mejoramiento genético mediante inducción de mutaciones

MANUEL FRANCISCO POLANCO PUERTA.
I.A. Esp.M.Sc. PhD.(c)
Que es una mutación
Es un cambio inesperado en el material hereditario de
una célula; este fenómeno puede ser el resultado de:
 Un cambio en el gen de un alelo a otro.
 Reacomodo de materiales cromosómicos.
 Perdida o duplicación de segmentos cromosómicos
Las mutaciones pueden ser:
 Dominante: la manifestación de genes es inmediata.
 Recesiva: no se manifiesta de forma inmediata.
 Las mutaciones son
fuente de variabilidad
genética en los
organismos. La
variabilidad causada por
las mutaciones inducidas
no es esencialmente
diferente de la causada
por las mutaciones
espontáneas durante la
evolución.
En 1970 el Organismo
Internacional de
Energía Atómica
(OIEA) y la FAO
patrocinaron
investigaciones sobre
la inducción de
mutaciones para
impulsar el
mejoramiento genético
de los cultivos
alimentarios con el fin
de obtener nuevas
variedades mejoradas.
Inducción de mutantes.
 La inducción de mutaciones es un método eficaz para
lograr variaciones dentro de un tipo de cultivo.
 Ofrece la posibilidad de inducir características
deseadas que no se pueden hallar en la naturaleza o se
han perdido durante el proceso evolutivo.
Las mutaciones
inducidas se producen
tratando partes de las
plantas con mutágenos
químicos o físicos. Esto
favorece que se imiten,
de hecho las
mutaciones
espontáneas y se
amplía artificialmente
la diversidad genética.
Porque se realizan la inducción de
mutaciones
 Se realiza cuando los Fito genetistas no encuentran en
el banco de genes, un gen, tolerante a los cambios del
medio ambiente entre otros factores bióticos, no
tienen otra opción evidente sino tratar de inducir la
mutación.
Objetivo de la inducción de
mutaciones
 Mejorar una o pocas características de una variedad o
línea.
 Inducir un marcador morfológico (color, altura, etc.)
para establecer la identidad de una línea promisoria
para su registro como variedad.
 Inducir esterilidad masculina o restaurar la fertilidad
en líneas para la producción de híbridos.
 Obtener dentro de genotipos bien adaptados,
mutantes con características de herencia simple útiles
para el mejoramiento
Son de tres tipos
Molecular: son llamadas génicas o puntuales y afectan
la constitución química de los genes . Se originan por:
 Sustitución: Donde debería haber un nucleótido se
inserta otro.
 Inversión: mediante dos giros de 180° dos segmentos
de nucleótidos de hebras complementarias se
invierten y se intercambian.
 Translocación: ocurre un traslape de pares de
nucleótidos complementarios de una zona del ADN a
otra
2. MUTACIONES CROMOSÓMICAS: el cambio afecta a
un segmento de cromosoma (mayor de un gen), por tanto a su
estructura.
 Delección. Es la pérdida de un segmento cromosómico, que
puede ser terminal o intercalar.
 Duplicación. Repetición de un segmento cromosómico.
 Inversión.
 Translocación.
3. MUTACIONES GENÓMICAS
 Euploidia: aumenta el número de juegos cromosómicos.
 Poliploidia: es más frecuente en vegetales que en animales.
Los organismos poliploides generalmente son más grandes y
vigorosos, y frecuentemente presentan gigantismo. En
numerosas plantas cultivadas esto se ha capitalizado,
especialmente donde el tamaño de hojas, semilla, fruto o flor
es económicamente importante, por ejemplo en alfalfa,
tabaco, café, plátano, manzana, pera, lila y crisantemo.
 Aneuploidía: Afecta al número de cromosomas
individualmente (por defecto o por exceso). Se debe al
fenómeno de no disyunción y cuando este gameto fecunda a
otro se originará un cromosoma triplicado (triso mía).
Métodos utilizados para las mutaciones
Uso de mutaciones puntuales.
Plantas auto gamas:
Usan los mutantes como variedades.
 Mejoramiento por cruzamientos con mutantes.
 Cruce de un mutante con el parental.
 Cruce de diferentes mutantes del mismo parental.
 Cruce de diferentes mutantes de diferentes parentales.
 Cruce de un mutante con una variedad o línea diferente.
Plantas alogamas: inducción de mutaciones para incrementar la
variabilidad.
Mejoramiento de la heterosis: inducción de mutaciones en
líneas mejoradas.
Uso de mutaciones cromosómicas.
translocaciones:
 para transferir caracteres de otras especies y géneros.
 para la producción duplicaciones “dirigidas”.
 Diploidización de poliploides
Inducción en el uso de agentes muta génicos para problemas
específicos de mejoramiento.
 Usan de radiación para producir haploides.
 Uso de radiación para la producción de sexualidad transitoria en
apomícticos.
 Uso de radiación para reducir incompatibilidad en cruces alejados.
 Uso de mutaciones inducidas para estudios específicos de los procesos
genéticos, fisiológicos, morfológicos y bioquímicos en las plantas de
esterilidad masculina.
Mutágenos químicos.
El mutageno químico que se utiliza con mayor frecuencia es el etil
metano sulfonato.
Radiación muta génica.
 Rayos X: son utilizados para efectuar substituciones de genes de





cromosomas extraños.
Radiación Gamma: emitidos por el cobalto radiactivo, causan un menor
daño en las células vegetales.
Radiación Ultravioleta: Tiene limitada habilidad de penetración en los
tejidos por lo que su uso en experimentos biológicos está restringido al
tratamiento de esporas o granos de polen.
Radiación Beta: Las partículas Beta (electrones) producen un efecto
similar a los rayos X o Gamma, pero con más baja habilidad de penetración.
Neutrones: Tienen un amplio rango de energía y son obtenidos de la fisión
nuclear en un reactor nuclear. Los neutrones han mostrado ser muy
efectivos en la inducción de mutaciones en plantas.
Partículas de aceleradores: Protones, deuterones, partículas alfa, se ha
utilizado básicamente para estudios fundamentales en la determinación de
los efectos radiobiológicos.
Selección de las poblaciones
 progenitores: se utilizo un pasto silvestre (Thiticum
umbellulatum), resistente a la roya se cruzo con un
trigo común (Triticum aestivum).
Resultados
 F1: del cruzamiento anterior se obtuvo un individuo el
cual se cruzo con la variedad de trigo común (Chinese
sprint), donde se origino un alohexaploide y se permitió
el retro cruzamiento continuo de las especies.
 Se origino una planta con el contenido cromosómico
del trigo común, mas un cromosoma del pasto silvestre,
que llevaba el gen de la resistencia a la roya.
 Finalmente con el empleo de rayos X se produjo un
arreglo de los cromosomas, en el que el gen que
confiere la resistencia a roya se transfirió a un
cromosoma del trigo.
Mutación inducida en semillas.
 Ocurre en el tejido somático y puede afectar el
embrión o otras estructuras de la semilla afectando
total o parcialmente el desarrollo de este generando o
suprimiendo ciertas características de la planta.
Por ejemplo:
 Si la mutación se produce en un gen dominante el
embrión se va a manifestar inmediatamente; por el
contrario si la mutación es recesiva en la primera
generación no aparecerá el hijuelo pero después se la
autofecundación segregara plantas con caracteres
mutantes (maíz, trigo y avena).
Algunos procedimientos para la
inducción de mutantes pueden
ser realizados de la siguiente
manera:
 El polen puede ser
mutagenizado y luego usado
para polinización.
 Las mutaciones dominantes
serán expresadas en la siguiente
generación.
 Las semillas también pueden ser
mutagenizadas.
 Una célula del embrión puede
volverse mutante y luego formar
parte del tejido germinal o
somático.
Conclusiones.
 El mejoramiento genético en plantas a través de las
mutaciones inducidas es una importante herramienta
que posibilita cambiar y conservar los genes de una
especie.
 La obtención de cultivos mejorados es realizada
mediante la hibridación para seleccionar los progenie
deseados siendo métodos esenciales en la creación de
variabilidad genética en las plantas
 La inducción artificial de mutaciones ofrece
posibilidades atractivas para el mejoramiento genético.