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8/18/2019 Sintesis de Fitomejoramiento. Simposio de Fitomemejoramiento y Perspectivas en El Futuro en Ginebra Suiza.

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SÍNTESIS DE FITOMEJORAMIENTO: ‘’ SIMPOSIO SOBRE ELF I TOMEJORAMIENTO PARA EL FUTURO EN GINEBRA- SUI ZA (21 de

Octubr e de 2011) ’’ .

Por1 Montalvan Chumy Nelson Ismael.

1 Carrera de Ingeniería en Biotecnología de los Recursos Naturales. Facultad de Ciencias Agropecuarias.Universidad Politécnica Salesiana Sede Cuenca. Provincia del Azuay. Ecuador.

I. INTRODUCCIÓN

1.1. Las Ciencias Vegetales y el Futuro del Fitomejoramiento

Durante muchos años, el fitomejoramiento, mediante la selección fenotípica de los caracteres deseados, hacontribuido enormemente al mantenimiento del incremento sostenible de la producción de los cultivos, aluso de los nutrientes y a la lucha contra los agentes patógenos. La introgresión de cromosomas extraños yla selección de segmentos de cromosomas específicos se han utilizado para introducir caracteres específicosa partir de fuentes más distantes genéticamente, pero, en general, el cruzamiento de líneas genética yfenotípicamente distintas no ha sido práctico, debido al elevado índice de variación fenotípica indeseada yde variación imprevista. En consecuencia, la producción de obtenciones vegetales puede llevar varios añosy puede dar lugar a resultados inciertos. Debido al inexorable aumento de la población y al cambio de loshábitos alimenticios nunca antes había sido necesario producir un volumen de alimentos tan elevado. Porotra parte, este reto debe cumplirse al tiempo que se reduce el empleo de insumos tales como losfertilizantes, se combaten nuevas enfermedades epidémicas y se mantiene un alto índice de producción en

el contexto de un clima incierto. Para afrontar tales desafíos, los científicos vegetales están desarrollandonuevos métodos para mejorar los cultivos, entre los que se incluye la transgénesis y la genómica.

1.2. Bioingeniería

En el proceso de creación de nuevas variedades mejoradas tratamos de aplicar todas las técnicas modernasdisponibles, incluidas la bioingeniería y la genómica. En dicho proceso, el orden de prioridad de lasobtenciones está en función de la importancia que tienen en la economía agrícola y en las condiciones yrequisitos específicos de su cultivo. La aplicación práctica de plantas biotecnológicas se basa en el registrooficial de todas las nuevas plantas agrícolas (Fig. 1.). Según la actual legislación de Rusia, armonizada conotros acuerdos internacionales, como el que establece la Unión Internacional para la Protección de lasObtenciones Vegetales (UPOV), el organismo gubernamental responsable de los registros es la ComisiónEstatal de Variedades del Ministerio de Agricultura (Melz, 2001).

Fig. 1. El quincuagésimo aniversario del ConvenioInternacional para la Protección de las Obtenciones Vegetalescoincide con los logros revolucionarios de la bioingeniería enel ámbito de la obtención vegetal (Melz, 2001).


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II. HETEORISIS EN EL CENTENO

La heterosis es el mecanismo genético que permite alcanzar el máximo potencial productivo de las plantasagrícolas y el ganado. La mayor parte de las investigaciones sobre la heterosis, desde el punto de vistagenético y de la mejora, de híbridos de centeno se concentra en Europa, porque aproximadamente el 87 %de la superficie cultivada con centeno en todo el mundo está en este continente. La mayoría de los resultados

se han obtenido en Alemania, y actualmente alrededor del 60 % de la superficie cultivada con centeno enese país se destina a variedades híbridas (Fig.2.). También se ha investigado sobre variedades híbridas decenteno en Polonia, donde se desarrollaron, a lo largo de varios decenios, híbridos F1 de centeno con nivelesaltos de heterosis. Sin embargo, los híbridos de centeno apenas ocupan el 5-7 % de la superficie en Polonia.

2.1. Aplicación de la esterilidad masculina citoplasmática en el centeno

Tras el descubrimiento de la esterilidad masculina citoplasmática (EMC), se comenzó a trabajar en laaplicación práctica de la heterosis en el centeno. Las primeras plantas androestériles fueron descritas porPutt en 1954. Posteriormente, se describieron diferentes tipos de androesterilidad con diferentes tipos decontrol, por genes citoplásmicos y nucleares. Además de los estudios genéticos y de mejoramiento basadosen la EMC de los tipos R y P, también se ha estudiado la EMC de tipo G. El primer estudio lo realizaronAdolf y Winkel en 1985 en la variedad Schlagler. Los resultados de esta investigación permitieron concluirque prácticamente todas las líneas de centeno tienen capacidad de restauración de la fertilidad, pero que

puede resultar en una pérdida incontrolable de esterilidad (Melz, 2001).

III.

INTERACCIÓN MOLECULAR VIRUS-PLANTA Y DEFENSAPATÓGENA EN LAS PLANTAS DE CULTIVO DE TUBÉRCULO

La resistencia de las plantas a los virus puede estudiarse desde dos perspectivas. La obvia es la que se centraen cada planta resistente dentro de toda la población y en determinar, por comparación con cada una de las

plantas susceptibles, qué factores huésped (genes) son necesarios en la resistencia. Desde la otra perspectiva, el objetivo sería reconocer los factores huéspedes necesarios para que los virus produzcan lainfección y, posteriormente, utilizar sus formas mutadas e incompatibles como factores de resistencia.Ambos enfoques tienen el mismo objetivo, esto es, el estudio de las variedades vegetales resistentes a losvirus, el cual se ilustrará mediante unos pocos ejemplos, en los que se hará especial hincapié en los cultivosde tubérculos y raíces. No obstante, se examinará en primer lugar la importancia de la resistencia viral enlas plantas de cultivo, al tratarse del principal medio para controlar las enfermedades por virus en el campo.

3.1.

Mecanismos de resistencia viral de las plantas

Fig.2. Para obtener líneas en el centeno, deben realizarsenumerosas autofecundaciones. En el caso de plantasautógamas esto ocurre naturalmente, pero en las especiesalógamas debe realizarlas el mejorador (Melz, 2001).


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El reconocimiento específico de un agente patógeno por una proteína R provoca una cascada deseñalización, que, a su vez, activa una gran diversidad de genes y respuestas de defensa, denominadas ensu conjunto respuesta de resistencia hipersensible (HR). La respuesta HR impide la carga de virus en elfloema y su trasposición a otras partes de la planta mediante un mecanismo todavía desconocido, pero ellono afecta a la duplicación del virus ni al movimiento celular en la hoja inicialmente infectada. Con todo,algunos genes R inhiben la duplicación viral, lo que se conoce como resistencia extrema Por ejemplo, las

especies de papa silvestre y cultivada contienen genes que confieren una respuesta HR o resistencia extremaal virus Y de la papa (PVY) (Fig.3.), que es el principal virus de infección de los cultivos de papa en todoel mundo, o al virus X de la papa (PVX) (Melz, 2001).

IV. CARACTERÍSTICAS DE LAS VARIEDADES DEL FUTURO

El mundo afronta retos de enormes proporciones y sin precedentes, como el cambio climático y elincremento de la población. Para mejorar la capacidad de nuestros agricultores de producir alimentos ysatisfacer la demanda de alimentos para consumo humano y animal, de fibras y combustibles, al tiempoque se protegen los preciosos recursos naturales, es más necesario que nunca mejorar el uso de los recursosy disponer de nuevas herramientas y tecnologías modernas (Fig.4.) (Agriculture in Russia, 2009).

Fig.3. Estos virus, además de las proteínas de lacélula, utilizan una enzima que es codificada porellos mismos y que es necesaria e indispensable parasu proceso de replicación. Esta enzima se la

denomina ARN polimerasa ARN dependiente.

Fig.4. Demanda agraria en toneladas métricas de grano (Agriculture inRussia, 2009).


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V. FITOMEJORAMIENTO DE VARIEDADES FLORALES DE CARA ALMERCADO MUNDIAL

En los últimos decenios, la producción de flores cortadas se ha desplazado de Europa y América del Nortea América del Sur y África oriental debida, principalmente, a los menores costos de producción y a lainfluencia del clima sobre la calidad. La aptitud para el transporte y el coste del mismo son los factores

decisivos que determinan la medida en que la producción de una especie se traslada al sur.Una tendencia relativamente nueva es la sustitución del transporte aéreo por transporte marítimo. Laresistencia de las flores al transporte marítimo puede convertirse en un nuevo criterio de selección en elfitomejoramiento de las flores cortadas.

Actualmente, las empresas de fitomejoramiento recurren en muy pocas ocasiones a la modificación genéticade plantas ornamentales. Los motivos principales son bien conocidos:

El tamaño de los mercados, incluso para los cultivos ornamentales más importantes, esrelativamente pequeño.

Los costos de desregulación son altos. No se tiene acceso a derechos de propiedad intelectual por la tecnología instrumental y los genes

de rasgos de interés

El costo de la investigación y el desarrollo de productos es alto. En Europa hay una oposición radical a los OMG.

5.1. La tecnología de Marcadores

La selección asistida por marcadores sigue usándose muy poco, en la práctica, en el fitomejoramiento delas plantas ornamentales (Fig. 5.). A diferencia de la caracterización genética, antes de poder aplicar latécnica es necesario realizar investigaciones caras y largas, que incluyen estudios de fenotipado ycartografía. Los mapas de los vínculos genéticos son muy importantes para conocer mejor la herencia delos rasgos importantes, marcar genes y establecer programas de fitomejoramiento asistido por marcadores(Gribova, 2006).

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VI. OBJETIVOS DEL FITOMEJORAMIENTO DE VARIEDADES

FRUTALES EN EL SIGLO DE XXI

Fig.5. El mejorador busca que estos marcadores sean neutros, polimórficos y codominantes. La primera característicase refiere a que no deben ser influidos por el ambiente; la segunda, a que posean un número de alelos tal que permitanidentificar diferencias entre individuos; y la tercera, a que sean capaces de distinguir entre homocigotos y heterocigotos(Gribova, 2006).


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En todo el mundo, los obtentores de plantas frutales y los fruticultores responden a numerosas tendencias,a veces contradictorias, en investigación, comerciales y del mercado (Fig.6.). Cabe citar las siguientes:

El aumento de los acuerdos multilaterales de libre comercio en todo el mundo en respuesta alGATT

La mayor disponibilidad de medidas de protección de la propiedad intelectual para las obtencionesen todo el mundo promovidas por el Acuerdo sobre los ADPIC y la adopción del sistema de laUPOV

Consideraciones relativas a la huella de carbono y el consumo de agua de la producción Un mayor desarrollo, afluencia y segmentación del mercado, que crea nuevas oportunidades y

segmentos de clientes

La comercialización de las frutas y los productos de frutas con marcas patentadas El reconocimiento por parte del mercado de los mensajes de promoción de la salud asociados con

las llamadas superfrutas, que están generando mayor interés, valor y demanda. El aumento de los precios de los productos alimentarios básicos

La necesidad de alimentar al mundo y de que los países tengan en cuenta su seguridad alimentariaen el futuro

La repercusión del cambio climático sobre la producción en el futuro (Wegner et al , 2005).

VII. CONCLUSIONES

Las técnicas empleadas y que son descritas en el simposio de Ginebra en Octubre de 2011, para la seleccióny fitomejoramiento de vegetales, dependerán del tipo de reproducción del cultivo, es decir si es autógamo,alógamo o de reproducción vegetativa, y de las características que se quieran mejorar; aunque existen tres

pasos generales que se deben seguir:

a) Creación de variabilidad genética, ya sea por cruzamientos o por otra técnica. b) Selección de los caracteres deseados a partir de las poblaciones obtenidas en el paso anterior.c) Multiplicación de las líneas mejoradas.

VIII. BIBLIOGRAFÍA

[1] Agriculture in Russia. (2009). Statistical digest. Moscow. Ministry of Agriculture. (Agriculture in Russia, 2009) (Fig. 4.)

[2] Gribova, T.N. et al. (2006). Optimization of the protocol for constructing transgenic plants of the cabbage Brassica oleraceavar. capitata. Appl. Biochem. Microbiol. 42, 519 – 524. (Gribova, 2006) (Fig.5.)

[3] Melz Gi., Melz GU. Hartmann F. (2001). Genetics of a male-sterile rye of “G-type” with results of the first F1 hybrids. En:Proc. Int. Symp. On rye breed. And gen. EUCARPIA, Radzikow, 2001: 43 – 50. (Melz, 2001)

[4] Pellio, B., S. Streng, E. Bauer, N. Stein, D. Perovic, A. Schiemann, W. Friedt, F. Ordon, A. Graner (2005). High-resolutionmapping of the Rym4/Rym5 locus conferring resistance to the barley yellow mosaic virus complex (BaMMV, BaYMV,BaYMV-2) in barley (Hordeum vulgare ssp. vulgare L.) Theor. Appl. Genet. 110, 283-293. (Pellio, 2005) (Fig.6.).

[5] Werner, K., W. Friedt, F. Ordon, (2005). Strategies for pyramiding resistance genes against the barley yellow mosaic virus

complex (BaMMV, BaYMV, BaYMV-2). Mol. Breeding 16, 45-55. (Wegner et al , 2005)

Fig. 6. El gen G inhibe la expresión del gen A, así se desarrolla el órgano masculino,formándose entonces flores masculinas (Pellio et al , 2005).


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