AABBCCAABBCC
AABBCC
AABBCC
AaBBCC
AABbCC
AABbCC
AABBCC
AABBCcAABbCC
AABBCC
Cuando autofecundamos sucesivamente se produce
una pérdida de vigor generalizada
Teniendo en cuenta que puede haber alelos detrimentales en
más loci
FACTORES QUE AFECTAN AL EQUILIBRIODEPRESIÓN CONSANGUÍNEA Y HETEROSIS
Los sistemas de autoincompatibilidad presentes en alógamas evitan los
efectos negativos de la autofecundación
Los métodos de mejora en alógamas tratan de evitar como producto final los homocigotos
Se trata de explotar el vigor híbrido
¿QUÉ ES EL VIGOR HÍBRIDO O
HETEROSIS?
FACTORES QUE AFECTAN AL EQUILIBRIODEPRESIÓN CONSANGUÍNEA Y HETEROSIS
Un híbrido presenta un vigor superior al de cualquiera de los parentales
HIPÓTESIS DE LA DOMINANCIA
AAbbCCDDeeffGG aaBBCCddEEFFggxAAbbCCDDeeffGG
EL HÍBRIDO TIENE UN MAYOR VIGOR
aaBBCCddEEFFggx
AaBbCCDdEeFfGg
Vigor controlado por 7 genes (dominancia)
El híbrido reúne al menos un alelo
dominante en cada locus
FACTORES QUE AFECTAN AL EQUILIBRIODEPRESIÓN CONSANGUÍNEA Y HETEROSIS
En autógamas no existe depresión consanguínea
Los alelos detrimentales han sido o son
eliminados por selección natural durante su
Aa
Ø
En autógamas se pueden obtener
homocigotos como producto final de los programas de mejora
natural durante su sistema de reproducción
por autofecundación¼ AA + ½ Aa + ¼ aa
AA ¼ AA + ½ Aa + ¼ aa aa
Mejora de la resistencia al virus delmosaico del pepino dulce (PepMV)
Transmisión mecánica
PepMV: Potexvirus
P E R Ú
LIMA
CUZCO
MADRE DE DIOS
HUANCAVELICA
JUNÍN
�I�II�III
Lima
Huancayo
Puerto Maldonado
Ayacucho
Huancavelica
Presencia natural del PepMV en poblacionesde Solanum spp. en Perú
OCEANO PACÍFICOTACNA
AREQUIPA
MOQUEGUA
PUNOICA
APURIMACAYACUCHO
�IV�V
�VI
�VII
�VIII
�IX�X
�XI
�XII�XIII
Ayacucho
IcaAbancay
Arequipa
Cuzco
Moquegua
Tacna
Puno
BOLIVIA
Hospedantes naturales del PepMV
- S. lycopersicum- S. chilense- S. chmielewskii- S. neorickii
Presencia natural del PepMV en poblacionesde Solanum spp. en Perú
PepMV- S. neorickii- S. peruvianum- S. pimpinellifolium
- Posibles vectores de la enfermedadDetección en poblaciones aisladas
Síntomas PepMV en tomate cultivado
Filimorfismo en cultivo bajo invernadero
Filimorfismo en hoja de una planta inoculada mecánicamente
Síntomas de PepMV en tomate
Manchas amarillas en planta en cultivo bajo invernadero
Mosaico en hojas de plantas inoculadas mecánicamente
Estrias en tallo de una planta en cultivo bajo invernadero
Métodos de control de la enfermedad
Medidas culturales- Uso de material vegetal libre de virus- Disminución de inóculo en campo.
Eliminación de plantas infectadas- Desinfección de herramientas de trabajo
Elevada eficiencia en la transmisión mecánica
Mejora genética
Búsqueda de fuentes de resistencia y desarrollo de variedades comerciales resistentes
Especies del género Solanumprobadas mediante inoculación mecánica:
- Solanum lycopersicumMill.- Solanum lycopersicumvar. cerasiforme (Dun.) Gray.- Solanum pimpinellifolium(Jusl.) Mill.- Solanum peruvianum (L.) Mill.- Solanum peruvianum (L.) Mill.- Solanum habrochaitesHumb. & Bonpl.- Solanum chilenseDun.- Solanum cheesmaniae- Solanum neorckii- Solanum pennellii
TEMA 2.- DIVERSIDAD GENÉTICA EN AGRICULTURA
1.- SELECCIÓN1.1.- Selección artificial1.2.- Selección natural y deriva genética
2.- TASA DE REPRODUCCIÓN RELATIVA2.- TASA DE REPRODUCCIÓN RELATIVA
TEMA 2.- DIVERSIDAD GENÉTICA EN AGRICULTURA
1.- SELECCIÓN1.1.- Selección artificial1.2.- Selección natural y deriva genética
2.- TASA DE REPRODUCCIÓN RELATIVA2.- TASA DE REPRODUCCIÓN RELATIVA
FACTORES QUE AFECTAN AL EQUILIBRIOSELECCIÓN
Hasta ahora hemos tenido en cuenta que los individuos de una población tienen una misma eficacia biológica
Aa
Ø NO SIEMPRE ES ASÍ
¼ AA + ½ Aa + ¼ aa
AA ¼ AA + ½ Aa + ¼ aa aa
NO SIEMPRE ES ASÍ
� No forman el mismo número de gametos
� No forman el mismo número de semillas
FACTORES QUE AFECTAN AL EQUILIBRIOSELECCIÓN
Hasta ahora hemos tenido en cuenta que los individuos de una población tienen una misma eficacia biológica
Aa
Ø NO ES ASÍ
¼ AA + ½ Aa + ¼ aa
AA ¼ AA + ½ Aa + ¼ aa aa
NO ES ASÍ
� No forman el mismo número de gametos
� No forman el mismo número de semillas
P(AA) = w1 · p2
P(Aa) = w2 · 2·p·qP(aa) = w3 · q2
Hay que tener en cuenta la eficacia biológica de cada genotipo en forma de tasa
de reproducción
Esta selección natural puede ser casi imperceptible