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UNIDAD 2: ETAPA 2 TALLER GENÉTICA MENDELIANA Y REPRODUCCIÓN VEGETAL
PRESENTADO POR: JOSE ALFREDO GARCIA BARRERA Codigo: 71254761 YEILER CANICIO LOPEZ GRACIANO Código: 1027958986
Tutor: MAURICIO GIRALDO Curso: 30162_22 FITOMEJORAMIENTO 30162A_471
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA
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CEAD TURBO ANTIOQUIA MARZO 2018
INTRODUCCION En Colombia se adoptó y entró en vigor el Régimen Común de Proteccion a los Derechos de Obtentor de Variedades vegetales (decisión 345 de 1993) con de Decreto 533 de 1994 que lo reglamento y estableció al ICA como autoridad nacional competente para la gestión y ejecución del régimen. La Resolución 1893 del ICA (1995) – Establece Registro Nacional
de Variedades Vegetales Protegidas
– Establece Procedimiento para Obtención Certificado Obtentor • Ley 243 de 1995 (adopta UPOV -1978) • Decreto 2687 de 2002 (adopta duración protección UPOV 1991) • Ley 1032 de 2006 (codigo penal).
El ámbito de aplicación se extiende a todas las variedades cultivadas de los géneros y especies botánicas siempre que su cultivo, posesión o utilización no se encuentren prohibidos por razones de salud humana, animal o vegetal. No se aplica a las especies silvestres, es decir aquellas especies o individuos vegetales que no se han plantado o mejorado por el hombre. Respecto a las mismas, se aplicará lo dispuesto en el numeral 21 del artículo 5 de la ley 99 de 1993. El Gobierno Nacional, establecerá la manera como las entidades de derecho público, podrán distribuir entre sus empleados obtentores y en los planes, programas y proyectos de investigación, los recursos que obtengan por la explotación de variedades vegetales sobre las cuales detenten certificados de obtentor. La participación de los empleados obtentores en los recursos de que trata el presente artículo no será factor de salario ni se tendrán en cuenta en ningún caso para la liquidación de prestaciones sociales o de derechos de cualquier naturaleza derivados de la relación laboral. Régimen aplicable a todos los géneros y especies botánicos. Se han recibido solicitudes para variedades de 42 especies diferentes. El Régimen ha seguido el marco establecido por el Convenio de UPOV revisado en 1991
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El Régimen proporciona protección provisional
TALLER DE GENETICA MENDELIANA Y REPRODUCCIÓN VEGETAL
Mediante el trabajo en grupo y con el apoyo de su tutor de práctica responda las siguientes preguntas. 1. ¿Realice una breve investigación, en la que liste al menos 5 especies vegetales, que hayan sido mejoradas por fitomejoradores o institución colombiana, mencionando el nombre de la variedad o hibrido, año de registro o de otorgamiento del registro de obtentor por el ICA? R/ Especies vegetales
Variedad o hibrido
Año/ registro/ ICA?
clavel
Clavel de coloración azul «Blue gene tecnology». (Bt y algodón RR de Monsanto) (Bt YieldGard MON 810 (de Monsanto) (Rosas azules Applause)
2000
Resistencia al virus del síndrome de la hoja amarilla.
Investigación en Manejo confinado. Ensayos de campo durante 2003
Algodón Maiz Rosa Caña de azúcar
2002 2007 2009
2. ¿Si se cruzan dos cultivares Puros de frijol, uno con semilla roja y el otro con semilla de color negra y se obtuvieron los siguientes resultados? Poblaciones P1 P2
Fenotipos de semilla (Número) Roja 200
200
F1 F2
Negro
4800 24000
72000
a. ¿Explique el tipo de herencia del carácter color de la semilla? Es una herencia Mendeliana de un carácter monogénico, y por lo cual sigue un patrón de segregación Mendeliana, en la cual tenemos.
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RR Rr
NEGRO ROJO
F1 R R
R Rr Rr
r Rr Rr
La herencia asociado al color de la semilla es genotipo RR x rr homocigotos, el cual es dominante y recesivos donde producen gametos Rr x Rr en la F 1, dando un 100% Rr fenotípica en semillas de color negro. F2 R R
R RR Rr
r Rr rr
Para la F2 al cruzar los gametos heterocigotos Rr x Rr se producen semillas con fenotipos negro en una proporción de 75% y fenotipos rojos con una proporción de 25% lo que es equivalente a 3:1 tres semillas negras por 1 roja. b. ¿Suponiendo que de cada semilla sembrada se cosechan 20 semillas? ¿Cuantas semillas negras de la generación F 2 se deben sembrar para obtener 1000 semillas negras puras? R/ Se tiene la siguiente información: Semillas negras de la generación F 2 Rr: Semilla negra F2 R R
F2
R RR Rr
r Rr rr
1 2 1 RR Rr rr
Donde tenemos porcentajes de segregación en F 2 = a: F2
25% 50% 25% RR Rr rr
El genotipo de la semilla negra pura es: RR: Semilla negra pura
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Suponiendo que de cada semilla sembrada se obtienen 20 semillas, tenemos que se deben sembrar 200 semillas para obtener 1000 semillas negras puras (RR). c. ¿Si plantas provenientes de semillas negras de la generación F 2 fueran auto fecundadas? ¿cuál sería el resultado genotípico y fenotípico esperado?
La generación F2 para la semilla negra está representada por los siguientes alelos: F2
F2
=
R
R
R
RR
Rr
R
Rr
rr
1
:
2 :
1
RR
Rr
rr
25%
50%
25%
Semillas Negras
Las plantas de semillas negras (RR) y (Rr) de la generación F 2 se auto fecundan se obtiene:
R R
R RR RR
R Rr Rr
El resultado genotípico es: 50% (RR) Homocigotas Dominantes (Semilla negra pura) 50% (Rr) Heterocigotos (semilla negra)
El resultado Fenotípico es el 100% de semillas negras.
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3. ¿Se ha encontrado que el color de las flores del frijol Caupi es gobernado por dos genes el cual uno es epistatico, por lo tanto al cruzar plantas con flores Violetas oscuras, con plantas de flores blancas, se han obtenido en la F1 plantas, con color de flores violetas oscuras. En el cuadro se presenta los resultados de los cruzamientos? Generaciones P1
Fenotipos (número) Flores Violetas Oscuras
Flores Blanca
Flores Violetas Claras
20 20
F1 F2
500 10750
4860
3620
a) ¿Explique el tipo de Epístasis que se está presentando? EPISTASIS RECESIVA La epistasis se presenta cuando el genotipo recesivo de un locus, es capaz de inhibir la expresión fenotípica de los alelos de otro locus. Los alelos del locus B (B y b), solo se expresan cuando en el otro locus esta presente el alelo dominante A. Al igual que en la epistasis dominante, cualquiera de los dos loci pueden generar este tipo de interacción. De acuerdo a (Vallejo Cabrera, F. A., Espitia Camacho, M., Estrada Salazar, E. & Ramirez, H. (2010)). El control genetico del carácter puede ser explicado a través de la cción de un alelo dominante A el cual es necesario para la producción del color, y el genotipo recesivo aa impide su formación. En el otro loci el alelo dominante B es responsable por la coloración violeta oscura y su alelo recesivo b determina la coloración violeta clara. b) ¿Cuáles son los genotipos de los padres de la F1? Flores violetas Oscuras
AaBb
Flores blancas
AAbb
Flores violetas Claras
AaBB
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En conclusión los genotipos de los padres de la F 1 son: AABB y aabb
c) ¿Cuáles son las proporciones fenotípicas y genotípicas de la F2? AaBb
x
AB
AB AABB
AaBb Ab AABb
aB AaBB
Ab AaBb
Ab
AABb
AAbb
AaBb
Aabb
Ab
AaBB
AaBb
aaBB
AaBb
Ab
AaBb
Aabb
aaBb
Aabb
Proporciones genotípicas obtenidas en la F 2. AABB
1/16
AABb
2/16
AAbb
1/16
AaBB
2/16
AaBb
4/16
Aabb
2/16
aaBB
1/16
aaBb
2/16
aabb
1/16
¼ AA
2/4 Aa
¼ aa
Proporciones fenotípicas obtenidas en la F 2. 9/16 son flores violetas oscuras 4/16 son flores blancas 3/16 son flores violetas claras Proporción fenotípica: 9:4:3
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4. ¿Realizar un cuadro comparativo en el que explique las diferencias y similitudes entre las diferentes formas de reproducción asexual y sus variantes, dando ejemplos?
Forma de propagación
Similitudes
Diferencias
Cormos
Bulbos
Tubérculos
Rizomas
Desarrollo a partir de un engrosamient o del tallo o a partir de yemas axilares de hojas carnosas. Desarrollo subterráneo formados a partir de capas de hojas engrosadas en forma de escamas que actúan como órganos de reserva
Se forman a partir de yemas axilares de las hojas de un tallo robusto y suculento que actúa como órgano de reserva de nutrientes. Se desarrollan subterráne amente, a partir de la estructura separada del progenitor. Están cubiertos de hojas secas, no de escamas, las cuales proporcion an solo protección contra daños externos y perdida de agua, mas no representan
Estructuras igualmente gruesas y suculentas que actúan como estructuras de reserva.
Desarroll o subterrán eo Funciona como órgano De almacena miento de reservas.
Se forman Son tallos en el no extremo de estructura tallos s subterráne carnosas os delgados y su crecimien to no es a partir de la formación de capas de células por acumulaci ón, sino horizontal
Pseudobulb os
Formas engrosadas de desarrollo aéreo.
Estolones
Secciones relativame nte largas de tallos aéreos horizontal es
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reserva de nutrientes como en los bulbos. Ejemplos
Cebolla, tulipán
Gladiolo, azafrán
.
Papa
Bambú, caña de azúcar, algunos
orquídeas
fresa
5. ¿Explica que es la variación somaclonal y como puede ser utilizada en el fitomejoramiento, de algunos ejemplos de plantas en la cual esta técnica ha tenido éxito? R/ Es un hecho que ocurren modificaciones genéticas en las células y los tejidos cultivados in vitro. Muchas de estas modificaciones se manifiestan como mutaciones heredables a las progenies de las plantas regeneradas. Este fenómeno se conoce como variación somaclonal. También el comportamiento celular normal es el resultado de una compleja cascada de programas genéticos que son sensibles a la disrupción por estreses bióticos y abióticos. El cultivo in vitro puede ser muy estresante para las células vegetales e involucra procesos mutagénicos durante el establecimiento del explante, la inducción de callo, la formación de embriones y la regeneración de plantas. Por esta vía es posible obtener variación, de origen nuclear y/o citoplasmática, que podría ser utilizada para el mejoramiento vegetal. Este proceso, denominado variación somaclonal por Larkin y Scowcroft (1981), implica cambios en las plantas regeneradas que son transmitidos a la progenie. Ejemplos. En tomate ((Lyco- persicon esculentum Mill.), la selección in vitro ha sido explotada con éxito en la búsqueda de líneas tolerantes a varios tipos de estrés bióticos y abióticos como la presencia de sales, drogas y fitotoxinas (Bhatia et al. 2004). Kubisy colaboradores (2003) encontraron que en la palma de aceite la variación somaclonal estuvo asociada a un nivel y patrón diferente de metilación de las secuencias del ADN.
6. ¿Realiza un listado de 10 plantas con sus nombres científicos indicando el grado de autogamia o alogamia que presentan? R/ Las poblaciones de plantas autógamas consisten, generalmente, en una mezcla de líneas homocigotas. La proporción de polinización cruzada natural dentro de las especies autógamas puede variar de 0 a 5%. Los siguientes son algunos ejemplos de plantas autógamas: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Cebada (Hordeum vulgare). Mani (Arachis hypogaea). Trigo (Triticum aestivum). Arroz (Oryza sativa.). Arveja (Pisum sativum). Garbanzo (Cicer arietinum L) Café (Coffea arabica L.) Durazno ( Prunus pérsica)
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9. Tomate (Lycopersicum esculentum.) 10. Cítricos ( Citrus limonum Risso) Las especies alógamas son aquellas que se producen por medio de polinización cruzada, es decir, que los gametos (masculino y femenino) que se unen para formar el cigoto son de plantas diferentes. Por lo tanto, son especies alógamas las siguientes: a. Plantas dioicas. b. Plantas autos estériles. c. Plantas de polinización cruzada (por viento, insectos, agua, etc.). d. Plantas auto-incompatibles. 1. 2. 3. 4. 5.
Maíz (zea mayz). Cebolla (Allium fistulosum). Alfalfa Medicago sativa L. Sandia Citrullus lanatus. Zanahoria (Daucus carota.)
¿Qué es la apomixis y cómo funciona? Es la reproducción clonal que perpetúa la composición genética de una planta o grupo de individuos. Evitar la meiosis y la fertilización son características de la apomixis gametofítica, la cual puede definirse como la reproducción asexual por semilla (agamospermia), bajo un esquema en el que se mantiene la alternancia de generaciones (gametofitoesporofito-gametofito) sin la alternancia de fases nucleares (2n-n-2n) como ocurre en plantas sexuales. En semillas apomícticas, el embrión se origina de variaciones en el origen de la célula que origina la célula huevo o CMM (megagametogénesis); el cual puede seguir dos caminos en pastos 1) Diplosporia, en los géneros: Paspalum, Tripcacum, Eragrostis, Elymus, etc., con meiosis parcial, incompleta o restitutiva que resulta en una célula ameiótica (noreducida) y 2) Aposporia en Panicum, Paspalum, Brachiaria, Bouteloua, Cenchrus, Pennisetum, etc.
7. ¿Qué ventajas le ofrece al agricultor las semillas apomícticas?
Permite obtener descendencia híbrida. Riqueza genética, originada del centro de diversidad es la base para superar problemas productivos y de estabilidad ecológica Producción durante la sequía Fijación de nitrógeno Calidad Resistencia a plagas y enfermedades; como se ha demostrado en casos exitosos en Brachiaria, Panicum y Cenchrus.
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8. ¿Cómo podría implementarse un programa de mejoramiento genético, incorporando la apomixis en una especie como el maíz, explique? R/ Los procesos básicos de un programa de mejoramiento genético en especies apomícticas incluyen: a) recolección y disponibilidad de recursos genéticos del centro de origen de especie. b) caracterización morfológica y citológica de las poblaciones (identificación de individuos diploides y poliploides). c) definición del tipo reproductivo de los individuos de la colección. d) producción de individuos sexuales poliploides en el laboratorio, con el fin de aprovechar la variabilidad genética mediante la recombinación meiótica en la producción de la célula huevo y la recombinación genética resultante de la fusión de gametos. e) programa de cruzamientos con objetivos bien definidos, para lograr el mayor avance genético y f) programas de evaluación agronómica de los materiales en conjunto con la ampliación de la base genética con el aprovechamiento de la descendencia sexual.
9. ¿Cuáles materiales mejorados de gramíneas forrajeras que se han producido aprovechando la apomixis? Los programas de mejoramiento en gramíneas forrajeras se habían enfocado a la selección directa de ecotipos apomícticos, variedades de pasto Guinea seleccionadas en Australia, como Green Panic, Gatton Panic; en Cuba: Likoni; en Brasil: Mombaza, Tobiata, Tanzania, Coloniao, etc. Habían sido seleccionadas de la diversidad natural. Existen reportes que indican que el cultivar de Guinea “Natzukaze” es de origen
híbrído(50) y éste podría ser el primer híbrido producido en pasto Guinea. Variedades populares en el género Brachiaria incluían ecotipos seleccionados de la diversidad natural: Marandu y Basilisk. En los últimos ańos, se han iniciado diversos programas de
producción de híbridos y la riqueza genética recolectada en África(21) ha producido nuevos cultivares.
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CONCLUSIONES
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BIBLIOGRAFIA
Jessup RW. Molecular tools for marked assisted breeding of buffelgrass. [Ph. D. Dissertation]. Texas A&M University. Col. Station, TX; 2005. Carrillo, A. Q., Quiroz, J. E., Nieto , C. M., & Jiménez, L. M. (2010). Apomixis y su importancia en la selección y mejoramiento de gramineas forrajeras tropicales. Revisión. (Spanish). Revista Mexicana De Ciencias Pecuarias, 1(1), 25-42.
