MEJORAMIENTO GENÉTICO DE ALÓGAMAS

Mercedes RivasFitotecnia 2009

Especies alógamas:

ALFALFA, TRÉBOL BLANCO, TRÉBOL ROJO, LOTUSDACTYLIS, FALARIS, FESTUCA, RAIGRÁSGIRASOL, MAIZ, SORGO*, CENTENO, REMOLACHACEBOLLA, MELÓN, PEPINO, SANDÍA, ZANAHORIA, ZAPALLO, REPOLLO, COLIFLOREUCALYPTUS, PINOSMANZANA, PERAL, CIRUELO, ALMENDRO, NOGAL, OLIVO, VID

Bases genéticas:Individuos heterocigotasPoblaciones diversasEquilibrio Hardy – WeinbergDepresión por endocríaHeterosisEn el mejoramiento genético se pueden explotar todos los efectos genéticosSiempre se debe recuperar la heterocigosis

TIPOS DE CULTIVARES:

Variedades de polinización abierta (VPA)Variedades sintéticas (VS)Híbridos (simples, dobles, triples)

Mejoramiento de poblaciones:

Objetivo: incrementar las frecuencias génicas de las características deseadas.Selección fenotípica de plantas o Selección genotípica – mediante la realización de pruebas de progenie.

VARIEDADES DE POLINIZACIÓN ABIERTA

Población seleccionada que se mantiene bajo polinización libre.Se seleccionan a partir de poblaciones heterogéneas:- Variedad local- Variedad de polinización abierta- Poblaciones provenientes de cruzamientos

SELECCIÓN DEL MÉTODO

• Características de la población

• Objetivos del programa: Tipo de cultivar

• Objetivos de selección

• Disponibilidad de recursos

• Eficiencia del método

EFICIENCIA DEL MÉTODO

• Intensidad de selección

• Variación disponible

• Precisión en la estimación del valor genético

• Control parental

• Largo o duración del ciclo de selección

∆G = i C σG2 / ( y σP)

POBLACIÓN ORIGINAL

Estimación de mejores genotipos

Recombinación

POBLACIÓN MEJORADA

SELECCIÓN • Valor fenotípico individual• Valor de la progenie• Valor de cruzas específicas• Valor fenotípico de carácter correlacionado• Presencia de alelos en loci de marcadores ligados

POBLACIÓN ORIGINAL

Estimación del valor genético de los individuos en base a su

valor individual

SELECCIÓNMASAL

Estimación del valor genético de los individuos en base Al

comportamiento de su progenie

MÉTODOS CON PRUEBA DE PROGENIE

SELECCIÓN MASAL

Cosecha de individuos

seleccionados

Selección masal:Se seleccionan individuos por los caracteres deseables.El número de individuos seleccionados podrá ser del orden de: 50 – 100 – 400. Se cosechan “en masa” o “en bulk” las semillas de los individuos seleccionados.Se siembran en la siguiente generación.Recombinación: NUEVA POBLACIÓN: PUEDE CONSTITUIR UN CULTIVAR VPA

Al seleccionar por fenotipo:Sólo controlamos a las plantas madres.La heredabilidad estimada se reduce a la mitad.Para caracteres de baja heredabilidad, el progreso genético es lento.La selección previa a la floración, incrementa la heredabilidad y la respuesta a la selección.

Selección masal estratificada:Se realiza para reducir el error experimental generado por la diversidad ambiental del campo experimental donde se selecciona.Se divide el área en pequeñas parcelas o cuadrículas y se selecciona el mejor individuo de cada una de ellas.

SELECCIÓN MASALESTRATIFICADA

SELECCIÓN MASAL

• Simple

• Ciclo de selección breve

• IGA y efecto ambiental confundidos

• Va a ser efectiva en la medida que el fenotipo individual sea un buen estimador del valor genotípico

• Puede trabajarse con un tamaño poblacional muy alto (y aumentar la intensidad de selección)

• Adaptado a etapas tempranas de un programa o a poblaciones pocoadaptadas

SELECCIÓN MASAL

MEJORAS:

• Control ambiental

• Aumento de intensidad

Selección masal estratificada

Selección en ambos sexos (selección previa a la floración

100

120

140

160

180

200

220

240

0 1 2 3 4 5

Ciclo de selección

Altu

ra

90

100

110

120

Cic

lo

Efecto de cuatro ciclos de selección masal recurrente en una población exótica de maíz

Hallauer y Sears, 1972

SELECCIÓN CON PRUEBA DE PROGENIE

• Complejidad variables

• Ciclo de selección relativamente largo

• Permite (en algunos casos) el uso de diseños para el control de la IGA y efecto ambiental

• Limitada por el número de progenies que se pueden evaluar. En general incluye una selección masal previa para limitar dicho número

POBLACIÓN ORIGINAL

Selección inicial de una muestra

Evaluación de la progenie

Progenie obtenida por libre polinización

Progenie obtenida por polinización controlada

Espiga-hilera Medios hermanosCon un

probador determinado

De a pares Consigo misma

TestcrossPruebas de AC

Hermanos enteros

Familias S1 o S2

Selección por Prueba de progenie:EVALUACIÓN DE FAMILIAS DE MEDIOS HERMANOS.

- Mínimo de familias (progenies): 25 – 50- Se utilizan repeticiones- Evaluación de las progenies – para estimar el valor de

las plantas madres.- Se seleccionan las plantas que dieron las mejores

progenies (mayor ACG). Se toman las semillas guardadas para constituir la nueva población.

- Recombinación: nueva población: puede constituir un Cultivar VPA.

MEDIOS HERMANOS

MEDIOS HERMANOS

Recombinación

Selección recurrente:Método de mejoramiento cuyo objetivo es el incremento de las frecuencias génicas de los alelos deseables de características cuantitativas, mediante ciclos repetidos de selección.

PORCENTAJE DE ACEITEEN MAÍZ A TRAVÉS DE CICLOS DE SELECCIÓNRECURRENTE

50 GENERACIONES DE SELECCIÓN SOBRE EL CONTENIDO DE ACEITE EN MAÍZ

ESQUEMA DE SELECCIÓNRECURRENTE

Otros métodos de selección:Evaluación de progenies provenientes del cruzamiento de las plantas seleccionadas con un tester (ACG).Evaluación de progenies provenientes de cruzamientos dirigidos entre pares de plantas seleccionadas - Progenies de hermanos enteros.Evaluación de progenies provenientes de la autofecundación de las plantas seleccionadas. Progenies S1, para eliminar recesivos y fijar alelos.

TESTCROSS

TESTER

TESTCROSS

TESTER • Amplia vs estrecha base genética

• AC general vs, específica

La mayoría de los cultivares de forrajeras alógamasson VPAs: Zapicán (T. blanco), L.E. 284 (raigrás), San Gabriel (L. corniculatus), etc. En Bromus auleticus el cultivar Potrillo es una VPA.Aunque no las denominan VPAs – la mayoría de los cultivares de especies forestales son VPAs.En hortícolas existen VPAs como por ejemplo en cebolla la Pantanoso del Sauce.En cultivos extensivos: INIA Butiá (Girasol), INIA Surubí (Sudangrás)

CULTIVARES VPA EN URUGUAY

VARIEDADES SINTÉTICASPoblación de polinización libre, sintetizada por hibridación en todas las combinaciones posibles de un número de genotipos seleccionados (4 a 10 líneas endocriadas o clones) por ACG y que se mantiene por semillas.

Se constituyen a partir de genotipos reproducibles –por eso LE o clones.

Proceso de obtención de VSSelección preliminar de LE o clonesSelección por ACG (policruza o prueba de progenie con uso de tester)Policruza de los progenitores seleccionados: Obtención de Sintética 1Libre polinización de la Sintética 1: Obtención de la Sintética 2De Sintética 2 se obtiene Sintética 3 y asísucesivamente.Normalmente sale al mercado la Sintética 2.

Policruza: estima ACGEvaluación de las progenies provenientes del cruzamiento de cada LE o clon con las otras LE o clones seleccionados.Es muy importante que ocurran todos los cruzamientos posibles y que no ocurra autofecundación de la LE o clon evaluado.Se requiere de aislación y de repeticiones.

Ejemplo: policruza de 5 padres

P1 P2 P5 P3 P4P3 P4 P2 P5 P1P5 P1 P4 P2 P3P2 P3 P1 P4 P5P4 P5 P3 P1 P2

Seleccionados los mejores clones o LE, se realiza una policruza entre ellos, obteniéndose semilla Sintética 1 –que presenta heterosis.“En teoría” con una generación de polinización libre de la Sintética 1 se llega al equilibrio H-W y se obtiene Sintética 2. A veces son necesarias más generaciones de libre polinización para estabilizar la población.

POLICRUZALíneas seleccionadas:

1, 3, 5, 7,11

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PROCESO DE CREACIÓN DE UNA VARIEDAD SINTÉTICA

Cultivares VS en Uruguay

Festuca arundinacea cultivar TacuabéMaíz: INIA Redomón

Se debe mantener la Identidad y reproducibilidad del cultivar.

Se deben evitar procesos de deriva génica (cuidar tamaño de población), las migraciones (aislando de forma adecuada), y evitar la acción de la selección natural.

Mantenimiento varietal

Mantenimiento de una VPA

• Evitar mezclas mecánicas• Aislación• Tamaño adecuado de población• Selección masal: eliminación de fuera de tipo

Mantenimiento de una VS

• Evitar mezclas mecánicas• Aislación• Progenitores por separado• Reconstitución de la VS• Generación adecuada• Tamaño adecuado de la población

MayorA partir de las LE o de clones.

MayorDiversas (menos que VPA)

Heterocigotas

VSs

MenorAislación, tamaño de población, H -W

MenorDiversasHeterocigotas

VPAs

CostosMantenimientoHeterosisPoblacionesIndividuos

Diferencias entre VPAs y VS

BIBLIOGRAFÍA:

- Capítulo 10 Poehlman y Sleper: Mejoramiento genético de cultivos de polinización cruzada (hasta que comienza con mejoramiento de clonales).

- Capítulo 11 Poehlman y Sleper: Mejoramiento genético de cultivares híbridos.