Es la aplicación sistemática de técnicas que permiten explotar el potencial genético de las plantas en beneficio para el hombre.

MEJORAMIENTO DE PLANTASMEJORAMIENTO DE PLANTAS

El éxito depende de la habilidad para identificar progenitores promisorios, cambiar atributos deseables a través de la hibridación, reconocer y seleccionar efectivamente dentro de las poblaciones segregantes.

El mejoramiento genético es una ciencia relativamente nueva todavía en desarrollo con biología molecular y el cultivo de tejidos recientemente como nuevas herramientas.

• El mejoramiento de planta fue considerado un arte y no ciencia hasta que fueron reconocidas las leyes de la herencia de Mendel (1822-1884) y aplicadas en el mejoramiento al comienzo del siglo XX

• El mejoramiento de plantas comienza justo cuando el hombre, se hace sedentario, inicia las actividades agrícolas y establece cultivos para su alimentación y la de sus animales. Por lo tanto, la domesticación de plantas y animales marcó una de las más importantes fases en el progreso del hombre.

1.- DEFINICIÓN DE LOS OBJETIVOS: Se debe considerar las necesidades de

horticultores, comercializadores, procesadores y consumidores.– El plan requiere del conocimiento de

horticultura y utilización del cultivo.– Los objetivos podrían cambiar en el transcurso

del programa– Es importante indagar que materiales existen

satisfaciendo los requerimientos.

PLANIFICACION DE UN PROGRAMA DE MEJORAMIENTO GENÉTICO

2.- BUSCAR QUE TRABAJOS PREVIOS SE HAN REALIZADO SOBRE EL TEMA O TEMAS SEMEJANTES- Revisión de la literatura- Consultar / discutir con otros mejoradores, productores de semillas y otras autoridades

3.- BUSQUEDA DE MATERIAL DISPONIBLE- Establecer y estudiar colecciones de cultivares, formas primitivas y especies cercanas.- Si los caracteres no se encuentran en la especie ni parientes cercanos, considerar la inducción de la variabilidad a través de mutaciones e ingeniería genética (OGM).

4.- CONSIDERAR LOS FACTORES REPRODUCTIVOS

- Ciclo de vida, grado de polinización cruzada, agentes naturales de polinización.

5.- ASPECTOS GENETICOS

- Naturaleza de la herencia del carácter en consideración

- Expresión del carácter. Influencia del medio ambiente frente a la genética. Métodos de medición y selección.

- Eficiencia de los diferentes métodos de mejoramiento

6.- SELECCIONAR EL PROGRAMA DE MEJORAMIENTO SOBRE LA BASE DE TODO LOS FACTORES

CLASIFICACION DE LAS HORTALIZAS DE CLASIFICACION DE LAS HORTALIZAS DE ACUERDO A SISTEMA REPRODUCIVOACUERDO A SISTEMA REPRODUCIVO

I.SexualA. Anuales

1. Flores dioicas:polinizadas por el viento. Espinaca

2. Flores monoicas, autocompatiblesa. Polinizadas por viento. Maízb. Polinizadas por insectos. Cucurbitaceas

3. Flores perfectas: la mayoría polinizadas por viento

a. Autoincompatibles. Mostazab. Autocompatibles.

1. Polinización cruzada.Pimiento, Berenjena2. Autopolinización. Tomate, Lechuga, Poroto

B. Bianuales,flores perfectas

1. Autoincompatibles

a. Polinizadas por insectos.Brasicaceas

b. Polinizadas por el viento. Betarraga

2. Autocompatibles

Polinización cruzada por insectos:Zanahoria, cebolla,apio

C. Perennes: Diocas. Espárrago

II. Asexual. Perennes la mayoría son de polinización cruzada

A. Autocompatible. Polinización por insecto. Alcachofa

B. Autoincompatible

1.Polinización por insecto. Papa, Camote

2. Polinización por viento. Ruibarbo

III. Infértil. Apomictica obligada. Ajo

OTROS FACTORES A CONSIDERAR OTROS FACTORES A CONSIDERAR EN EL FITOMEJORAMIENTO DE EN EL FITOMEJORAMIENTO DE

HORTALIZASHORTALIZAS

Número de semillas por planta Número de semillas por fruto Tamaño de la flor y sus partes Espacio requerido por planta Momento de madurez comercial en

relación con la madurez de las semillas

¿Porqué hacer fitomejoramiento de ¿Porqué hacer fitomejoramiento de hortalizas?hortalizas?

Hay problemas que son específicos en la producción nacional y limitan la comercialización

Se cuenta con una importante colección de germoplasma nativo o naturalizado

Se tiene un grupo interdisciplinarios de investigación y conocedores del medio ambiente, capacitados para usar tecnología moderna.

El alto valor de importaciones de semillas de hortalizas. US$ 10 millones

Se estima un 30% de autoproducción por lo que existe un sector importante que requiere mejorar la calidad genética del insumo

¿Porqué realizar fitomejoramiento de ¿Porqué realizar fitomejoramiento de hortalizas?hortalizas?

No hay evidencia en algunas especies que los F1 generados por las empresas sean superiores que cultivares de polinización abierta

Los cultivares que desarrollan las empresas son protegidas(F1) y en ciertos casos no responden a los requerimientos productivos del país

Los F1 tiene un precio alto, por lo que deja fuera de competencia a muchos productores

parecen grupos de trabajo en otras Instituciones interesadas en abordar el fitomejoramiento de hortalizas

Objetivos Generales del Objetivos Generales del FitomejoramientoFitomejoramiento

Inducir cambios tecnológicos con el uso de cultivares adecuados a las condiciones propias del país

Solucionar problemas que son únicos del país y que estén restringiendo el rendimiento y la calidad de los productos en los mercados

Introducir, domesticar y mejorar genotipos que signifiquen nuevas oportunidades comerciales

Objetivos específicos del Objetivos específicos del FitomejoramientoFitomejoramiento

Mantener, caracterizar y evaluar germoplasma, para su utilización

Ampliar la variabilidad genética e introducir características deseables

Mejorar materiales con características destacadas

Introducir y evaluar cultivares comerciales. Generar y mantener semilla genética

Factores de la

Producción

Entomología

Fitopatología

Nematología

Recursos Físicos

Recursos Financieros

Recursos Humanos

Recursos Genéticos

Biotecnología

MejoramientoGenético

Trilogía Estratégica de Trilogía Estratégica de TrabajoTrabajo

Trilogía Estratégica de Trilogía Estratégica de TrabajoTrabajo

Evolución del pool genéticoEvolución del pool genético

PoolGenétic

oNativo

Selecciónpor

NativosAmericano

s

SelecciónExploradores

Españolese

Introducción a Europa

MejoramientoGenético

Tradicional

CultivaresModernos

Siglo XVI 1900-1980 1980- ? ? ac ?ac-dc

Introgresión de genesIntrogresión de genes

PoolGenétic

oNativo

Selecciónpor

NativosAmericano

s

SelecciónExploradores

Españolese

Introducción a Europa

MejoramientoGenético

Tradicional

CultivaresModernos

Especies Silvestres :

ManipulaciónGenética paraCaracteresEspecíficos

Caracteres específicos - p

obre incremento en diversidad genética

Nuestra EstrategiaNuestra Estrategia Incorporación de genesIncorporación de genes

Mayor uso de diversidad y creación de variabilidad genética

PoolGenético

Nativo

Selecciónpor

NativosAmericanos

SelecciónExploradores

Españolese

Introduccióna Europa

MejoramientoGenético

Tradicional

CultivaresModernos

Especies Silvestres

Pool Genéticode Base Amplia

MaterialAvanzad

o

NuevosCultivares

No Selección

Selección

Métodos de mejoramientoMétodos de mejoramiento

Hibridación simple

hibridación doble

inducción de mutaciones

Selección masal

selección por planta individual

selección en masa

X

METODOS DE COMBINACION o VARIACION

METODOS DE SELECCIÓN

INTRODUCCION RETROCRUZAS Y F1

INDUCCION DE LA INDUCCION DE LA VARIABILIDADVARIABILIDAD

Hibridaciones Cruzamientos lejanos Mutaciones Poliploidía Fusión de protoplastos

Acumulación de genes

METODOSMETODOS

Introducción Selección (Marcadores Moleculares) Desarrollo de líneas puras ( cultivo de

anteras y ginogenia) Hibridaciones (rescate de embriones) Transgenia

INTRODUCCION O INTRODUCCION O EVALUACIÓN DE CULTIVARESEVALUACIÓN DE CULTIVARES

Primer año:

Evaluación primaria dentro de la Estación Experimental

Segundo año

Ensayo de rendimiento en diferentes localidades

Tercer año

Ensayo de rendimiento en diferentes localidades

El movimiento de plantas económicas de un lugar a otro ha sido una de las formas más importantes en el desarrollo de la agricultura.

El hecho que mas marcó la historia de la introducción de plantas fue el descubrimiento del hemisferio occidental, evento que afectó profundamente la agricultura de ambos hemisferios.

INTRODUCCIÓN DE PLANTAS

TIPOS DE INTRODUCCIONES

Hoy cada país con una agricultura organizada debe tener la capacidad para introducir continuamente nuevos materiales de plantas o genes de importancia

1. Cultivos nuevos

2. Nuevas variedades de cultivos establecidos

3.Nuevas características para cultivares establecidos

COLECCIÓN Y EXPLORACIÓN

- Intercambio, colecta, donación

CARACTERIZACIÓN Y EVALUACIÓN

- Información sobre los descriptores botánicos, características fisiológicas, genéticas, agronómicas, industriales y bioquímicas

- nivel mínimo

- nivel avanzado

- CONSERVACIÓN

Banco Base -10 A -15º C; 30% HR > 5 años

Banco Activo 0ºC , 40-50% HR

Laboratorio Semilla

- DOCUMENTACIÓN E INFORMACIÓN

- DISTRIBUCIÓN Y UTILIZACIÓN

RECURSOS GENETICOS RECURSOS GENETICOS ACTIVIDADESACTIVIDADES

CENTROS DE DIVERSIDAD Centros primarios: máximos en diversidad Centros secundarios: tipos generados de los

primarios

CENTROS DE ORIGEN

Vavilov consideró estos centros de diversidad, los centros de origen. Diversidad han sido primariamente función de mutaciones y acumulación de ellas en el largo período.

CENTROS DE DIVERSIDAD DE ALGUNAS CENTROS DE DIVERSIDAD DE ALGUNAS HORTALIZAS HORTALIZAS

SEGÚN VAVILOVSEGÚN VAVILOV

CHINA

INDIO

S.E. ASIA

ASI A CENTRAL

ASI A MENOR

MEDITERRANEO

ETIOPIA

MEXICO SUR

AMERICA CENTRAL

ZONA ANDINA

CHILOE

AMAZONI A

Betarraga Lechuga

Repollo

Espárrago

Achicoria

Endibia

Rábano

Pepino

ensalada

Cebolla

Ajo

Espinaca

ZanahoriaMelón

Okra

Berenjena

Pepino Ensalada

Zapallos

Ají

Tomate

Maíz

Poroto

Camote

Papa

Zapallo

Ají

Poroto

Tomate

Papa

SELECCIÓN MASALSELECCIÓN MASAL

Permite eliminar los individuos no deseables dentro de una población

Permite seleccionar los individuos con características fenotípicas deseables

Se utiliza cuando un nuevo cultivo es introducido en un lugar

XAXXXAXXXXAXXXAXAXXXXAXX

XBXXXBXXXBXB

A

XXXXXXXX

B

SELECCIÓN POR PLANTA UNICASELECCIÓN POR PLANTA UNICA

Es la selección que permite avanzar rápidamente en cultivos de polinización cruzada

Permite la selección una vez introducida la variabilidad en la población

O O O O O O O O O O

O O O O

OOOO

OOOO

OOOO

Método por descendiente de semilla únicaMétodo por descendiente de semilla única

Padre 1 x Padre 2

F2 a F3

F4

F1

F6 hasta F12

F5

Espaciar al menos 50 plantas para maximizar la recombinación. El F2 se establece con una semilla F1

Cosechar una semilla de cada planta. Mantener al menos 1000 plantas

Cosechar toda la planta en F4

Se establece 5 familias en masa. Se cosecha toda la semilla de la parcela como F6

Ensayos de rendimientos

SELECCIÓN EN MASASELECCIÓN EN MASA

Relativamente lento en cualquier cultivo y mas aun en plantas de autopolinización

Después de una hibridación múltiple se requiere 6-7 generaciones para llegar a la homocigosis

X X X X X XX X X X XX X X X X X X

X X X X X XX XX X X X XX X X X X X

RetrocruzamientoRetrocruzamiento

Permite la incorporación de un gene del padre donador, sin cambiar las características del cultivar

Se puede realizar en ambiente distinto al requerido por el cultivo

PR X PNR (DONADOR)

F1

BC1

BC2

BC3

Selección

Selección

HIBRIDOS o FHIBRIDOS o F11 Cuando las plantas de polinización cruzada son

sistemáticamente autofecundadas se logra una línea pura

En plantas de autofecundación los individuos pueden ser considerados líneas puras

Por lo que las líneas puras es la progenie de un individuo homozigoto

Al cruzar dos líneas puras se produce el vigor híbrido

En plantas de polinización cruzada la respuesta al vigor híbrido es mayor.

En plantas de autofecundación es difícil manipular la hibridación

Ventajas de los híbridosVentajas de los híbridos1. Importante incremento de los componentes de rendimiento

Se expresa en el aumento del tamaño de las parte vegetativas

Aumenta el número de frutos y semillas

2. Aumenta la habilidad de cuaja de frutos

3. Aumenta los rendimientos tempraneros

4. Aumento de la uniformidad de los frutos

5. Posibilidad de aumentar la combinación de caracteres deseables

USO DE LA BIOTECNOLOGÍA EN EL USO DE LA BIOTECNOLOGÍA EN EL MEJORAMIENTO DE HORTALIZASMEJORAMIENTO DE HORTALIZAS

A TRAVES DEL CULTIVO DE TEJIDOS

A TRAVES DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR

CULTIVO DE TEJIDOS Y CELULASCULTIVO DE TEJIDOS Y CELULAS

CULTIVO DE MERISTEMAS: AJOS Y FRUTILLA INDUCCION Y PROPAGACION DE BROTES:PAPAS Y

FRUTILLAS PROPAGACIÓN MASIVA POR EMBRIOGÉNESIS

SOMATICA : ESPÁRRGO, ZANAHORIA (SEMILLA ARTIFICIAL)

CULTIVO DE ANTERAS Y GINOGENESIS:PIMIENTO Y CEBOLLA

CULTIVO DE EMBRIONES: TOMATE FUSION DE CELULAS Y CULTIVO DE PROTOPLASTO

SOLANACEAS Y BRASICACEAS

Biología MolecularBiología Molecular

Caracterización de germoplasma Caracterización e identificación de

patógenos Transformación genética : melón,

tomate, lechuga, pepino ensalada, sandía, repollo

Marcadores moleculares

Marcadores MolecularesMarcadores Moleculares

RAPD Microsatélites AFLP RFLP SCAR Secuenciación Isoenzimas

Definición de términosDefinición de términos

Especie: Población actual o potencial, interpolinizada, que tiene una estructura común y que está aislada reproductivamente. Difiere de otras poblaciones similares en uno o más caracteres, usualmente por sus partes reproductivas.

Variedad Botánica. Comprende una población dentro de una especie, que se distingue del resto de su especie por uno o más características claramente definidas.

Variedad Hortícola: Sin. Cultivar. La definición es más limitada que la anterior. Son plantas esencialmente similares en todos sus aspectos importantes de crecimiento y de calidad. Podrían no ser tan uniformes pero cuya variabilidad podría ser considerada aceptable. Esto depende de la demanda por uniformidad, por el tipo de mejoramiento o por el comportamiento genético de la especie y el medio por la cual la variedad se mantiene.

Las variedades se clasifican:Clon: Consiste en un material uniforme derivado de un individuo y mantenida por propagación vegetativa. Todos los individuos son genéticamente iguales y pueden ser mantenidos uniforme por medio de una selección menor.

Línea: Consiste en una población reproducida sexualmente, generalmente de una especie de autopolinización y mantenida por selección. Los materiales de este tipo generalmente son altamente uniforme bajo el punto de vista genético.

Cultivares no fijados: Son aquellos derivados por selección masal en un cultivo de polinización cruzada. Existe gran variación genética, pero el cultivar es reconocido por sus características de otros cultivares de la misma especie

Cultivares híbridos. Resultan del cruzamiento de dos líneas puras que originan un cultivar (F1) muy uniforme

Esquema del mejoramiento de plantas y la aplicación de herramientas biotecnológicas

RRGGMaterial Genético

Variedades comercialesDiversidad

Recombinación

EvaluaciónSelección

NuevaVariedad

Comercialización

Fijación

(F1)Inscripción

Multiplicación

Fusión de protoplastosCruzamientos lejanos

Haplo-diploidía

Selección asistida por marcadores

Selección in vitro

Multiplicación in vitro

MutagénesisVariación somaclonal

Transgénicos

UTILIZACIÓN EN LA AGRICULTURA