1 Universidad Nacional. Facultad de Ciencias de la Tierra y el Mar. Escuela de Ciencias Agrarias. Laboratorio de Recursos Fitogenéticos Mayo 2019 Práctica de laboratorio. Caracterización morfológica de germoplasma vegetal. 1. Introducción El fin último de todas las actividades que se realizan en Agronomía es contribuir al mejoramiento de la agricultura y al nivel de vida de los productores. En lo que concierne a los recursos fitogenéticos que un país posee, es necesario conocer cuáles son las características de los materiales conservados, para así saber cuál es su potencial de utilización, ya sea en forma directa para la producción, o bien de manera indirecta para realizar mejoramiento genético o investigación aplicada. 1.1. La caracterización y su importancia. La caracterización comprende un conjunto de procedimientos técnicos para registrar la expresión fenotípica y genética de variedades u otros materiales genéticos, y constituye una herramienta de apoyo para diversos procesos, tal y como se anota a continuación. a) Apoyo a la conservación de germoplasma. La caracterización permite identificar posibles duplicados en los bancos de germoplasma, así como también resolver problemas de sinonimia (aplicación de diferentes nombre a una misma variedad) y homonimia (aplicación de un mismo nombre a variedades diferentes). También ayuda a determinar las relaciones entre los distintos materiales genéticos conservados (cuan parecidos o diferentes son). 2 b) Apoyo al mejoramiento genético. Un conjunto de materiales de los cuales se conocen sus características fundamentales, puede constituir el punto de partida para realizar procesos de mejoramiento genético. Por lo general, se parte de genotipos que son deseables por una serie de cualidades, por ejemplo: ciclo agrícola adecuado, arquitectura de planta deseable, adaptación a ciertos ambientes o condiciones de manejo, buen rendimiento, alta calidad de la cosecha, resistencia a ciertas plagas, etc. La documentación respecto a estos rasgos, es generada en los trabajos de caracterización. c) Apoyo a la inscripción varietal. Al final de un proceso de mejoramiento genético, se genera una nueva variedad. Para poder inscribir este producto ante la Oficina Nacional de Semillas, en calidad de variedad protegida para efectos de derechos de propiedad intelectual, es necesario presentar una muestra de germoplasma (semillas, vitroplantas, etc.), de este nuevo material, así como también un documento con el registro de sus características. d) Apoyo a los procesos de control de calidad en los sistemas de producción de semillas. Los trabajos de caracterización y evaluación apoyan los procesos de producción de semillas, al verificar que se está manteniendo el genotipo de la variedad original de interés. 1.2. Algunos conceptos de importancia en caracterización. A continuación se incluye la definición de algunos términos de uso rutinario en este tipo de trabajos. Accesión (sinónimos: introducción, entrada, muestra) Término utilizado para designar una muestra de material genético, la cual fue obtenida por introducción o por recolección, y la cual constituye la unidad básica para identificación y manejo en una colección de germoplasma. 3 La accesión debe representar lo más fielmente posible la estructura genética presente en la población original de plantas de la cual ella proviene originalmente. Así pues, una accesión puede ser completamente homogénea y estable en el caso de un clon (ejemplo: yuca o caña de azúcar), o bien puede ser muy heterogénea como en el caso de algunas variedades locales de plantas alógamas mantenidas por los agricultores (maíz por ejemplo). Descriptor Es el nombre que se le asigna a una característica de una planta, la cual se desea clasificar o medir. El descriptor es la unidad mínima de expresión que puede ser descrita, independientemente de otros rasgos. Ejemplo: Cantidad de espinas presentes en el fruto tierno de chayote. Estados del descriptor: Son los valores que puede tomar un descriptor. Los estados corresponden a cada una de las opciones que existen, respecto a cómo se manifiesta el fenotipo o el genotipo, para un descriptor dado. Para el presente ejemplo. Estados del descriptor: 1 = Ninguna espina, 2 = Muy pocas espinas, 3 = Pocas espinas 4 = Cantidad media de espinas, 5 = Muchas espinas. 4 1.3. Tipos de descriptores utilizados en caracterización. Se pueden estudiar características fenotípicas y genéticas. El siguiente cuadro resume los tipos de descriptores de uso frecuente. Categoría de característica Fenotípica Fenotípica Fenotípica Tipos de características Fenológicas Morfológicas Agronómicas Fenotípica Químicas Genética Genética Genética RAPD’s AFLP’s Microsatélites Ejemplos - Días a floración - Longitud del fruto - Rendimiento - Comportamiento ante enfermedades - Contenido de vitamina A en el fruto - Patrón de bandas - Patrón de bandas - Patrón de bandas Materiales y métodos. Se utilizarán muestras de frutos de chayote [Sechium edule (Jacq.) Swartz] y estopas de paste (Luffa cylindrica Roem.). Con las muestras proporcionadas por el instructor, y utilizando los descriptores y estados del descriptor incluidos en el Anexo, llene los siguientes cuadros y discuta los resultados obtenidos. 5 6 Registro de características morfológicas externas de fruto en una accesión de chayote. Fecha: Lugar de procedencia: Identificación de la accesión: Responsable: n Longitud Ancho Profundidad Peso (cm) (cm) (cm) (g) Color Forma Cantidad Cantidad de Presencia y Profundidad de Prominencia de lenticelas distribución de surcos de lóbulos espinas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 X D.E. C..V.(%) surcos 7 8 Cuadro 2. Resumen de los registros morfológicos de caracteres externos de fruto para diversas accesiones de chayote. Accesión Característica Longitud X (cm) C.V. (%) Ancho X (cm) C.V. (%) Profundidad X (cm) C.V. (%) Peso X (g) C.V. (%) Color X C.V. (%) Forma X C.V. (%) Cantidad de espinas Distribución de espinas X C.V. (%) X C.V. (%) Cantidad X de estrías C.V. (%) Distribución de surcos Profundidad de surcos Prominencia de lóbulos X C.V. (%) X C.V. (%) X C.V. (%) UNA- UNA- UNA- 9 Cuadro3. Registro de características morfológicas externas en estopas de paste. Identificación del material genético: n Longitud (cm) Forma Densidad Número de visual de la fibra Diámetro Número de Porcentaje cavidades lesiones por de placentarias insectos pudrición 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 X D.E. C..V. (%) Elabore el cuadro 4 (resumen), de manera análoga a lo realizado en el Cuadro 2. 10 Anexo 1 Descriptores morfológicos y estados del descriptor para frutos de chayote. Color externo del fruto Forma del fruto Tamaño Cantidad de espinas Distribución de espinas Cantidad de lenticelas (estrías) Presencia y distribución de surcos o hendiduras Profundidad de surcos o hendiduras Prominencia de lóbulos 1. 2. 3. 4. 1. 2. 3. 4. 1. 2. 3. 0. 1. 2. 3. 4. 0. 1. 2. 3. 4. 5. 0. 1. 2. 3. 0. 1. 2. 3. 4. 5. 0. 1. 2. 3. 0. 1. 2. 3. Blanco Crema Verde claro Verde oscuro Alargado Piriforme Redondeado Achatado Grande (16.1cm y mas) Mediano (8.1- 16cm) Pequeño (8.0 y menos) Ninguna Muy pocas Pocas Cantidad media Muchas Ninguna Sólo distal Sólo proximal Sólo en líneas En todo el fruto Irregular Ninguna Pocas Cantidad media Muchas Ninguna Cortas, sólo distal Cortas, sólo proximal Cortas, distal y proximal Longitud media, no cubren todo el fruto Largas, cubren todo el fruto Ninguna Superficial Media Profunda Ninguna Ligera Media Prominentes 11 Algunos dibujos y fotos para apoyar el trabajo de caracterización en chayote. Figura 1. Planos de longitud, ancho y grosor (profundidad) de los frutos de chayote. Dibujos de Annabelle Maffioli (1981). Figura 2. Estados del descriptor para forma del fruto de chayote. Figura 3. Estados del descriptor para cantidad de espinas en el fruto de chayote. 12 Lóbulo Surco Figura 4. Surcos y lóbulos en frutos de chayote. Figura 5. Medición de la longitud del fruto de chayote con la ayuda de un calibrador. Figura 6. Determinación del peso de un fruto de chayote. 13 1.Redondeada 3.Oblongo piriforme 5.Oblongo ovoide 7.Cilíndrica 9.Filiforme Figura 7. Estados del descriptor para la característica: forma de la estopa de paste. 14 Bibliografía de referencia. CHÁVEZ, J.L. 2003. Análisis estadístico de datos de caracterización morfológica. En: Franco, T.L. e Hidalgo, R. (eds.) 2003. Análisis estadístico de datos de caracterización morfológica de recursos fitogenéticos. Boletín técnico No. 8. Instituto Internacional de Recursos Fitogenéticos (IPGRI), Cali, Colombia. 89 p. Pp. 72-77. CRISCI, J.V.; LÓPEZ, M.F. 1983. Introducción a la teoría y práctica de la taxonomía numérica. Washington D.C., Secretaría General de la Organización de los Estados Americanos. Programa de Desarrollo Científico y Tecnológico. Serie de Biología, Monografía No.26. 132 p. CRUZ, A. 1991. 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