Estrategias de Selección y Elección de Métodos de Mejoramiento

Estrategias de Selección y Elección de Métodos de Mejoramiento.

Factores que afectan la elección de la estrategia de mejoramiento

Considerar Impacto del programa de mejora sobre el desarrollo agr ícola de una regi ón Impacto sobre la econom ía, el ambiente y la sociedad. Objetivos acordes a un futuro. Conformar un buen equipo. Recursos necesarios.

Impacto del programa de mejora sobre el desarrollo agr ícola de una región Las variedades de trigo introducidas del CIMMYT (dwarf ). ). Aumento del área sembrada y rendimiento. Desplazamiento de otras variedades y de otros cultivos de sus zonas originales. Las variedades de arroz del IRRI.

Impacto sobre la economía, el ambiente y la sociedad. Cambio en las condiciones de manejo. Monocultura Mayor demanda de insumos: fertilizantes, riego, controles químicos.

Objetivos realistas Bajo que condiciones ambientales ser án cultivadas las nuevas variedades. Preferencias de los consumidores

Equipo de trabajo Conocimiento científico Experiencia Entrenamiento

Recursos necesarios Magnitud del programa Resultados esperados

Factores que afectan los métodos de selección

Factores que afectan los métodos de selección Sistema reproductivo Heterosis Estructura citogenética Caracteres cualitativos y cuantitativos Acción génica Heredabilidad Métodos clásicos o especiales

Sistema reproductivo Condiciona no solo la elecci ón del método si no también la metodología de producción de semillas. Necesario para generar variabilidad genética Las autógamas en general son dif íciles de cruzar.

Sistema reproductivo El ambiente puede modificar el sistema reproductivo: apomixis facultativa. Autoincompatibilidad: dificulta o impide la endocr ía.

Heterosis Considerar el nivel de heterosis para la elección del método. Necesidad de machoesterilidad. Costo de producción de semilla híbrida

Estructura Citogenética El nivel de ploidía puede influenciar la expresión de un car ácter particular. Los tetraploides son empleados en forrajeras para incrementar la materia seca: tr ébol rojo, rye grass italiano. La alopoliploidía es útil para generar nuevas especies: triticale y tritordeum. La autopoliploidía puede influenciar la incompatibilidad gametof ítica.

Caracteres Cuantitativos y Cualitativos Cualitativos Controlados por uno o dos genes. Fáciles de seleccionar en poblaciones segregantes Introducidos por retrocruza Ejemplos: color de grano, color de flor y de hoja, resistencia espec ífica, hábito de crecimiento, dwarf genes, amino ácidos.

Caracteres Cuantitativos y Cualitativos Cuantitativos Controlados por muchos genes con influencia ambiental. Selección y recombinación Selección recurrente Ejemplos: rendimiento, materia seca, contenido de proteína, contenido de aceite.

Acción Génica Aditiva Línea pura o una variedad Los métodos de selección intrapoblacionales ser án efectivos en acumular alelos favorables: selección masal, selección recurrente. Los alelos no favorables pueden ser eliminados tanto en el estado homocigota como heterocigota. La autógamas poseen en general una preeminencia de efectos aditivos.

Acción Génica Dominancia Variedades Híbridas Métodos que utilicen al heterosis y las aptitudes combinatorias. Alelos recesivos desfavorables pueden ser eliminados cuando se encuentran en homocigosis. Autofecundación y recombinación.

Heredabilidad

h

2

=

2 σ A 2 σ P

Heredabilidad 2

σ

P

2

2

= σ G +

G: genética E: ambiental GxE: Genética x Ambiente e: número de ambientes r: número de repeticiones

σ GxE

e

+

2 σ E

rxe

Métodos Clásicos o Especiales Elección de un método clásico o convencional: selección, evaluación, recombinación, autofecundación, etc. Especial: cultivo de tejidos, ingenier ía genética, marcadores moleculares Combinación de clásicos y especiales

Material de Partida Punto crucial que puede determina el éxito del plan de mejora. Materiales Adaptados Material Exótico Material Silvestre

Materiales Adaptados Variedades locales o Landraces, desarrolladas por agricultores tras muchas generaciones de selección. Estos materiales fueron utilizados en las primeras etapas de la mejora. Reid Yellow Dent, Lancaster Sure Crop en maíz. Turkey y Kharkof en trigo, etc.

Materiales Adaptados Poblaciones derivadas de programas de mejora a largo plazo Líneas elite Cruzas entre líneas elite (líneas de segundo ciclo).

Materiales Exóticos No es posible su uso directo Seleccionar por adaptabilidad Fuentes de resistencia espec ífica: del maíz amargo introducida en USA para resistencia (European Corn Borer ). ).

Materiales Silvestres Ancestros de los materiales modernos. Transferencia de caracteres espec íficos Resistencia a roya en Agropyron elongatum transferidos a trigo. Inmunidad o resistencia contra virus de Zea diploperennis al maíz

Interacción Genotipo-Ambiente

Cultivares Alto Rendimientos Estables La interacción GxA influye en la elección del método de mejora.

Interacción Cualitativa G1 Rto. G2

Ambientes

+

Estructura genética de varios tipos de cultivares (Becker , 1983). Heterogeneidad Razas de Autógamas

Poblaciones

Mezcla de Líneas H. Dobles H. Triples H. Simples Líneas Puras

Clones

Heterocigosidad

Para minimizar la GxA Identificar Genotipos con menor GxA: Incrementar el número de ambientes (localidades y años) de evaluación. Mejorar la metodología de análisis. Modelos AMMI y GGE biplots.

Ambiente de Selección Selección In situ : Selección para adaptación específica, sequía, fr ío, salinidad. Selección ex situ : selección en varios ambientes correlacionados con otros ambientes similares.

Respuesta a la Selección

Respuesta a la Selección R = ds.h2 Ds= k.σF h2= σA/ σF

R=k. h2

Distribución de frecuencias y medias poblacionales luego de dos ciclos de selección.

Relación entre p (proporción de genotipos seleccionados), y k (diferencial de selección en unidades de desviación estándar fenotípica

Diferencial de selección en unidades de desviación estándar (k) para distintas presiones de selección (p) en muestras mayores a 50 (extraído de Hallauer y Miranda, 1981)

Método de Mejoramiento Todo el plan para la creaci ón de una población mejorada que puede ser usada como una nueva variedad como as í también como variación inicial para otro programa de mejora.

Incluye Etapas: evaluación, cruzas, etc Técnicas: mutación, producir líneas derivadas de haploides, etc.

Métodos de Mejora en Plantas Alógamas

Esquema general de mejoramiento genético de especies alógamas

Una o Varias Poblaciones a Mejorar Aptitud Combinatoria General

Cruza de Padres con Aptitud Combinatoria Específica Superior

Variedades de Polinización libre

Variedades Sintéticas

Variedades Híbridas






Objetivos de la Mejora en Alógamas Mejora de Poblaciones Obtención de Híbridos

Clasificación Mejora de Poblaciones Selección Masal Selección Individual Selección Recurrente Selección Recurrente en base a la habilidad combinatoria

Selección Masal

Definición La selección masal es un método de mejora en el cual plantas individuales son elegidas en base a su fenotipo. La semilla procedente de cada individuo selecto es mezclada en partes iguales para el pr óximo ciclo de siembra y selección.

Selección Masal Ventaja: Método simple

Selección Masal Efectiva cuando: Caracteres de alta h2 Acción génica aditiva Muestra grande para evitar endocr ía

Clasificación Selección Masal Clásica Selección Masal Estratificada Ambiental Selección Masal Estratificada Genética Selección Masal con Control Parental Otros Métodos

Selección Masal fenotípica normal y estratificada

Selección por Progenie

Evaluación de Progenies

Obtención de progenies

Recombinación de progenies selectas

Germoplasma superior

Esquema básico de mejoramiento por selección recurrente

Selección de mazorca por surco modificada (Lonquist, 1964)

Selección recurrente recíproca con evaluación de medios hermanos y recombinación de familias S1.

Selección recurrente recíproca con familias de hermanos completos

Selección masal Rendimiento Mg ha-1

Criterios De Selección

Coeficiente De Regresión

Ciclos de Selección

R ‡

C0

C3

C4

bi

bq

3.33 3.61 3.73

4.11

4.62

0.30**

**

3.2

IC

3.12 3.41

3.47

3.70

--

--

--

INF

3.81 3.92

4.16

4.65

0.29**

**

3.2

PE

3.24 3.82

4.31

4.48

0.33**

*

2.8

PEG

3.46 3.81

4.56

4.59

0.36*

*

3.1

REN

3.91 3.74

4.43

4.65

0.31*

*

3.2

PRE

C1

C2

Respuesta para rendimiento a siete métodos de selección en la misma población de maíz (media de 12 ambientes) Fuente: Weyhrich et al., 1998 Método de Selección

Respuesta Promedio

Hermanos completos

1,4

Medios hermanos

1,6

Masal

0,6

Espiga por surco

3,6

H.C. Recíprocos

2,6

S1

1,9

S2

4,5

Selección Masal en Maíz Ganancia Promedio Para Rendimiento

Porcentaje por ciclo

Fuente

3,4

Sprague and Eberhart, 1977

6,2

Lonnquist, 1967

13,1

Josephson and Kincer, 1976

19,1

Genter, 1976







Definición (General) Variedad Sintética Una variedad que puede ser reconstruida a partir de sus componentes.

Definición Una variedad sintética es aquella que resulta de la cruza entre progenitores que han sido seleccionados por su aptitud combinatoria general.

Obtención de una variedad sintética en alfalfa

1 Etapa

♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣

2 Etapa

Población Original Selección de plantas y clonación. Parcelas Clonales Evaluación y Selección de clones

♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣

1 2 3 ....... ....n

3 Etapa

♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣

Policruzamiento ACG

♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣

Otros clones Selectos (tester)

Individuo selecto (clon)

4 Etapa

♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣

ECR clon x tester

♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣

5 Etapa

♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣

6 Etapa

♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣

Semilla Comercial

Cruza entre clones Selectos por ACG (Sin - 0)

Multiplicación (2 generaciones) (Sin- 1 y Sin-2)

♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣

(Sin - 3)

Variedad Sintética Padres (líneas, clones) son seleccionados por su ACG El número de padres es restrictivo Los padres son mantenidos y la variedad sintética puede ser reconstruida a partir de ellos.







Aspectos en el desarrollo de Híbridos Utilización de la endocr ía para aumentar la variabilidad gen ética Selección de líneas endocriadas superiores Explotación de la Heterosis

Población Base Obtención y desarrollo de líneas endocriadas Mejoramiento Selección de Líneas de Líneas Evaluación de Aptitud Combinatoria Evaluación de Híbridos experimentales

Híbrido

Desarrollo de Líneas Endocriadas Fuentes de Material Obtención de Líneas Endocriadas Evaluación de la Aptitud Combinatoria Aptitud Combinatoria General Aptitud Combinatoria Específica

Fuentes de Material Variedades de polinización libre Híbridos (F2) Variedades sintéticas Líneas de segundo ciclo

Porcentaje de esfuerzo para el desarrollo de l íneas endocriadas de acuerdo a diferentes fuentes de germoplasma en USA Fuente de Germoplasma

% de Esfuerzo

Poblaciones de base amplia

15

Poblaciones de base estrecha

16

Poblaciones con endocría

14

Cruza entre líneas elite

39

Poblaciones derivadas de retrocruzas

17

Porcentaje de esfuerzo para el desarrollo de l íneas endocriadas de acuerdo a diferentes fuentes de germoplasma en USA Fuente de Germoplasma

% de Esfuerzo

Poblaciones de base amplia

15

Poblaciones de base estrecha

16

Poblaciones con endocría

14

Cruza entre líneas elite

39

Poblaciones derivadas de retrocruzas

17

Obtención de líneas endocriadas Selección por pedigr í Parcela Única (Single Hill ) Descendencia de Semilla Unica (SSD) Doble Haploides Líneas de segundo ciclo Método del Híbrido Cr íptico Selección Cigótica

Selección por pedigr í También conocida como procedimiento clásico o estándar es comúnmente empleada en maíz y en otras especies alógamas, comprende las siguientes etapas:

1 Año 2 Año

♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣

♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣

P.O. Selección de plantas y autofecundación Parcelas con semilla S1. Selección y autofecundación

1 2 3 ....... ....n

Idem 4 - 6 generaciones

6 - 7 Años

Líneas Endocriadas (Homocigotas)

Descendencia de Semilla Única (SSD) Avanzar combinaciones híbridas hacia endocr ía Una semilla es cosechada de cada planta Puede ser conducida en invernadero / contraestación No se practica selección durante la endocr ía Se mantiene la variabilidad presente en F2 (si no hay fallas en la germinaci ón o muerte de plantas)

Doble Haploides La mayor ventaja de los haploides en la mejora genética vegetal es que un individuo haploide puede ser duplicado, permitiendo la inmediata obtenci ón de completa homocigosis.

P1 x P2 F1

Cultivo artificial de granos de polen Plantas Haploides

Tratamiento con colchicina (Duplicación) Plantas 2n Homocigotas Transplante a campo y selección

Líneas de segundo ciclo Líneas elite parentales

X

Nueva población con alta frecuencia de alelos favorables Obtención de líneas de 2° Ciclo

Nuevos Híbridos

Aspectos relacionados con la obtención de líneas de 2do. ciclo Aumento de la consanguinidad entre las l íneas Menor heterosis Menor rendimiento en los h íbridos resultantes Una solución a este problema es la formaci ón de grupos de líneas, por ejemplo sobre la base de una aptitud combinatoria equivalente, y cruzar entre sí líneas que pertenezcan a distintos grupos, llamados grupos heter óticos.

Evaluación de Líneas Endocriadas

Evaluación de Líneas Aptitud Combinatoria General Aptitud Combinatoria Específica

Aptitud Combinatoria Objetivo Identificar líneas que en combinaciones con otras producir án híbridos superiores

Evaluación de la Aptitud Combinatoria General Consiste en la evaluaci ón del comportamiento de líneas en cruzas con un probador ( Tester ) común Las F1 se prueban en distintos ambientes Evalúa la varianza gen ética aditiva de cada línea Permite descartar líneas de pobre comportamiento en cruzas en etapas tempranas de la endocr ía (S2; S3)

Aptitud Combinatoria General Es el comportamiento promedio de una línea en una serie de cruzas o híbridos

Obtención de cruzas para ACG 1° Año

Líneas S2-S3 (despanojadas)

2°-3° Años

Tester

ECR con las F1 (línea x tester) en 2 -4 localidades

Selección de líneas con superior ACG

Germoplasma a utilizar como probador o tester Variedad de polinizaci ón libre Compuesto de amplia base Variedad sintética Generaciones avanzadas de un h íbrido

Caracter ísticas del probador o tester Emplear probadores con alelos recesivos en los loci para los cuales se practica selección Emplear probadores de comportamien comportamiento to inferior para los caracteres a seleccionar El empleo de diferentes probadores permite agrupar a las l íneas por su ACG en grupos heter óticos.

Evaluación de la Aptitud Combinatoria Específica Consiste en la evaluaci ón del comportamiento de líneas endocriadas (S6... Sn) en todas la combinaciones posibles (Dial élico) Las F1 se prueban en distintos ambientes Evalúa la varianza gen ética de dominancia Permite cuantificar la heterosis en las distintas cruzas La mejores cruzas constituyen los h íbridos experimentales

Obtención de Cruzas para ACE

A B C D E

A

*

B

C

AxB AxC AxD * BxC BxD * CxD *

D

AxE BxE CxE DxE *

E

Número de cruzas simples y dobles de acuerdo al número de líneas Líneas

Top Cross

Cruza Simple (Híbrido Simple)

5

5

10

15

10

10

45

630

20

20

190

14535

100

100

4950

11763625

n

n

n(n-1)/2

3n(n-1)(n-2)(n-3)/24

Cruza Doble (Híbrido Doble)

Predicción del Rendimiento Objetivo Estimar a partir de cruzas simples el rendimiento potencial de hí bridos bridos triples y dobles

A partir de la evaluación de ACE se dispone de datos sobre los h íbridos simples

Si se dispone de 4 líneas (A, B, C y D) Podemos realizar 6 cruzas simples: A x B; A x C; A x D; B x C; B x D y CxD A partir de los cuales podemos obtener 3 cruzas dobles: (A x B) x (C x D); (A x C) x (B x D) y (A x D) x (B x C)

De acuerdo a Jenkins, el rendimiento del híbrido doble (A x B) x (C x D) depende del promedio del rendimiento de las cruzas no-parentales

Híbrido Doble: (A x B) x (C x D) (A x C)+(A x D)+(B x C)+(B x D)/4 Híbrido Triple: (A x B) x C (A x C) + (B x C)/2

Mejoramiento de Líneas Endocriadas Retrocruzamiento  Mejoramiento Convergente  Selección Gamética 

Mejoramiento Convergente Mejorar las líneas de un híbrido sin afectar el comportamiento del mismo. Consiste en retrocruzar la F1 por ambos progenitores durante 2 a 3 generaciones. En la segregación se seleccionan los mejores genotipos y se autofecundan.

Selección Gamética Objetivo: seleccionar individuos superiores de una cruza mediante la evaluaci ón de la aptitud combinatoria. Germoplasma: un poblaci ón, una línea endocriada (de excelentes caracter ísticas) y un probador (tester ). ).

Selección Gamética 1er Año 2do Año

Población x Línea endocriada Plantas F1

Autofecundación S1

F1 x Tester ECR

3er Año

F1 superiores Autofecundación

Selección Gamética X

LCA

1er Año

Variedad Sintética

Semilla F1

X

Plantas F1

S1

S1

2do Año

Probador

S1 Ensayos con Todas las F1 x probador Control: LCA x Tester

3er Año

Identificación de las F1 x Probador Superiores

Autofecundación de las S1 superiores

S6/S7 Nueva Línea LA’

Aspectos de la Selección Gamética Las F1 que muestren superior comportamiento en los ECR, son la que han recibido gametas superiores de la población E. La evaluación (ECR) deben ser realizados con gran precisión dado que se comparan medios hermanos.

Cambios en el rendimiento debido al reemplazo de líneas en el híbrido Híbrido

Ciclo de Selección

Rendimiento (q/ha)

B14 x Mo17 B37 x Mo17 B73 x Mo17 B84 x Mo17 DMS

C0 C0 C5 C7

72,5 77,0 84,4 94,8 3,2

B14, B37, B73 y B84 fueron desarrolladas a partir de la población B13 mejorada por selección recurrente

Retrocruza Objetivo: mejorar una línea deficiente en uno o dos caracteres Para la transferencia de uno o dos caracteres de herencia simple El padre recurrente es la l ínea que necesita ser mejorada y el padre no recurrente es el que actúa como donante del car ácter deseado Después de repetidas retrocruzas el genotipo dominante es fijado por autofecundaci ón.

Caracter ísticas que pueden ser mejoradas vía retrocruza son la resistencia a enfermedades, altura de espiga, madurez, etc.., es decir caracteres que puedan ser identificados con razonable precisi ón a campo. En general el método de retrocruza es predecible y adecuado aunque un método conservador de mejorar l íneas endocriadas

Rendimiento de híbridos simples y promedio de sus líneas parentales HS

LP

Diferentes clases de híbridos H í íbrido brido

Pedigree

Top Cross

Línea x Población

Híbrido Simple

AxB

Híbrido Simple Modificado

(A x A’) x B (A x A’) x (B x B’)

Híbrido Triple

(A x B) x C

Híbrido Triple Modificado

(A x B) x (C x C’)

Híbrido Doble

(A x B) x (C x D)

Híbridos no convencionales Poblaci ón x Poblaci ón

– Poblaciones de buenas caracter ísticas agronómicas – Presencia de vigor en la F1 – De f ácil producción – Menos costosas que producir un h íbrido convencional – Se les denomina también híbridos intervarietales – Para zonas marginales para el cultivo y donde los agricultores no posean la capacidad económica y de manejo para cultivar h íbridos convencionales.

Híbridos no convencionales Lí nea nea endocriada x Poblaci ón ( top top cross)

– Se pueden seleccionar l íneas que posean un comportamiento sobresaliente en la prueba de ACG y, utilizar la F1 como una variedad para distribuir a los agricultores.

Requerimientos para la producción de semilla híbrida Manifestación de Heterosis en al F1 Eliminación de polen f értil de la línea madre Transferencia del polen del macho a la hembra Producción económica de semilla híbrida

Mecanismos para la obtenci ón de semilla híbrida Dioecia Castración manual Gametocidas Incompatibilidad Machoesterilidad

Cultivos híbridos y métodos de polinización Cultivo

Cultivo

Maíz V Alfalfa Sorgo V Remolacha Trigo V Cebolla Canola V I Coliflor Girasol I Repollo Arroz V M Tomate Algodón I M Sandía V: viento, I: insectos; M: manual

Cultivo

I V I I I M M

Zapallo Melón Pepino Berenjena Espinaca Pimiento Zanahoria

I M M M V M I

Obtención de Híbridos Dobles en Maíz utilizando CMS Línea 1 x Línea 2

Línea 3 x Línea 4

(S)rfrf x (F)rfrf estéril fértil

(S)rfrf x (F)RfRf estéril fértil

HS1: (S)rfrf Estéril

x

HD (S)rfrf estéril (S)Rfrf fértil

HS2: (S)Rfrf Fértil

Relación entre líneas para la producción de semilla híbrida Cultivo Sorgo

Línea Línea productora de polinizadora semilla 3 1

Maíz

2/4

1

Girasol

2/7

1

Trigo

1/3

1

Número de parcelas necesarias para la producción de diferentes tipos de h íbridos Híbrido

Emasculación manual

Empleo de esterilidad

Simple

3

4

Simple modificado Triple

5

6

7

6

Triple modificado Doble

7

9

7

9

Variedades Híbridas Ventajas Heterosis o Vigor híbrido  Combinar caracteres de distintos progenitores  Cultivares uniformes  Mayor producción  Protección de los derechos del mejorador 

Variedades Híbridas Desventajas No es posible la propagación por parte de los agricultores Mayor vulnerabilidad a epidemias Mayores requerimientos Mayor costo por semilla Menor tiempo de cosecha: problemas de comercialización y almacenamiento

Criterios a considerar para el empleo de variedades híbridas Disponibilidad de semilla para la siembra En el tiempo correcto En el lugar adecuado Semillas en óptimas condiciones

Adecuación a la producción local y a la demanda del consumidor Disponibilidad de condiciones adecuadas de almacenamiento Sistema de mercadeo bien organizado Servicios de extensión para la guía de los agricultores Sistemas de precios (regulaciones gubernamentales)

Híbridos Dobles vs Híbridos Simples Ventajas – – – –

Flexibilidad genética Protección de las líneas endocriadas Se pueden combinar mas genes Relativamente menor depresión en F2

Desventajas – – – – –

Uniformidad reducida Vigor híbrido reducido Deben ser mantenidas mas líneas Procedimiento de mejora mas complicado Problemas con el empleo de CMS o incompatibilidad

Variedades Híbridas en Autógamas Problemas Técnicas de cruzamiento laboriosa Poca producción de semillas Ausencia de fuentes de macho esterilidad Falta de heterosis

Estrategias comerciales para la explotación de la heterosis Los híbridos deben satisfacer las necesidades del cliente. El retorno a la inversi ón debe ser, al menos, 3 veces el costo de la semilla h íbrida. El precio de la semilla híbrida debe ser suficientemente alto para permitir un retorno del 10-15% (compañías privadas), y permitir una inversión del 5 – 10% de las ventas para investigación.

Integrar variables - clave para el éxito 1. Sistema de polinización del cultivo 2. Opciones para manipular el sistema de

polinización 3. Costo de la emasculación u otros preparativos para la hibridaci ón 4. Rendimiento del cultivo 5. Valor comercial del cultivo por unidad de tierra

6. La producción de semillas del cultivo 7. El rendimiento en semillas en el campo de

producción de semilla híbrida. 8. El rendimiento extra esperado debido a la heterosis 9. La uniformidad del h íbrido 10. Facilidad de mejorar el cultivo para otros caracteres (ej.: tolerancia) 11. Facilidad de demostrar la superioridad del híbrido 12. Disponibilidad de l íneas públicas o privadas.

Métdodos de Mejora en Plantas Autógamas

Objetivos Líneas Puras Híbridos Multilíneas

Clasificación Selección Genealógica Selección en Bulk Selección en Bulk modificado Descendencia de Semilla Única Selección en Generaciones Tempranas Retrocruza Selección Recurrente

Selección Genealógica

Método de Crianza Genealógico o de Pedigr í Para caracteres de heredabilidad moderada a alta Mayor necesidad de recursos Presión de selección uniforme Conocimiento de la genealogía de cada genotipo o línea

P

AxB

Cruza de padres selectos Siembra de semilla F1

F1

F2

F3

F4

F5

F6

Siembra de semilla de cada planta F1 en surcos individuales. Selección de las mejores plantas (sp) Semillas de las sp sembradas en surcos individuales. Selección de las mejores plantas (sp) Selección de mejores surcos (sr) y de mejores plantas (sp)

Semillas sp en surcos individuales. Evaluación de homogeneidad. Comienzo de ensayos comparativos preliminares (ECP) Mejores líneas en ECP se incluyen en ensayos comparativos de rendimiento con testigos (ECR) Idem F6

F7

F8

Obtención de líneas superiores

F9 – F10

Multiplicación

Selección en Bulk

Selección en Bulk Permite actuar a la selecci ón natural Caracteres de heredabilidad moderada a baja Ambientes que favorezcan los genotipos deseados La presión de selección depende del ambiente La competencia influye sobre la supervivencia de los genotipos Preeminencia de la selecci ón visual

P

F1

AxB

Cruza de padres selectos Siembra de semilla F1 Cosecha Masal

F2

Siembra de semilla F2 Cosecha Masal

F3

idem

F4

idem

idem F5

F6

Selección de los mejores surcos (líneas)

ECR F7

F8

ECR

F9 – F10

Obtención de líneas superiores Multiplicación

Descendencia de Semilla Única

Descendencia de Semilla Única Es un método apto para su desarrollo en condiciones de invernadero o de contra estación Permite avanzar mas de un ciclo por año Fallas en la germinación o en la supervivencia eliminan progenies completas Durante la endocr ía la selección es mínima Permite conservar la variabilidad genética presente en F2 En F6 – F7 las semillas se siembran a campo y se continúa con la selección por pedigree

Retrocruza Para transferencia de una o pocas caracter ísticas Mayormente empleado para transferencia de resistencia a enfermedades en cereales de grano fino Introducción de macho esterilidad Incorporación de marcadores morfol ógicos para identificación varietal Obtención de variedades mulitilíneas

Requerimientos Variedad con caracter ísticas sobresalientes (padre recurrente) Variedad, ecotipo o raza con los genes a transferir (padre donante) Facilidad en la identificación genotípica El número de retrocruzas depende del grado de disimilaridad entre los padres (recurrente y donante) El ligamiento entre el car ácter a transferir y otras caracter ísticas puede retardar considerablemente el proceso

Padre Recurrente (R) Variedad Comercial Susceptible P1

aa

F1

Padre Donante (D) Raza, ecotipo Resistente x

AA

Aa

x

aa

50% R

RC1

aa

Aa

x

aa

75% R

RC2

aa

Aa

x

aa

87,5% R

RC3

aa

Aa

x

aa

93,75% R

RC4

aa

Aa

x

aa

96,87% R

RC5

aa

Aa

x

aa

98,43% R

Autofecundación

Aa

AA

Aa

AA

AA

aa Aa

aa

Métdodos de Mejora en Plantas Asexuales

Clasificación Selección clonal Hibridación y selección clonal Mejora de plantas apomícticas

Hibridación y selección clonal Clon A x Clon B

Selección de las mejores plántulas Evaluación De clones 2 – 3 años

Clones selectos Multiplicación

Mejoramiento en Plantas Apomícticas

Aplicación de la Apomixis Método 1 Madre con alto grado de apomixis

X

Bajo número de híbridos. Con alto grado de apomixis Híbridos superiores selectos

Padre con alto grado de apomixis

Aplicación de la Apomixis Método 2 Madre con bajo grado de apomixis

X

Alto número de híbridos. Con bajo grado de apomixis. Mayor variabilidad que en 1. Híbridos superiores deben ser fijados mediante cruzas con individuos apomícticos

Padre con alto grado de apomixis

Tripsacum dactyilodes

Teosinte

Maíz Moderno

En la Figura A se muestra un híbrido F1 de maíz y Tripsacum producido al principio del proyecto, así como su composición genética. Los 36 cromosomas color azul claro son de Tripsacum y los 10 de color azul obscuro son de maíz. En la Figura B aparece un híbrido más reciente de maíz y Tripsacum (BC5) derivado de numerosos ciclos de retrocruzamiento y selección. El cromosoma amarillo brillante es de Tripsacum y los 20 cromosomas amarillo pálido son de maíz.

Categor ías de Mejora

Categor ías de Mejora Mejora de Líneas Heterosis es importante? Único genotipo? Autopropagación? Propagación por semillas?

Mejora de Híbridos Poblaciónes

Mejora de Clones

Categor ías de Mejora Mejora de Líneas Heterosis es importante? Único genotipo? Autopropagación? Propagación por semillas?

No


Sí

Sí

Mejora de Clones

Sí

Categor ías de Mejora Mejora de Líneas


Mejora de Clones

Heterosis es importante?

No

Sí

Sí

Sí

Único genotipo?

Sí

No

Sí

Sí

Autopropagación? Propagación por semillas?



Mejora de Clones


No

Sí

Sí

Sí

Único genotipo?

Sí

No

Sí

Sí

Autopropagación?

Sí

Sí

No

Sí

Propagación por semillas?



Mejora de Clones


No

Sí

Sí

Sí

Único genotipo?

Sí

No

Sí

Sí

Autopropagación?

Sí

Sí

No

Sí

Propagación por semillas?

Sí

Sí

Sí

No

Técnicas de Mejoramiento y Multiplicación

Técnicas de Mejoramiento y Multiplicaci ón Nivel Planta/Población Inducción de Variación

Selección

Multiplicación

Célula/Tejido

DNA

Técnicas de Mejoramiento y Multiplicaci ón Nivel Planta/Población Inducción de Variación

Selección

Multiplicación

•Cruza de Variedades •Retrocruza •Mutaciones •Cruzas Puente •F2

Célula/Tejido

DNA

Técnicas de Mejoramiento y Multiplicaci ón Nivel

Inducción de Variación

Selección

Multiplicación

Planta/Población

Célula/Tejido


•Cultivo de anteras y de micrósporas •Cultivo de embriones •Fusión de protoplastos •Variación somaclonal

DNA

Técnicas de Mejoramiento y Multiplicaci ón Nivel


Selección

Multiplicación

Planta/Población

Célula/Tejido

DNA



•Ingeniería Genética •Microinyección •Cañón de microproyectiles •Agrobacterium

Técnicas de Mejoramiento y Multiplicaci ón Nivel Planta/Población

Célula/Tejido

DNA





Selección

•Selección Masal •Selección de progenies •Tes •T estt cr cros osse sess

Multiplicación


Célula/Tejido

DNA





Selección


•Selección in vitro

Multiplicación


Célula/Tejido

DNA





Selección



•Selección mediante Marcadores Moleculares

Multiplicación


Célula/Tejido

DNA





Selección

•Selección Masal •Selección de progenies •Test crosses



Multiplicación

•Sexual •Asexual •Apomixis


Célula/Tejido

DNA





Selección

•Selección Masal •Selección de progenies •Test crosses



Multiplicación

•Sexual •Asexual •Apomixis

•Multiplicación in vitro •Cultivo de Meristemas •Embriogénesis somática

Estrategias de Selección y Elección de Métodos de Mejoramiento

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