trabajo final de genética uso de la esterilidad masculina para el

TRABAJO FINAL DE GENÉTICA
USO DE LA ESTERILIDAD MASCULINA PARA EL
MEJORAMIENTO VEGETAL
Profesor:
Juan Arias
Integrantes:
Gerardo Alvarado
Gaudenclo Rodríguez
Natalia Sequeira
Pablo Zapata
Guácimo, 11 de agosto de 1997.
INTRODUCCIÓN
Desde hace muchos años se han buscado nuevas tácticas de
mejoramiento
genético
enfermedades
y
con
para
encontrar
mejores
variedades
características
resistentes
productivas.
a
Los
mejoradores genéticos se han encargado de buscar las mejores
opciones para obtener líneas puras que sean accesibles para el
productor y que tengan buenos rendimientos.
Una de las técnicas más efectivas encontradas es la creación
de semilla híbrida, con alta capacidad heterótica, ésta semilla
por sobredominancia es superior a ambos padres. Sin embargo, esta
característica sólo se presenta en la primera generación, debido
a
que
en
los
cruces
de
híbridos
aparece
una
segregación,
provocando la eliminación de homocigosis fenotípica.
La
híbridos
herramienta
es
más
utilizada
para
la
creación
de
la androesterilidad. Esta puede definirse como la
incapacidad de un gameto masculino para fecundar el óvulo, a
causa
de
su
falla
de
funcionalidad
por
causas
genéticamente
determinadas. (Comide et al, 1985)
La
androesterilidad
puede
dividirse
en
tres
tipos
de
esterilidad:
¾Esterilidad funcional en este tipo de esterilidad el
polen
no
existe,
pero
los
estambres
son
indehiscentes.
¾Esterilidad polínica: se caracteriza por la ausencia
escasa presencia de polen.
¾Esterilidad
existe
mal
estaminal:
formación
ausencia de estambres.
ésta
del
se
presenta
androceo
o
cuando
cuando
hay
Ahora bien, la fertilidad femenina no se ve afectada por la
esterilidad masculina, además se logra una clara diferenciación
con respecto a los mecanismos de incompatibilidad, en los cuales
los estambres son normales y el polen es funcional, al menos en
la fecundación de ciertos genotipos. (Cordine et a1, 1985)
Por
otra
parte,
en
el
transcurso
de
la
evolución
la
androesterilidad ha podido conducir a la separación de los sexos.
La androesterilidad no es un fenómeno que ocurre ampliamente en
condiciones
naturales,
sino
que
más
bien
sólo
aparece
esporádicamente. Aunque estos mutantes son perjudiciales en las
poblaciones
naturales,
resultan
de
gran
utilidad
para
los
mejoradores, porque les proporcionan la posibilidad de castrar
genéticamente
las
plantas.
Su
uso
es
cada
vez
mayor
en
la
producción de híbridos, presenta la necesidad de que el mejorador
de plantas se familiarice con su base genética y su expresión.
(Comide et al, 1985)
Con
respecto
puede
al
dividirse
génica,
determinismo
en
tres
genético
tipos
androesterílidad
de
la
androesterilidad
diferentes:
androesterilidad
citoplasmática
y
androesterilidad
génica-citoplasmática.
OBJETIVOS
Este trabajo de investigación bibliográfica fue realizado
con los siguientes objetivos:
i. Enriquecer
nuestros conocimientos en El campo del mejoramiento
genético vegetal.
ii.
Conocer
la
importancia
mejoramiento vegetal.
de
la
androesterilidad
para
el
ANDROESTERILIDAD GÉNICA
La androesterilidad génica está dada por genes nucleares. La
naturaleza
recesiva,
de
estos
aunque
genes
también
es1
se
en
la
conocen
mayoría
genes
de
los
casos,
dominantes
que
determinan la androesterilidad, como sucede en la zanahoria y en
el algodón. La representación de los genes de androesterilidad se
efectúa mediante la abreviatura ms ( male-sterile) y un subíndice
que permite realizar la distinción en el caso que existan varios.
(Comide et al, 1985)
ANDROESTERILIDAD CITOPLASMÁTICA
La androesterilidad citoplasmática se atribuye a factores
citoplasmáticos: y es transmitida de generación en generación en
forma continua1 siempre que se disponga un individuo que actúe
como polinizador, ya que el citoplasma de la descendencia es casi
totalmente materno y, en consecuencia, la descendencia de la
planta androesteril será también androesteril. (Comide et al,
1985)
No se conoce un solo caso donde la androesterilidad sea
únicamente de origen citoplasmático, lo que equivale a decir que
en la especie considerada no existen genes restauradores de la
fertilidad.
La androesterilidad citoplasmática puede transmitirse por
medio de injertos en ciertas ocasiones, por lo que ha traído que
algunos autores le atribuyan una naturaleza viral. Por ejemplo,
si se injerta una remolacha de tipo O (que es fértil con un
citoplasma normal y los genes recesivos de la esterilidad) sobre
una planta androestéril, tanto el injerto como su descendencia se
tornan androestériles. Sin embargo, el citoplasma androestéril
puede ser transformado en androfértil por efectos del calor.
(Comide et af, 1985)
Cabe
aclarar
que los
citoplasmas
androestériles
aparecen
frecuentemente después de cruzamientos entre especies diferentes
o variedades muy alejadas. Un ejemplo de esto es el caso de los
cruzamientos de las variedades de trigo Triticum timopheevi y
Tritícum
vulgare,
el
reemplazamiento
de
los
cromosomas
por
retrocruce de T. timopheevi por T. vulgare, en un citoplasma T.
timopheevi,
ha
permitido
la
aparición
de
la
androesterilidad
citoplasmática en el trigo.( Comide et al, 1985)
ANDROESTERILIDAD GÉNICO-CITOPLASMÁTICA
Este
entre
tipo
genes
de
y
androesterilidad
factores
depende
de
citoplasmáticos.
la
interacción
Difiere
de
la
androesterilidad citoplasmática en que la descendencia de las
plantas androestériles no es necesariamente androestéril, sino
que puede ser androfértil, en dependencia del genotipo de la
planta que actúa como polinizador. Este tipo de androesterilidad
fue encontrada en 1944 con la variedad androestéril de cebolla
Italian
red,
de
acuerdo
con
los
investigadores
se
pueden
establecer dos tipos de citoplasma: fértil (F) y estéril (S). La
presencia de genes restauradores hace la diferencia en este tipo
de
androesterilidad.
Todas
las
plantas
con
citoplasma
fértil
producen polen viable, y se pueden presentar cualesquiera de los
siguientes genotipos: FRR, FRr y Frr.(Comide et al, 1985)
El
gen
dominante
R
tiene
la
propiedad
de
restaurar
el
citoplasma S. De esta forma, los genotipos SRR y SRr permiten la
formación de polen fértil, mientras que el genotipo Srr no tiene
la capacidad de restaurar la fertilidad. (Comide et al, 1985)
CONTROL GÉNICO DE LA ANDROESTERILIDAD EN PLANTAS SUPERIORES
Se considera la existencia de dos tipos de control génico de
la androesterlíldad en las plantas superiores:
¾Androesterilidad funcional
¾Androesterilidad debida a la acción de los genes ms.
Androestirlildad funcional
Este tipo de androesterilidad es producido por la acción de
genes
mutantes,
los
cuales
provocan
una
ausencia
de
diferenciación de los puntos de crecimiento en diferentes formas
especificas.
estambres
Bajo
como
diferenciación.
la
los
En
influencia
tejidos
otros
de
de
la
mutantes
estos
genes,
arcospora
tanto
no
funcionales,
los
presentan
se
producen
células germinales masculinas1 pero la fertilización de la célula
huevo no tiene lugar, bien porque las anteras permanecen
cerradas, o bien por la separación espacial entre las anteras y
el estigma.(Comide et al, 1985)
Existen
muchos
mutantes
masculinas y femeninas
determinados
que
las
los
funcionales,
que
se
pero
producen
existen,
células
además,
mecanismos genéticamente condicionados que impiden
células
polinización
en
o
germinales
fertilización.
masculinas
El
genomio
se
de
utilicen
Pisum
en
la
contiene
algunos genes que son los responsables del funcionamiento de los
mecanismos de abertura de las anteras. En estos mutantes, la
microsporogénesis es normal y se producen los granos de polen,
pero estos no pueden ser utilizados porque permanecen dentro de
los sacos polínicos.( Comide et al, 1985)
La androesterilidad puede estar provocada también por genes
que
realizan
estambres
una
en
transformación
carpelos.
Esta
parcial
o
completa
acción
génica
de
los
dirige
la
transformación de las flores hermafroditas unisexuales femeninas.
(Comide et al, 1985)
Androesterlildad debida a la acción de los genes ms
Esta androesterilidad influye directamente sobre el curso de
la microsporogénesis y no actúa en la macrosporogénesis. Los
genes ms provocan la ruptura del proceso de microsporogénesis en
un
estadio
meiótico
específico
para
cada
gen
del
grupo.
La
ruptura se produce mediante la degeneración de las células madres
del
polen,
impidiendo
la
producción
de
células
germinales
masculinas, mientras que los órganos sexuales femeninos presentan
un funcionamiento normal, por lo cual estos pueden ser utilizados
como
progenitores
femeninos
en
los
programas
de
cruzamiento.(Comide et al, 1985)
Genes que influyen sobre la microsporogénesis. Los genes que
influyen en la microsporogénesis son los que provocan una gran
diferenciación en uno de los puntos de crecimiento, dando como
resultado que los órganos sexuales masculinos no se encuentren
presentes o que no sean capaces de funcionar normalmente.
Ahora bien, se conocen algunos genes que provocan la ruptura
completa
de
dicho
androesterilidad
proceso,
que
está
y
de
esta
completamente
forma,
se
produce
condicionada.
A
una
estos
genes los designan como ms en la literatura.
La microsporogénesis comienza normalmente en estos mutantes
y,
en
un
estadio
meiótico,
específico
para
cada
gen
ms,
se
produce
una
degeneración
de
los
cromosomas,
del
núcleo
y
finalmente de las células madres del polen. Estos genes provocan
que
en
estos
mutantes
las
células
germinales
masculinas
no
lleguen a producirse. ( Comide et al, 1965)
A pesar del comportamiento meiótico uniforme de los mutantes
androestériles, la androesterilidad condicionada genéticamente no
es un fenómeno verdaderamente uniforme. Se conocen por lo menos
cuatro
grupos
diferentes
de
mutantes
androestériles
en
las
plantas superiores.
Por la acción de los genes recesivos simples.
Por la acción de los genes dominantes simples.
Por la acción conjunta de varios genes recesivos.
Por la cooperación de los genes ms con un tipo específico de
citoplasma.
UTILIZACIÓN GENOTI PICA Y AMBIENTAL SOBRE LA ANDROESTERILI DAD
CITO PLASMÁTICA
La utilización del carácter androestéril citoplasmático ha
permitido la producción más eficaz de semillas híbridas y el
aprovechamiento práctico de la heterosis en F1. Sin embargo, la
reacción estéril citoplasmática está condicionada a factores
tanto
genéticos
como
genotípicos
y
ambientales.
En
las
experiencias llevadas a cabo para determinar la reacción estéril
(o fértil) de las líneas o combinaciones híbridas androestériles
citoplasmáticas, se obtuvo el efecto diferencial de diferentes
genotipos
y
recuperación)
de
de
distintos
la
ambientes
expresión
de
la
en
la
modificación
reacción
estéril.
(o
Los
resultados demostraron la necesidad de verificar la reacción para
la esterilidad citoplasmática de distintas líneas individualmente
y en diferentes combinaciones híbridas en el área amplia de su
posible difusión en diferentes años. (Bokde, 1971)
Se
observaron
las
diferencias
significativas
entre
los
distintos genotipos, como así también entre los 5 citoplasmas
estériles. A su vez la interacción entre citoplasmas y genotipos
en la expresión de la reacción estéril en plantas F1 fue muy
significativa,
indicando
la
reacción
diferencial
de
distintos
genotipos según la fuente de esterilidad citoplasmática. Además
se observó una interacción marcada de citoplasmas estériles con
las condiciones ambientales, demostrando una variación estéril
variable
de
cada
citoplasma
bajo
condición
particular
del
ambiente. (Bokde, 1971)
UTILIZACIÓN PRÁCTICA DE LA ANDROESTERILIDAD
™
™
™
Algunas aplicaciones de la androesterilidad son:
Obtención de híbridos F1 que es el caso mas frecuente,
Introducción en variedades sintéticas.
Obtención
partenocárpicas,
de
frutos
como
se
sin
hace
semillas
en
naturalmente
las
en
la
variedades
mandarina
Clementina cuando se encuentra alejada de polinizadores extraños.
™
Producción de flores en plantas ornamentales. (Comide et al,
1985)
De todas las anteriores, la más importante es la obtención
de híbridos F1, con la finalidad de explotar la heterosis, que es
uno de los objetivos fundamentales en el mejoramiento de algunos
cultivos.
Las variedades F1 se obtienen por el cruzamiento de dos
líneas homocigotas y se utilizan diferentes técnicas en su
producción;
ƒEmasculación manual.
ƒControl de la polinización de las plantas hembras en los
cultivos aislados.
ƒFenómenos de autoincompatibildad y de competencia entre el
autopolen y el alopolen.
ƒAndroesterildad con determinismo génico-citoplasmático: que
resulta el procedimiento más práctico para obtener, en las
especies
hermafroditas,
líneas
o
clones
únicamente
femeninos.
Como ventajas de las variedades híbridas F1 se puede mencionar:
a)
Los híbridos F1 permiten introducir caracteres deseados que
son controlados por genes dominantes, como ciertas resistencias a
enfermedades.
b)
Se puede obtener un gran número de combinaciones con un
restringido número de líneas.
c)
Es
posible
la
producción
en
gran
escala
de
fenotipos
heterocigóticos particulares, como puede ser, por ejemplo, una
coloración específica en una especie floral.
Entre los inconvenientes de las variedades
mencionar:
híbridas
cabe
a) En las especies alógamas, la producción de líneas homocigotas
no es siempre fácil o posible. Las líneas obtenidas, son poco
vigorosas, con un mal comportamiento en condiciones culturales
normales.
Además,
son
productoras
de
semillas
con
muy
mala
germinación.
b) El número de genes letales es eliminado a causa del proceso de
homocigosis
(y
algunos
juegan
un
papel
muy
importante
en
la
población natural para el efecto de la heterosis), esto implica
una pérdida potencial en el vigor híbrido como consecuencia del
poco
conocimiento
de
los
genes
que
presentan
las
resultantes del proceso de endogamia. (Comide et al, 1985)
líneas
UTILIZACIÓN DE LA ANDROESTERILIDAD GÉNICA
Suponiendo que la androesterilidad está determinada por un
gen recesivo ms, el procedimiento a seguir en un programa de
obtención
de
semilla
híbrida,
utilizando
este
tipo
de
androesterilidad sería:
a)
Cruzamiento Ms Ms X ms*ms
Ms ms
b)
Parte de semilla obtenida se reserva y la otra se siembra,
obteniéndose la siguiente proporción:
Ms ms x Ms ms
¼ MsMs + ½ Msms + ¼
c)
msms
Toda la semilla obtenida se siembra en líneas alternas junto
con las que habían reservado de tipo Msms, según el esquema de
siembra siguiente:
A
¼ Ms Ms
½ Msms
¼ msms
B
Msms
A
¼ MsMs
½ Msms
¼ msms
B
Msms
Antes de la antesis, se eliminan los fenotipos fértiles de
los surcos A en los que hay mezcla de genotipos (correspondientes
a los genotipos Msms y MsMs). Sólo quedarán los individuos msms,
que al ser polinizados por las plantas Msms de los surcos B,
producirán una descendencia con 50% de plantas androestériles y
50% de fértiles heterocigóticas.
Msms X Msms
½ Msms + ½ msms
d)
de
Esta mezcla genotípica de semillas ya puede ser multiplicada
forma
indefinida,
exclusivamente
la
siendo
semilla
suficiente
producida
sobre
para
ello
plantas
recoger
msms,
que
habrán sido marcadas convenientemente.
e)
Para obtener la semilla híbrida comercial, es suficiente
sembrar en líneas alternas la semilla de la variedad V1, que ha
sido conservada en la forma indicada, y semilla de la otra
variedad V2. Eliminando antes de la antesis las plantas fértiles
de los surcos de la variedad V1, se obtendrán híbridos de
cruzamiento V1x V2.
La discriminación de plantas fértiles y androestériles en el
campo puede hacerse por observación de las flores. Sin embargo,
existe el riesgo de que si las diferencias morfológicas entre las
flores fértiles y estériles no se aprecien bien hasta el momento
de la antesis, y que se efectúe la eliminación de forma tardía.
(Comide et al, 1985).
UTILIZACIÓN DE LA AN DROESTERILIDAD CITOPLASMÁTICA
Este tipo de androesterilidad se transmite de generación en
generación, ya que el citoplasma de las plantas hijas es el mismo
que el de la madre. El mantenimiento de la androesterilidad es,
por lo tanto, fácil y seguro siempre que se disponga de un
polinizador
adecuado.
También
es
utilizable
en
plantas
ornamentales, puesto que el periodo de floración es más largo en
las plantas que no producen semillas que en las plantas fértiles,
y en las especies cultivadas vegetativamente. Si la especie se
cultiva
por
polinización
semilla,
de
las
sería
plantas
necesario
asegurar
androestériles
con
una
las
buena
de
otra
variedad o línea fértil. (Comide et al, 1985)
UTILIZACIÓN DE LA ANDROESTERILIDAD GENICO-CITOPLASMÁTICA
Este tipo de androesterilidad ofrece mayores perspectivas en
la mejora genética y ya ha producido sus frutos prácticos, como
se prueba en la cebolla, el maíz, y el sorgo, entre otros.
(Comide et al, 1985)
Con el citoplasma pueden actuar uno o dos pares de genes que
restauran la fertilidad1 aún en combinación con el citoplasma
estéril. Se presenta el siguiente modelo genético: estéril (S) y
normal o fértil (F), y un par de alelos (R y r), de modo que
pueden darse los siguientes genotipos y fenotipos:
(S) rr..........androestéril
(S) RR
(S) Rr
(F) RR
androfértiles
(F) Rr
( F) rr
La utilización de la androesterilidad génico-citoplasmática
como
medio
de
utilizar
la
heterosis
en
un
programa
de
mejoramiento, estará de acuerdo con el aprovechamiento que se
haga de la especie cultivada, ya sea por sus partes vegetativas o
por sus semillas. (Comide et al, 1985)
METODOLOGÍA PARA EL APROVECHAMIENTO COMERCIAL
En
un
gran
número
beneficio
que
aporta
finalidad
de
producir
de
la
plantas
cultivadas,
androesterilidad,
híbridos.
A
se
sobre
continuación
utiliza
todo
se
el
con
la
presenta
algunos casos en el cual ha sido utilizada la androesterilidad
para el mejoramiento genético:
Tomate. En 1915 se encontró la primera planta androestéril en
tomate.
El
mutante
encontrado
presentaba
bases
hereditarias
monogénicas recesivas y la ausencia de polen. Aunque determinadas
condiciones
parcial,
ambientales
esto
Conjuntamente
a
pueden
no
asegura
la
los
estudios
de
condicionar
una
dehiscencia
androesterilidad
la
completa.
incompatibilidad
intra
e
interespecífica del género Lycopersicon, se comenzaron a realizar
estudios de la esterilidad atribuible a la interacción génico
citoplasmática.
En el caso especifico del tomate, que presenta una antesis
distribuida sobre un largo periodo de tiempo, son necesarios
tratamientos repetidos que provocan la androesterilidad total.
El
amplio
número
de
mutantes
androestériles
disponibles
presenta un alto grado de variabilidad en la expresión de la
androesterilidad
consiguiente,
es
bajo
diferentes
posible
condiciones
encontrar
ambientales.
mutantes
y
Por
condiciones
ambientales en las cuales se facilite la obtención del mayor
grado de expresión de la androesteriiidad.( Comide et al, 1985)
Los genes ms-32 y ms-35 han sido utilizados en Francia para
la obtención de híbridos comerciales, realizándose un estudio en
cuanto a su situación en los grupos de ligamento. El gen ms-35
fue utilizado exitosamente en combinación con la resistencia al
virus del mosaico del tabaco, controlado por el genotipo Tm22
Tm1/++ en la producción de híbridos F1 de tomate Este alelo tiene
una utilización cada vez mayor en la producción de semillas
híbridas de tomate en Francia. ( Comide et al 1985)
Maíz. De las plantas cultivadas el maíz es una de las que más
atención ha recibido por parte de los genetistas y mejoradores de
las plantas, que han explotado toda la variabilidad genética
presente en las colecciones mundiales de esta planta. Un ejemplo
de la aplicación de la genética a este cultivo es la obtención de
semilla híbrida.
La semilla que se ha utilizado en más de una generación
después del cruzamiento, no presenta las ventajas F1, a causa de
la segregación. Por consiguiente cada ano es necesario recurrir a
la F1, si se desea uniformidad y vigor híbrido.
La semilla comercial puede obtenerse del cruzamiento entre
dos híbridos provenientes de cuatro líneas parentales diferentes.
Aunque las plantas obtenidas no son todas iguales entre si, la
uniformidad fenotípica es satisfactoria y el precio de la semilla
mucho
más caro que el de
la
producida
mediante
polinización
libre.
Las líneas puras que se van a cruzar se deben sembrar en
campos aislados de otras fuentes de polen. La línea utilizada
como progenitor debe ser emasculada antes de que produzca polen.
Los cruzamientos simples se usan para la producción de semilla
híbrida a cuatro vías.
Se ha establecido un método que elimina la emasculación de la
línea femenina mediante la utilización de
las androesterilidad
génico-citoplasmática.
Línea A: progenitor macho con factor citoplasmático y ningún
restaurador.
Línea
A1: Idéntica desde el punto de vista de los factores
génicos nucleares, sin factor citoplasmático ni restauradores.
Evidentemente la primera se mantiene de manera indefinida en
presencia de la segunda.
Línea B: Sin factor citoplasmático y sin restaurador. Se cruza A
x B sembrándolas alternadamente, como se hace en la producción de
semilla
híbrida,
con
la
diferencia
que
no
se
practica
la
emasculación en A. El producto del cruzamiento será el híbrido A
x G androestéril.
Línea C: Con la presencia del factor citoplasmático y la ausencia
del restaurador al igual que en A. Debido a eso la línea deberá
de ser mantenida con una gemela C1 sin esterilidad citoplasmática
ni restauradores (equivalente a A1).
Línea D: con restauradores.
Se cruza C x D como se hizo con A x B, aunque el resultado
es diferente, a causa de la dominancia del gen restaurador el
híbrido resultará fértil. Se procederá entonces a sembrar A x
B
estéril alternadamente con C x D fértil, aunque heterocigótico
para el gen restaurador, obteniéndose de esta forma el híbrido
doble (a cuatro vías) que dará 50% de plantas androestériles y
50% de plantas normales. (Comide et al, 1985)
Con el fin de encontrar híbridos adaptados a las condiciones
de
los
diferentes
investigación
con
ambientes
el
productivos,
cultivo
del
se
maíz
realizó
una
utilizando
la
androesterilidad para resolver los problemas de estrés que se le
puede presentar a la planta durante su desarrollo. Uno de los
experimentos
consistía
en
sembrar
maíz
híbrido
con
una
alta
densidad; en total se realizaron 5 experimentos bajo diferentes
condiciones (con malezas, exceso de agua, sin agua, sin malezas,
alta densidad y baja densidad). Los resultados obtenidos indica
que
las
mezclas
de
plantas
androestériles-androfértiles,
constituían una herramienta válida para aumentar la estabilidad
del rendimiento ante una limitación en la oferta de los recursos
del ambiente. (Uhart et al, 1995 )
Sorgo. Se encontró en 1959 en Day Milo la androesterilidad génico
citoplasmática la cual es de muy simple uso y muy segura por su
respuesta. Se realizaron cruzamientos de Milo y Kafir buscando
androesterilidad génico-citoplasmática. La primera generación fue
fértil,
pero
se
encontró
androesterilidad
en
la
segunda
generación. Los primeros híbridos realizados con este sistema se
obtuvieron cruzando Day Milo x Combine Kafir 60. Este sistema de
androesterilidad se denominó A1 y consiste en la interacción de
los genes nucleares de Kafir con el ADN de las organelas del
citoplasma de Milo. La restauración de la fertilidad se produce
por la presencia de un gen dominante que poseen las líneas Milo.
El uso continuo de un mismo citoplasma ocasione reducción de la
variabilidad, pues muchas madres de híbridos se parecen ya que
deben esterilizarse en el citoplasma Milo. Otro problema es que
los padres se restringen a aquellos que restauren la fertilidad.
(Shaw et al, 1988)
En 1964 se encontró el citoplasma 9E como fuente de la
androesterilidad,
pero
era
diferente
a
Milo.
Se
realizaron
estudios con dos direcciones; 1) Uso de isolíneas que difieren
sólo
en sus citoplasmas, en
cruzamiento
con
grupo
de
líneas
testigos, para evaluar la respuesta en F1. Todo esto con el
objetivo
de
identificar
nuevas
líneas
mantenedoras
y
recuperadoras de la androesterilidad. Se utilizaron líneas que
comúnmente son usadas en la producción de híbridos: BTx 378 y
BTx 399 utilizadas como madres de híbridos en el citoplasma A1
(Milo); RTx 4309, RTAM 428, RTx 434, RTx 432, SC 103-12, RTx
2767,
RTx
2737
citoplasmas
utilizados
A1,
ya
que
como
padres
actúan
como
de
híbridos
en
recuperadores
los
de
la
androesterilidad sobre dicho citoplasma.
El estudio realizado, demostró que las líneas BTx 378 y BTx
399
se comportaron como estériles en los tres citoplasmas; esto
confirma el porqué de su utilización como mantenedoras en el
citoplasma A1 para la producción de híbridos comerciales. Las
líneas RTx 432 y SC 103-12 se comportaron como recuperadoras de
androesterilidad, esto brinda la posibilidad de realizar nuevas
combinaciones
de
líneas
para
la
producción
de
híbridos
comerciales utilizándose como líneas recuperadoras las líneas RTx
432 y SC 103-12. (Shaw et al, 1988)
Arroz.
El
CIAT,
con
el
objetivo
de
incorporar
un
gen
de
androesterilidad obtenido por la mutación artificial en una línea
recurrente de arroz de riego, realizó una investigación, la cual
consiste en el cruzamiento entre material androestéril (Tox 10114-1) y un polinizador ocasional (COL 1/M312A); para la obtención
de F1 y F2. Se seleccionaron las plantas androestériles para
cruzarlas con un padre recurrente (CT 6047-13-5-3-4-M). El padre
recurrente
se
retrocruzamientos
vuelve
(BC1,
a
BC2
emplear
y
BC3)
para
hasta
realizar
poder
tres
llegar
a
la
obtención de la isolínea androestéril (CT 6047-13-5-3-4-M). (Mora
et al, 1990)
En la población F2 del BC1 se establecieron las diferencias
entre las plantas androestériles y las androfértiles por las
características
plantas
morfológicas
androestériles
asociadas
presentaron
a
escaso
la
floración.
desarrollo
en
Las
la
formación de las anteras, producción de semillas y una tardía
floración; dichas plantas presentaron un porte más bajo que las
fértiles Ahora bien, el número de panículas por planta fue mayor
en las plantas androestériles, posiblemente debido a la ausencia
de semillas en dichas plantas. (Mora et al, 1990)
Las
observaciones
anteriores
permiten
corroborar
la
existencia de un excelente nivel de expresión de androesterilidad
incorporada en las líneas seleccionadas. Esto indica un gran
acierto en el plan de conversión genética y de obtención de
isolíneas androestériles de proyección, para futuros planes de
recombinación mediante selección recurrente.
CONCLUSIONES
I.
Los
mejoradores
variedades
genéticos
resistentes
rendimiento
han
a
con
el
fin
enfermedades
utilizado
la
y
de
encontrar
con
un
androesterilidad
mayor
vegetal
como un medio para el mejoramiento genético de algunas
variedades por medio de la producción de híbridos.
II.
La androesterilidad no afecta la fertilidad femenina, ya
que una planta puede ser androestéril, ya sea por la
ausencia de polen o por la mala formación del androceo,
pero esto no viene a afectar la fertilidad del pistilo.
III. La androesterilidad puede dividirse en Androesterilidad
génica,
que
está
androesterilidad
factores
dada
por
citoplasmática,
citoplasmáticos
y
la
genes
que
es
nucleares,
atribuida
androesterilidad
a
génico-
citoplasmática, que depende de la interacción entre genes
y factores citoplasmáticos.
IV.
Existe el tipo de androesterilidad funcional, en la cual
puede
que
hayan
células
masculinas
y
femeninas
funcionales, pero que por ciertos factores el polen no
puede ser usado para la fertilización.
V.
Existe el tipo de androesterilidad funcional, en la cual
puede
que
hayan
células
masculinas
y
femeninas
funcionales, pero que por ciertos factores el polen no
puede ser usado para la fertilización.
VI.
La
androesterilidad
generación
en
citoplasmática
generación
y
es
la
se
mas
transmite
usada
para
de
el
mejoramiento genético de algunas especies, tales como: el
maíz, el tomate, el sorgo, el arroz, entre otros; la
androesterilidad
citoplasmática
ha
permitido
producción más eficaz de semillas híbridas.
la
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Bodke, S. 1971. Influencia genotípica ambiental sobre la
androesterilidad
citoplasmática.
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Experimental
Regional Agropecuaria. Pergamino, Argentina. No 105; pp 33-34.
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Habana, Cuba.
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Androesterilidad en maíz y tolerancia al estrés. INTA
Balcarde. Balcarde, Argentina. No 136; 23 pp.
PREG UNTAS
TEMA: USO DE LA ESTERILIDAD MASCULINA PARA EL MEJORAMIENTO DE
VEGETAL
1- ¿CUALES SON LOS TRES TIPOS DE ESTERILIDAD?
2- ¿CUALES SON LOS TRES TIPOS DE ANDROESTERILIDAD Y EN QUE SE
DIFERENCIAN?
3- ¿COMO SE DA LA ANDROESTERILIDAD?
4- ¿COMO SE DA LA ANDROESTERILIDAD POR ACCION DE GENES?
5- ¿EN QUE SE UTILIZA LA ANDROESTERILIDAD?
6- ¿MENCIONE LAS TECNICAS DE PRODUCCION PARA LA OBTENCION DE
HIBRIDOS?
7- ¿CUAL ES LA TECNICA
OBTENCION DE HIBRIDOS ?
DE
PRÓDUCCION
MAS
PRACTICA
8-
¿MENCIONE TRES VENTAJAS DE LAS VARIEDADES HÍBRIDAS?
9-
¿QUE PROBLEMAS PRESENTAN LOS HIBRIDOS?
10-
¿COMO SE OBTIENEN LAS SEMILLAS HIBRIDAS DEL MAIZ?
PARA
LA
ESCUELA DE AGRICULTURA DE LA REGIÓN TROPICAL
HÚMEDA
LA CLONACIÓN Y SUS APLICACIONES
Integrantes:
Armijos Christian
Durán Ricardo
Estrada Erwin
Tasso Fiorella
Profesor:
Juan Arias
Guácimo, 10 de agosto de 1997
ESCUELA DE AGRICULTURA DE LA REGIÓN TROPICAL HÚMEDA
LA CLONACIÓN Y SUS APLICACIONES
INTRODUCCIÓN
Durante
los
últimos
años
se
han
desarrollado
nuevas
tecnologías en el área de las ciencias biológicas. Estos nuevos
conocimientos se están aplicando a la agricultura, la ganadería,
la producción de alimentos, la producción de medicamentos, y en
el diagnóstico de enfermedades en seres humanos, aún antes de que
estos nazcan. A éstas técnicas se las ha llamado de muchas
formas; ingeniería genética, manipulación genética, clonaje
molecular y más genéricamente biotecnología (Rodríguez, 1989).
Quizá una de las técnicas más poderosas con que cuenta la
biotecnología y específicamente la ingeniería genética es el
clonaje. Ya hace más de 40 años en que Watson y Crick
descubrieron la estructura y la función del ADN como la
biblioteca donde se encuentra almacenada toda la información
genética de un organismo (Salisbury y Jensen, 1994).
El clonaje es el proceso mediante el cual se duplica la
información genética o ADN de un individuo. Este proceso ha sido
utilizado desde hace mucho tiempo atrás. Un ejemplo de ello ha
sido la propagación de determinadas especies vegetales por medio
de estacas. Sin embargo en los últimos años esta técnica ha sido
mejorada para el beneficio del ser humano (Salisbury y Jensen,
1994).
Uno de los desarrollos más importantes es la aplicación de
la donación en la reproducción vegetativa de plantas, en la cual,
los horticultores han perfeccionado la técnica y en la actualidad
se pueden obtener poblaciones completas de plantas a partir de un
solo individuo. Uno de los casos más llamativos en este sentido
es el de la naranja sin semilla, originada a partir de un único
árbol en el sur de California, Estados Unidos. Los cientos de
miles de árboles de esta naranja que hoy día se encuentran
produciendo se lograron a partir de una planta original. Sin
embargo, existe una nueva técnica de donación, que no implica la
utilización de pedazos completos de un organismo, sino que se
toman masas de células, que a su vez se deshacen, y de cada
célula individual se desarrolla una planta completa. En este
contexto en la actualidad es posible tomar un pequeño fragmento
de tejido de un individuo, o tal vez incluso una sola célula, la
cual
se
puede
emplear
para
generar
un
nuevo
ser
de
características idénticas (Salisbury y Jensen, 1994).
También se hace uso de microorganismos conocidos (bacterias,
levaduras, hongos, virus y otros) con el objetivo de duplicar la
información genética de ciertas características de interés al ser
humano, como la producción de hormonas, reproducción de ADN,
entre otras (Jensen y Salisbury, 1994).
OBJETIVOS
-
Definir el concepto de donación y los beneficios que tiene
el ser humano a partir de este proceso.
Dar a conocer las diferentes áreas en que la donación es
aplicable.
Determinar los diferentes métodos por los cuales se hace uso
de esta práctica.
REVISIÓN DE LITERATURA
Casi tan pronto como Watson y Crick propusieron
helicoidal del ADN en 1953, se comenzó a predecir que
los científicos tendrían la capacidad de modificar el
forma que ellos desearan. Se pensaba que el ADN
el modelo
algún día
ADN en la
producido
especialmente se podría introducir en las células, con lo cual se
desarrollarían nuevos organismos de acuerdo con las instrucciones
que los biólogos moleculares hubiesen especificado. Aunque todo
esto
eran
comentarios
de
prensa>
incluso
publicaciones
más
especializadas, existían graves problemas que resolver antes de
lograr tales objetivos. Las sustancias, por una parte no entran y
salen rápidamente de las células, las que a su vez cuentan con
mecanismos para enfrentar la intrusión de partículas extrañas;
además el ADN se encuentra por si mismo protegido y no se puede
manejar con facilidad. Sin embargo, en los últimos años se ha
avanzado notablemente, logrando que hoy aquellos problemas ya no
representen grandes obstáculos, y cada día se está más cerca del
momento en el que las manifestaciones genéticas sean más comunes
(Salisbury y Jensen, 1994).
Uno de los desarrollos más importantes es el resultado de
modificar la técnica antigua de la donación. El hombre haciendo
uso de los avances tecnológicos de la ciencia ha logrado
perfeccionar ésta técnica en las distintas áreas de interés, con
el objetivo de obtener distintos beneficios, estos van desde el
campo agropecuario hasta los avances en la medicina de los
últimos tiempos (Rodríguez, 1989).
En el contexto agropecuario se han desarrollado formas de
reproducción vegetativa que han dado como resultado poblaciones
completas de plantas a partir de un solo individuo, uno de los
casos más llamativos fue la propagación de la naranja sin semilla
originada a partir de un solo árbol. Las plantas de naranja sin
semilla que hoy se encuentran produciendo se obtuvieron a partir
de una planta original o sus esquejes. No obstante en la
actualidad con el mejoramiento de la técnica de donación no se
requiere
de partes
completas de un
organismo
para
ser
reproducidos, sino que ahora se pueden tomar masas de células de
este organismo para propagar de cada una de estas una población
completa (González y Vega, 1992)
Esto ya sé esta aplicando comercialmente con plantas de
interés agrícola. El inicio del cultivo de tejidos vegetales es
un ejemplo de esto, con esta metodología se puede obtener un
mayor número de plantas a partir de un escaso material genético
seleccionado como patrón. Es así como a partir de meristemos y
ápices se han propagado en gran escala algunas plantas
tropicales. El banano (Musa acuminata L.AAA) es un ejemplo de
ellas, mediante esta técnica se han producido ciento de miles de
plantas libres de plagas y enfermedades, lo que elimina la
dispersión de estos parásitos en el material de siembra y mejora
la productividad (Arias y Valverde, 1997).
El tejido de cultivo o micropropagación tiene su mayor
capacidad de propagación en especies arbóreas, ya que muchas
especies
como
el
poró
(Erytrina
spp.)
muestra
ciertas
deficiencias en la propagación por estacas, debido a la pérdida
de la capacidad de enraizamiento a medida que el árbol de origen
envejece; además los árboles portadores de estacas deben ser los
suficientemente maduros como para expresar sus características,
es por ello que se dificulta la obtención de grandes cantidades
de plantas a partir de un solo patrón seleccionado mediante este
método. Una opción es utilizar la metodología del tejido o
micropropagación. La principal ventaja reside en su gran
capacidad de multiplicación vegetativa a partir de fragmentos de
órganos o tejidos de una sola planta madre seleccionada (Berrios
et. al., 1991).
Actualmente el mayor auge que ha tenido la técnica de
donación, es el transplante de embriones en animales. La técnica
consiste en colectar oocitos de animales poco valiosos y remover
la información genética propia de la madre luego se toman los
núcleos (información genética) del embrión valioso que se desea
"donar" y se inserta uno en cada oocito. Así de un embrión de
cuatro células se produce cuatro oocitos "transplantados". Luego
los oocitos se someten a impulsos eléctricos (electrofusión) para
promover la fusión del material genético y se ponen a madurar los
embriones dentro de una oveja.
Este procedimiento se puede
repetir para producir nuevos individuos idénticos (clones) y a
estos embriones se pueden transferir a animales receptores para
producir una progenie completa (Rodríguez, 1989).
De Boer y Van Arendonk (1994), hacían mención de la
posibilidad de reproducir mediante la donación a aquellos
animales con un alto potencial productivo como es el caso de
animales productores de leche o carne. Sin embargo Wilmut y sus
colegas (1997), del Scotlan'd Roslin Institute utilizando el
clonamiento de embriones lograron luego de 276 intentos el
nacimiento de la oveja Dolly. Para la creación de Dolly se
recolectaron células de la glándula mamaria de una oveja (raza,
Finn Dorset), que poseía seis años de edad y estaba en los tres
últimos meses de preñez. Se utilizó el oocito de una oveja
donadora al cuál se le extrajo el núcleo. Al oocito sin núcleo se
le fusionó la célula de la glándula mamaria, y se reinició su
desarrollo por medio de pulsaciones eléctricas. El embrión
reconstruido fue transplantado a una oveja receptora (Scottish
Blackface) y se monitoreó su desarrollo por medio de ultrasonido.
El zoológico de San Diego> Estados Unidos, a emprendido en
la actualidad un programa en el que se pretende reproducir
aquellas especies en peligro de extinción mediante la técnica de
donación. Sin embargo David Wildt del U.S. National Zoo's
Conservation and Research Center in Front Royal, Virginia, hace
mención de la dificultad que existiría para donar los animales en
extinción, ya que el ciclo reproductivo de estos animales ha sido
en muchos de los casos poco entendido (Coher, 1997).
Otra aplicación que tiene la donación es el uso que se le ha
dado en el adelanto científico de la medicina humana, en la cual
se pueden donar partes complementarias de ADN que posean afinidad
por determinado receptor. En este caso se toman células β con el
propósito de donar partes complementarias del ADN que posean
afinidad elevada del receptor de sulfonilurea que es capaz de
detectar cambios en las concentraciones de ADP y ATP; además
detectar la actividad de Katp y por consiguiente modular la
liberación de insulina (Arruda et. al., 1993).
Otro uso de la aplicación de esta técnica es la donación de
fragmentos de ADN que están relacionados con la entrada y
sobrevivencia de Mycobacterium tuberculosis dentro de las células
humanas. Esta práctica se realiza con el fin de conocer los dos
distintos locus en el fragmento donado de ADN de M.tuberculosis
que le confieren la sobrevivencia de por lo menos 24 horas dentro
de las células del humano (Bryan et. al., 1995).
DISCUSIÓN
Actualmente los beneficios que la donación le proporciona al
ser humano son de diferente índole, estos van desde la simple
propagación vegetativa de plantas, hasta el transplante nuclear
de embriones en mamíferos (Rodríguez, 1989).
Los beneficios que la donación ha otorgado al campo agrícola
han sido muy positivos, ya que mediante esta técnica se ha
logrado reproducir en un menor tiempo especies de importancia
socioeconómica; tales como banano, yuca, piña, cítricos; e
inclusive determinadas especies vegetales en las que se dificulta
su reproducción sexual. Sin embargo a través del tiempo un
cultivo obtenido mediante donación es cada vez más vulnerable al
ataque de plagas, ya que al no existir variabilidad genética en
un cultivo una determinada plaga puede diseminarse con mucha más
facilidad (Salisbury y Jensen, 1994).
También
la
donación
de
mamíferos
proporciona
muchos
beneficios ya que mediante esta técnica se pueden donar animales
con un alto valor productivo.
Además el clonaje animal ofrece
posibilidades de avanzar en investigaciones médicas sobre el
diagnóstico y tratamiento de enfermedades que afectan al ser
humano. Al mismo tiempo se presenta la posibilidad de donar
animales en peligro de extinción, sin embargo esto traería
consigo la despreocupación de la humanidad en cuanto a preservar
los recursos del mundo (Coher, 1997).
Cabe señalar que la técnica de donación no necesariamente
implica la duplicación completa del material genético de un
organismo, si no que se pueden reproducir fragmentos de ADN de
interés al ser humano, tal es el caso de ciertos genes de valor
terapéutico,
cuyo
producto
final
podrá
ser
manipulado
genéticamente para resistir a las enfermedades animales o para
reproducir en ellos enfermedades humana, convirtiéndose así en
valiosos "conejillos de indias" para tratamientos médicos (Arruda
eL al., 1993).
Si la técnica de donación, que ha probado ser efectiva en
vegetales y mamíferos como es el caso de la oveja Dolly, se
implementara en seres humanos traería como consecuencia problemas
ético-sociales, ya que violaría algunos de los principios básicos
que gobiernan la procreación médicamente asistida. Entre estos
principios están la dignidad del ser humano, la protección de la
seguridad del material genético humano. Además de desatarse a
nivel mundial la aparición de un mercado negro de órganos humanos
(Kahn, 1997).
CONCLUSIONES
-
A diferencia del concepto de lo que se cree que es donación;
mediante esta investigación se evidencia que la donación va
desde la simple propagación asexual de plantas hasta el
transplante nuclear en embriones animales.
-
La técnica de donación ha brindado al ser humano múltiples
beneficios, desde sus aplicaciones en el área agropecuaria
hasta las investigaciones en la medicina humana.
-
Si la donación se aplicara a seres humanos traería
consecuencias éticas inaceptables para algunas sociedades.
-
Si bien la investigación sobre clonaje humano puede dar
beneficios como aplicaciones terapéuticas, se debe en todo
momento estar alerta a sus posibles consecuencias negativas,
como la transmisión de enfermedades entre especies.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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plantas de banano variedad Grande Naine producidas por cultivo
de tejidos. Asbana. No 28.6-15 p.
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Science. EE.UU. Vol. 385. No 6619. 810-813 p.
LA CLONACION Y SUS APLICACIONES
Armijos, Christian
Durán, Ricardo
Estrada, Erwin
Tasso, Fiorella
PREGUNTAS
1
¿Qué entiende por clonaje?
2. ¿Qué aplicación tiene el clonaje?
3. Mencione los métodos más comunes del clonaje.
4. Ventajas y desventajas qué proporciona el clonaje.
5. Marque la mejor alternativa que para usted significa clonaje:
a)
b)
c)
d)
e)
Duplicación
Duplicación
Propagación
Propagación
Todas
de un fragmento de ADN
completa del ADN de un organismo
por semillas
por estaca
6. ¿Qué desventajas
extinción?
tendría
el
donar
animales
en
vías
de
7. ¿En el área agropecuaria, cuáles son las ventajas que provee
el clonaje?
8. ¿Qué es el ADN y cual es la importancia en el proceso del
clonaje?
9. ¿Cuáles serían las repercusiones
clonaje en seres humanos?
que
traería
10. ¿El clonaje es de tiempos modernos, explique?
consigo
el
ESCUELA DE AGRICULTURA DE LA REGIÓN TROPICAL HÚMEDA
GENÉTICA APLICADA
TRABAJO FINAL:
SEXADO DE EMBRIONES
Grupo de clase: 4
Grupo de trabajo: 5
Fecha: 11/8/97
Rodrigo Letona
Marlon Menegat
Adriana Riba
La mayor parte de las necesidades alimenticias del hombre se
cubren directamente por los vegetales, pero estos no contienen
todos los principios nutritivos que necesitan los seres humanos.
La mayor parte de estos nutrientes se encuentran en los tejidos,
órganos y secreciones de animales superiores, por lo que ha sido
necesario que la población humana busque la manera de satisfacer
estas necesidades mediante el mejoramiento genético, entre otros,
de los animales que le sirven como alimento (Salisbury et al;
1978).
El
desarrollo
de
nuestros
conocimientos
acerca
del
funcionamiento de los procesos reproductores ha sido mucho más
lento que en lo que respecta a cualquier otra función del cuerpo.
En cuanto a los mamíferos, la inexistencia de huevos visibles sin
la ayuda de microscopio y el tiempo que transcurre entre el
apareamiento
y
el
momento
en
que
es
posible
reconocer
los
productos de la concepción en el útero constituían obstáculos que
solo
con
la
invención
de
auxiliares
ópticos
adecuados
y
la
formación de la teoría celular pudieron descubrimiento reciente
que se ha venido desarrollando con gran rapidez (Cole y Cupps;
1992).
La reproducción implica la producción por el macho y por la
hembra de células diferenciadas funcionalmente (gametos), cada
una de estas células posee un pronúcleo que contiene cromatina,
la cual es la sustancia protoplasmática en los cromosomas y está
formada por una estructura proteica y ácido desoxirribonucleico
(ADN).
El ADN es el material del que están constituidos los
genes y es el material de la herencia, el que delimita que una
especie sea una clase particular de animal. (Hafez; 1962).
El ganado vacuno tiene 30 pares de cromosomas, uno de estos
pares de cromosomas corresponden a los cromosomas sexuales; los
restantes pares son los que se conocen como autosomas. En los
machos de los mamíferos uno de los cromosomas sexuales es mayor
que el otro siendo el cromosoma X el más grande y el cromosoma Y
el
más
pequeño,
representándose
como
XY.
En
la
hembra
ambos
cromosomas sexuales son idénticos o similares, siendo estos XX
(Salisbury et al;1978).
En el momento de la fecundación el óvulo y el espermatozoide
van a presentar con un número haploide de cromosomas, se funden
formando
el cigoto
cromosomas.
Esto
se
el
cual
debe
presenta
a
que
la
durante
dotación
la
completa
primera
de
división
meiótica en la formación del óvulo, cada uno recibe un cromosoma
X. Mientras que la espermatogénesis, la división deduccional da
lugar a que la mitad de los espermatozoides reciban el cromosoma
X y la otra mitad el cromosoma Y. Cuando ocurre la fecundación se
da la posibilidad que cualquiera de los espermatozoides que sean
portadores de cromosoma X o del cromosoma Y fecunden el óvulo. Si
un espermatozoide portador del cromosoma Y es el que penetra en
el óvulo ocurrirá una combinación cromosómica XY y determinaran
un
macho,
por
el
contrario
si
el
espermatozoide
lleva
un
cromosoma X, el individuo producido será una hembra XX (Salisbury
et al; 1978).
Bajo la influencia de los genes contenidos en sus cromosomas
sexuales
el
embrión
modificaciones
masculinas
que
del
mamífero
conducen
(testículos)
o
a
la
experimenta
una
diferenciación
femeninas
(ovarios),
serie
de
y
de
gónadas
conductos
masculinos o femeninos. El embrión muy joven posee el potencial
para
la
diferenciación
sexual,
si
la
gónada
que
se
va
a
desarrollar es un ovario, las células germinales se concentran en
la corteza para formar oogonios, mientras que en la formación de
testículos las células se concentran en la médula (Hunter, 1989).
La determinación del sexo es un tema que ha desatado una
viva polémica, las teorías que se han aventurado para explicar
porqué un individuo es macho o hembra han sido cuestionadas a lo
largo
del
tiempo.
Es
obvio
que
no
se
podría
anticipar
una
respuesta correcta respecto a esto hasta que se conoció el núcleo
celular
y
se
describió
el
papel
de
los
cromosomas.
Acontecimientos más recientes en este campo, como ha sido el
descubrimiento de que el caso del sapo de Sudáfrica (Xenopus
laevis), es la composición genética de las gónadas y no de las
mismas
células
germinales,
lo
que
determina
el
sexo
(Cole
y
Cupps,1992).
La determinación del sexo es importante en la ovulación
múltiple y en la transferencia de embriones, pero existen dos
razones principales las cuales están relacionadas entre sí para
la determinación del sexo, estas son: multiplicar el número de
descendientes del sexo deseado y alivianar los costos, ya que
permite el uso exacto de los recursos. Sexar y congelar embriones
permite a programas de mejoramiento genético, mayor flexibilidad
ya que estos embriones podrán ser transportados de finca en finca
y hasta en niveles internacionales (Thibier y Nibart, 1995).
Diferentes métodos de sincronización del ciclo de celo se
han utilizado para aumentar el índice mitótico y la precisión de
la determinación del sexo en embriones de bovinos (Hossepian et
al,1994). A partir de 1970 han existido varios métodos para el
sexado de embriones como lo son: el análisis atogénico el cual
resultó poco práctico e incierto al igual que la técnica de
hibridación. Estos fueron desechados desde entonces, fue entonces
que con la identificación el cromosoma Y de bovino, específico
del ADN se desarrolla la técnica de amplificación de ADN por PCR
(polymerase chain reaction) la que ayudó a que el sexado de
embriones fuera realidad (Thibier & Nibart, 1995). Este método a
su vez permite la determinación del sexo del embrión en un estado
inmaduro en esta etapa, sin causarle daño ya que es un método
sensitivo y preciso (Kirkpatrick y Monson, 1992).
Para esta técnica se han utilizado tanto embriones frescos
como congelados para la determinación del sexo.
De estudios
realizados se ha observado que los embriones frescos presentan
mejores
resultados,
ya
que
estos
son
exactos
en
un
98%
y
eficientes en un 95% debido a que son altamente sensitivos. Por
otro
lado existe una tendencia
congelados
a
sobrevivir,
ya
muy
que
pequeña
no
de
los
resisten
embriones
las
bajas
temperaturas, además estos son más difíciles de identificar y
corren el de peligro que la biopsia reduzca los índices de preñez
(Thibier & Nibart, 1995).
Muchos
de
determinación
los
del
embriones
sexo
son
que
desechados
se
utilizan
por
no
para
contar
la
con una
morfología buena, que facilite la identificación de sexo. Los
embriones
que
se
utilizan
para
el
sexado
deben
de
ser
clasificados como 1 (buenos o excelentes) en algunas ocasiones se
pueden utilizar los clasificados como 2 en el estado de mórula
compacta hacia el blastocisto, pero con la zona pelucida intacta
(Thibier y Nibart, 1995).
Al
momento
de
sexar
embriones
es
importante
evitar
la
contaminación del DNA de los embriones, especialmente en células
masculinas, para esto se debe de lavar los embriones 10 veces y
los instrumentos con los cuales los embriones entran en contacto
cada vez que estos lo hagan.
Este
método
desarrollo,
consiste
tomando
por
lo
en
tomar
general
células
entre
3
del
y
5
embrión
células
en
por
embrión. Los técnicos, prefieren tener más de una célula, ya que
esta
se
embriones
puede
que
contaminar
se
les
hace
a
la
la
hora
de
biopsia,
desarrollado in vitro (Utsumi et al, 1994).
la
se
biopsia.
les
Estos
continua
su
Las células tomadas del embrión, son enjuagadas tres veces
con
KCI
células
para
son
eliminar
sales
colocadas
en
minerales
un
ajenas
microtubo
a
con
este.
una
Estas
solución
amortiguadora de proteinasa de Potasio y los dos sets de primers.
En el caso de que se retrase la labor del sexado de embriones
esta solución puede ser enfriada. El DNA es liberado por calor al
cabo de 1 hora a una temperatura de 55ªC,
destruyéndose después
la proteinasa K. Inmediatamente después se les agrega un medio
para que reacciones, el cual incluye el TAQ polimerase, esto es
colocado en el PCR, el cual es una máquina que multiplica el DNA,
ya que contiene las bases adenina, guanina, citosina y timina
(Kirkpartick y Monson, 1992).
Este
DNA
electroforesis,
ya
el
multiplicado
cual
se
se
coloca
en
coloca
en
un
una
máquina
gel
del
de
mismo
nombre, que hace que las bandas se separen y a las que se les
toma
una
fotografía,
con
lo
que
se
determinará
el
sexo.
El
embrión es masculino cuando 443 bp y 148 bp son vistos, por el
contrario el embrión es femenino cuando los 148 bp están ausentes
(Utsumi et al, 1994).
Es probable que pueda ocurrir una inhibición parcial o total
en la amplificación del DNA, lo cual se puede deber a tres
causas:
1-.
La concentración de sales minerales como el fosfato, entre
otros puede interferir en el proceso de amplificación
2-.
El volumen del medio en el cual la amplificación se está
llevando
a cabo
puede
resultar
desbalanceado
en
cuanto
a
la
concentración de varios compuestos presentes.
3-.
La calidad del TAQ polymerase.
La eficiencia de esta técnica se ha probado en más de tres
mil embriones que han sido sexados (Thibiery Nibart,1995).
El FISH (fluorescense in-situ hybridization) es un nuevo
método que se a empezado a utilizar para determinar el sexo en
embriones, pero que aún no esta muy desarrollado. Se dice que
este método es mejor para determinar la secuencia del ADN, ya que
el método por PCR hace susceptible al embrión a contaminación.
Además determina anomalías que se presentan en los cromosomas del
embrión (Kovar y Rickords, 1997).
PREGUNTAS
l- ¿Porqué considera usted que se hizo necesaria la práctica del
sexado de embriones?
Se hizo necesaria debido a que la mayor parte de los
nutrientes que consume el hombre son de origen animal, lo que
requiere
una
explotación
adecuada para
suplementar estas
necesidades, utilizándose para esto el mejoramiento genético como
es el caso de la determinación del sexo.
2- ¿Cuál es la importancia del sexado de embriones?
Las importancias principales del sexado de embriones son las
siguientes: multiplicar el número de descendientes del sexo
deseado y alivianar los costos, ya que permite el uso exacto de
los recursos.
3- ¿Qué es la cromatina y de que esta formada?
La cromatina es la sustancia protoplasmática en los
cromosomas y está formada por una estructura protéica y ácido
desoxirribonucleico (ADN).
4- ¿Cuántos pares de cromosomas tiene el ganado vacuno, como
representa tanto en machos como en hembras el cromosoma sexual y
como se denominan los otros cromosomas?
El ganado vacuno tiene 30 pares de cromosomas. El cromosoma
sexual de los machos se representa como XY y en las hembras como
XX, llamándoles a los otros cromosomas autosomales.
5- ¿En que parte del cigoto se concentran las células para la
diferenciación sexual?
Si la gonada que se va a desarrollar es un ovario, las
células germinales se concentran en la corteza para formar
oogonios, mientras que en la formación de los testículos las
células se concentran en la médula.
6- ¿Cuál es el método más utilizado en la multiplicación del ADN?
El método mas utilizado para la multiplicación del ADN es el
PCR (Polymerase chain reaction).
7- En la determinación del sexo se utilizan tanto embriones
frescos como congelados. Diga cuales de estos dos presentan
mejores resultados.
Los embriones frescos son los que han presentado mejores
resultados ya que estos son exactos en un 98%, en cambio los
embriones congelados muchas veces tienen una tendencia muy
pequeña a sobrevivir.
8- Explique resumidamente el método del sexado de embriones por
medio del PCR.
Se extraen los embriones, estos se lavan diez veces para
luego extraerles entre 3-5 células, las cuales se lavaran 3 veces
con KCI. Después estas células se colocarán en un microtubo el
cual se colocará en el PCR para proceder a la multiplicación del
ADN. Luego se colocará en una gelatina de electroforesis, para
así separar las bandas que serán fotografiadas y poder determinar
el sexo del embrión.
9- Una vez tomada la fotografía como se distingue si el embrión
es macho o embra.
El embrión es masculino cuando se presentan 443 bp y 148 bp,
es decir que cuenta con dos bandas, mientras que en el caso de la
hembra no se presentan los 148 bp, es decir solo hay una banda.
10- ¿Cuál es el método que se ha empezado a utilizar para
determinar el sexo en embriones en los últimos años y por qué su
preferencia?
El método que se ha utilizado es el FISH y se dice que este
es mejor para determinar la secuencia del ADN ya que el PCR hace
susceptible el embrión a contaminación y porque determina
anomalías en los cromosomas.
REFERENCIA BIBLIOGRAFICA
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Editorial Acribia SA. 3 era edición. Zaragoza, España. 551p.
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artificial
de
los
bovino.
Editorial Acribia SA. Zaragoza, España. 831p.
THIBIER, M; NIBART, M 1995. The sexing of bovine embryos in the
field. Theriogenology, p. 71-79.
UTSUMI, K; TEKEDA,H; YAMADA, M; IRITANI, A. 1994. Sexing of
bovine embryos by PCR using bovine SRY primer. Thriegenology,
January. p. 323
Trabajo final: Sexado de Embriones
Grupo: 04 Subgrupo: 05 Fecha: 18/08/97
Marlon Menegat, Adriana Riba y Rodrigo Letona
PREGUNTAS
1- ¿Porqué considera usted que se hizo necesaria la práctica del
sexado de embriones?
Se hizo necesaria debido a que la mayor parte de los
nutrientes que consume el hombre son de origen animal, lo que
requiere
una
explotación
adecuada para
suplementar estas
necesidades, utilizándose para esto el mejoramiento genético como
es el caso de la determinación del sexo.
2- ¿Cuál es la importancia del sexado de embriones?
Las importancias principales del sexado de embriones son
las siguientes: multiplicar el número de descendientes del sexo
deseado y alivianar los costos, ya que permite el uso exacto de
los recursos.
3- ¿Qué es la cromatina y de que esta formada?
La cromatina es la sustancia protoplasmática en los
cromosomas y está formada por una estructura protéica y ácido
desoxirribonucleico (ADN).
4- ¿Cuántos pares de cromosomas tiene el ganado vacuno, como
representa tanto en machos como en hembras el cromosoma sexual y
como se denominan los otros cromosomas?
El ganado vacuno tiene 30 pares de cromosoma. El cromosoma
sexual de los machos se representa como XY y en las hembras como
XX, llamándoles a los otros cromosomas autosomales.
5- ¿En que parte del cigoto se concentran las células para la
diferenciación sexual?
Si la gonada que se va a desarrollar es un ovario, las
células germinales se concentran en la corteza para formar
oogonios, mientras que en la formación de los testículos las
células se concentran en la médula.
6- ¿Cuál es el método más utilizado en la multiplicación del ADN?
El método mas utilizado para la multiplicación del AON es el
PCR (Polymerase chain reaction).
7- En la determinación del sexo se utilizan tanto embriones
frescos como congelados. Diga cuales de estos dos presentan
mejores resultados.
Los embriones frescos son los que han presentado mejores
resultados ya que estos son exactos en un 98%, en cambio los
embriones congelados muchas veces tienen una tendencia muy
pequeña a sobrevivir.
8- Explique resumidamente el método del sexado de embriones por
medio del PCR.
Se extraen los embriones, estos se lavan 10 veces para luego
extraerles entre 3-5 células; las cuales se lavaran 3 veces con
KCI. Después estas células se colocaran en un microtubo el cual
se colocará en el PCR para proceder a la multiplicación del ADN.
Luego esto se colocará en una gelatina de electroforesis, para
así separar las bandas que serán fotografiadas y poder determinar
el sexo del embrión.
9- Una vez tomada la fotografía como se distingue si el embrión
es macho o embra.
El embrión es masculino cuando se presentan 443 bp y 148 bp,
es decir que cuenta con dos bandas, mientras que en el caso de la
hembra no se presentan los 148 bp, es decir solo hay una banda.
1O- ¿Cuál es el método que se ha empezado a utilizar para
determinar el sexo en embriones en los últimos años y por qué su
preferencia?
El método que se ha utilizado es el FISH y se dice que este
es mejor para determinar la secuencia del ADN ya que el PCR hace
susceptible el embrión a contaminación y porque determina
anomalías en los cromosomas.1
CONTROL DE INSECTOS CON EL USO DE
ESTERILIDAD OBTENIDA POR MEDIO DE
RADIACION
ELABORADO POR:
NOILLY VIQUEZ
EVANDRO ADAMS
RAFAEL SEGURA
THOMAS LITTLETON
PRESENTADO A:
PROFESOR J. ARIAS
EARTH, 11 de agosto de 1997
CONTROL DE INSECTOS CON EL USO DE LA ESTERILIDAD
OBTENIDA POR RADIACIÓN.
E.Adams; N. Víquez; R.Segura; T. Littleton
INTRODUCCION
Las plagas insectiles han sido desde hace mucho tiempo, uno
de
los
principales
problemas
que
ha
presentado
el
sector
agropecuario en cuanto a perdidas económicas. Con la aparición de
los productos químicos sintéticos, se logra controlar por cierto
tiempo a estas plagas. Con el pasar de los años, la mayoría de
los insectos fueron adquiriendo resistencia a estas moléculas
Químicas extrañas a su organismo.
Ante este problema, fue que varios científicos empezaron a
buscar diferentes técnicas de control para plagas insectiles. Los
métodos
que
han
dado
biológico.
Uno
de
estériles
que
se
buenos
estos
resultados,
métodos
lleva
a
cabo
es
la
por
son
los
técnica
varios
de
de
control
insectos
métodos.
La
esterilización por medio de irradiación con rayos gamma es uno de
los
métodos
elaboración
que
de
mejores
este
resultados
trabajo
importantes de esta técnica.
se
ha
presentado.
tratarán
los
En
puntos
la
más
2. OBJETIVO
Realizar una recolección de información a respecto de la
utilización
de
esterilidad
en
irradiación
insectos
por
como
rayos
gamma
para
obtener
método
de
control
la
biológico
(autocida).
3. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
3.1
HISTORIA
La
técnica
de
control
de
insectos
a
través
de
la
esterilidad, obtenida por efecto de la radiación, fue creada por
los entomólogos estadounidenses
E. F. Knipling y R. C. Bushland
en el decenio de los treinta. Ellos aprovecharon experimentos del
suizo, Premio Nobel de medicina, H. J. Muller, que había aplicado
la
técnica
para
en
el
control
de
la
mosca
del
mediterráneo
(Ceratitis capitata).(FAO, 1992)
La técnica surgió respondiendo a la necesidad de encontrar una
solución para el control de insectos plagas, en específico el
caso del gusano barrenador del ganado (Cochliomyra horminovorax)
causador de grandes perdidas económicas anuales en los Estados
Unidos. La necesidad de una nueva técnica nació a raíz de la poca
durabilidad de los productos químicos utilizados para el control
de esta plaga. La Técnica de los insectos Estériles (TIE) tubo
inicio buscando la erradicación del gusano barrenador, en la Isla
de Curazao que se encuentra a 40 km de la costa venezolana (AID,
1965).
3.2
ESPECIES UTILIZADAS
La TIE es utilizada en varias especies, las cuales deben
cumplir con ciertas características físicas y biológicas. Algunas
de las especies en las que se ha utilizado esta técnica son el
ácaro
(Acaro
capitata),
siro
la
L),
mosca
la
mosca
picadora
del
de
mediterráneo
los
establos
(Ceratitis
(Stomaxis
calcitraos), una lepidoptera llamada (Helicoverpa zea) y la más
conocida
la
mosca
del
gusano
barrenador
(Cochliomyia
hominovorax).
3.3
ETAPAS EN QUE SE APLICA EL TRATAMIENTO
Los insectos pueden ser sometidos a la TIE en sus etapas de
crisálida
frecuencia
(pupa)
las
y
en
estado
primeras,
pues
adulto,
los
utilizándose
adultos
son
con
usados
mayor
para
reproducirse en el laboratorio (FAO,1992).
3.4 METODOS DE RECOLECCION Y ALIMENTACIÓN
El primer paso de esta técnica es la recolección de los
insectos que serán llevados al laboratorio y para esto se han
puesto en práctica diferentes tipos de atrayentes o trampas las
cuales varían según la especie. Los atrayentes más utilizados son
animales centinelas heridos así como hígado, pescado y frutos
podridos. Mayormente lo que se obtiene con estas trampas son
masas de huevos que son ovopositadas por las hembras silvestres.
En el caso del gusano barrenador la trampa que más se utiliza,
debido
a
su
efectividad
y
bajo
costo
es
el
hígado
podrido.
(BREWER, 1992, HAMMACK, 1991).
Cuando las moscas adultas y las masas de huevos han sido
llevadas al laboratorio estas son colocadas en diferentes tipos
de
substratos
para
su
crecimiento.
En
el
caso
del
gusano
barrenador las moscas adultas son puestas en un substrato a base
de sangre bovina fresca o helada y de los fluidos atractivos de
heridas infectadas, causados por la misma mosca. Estos substratos
son utilizados para su alimentación y la de las larvas, después
que el proceso de ovoposición se haya llevado a cabo.(TAYLOR;
BRUCE Y GARCIA, 1991).
En
el
caso
de
las
masas
de
huevos,
originalmente
eran
sometidos a una dieta a base de un gel como agente sintético
copolímero, que por su alto costo fue reducido o reemplazado por
un substrato conteniendo olote de maíz molido y el polvo del
olote (centro) del elote.(PARKER Y WELCH,1991).
3.5 TRATAMIENTO RADIOACTIVO
La TIE originalmente consistió en aplicar irradiación de rayos
“x” que esterilizaban pupas y moscas adultas. En la actualidad
los rayos “x” ya no se utilizan, pues fueron reemplazados por los
rayos gamma producidos por Cobalto60 y Cesio137. La radiación
causa
la
esterilidad,
pero
no
mata
ni
disminuye
significativamente el instinto y la capacidad de los machos de
aparearse
con
las
hembras
silvestres
fértiles
para
que
se
produzcan huevos no fecundos.(THOMAS Y MANGAN, 1992)
En el caso del gusano barrenador este es expuesto a la
acción radioactiva para su esterilización 5% días después de
iniciada su fase de crisálida (pupa), por un tiempo de 10 a 15
minutos, con una intensidad aproximada a 8000 roentgens, lo que
provoca que tanto machos como hembras sean afectados resultando
estériles. Es de suma importancia mantener la intensidad óptima
de radiación, ya que si el insecto es expuesto a cantidades bajas
le
causa
una
excitación
que
mas
bien
puede
provocar
mayor
capacidad reproductiva, por el contrario si se excede se pueden
causar daños fisiológicos que no le permitirían que se apareara,
causando la muerte en casos extremos.(FAO ,1992)
3.6 EFECTOS DE LA RADIACIÓN
La radiación causa diferentes daños a los organismos de los
insectos, como lo son efectos en la espermatogénesis, embrio
génesis y efectos a nivel de los cromosomas. En el primer caso se
dan modificaciones en la espermatogénesis y en la anatomía del
aparato
reproductor
masculino.
La
radiación
induce
a
severos
cambios en las células gonadales incluyendo la dilatación del
retículo endoplasmático y la disrupción del cristae mitocondrial.
Daños
de
la
célula
en
desarrollo
son
causados
por
una
interrupción de la espermatogénesis, con reducción en el número
de espermátidas.(SZLENDAK; 1992).
En
los
huevos
fértiles
se
da
es
la
interrupción
de
la
embriogénesis provocando que estos se rompan y los embriones
mueran.(CARPENTER, 1992)
La
radiación
por
rayos
gamma
actúa
en
los
cromosomas,
causando un sinnúmero de alteraciones, por ejemplo, al romper los
filamentos de ADN, las puntas rotas de los filamentos se pegan
entre
sí
alterando
originalmente.
El
el
nuevo
orden
en
cromosoma
el
que
que
se
se
forme
encontraban
tendrá
dos
centrómeros, por lo tanto dará origen a dos nuevos cromosomas los
cuales presentarán malformaciones, por otra parte los filamentos
que
se
juntaron
pudieron
haber
dado
origen
a
un
cromosoma
diferente a los demás, resultando en una mutación que afecta la
reproducción del insecto. (VANDERVLOEDT Y KLASSEH 1991).
3.7 DISEMINACIÓN DE LOS INSECTOS ESTERILES
Una vez que los insectos han sido sometidos a la radiación y
por lo tanto han sido esterilizados, el paso siguiente es la
diseminación de los mismos. Esta consiste en la liberación de los
insectos en el campo, colocándolos en cajas especiales para que
sean transportadas en grandes cantidades por medio de aviones.
Estas cajas son distribuidas a lo largo de la zona geográfica
donde se desea erradicar la plaga, los insectos estériles se
soltaran a razón de 1601/km2. Se deben hacer monitoreos para
asegurarse de que la cantidad liberada sea suficiente para llevar
a
cabo
la
erradicación
y
de
no
ser
así
se
deben
liberar
semanalmente hasta cumplir el objetivo. (AID, 1965)
Según estudios se deben liberar alrededor de 10 insectos
estériles por cada insecto silvestre, esto para que los primeros
puedan desplazar a los machos silvestres ya que la mayoría de los
insectos son territoriales.
3.8 LIMITANTES
El programa de erradicación de insectos utilizando la TIE se
puede ver afectada por varios factores que alteran la duración y
los resultados de la misma, como lo son el radio de acción de la
plaga (extensión territorial) así como la intensidad de la plaga
o sea la cantidad en que ella se presente.
-
Los
altos
costos,
la
hacen
inalcanzable
para
los
agropecuaristas. En el caso de que se quiera llevar a cabo un
programa
de
erradicación,
es
importante
que
la
plaga
esté
presente en grandes cantidades y grandes extensiones para que sea
viable su aplicación.
- Como la técnica no puede ser puesta en práctica por un solo
productor rural, ni en solo un pequeña zona, se requiere de apoyo
de entidades gubernamentales, como los ministerios de agricultura
y ganadería del país, a fin de que se pueda hacer un programa de
tal ámbito.
- No es aplicable a todas las especies, ya que se requiere que
los insectos presenten ciertas características, físicas, químicas
y biológicas.(FAO, 1992)
3.9 RESULTADOS QUE SE HAN PRESENTADO
Hasta ahora los resultados que ha presentado la técnica ha
sido
bastante
satisfactorios,
barrenador
el
cual
continente
americano,
ha
sido
como
es
erradicado
partiendo
de
los
el
en
caso
del
gran
Estados
gusano
parte
Unidos
del
hasta
llegar a Panamá.
La TIE también fue utilizada en el norte del continente
africano para erradicar el gusano barrenador: Este programa de
erradicación fue más fácil de llevar a cabo ya que la técnica se
puso en práctica al principio de la infestación de la plaga.
Además por no ser este insecto nativo de esta zona, el área de
infestación
donde
se
encontraba
no
territorial. (FAO, 1992 Y AID, 1965)
era
de
grande
extensión
5. BIBLIOGRAFIA
BREWER F. D. 1992. Gel extenders in larval diet of(Cochliomyia
hominovorax) (EEUU). Journal of economic entomology (Mich)
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Revista
mundial
de
CONTROL DE INSECTOS CON EL USO DE LA ESTERILIDAD OBTENIDA POR
RADIACIÓN.
PREGUNTAS
1. ¿Cual es la principal ventaja de la técnica de esterilización
de insectos (TIE) en comparación con otros métodos de control?
2. ¿ Qué es lo que se busca al aplicar la radiación en los
insectos?
3. ¿ Cuales son los factores que deben ser llevados en cuenta, al
aplicar la radiación con el fin de esterelizar los insectos?
4.¿Cuales son los efectos de la radiación en la espermatogénesis?
5. ¿Cuales son los efectos de la radiación en la gametogénesis?
6. ¿Cuales son los efectos de la radiación sobre los cromosomas?
7.
¿Si
número
hablamos
de
de diseminación,
insectos
que
se
cual
suelte
por
es
la
área
importancia del
o
por
número
de
insectos silvestres?
8. ¿Cual es la importancia del radio de acción y de la intensidad
de una plaga que se quiera erradicar?
9. ¿Cual es el único programa de erradicación de insectos por
medio de esterilidad obtenida por radiación que tuvo éxito?
10.
¿Por que motivos no se hace mas uso de esta técnica si ella
es tan eficiente?
ESCUELA DE AGRICULTURA DE LA REGIÓN TROPICAL HÚMEDA
EL USO DEL ADN EN EL MEJORAMIENTO ANIMAL Y VEGETAL
Autores:
Javier Ardaya
Raquel Meléndez
Luis Pitti
Enrique Reyes
Presentado a:
Dr. Juan Arías
Guácimo, 28 de julio de 1997
TABLA DE CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN
2. OBJETIVOS
3. CONCEPTO DE ADN
4. CONCEPTO DE MEJORAMIENTO GENÉTICO
POR MEDIO DEL USO DE ADN
5. TÉCNICAS DE MEJORAMIENTO ANIMAL Y VEGETAL
6.
APLICACIÓN
DEL
MEJORAMIENTO
GENÉTICO
SEGÚN
LAS
ÁREAS
INTERÉS
7. IMPORTANCIA DEL MEJORAMIENTO GENÉTICO EN LA AGRICULTURA
8. CONCLUSIONES
9. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
DE
EL USO DEL ADN EN EL MEJORAMIENTO ANIMAL Y VEGETAL
Javier Ardaya, Raquel Meléndez, Luis Pitti, Enrique Reyes
1. INTRODUCCIÓN
Los cambios en el fenotipo de los seres vivientes, a través
del
tiempo,
variación
en
comprueban
las
la
variación
especies
se
de
traduce
sus
en
genotipos.
la
Esta
aparición
de
características fenotípicas que anteriormente este individuo no
poseía (Ville et al.,1992)
El
desarrollo
de
muchas
plantas
y
animales
se
ha
visto
afectado por los cambios que ha sufrido su medio ambiente por la
intervención
del
ser
humano.
Debido
a
esto,
solamente
los
individuos que poseen las características más adaptables a su
medio de vida sobreviven. Se produce una selección natural de los
individuos que se logran adaptar y el resto pasan al proceso de
extinción (Ville et al., 1992).
La
aparición
de
nuevas
características
a
través
de
generaciones sucesivas, permiten que el hombre caiga en cuenta de
que puede aprovechar estos cambios para obtener especies que
posean
características
deseables.
El
descubrimiento
de
la
molécula de ADN, como soporte de la información genética de un
individuo, hace que se estudie la posibilidad de su manipulación
en los
genes, que codifiquen características hereditarias, y de
esta manera obtener plantas y animales mejorados (Sinnott et al.,
1992).
El
crecimiento
demográfico
exagerado
y
la
poca
disponibilidad de espacios agrícolas, en los últimos siglos, han
creado
la
necesidad
de
buscar
alternativas
para;
producir
alimentos en mayor cantidad y menor espacio. Por esta razón,
mejoramiento
genético
viene
a
ser
una
herramienta
de
suma
importancia agricultura, como medio de producción más eficiente
de alimentos. Otras aplicaciones del mejoramiento genético en la
agricultura
es
la
obtención
de
razas
que
demuestran
mayor
resistencia a condiciones adversas a su desarrollo, como plagas y
clima (Sinnott et al. 1992).
La manipulación del ADN se basa en técnicas innovadoras, por
lo
que
es
tema
de
investigación
actual.
Su
potencial
para
conseguir cambios rápidos en especies agrícolas de importancia,
hacen
que
se
ponga
(Sinnott et al., 1992)
mayor
empeño
en
esta
área
investigación
2. OBJETIVOS
1.
Exponer el concepto de mejoramiento genético por medio del
uso del ADN.
2.
Presentar diferentes técnicas de
por
medio
de
manipulación
de
ADN,
mejoramiento
analizando
genético
algunos
puntos
positivos y negativos que éstos posean.
3.
Sintetizar la importancia del mejoramiento genético en la
agricultura
3. CONCEPTO DE ADN
El concepto de ADN parte de la definición de gen y su forma
de acción. La estrecha relación que existía entre un gen y la
síntesis de una proteína se desarrolla a principios del presente
siglo, con Garrod quien propuso que la ausencia de una enzima
específica
en
los
hereditarias. Sin
Tatum
quienes
seres
humanos
podría
darse
por
causas
embargo, no fue hasta en 194º, con Beadle y
con
estudios
de
mutaciones
en
Neurospora
determinaron que cada gen era responsable por la síntesis de una
sola enzima. Esta hipótesis se mantuvo por 10 años, hasta que
posteriormente, establecieron que un gen da origen a una sola
cadena polipéptica. Por medio de experimentación en ratas, con
virus
activados
e
inactivados,
se
demostró
que
el
material
genético heredable era el ADN (Acido desoxiribonucléico) y por
eso las células haploides contenían la mitad de ADN que las
diploides.
De
esta
forma,
se
retoman
las
leyes
de
herencia
Mendeliana establecidas anteriormente. El ADN está formado por
nucleótidos que constan de una pentosa, un fosfato y una base
nitrogenada. Los nucleótidos se unen por enlaces fosfodiester
covalentes,
formándose
así
una
larga
cadena
de
azúcares
y
fosfatos; además la cadena de ADN tiene una dirección específica,
regida por los azúcares que están en sus extremos. La forma
estructural
nucleótidos
del
ADN
es
una
complementarios.
hélice
Para
que
doble
la
con
cadenas
información
de
genética
pueda transmitirse, el ADN tiene la facultad de replicarse de
forma semiconservativa. Esta forma de replicación permite que
existan cambios en el material genético por mutaciones en las
cadenas de nucleótidos, los que serán transmitidos a las nuevas
generaciones de células. En las células Eucariotas, el ADN se
encuentra en el núcleo, en forma de cromosomas que varían en
forma y en tamaño, y contienen cadena sencilla de ADN antes de la
replicación del material genético. Siendo los genes porciones de
ADN, su expresión necesita de varios pasos: Primeramente, el ADN
traducido a ARN, el cual por medio de los ribosomas, estructuras
del citoplasma celular y sintetizadores de proteínas, forman las
proteínas o enzimas codificadas por el ADN en un inicio. La
codificación de estas proteínas se hace por cadenas de tripletos
nucleótidos. Las proteínas codificadas por el ADN son las que
están
en
la
base
de
la
expresión
de
características
en
los
individuos (Ville et al., 1992).
4. CONCEPTO DE MEJORAMIENTO GENÉTICO
POR MEDIO DEL USO DE ADN
Existen dos tipos de conceptos de mejoramiento genético; uno
relacionado con la evolución natural de las especies y otro que
involucra los intereses del ser humano y la sociedad en que éste
se desenvuelve. La evolución natural de las especies se da por la
estrecha relación entre la información que conforma el genotipo
de
un
individuo
y
el
fenotipo
del
mismo.
La
expresión
del
fenotipo se rige en gran parte en el medio ambiente en donde se
desarrolla el individuo y por esta razón, a través del tiempo
produce una selección natural de los individuos que demuestran
mayor
adaptabilidad
al
medio.
Desde
este
punto
de
vista,
la
evolución es una forma de mejoramiento genético, puesto que se
hace una selección de individuos que tienen mayor potencial para
desarrollarse (Griffithis, et al, 1993).
La
selección
heterocigosis
en
natural
la
de
población,
los
individuos
permitiendo
mayor
aumenta
la
cantidad
de
combinaciones de genes, generando individuos con características
nuevas.
La
factores,
variación
los
más
en
el
genotipo
conocidos
son:
es
causado
las
por
varios
mutaciones,
las
recombinaciones
de
ADN
y
las
migraciones.
Algunos
de
estos
factores acarrean cambios en las poblaciones más rápidamente que
otros, el hombre saca provecho de esto para aplicar una selección
artificial
de
individuos
con
características
favorables.
La
selección que usa el ser humano es de tres tipos: por truncación,
por truncación constante y truncación proporcional.
La primera
alternativa es por medio de un banco genético, la segunda es por
medio de mejoramiento a través de generaciones sucesivas y la
tercera por selección de individuos que cumplen con una cierta
característica específica (Griffiths et al, 1993).
A partir de la manipulación directa del ADN, el hombre ha
obtenido
plantas
y
animales
como
grandes
productores
de
alimentos. Tenemos el ejemplo de la evolución del maíz, que por
hibridaciones se han obtenido especies que son muy superiores
productivamente a sus ancestros (Roush, 1996).
trabaja
con
animales,
líneas.
Otras
realizando
aplicaciones
del
cruces
Del mismo modo se
para
mejoramiento
obtener
genético
mejores
son
la
comprensión de teorías evolutivas, o la investigación del ADN,
así como su funcionamiento y potencial para ser utilizado en
beneficio del hombre (Griffiths et al, 1993).
Los
bancos
genéticos
han
ganado
importancia
los
últimos
tiempos en los programas de hibridación y mejoramiento genético.
Estas
fuentes
de
variabilidad
son
un
respaldo
para
la
investigación
futura,
retroalimentación.
Las
puesto
que
son
colecciones
de
plantas
fuentes
de
naturales
se
conservan como fuente informativa para mejorar las especies de
plantas
cultivadas
y
escoger
las
mejores
características
de
producción.
Los bancos de ADN permiten además hacer estudios de
frecuencias
génicas
heredabilidad
de
en
la
progenie
genes.
En
un
y
evaluar
principio
se
índices
trabajó
con
de
la
búsqueda de especies más resistentes a estrés ambiental, como la
hibridación del tomate cultivado y especies de tomate silvestre,
donde los nuevos muy cultivares demuestran una mejor resistencia
a plagas y cambios climáticos. Un aspecto de suma importancia
para los mejoradores genéticos es la variabilidad del genotipo de
las
especies,
variabilidad
puesto
que
genética,
se
hay
ha
ADN
demostrado
una
que
mayor
con
mayor
resistencia
a
circunstancias adversas en las plantas y animales (Hodgkin y
Debouck, s.f.)
5.TÉCNICAS DE MEJORAMIENTO ANIMAL Y VEGETAL
El
durante
mejoramiento
miles
de
de años
plantas
solamente
y
animales
por
el
ha
sido
cruzamiento
manejado
en
forma
selectiva. Por este medio se logra obtener rasgos deseables en la
variedades, de plantas
o animales, a partir de otra variedad que
contiene
En
esos
rasgos.
el
caso
particular
de
las
plantas
cultivadas, las variedades primitivas o especies estrechamente
relacionadas, a menudo tienen rasgos, como es la resistencia a
enfermedades
y
otras,
que
pueden
ser
transmitidos
por
el
cruzamiento (Ville et al.,1992).
Los parientes silvestres de las especies cultivadas son un
rico recurso de características de las cuales hemos utilizado una
pequeña fracción de su potencial en el mejoramiento de cultivos.
Muchas características como la resistencia a insectos y a algunas
enfermedades,
mejoradores
han
sido
están
extraídas
de
continuamente
germoplasma
reclutando
exótico.
Los
características
aprovechables que pueden obtener de germoplasma silvestre. El
único problema es que las características indeseables son muy
difíciles de separar (Paterson et al, 1991).
Paralelamente al trabajo de los mejoradores genéticos, que
usan todavía las hibridaciones y cruces para el mejoramiento los
Ingenieros genetistas buscan aislar el ADN para escoger genes que
codifican
caracteres
deseables.
Sin
embargo,
en
los
últimos
tiempos, se a buscado una fusión de las dos técnicas (Sinnott et
al, 1985).
A través de la ingeniería genética se ha logrado incorporar
genes
extraños
dentro
del
ADN
de
animales
y
plantas.
Estos
organismos reciben el nombre de transgénicos. Por ejemplo, si en
una
planta
se
introducen
ordinariamente no se cruza
genes
de
cepas
con
las
que
las posibilidades de mejoramiento se
elevan en gran medida. La gente dedicada a la genética vegetal
puede disponer ahora de muchos fondos de investigación debido al
potencial económico de los rendimientos mejorados (Ville et al.,
1992). La introducción de ADN extraño dentro de una célula no es
algo fácil, es por eso que se recurrió al uso de vectores como
virus y bacterias (Schell, 1967).
El sistema vector más utilizado en plantas es el uso de la
bacteria formadora de agallas Agrobacterium tumefasciens (Schell,
1967). Esta bacteria tiene la capacidad de provocar tumores en
los vegetales, lo realiza por la introducción de un plásmido
inductor de tumores (Ville et al., 1992). Es posible utilizar el
plásmido para introducir o insertar genes en células vegetales,
los cuales se trasmitirán por vía sexual a través de la semilla a
la
siguiente
generación,
pero
también
puede
reproducirse
por
medios asexuales. La desventaja del Agrobacterium es que se deber
utilizar la bacteria sin el poder patogénico y en esta forma es
una molécula grande de difícil manejo. Además, la expresión de
genes no se mantiene mucho tiempo por la bacteria, porque no
logra integrar el ADN en el núcleo de la célula sino sólo en el
ADN
de
trasferencia
(Nevo
et
al.,
1995).
Por
otro
lado,
el
Agrobacterium solamente puede infectar plantas dicotiledóneas en
consecuencia, el rango de hospederos es muy limitado y en el caso
de gramíneas que son monocotiledóneas y la principal fuente de
alimento del hombre no puede realizarse mejora genética por este
medio
(Schell,
1987).
Los
usos
futuros
del
vector,
por
la
industria agrícola, espera poder ayudar en la introducción de
genes específicos en plantas vulnerables que puedan protegerlas
de herbicidas no selectivos, insectos y virus.
Existen
muchos
otros
métodos
innovadores
para
transferir
genes en células extrañas, puesto que a partir de la última
década
se
ha
dado
mucho
énfasis
al
desarrollo
del
ADN
recombinante (Schell, 1987). Hay métodos como la microinyección
de pronúcleos, donde se introduce un pool de genes donados en un
huevo
recién
efectividad.
fertilizado,
En
algunas
este
especies
método
las
tiene
inserciones
un
de
70%
de
ADN
con
retrovirus atenuados han tenido éxito, las limitantes de este
método es que se da mucho mozaisismo (desórdenes en la expresión
de los genes) y que el cultivo del retrovirus es difícil.
Un sistema también utilizado es la introducción de genes a
estructuras
embriónicas,
sin
embargo
este
método
no
es
muy
efectivo. Se ha utilizado también al esperma masculino como otro
vector transmisor de genes en la fertilización de óvulos (Schell,
1987).
Según el método de transgénesis el daño de ADN de plantas
receptoras es más o menos grande. Actualmente ya existen métodos
que consiguen mayor estabilidad en la transgénesis. Los mejores
métodos a pesar de que poseen limitantes son:
• Bombardeo de microproyectiles: Se suele realizar por medio de
descargas eléctricas, con presión de gases como el helio (probado
únicamente en anfibios) (Pereni et al., 1986).
• Transformación mediante protoplastos: Se hace transgénesis en
células totipotentes y luego se cultivan plantas a partir de
estas
células.
Estas
células
son
perfectas
para
estudios
de
mejoramiento. El ADN se transmite solo rompiendo la membrana
celular y se logra revirtiendo la permeabilización de la membrana
con impulsos eléctricos (Pereni et al., 1988).
• Incorporación con fibra de silicón: Se puede incorporar ADN a
los núcleos de células de plantas receptoras con la ayuda de una
fibra de silicón. Aunque este método tiene oposición ya que el
silicón
es
de
composición
similar
al
asbesto
y
pudiera
ser
cancerígeno (Haberfeid et al., 1993).
• Los animales transgénicos también forman un área inmerisa de
estudio. Una forma de reconstruir genéticamente las proteínas
animales consiste en utilizar animales vivos transgénicos que son
animales
productores
de
proteínas
específicas
para
su
aprovechamiento por el ser humano (Vilie et al., 1992).
6. APLICACIÓN DEL MEJORAMIENTO GENÉTICO
SEGÚN LAS ÁREAS DE INTERÉS
Actualmente, se está aprovechando el mejoramiento genético
para aplicarlo en plantas y animales para un mayor beneficio del
hombre. Estas aplicaciones se observan en el incremento de la
producción y el aumento en la calidad de los productos. Por
ejemplo, se están utilizando cerdos transgénicos, que con la
sobreproducción
de
hormonas
de
crecimiento
adquieren
peso
extremadamente rápido aunque presentan problemas de artritis en
su
desarrollo.
Los
cerdos
transgénicos
tienen
además
menos
acumulación de grasa, por lo que producen proteína más saludable.
Este es un ejemplo de aplicación de cambios en el ADN, provocando
cambios en los niveles y calidad de producción de carne. Otro
caso de aumento de producción es la transferencia de un sarcoma
virus de una rata, en aves, logrando una hipertrofie de los
músculos y la reducción de producción de grasa (Pursel y Rexroad,
1993). La producción de lana en mayor cantidad se ha logrado con
la integración de aminoácido cisteína en el ADN de las células de
las ovejas, por medio de bacterias. En este caso la manipulación
del ADN para la expresión y conservación de la proteína que
aumenta la producción de lana, es indispensable. En efecto la
cisteína es utilizada únicamente si es integrada dentro del ADN
nuclear
(Pursel
y
Rexroad,
1993).
Las
aplicaciones
de
manipulación de ADN para el aumento de la producción en especies
domésticas son extremadamente diversas, por la creciente demanda
de alimentos.
Sin embargo, con todo esto no sólo se busca aumento en la
producción,
sino
también,
la
supresión
de
limitantes
de
producción y por lo tanto, se pone de igual forma mucho énfasis
en la investigación de especies resistentes a plagas o estrés
ambiental. Para obtener una mayor resistencia a enfermedades o
producción de anticuerpos contra muchos virus en los animales, se
pueden
transmitir
características.
inmunoglobulinas,
genes
Se
mayor
ha
específicos
logrado
número
de
que
mayor
macrófagos
codifican
estas
producción
y
de
resistencia
a
varios tipos de retrovirus en algunas especies domésticas (Pursel
y Rexroad, 1993).
La selección es un factor de suma importancia para lograr el
mejoramiento en las poblaciones en que se están trabajando En
cuanto a selección se refiere, la naturaleza tiene medios de
control como el fenómeno del asesinato del macho después de la
copulación, para evitar la endogamia en futuras generaciones. De
esta manera se asegura la variabilidad dentro de una especie y el
proceso de evolución se hace continuo (Hurst y Hurst 1996). Al
contrario, el hombre, para el mejoramiento animal o vegetal suele
caer en endogamia, causando efectos secundarios detrimentales en
las líneas de plantas o animales mejorados
Existen casos en que la selección es altamente exitosa, por
ejemplo,
selección
bajo
condiciones
natural
de
controladas,
peces.
Se
han
se
puede
hecho
realizar
estudios
una
sobre
heredabilidad de un carácter ligado al sexo, que muestran que las
hembras se encargan de seleccionar los machos más grandes para
aparearse. De esta característica se aprovecha el hombre para
obtener una línea de peces de mayor tamaño, que producen carne
más eficientemente. Esto demuestra que los caracteres ligados al
sexo son de gran interés para el mejora miento genético, puesto
que están basados en genes que se identifican fácilmente y se
expresan selectivamente en la progenie (Wilcockson et al, 1995).
Por
otra
parte,
el
uso
de
marcadores
de
ADN
puede
ser
una
herramienta de diagnosis de enfermedades causadas por defectos
genéticos
hereditarios,
y
practicar
una
selección
según
este
criterio. En un estudio donde utilizaron marcadores de ADN para
diagnóstico genómico de la enfermedad Parálisis
Hipercálemica
Periódica (HYPP) en caballos cuarto de milla se hizo la detección
del punto de mutación. Se analizaron 12 caballos descendientes
del linaje impressive. Se sometieron los ADN purificados de los
leucocitos de estos animales, mediante
la técnica de Reacción de
Cadena de Polímerasa (PCR) y fueron digeridos por la enzima de
restricción Taq I. De esta forma, se estableció el diagnóstico
genómico de la HYPP. Los resultados obtenidos fueron: 9 animales
portadores
heterocigotes
y
3
normales
homocigotes.
Estos
resultados demuestran la efectividad del método, para controla
esta enfermedad, seleccionando los animales que salgan normales y
descartando los portadores. Otro estudio consistió en el análisis
de 10 bovinos de la raza Holstein descendientes de la línea
Ivanhoe,
para
la
diagnosis
genómica
del
punto
de
mutación
causante de la enfermedad: Deficiencia de Adhesión de Leucocitos
Bovinos (BLAD). El ADN de los leucocitos de estos animales fueron
sometidos
nuevamente
a
la
técnica
de
Reacción
de
Cadena
de
Polimerasa (PCR), pero esta vez fue digerido por la enzima de
restricción HAE III y TAQ I. Los resultados revelaron que 2
animales eran portadores y 8 normales. Se pueden eliminar los
portadores
y
detrimentales
eficiencia
animal
mantener
en
de
los
sanos
generaciones
esta
práctica
por selección
y
para
eliminar
posteriores,
para
evitar
esto
certificar
problemas
de
los
genes
demuestra
el
la
mejoramiento
producción
en
la
progenie (García et al., 1996). El mejoramiento genético es una
herramienta de gran potencial para la obtención de alimentos más
saludables
y
en
limitantes
porque
mayor
cantidad,
es
área
un
de
sin
embargo
investigación
mantiene
y
no
ha
sus
sido
introducida completamente al área de producción.
La
alta
recombinación
del
ADN
permite
la
obtención
de
diferentes cuitivares o líneas de plantas y animales mejorados,
pero no se ha logrado que éstos tengan ventajas de desarrollo en
absolutamente todas las áreas de producción. Por ejemplo, en
muchos casos se obtienen plantas de alta producción pero poco
resistentes
a
alguna
plaga
en
especial
o
bien
pueden
ser
estériles, como suele pasar con un sin número de hibridaciones
(Kata et al., 1994).
7. IMPORTANCIA DEL MEJORAMIENTO GENÉTICO EN LA AGRICULTURA
Gracias a las técnicas de mejoramiento animal y vegetal se
han
logrado
abastecer
las
necesidades
alimenticias
de
la
población mundial, dejando al pasado las grandes hambrunas como
la sucedida en Irlanda en el año 1876. Estas técnicas ofrecen una
mayor seguridad para la alimentación de las futuras poblaciones,
ya que las especies mejoradas producen una mayor cantidad de
alimento en un menor espacio, reduciendo de esta manera el grado
de sobreexplotación de los recursos naturales. Además, otro de
los propósitos de estas técnicas de mejoramiento es el buscar
métodos de cultivos mas amigables con el medio ambiente creando
individuos que ofrezcan mayor productividad con mayor resistencia
a
plagas
y
enfermedades,
reduciendo
así,
el
sobre
uso
de
para
la
agroquímicos que degradan la fuente de producción.
La
ingeniería
agricultura
puesto
genética
que
es
es
una
de
vital
forma
de
importancia
obtener
cultivos
y
animales que generen mayor ganancias al presentar una eficiencia
productiva frente a la difícil situación actual. El uso del ADN
se está convirtiendo en una herramienta de gran ayuda para el
sector agropecuario, ya que con este se está logrando maximizar
la producción de plantas y animales, seleccionando y manteniendo
las características deseables de generación en generación. Por
medio del uso de ADN, se han logrado muchos objetivos productivos
como por ejemplo: se obtienen gametos o animales de raza para
producir carne a partir de vacas lecheras y
rE con la capacidad
de adaptarse a un ecosistema específlco (Pursel y Rexroad, 1993).
Se logran beneficios económicos a partir de multiplicación y
transformación de las plantas donadas (Hiron, 1991). Se crean
individuos
muy
superiores
productivamente
a
sus
ancestros
a
través de hibridaciones como en el maíz (Kata et al., 1994).
Muchas otras características deseables se han conseguido como
resistencia
a
un
herbicida
específico,
a
insectos,
hongos,
bacterias y virus usando plantas con genes de un agente vector.
Otro ejemplo es también el aumento de la efectividad alimenticia
en plantas como en los trigos, con mayor cantidad de proteínas
(Nevo et aL, 1995).
La efectividad del mejoramiento genético se logra mediante
una selección de genes deseables para transmitirlos a la progenie
y
eliminando
los
indeseables,
aunque
estos
últimos
son
muy
difícil de eliminar. Esto se hace a base de marcadores químicos
de diversos tipos como por ejemplo, se pueden realizar únicamente
los cruzamientos de plantas que contienen los genes que se desea
obteniendo
individuos
con
caracteres
producción (Kata et el., 1994).
óptimos
para
una
mejor
8. CONCLUSIONES
El uso del ADN para el mejoramiento animal y vegetal ha dado
muy buenos resultados, ya que ha logrado el incremento en la
producción, a la vez que se obtiene una mejor calidad en los
productos.
Del
determinados
mismo
modo,
individuos
se
adquieren
ha
podido
resistencia
conseguir
a
que
condiciones
climáticas adversas como también a enfermedades a las cuales eran
vulnerables.
El manipuleo del ADN para obtener sujetos que presenten
características importantes de interés para el desarrollo del ser
humano,
ha
sido
un
área
de
intensa
investigación.
Se
han
utilizado varias técnicas de manipulación genética a lo largo de
la evolución de esta área de la ciencia, las cuales han ido
mejorando constantemente con el paso del tiempo. Desde el uso de
cruzamiento entre especies animales y vegetales, pasando por la
implantación de ADN extranjero en el núcleo de una célula son
algunos de los métodos que se han utilizado en la búsqueda de
maximizar
la
productividad
de
los
cultivos
animales
para
el
beneficio del ser humano.
Si
bien
es
cierto
que
la
aplicación
del
mejoramiento
genético animal y vegetal está en su gran mayoría dirigida a la
agricultura, pues se trata de obtener más mejores productos para
el consumo humano, todavía esta área necesita mayor inversión.
Muchos de los programas mejoradores pasan mucho tiempo en estado
de observación y certificación antes de ser disponibles para, los
usuarios, en este caso los agricultores y requieren también la
aceptación
productivo.
de
Por
los
otro
mismos
para
lado,
es
permanecer
importante
en
el
mencionar
sistema
que
el
manipulamiento del ADN tiene mucha importancia en otras áreas de
interés del ser humano, como es la medicina por ejemplo.
El manipulamiento y el uso del ADN para el mejoramiento
animal y vegetal debe ser considerado como una herramienta útil
para mejorar las condiciones en las que se encuentra el ser
humano
moderno.
Tratando
de
vencer
aquellos
factores
como
enfermedades, plagas y hambrunas que acabarían con la sociedad
humana.
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selected character expressed in both sexes. Nature (1995)
374: 158-159.
EL USO DEL ADN PARA EL MEJORAMIENTO ANIMAL Y VEGETAL
PREGUNTAS
1. ¿Qué propiedad del AON hace que la progenie posea la mitad de
la información genética del padre y la mitad de la madre?
2. ¿Cuál es la importancia de mantener bancos genéticos?
3. ¿Para qué se están usando los bancos genéticos?
4. ¿Qué efecto tiene la endogamia en las líneas vegetales y
animales?
5. ¿Por qué el mejoramiento de plantas y animales se hace por
manipulación directamente del ADN y no del ARNn o el ARNt?
6. ¿Por qué usan vectores para el mejoramiento genético?
7. ¿Cuál es la desventaja del uso de vectores?
8. ¿Porqué es importante la diagnosis de una enfermedad genómica
hereditaria?
9. ¿Cómo ha sabido aprovechar el hombre la selección natural en
peces?
10. ¿Cómo obtiene el hombre individuos superiores a sus ancestros
en el sector agropecuario?
GENETICA APLICADA
MEJORAMIENTO GENETICO EN BANANO ATRAVEN DEL USO
DE
POLIPLOIDIA
PRESENTADO POR:
José Esteban Ballestero
Mónica Lozano
Luis Alejandro Navarro
PRESENTADO A:
Prof. Juan Arias
GRUPO 4
Mercedes de Guácimo, 11 de agosto de 1997
MEJORAMIENTO GENETICO EN BANANO ATRAVES DEL USO DE
POLIPLOIDIA
José Esteban Ballestero Garro, Mónica Lozano Luque,
Luis Alejandro Navarro Bulgarelli
Desde hace varios años, la genética ha sido una herramienta
de
gran
mejorar
calidad.
importancia
los
cultivos,
De
necesidades
para
estas
de
la
la
agricultura,
logrando
manera
demanda
se
de
altas
ha
porque
ha
logrado
producciones
alcanzado
productos
y
buena
satisfacer
alimenticios.
las
En
los
últimos años el fitomejoramiento genético se ha intensificado por
factores
como:
epifitas,
condiciones
ambientales
adversas,
exigencias de calidad por el mercado, la creciente población y la
globalización mundial, los cuales limitan la producción.
A través de la recombinación de genes, se ha creado nuevos
genotipos de plantas como las variedades híbridas con diferentes
características agronómicas. Posteriormente se han seleccionado
las plantas con las mejores cualidades como líneas parentales,
con
el
propósito
recombinación
de
de
genes,
desarrollar
la
su
progenie.
variabilidad
genética
En
se
esta
puede
manifestar a través de cambios en el número de cromosomas.
Usualmente se estudian organismos haploides (n) y diploides
(2n).
Sin embargo,
existen
organismos
que
poseen
más
de dos
juegos completos de cromosomas y desempeñan un papel importante
en el sector agrícola. Estos organismos se les conoce con el
nombre de Poliploides. Según Gardner (1991) dentro de todos los
géneros vegetales conocidos, la mitad de
ellos poseen especies
poliploides, y la tercera parte de los astros lo son (Milton,
1987).
Con base al origen de los cromosomas, existen dos tipos de
poliploidia,
la
autopoliploidia
y
la
alopoliploidia.
Los
autopoliploides son organismos que poseen múltiples e idénticos
juegos de cromosomas y que a la vez se originan de una misma
especie.
Estos
presentan
diferentes
grados
de
esterilidad
y
dependiendo del número de genomas, se les denomina triploides,
tetraploides y así sucesivamente. Mientras que los alopoliploides
son
un
producto
(le
la
hibridación
de
diferentes
genomas
provenientes de distintas especies. La combinación de estos dos
tipos de poliploidia se conoce como autoalopoliploidia, la que
aparentemente fue importante en el proceso de evolución de las
plantas.
La
poliploidia
tiene
una
gran
importancia
en
el
fitomejoramiento debido a que influye en el incremento y en la
diversidad genética del reino vegetal. Este incremento es logrado
por cambios en los caracteres de una planta, al alterar el número
cromosómico
y
características
por
de
lo
tanto
estos
el
número
poliploides
se
de
genes.
encuentran
Entre
su
las
mayor
tamaño, vigorosidad y mayor productividad. Además existen otros
cambios como la presencia de tallos más gruesos y resistentes,
hojas más anchas y con mayor espesor y frutos y semillas más
grandes. Es por esto, que los fitogenetistas buscan duplicar
artificialmente el número cromosómico de plantas diploides de una
determinada especie.
Un ejemplo clásico del uso de poliploidia es el cultivo del
banano. Esta actividad es una de las empresas más productivas en
el sector agrícola en estos momentos. Sin embargo, a través de su
historial se han presentado grandes problemas como enfermedades,
sequías y principalmente grandes exigencias en el mercado, que se
han
podido minimizar
con
el
uso
de
híbridos
provenientes
de
cruces que dan origen a variedades poliploides.
El mejoramiento genético del género Musa ha entrado en un
periodo de abundante productividad. Existe un alto número de
híbridos
producidos
en
el
campo,
los
cuales
han
sido
seleccionados después de una larga evaluación, esperando altos
rendimientos. La resistencia a la Sigatoka Negra (Micosphaerella
fijiensis)
y
el
hecho
de
lograr
una
mayor
productividad
son
comúnmente los parámetros mas importantes usados en el programa
de
mejoramiento
diferentes
del
banano,
instituciones,
el
la
cual
FHIA
se
en
efectúa
Honduras,
en
la
cuatro
IRFA
en
Guadalupe, el CNPMF en Brasil y el ITA en Nigeria. El progreso
logrado
en
estos
programas
depende
de
la
identificación
de
cultivares diploides con características superiores en el banco
de
genes y
posteriormente
el
cruce
entre
ellos
para
obtener
líneas parentales mejoradas. Finalmente estas líneas parentales
son cruzadas con cultivares triploides, lo que conlleva a la
producción
de
híbridos
tetraploides
con
resistencia
a
enfermedades, cambios significativos en el rendimiento y otras
características agronómicas deseadas (Langhe, 1993).
El banano (Musa spp. AAB y AAA) son plantas perennes del
trópico,
las
cuales desarrollaron
frutas
partenocárpicas. Los
genomas de las principales especies cultivadas se derivan de
especies
de
balbiciana
diploides
Colla),
las
salvajes
que
(Musa
acuminata
transmiten
los
Colla
genomas
y
Musa
A
y
B
respectivamente. La mayoría de las musas cultivadas actualmente
son diploides, estériles y desarrollan un fruto partenocárpico
(Ortiz, Vuylsteke, 1995). Según Simmonds (1976) las plantas de
los cultivares triploides en banano crecen mas rápido y tienen un
mayor tamaño que los diploides. Además los triploides poseen
racimos más pesados al desarrollar un fruto más grande por lo que
generan una mayor producción.
Antes de 1973 la variedad cultivada en el banano era el Gros
Michel, que se caracteriza por ser una planta alta, de buena
producción y con un sabor de fruto muy dulce. A partir de 1959 se
empezaron los programas de creación de híbridos para producir
plantas mas pequeñas, por motivo al volcamiento de la planta
provocado por el nematodo RadouphuIus simils. Además, en estos
programas se trabajó con líneas parentales que fueran resistentes
al Mal de Panamá (Fusarium oxysporum), que en aquellos tiempos
debido a la alta susceptibilidad del Gros Michel, se consideraba
la
enfermedad
más
importante
del
banano
(Rowe
y
Richardson,
1975).
Al trabajar el cruzamiento con mutantes de la variedad gros
Michel como el Highgate enano y el Lowgate enano, se crearon los
clones triploides Cavendish. Las variedades Valery y Grande Naine
(triploides
Cavendish)
plantaciones
resistencia
de
al
Gros
Mal
de
reemplazaron
Michel,
Panamá
casi
por
puesto
y
una
que
buena
completo
a
presentan
aceptación
las
alta
en
el
mercado, ya que su sabor, aunque no supera al Gros Michel, es
apreciado
por
los
consumidores.
Otra
de
las
ventajas
que
presentan estos clones es que su tamaño es inferior al del Gros
Michel, cualidad importante por que existe menos volcamiento por
causa
de
fuertes
vientos
o
por
el
peso
de
racimo
(Rowe
y
Richardson, 1975).
Antes
de
que
la
Sigatoka
Negra
se
convirtiera
en
una
enfermedad seria en el mundo, las actividades de mejoramiento
genético se centraban a incrementar las exportaciones de banano.
Sin embargo. con la epifitia de Sígatoka Negra en Honduras en
1973, las investigaciones se orientaron hacia el desarrollo de
cultivares resisitentes. Esta enfermedad es considerada como el
factor más limitante en la producción del banano en el mundo por
que reduce los rendimientos de cosecha entre un 30 y un 50%.
Existen
estrategias
de
control
químico,
no
obstante,
son
socioeconómicamente rechazadas, y por lo tanto se considera que
el desarrollo de híbridos resistentes es la técnica más apropiada
para el control de esta enfermedad (Vuylsteke, et al, 1993)
Para
la
producción
de
híbridos
con
resistencia
se
identificaron clones con semilla fértil, ya que la mayoría de las
variedades diploides son infértiles. Por ejemplo, en el IITA de
113 cultivares en la colección de Musas, sólo 37 son capaces de
producir verdadera semilla y un polen viable. De estas plantas se
obtuvo sólo una fuente de resistencia para la enfermedad, debido
a
que
los
otros
recursos
genéticos
que
también
generan
resistencia, presentan características agronómicas no deseadas,
principalmente en peso y tamaño del racimo y esterilidad. Se ha
utilizado
el
clon
Burmannicordes)
como
“Calcutta
la
línea
4”
(Musa
parental
mas
acuminatta
frecuente
spp.
en
la
producción de híbridos resistentes (Vuylsteke, et al, 1993; Rowe,
Rosales, l993).
Diferentes estudios basados en la variedad salvaje “Calcutta
4” demuestran que al utilizar variedades resistentes con carácter
dominante en forma homocigota, no transmitían en la mayoría de
veces
dicha
característica
a
la
progenie
tetraploide.
Las
diversas reacciones a la Sigatoka Negra por parte de la progenie
de
bananos
tetraploides
sugieren
que
la
resistencia
a
esta
enfermedad puede ser regulada por genes recesivos (Vuylsteke, et
al,
1992).
Por
lo
tanto
se
ha
podido
utilizar
variedades
susceptibles, pero con superiores cualidades agronómicas para los
cruces,
y
de
igual
manera
se
resistencia a dicha enfermedad.
ha
obtenido
una
progenie
con
De esta manera, se han creado siete híbridos tetraploides
que están siendo evaluados en seis países de Latinoamérica. El
objetivo
principal
de
esta
investigación
es
determinar
las
reacciones de las plantas a la Sigatoka y de igual manera probar
la producción de estos híbridos en el campo. Aparentemente la
resistencia ala Sigatoka Negra permite elevar los rendimientos
por planta, debido a que existe una mayor superficie en la lámina
de la hoja que puede ser utilizada en la fotosíntesis. Como
resultado se ha logrado obtener racimos mas pesados y grandes,
además se redujo el tiempo entre un ciclo de producción y otro.
Una característica típica de los tretraploides es que requieren
más
de
un
mes
para
comercialización.
la
También,
maduración,
lo
como
nuevas
estas
que
beneficia
su
variedades
se
derivan de los clones Cavendish, presentan resistencia al Mal de
Panamá
y
tolerancia
al
nemátodo
Radouphulus
similis
(Rowe
y
Rosales, 1993).
Uno de estos híbridos tetraploides es el FHIA 1 que es
resultado del cruce entre el Prata Enano x el clon SH- 3481, que
presenta un sabor parecido al de la manzana por lo tanto puede
ser un posible sustituto para la variedad Lady finger. Por otra
parte el FHIA 2 se obtuvo del cruce entre el clon Williams
Cavendish x SH-3393. Este híbrido es muy semejante al clon Valery
y puede ser un posible substituto de los cultivares Cavendish,
donde la Sigatoka Negra ha sido incontrolable. Ambos tetraploides
presentan un sabor muy almidonoso, por lo que no son aceptados en
el
mercado.
características
De
esta
manera,
agronómicas
aunque
deseadas
no
tengan
pueden
todas
sustituir
completo a cultivos de grandes escalas, como el Cavendish.
las
por
A
través
poliploidia
de
es
este
tina
estudio
herramienta
se
de
puede
gran
concluir
que
la
importancia
para
la
agricultura. En el caso del cultivo de banano, con la poliploidia
se han desarrollado híbridos que ofrecen una mayor producción y
resistencia a las principales enfermedades, tal es el caso de los
clones
FHLA.
Con la
utilización
de
estos
híbridos
se
ahorra
dinero en el control de enfermedades y de igual manera existe una
mayor ganancia económica al haber una mayor producción. En un
futuro se debe de trabajar en la producción de híbridos con
características de los tetraploides antes mencionados, pero con
el sabor semejante al del Gros Michel (Rowe y Rosales, 1993).
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
BRAVER, O.1987. Novena ed. Fitogenética aplicada. Mexico, D.F.
Editorial Limusa. 518p.
DE LANGHE, E. 1993. Genetic improvement of Banana and Plantain;
the New Era. CIRAD-FLHOR (France). 1-9.
MILTON, J. 1987. Décima ed. Mejoramiento genético
cosechas. México, D.F. Editorial Limusa 453 p.
de
las
MILTON, J. 1987. Tercera ed. Breeding field crops. Ontario,
Canadá, Editorial Library of congress catalog. 724 p.
ROWE,
P; ROSALES, F. 1993. Genetic improvement of Bananas,
Platains and Cooking bananas in FHIA. Honduras. CIRAD-FLHOR
(France). 243 -257.
ROWE, P.; RICHARDSON, D. 1975. Breedíng bananas for diseases
resistance, fruit quality and yield. Bulletin no. 2. La Lima,
Honduras: Tropical Agricultural Research Services (SIATSA).
4lpp.
SIMMONDS, N. 1976. Bananas. In: Simmonds, N. (ed.) Evolution of
crop plants, pp. 211-215. Longman, New York and London.
VUYLSTEKE, D.; ORTIZ, R.; SWENNEN, R. 1993. Genetic improvement
of plantains at The IITA. CIRAD- FLHOR (France). 267 - 281.
VUYLSTEKE, D.; ORTIZ, R.; SWENNEN, R. 1993. Development and
performance of black sigatoka-resistant tetraploid hybrids of
plantain (Musa spp., AAB group) Euphytics (Netherlands) 65:33
42.
VUYLSTEKE, D.; ORTIZ, R. 1995. Effect of parthenocarpy gene Pl
and ploidy on fruit and bunch traits of plantain banana
hybrids. Heredity (Great Britan). 460- 465.
PREGUNTAS
1. ¿ Qué es la poliploidia?
- La poliploidia es la cualidad de algunos organismos de poseer
más de dos juegos completos de cromosomas, o sea son organismos
que superan el número cromosómico de los diploides.
2. ¿Cuales son las dos clases de poliploidia? Explique.
- Las dos clases de poliploidia son. La autopoliploidia y la
alopoliploidia. Los autopoliploides son organismos que poseen
múltiples e idénticos juegos de cromosomas y que a la vez se
originan de una misma especie. Por otro lado, los alopoliploides
son un producto de la hibridación de diferentes genomas
provenientes de distintas especies.
3. ¿ Qué es la autoalopoliploidia?
- La autoalopoliploidia es la combinación entre los dos tipos de
poliploidia, autopoliploides y alopoliploides. Esta combinación
fue importante en el proceso de la evolución de las plantas.
4. Mencione tres ventajas de la poliploidia
- La resistencia a enfermedades
- Vigorosidad en plantas
- Mayor producción
5. ¿Cuál es la mayor desventaja que
poliploidia?
- La mayor desventaja en la poliploidia
algunas plantas presentan esterilidad.
se
es
presenta
el
hecho
en
la
de que
6. ¿ Cuál es el método para producir tetraploides en el banano?
a.
Identificar diploides con semilla fértil.
b.
Seleccionarlos y cruzarlos entre si, para crear triploides
c.
Los triploides de la progenie se cruzan con los diploides,
donde el resultado será un híbrido tetraploide.
7. ¿ Qué beneficios ha traído el uso de la poliploidia en el
banano?
- El uso de la poliploidia en el banano ha logrado controlar
enfermedades importantes como la Sigatoka Negra y El Mal de
Panamá,
además
se han
incrementado
considerablemente los
rendimientos por planta.
8. ¿ Qué dificultades se
mejoramiento genético en el
presentaron
en
el
programa
de
- Las dificultades que se presentaron en el programa, fue que la
mayoría de las variedades producidas mostraron ser infértiles y
estos híbridos no presentan un sabor que sea aceptado por el
consumidor.
9. ¿ Cuales son los parámetros más importantes utilizados para el
programa de mejoramiento?
- Los parámetros más importantes fueron: la resistencia a
enfermedades y elevar los rendimientos productivos.
10. ¿ Cuál es el futuro del mejoramiento genético en el cultivo
del banano?
- En el futuro se debe orientar el mejoramiento genético en la
producción de híbridos con las características de mayor
producción y resistencia ha enfermedades que presentan los clones
FHIA. Sin embargo, con un sabor semejante al del Gros Michel.
ESCUELA DE LA REGION TROPICAL HUMEDA
Trabajo Final de Genética
FACTORES QUE DETERMINAN EL SEXO EN PECES
Presentada por:
Mayra Del Cid.
Marcelo Macedo.
Jorge Madrigal.
José H. Vásquez.
10 de agosto de 1997.
INTRODUCCION
La determinación de sexo en peces es muy importante en la
industria de la acuacultura. En algunas de las especies una de
las formas de sexar más rápido y más eficiente es la producción
de monosexopoblaciones, que son de gran importancia económica,
por ejemplo: en la cultura de las truchas arco-iris, las hembras
tienen un alto valor económico. Los machos comienzan a madurar
durante
los
dos
años,
antes
de
llegar
al
porte
de
cosecha.
Durante la maduración la conversión de la comida aumenta y la
calidad de la carne decrece. Esto da como resultado que los
machos pierdan interés en las fincas. Actualmente es posible
obtener
un
100%
de
hembras,
ya
que
acabada
la
primavera
se
manipular el sexo de las crías.
Sólo dos grupos de especies de peces, las carpas y las
truchas, poseen una larga historia en la piscicultura. Varios
especies de cargas se han cultivado en Asia por lo menos por
cuatro
siglos.
No
obstante,
los
métodos
de
producción
no
recurrían a la tecnología y la reproducción se llevaba a cabo
naturalmente
en
los
recolectaban
en
su
estanques
estado
de
granja
silvestre.
No
o
los
juveniles
se
existe
evidencia
de
programas de mejoramiento genético, podría asumirse que estos
primeros
productores
seguían
un
mejor con la mejor" (Gall, 1991).
procedimiento
de
aparear
"el
ESTABLECIMIENTO DEL SEXO GENETICO
En muchas de las especies existen diferencias macroscópicas
entre los sexos, como lo es por ejemplo, coloración paterna,
características secundarias sexuales (Salmón), y diferentes crías
(Carpa común y la Anguila europea ) y la especie de pez gato.
Sin embargo, este criterio es aplicado solamente para
tratar el sexo fenotípico e individual. También se debe tomar en
cuenta que este criterio no se puede usar para distinguir los
sexos antes del período o tiempo de diferenciación. Por lo tanto
el
establecimiento
del
sexo
genético
es
una
herramienta
muy
importante. No sólo para explotar el recurso, sino también para
la industria de acuacultura.
Existen diferentes técnicas disponibles para establecer el
sexo genéticamente, entre ellas: pruebas de ADN, cariotipos o
bandas de
cromosomas, HY- antígenos, clon de anticuerpos.
DETERMINACION DEL SEXO EN PESCADOS TELEOST
Aunque
muchas
de
las
teleost
especies
con
cromosomas
sexuales no heteromórficos podrían ser demostrados, el sistema
heterosomal
donde
pueden
ser
usadas
otras
técnicas.
Aproximadamente hace veinte años atrás, estas técnicas eran la
más utilizadas para especificar el sexo en los mercados (por
ejemplo, el eslabón sexual que da variedad de color) o los usos
de cruzamientos intra y interespecíficos relatados a su especie.
Recientemente
estos
tipos
de
recursos
son
conducidos
directamente por las técnicas genotípicas de la reproducción en
combinación de los cruces experimentales con el genotipo de la
progenie. En esta progenie puede ser invertido el sexo utilizando
la aplicación de hormonas esteroides exógenas.
HERENCIA DEL SEXO EN EL RASGO MENDELIANO
Los modelos de determinación de sexo en pescados son los
siguientes:
+ Herencia cromosomal.
+ Determinación del sexo poligénica.
Basado
en
estos,
los
rangos
el
sexo
a
finales
de
la
primavera se realizan los cruces experimentales. Esto determina
el sexo y empieza a aparecer el sistema que determina el sexo,
prevalece
más
en
pescados,
en
el
XX-Y
sistema
homogametos
femeninos. En un cruzamiento normal se produce 50 y 50 razones de
sexos. La reproducción femenina puede producir un 100% en la
población femenina en muchos casos. La producción monosexual en
una población puede ser de gran importancia económica. La cultura
de las tilapias a obtenido grandes progresos cuando ha encontrado
estos cruces donde se encuentra toda la población hembra. Esta es
una de las primeras explicaciones que asumimos al sistema dual
(XX-XY, WZ-ZZ) de la determinación de sexos en las especies de
tilapia. Uno de los resultados, es cuatro cromosomas sexuales
envueltos
en
los
cruces
interespecíficos.
Se
asume
que
el
cromosoma W y Z son idénticos (Avtalion y Hammerman, 1978).
El seguimiento de tres cromosomas sexuales que determinan ek
sexo pueden ser aplicados en las especies de tilapia como se
demuestra en el cuadro a continuación.
Cuadro 1. Genotipos asumidos
diversas especie de tilapia.
de
la
determinación
sexual
Hembra
Macho
Especies
WY
YY
O.homorum, O. aureus,
S. macrochir
XX
XY
O. mossambicus, O.
Nicolitus, O. niger
de
Cruzamiento machos homogamético (YY, Fe. O. homorum) con
hembras
homogaméticas (XX, Fe. O. mossambicus) como
resultado
un 100% Machos (XY) a finales de primavera, ahora se tomará en
consideración que Y
es dominante sobre X ( entonces XY es macho)
y W es dominante de Y ( WY es hembra). En otras palabras la
influencia de Y es más valiosa en los machos que en
X
y
la
influencia de W es más valiosa en hembras que X (entonces WY es
hembra y XY es macho, entonces el cromosoma W es dominante en la
femenización que el cromosoma X).
EL AMBIENTE EN LA DETERMINACIÓN DEL SEXO
No solo los genotipos, sino también los factores ambientales,
como
la
temperatura
determinación
del
y
sexo.
la
densidad,
Este
fenómeno
pueden
es
influir
conocido
en
la
como
el
Ambiente en la determinación del sexo (ADS), es muy común en los
reptiles.
En los lagartos y las tortugas, la temperatura en la
incubación
de
los huevos determina
hembras van a nacer.
que
cantidad
de
machos
o
Chan y Yeung (1983), hicieron una
seña de literatura
acerca de el ADS en los pescados teleost. En esta reseña, se
siguieron ejemplos de ADS en el pez Medina menidia el cual será
discutido a continuación.
El pez marino Medina menidia engendra en primavera y puede
producir de 4 a 5 hornadas de huevos de 2 a 3 meses. En la
primera hornada contiene significativamente más hembras que lo
esperado 50%.
machos.
Se
En las siguiente hornadas, estas contienen más
ha
visto
que
en
las
primeras
hornadas,
las
temperaturas son más bajas que en las posteriores hornadas. Esto
comprueba
importante
menidia.
hipótesis
para
Por
reproducidos
que
la
dice
que
determinación
tanto,
macho
artificialmente
o
la
del
hembra
bajo
temperatura
sexo
M.
en
del
el
pez
menidia
condiciones
de
agua
es
Medina
pueden
ser
laboratorio.
Diversas hornadas de huevos son fertilizadas con el esperma del
mismo macho.
Cada hornada es dividida en dos y encubada en
temperaturas bajas como (11- 19ºC) y altas como (17 – 25º C). En
la
hornada
5
independiente
de
la
sexta
hornada,
significativamente hay más hembras que machos en los
grupos de
huevos, esto es producido por la temperatura del agua. Entre los
grupos diferentes de temperaturas, el porcentaje de hembras sin
embargo puede fluctuar, esto demuestra la influencia genética
aditivo a la determinación del sexo (Conovery Kynard, 1981).
ESQUEMA DE LA DIFERENCIACION SEXUAL
meiosis de las células ferminales
gonadal
diferenciación
dierenciación somática.
Lo que determina la diferenciación cexual son:
Los esteroides sexuales (SPC)
andrógenos = testículos
estrógenos = ovarios
MORFOLOGÍA DE LOS SISTEMAS REPRODUCTIVOS
Machos:
testículos
vas deferens
Espermatogénesis (espermagonia
papila urogenital
espermátidas) dentro de cistos
cistos: lobular (Sertoil) e intersticial (Leydig).
Espermatogénesis y espermiogénesis:
espermatogonio
espermatocito
espermátidas
oviductos
cloaca
espermatozos
Hembra:
ovarios
oogonios, oocitos, células foliculares, vasculares, nerviosas,
etc.
Tipos de ovarios:
1. Sincronismo total (anguila, salmón)
2. Sincronía por grupos (trucha)
3. Asincronismo
Desarrollo del ovario:
los oocitos son rodeados por la célula del folículo
re-arreglo de las células del folículo = capa granulosa
envoltura
folicular
(células
del
estroma
y
tejido
conectivos)=teca
Oogénesis:
Fase pre-vitelogénica (oocitos primarios)
Fase vitelogénica
endógena
exógena
Fase post-vitelogénica
Atresia
Endocrinologia:
Estímulos ambientales
pituitaria
hígado
GtH
hipotálamo
ovario
vitelogenina
GnRH
17-beta- estradiol
crecimiento del oocito
Fertilización;
Estimulación hormonal de la maduración sexual:
Tiene el fin de aumentar los niveles sanguíneos de GtH.
Productos: cPs, HCG, GnRH sintética + pimozida o domperidon
Dosis: especie específica, pureza de la hormona, etc.
Control Sexual:
1. Feminización (truchas)
1-
Ginogénesis: solo el material genético femenino es pasado a
los descendientes
A: inactivación del genoma masculino: Co6O o cs137, químicos,
radiación UV
B: restauración de poliploidia
I:
(2pb-ginogénesis)
previniendo
expulsión
del
segundo
cuerpo polar
II: (EM-ginogénesis) evitando la primera división
2- Feminización hormonal: estrógenos
período labil
dos métodos:
en la dieta (e.g. 17-beta-estradiol, 20.100
ppm (mg/kg)
inmerción agua (microgramos/L en
30 días)
2. Masculinización (tilapias)
1- Androgénesis:
Sólo
el
material
genético
masculino
es
pasado a los descendientes
a: Inactivación del genoma femenino (destrucción del
pro-núcleo)
b: Restauración de
primera división)
la
diploidia
(supresisión
de
la
mg/kg
de
2- Masculinización hormonal: andrógenos
Período labil
metil-testosterona
alimento.)
(desde
0.5
hasta
400
3- Esterilización.
Genética:
Inducción
a
triploidía
(interferencia
en
meiosis 1) reyención del segundo cuerpo polar luego de
2pb- ginogénesis
Hormonal: Andrógenos dosis altas
GENETICA Y LA REPRODUCCION EN LA ACUACULTURA
Durante los pasados 20 años, la genérica de los peces ha dado
grandes
pasos
piscicultores
gracias
de
a
manejar
las
la
mejoras
en
la
reproducción
y
capacidad
de
de
los
deliberar
los
experimentos y la aplicación. El descubrimiento general ha sido
que la genética cuantitativa de los peces difiere muy poco de la
de otros animales y que la aplicación de técnicas de mejoramiento
animal son similares para peces y otros animales.
Además1 un sin
número de técnicas novedosas como manipulación plosdy e inversión
de sexo son relativamente fáciles de lograr con varias especies
Como resultado, se han posibilitado algunos acercamientos muy
especializados
a
la
investigación
y
sus
aplicaciones
a
la
producción de peces, se ve limitada solo por la imaginación de
los productores. Sin embargo, sólo se ha dado una aplicación
limitada en una basta porción de la industria y el mejoramiento
genético de los bancos se ha logrado en pocas instancias. La
razón
de
esta
dicotomía
aparente
entre
la
oportunidad
y
la
realidad parece relacionarse con la falta de énfasis sobre el
mejoramiento genético que demuestra la industria.
CONCLUSIONES
Actualmente la genética es muy utilizada en la industria de
la acuacultura. La manipulación del ambiente o la adición de
hormonas, son entre muchos factores los determinantes del sexo en
los
peces.
Lo
que
contribuye
al
hombre
a
obtener
un
mejor
producto de alta calidad que es lo que exige el mercado actual.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
AVTALIONN, R.R.; DON, J. (1990). Determinación del sexo en los
genes de Tilapia. Introducción a la teoría de la influencia
autosomal. Bamidgesh 30. 115p.
CHAN, S.T.H.; YEUNG, W.S.B. (1983). Control del sexo reservado en
peces bajo condiciones naturales. Academic Press Inc. New
York, NY. 222 p.
CONOVER,
D.O.;
KYNARD,
B.E.
(1981).
El
determinación del sexo. Interacción de
genotipos en peces. Science, vol. 213p.
ambiente
en
la
la temperatura y
GALL, G. A. 1991. La genética y la reproducción en la
acualcultura. Journal Animal science. Publicado por Sociedad
americana de animales. Vol 69, n° 10. Octubre 1991.
ESCUELA DE AGRICULTURA DE LA REGION TROPICAL HUMEDA
Genética aplicada
Profesor: Juan Arias.
Grupo: 6
Factores que determinan el sexo en peces
1- ¿Por
qué
el
sexado
de
peces
en
la
acuacultura
tiene
una
importancia económica?
2- Mencione algunos factores que determinan el sexo en los peces.
3- Mencione dos
genéticamente.
4-
técnicas
utilizadas
para
establecer
el
sexo
Mencione dos factores ambientales que determinan el sexo en
peces y de un ejemplo de alguna especie.
5- ¿Usted cree que el sexado de peces influye en la evolución de
los mismos?
6- En los peces teleost, ¿Cómo puede ser invertido el sexo en la
progenie?
7- ¿Cómo se comprobó que la temperatura del agua es importante
para la determinación del sexo en el pez Medina menidia?
8- ¿Qué
procedimiento
se
asume
que
utilizaron
los
primeros
productores en el sexado de peces?
9- ¿Qué criterios solamente
fenotípico e individual?
aplican
para
tratar
el
sexo
10- Mencione 2 ventajas y desventajas de la determinación del
sexo en peces?
EL USO DEL ADN PARA EL MEJORAMIENTO ANIMAL Y VEGETAL
PREGUNTAS
1. ¿Qué propiedad del ADN hace que la progenie posea la mitad de
la información genética del padre y la mitad de la madre?
2. ¿Cuál es la importancia de mantener bancos genéticos?
3. ¿Para qué se están usando los bancos genéticos?
4. ¿Qué efecto tiene la endogamia en las líneas vegetales y
animales?
5. ¿Por qué el mejoramiento de plantas y animales se hace por
manipulación directamente del ADN y no del ARNn o el ARNt?
6. ¿Por qué usan vectores para el mejoramiento genético?
7. ¿Cuál es la desventaja del uso de vectores?
8. ¿Por qué es importante
genómíca hereditaria?
la
diagnosis
de
una
enfermedad
9. ¿Cómo ha sabido aprovechar el hombre la selección natural en
peces?
1O.¿Cómo obtiene el hombre individuos superiores a sus ancestros
en el sector agropecuario?
PREGUNTAS
1. ¿ Qué es la poliploidia?
- La poliploidia es la cualidad de algunos organismos de poseer
más de dos juegos completos de cromosomas, o sea son organismos
que superan el numero cromosámico de los diploides
2. ¿Cuales son las dos clases de poliploidia? Explique.
- Las dos clases de poliploidia son: La autopoliploidia y la
alopoliploidia Los autopoliploides son organismos que poseen
múltiples e idénticos juegos de cromosomas y que a la vez se
originan de una misma especie. Por otro lado, los alopoliploides
son un producto de la hibridación de diferentes genomas
provenientes de distintas especies.
3. ¿Que es la autoalopoliploidia?
- La autoalopoliploidia es la combinación entra los dos tipos de
poliploidia, autopoliploides y alopoliploides. Esta combinación
fue importante en el proceso de la evolución de las plantas.
4.
Mencione tres ventajas de la poliploidia.
- La resistencia a enfermedades
- Vigorosidad en plantas
- Mayor producción
5. ¿Cuál es la mayor desventaja que
poliploidia?
- La mayor desventaja en la poliploidia
algunas plantas presentan esterilidad.
se
es
presenta
el
hecho
en
de
la
que
6. ¿Cuál es el método para producir tetraploides en el banano?
a. Identificar diploides con semilla fértil.
b. Seleccionarlos y cruzarlos entre si, para crear triploides
c. Los triploides de la progenie se cruzan con los diploides,
donde el resultado será un híbrido tetraploide.
7. ¿Qué beneficios ha traído el uso de la poliploidia en el
banano?
- El uso de la poliploidia en el banano ha logrado controlar
enfermedades importantes como la Sigatoka Negra y El Mal de
Panamá,
además
se han
incrementado
considerablemente los
rendimientos por planta.
8.
¿Que
dificultades
se presentaron
en
el
programa
de
mejoramiento genérico en el banano?
- Las dificultades que se presentaron en el programa, fue que la
mayoría de las variedades producidas mostraron ser infértiles y
estos híbridos no presentan un sabor que sea aceptado por el
consumidor.
9. ¿ Cuales son los parámetros más importantes utilizados; para
el programa de mejoramiento?
- Los parámetros más importantes fueron: la resistencia a
enfermedades y elevar los rendimientos productivos.
10. ¿ Cuál es el futuro del mejoramiento genético en el cultivo
del banano?
- En el futuro se debe orientar el mejoramiento genético en la
producción de híbridos con las características de mayor
producción y resistencia ha enfermedades que presentan los
clones. Sin embargo, con un sabor semejante al del Gros Michel.
PREGUNTAS
1.
¿ Qué es la poliploidia?
La poliploidia es la cualidad de algunos organismos de poseer más
de dos juegos completos de cromosomas, o sea son organismos que
sttperan el numero cromosómico de los diploides
2.
¿ Cuales son las dos clases de poliploidia? Explique.
Las dos clases de poliploidia son; La autopoliploidia y la
alopoliploidia. Los autopoliploides son organismos que poseen
múltiples e idénticos juegos de cromosomas y que a la vez se
originan de una misma especie. Por otro lado, los alopoliploides
son un producto de la hibridación de diferentes genomas
provenientes de distintas especies.
3.
¿ Qué es la autoalopoliploidia?
La autoalopoliploidia es la combinación entre los dos tipos de
poliploidia, autopoliploides y alopoliploidoes. Esta combinación
file importante en el proceso de la evolución de las plantas.
4.
Mencione tres ventajas de la poliploidia.
- La resistencia a enfermedades
- Vigorosidad en plantas
- Mayor producción
5. ¿Cual es la mayor desventaja que se presenta en la
poliploidia?
La mayor desventaja en la poliploidia es el hecho de que algunas
plantas presentan esterilidad.
6. ¿Cual es el método para producir tetraploides en el banano?
a.
Identificar diploides con semilla fértil.
b.
Seleccionarlos y cruzarlos entre si, para crear triploides
c.
Los triploides de la progepie se cruzan con los diploides,
donde el resultado será un híbrido tetraploide.
7. ¿Qué beneficios ha traído el uso de la poliploidia en el
banano?
El uso de la poliploidia en el banano ha logrado controlar
enfermedades importantes como la Sigatoka Negra y El Mal de
Panamá,
además
se han
incrementado
considerablemente los
rendimientos por planta.
8.
¿Que
dificultades
se presentaron
en
el
programa
de
mejoramiento genético en el banano?
- Las dificultades que se presentaron en el programa, fue que la
mayoría de las variedades producidas mostraron ser infértiles y
estos híbridos no presentan un sabor que sea aceptado por el
consumidor.
9. ¿ Cuales son los parámetros más importantes utilizados: para
el programa de mejoramiento?
- Los parámetros mas importantes fueron: la resistencia a
enfermedades y elevar los rendimientos productivos.
10. ¿ Cuál es el futuro del mejoramiento genético en el cultivo
del banano?
- En el futuro se debe orientar el mejoramiento genético en la
producción de híbridos con las características de mayor
producción y resistencia ha enfermedades que presentan los clones
FHIIA. Sin embargo, con un sabor semejante al del Gros Michel.