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MEJORAMIENTO EN AUTÓGAMAS Ariel Castro [email protected] BIBLIOGRAFIA POEHLMAN, J.M., Breeding Field Crops. CHAHAL Y GOSAL. Principles and Procedures of Plant Breeding. Capitulos 5, 9, 10, 11 y 12 Aspectos generales de las autógamas Variedades criollas y cultivares Programas de mejoramiento Mantenimiento varietal Aspectos generales de las autógamas Especies cultivadas Arroz Arveja Avena Cebada Lenteja Lino Maní Poroto Soja Tomate Trébol carretilla Trigo Aspectos generales de las autógamas Predominantemente autofecundas Líneas puras Poblaciones naturales mezclas de líneas puras A partir de hibridaciones se alcanza en pocas generaciones la homocigosis Puede existir heterosis AaBb AABB AAbb aaBB aabb 6.25% 6.25% 6.25% 6.25% AABB AAbb aaBB aabb 12.91% 12.91% 12.91% AABB AAbb aaBB aabb 25.0% 25.0% 25.0% 25.0% 12.91% Aspectos generales de las autógamas Variedades criollas y cultivares ARIEDADES CRIOLLAS Grupo de plantas de una especie cultivada, que es propagada sin control, en la forma usual de reproducción de la especie • No es lo mismo que poblaciones silvestres • Posibilidades: poblaciones primitivas o antiguas, o poblaciones modernas fuera de control Características: Heterogéneas Selección Natural Selección artificial Adaptación ULTIVARES Grupo de plantas dentro de un cultivo que forman una unidad diferenciable y que reproducen sus características en la forma de reproducción del cultivo. • LINEAS PURAS • MULTILÍNEAS (mezcla de LP) • HÍBRIDOS (cruza de LP) usual Aspectos generales de las autógamas Variedades criollas y cultivares Programas de mejoramiento 1. Objetivos K.Impacto Adaptado, alto, S Adaptado, bajo, R 1. Objetivos Novafén No adaptado, bajo, S E.Hornero Adaptado, bajo, S E.Federal K.Impacto Adaptado, alto, S CNT 8 No adaptado, alto, R Adaptado, bajo, R Situación de producción DEFINICIÓN DE LIMITANTES Limitantes con base genética Elaboración de estrategia de mejoramiento VARIABILIDAD GENÉTICA FUENTES DE CARACTERES PRIORIDADES MÉTODOS CULTIVAR ARROZ PROBLEMAS • Llenado de grano tardío • Limitaciones de potencial • Nuevos mercados ARROZ PROBLEMAS • Llenado de grano tardío • Limitaciones de potencial Ciclos cortos Tolerancia a Frío Material semitropical • Nuevos mercados Cultivares de grano corto BLUEBELLE INIA TACUARI INIA ZAPATA • Calidad • Calidad • Mejor calidad • Potencial limitado • Potencial 20% superior a Bluebelle • Resistencia a manchas de vainas • Tolerante a frío • Buen potencial • Susceptible a manchas • MR a brusone • Susceptible a frío •Susceptible a podredumbre de tallo EL PASO 144 INIA OLIMAR • Alto potencial • Mejor calidad • Calidad limitada • Potencial superior • Susceptible a brusone • Susceptible a brusone • Susceptible a manchas de glumas • Menos susceptible al manchado de glumas ETAPAS VARIABLE DE RESPUESTA MEDIANO PLAZO CORTO PLAZO LARGO PLAZO TIEMPO 1. Metodología Generación de variabilidad Selección Obtención de cultivares Mantenimiento TIPO DE PROGRAMAS • Selección en variedades camperas • Selección a partir de cruzamientos • Retrocruzas SELECCIÓN DE VARIEDADES CAMPERAS AVENA 1095a 5 LOTES, 3000 PLANTAS, 150 FUERA DE TIPO 1973 1974 150 LINEAS Selección por características agronómicas 1977 1979 12 LINEAS RLE 115 4 3 Variable canónica 2 2 Colectas de Agricultores 1 0 -1 A1095a -2 -3 -4 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 Variable canónica 1 2 3 4 5 Un ciclo de selección Diversidad SELECCIÓN A PARTIR DE CRUZAMIENTOS Padre A Padre B F1 F2 F3 F1 HOMOGÉNEA F2 HETEROGENEA CON SELECCION SIN SELECCION SIN SELECCION Selección de plantas individuales F3 Mantenimiento de plantas individuales Mantenimiento de población Sin selección. Mantenimiento de un número fijo de plantas Sin selección artificial. Mantenimiento de la población en condiciones de selección natural F4 Selección de plantas o líneas F5 F6 GENEALÓGICO LINEAS EXPERIMENTALES EVALUACION D.U.S. MASAL METODO MASAL DESCENDENCIA DE UNA SEMILLA F2 F3 F4 METODO GENEALOGICO F2 F3 F4 DOBLES HAPLOIDES AaBb F1 MUESTRA GAMÉTICA AB Ab aB ab CULTIVO DE TEJIDOS DUPLICACIÓN Líneas DH AABB AAbb aaBB aabb GENEAL. MASAL D.U.S. D.H. Momento de selección Continua * Final Final Avance generacional NO NO SI SI Selección natural +/- ++ -- -- Variación dentro de líneas SI SI NO NO Variación entre líneas SI SI SI SI MEDIA BAJA ALTA ALTA Intensidad trabajo campo ALTA BAJA BAJA BAJA Intensidad trabajo laborat. BAJA BAJA ALTA M-A Infraestructura RETROCRUZAS Objetivo: Incorporar una característica específica en un material adaptado deficiente en esa característica PADRE RECURRENTE Material adaptado con una deficiencia bien definida PADRE DONANTE Individuo con buen comportamiento en el carácter a transferir El carácter a transferir debe expresarse en el padre recurrente El objetivo es transferir la menos cantidad del genoma del padre donante como sea posible En general utilizado para genes de efecto mayor DONANTE DOMINANTE MM Donante mm Recurrente Mm F1 50.0 mm Recurrente Mm mm BC1 Mm Mm mm BC2 Mm Mm mm BC6 mm Recurrente 75.0 87.5 99.2 DONANTE DOMINANTE Mm MM Mm mm MM MM MM MM MM Mm Mm Mm Padre recurrente + MM DONANTE RECESIVO mm Donante MM Recurrente Mm F1 MM Recurrente 50.0 MM Mm BC1 MM BC1 F2 MM Mm mm BC1 F2 MM Recurrente Mm BC2 75.0 87.5 DONANTE RECESIVO Mm BC2 Mm BC6 MM Mm mm Padre recurrente + mm 87.5 99.2 RETROCRUZAS Objetivo: Incorporar una característica específica en un material adaptado deficiente en esa característica Proporción del genoma del padre recurrente en esquemas con y sin selección por el carácter objetivo (estudio de simulación) Sin Selección por objetivo selección BC1 75.0 67.4 BC2 87.5 80.7 BC3 93.8 88.3 BC4 96.9 92.7 BC5 98.4 95.2 Adaptado de Frisch et al., 1999 Proporción del cromosoma que corresponde al genoma del padre donante 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Ubicación del gen objetivo Central Al azar 0 5 10 15 20 25 Nº de generaciones de RC Adaptado de Stam y Zeven, 1981 Efecto del ligamiento en la probabilidad de eliminar un gen indeseado ligado a un gen deseado con 5 retrocruzas y con 5 autofecundaciones, asumiendo que la selección se hace solo por el gen deseado Probabilidad de que el gen no deseado pueda ser eliminado Fracción de recombinación Con 5 RC Con 5 autofecundaciones 0.50 0.98 0.50 0.20 0.74 0.20 0.10 0.47 0.10 0.02 0.11 0.02 0.01 0.06 0.01 0..001 0.006 0.001 Allard, 1960 • Busqueda de puntos de cross-over que flanqueen la región objetivo • En este caso el conocimiento de la ubicación exacta de la región objetivo y de los marcadores usados es esencial Proporción del genoma del padre recurrente con selección solo por el carácter objetivo, y utilizando dos esquemas de selección asistida por marcadores por el genoma del padre recurrente (estudio de simulación) Uso de marcadores Sin Selección por objetivo selección Esquema 1 Esquema 2 40 100 40 100 BC1 75.0 67.4 78.7 80.7 72.7 73.3 BC2 87.5 80.7 91.9 93.3 87.2 90.2 BC3 93.8 88.3 96.2 97.3 95.7 97.2 BC4 96.9 92.7 97.9 98.5 98.2 98.4 BC5 98.4 95.2 98.9 99.0 98.8 98.9 Adaptado de Frisch et al., 1999 TIPO 1 D DONANTE RECURRENTE TIPO 2 USO DE RETROCRUZAS Programa de mejoramiento de cebada, Facultad de Agronomía Incorporación de resistencia a mancha borrosa Fuente de resistencia: BCD47 (resistencia cuantitativa) Padres recurrentes: INIA Ceibo, INIA Aromo, C9205 0.0 GMS21 15.3 Bmac213 Bmac399 63.7 64.2 64.8 65.3 Bmag770 HVM20 Bmac090 Bmag504 88.9 Bmac032 45 cM 0.0 HvHVA1 CLE 203 SELECCIÓN FENOTIPICA CLE 202 C9205 F1 RC1 RC2 RC2F1 BCD 47 SELECCIÓN ASISTIDA RC2F2 RC2F3 RC2F4 CLE 202 1H k04435 GMS021 k06257 k04230 BMac213 Bmag718 Bmag090 Bmag347 CLE 203 SELECCIÓN DE MARCADORES POLIMORFICOS A PADRE RECURRENTE DONANTES D1 D2 D3 D4 RETROCRUZAMIENTO Isolíneas AD1 AD2 AD3 MEZCLA DE ISOLÍNEAS MULTILÍNEA AD4 HÍBRIDOS Menores niveles de heterosis que en alógamas Dificultades operativas para la producción en gran escala de semilla (estructuras florales, dispersión del polen, etc.) ARROZ Sistemas intensivos (China) SORGO Facilidad de producción TOMATE Alto valor de la semilla Alto valor del cultivo
