2 mejoramiento genético de plantas parte 1

MEJORAMIENTO GENÉTICO

DE PLANTAS

Blgo. F. Javier Alvarez A.

Agosto – 2013.

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

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.

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.

¿CUÁL ES EL OBJETIVO?

Incremento del Rendimiento (Kg/Ha)

Incremento de la Calidad.

BASES GENÉTICAS

VARIACIÒN

Fuentes de Variación

Medio Ambiente

Genética

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.

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).

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.

INTRODUCCION

Cuarentena

Evaluación.

Caracteres

agronómicos

Respuesta a factores

estresantes

SELECCION

USOS

DIRECTO Programa de mejora

Nueva Variedad

Recombinación de genes para desarrollar una

nueva variabilidad genética.

Empleo del vigor hibrido (Alogamas).

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).

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.

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.

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)

FUSIÓN DE PROTOPLASTOS.

Se amplia la variabilidad genética.

Se pueden hacer cruces amplios.

Para generar Aloploides.

TÉCNICA DEL ADN RECOMBINANTE O

INGENIERÍA GENÉTICA.

¿Qué es la ingeniería genética?

¿Cuál es su aplicación en el mejoramiento de

cultivos?

¿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.

TIPOS DE ENZIMAS DE RESTRICCIÓN

Según el corte:

Extremos pegajosos:

GCGGCCGC GC GGCCGC

CGCCGGCG CGCCGG CG

Extremos romos:

GATATC GAT ATC

CTATAG CTA TAG

VECTOR DE CLONACIÓN - PLÁSMIDOS

Restriction endonuclease and ligase (REAL);

Pasos:

1. Obtener fragmentos requeridos;

2. Ligarlos;

3. Transformar E. coli;

4. Verificación

VECTOR DE CLONACIÓN - PLÁSMIDOS

TRANSFORMACIÓN POR BACTERIAS.

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.

BOMBARDEO DE PARTÍCULAS

(BIOBALISTICA)

Partículas de

oro y

tungsteno.

Es

independiente

del genotipo.

ADN

insertado al

azar.

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

ELECTROPORACIÒN.

Estimula la

absorción de ADN

por pulsos eléctricos.

Pre requisito:

desarrollo de técnicas

de cultivo de

protoplasto y

regeneración.

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.

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.

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.

TIPOS DE MARCADORES MOLECULARES.

TIPOS DE MARCADORES MOLECULARES.

¿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.

MUCHAS GRACIAS!

javier.alvarez.a@hotmail.com