Post on 07-Jul-2015
Introducción
Por que mejorar las plantas?
Hombre
Plantas
Alimento
Leche
Carne
Huevo
Directa: Hoja, Tallo, Grano, Frutas Raíz etc.
Indirecta:
Otros usos
Drogas
Textil
Pinturas
Aceites
Introduccción
Mejorar las
plantas
Mas Eficientes
Mas Productivas
Tolerantes a sequía
Resistentes a Plagas
Etc.
Instinto
Necesidad
del hombre
Mitigar
el
Hambre
Introduccción
Alimento
disponible
Hambre
MUERTE
Decrece la
Población
Incremento
Población
CICLO de una
Población
An Essay on the Principle of Population
T. R. Malthus 1798: Postuló una catástrofe:
•La población crece Geométricamente
•Los Alimentos crecen Aritméticamente
Población
Alimento
Tiempo
H
A
M
B
R
E
La predicción no se cumlpió en su totalidad, pues no
consideró el “ingenio” del hombre
• Incremento en la producción
1. Uso de maquinaria agrícola
2. Uso de agroquímicos
3. Nuevas prácticas de cultivo
4. Control de plagas y enfermedades
5. Apertura de nuevas áreas de cultivo
“La predicción de Malthus sigue vigente en nuestro tiempo”
Importancia de las plantas:
(95% Alimentación mundial)
• Existen 350 mil especies de plantas:
• ≈ 3,000 sp son la fuente de alimentación
• < 200 sp se usa mundial como alimento
• ≈100 cultivos se usan en EUA como alimento
• ≈ 8 cultivos proveen la mayor parte de losalimentos en los países en desarrollo.
• Arroz, trigo, maíz, caña de azúcar, soya, mijo,yuca y papa.
En resumen:
“La humanidad depende de 24 cultivos”
• Cereales: los más importantes contribuyen
con el 60% de las calorías y 50% de las
proteínas.
• Leguminosas: con el 20% de las proteínas.
• Frutas y legumbres: Lugar secundario
• Forrajes y pastos: alimento p/rumiantes
Alimentación del hombre Estabilidad
Incremento de la población
Objetivos e importancia del fitomejoramiento
O
B
J
E
T
I
V
O
S
1. Incremento en la producción
2. Incremento en la calidad
a. Mayor eficiencia fotosintética
b. Mayor adaptación
c. Mejores características Agronómicas
d. Resistencia a plagas y enfermedades
e. Resistencia a factores adversos
a. Alto valor nutritivo
b. Mayor color, sabor, tamaño etc.
c. Resistencia al transporte
d. Resistencia al almacén
e. Reducción de sustancias indeseables
Primeros fitogenetistas
• 700 (a. c,) Sirios y Babilonios polinizaban lapalma datilera.
• 500 (a. c.) Indios americanos mejoraron el maíz.• R. Camerarius (1694), Descubrió el sexo en las
plantas.
• Teofrastio (322-288 a.c), Diferenciación sexual en palma datilera.
• T. Fairchild (1717), Primer híbrido artificial en clavel.
• T. Andrew Knight (1759-1835), Usó la hibridación con fines prácticos (Hortalizas).
• C. R. Darwin Postuló el origen de las especies.
• Juan Gregorio Mendel (1900), Postuló las leyes de la herencia, base del FITOMEJORAMIENTO.
a) Mayor eficiencia fotosintética
Modificar la estructura del área foliar, del tallo y espiga
Maíz normal
1. Espiga muy Ramificada
2. Tallo alto
3. Mazorca a mayor altura
4. Hojas Volcadas
5. Mayor área foliar
6. > Competencia x luz
Maíz enano
1. Espiga corta
2. Tallo corto
3. Mazorca a < altura
4. Hojas erectas
5. Mayor área de
contacto foliar
6. < competencia x
luz
(Gene Braquítico Br2)
Reduce la longitud del
entrenudo
Distancia entre plantas= 0.25 m Distancia entre plantas= 0.125 m
SOL
2.5 m
1.20 m
Mayor eficiencia
Planta con el gene Br2
> Densidad de plantas
> Duplica el numero de mazorcas> Captación de luz
< Competencia x luz
Mayor producción
Planta Normal
B) Mayor adaptación
A mayor adaptación > Rendimiento
P ejem: Se realizan pruebas de
adaptación con los genotipos
disponibles:
6. San pedro
5. Fco. I. madero
3. Torreón
1. Matamoros
2. Venecia, Dgo
4. Lerdo, Dgo
C .LAGUNERA
Edos. Localidades
3 4
3 1
3 2
4 3
5 3
1 2
3 4
Media
1 2 5 6 Ton/ha
Chis, 2 1 1 3 1.8
Coah 2 4 4 3 3.0
Oax 1 1 2 1 2.0
Ver 4 3 2 5 3.7
Sin 0.5 0.8 5 3 2.1
Mor 3 1 2 5 3.0
Media/
Loc 2.08 1.80 3.17 2.50 2.67 3.33 2.59
Tipos
A. General: Mejor producción
promedio
A. Específica: El mejor promedio
en una localidad
especifica
Mejor adaptación General la Colecta
Ver.(3.7 t/ha)
Mejor adaptación específica: Ver, loc. 3, 6
Sin, loc. 5
Mor, loc. 6
C) Mejora de
características
agronómicas
1. Resistencia al acame
ó acostamiento de las
plantas por efecto del
aire.
2. El acame o duello se
produce cuando el
peso del grano
aumenta demasiado y
la planta no puede
soportarlo.
3. En consecuencia, la
planta se dobla
completamente y hay
pérdida en los
rendimientos.
DFF= días a flor femenina;AP= Altura de planta;AM=Altura de mazorca;
Evaluación de híbridos
de maíz
http://www.turipana.org.co/Maiz.html
Híbrido Rend %
Test
dFF AP AM Acame %
Tallo Raíz
HEBN 23/99
9624 111 52 258 118 2.5 1.3
HEBN 14/99
9439 109 55 265 138 3.0 4.2
HEBN 22/99
9436 109 54 284 134 8.5 19.1
HEBN 26/99
9254 108 52 283 148 0.6 10.1
D) Resistencia al desgrane
A > resistencia > producción
Tabla 3. Origen de las pérdidas por Cosechadora Trigo.
Fuente: INTA PRECOP Oliveros, 2006.
ARGENTINA:
Es necesario disminuir las pérdidas en cosecha. En el año 2007 la superficie a
cosechar de Trigo fué de 5.400.000 ha.
De mantenerse las pérdidas promedio de cosecha, del orden de 115 kg/ha,
quedarán en el suelo 621.000 toneladas de trigo, las que representan unos US $
144.700.000.
http://www.bccba.com.ar/bcc/print.asp?idCanal=3994
MAÍZ (http://www.produccion.com.ar/2005/05ene_07.htm)
Cabezal 205 kg/ha de pérdidas
Tipo de pérdida Kg/ha %
Desgrane de
espigas
191 93
Voladura de espigas 14 7
E) Resistencia a pájaros
1. CARACTERÍSTICASASOCIADAS CON
RESISTENCIA
AL DAÑO POR PÁJAROS EN GIRASOL.
M. Humberto Reyes-Valdés1* y Aliber.Apolo Andrade
Aguilar
Se evaluaron 10 Híbridos experimentales de. girasol
(Helianthus annuus L.), en cuanto a su resistencia al
ataque de pájaros y algunos caracteres morfológicos
El experimento se llevó al cabo en Saltillo,Coah., en
1990,
Objetivo:
1. Identificar alguna posible variación genética en
cuanto a susceptibilidad al consumo de los aquenios
por las aves,
2. Medir la curvatura en los capítulos, por considerar a
esta variable como asociada al daño por pájaros.
se encontró que: a mayor curvatura del capítulo y alto
porcentaje de cáscara menor daño de los pájaros
Resistencia a pájaros (Sorgo)
Table 3. Linear correlation coefficients between
parameters of digestibility of neutral-detergent fibre
(NDF) and lignin, insoluble proanthocyanidins,
in sorghum.
x
y
BIRD CONTROL SEMINARS
PROCEEDINGS
University of Nebraska - Lincoln
Year 1979
NEW DEVELOPMENTS IN BIRD
RESISTANT SORGHUMS
Roger W. Bullard
U.S. Fish and Wildlife
Service, Wildlife Research
Center, Denverhttp://digitalcommons.unl.edu/c
gi/viewcontent.cgi?article=1029
&context=icwdmbirdcontrol
• La resistencia a pájaros ha sido atacada a
través de la selección de ciertas características
morfológicas como:
• Panojas colgantes, barbas largas, glumas,
grandes y semillas grandes, (Doggett, 1957)
que dificultan se alimentan las aves.
• Los sorgos con alto contenido de tanino
resistente (BR) es responsables de la mala
calidad nutricional de muchas aves sorghums.
RESISTENCIA A PÁJAROS
(SORGO)
F) Resistencia a plagas y enfermedades
A mayor resistencia > Producción
• La enfermedad es el resultado de unainteracción entre:
• El éxito depende:
– De las técnicas de selección.
– Fuentes de resistencia.
• El > éxito es el uso de “genes mayores” o resistencia vertical.
• Los métodos mas usados en la mejorapara incorporar resistencia vertical:
– el genealógico y la retrocruza
• Relación: Hospedero Vs. Patógeno
Hipótesis de “gene por gene” de Flor (1947)
Ambiente
Patógeno Hospedero
Gene del
hospedero
Genes del patógeno
Avirulentos
L L
Virulentos
l l
Resist: AL AL Resistente Susceptible
Suscep: A Al l Susceptible Susceptible
Ho: Flor (1947)
Resistencia a plagas y enfermedades
• En trigo la resistencia vertical confiere
un alto grado de resistencia.
• Se incorporan genes para la mayoría de
las razas fisiológicas del patógeno.
• Las variedades duran poco tiempo.
• P ejem: La variedad “SALAMANCA S75”
tiene varios genes de resistencia.
• Debido a los pocos genes de resistencia
con que se cuenta.
• La vida funcional de una variedad es
corta.
• La razones:
• Cambio en el ambiente y/o cambio en el
patógeno (Mutación).
Roya del tallo (Puccinia graminis f. sp. tritici)
b. Roya de la hoja
(Puccinia recondita f. sp. tritici)
Resistencia a plagas
y enfermedades
Alternativas
Acumular genes
de resistencia
En un genotipo
La formación
De Variedades
Multilineales
Gene1Gene2
Gene3Gene3
Gene…n
Línea 1Línea 2Línea 3Línea 4Línea 5
Línea ..l
Gen R1Gen R1
Gen R1Gen R1
Gen R1
Gen R l
Variedad
Multilineal
Resistencia a plagas y
enfermedades
Limitaciones
(Nelson, 1973)
1. Ausencia de genes para control efectivo.
2. Transferencia de genes Donador-------> Receptor
3. Ligamiento de genes con características indeseables.
4. El número de genes necesarios p/conferir resistencia.
5. Ilimitada producción de razas fisiológicas del patógeno.
RESISTENCIA A PLAGAS Y ENFERMEDADES
• Tendencias de fitomejoramiento genético
– en la presente década se discuten aquellas que tienen mayor aplicación en el caso de la resistencia a las enfermedades.
• En especial la obtención de métodos de ensayos más precisos,
• El desarrollo de diseños experimentales más eficientes que controlen los escapes e interferencias,
• La integreción de los métodos biotecnológicos a los esquemas convencionales:
• Ensayo in vitro, uso de la variación somaclonal y de la fusión deprotoplastos,
• Búsqueda de marcadores moleculares asociados a la resistencia para su uso en los esquemas de hibridación introgresiva y de selección de variedades, optimización de los genotipos resistentes obtenidos por ingenieria genética, portadores de genes foráneos mediante selección,
Ensayo de CampoPruebas de laboratorio
Detección
Patógeno
Cultivo in vitro
Detección molecular
Ensayo Invernadero
Nueva Fuente
de resistencia
MÉTODOS
BIOTECNOLÓGICOS
Resistencia a
plagas
• Ha tenido menos éxito con lagenética mendeliana.– Lo difícil de control experimental.
– Los hábitos del insecto.
– La distribución espacial
• Éxito hasta el 2000, con los transgénicos.– Control de lepidópteros
– Pejem: Algodón, tomate, maíz,girasol etc.
• Actualmente con los marcadores moleculares.– P ejemplo: en Arroz , insecto
Tagosades orizicolus
La planta transgénica contiene uno o más
genes que han sido insertados en forma
artificial en lugar de que la planta los
adquiera mediante la polinización. La
secuencia génica insertada (llamada el
transgen) puede provenir de otra planta no
emparentada o de una especie por completo
diferente: por ejemplo, el maíz Bt, que
produce su propio insecticida, contiene un
gen de una bacteria.
Que son las Plantas Transgénicas?
• Se evalúan técnicas moleculares:
RAPD S y Microsatélites
– Escoger la técnica que ayude a
establecer las diferencias entre
resistencia y Susceptibilidad al
insecto.
– Tener una amplia colección de
germoplasma.
Resistencia a plagas Plaga
Ensayo de Invernadero
Marcadores moleculares
MARCADORES MOLECULARES
G) Resistencia a factores adversos
• A bajas temperaturas
(Heladas)
• A altas temperaturas
• Excesos de Fe o Al.
• Bajos niveles de N2
• Déficit ó exceso de
humedad.
• Etc.
Resistencia a Sequía
• La técnica desarrollada por los investigadores consiste en:
Eliminar las proteínas ABI1 y HAB1, reguladoresnegativos de la hormona ABA (ácido abscísico),
Esto conduce a un reforzamiento de la señal hormonal y aumenta la resistencia de la planta en condiciones de sequía y salinidad.
Tras 12 días sin riego la pérdida de agua es un 85% menor en la nueva variedad
Pruebas con
Arabidopsis thaliana
Incremento en la calidad
• a) Alto valor nutritivo. P ejem: Maíz
– Mayor % de Vit-
A, Proteína, Aceite, Aminoácido
etc.
– Maíz amarillo > Vit-A que el
Blanco;
– Maíz QPM (Gene Opaco-2)>
Calidad de proteína.
– El gen de la amilosa (Ae) aumenta
la fracción del almidón del 27 al 50
%
– genes cerosos o azucarados (Su)
tienen mayor % de azúcar.
b) Mayor coloración, sabor y/o tamaño de los
frutos
• Sabor: En chiles el contenido de capcisina
– Chile dulce-------- Chile picoso
(Morrón) (De árbol u otro)
– Melón: Contenido de azúcar (Grados Brix)
• Presencia de sustancias indeseables:
– Pepino sabor amargo vs. Dulce)
• Forma: Redonda, alargado etc…
– Tomate Tipo saladet------Alargado
– Tomate Cereza------------Chico y redondo
• Color:
– Manzana: Roja Vs. Amarilla
– Tomate: Rojo vs. Amarillo (> ß-Carotenos)