LECCIÓN 1. Caracterización morfológica.

LECCIÓN 1. Caracterización morfológica.
Lección 1
1
Planteamiento estudio caracterización
Centro de
origen/domesticación
Biología especie
OBJETIVOS
Elección Unidad Básica de
Caracterización (UBC)
Lección 1
Elección caracteres
2
Glosario de términos utilizados y sinónimos
• UNIDADES BASICAS DE CARACTERIZACIÓN (UBC):
–
–
–
–
Unidades Taxonómicas Operativas (UTOs)
Accesiones
Genotipos
Casos
• CARACTERES:
– Variables
– Rasgos
Lección 1
3
Planteamiento estudio caracterización morfológico
Elección U.B.C.
Elección caracteres
Realización del muestreo:
Selección de individuos que componen cada U.B.C.
Toma de los datos correspondientes a
cada carácter en cada U.B.C.
Evaluación de resultados mediante
ANÁLISIS MULTIVARIADO
Lección 1
Semejanza de las UBC
(visualización de las relaciones
entre UBC)
Relación entre las variables
consideradas
4
Elección de las UBC
• El rango taxonómico de las U.B.C. depende del objetivo
del estudio.
• Cada U.B.C. está compuesta por un conjunto de
individuos.
Lección 1
5
Elección de las UBC (2)
• La homogeneidad interna de las U.B.C. debe ser lo
mayor posible
– Independientemente de los objetivos establecidos, es
aconsejable realizar una siembra inicial previa para conocer
la variabilidad global
– Antes de intentar la caracterización definitiva homogeneizar
las UBC de acuerdo con los morfotipos
• Ej: tipo de semilla; tipo de fruto; hábito de crecimiento
Lección 1
6
Elección de las UBC (3).
• La homogeneidad interna de las U.B.C. debe ser lo
mayor posible
Soluciones para tratar con la heterogeneidad intrínseca a las
UBC:
– Utilizar media o moda:
• Media: Caracteres multiestado cuantitativos continuos
• Moda:
– Caracteres multiestado cualitativos
– Caracteres multiestado cuantitativos discontinuos
– Elegir al azar un organismo de los que componen la UBC (?)
Lección 1
7
Elección de las UBC (4).
• La homogeneidad interna de las U.B.C. debe ser lo
mayor posible
Soluciones en caso de heterogeneidad (2):
– Utilizar coeficientes de similitud que tengan en cuenta la
variación intra-UBC
– Para caracteres
• Doble-Estado
• Multiestado cualitativos sin secuencia lógica transformados a
doble estado
Se introduce un tercer valor para el caso de que se manifieste
el carácter en unos individuos y no se manifieste en otros
• Número de U.B.C. que deben utilizarse.
Lección 1
8
Tipo de caracteres y su codificación
DATOS DOBLE ESTADO.
1. Datos doble estado presencia-ausencia.
2. Datos doble estado excluyentes.
DATOS MULTI-ESTADO
1. Datos multiestado cualitativos sin secuencia lógica
o desordenados
2.Datos multiestado cualitativos con secuencia lógica
3. Datos multiestado cuantitativos.
 Datos multiestado cuantitativos discontinuos
 Datos multiestado cuantitativos continuos
Lección 1
Cualitativos binarios
Cualitativos nominales
Cualitativos ordinales
Cuantitativos discretos
Cuantitativos continuos
9
Tipo de caracteres y su codificación (2)
DATOS DOBLE ESTADO
1. Datos doble estado presencia-ausencia
Carácter
Mucrón en el ápice foliar
2.
Codificación
Presencia de mucrón
1
Ausencia de mucrón
0
Datos doble estado excluyentes
Carácter
Tipo de fruto
Lección 1
Estados
Estados
Codificación
Alt. 1
Alt. 2
Dehiscente
1
2
Indehiscente
0
1
10
Tipo de caracteres y su codificación (3)
DATOS MULTI-ESTADO
1. Datos multiestado cualitativos sin secuencia lógica o desordenados
a) Posibilidad 1
Carácter
Superficie de la hoja
Lección 1
Estados
Escabrosa
Estrigosa
Híspida
Hirsuta
Serícea
Estrellada
Codificación
1
2
3
4
5
6
11
Tipo de caracteres y su codificación (4)
b)
Posibilidad 2
Carácter
Superficie de la hoja escabrosa
Carácter
Superficie de la hoja estrigosa
Carácter
Superficie de la hoja híspida
Carácter
Superficie de la hoja hirsuta
Carácter
Superficie de la hoja serícea
Carácter
Superficie de la hoja estrellada
Lección 1
Estados
Presencia
Ausencia
Codificación
Estados
Presencia
Ausencia
Estados
Presencia
Ausencia
Estados
Presencia
Ausencia
Codificación
Estados
Presencia
Ausencia
Estados
Presencia
Ausencia
1
0
1
0
Codificación
1
0
Codificación
1
0
Codificación
1
0
Codificación
1
0
12
Tipo de caracteres y su codificación (5)
DATOS MULTI-ESTADO (2)
2. Datos multiestado cualitativos con secuencia lógica
a)
Posibilidad 1.
Carácter
Presencia de pelos
b)
Estados
Rara
Común
Abundante
Codificación
1
2
3
Posibilidad 2.
Carácter
Presencia pelos rara
Presencia pelos
común
Presencia pelos
abundante
UBC A
1
0
0
UBC B
1
1
0
UBC C
1
1
1
Lección 1
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Tipo de caracteres y su codificación (6)
DATOS MULTI-ESTADO (3)
3. Datos multiestado cuantitativos.
• Datos multiestado cuantitativos discontinuos
 Ej. Número de pétalos
• Datos multiestado cuantitativos continuos
 Ej. Longitud de los pétalos
a) Posibilidad 1.
Poner el número correspondiente
Lección 1
14
Tipo de caracteres y su codificación (7)
b)
Posibilidad 2. Transformación a caracteres binarios.
Ej. Discontinuo: Número de pétalos
Carácter
De 2 a 4 pétalos
Carácter
De 5 a 7 pétalos
Carácter
De 8 a 10 pétalos
Lección 1
Estados
Presencia
Ausencia
Codificación
Estados
Presencia
Ausencia
Codificación
Estados
Presencia
Ausencia
Codificación
1
0
1
0
1
0
15
Tipo de caracteres y su codificación (8)
Ej. Continuo: Longitud de los pétalos
Carácter
De 2 a 3,99 cm
Carácter
De 4 a 5,99 cm
Carácter
De 6 a 8 cm
Lección 1
Estados
Codificación
Presencia
1
Ausencia
0
Estados
Codificación
Presencia
1
Ausencia
0
Estados
Codificación
Presencia
1
Ausencia
0
16
Tipo de caracteres y su codificación (9)
c) Posibilidad 3. Transformación a caracteres multiestado cualitativos con
secuencia lógica.
Ej. Discontinuo: Número de pétalos
Carácter
Número de pétalos
Estado
Codificación
De 2 a 4 pétalos
3
De 5 a 7 pétalos
5
De 8 a 10 pétalos
7
Ej. Continuo: Longitud de los pétalos
Carácter
Longitud del pétalo
Lección 1
Estado
Codificación
De 2 a 3,99 cm
3
De 4 a 5,99 cm
5
De 6 a 8 pétalos
7
17
Elección de los caracteres (aplicado a plantas)
• Determinación de homologías
– Los caracteres que se van a medir en las diferentes U.B.C. deben de ser
homólogos.
– El feneticismo acepta la utilización de la “homología operativa”
• Criterios a la hora de seleccionar caracteres
– Deben de excluirse los siguientes tipos de caracteres:
• Caracteres sin sentido biológico
• Caracteres relacionados lógicamente
• Caracteres invariables en las U.B.C. en estudio
– En los caracteres multiestado cuantitativos continuos son más estables las
medidas relativas que las absolutas
• Importancia de los diferentes caracteres.
• Número de caracteres a utilizar.
Lección 1
18
SEMILLAS
PLÁNTULAS
HOJAS
Cualitativos
Cualitativas
Cualitativos.
• Testa
 Patrón
 Color.
• Presencia de determinadas
estructuras (Por ejemplo arilo).
• Forma.
• Presencia de costillas.
• Hipocótilo/Epicotilo
Características fisiológicas:
Desarrollo hipocotilo.
Pigmentación.
Presencia / Ausencia de
pelos
• Cotiledones.
Características del desarrollo.
Consistencia.
Otros equivalentes a los
indicados para hojas adultas.
• Eofilos.
Filotaxia.
Otros equivalentes a los
indicados para hojas adultas.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Cuantitativos.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Peso.
Número de costillas si las hubiera.
Longitud.
Anchura.
Espesor.
Superficie proyectado.
Ángulos (por ejemplo ángulo del
hilo)
Diámetro en las de forma
redondeada.
Factores de forma.
Distancias entre determinados
puntos singulares.
Longitud / Anchura / Factores de
forma de determinadas
estructuras singulares (vgr. Hilo)
Lección 1
Cuantitativos
• Hipocotilo / Epicotilo
Longitud.
Densidad de pelos.
• Cotiledones y Eofilos
Caracteres equivalentes a los
indicados para hoja adulta
Estípulas (Presencia/Ausencia)
Simple / Compuesta.
Color de haz, envés y nervios.
Forma del limbo.
Forma y/o características de ciertos senos si los hubiera
Tipo de margen del limbo.
Forma del perfil del limbo (Plano/Alabeado).
Presencia / Ausencia de dientes en determinados puntos singulares.
Forma de los dientes si los hubiera.
Presencia / Ausencia de pelos en determinados puntos singulares.
Cuantitativos.
• Número de foliolos si fuera compuesta
Peciolo
Densidad de pelos.
Longitud.
Anchura (si es alado).
• Limbo.
Número de lóbulos.
 Número de dientes en lugares singulares si los hubiera.
 Densidad de pelos.
 Longitud.
 Anchura.
 Superficie.
 Factores de forma.
 Distancias entre determinados puntos singulares.
 Longitud / Anchura de estructuras (dientes, senos, uñas ...).
 Longitud de determinados nervios / Distancias entre nerviaduras.
• Ángulos.
 De los márgenes del limbo.
 Entre nervios.
 De apertura de determinados senos.
19
FLORES
Cualitativos.
• Tipo de inflorescencia.
• Estambres.
Color de filamentos / anteras.
Fusión filamentos.
• Gineceo.
Color.
Fusión carpelos.
• Cáliz.
Color.
Fusión sépalos.
• Corola.
Color de cada pétalo.
Fusión pétalos.
• Pétalos y Sépalos.
Caracteres equivalentes a los
indicados para hoja adulta.
• Brácteas.
Caracteres equivalentes a los
indicados para hoja adulta.
• Pedúnculo
Lección 1
Cuantitativos.
• Longitud inflorescencia completa.
• Estambres.
Número de estambres.
Anteras: Caracteres equivalentes a
los indicados en semillas.
Filamentos: Longitud.
• Gineceo.
Número de carpelos.
Radio de curvatura del estilo.
Caracteres equivalentes a los
indicados en los frutos.
• Pétalos/ sépalos.
Caracteres equivalentes a los indicados
para hoja adulta.
• Cáliz completo.
Longitud / Anchura de labios y senos.
• Brácteas.
Otros caracteres equivalentes a los
indicados para hoja adulta.
• Pedúnculo.
Densidad de pelos.
Longitud.
Anchura (si es alado).
FRUTOS
Cualitativos.
• Tipo de fruto.
• Formas.
General.
De la sección.
Curvaturas.
• Exocarpo/Mesocarpo/Endoca
Color.
Textura..
Sabores especiales.
Presencia/Ausencia de semillas.
Presencia de costillas en el endocarpo.
Cuantitativos.
• Pedúnculo.
Densidad de pelos.
Longitud.
Anchura (si es alado).
• Ovario fecundado y maduro.
Peso.
Exocarpo: Densidad de pelos.
Endocarpo: Número de costillas
Longitud.
Anchura.
Espesor.
Superficie proyectada.
Ángulos.
Diámetro en los de forma redondeada.
Factor de forma.
Cuando las hojas carpelares mantengan su aspecto
de hoja, caracteres similares a hojas.
20
TALLOS.
Cualitativos.
• Presencia / Ausencia de pelos.
• Pigmentación.
• Filotaxia
Cuantitativos.
• Longitud media entrenudos.
• Densidad de pelos en nudos / entrenudos.
Lección 1
PLANTA COMPLETA
• Porte.
• Tipo de ramificación.
• Raíces: De reserva, pivotantes, adventicias
21
Normas para la realización del muestreo
• Recolección de todas las U.B.C. en condiciones ambientales
homogéneas.
• Identificación inequívoca del órgano concreto a estudiar, para que
sea el mismo en todos los individuos (misma posición relativa en la
planta).
• Conservación de las muestras en condiciones que no alteren sus
características morfológicas  Correcta herborización.
Lección 1
22
Tamaño de la muestra
• Número de observaciones para que el descriptor represente la
muestra del taxon en estudio.
• Número de individuos por U.B.C.
• Número de determinaciones por individuo.
• Factor determinante del tamaño de muestra  uniformidad interna
Es necesario haber realizado estudios previos sobre la variabilidad existente en
el taxon para no subestimar el tamaño de la muestra (p.e. no basar el estudio en
una única población excesivamente homogénea).
• Factores que influyen en la uniformidad de la muestra y por tanto en
el tamaño de la misma:
– Origen del germoplasma: silvestre vs. germoplasma cultivado.
– Sistema reproductivo predominante la especie (Alógama vs. Autógama).
Lección 1
23
Tamaño de la muestra (2)
• Criterios para elegir el tamaño de la muestra:
– Aplicar la ecuación
• CV: Porcentaje de variación asociado con el descriptor que se
considere más variable dentro de la colección (datos de
investigaciones previas o bibliográfico).
• E%: Error permisible expresado como porcentaje de la media
verdadera: Diferencia que se espera entre la media muestral y la
media verdadera del descriptor (), expresada como porcentaje
de la media verdadera con un nivel de confianza de 95%
Lección 1
24
Tamaño de la muestra (3)
Ejemplos de aplicación.
Lección 1
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Tamaño de la muestra (4)
• Criterios para elegir el tamaño de la muestra (2):
– Determinar “por tanteo” el número de individuos por U.B.C.
El criterio a utilizar es que el Coeficiente de Variación para cada
carácter sea menor o igual al x%; valor recomendado con carácter
general x=12.
Lección 1
26
Toma de datos
• Caracteres morfológicos.
– Descripción y anotación en estadillos.
– Mínimo 2 personas para reducir subjetividad operador.
Lección 1
27
Toma de datos (2)
• Caracteres morfométricos.
– Análisis de imagen informatizado.
• Sistema de captación de imágenes.
• Software de análisis de imagen.
– Mediciones:
 Automáticas: Previa binarización de la imagen.
 Manuales.
– Almacenamiento de datos en formato hoja de cálculo y
análisis estadístico.
Lección 1
28
Lección 1
29
Análisis preliminar de resultados
• Mediante el uso de estadísticos simples para estimar y describir el
comportamiento de las diferentes UBC en relación con cada carácter:
– Media aritmética.
– Rango de variación o amplitud total: Diferencia entre el valor
máximo y mínimo de cualquier variable sobre el conjunto de
accesiones estudiadas.
– Desviación estándar: Cuantifica la magnitud de la variación
respecto de la media aritmética.
 En las mimas unidades que las observaciones originales.
– Coeficiente de variación: Medida relativa de variación.
 Es independiente de las unidades de medida. Permite la
comparación de la variabilidad entre accesiones y entre
caracteres.
Lección 1
30
Análisis preliminar de resultados (2)
Lección 1
31
Análisis preliminar de resultados (3)
• Estimación de la fracción de la variabilidad observada en los caracteres
morfológicos, que se debe al efecto de los genes vs. la debida al efecto
ambiental
 Mediante la medición de la repetibilidad de los valores que toma el
carácter morfológico en diferentes ambientes.
Es necesario haber realizado la caracterización en diferentes ambientes
 siembra y evaluación del material en diferentes localidades
Lección 1
32
Análisis preliminar de resultados (4)
• Estimación de la fracción de la variabilidad debida al efecto genético (2)
 u2
H 2
 u   ue2   2
• 2u: varianza genotípica entre las UBC
• 2ue: varianza de la interacción entre UBC y el ambiente
• 2: varianza del error experimental
Interpretación del valor de :
– H próximo a 1: Heredabilidad alta: La medida
entre accesiones tiene más expresión
genética que efecto del ambiente e
interacciones.
– H << 1: Heredabilidad baja: Existe efecto del
ambiente sobre la expresión del carácter.
Ejemplo de Phaseolus vulgaris L.
Lección 1
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Lección 1
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