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CULTIVARES HÍBRIDOS Mejoramiento genético de alógamas Mercedes Rivas Alógamas Tipos de Cultivares • Variedades de polinización abierta (VPA) (población abierta) • Variedades sintéticas • HÍBRIDOS “productos” ofrecidos al productor HÍBRIDOS • La mayor parte de los híbridos provienen de la cruza de líneas endocriadas. • Sale al mercado la población híbrida, de modo que no es posible que el productor multiplique su propia semilla. Línea A Línea B F1 Híbrido Simple Línea A Línea B Línea C AXB Híbrido Triple (A x B) x C Línea B Línea A AxB Línea C Línea D CxD Híbrido Doble (A x B) x (C x D) HÍBRIDOS Por qué? Protección varietal Uniformidad del cultivo y del producto Facilidad para acumular características Vigor híbrido Evolución de los rendimientos de maíz en Estados Unidos Crow, J. F. Genetics 1998;148:923-928 Copyright © 2007 by the Genetics Society of America Durante las primeras décadas de los programas de mejoramiento de maíz, se producían HÍBRIDOS DOBLES. Causa: las líneas endocriadas parentales presentaban importante depresión por endocría. Esto provocaba muy escasos rendimientos de semilla híbrida, por lo tanto escasos volúmenes y muy alto costo. Híbridos en Uruguay Predominio de cultivares híbridos (importados) en: Maíz Girasol Sorgo ¿por qué? Heterosis “que vale la pena”. Cultivos de amplia distribución. Existen técnicas que permiten la producción de grandes volúmenes de semillas. LÍNEA ENDOCRIADA Conjunto de individuos genéticamente uniformes y homocigotas formados a partir de varios ciclos de autofecundación forzada de plantas de fecundación cruzada. A partir de una planta se formarán teóricamente 2n LE diferentes, siendo n el número de loci heterocigotas de la planta madre. Endocría de cebolla. Embolsado de inflorescencias. ENDOCRÍA Todo sistema de multiplicación que lleva a un incremento en homocigosis. Alógamas requieren autopolinización controlada o forzada. Hay mecanismos que pueden dificultar la autofecundación (autoincompatibilidad). Endocría del maíz – Control de la polinización mediante embolsado de panojas y espigas Endocría del maíz – Polinización manual Endocría del girasol – Auto-polinización mediante embolsado de los capítulos Endocría de plantas de cebolla Endocría de plantas de zanahoria ENDOCRÍA Aparición de caracteres cualitativos deletéreos en generaciones tempranas (método para eliminar genes recesivos indeseables). Uniformización progresiva en varios caracteres fenotípicos. Disminución del vigor y reducción de la productividad. Depresión por Endocría Rendimiento relativo Cucurbitáceas Alfalfa Cebolla 0 1 VPA S1 2 3 4 5 6 7 8 Generaciones MEJORAMIENTO Y SELECCIÓN DE LÍNEAS ENDOCRIADAS • Métodos de mejora similares a autógamas. • Permiten realizar retrocruzamientos. • Eliminación de genes recesivos indeseables. • Selección de individuos que producen progenies de buen comportamiento. • Pruebas de “aptitud combinatoria”: comportamiento de un material genético en cruzas. MEJORAMIENTO Y SELECCIÓN DE LÍNEAS ENDOCRIADAS •El probador o tester que se utiliza para probar ACG puede ser: una población (VPA típicamente) una línea endocriada conocida un híbrido F1 •Policruzas Variedades sintéticas 7 8 9 Dador de Polen Probador o Tester 14 13 11 12 10 2 1 3 4 5 6 Campo de evaluación de la ACG o top-cross Parcelas de líneas endocriadas en evaluación HETEROSIS o vigor híbrido Manifestación de heterocigosis, expresada en mayor vigor, tamaño, fructificación y resistencia a stress biótico o abiótico. Para justificar la elección de un híbrido, debe manifestarse heterosis. Bases genéticas de la heterosis Dominancia y sobre-dominancia Epistasis combinaciones favorables de alelos Campo de producción de semilla de un híbrido Dador de Polen o Línea B Línea A o Línea madre MECANISMOS UTILIZADOS PARA CRUZAMIENTOS MASIVOS (con fines comerciales) •Métodos mecánicos Maíz •Autoincompatibilidad Girasol y Brassicas (incomp. esporofítica). * * Para generar líneas endocriadas se selecciona en contra de autoincompatibilidad. •Machoesterilidad Maíz (en el pasado), girasol, sorgo, colza, cebolla, zanahoria. Androesterilidad en Cebolla Androesterilidad en Cebolla Androestéril Normal MACHOESTERILIDAD GENÉTICO - CITOPLASMÁTICA LÍNEA MADRE Línea Machoestéril msms A S LÍNEA PADRE Línea mantenedora msms N B fértil Línea restauradora MsMs R fértil PRODUCCIÓN HÍBRIDO SIMPLE LÍNEA MADRE X LÍNEA PADRE Línea Machoestéril msms Línea restauradora MsMs S R A Fértil Msms S F 1 Fértil Se debe multiplicar la Línea restauradora Línea androestéril Mantenimiento Línea A Línea B Línea Machoestéril Línea mantenedora msms S X msms N También se requiere Multiplicar la línea Mantenedora. S msms Machoestéril Producción Híbrido Triple …………… …………….. msms S X msms N LÍNEA PADRE Línea restauradora ………. A B’ msms S X MsMs R F1 Estéril Msms S Híbrido Triple Fértil Fértil Mantenimiento de líneas parentales en carpas de tela COMPARACIÓN ENTRE VARIEDADES Y DIFERENTES TIPOS DE HÍBRIDOS Productividad S > T > D VPA??? Uniformidad S > T > D > VPA Costo Producción semilla S > T > D > VPA (actualmente, S=D) Nº de aislamientos necesarios (sitios, campos) D > T > S > VPA COMPORTAMIENTO DE DOS VARIEDADES Y UN HÍBRIDO DE GIRASOL EN DISTINTOS AMBIENTES. Rendimiento Kg/Há Híbrido comercial 1500 Estanzuela Yatay Estanzuela 75 1000 500 500 1000 1500 2000 Kg. FACTIBILIDAD PRODUCCIÓN DE SEMILLAS DE HÍBRIDOS Se debe demostrar heterosis. Es posible eliminar el polen de la línea madre. Hay formas efectivas de trasladar el polen de la línea padre a la línea madre. Es viable económicamente la producción de semilla MAÍZ • • • • • Zea mays, 2n= 20 Originario de A. Central y México. Polinización anemófila Mejoramiento ancestral Primeros cultivos mejoramiento convencional, variedades polinización abierta Fuente de germoplasma, dependiendo objetivo: Variedades locales, var./híbridos comerciales Híbridos de maíz SHULL, G. H. 1908. The composition of a field of maize. American Breeders Association Reports 4:296-301 • Primer híbrido, 1921 1940’s faja maicera de EEUU MAÍZ en URUGUAY • Variedades criollas, escasas VPA, híbridos • 1960’s primeros híbridos • En los 1980´s se incrementa la presencia de híbridos • Actualmente, predominio de híbridos importados 80% Bt • Mejoramiento genético nacional escaso Cangué (Facultad de Agronomía) INIA Alazán SORGO SORGO • Sorghum bicolor, 2n= 20 . Polinización anemófila. • Nativo de África y Asia menor • Introducido a América del Norte a mediados Siglo XIX • • • • • Uruguay Inicialmente objetivo forrajero Variedades sudan, feterita 1970’s Híbridos para grano y forraje Fuente de germoplasma: introducido Mecanismo Producción Híbridos: Machoesterilidad genético-citoplasmática • Programa mejoramiento interrumpido • Cultivares comerciales importados, híbridos GIRASOL GIRASOL • • • • • • • • • • Helianthus annuus, 2n= 34 . Polinización entomófila Nativo de América del Norte Desarrollado en el Este de Europa y reintroducido VPA hasta 70’s-80’s Uruguay viejo cultivo introducción grande con colonos rusos Mejoramiento desde 1930’s Variedades adaptadas, grano grande, bajo aceite, adaptabilidad general buena, resistencia a roya 1980’s Mej. Híbridos/variedades Programa de mejoramiento interrumpido Actualmente híbridos introducidos PROGRAMA DE MEJORAMIENTO DE GIRASOL Creación de Variabilidad Variedades locales, poblaciones o variedades comerciales, cruzas de adaptadas X exóticas Mejoramiento de poblaciones Recombinación Estabilización VPA También Selección recurrente recíproca Selección de individuos que se autofecundan
