Reproducción Selectiva de Especies Forestales de Rapido Crecimiento

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Fco. Famudio (PhD) Genética & Mej. Forestal Universidad de Talca 1 R R e e p p r r o o d d u u c c c c i i ó ó n n S S e e l l e e c c t t i i v v a a d d e e E E s s p p e e c c i i e e s s F F o o r r e e s s t t a a l l e e s s d d e e R R á á p p i i d d o o C C r r e e c c i i m m i i e e n n t t o o C C o o n n é é n n f f a a s s i i s s e e n n e e l l g g é é n n e e r r o o P P o o p p u u l l u u s s por FRANCISCO ZAMUDIO A. (PHD) ( [email protected] ) y FERNANDO GUERRA G. ([email protected] ) Universidad de Talca Facultad de Ciencias Forestal 2 Norte 685, Talca. Chile Fono: 56 – 71 – 200379 Fax: 56 – 71 – 200455 / 200428 Talca, Junio de 2002 Palabras claves: Mejoramiento-genético, reproducción-selectiva, árboles, Populus

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  • Fco. Famudio (PhD) Gentica & Mej. Forestal

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    1

    RReepprroodduucccciinn SSeelleeccttiivvaa ddee EEssppeecciieess FFoorreessttaalleess ddee RRppiiddoo CCrreecciimmiieennttoo CCoonn nnffaassiiss eenn eell ggnneerroo PPooppuulluuss

    por

    FRANCISCO ZAMUDIO A. (PHD)

    ( [email protected] )

    y

    FERNANDO GUERRA G.

    ([email protected])

    Universidad de Talca Facultad de Ciencias Forestal 2 Norte 685, Talca. Chile Fono: 56 71 200379 Fax: 56 71 200455 / 200428

    Talca, Junio de 2002

    Palabras claves: Mejoramiento-gentico, reproduccin-selectiva, rboles, Populus

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    CCoonntteenniiddooss

    Captulo 1 - Introduccin 4

    Captulo 2 - Generalidades del gnero Populus 8

    Captulo 3 - Informacin necesaria para desarrollar una estrategia de

    mejoramiento gentico 13

    3.1 Objetivo 14

    3.2 Variacin gentica 15

    3.3 Biologa de las especies 19

    Captulo 4 - Mtodos de mejoramiento y seleccin 21

    4.1 Seleccin masal 23

    4.2 mejoramiento por retrocruzamientos 23

    4.3 generacin de variedades hbridas 24

    4.4 seleccin recurrente 25

    4.4.1 Seleccin recurrente simple (SRS) 27

    4.4.2 Seleccin recurrente para capacidad combinatoria general (SR-CCG) 28

    4.4.3 Seleccin recurrente para capacidad combinatoria especfica (SR-CCE) 30

    4.4.4 Seleccin recurrente recproca (SRR) 32

    4.5 La importancia del tiempo 33

    4.5.1 Secuencia lgica y prctica en el establecimiento de ensayos de progenie 33

    4.6 tipos de seleccin asociados a los mtodos 38

    4.6.1 Seleccin tipo masal o individual 38

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    3

    4.6.2 Seleccin tipo familiar 38

    4.6.3 Seleccin tipo ensayo de progenie 39

    4.6.4 Seleccin tipo dentro de familia 40

    4.6.5 Seleccin tipo entre familias ms seleccin dentro de familias 40

    4.7 seleccin para varios caracteres 41

    4.7.1 Seleccin en tandem 41

    4.7.2 Seleccin independiente 42

    4.7.3 Indice de seleccin 42

    Captulo 5 - Tipos de poblaciones 44

    5.1 poblacin base 45

    5.2 poblacin reproductora 45

    5.3 poblacin de produccin 46

    Captulo 6 - Estrategias de seleccin y reproduccin para el lamo 47

    6.1 reproduccin y seleccin clonal 47

    6.2 reproduccin selectiva de generaciones mltiples 50

    6.2.1 interaccin genotipo - ambiente 51

    6.3 sistemas de manejo de una poblacin reproductiva de lamos 52

    6.3.1 Sistema de reproduccin de poblacin simple 54

    6.3.2 Sistema de reproduccin de poblaciones mltiples 55

    6.3.3 Sistema de reproduccin selectiva de poblaciones replicadas 59

    Captulo 7 - Seleccin clonal 61

    Bibliografa citada 65

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    CCaappttuulloo 11

    IINNTTRROODDUUCCCCIINN

    EEl mejoramiento gentico de rboles forestales tiene un rol primordial en el manejo forestal porque contribuye al aumento de la productividad, lo cual significa un

    suplemento a los beneficios derivados de las prcticas silviculturales, tales como

    podas y raleos, as como del mejoramiento del sitio y de la calidad ambiental.

    El mejoramiento gentico se realiza mediante la reproduccin selectiva de

    genotipos superiores. Por lo tanto, el propsito del mejoramiento gentico es triple:

    1. identificar individuos,

    2. realizar cruzamientos entre ellos y

    3. obtener progenies que generen poblaciones forestales con

    caractersticas superiores a las que presentaban las poblaciones

    anteriormente establecidas en el mismo sitio.

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    Habitualmente, el incremento en productividad de rboles mejorados supera con

    creces el incremento en costo involucrado en la obtencin de la semilla

    genticamente mejorada.

    El mejoramiento asociado a caractersticas tales como resistencia a

    enfermedades y al ataque de insectos, as como algunas propiedades de la madera

    (densidad de la madera, longitud de fibras y traqueidas, etc.), tiene asociado un fuerte

    control gentico. Esto representa una ventaja puesto que asegura una ganancia

    gentica sostenida en el tiempo.

    La seleccin recurrente es el mtodo ms comn utilizado en la generacin de

    nuevos rboles con caractersticas genticas superiores. Una de las condiciones

    bsicas para su xito es la presencia de un monto sustancial de variacin gentica en

    los caracteres de valor econmico que van a ser mejorados. Un ciclo completo de

    seleccin, la cual es la unidad bsica de cualquier sistema de seleccin, se muestra en

    la Figura 1 (segn Namkoong et al. 1988). El ciclo bsico est compuesto de dos

    poblaciones, base y seleccionada, y dos actividades, seleccin y cruzamientos. Este

    ciclo se repite secuencialmente en el tiempo.

    El mejorador forestal puede variar las tcnicas utilizadas para la seleccin de

    genotipos superiores, manipular el nmero de poblaciones involucradas en cada ciclo

    y puede tratar el nmero de ciclos concurrentes en forma distinta.

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    Figura 1. Modelo bsico de un ciclo completo de seleccin. (Fuente: Namkoong et al, 1998).

    Segn Zobel y Talbert (1984), existen dos aspectos esenciales para que un

    programa de mejoramiento gentico (PMG) sea exitoso. El primero esta relacionado

    con la obtencin de una ganancia en cantidad y cualidad de los productos deseados

    tan rpido y tan eficiente como sea posible. Esto se puede obtener a travs de la

    aplicacin intensiva de los principios genticos a los programas forestales

    operacionales, lo cual resultar en rodales de mejor calidad, mejor adaptados, y de

    mayor rendimiento. En efecto, la mxima ganancia gentica puede ser lograda

    mediante el uso de unos pocos de los mejores individuos (genotipos elite) para que

    sirvan como padres y suministren las progenies que sern propagadas y plantadas con

    fines operacionales. El segundo aspecto esta relacionado con la necesidad de largo

    plazo de proveer una base gentica lo ms amplia posible, lo que es esencial para un

    progreso continuado en el mejoramiento, a travs de sucesivas generaciones.

    Poblacin

    Seleccin Cruzamientos

    Poblacin seleccionada

    Prximo ciclo

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    El desarrollo de estrategias de reproduccin selectiva (mejoramiento gentico) de

    generaciones avanzadas no es una ciencia exacta. Una estrategia es dinmica y debe

    evolucionar y cambiar con el tiempo (White et al 1993). Como fue mencionado por

    Shelbourne et al (1986):

    Una estrategia de mejoramiento gentico es un plan de batalla que permite

    asegurar ganancias genticas cercanas al ptimo, en el corto y largo plazo,

    enfrente de muchas incertidumbres. Debido a que la intuicin y el juicio

    subjetivo tienen un rol no menor en ello, el desarrollo de la estrategia es

    correctamente visto como un arte.

    En este documento se discuten una serie de aspectos relacionados con el

    diseo y desarrollo de estrategias de mejoramiento gentico forestal, con un nfasis

    en la generacin de variedades de lamo con caractersticas de inters econmico

    superiores.

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    GGEENNEERRAALLIIDDAADDEESS DDEELL GGNNEERROO PPOOPPUULLUUSS

    EEl gnero Populus comprende cerca de 30 especies y se distribuye ampliamente en Europa, Norte Amrica y Asia (FAO, 1979). Los lamos crecen naturalmente en una

    diversidad de sitios desde regiones boreales a subtropicales, y desde reas

    montaosas hasta riberas de ros. Tambin pueden formar grandes rodales naturales,

    como ocurre an en bosques boreales y a lo largo de valles fluviales. Otras veces, los

    lamos pueden formar pequeos rodales, hileras o pequeos grupos de rboles

    (Zsuffa et al, 1996)

    Este gnero tiene la capacidad de formar hbridos nter e intraespecficos en

    forma espontanea y controlada, lo cual ha permitido la creacin de un alto nmero de

    subespecies e hbridos artificiales (Orlovic et al, 1998). Esto ha resultado en una gran

    variabilidad natural que permite a las especies e hbridos de Populus crecer en una

    variedad de sitios forestales. Adems de su gran adaptabilidad, la cual es significativa

    para el mejoramiento gentico, los lamos se distinguen por su rpido crecimiento y

    facilidad de propagacin (Cain y Ormond, 1984)

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    Los lamos han sido tiles al ser humano y han sido cultivados desde tiempos

    histricos. Ellos pueden crecer en muchos tipos de sitios y sirven como una excelente

    fuente para un amplio rango de productos obtenibles de su madera, especialmente en

    zonas temperadas. Los lamos tambin juegan un rol significativo en la proteccin

    ambiental, especialmente en la proteccin del suelo contra el efecto erosivo del viento

    y del agua (Zsuffa et al, 1996). Este tipo de rbol de rpido crecimiento puede

    aumentar la diversidad forestal y enriquecer el paisaje, aumentando con ello la

    apariencia esttica del campo en una variedad de formas.

    La introduccin de variedades de lamo al pas se inici con la conquista

    espaola del territorio en el siglo XVI. Desde entonces, el lamo ha estado presente

    en el desarrollo arquitectnico de nuestras ciudades, principalmente a travs de su uso

    como un rbol ornamental. El lamo ha sido tambin un componente casi esencial del

    paisaje de nuestros campos y reas rurales, en donde este tipo de rbol ha sido usado

    principalmente para proteger cultivos agrcolas del efecto del viento y generar sombra

    al ganado.

    Slo durante el siglo XX se reconoci que el lamo puede ser una fuente

    interesante de bienes de consumo en Chile. Aunque el uso principal de la madera de

    lamo en nuestro pas ha estado orientado a la produccin de unos pocos bienes, de

    los cuales destaca la elaboracin de fsforos. Hoy en da, se est reconociendo que la

    madera de lamo tiene el potencial de ser usada para obtener bienes que podran ser

    destinados a mercados particularmente rigurosos y cuya demanda por productos

    forestales secundarios o finales de alta calidad es bastante estable en el tiempo. Aqu

    nos podemos referir al mercado europeo y norte americano.

    Las condiciones para que el cultivo intensivo de lamo tenga xito se han ido

    desarrollando sistemticamente en los ltimos 10 aos. Existe un programa nacional

    de diversificacin forestal orientado a aumentar el nmero de especies forestales que

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    conformen el futuro patrimonio econmico forestal del pas. Adems, la Comisin

    Nacional del Alamo (CNA), desde su creacin en 1995, ha venido desarrollando

    esfuerzos sostenidos para fomentar la forestacin con hbridos de lamo. Aqu es

    necesario enfatizar que existen vastas reas de la zona centro y sur de Chile (incluso

    de la IV Regin) que presentan condiciones climticas, de suelo y suministro de agua

    que permiten el cultivo intensivo de lamo. Adems, existe la ventaja que el lamo

    puede ser manejado en forma de monocultivo o asociado a una diversidad de cultivos

    agrcolas, en un sistema de manejo agroforestal. Esto ltimo podra significar una

    fuente extra de ingresos a una gran cantidad de agricultores medianos y pequeos.

    Dentro de la comunidad forestal en Chile existe la idea ya establecida que el

    gnero Populus debiera constituirse en el tercer gnero forestal de valor econmico y

    estratgico para el pas, despus de los gneros Pinus y Eucalyptus. Para que esto se

    materialice resulta fundamental que la diversidad gentica del gnero se incremente

    significativamente en nuestro pas. De esta manera se garantizar el cumplimiento de

    dos aspectos esenciales para el xito en el desarrollo de un programa de mejoramiento

    de toda especie forestal de rpido crecimiento. Estos son:

    1. Que la probabilidad de seleccionar hbridos de un valor gentico y

    comercial superior sea alta y la probabilidad que ocurra daos

    ecolgicos y econmicos asociados a una reducida base gentica sea

    baja.

    2. Que el mximo grado de mejoramiento en la productividad asociado al

    cultivo intensivo de lamo sea obtenido en un mnimo tiempo posible.

    Hasta la actualidad, los hbridos de Populus introducidos en Chile han sido

    generados genticamente en otros pases. Los cruzamientos realizados para obtener

    los hbridos se realizaron con rboles seleccionados bajo condiciones edafoclimticas

    especficas. Es probablemente que estas condiciones ambientales no sean

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    exactamente iguales a las condiciones presentes en los sitios donde el cultivo de

    lamo es posible en Chile, o bien donde los hbridos de lamo ya se encuentran

    establecidos en el pas. Adems, es posible que los criterios de seleccin de los

    individuos padres usados en la hibridacin fueron orientados a lograr objetivos

    productivos propios de las instituciones que generaron los hbridos. Esta introduccin

    de hbridos al pas se ha realizado a pesar de que nuestras condiciones ambientales y

    nuestros propios objetivos productivos o de manejo forestal pueden ser distintos a los

    de dichas instituciones.

    Segn algunos expertos, las zonas aptas para introducir lamo en Chile van desde

    la IV hasta la XI regiones, ambas inclusive, lo cual indiscutiblemente implica la

    existencia de una amplia variacin en las condiciones ambientales (clima y suelo)

    presentes en aquellos sitios donde el cultivo intensivo de lamo es posible. Esto

    ltimo justifica entonces que nuestro pas tenga su propio programa de hibridacin

    para el genero Populus, puesto que:

    1. nos permitir generar hbridos de crecimiento rpido y particularmente

    adaptados a condiciones edafoclimticas especficas de los diferentes

    sitios donde se establezca lamo en el futuro, o este ya se encuentre

    establecido;

    2. adems nos permitir independizarnos de la "compra obligada" de

    hbridos genticamente generados en el extranjero y

    3. este programa le dara a Chile la flexibilidad necesaria para poder

    responder adecuadamente, mediante la generacin de nuevos hbridos, a

    los posibles cambios del mercado forestal, los cuales tambin obligaran

    a un cambio en las estrategias productivas ligadas al manejo forestal del

    Alamo.

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    La Facultad de Ciencias Forestales de la Universidad de Talca est

    desarrollando un programa de seleccin gentica de hbridos de Populus con

    caractersticas superiores en crecimiento y calidad de la madera. Esto nos ha

    permitido la interaccin con instituciones lideres en el mejoramiento gentico de este

    gnero, como son la Poplar Molecular Genetics Cooperative (PMGC), de la

    University of Washington, de Estados Unidos, y el Institute National de la Recherche

    Agronomique (INRA), de Francia. Uno de los resultados obtenidos de esta relacin ha

    sido el aprendizaje y desarrollo de protocolos para la hibridacin de Populus spp.

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    CCaappttuulloo 33

    IINNFFOORRMMAACCIINN NNEECCEESSAARRIIAA PPAARRAA DDEESSAARRRROOLLLLAARR UUNNAA EESSTTRRAATTGGIIAA DDEE MMEEJJOORRAAMMIIEENNTTOO GGEENNTTIICCOO

    LLa siguiente informacin es necesaria para desarrollar una estrategia de mejoramiento gentico forestal:

    1. el objetivo del mejoramiento;

    2. el grado y patrn de variacin y

    3. la biologa de la especie

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    3.1 Objetivo

    El propsito del mejoramiento debe ser cuidadosamente considerado y claramente

    establecido puesto que influir en los mtodos de seleccin y reproduccin utilizados

    en diversas formas. Ejemplos de objetivos pueden ser:

    1. mejorar la produccin de madera utilizable para fines estructurales;

    2. mejorar el volumen de trozos aserrables o debobinables;

    3. incrementar la cantidad y calidad de la pulpa;

    4. desarrollar resistencia a enfermedades y plagas; etc.

    Tericamente, las opciones disponibles son mltiples, pero en la prctica, slo se

    podr alcanzar un progreso satisfactorio si el programa se concentra en un nmero

    reducido de caracteres. Estos debern ser caracteres con un valor econmico

    importante y que presenten el potencial de ser mejorados mediante una combinacin

    de seleccin gentica y silvicultura.

    El mejoramiento gentico es difcil de justificar y puede ser, incluso, superfluo

    si algn carcter puede ser fcilmente modificable mediante algn proceso

    tecnolgico alternativo.

    La eleccin del (o los) carcter(es) puede que no sea fcil y se requerir de un

    estrecho trabajo de equipo antes de tener una clara idea del objetivo del

    mejoramiento. La discusin estratgica de qu mejorar deber incluir especialistas en

    tecnologa de la madera, silvicultura, economa y manejo, proteccin forestal y

    gentica.

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    3.2 Variacin gentica

    El grado y patrn de variacin gentica determina el nivel de mejoramiento que es

    posible alcanzar y como puede ser logrado.

    Mientras mayor sea la variacin gentica y mayor el control ejercido por los

    genes sobre los caracteres de inters, mayor ser la posibilidad de obtener un

    mejoramiento de stos.

    La variabilidad gentica es compleja, pero su magnitud y tipo pueden ser

    determinados mediante ensayos genticos de campo. La variacin gentica puede ser

    dividida en los componentes aditivo y no aditivo, de manera que la varianza gentica es

    igual a la varianza aditiva ms la varianza no aditiva. En trminos ms simples, la

    varianza aditiva se debe al efecto acumulativo de los alelos en todos los loci1 gnicos

    que influencian un carcter. La varianza gentica no aditiva puede ser dividida en dos

    tipos, de dominancia y de efectos epistticos. La varianza de dominancia se debe a la

    interaccin de alelos2 especficos en un locus, mientras que la varianza de epistasis se

    debe a las interacciones entre loci. Por ahora es suficiente saber que la porcin aditiva es

    la que tiene valor para los programas de mejoramiento gentico que se basan

    principalmente en la propagacin por semilla. La variacin no aditiva puede ser

    explotada slo a travs del uso de programas de mejoramiento ms especializados que

    envuelven el desarrollo de cruzamientos intra o interespecficos, o el uso de

    propagacin vegetativa para la produccin comercial de rboles.

    La mayor parte de las caractersticas de valor econmico en rboles forestales

    estn bajo algn grado de control gentico aditivo. Caractersticas tales como la

    densidad bsica, la rectitud de fuste y otras rasgos de calidad en rboles tienen un

    1 Loci: (plural de locus) son las distintas posiciones en uno o varios cromosomas en las cuales se encuentran los genes que controlan un carcter en particular. Los genes estn formados por secuencias de ADN que codifican para la expresin del carcter.

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    componente de varianza aditiva mayor que las caractersticas de crecimiento (Burdon

    y Low 1992). Aunque estos ltimos son controlados hasta cierto grado por efectos

    genticos aditivos, ellos tienen una considerable varianza no aditiva asociada.

    Por lo tanto, todo programa de seleccin y reproduccin debe incluir el ensayo

    de progenies de fenotipos seleccionados para determinar el valor gentico real

    del rbol.

    La respuesta a la seleccin de caractersticas con considerable varianza no

    aditiva, tales como crecimiento, es generalmente menos satisfactorio que para las

    caractersticas relacionadas con la calidad de la madera, las cuales estn usualmente

    bajo un control gentico aditivo ms fuerte (Zobel y Jett 1995).

    Aunque no ha sido cuantificado en detalles, parece ser que la mayora de las

    caractersticas de adaptabilidad estn fuertemente heredadas de una manera aditiva. Por

    lo tanto, se puede obtener una excelente ganancia a travs del desarrollo de progenies

    que crezcan adecuadamente en sitios marginales y submarginales. Esto es a travs de la

    seleccin de aquellos individuos que crecen bien en dichos lugares y del uso de sus

    semillas para reforestacin en reas con similares caractersticas. El caso de la

    resistencia a pestes involucra tanto la varianza aditiva como no aditiva, dependiendo de

    la peste y la especie forestal involucrada.

    2 alelo: una de varias formas alternativas de un gene que ocupan un locus dado en un cromosoma.

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    La naturaleza ha creado la variacin necesaria para su uso en un programa de

    mejoramiento (Figura 2). Segn Zobel y Talbert (1984), el mayor objetivo del

    mejorador forestal es que los cuatro pasos siguientes se cumplan efectivamente:

    1. la determinacin del monto, tipo y causas de la variacin gentica

    dentro de la(s) especie(s) de inters forestal;

    2. el empaquetamiento de las caractersticas deseadas dentro de nuevos

    individuos generados mediante cruzamientos selectivos;

    3. la produccin masiva de estos individuos mejorados con el propsito de

    establecer plantaciones comerciales o la reforestacin con otros fines y

    4. desarrollo y mantencin de una poblacin gentica base lo ms amplia

    posible para satisfacer las necesidades de las generaciones de seleccin

    ms avanzadas.

    Figura 2. La fotografa muestra a un lamo (P. trichocarpa) que representa a un individuo con el arreglo gentico adecuado para ser incluido en un programa de reproduccin selectiva (fotografa es una gentileza del instituto INRA, Francia)

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    A medida que los resultados del mejoramiento son alcanzados y los rboles

    mejorados son obtenidos a travs de generaciones sucesivas, los

    procedimientos y estrategias utilizados para mantener y aprovechar al mximo

    la variabilidad gentica debern ser inevitablemente ms sofisticados y

    cientficamente estructurados, que aquellos utilizadas inicialmente.

    En los PMG3 que utilizan la hibridacin y/o propagacin vegetativa, los cuatro

    pasos anteriormente sealados aun se mantienen. La ventaja especial de la

    propagacin vegetativa es que el nuevo arreglo gentico, o progenie mejorada y

    obtenida mediante la seleccin y cruzamiento de rboles selectos, puede ser

    reproducido muchas veces, y cada copia (propgulo) es genticamente idntica a otra.

    Luego, la variacin observada entre copias vegetativas (ramets) del mismo hbrido

    (ortet) se debe exclusivamente a la variacin ambiental (Figura 3). La propagacin

    vegetativa permite una ganancia gentica rpida y sustancial porque todos los tipos de

    variacin gentica pueden ser capturadas. Cuando el mejoramiento forestal se basa

    nicamente en la reproduccin por semilla, slo una porcin de la variacin gentica

    de los rboles usados como padres ser pasada a las progenies.

    La hibridacin tiene una ventaja comparativa porque permite la creacin de

    algo enteramente diferente. Esto se produce mediante la recombinacin de la

    variabilidad producida en la naturaleza, la cual esta empacada en un nuevo

    producto, el rbol hbrido. Luego, la hibridacin puede hacer posible crear un rbol

    con buenas caractersticas para:

    1. adaptarse a ambientes difciles,

    2. resistir el ataque de pestes y enfermedades,

    3. obtener productos especficamente deseados y

    3 PMG: programa de mejoramiento gentico

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    4. obtener una productividad en biomasa y/o madera superior a la

    registrada por ambos padres.

    Figura 3. Fotografa obtenida del vivero experimental de lamo establecido por la Universidad de Talca, como parte del proyecto FONDEF D98I1086. Se observa la variacin gentica presente en el grado de susceptibilidad al ataque de roya, durante la temporada 2000-2001. A la izquierda, un hbrido severamente atacado por roya. A la derecha, un hbrido genticamente diferente y totalmente inmune al ataque del hongo.

    3.3 Biologa de las especies

    Finalmente, la biologa de las especies debe ser tomada en cuenta. Esto incluye

    aspectos tales como:

    1. Tipo de floracin: unisexual o bisexual;

    2. Tipo de especie: monoica o dioica;

    3. Modo de polinizacin predominante: autopolinizacin o polinizacin

    cruzada, favorecida por el viento o insectos;

    4. Habilidad para realizar injertos y formar races, tanto en pas apicales

    como en estacas obtenidas de ramas;

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    5. Edad en la que se obtiene la madurez sexual;

    6. Efectividad de la polinizacin controlada;

    7. Presencia o ausencia de los genes que controlan los caracteres de

    inters en la especie, tales como densidad de la madera, resistencia a

    enfermedades, etc.;

    8. Composicin de la varianza gentica (principalmente aditiva, o es la

    varianza no-aditiva tambin importante?)

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    21

    CCaappttuulloo 44

    MMTTOODDOOSS DDEE MMEEJJOORRAAMMIIEENNTTOO YY SSEELLEECCCCIINN

    LLas condiciones necesarias para que el mejoramiento gentico tenga xito son dos:

    1. la existencia de variacin gentica en el carcter de inters y

    2. la efectividad de escoger los padres adecuados para ser usados en los

    cruzamientos (Namkoong et al 1988).

    Las primeras tcnicas de mejoramiento gentico estuvieron basadas

    generalmente en la colecta de semilla, originada por polinizacin abierta, desde

    rboles padres con buen fenotipo (rboles plus). Estos lotes de semillas fueron

    luego directamente utilizadas para el establecimiento de plantaciones, o ms

    comnmente fueron establecidas en ensayos de progenie con el objeto de seleccionar

    aquellos rboles madre que produjeran las mejores descendencias (en ensayos

    retrospectivos).

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    22

    Variantes a estos esquemas se produjeron con la posibilidad de injertar

    material vegetativo de los rboles plus y establecer los injertos en huertos semilleros

    clonales. Posteriormente, los huertos semilleros pudieron ser raleados sobre la base

    del desempeo de las progenies en los ensayos de campo. Luego del raleo selectivo,

    los huertos pudieron ser utilizados como una fuente de semilla originada de material

    parental que demostr ser genticamente superior en los ensayos de progenie.

    Adems del uso de la seleccin intraespecfica, la generacin de hbridos

    interespecficos ha sido bastante importante en silvicultura (Fowler, 1978). El uso de

    hbridos se facilita cuando ellos pueden ser propagados vegetativamente, como es el

    caso de los lamo en distintas partes del mundo (Stettler et al 1996). Incluso cuando

    la reproduccin por semilla es considerada como prioritaria, los hbridos pueden

    demostrar ser tiles en programas operacionales, particularmente cuando las

    plantaciones comerciales deben ser establecidas en condiciones ambientales difciles.

    Los mtodos de reproduccin ms importantes usados con especies forestales

    que pueden ser reproducidas por polinizacin cruzada son (Shelbourne 1969; Allard

    1960):

    1. Seleccin masal,

    2. Mejoramiento mediante retrocruzamientos,

    3. Generacin de variedades hbridas,

    4. Seleccin recurrente

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    23

    4.1 Seleccin masal

    En este mtodo, los individuos seleccionados generan semilla mediante polinizacin

    abierta. La semilla es colectada y mezclada, no es establecida en un ensayo de

    progenie y es directamente utilizada en el establecimiento de la siguiente generacin

    de plantaciones.

    La seleccin est basada solamente en el fenotipo de la madre, puesto que no

    hay control sobre la polinizacin y, por lo tanto, el grado de parentesco con los

    rboles padre.

    En trminos simples, la semilla (de polinizacin abierta) se colecta en los

    mejores rboles en el bosque y se usa para establecer las plantaciones desde las

    cuales, a su debido tiempo, los mejores rboles sern nuevamente seleccionados.

    La efectividad de este procedimiento est determinada por la heredabilidad4

    del carcter involucrado y la intensidad de seleccin. Si la heredabilidad es alta, la

    identificacin del genotipo de los rboles madre ser precisa y las progenies

    obtenidas sern notablemente mejoradas.

    4.2 mejoramiento por retrocruzamientos

    Este mtodo es particularmente til en cultivos agrcolas para transferir genes

    especficos a una buena variedad que es deficiente en una o unas pocas

    caractersticas. En este mtodo, los retrocruzamientos son hechos con el parental

    ms deseable mientras que la seleccin se practica respecto de los caracteres

    transferidos desde el padre/madre donante.

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    24

    Las perspectivas para el uso de retrocruzamientos son bastante limitadas con

    las especies forestales, principalmente porque una sola generacin de seleccin puede

    variar entre 4 a 20 aos. Sin embargo, en especies con maduracin sexual temprana,

    los retrocruzamientos podran ser aplicados, siempre y cuando el carcter transferido

    tambin puede ser evaluado a una edad bastante temprana.

    4.3 generacin de variedades hbridas

    Las variedades hbridas dependen para su superioridad del vigor hbrido o heterosis5

    asociada con los hbridos de la generacin F1. Lneas consanguneas, clones, razas,

    variedades o incluso especies pueden ser cruzadas para obtener el efecto hetertico.

    Una vez que la combinacin hbrida adecuada ha sido identificada, los genotipos

    parentales deben ser mantenidos sin cambio, de manera que el mismo hbrido pueda

    ser producido repetidamente.

    A su vez, el hbrido obtenido, genticamente superior a las lneas parentales,

    puede ser considerado como un producto final, por lo tanto no es conveniente

    que vuelva a ser utilizado en futuros cruzamientos, ya sea con alguno de los

    padres o con otro hbrido F1, de manera que de origen a una progenie F2.

    4 Heredabilidad: la relativa importancia de la herencia en la determinacin de los valores fenotpicos particulares de un carcter. Expresa la proporcin de la variacin total en una poblacin que es atribuible a los efectos promedios de los genes, los cuales generan las diferencias genticas entre individuos. 5 Heterosis: el fenmeno de mayor capacidad adaptativa, desarrollo y supervivencia de organismos hbridos, particularmente aquellos formados mediante el cruzamiento de lneas altamente consanguneas. Heterosis es usualmente el reflejo de un incremento en la heterosigosidad, y el incremento en vigor se piensa que se debe al enmascaramiento de alelos recesivos, los cuales son deletreos en el estado homocigtico.

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    25

    Esto se debe a que cualquier nuevo cruzamiento tiene asociada la probabilidad que el

    arreglo particular de alelos que confieren la heterosis al hbrido con caractersticas

    notables puede ser destruida debido a:

    1. la segregacin independiente de los alelos, durante la meiosis, y

    2. la recombinacin aleatoria de los zigotos durante la fecundacin.

    Cruzamientos interespecficos han sido usados en un nmero limitado de

    PMG forestal, como una forma de obtener un mejoramiento gentico que no es

    posible con otros mtodos. Esto usualmente toma la forma de una combinacin de

    caracteres tiles de una especie con aquellos de otra. El resultado esperado es que los

    caracteres tengan, en general, un valor intermedio en el hbrido, as como la presencia

    de vigor hbrido.

    La generacin de variedades hbridas puede ser desarrollada mediante el

    sistema de reproduccin selectiva de poblaciones mltiples, el cual se discute en la

    seccin 6.3. Un ejemplo grfico de un ciclo de seleccin recurrente recproca para

    poblaciones reproductivas mltiples se muestra en la Figura 9.

    4.4 seleccin recurrente

    La mayor parte de los PMG forestal son diseados para entregar una ganancia

    continua a travs de varios ciclos de mejoramiento. Los mtodos de seleccin

    presentados hasta ahora estn centrados en el mejoramiento que puede ser obtenido

    en una generacin, pero ellos son tambin aplicables a programas que involucran

    varias generaciones. El procedimiento de seleccin que involucra varios ciclos de

    seleccin y cruzamiento es conocida como seleccin recurrente (Fig. 1). Varios

    esquemas de seleccin recurrente han sido diseados para plantas y animales de

    manera que se pueda utilizar la capacidad combinatoria general y, en algunos casos,

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    26

    la capacidad combinatoria especfica. El sistema ms utilizado en el mejoramiento

    gentico forestal es la seleccin recurrente simple, la cual es explicada ms abajo.

    Con este sistema, los PMG comienzan la seleccin de rboles en rodales naturales o

    plantaciones sin mejoramiento en base a sus valores fenotpicos.

    Los rboles seleccionados son luego cruzados y sus progenies son luego

    establecidas de manera tal que puedan ser usadas como una fuente de

    seleccin para la segunda generacin de seleccin.

    En muchos casos, la selecciones de la segunda generacin son hechas en base a

    valores familiares e individuales (ver seccin 4.5). Estas selecciones son luego

    cruzadas, creando una nueva generacin de progenies que pueden ser usadas como

    una fuente de selecciones para la prxima generacin.

    Este sistema es uno que se repite por si mismo. Las selecciones son hechas en

    una poblacin base (ver Captulo 5), cruzadas en una forma determinada, y las

    progenies resultantes sirven como una poblacin base para la prxima

    generacin de reproduccin.

    Es importante mencionar aqu que cuando se estructuran varios ciclos de

    seleccin, un cuidado extremo debe ser puesto en el tipo de resultado esperado, de

    manera que los recursos genticos estn disponibles para realizar el programa de

    seleccin recurrente en forma exitosa.

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    27

    El mejorador forestal debe tener las siguientes dos metas en mente cuando

    comienza un PMG forestal:

    1. obtener el mximo de ganancia gentica y en la forma ms rpida

    posible, a travs de la seleccin y produccin de semilla mejorada y

    2. mantener una base gentica grande y lo suficientemente diversa para

    permitir que el PMG sea exitoso en forma continua por varias

    generaciones.

    Shelbourne (1969) realiz una revisin del mtodo de seleccin recurrente y

    describi cuatro tipos especficos, dependiendo de la forma en que los individuos con

    caractersticas deseadas son identificados. Estos son:

    1. Seleccin recurrente simple (identificacin basada en el fenotipo

    parental);

    2. Seleccin recurrente para capacidad combinatoria general (basada en

    el desempeo promedio de cada progenie6 obtenida del cruzamiento de

    un rbol madre con varios padres evaluadores);

    3. Seleccin recurrente para capacidad combinatoria especfica (basada en

    el desempeo promedio de cada progenie obtenida del cruzamiento de

    un rbol madre con un solo padre) y

    4. Seleccin recurrente recproca.

    6 En el contexto de este documento, una progenie se refiere al conjunto de descendientes obtenidos mediante cruzamientos dirigidos o polinizacin abierta.

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    28

    4.4.1 Seleccin recurrente simple (SRS)

    Los genotipos deseables son seleccionados en base a su propio fenotipo y son

    intercruzados sin restriccin para producir las poblaciones que sern utilizadas en el

    segundo ciclo de seleccin (Fig. 1). Por lo tanto, este proceso es diferente de la

    seleccin masal, puesto que tanto el rbol padre como la madre son seleccionados.

    Ciclos adicionales de seleccin pueden ser efectuados mientras haya un mejoramiento

    efectivo. Para una intensidad de seleccin dada, el mejoramiento gentico esperado

    ser el doble que el registrado mediante la seleccin masal.

    En el mejoramiento forestal, la seleccin de rboles plus, su propagacin en

    un HSC7 y la cosecha de la semilla representa un solo ciclo de SRS. Los propgulos

    clonales pueden interpolinizarse al azar en el HSC y la semilla producida puede ser

    usada para establecer plantaciones desde las cuales se efecte el prximo ciclo de

    seleccin. Como no se realizan cruzamientos predeterminados ni tampoco ensayos de

    progenies, la SRS, al igual que la SM, slo es eficiente para caracteres con una

    heredabilidad lo suficientemente alta para realizar selecciones precisas en bsqueda

    de un genotipo superior a partir de la evaluacin fenotpica. Los otros tipos de

    seleccin recurrentes son ms adecuados para la seleccin de caracteres con una baja

    heredabilidad, puesto que ellos involucran el ensayo de cruzamientos para medir la

    capacidad combinatoria.

    4.4.2 Seleccin recurrente para capacidad combinatoria general8 (SR-CCG)

    Esto involucra el cruzamiento de individuos fenotpicamente seleccionados con un

    grupo de padres utilizados como evaluadores, los que poseen una base gentica

    7 HSC: huerto semillero clonal 8 CCG (Capacidad combinatoria general): el desempeo promedio de una progenie o un individuo cuando es cruzado con un nmero determinado de otros individuos de la poblacin.

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    29

    amplia. En el mejoramiento gentico forestal, esta prctica puede incluir alguno de

    los siguientes esquemas de cruzamiento:

    1. El cruzamiento de las selecciones con un grupo estndar de individuos

    evaluadores;

    2. El policruzamiento de individuos selectos con una mezcla de polen de

    varios individuos selectos (polimix);

    3. La colecta de semilla originada de polinizacin abierta entre los

    individuos selectos con la poblacin no seleccionada o

    4. El uso de rametos vegetativos de los individuos selectos (esto entrega

    una evaluacin adecuada de la CCG de los individuos, asumiendo que

    los efectos genticos no aditivos no son muy grande)

    La medicin de los descendientes, luego de ser plantados en un diseo de campo

    adecuado, entregar promedios del tipo:

    1. medio-hermanos,

    2. hermanos-completos o

    3. clonal,

    los cuales sern usados para obtener estimaciones de la CCG. Los individuos con los

    valores ms altos de CCG son luego propagados e intercruzados. La semilla originada

    de estos intercruzamientos es mezclada y usada para formar la poblacin del siguiente

    ciclo de seleccin.

    Este procedimiento corresponde al uso de un HSC con ensayo de progenie, el cual

    es de uso general en los PMG forestal. rboles superiores son seleccionados sobre la

    base de su propio fenotipo en el bosque y propagados vegetativamente en un huerto o

    banco clonal.

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    30

    La semilla es colectada de los rboles parentales selectos luego de efectuar alguna

    de las siguientes modalidades de cruzamiento en el HSC:

    1. polinizacin abierta,

    2. cruzamientos controlados especficos o

    3. policruzamientos.

    El resultado ser la generacin de familias de medio-hermanos o hermanos-

    completos, las cuales son establecidas en los ensayos de campo.

    La fase de ensayo de progenie implica que los individuos seleccionados son

    evaluados por su capacidad de generar progenies superiores antes de ser utilizados en

    huertos semilleros, como productores de la semilla que ser utilizada con fines

    comerciales (Fig. 4).

    4.4.3 Seleccin recurrente para capacidad combinatoria especfica9 (SR-CCE)

    La SR-CCE es posible para aquellas especies en que el mejoramiento ha avanzado a

    un nivel tal que una o ms lneas establecidas o variedades estndar son utilizadas

    consistentemente como padres, o madres, en un PMG basado en la hibridacin

    intraespecfica. En este sistema de mejoramiento se pretende mejorar la productividad

    de lneas hbridas mediante el uso de las variedades estndar como evaluadores, los

    cuales son usados recurrentemente en cruzamientos con las lneas no estndar. Los

    potenciales padres son seleccionados en base al desempeo de las progenies hbridas.

    Estos son cruzados entre ellos para producir la prxima generacin de padres

    9 CCE (Capacidad combinatoria especfica): el desempeo promedio de la progenie de un cruzamiento entre dos padres especficos que son diferentes de lo que sera esperado sobre la base de sus capacidades combinatorias generales solamente. Estas pueden ser positivas o negativas. La CCE siempre est referida a un cruzamiento especfico y nunca a un padre en particular, por s mismo.

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    31

    potenciales, los cuales sern incluidos en las lneas no estndar. En cualquier

    generacin, los padres selectos, o un subconjunto de ellos, podrn ser usados para la

    produccin de semilla comercial.

    Este procedimiento tambin requiere del establecimiento de ensayos de

    progenie para poder evaluar la efectividad de los cruzamientos (Fig. 4). En

    condiciones de campo, se cuantifica el desempeo de los rboles incluidos en las

    lneas no estndar, as como la efectividad de los parentales evaluadores.

    Figura 4. Ciclo simple de seleccin con una fase de ensayo de progenie desarrollado en forma previa al establecimiento de huertos semilleros y la seleccin final. (Fuente: Namkoong et al 1998).

    Seleccin

    Muestreo y preseleccin

    Ensayo de progenie Intercruzamientos

    Poblacin Forestal

    Poblacin forestal seleccionada o clones de

    la poblacin seleccionada

    Informacin

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    32

    Este mtodo debe desarrollarse con el cuidado de no producir poblaciones

    mejoradas con una base gentica muy reducida, lo cual es considerado insatisfactorio

    para el mejoramiento gentico forestal de generaciones avanzadas.

    4.4.4 Seleccin recurrente recproca (SRR)

    Este mtodo ha sido propuesto como un procedimiento til en la seleccin simultanea

    de CCG y CCE. Se requiere dos poblaciones genticamente heterogneas (A y B) y,

    en lo posible, deberan ser genticamente divergentes, aunque no sexualmente

    aisladas. Adems, deberan tener caractersticas tecnolgicas y un crecimiento

    deseables. Un grupo de individuos selectos de la poblacin A es cruzado con un

    muestra de similar tamao de la poblacin B. De la misma forma, un grupo selecto de

    la poblacin B es cruzado con la poblacin A. Los individuos en cada poblacin que

    muestran la ms alta CCG con la otra poblacin, basada en el desempeo de los

    cruces de ensayo, son luego cruzados entre ellos dentro de la poblacin y los

    descendientes resultantes de cada poblacin son utilizados para realizar el siguiente

    ciclo de seleccin.

    Las poblaciones desarrolladas mediante varios ciclos de SRR podran ser

    cruzadas en cualquier momento y, dependiendo del monto de divergencia en

    frecuencias gnicas y por lo tanto en heterocigosidad obtenida, los hbridos

    resultantes sern ms o menos heterticos. Este esquema construir dos poblaciones

    que son altas en CCG para las caractersticas seleccionadas y, si la heterosis inter-

    racial existe para caractersticas tales como crecimiento, estas poblaciones se tornarn

    progresivamente ms divergentes en sus frecuencias gnicas. De esta manera, se

    alcanzar un mximo de heterosis cuando estas poblaciones son cruzadas. Adems, el

    hbrido obtenido ser generalmente intermedio en caractersticas entre las dos

    poblaciones.

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    33

    En los PMG que trabajan con especies exticas de rpido crecimiento, dos

    razas (procedencias) de una especie, cada una con un buen desempeo pero

    originarias de partes distantes del rango de distribucin natural, pueden ser

    combinadas para generar un hbrido hetertico o un hbrido que tolerar las

    condiciones ambientales contrastantes de cada raza.

    4.5 La importancia del tiempo

    4.5.1 Secuencia lgica y prctica en el establecimiento de ensayos de progenie

    Uno de los aspectos ms importantes en un programa de reproduccin selectiva de

    generaciones avanzadas es el TIEMPO. Tomar aos hacer la seleccin, los

    cruzamientos y el establecimiento de los ensayos de progenie requeridos para obtener

    el mejoramiento deseado. Cuando los beneficiarios del mejoramiento gentico

    reforestan grandes reas anualmente, cada ao que las plantas sin mejoramiento son

    usadas para establecer rodales comerciales representa una prdida en el futuro

    retorno. Por lo que la fase operacional de un PMG est siempre bajo una fuerte

    presin para producir retornos tempranos.

    En todo PMG, el tiempo requerido debe balancear las posibles ganancias tanto

    en el corto como en el largo plazo. El objetivo clave del mejoramiento gentico

    clsico ha sido obtener el mximo de ganancia por unidad de tiempo.

    Para la mayor parte de las especies forestales, el tiempo que media entre dos

    generaciones de seleccin es extenso, a causa de la larga edad de rotacin y los diez o

    veinte aos que generalmente se requieren para obtener una floracin abundante.

    Aunque, corrientemente se realizan esfuerzos para acortar la edad de floracin.

    Resultados llamativos fueron observados por el primer autor en el sudeste de los

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    34

    Estados Unidos, donde empresas forestales han desarrollado invernaderos

    climticamente controlados. Por ejemplo, algunos de estos resultados muestran que

    clones de Pinus taeda pueden empezar a producir floracin tres meses despus de

    establecidos en el invernadero.

    Otro factor crtico es la necesidad de evaluar caractersticas tan importantes

    como la tasa de crecimiento, la adaptabilidad, la resistencia a enfermedades y plagas

    y la forma del rbol a una edad temprana. Generalmente se entiende que, para la

    mayora de las especies forestales, no es satisfactorio evaluar las caractersticas de

    crecimiento antes de cumplida la mitad de la rotacin (edad de cosecha), aunque

    ciertas caractersticas de la forma, madera, y adaptabilidad pueden ser evaluadas con

    precisin a una edad temprana.

    El tiempo requerido en regenerar las masas forestales es una de las limitantes

    mayores para el desarrollo de un PMG, aunque ciertos atajos se pueden desarrollar.

    Un buen ejemplo es el establecimiento de huertos semilleros, dentro de la fase

    operativa de un PMG. El mejor mtodo cientfico para establecer un HSC que arroje

    la mxima ganancia en produccin es la evaluacin cuidadosa de las progenies de

    rboles parentales selectos a travs de ensayos de progenies seguidos por el

    establecimiento de HSC de produccin, desde los cuales la semilla mejorada puede

    ser obtenida. Esto es lo que habitualmente se entiende como una secuencia lgica

    para el desarrollo del mtodo de seleccin recurrente que incluya el establecimiento

    de HSC y ensayos de progenie (ver seccin 4.4.2). La secuencia lgica tambin est

    representada por la Fig. 4.

    Aunque puede entregar la mxima ganancia gentica, esta secuencia lgica

    considera varios aos de atraso que incluyen el perodo requerido para establecer y

    evaluar los ensayos, lo que incluso puede tomar hasta la mitad del perodo de rotacin

    forestal para algunas caractersticas. Esta prdida de tiempo, antes que los rboles

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    35

    finalmente seleccionados (genticamente superiores) sean establecidos en los huertos

    y la semilla este disponible, no puede ser aceptada cuando sta se necesita

    inmediatamente para un programa de plantaciones a gran escala. Para superar este

    inconveniente, la secuencia de etapas involucrada en el mtodo de seleccin

    recurrente puede sufrir algunas modificaciones. Normalmente, los mejores fenotipos

    son seleccionados (rboles plus) e inmediatamente establecidos en el huerto antes que

    el valor gentico de sus genotipos este determinado.

    Rpidamente despus que (o al mismo tiempo que) el HSC se ha establecido

    con los mejores fenotipos, los ensayos de progenie se pueden establecen para

    determinar el "valor" gentico de los padres usados en el huerto semillero inicial. En

    cuanto los datos de las progenies son disponibles, el huerto puede ser "depurado" de

    los padres indeseables (genotpicamente inferiores).

    Durante el periodo de ensayo, la semilla para plantacin que ha sido obtenida

    en el huerto es considerablemente mejor que la semilla de origen natural, pero

    no es tan buena como aquella proveniente de un huerto en el que slo se

    mantienen aquellos rboles seleccionados que ya demostraron ser

    genticamente superiores.

    A esta alternativa se le puede denominar como secuencia prctica del mtodo de

    seleccin recurrente y est grficamente representada en la Figura 5.

    El valor del tiempo puede ser observado en la Figura 6. Una ganancia menor

    pero temprana se obtienen cuando el huerto se establece con padres escogidos slo

    por su apariencia fenotpica comparada con la ganancia obtenida cuando la calidad

    gentica de los padres es conocida. La ganancia se incrementar a medida que la

    informacin proveniente de los ensayos de progenie se hace disponible y la

    "depuracin" se realiza en el huerto semillero.

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    36

    Debe enfatizarse nuevamente que uno de las caractersticas mayores del

    mejoramiento gentico forestal es producir "el mismo monto y calidad de

    producto en menos tiempo a un costo razonable" ms que "producir ms a un

    tiempo determinado"

    Figura 5. Ciclo de seleccin recurrente con ensayo de progenie desarrollado en forma paralela al establecimiento de huertos semilleros. (Fuente: Kang y Nienstaedt 1987).

    Seleccin Polinizacin abierta o controlada y colecta de semillas

    Poblacin forestal

    Coleccin de estacas y semillas

    Depuracin y colecta de semilla superior

    Huerto semillero clonal

    Plantacin

    Ensayo de progenies

    Informacin

    Informacin

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    37

    Figura 6. Representacin grfica de la importancia del tiempo en un PMG. El establecimiento de un HSC con fenotipos que estn siendo simultneamente evaluados en ensayos de progenie puede entregar una ganancia temprana (fraccin AB). Esta es una adicin a la ganancia mayor que se obtiene despus que los datos de los ensayos de progenie estn disponibles. (Fuente: Zobel y Talbert 1984).

    Ganancia relativa

    A B

    HSC totalmente depurado

    Depuracin inicial

    HSC de primera generacin, basado slo en el fenotipo

    Punto donde el HSC podra haber sido establecido en base al genotipo, luego del ensayo de progenie

    Tiempo (aos) 0

    A B

    = Ganancia adicional al establecimiento del HSC con fenotipos no ensayados genticamente

    (+)

    (-)

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    38

    4.6 tipos de seleccin asociados a los mtodos

    Existen diversos tipos de seleccin, pero en esta seccin se tratarn algunos de los

    ms relevantes y comnmente encontrados en la literatura.

    4.6.1 Seleccin tipo masal o individual

    En el mtodo de mejoramiento mediante la seleccin masal (ver seccin 4.1), la

    tcnica de seleccin de individuos tiene el mismo nombre que el mtodo. La

    seleccin masal, tambin denominada seleccin individual (Falconer y Mackay

    1998), involucra:

    escoger individuos solamente sobre la base de sus fenotipos, sin poner atencin

    en el desempeo de los ancestros, descendientes, u otro tipo de parientes.

    La seleccin masal trabaja bien para caracteres altamente heredables, donde el

    fenotipo es un buen reflejo del genotipo. Es el nico tipo de seleccin que puede ser

    usado en rodales naturales o en plantaciones donde el pedigree es desconocido. La

    seleccin masal es raramente utilizada cuando los pedigrees son conocidos, como es

    el caso de los ensayos genticos de generaciones avanzadas, debido a que una mayor

    ganancia gentica puede ser obtenida usando otros mtodos.

    4.6.2 Seleccin tipo familiar

    Este tipo de seleccin involucra:

    La eleccin de familias enteras en base a sus valores fenotpicos. No hay

    seleccin de individuos dentro de las familias y los valores de rbol individual

    son utilizados slo para calcular los promedios familiares

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    39

    La seleccin familiar trabaja bien con caracteres de baja heredabilidad, donde los

    fenotipos individuales no son un buen reflejo del genotipo. Cuando los promedios

    familiares se basan en un gran nmero de individuos, la varianza ambiental tiende a

    ser reducida, y los promedios familiares se vuelven un buen estimador del valor

    gentico promedio. La seleccin familiar es escasamente aplicada como nico tipo de

    seleccin en un PMG forestal. Esto se debe a que una mayor ganancia gentica puede

    ser lograda a partir de otros mtodos que incluyen la seleccin familiar como parte

    del mtodo. La seleccin familiar tambin puede conducir a un incremento de la tasa

    de consanguinidad porque familias enteras pueden ser descartadas, por lo tanto se

    reduce la base gentica de la poblacin.

    4.6.3 Seleccin tipo ensayo de progenie

    Este tipo de seleccin involucra:

    la seleccin de rboles parentales en base al desempeo de las progenies.

    Primero se establece el ensayo de progenie con las descendencias de los

    rboles candidatos (por ejemplo, rboles plus originados de poblaciones

    forestales sin mejoramiento), las progenies crecen y se desarrollan, estas son

    evaluadas y, finalmente, se selecciona aquellos candidatos cuyas progenies

    presentaron las mejores caractersticas en comparacin con el resto del

    ensayo.

    Este tipo de seleccin puede ser muy precisa, debido que permite estimar en forma

    directa los valores reproductivos10 que sern usados en el proceso de seleccin. Esto

    es lo que ocurre cuando los padres de un HSC son establecidos en ensayos de

    progenie (ver seleccin recurrente para capacidad combinatoria general en seccin

    10 Valor reproductivo: es una propiedad gentica del individuo, en referencia a una poblacin en particular. Consiste en la suma de los efectos genticos aditivos de todos los alelos, en todos los loci, que controlan un carcter en un individuo.

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    40

    3.4) y los huertos son raleados de aquellos padres que demostraron ser genticamente

    pobres. Generalmente, los ensayos de progenie no son la forma inicial de seleccin

    para todos los PMG. Si el mtodo de seleccin comienza con el ensayo de progenie,

    la longitud del intervalo entre dos generaciones de seleccin se alarga

    considerablemente, lo que significa una prdida crtica en tiempo. Otros tipos de

    seleccin son usualmente ms eficientes en maximizar el monto de ganancia gentica

    por unidad de tiempo.

    4.6.4 Seleccin tipo dentro de familia

    Los individuos aqu son escogidos sobre la base de sus desviaciones del promedio

    familiar, y los valores familiares per se no son ponderados cuando se realizan las

    selecciones. De todos los tipos de seleccin, ste entrega la tasa ms baja de

    consanguinidad. Si esta tasa es alta, se transforma en un problema mayor para un

    PMG.

    4.6.5 Seleccin tipo entre familias ms seleccin dentro de familias

    Este tipo de seleccin en dos etapas involucra:

    la seleccin entre familias seguido por la seleccin de individuos dentro de

    familias.

    Esta seleccin trabaja bien con bajas heredabilidades y es el tipo predominante de

    seleccin utilizado en los PMG ms avanzados. Consiste en escoger las mejores

    familias seguido de la seleccin de los mejores individuos dentro de ellas. Un

    refinamiento de este tipo de seleccin es la seleccin combinada, en la cual se

    calcula un ndice que pondera todos lo individuos sobre la base de sus valores

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    41

    familiares combinados con sus valores fenotpicos individuales. Los coeficientes de

    ponderacin, o peso, usados en el ndice dependen de la heredabilidad del carcter.

    Ms peso es dado al promedio familiar para caracteres con baja heredabilidad,

    mientras que una mayor ponderacin es otorgada al valor individual cuando la

    heredabilidad del carcter alta.

    4.7 seleccin para varios caracteres

    La mayor parte de los PMG estn orientados a mejorar varios caracteres al mismo

    tiempo. Esto requiere que la informacin obtenida de diferentes caracteres sea

    incluida en el proceso de seleccin. Cualquiera de los tipos de seleccin mencionados

    arriba podra ser utilizado para desarrollar informacin sobre caracteres individuales,

    pero la informacin muchas veces debe ser manipulada para desarrollar un esquema

    de seleccin de multicaracteres. Esencialmente, se han desarrollado tres sistemas para

    la seleccin de caracteres mltiples.

    4.7.1 Seleccin en tandem

    En este sistema, la seleccin y posterior cruzamiento es realizado para un carcter

    primero hasta que se obtiene un nivel de mejoramiento deseado. Usualmente, el

    primer carcter es el ms importante, aunque la obtencin del grado de mejoramiento

    puede tomar ms de una generacin. Luego, los esfuerzos de seleccin y cruzamiento

    se concentran en otro carcter. Este mtodo de mejorar varios caracteres en tandem es

    raramente utilizado debido a las presiones de tiempo y la necesidad de mejorar varios

    caracteres simultneamente. El uso prioritario de la seleccin en tandem es cuando un

    carcter tiene una importancia primordial, tal como la resistencia a enfermedades.

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    42

    4.7.2 Seleccin independiente

    Este mtodo de seleccin mltiple involucra la determinacin de valores mnimos

    para cada carcter de inters. Los individuos deben cumplir con el criterio mnimo si

    ellos van a ser seleccionados. La figura 7 (extrada de Zobel y Talbert 1984) muestra

    grficamente este procedimiento.

    Figura 7. El mtodo de seleccin independiente se ilustra como si fuese aplicado a 2 caracteres. Slo aquellos individuos que superan un mnimo estndar para ambos caracteres son seleccionados. (Fuente: Zobel y Talbert 1984)

    4.7.3 ndice de seleccin

    Esta es una forma de seleccin de caracteres mltiples que combina informacin de

    todos los caracteres de inters en un solo ndice. Esto permite al mejorador asignar un

    valor total a cada individuo. Adems de informacin gentica, tambin incluye una

    ponderacin econmica a cada una de las caractersticas en consideracin. En su

    forma ms completa y compleja, un ndice de seleccin combina tanto informacin

    familiar como individual para todos los caracteres en un solo ndice.

    Caracter B

    Caracter A

    Valores mnimos de seleccin

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    43

    El valor del ndice para cada individuo es derivado a travs de una ecuacin

    de regresin mltiple, en la cual los coeficientes dependen de las heredabilidades, la

    correlacin gentica entre caracteres, y el peso econmico de cada carcter.

    Tericamente, el ndice de seleccin es el mtodo de seleccin mltiple que entrega

    la mayor ganancia gentica total para todos lo caracteres combinados (Namkoong et

    al 1988, Falconer y Mackay 1998, White y Hodge 1989) Un problema mayor consiste

    en determinar los pesos econmicos adecuados. El uso de ndices de seleccin donde

    los pesos econmicos son marcadamente incorrectos puede conducir a programas de

    seleccin muy ineficientes.

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    44

    CCaappttuulloo 55

    TTIIPPOOSS DDEE PPOOBBLLAACCIIOONNEESS

    UUna de las caractersticas ms notables del mejoramiento gentico denominado de generaciones avanzadas es la separacin de las poblaciones forestales que lo

    componen, de acuerdo a su funcin particular en el PMG. Quizs Namkoong et al

    (1966) fueron los primeros en reconocer poblaciones con diferentes funciones. Van

    Buijtenen (1975) clasific las poblaciones en cuatro tipos: poblacin reproductiva,

    poblacin de ensayo de progenie, poblacin productora de semilla y rodales

    forestales. Aqu se debe notar que la clasificacin de las poblaciones se basa en su

    funcin y no en su subdivisin fsica. Por ejemplo, una poblacin fsica simple puede

    desempear varias funciones, mientras que la poblacin reproductiva puede estar

    subdividida en subpoblaciones. A continuacin se describen las poblaciones que

    segn Zobel y Talbert (1984) deben estar siempre presentes en cualquier momento de

    un ciclo de seleccin y reproduccin.

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    45

    5.1 poblacin base

    Consiste del conjunto de rboles desde los cuales el mejorador forestal escoge para

    realizar las selecciones para la prxima generacin de reproduccin. En la primera

    generacin de mejoramiento, la poblacin base usualmente est formada por rboles

    creciendo en rodales naturales o plantaciones sin mejoramiento. En generaciones

    avanzadas, la poblacin base es muy a menudo el o los ensayos genticos que

    contienen las progenies de los rboles seleccionados de la generacin previa. La

    identidad de al menos uno y usualmente ambos padres de todas las progenies

    creciendo en el ensayo gentico es conocida. La poblacin base comnmente

    contiene entre cientos a varios miles de genotipos.

    5.2 poblacin reproductora

    Consiste de un subconjunto de individuos de la poblacin base, la cual es

    seleccionada por sus caractersticas deseables y servir como padres para la prxima

    generacin de reproduccin. Los incrementos en la ganancia gentica que resultan de

    proseguir a la siguiente generacin de mejoramiento son el resultado de los esfuerzos

    de seleccin orientados a configurar la poblacin reproductora.

    Se deber llegar a un acuerdo entre incrementar el diferencial de seleccin,

    que entrega una ganancia gentica mayor a costa de una poblacin reproductora de

    menor tamao, y la necesidad de mantener una poblacin reproductora lo

    suficientemente grande, de manera que la variacin gentica sea mantenida a un nivel

    que permita un progreso gentico continuado en futuras generaciones. En la prctica,

    se utiliza una intensidad de seleccin moderada en la configuracin de la poblacin

    reproductora. Usualmente, 200 o ms rboles seleccionados son incluidos en esta

    poblacin en cada generacin (Zobel y Talbert 1984)

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    46

    5.3 poblacin de produccin

    Esta poblacin es usada estrictamente para producir semillas o propgulos

    vegetativos para ser utilizados en programas de reforestacin operacionales. En

    algunos casos, la poblacin de produccin consiste del mismo set de genotipos de la

    poblacin reproductora, pero usualmente la poblacin de produccin es un

    subconjunto altamente seleccionado de esta ltima (genotipos elite) Entre 20 a 30

    genotipos pueden ser incluidos en la poblacin de produccin. Estos individuos

    pueden ser los mejores en la poblacin reproductora y son las mejores selecciones

    que pueden ser obtenidas en cada generacin. Ellos son escogidos para maximizar la

    ganancia gentica en plantaciones forestales comerciales.

    Una poblacin de produccin pequea y altamente seleccionada es un punto

    final desde una perspectiva reproductiva, debido principalmente a su reducida base

    gentica. Si esta poblacin se utilizara para una posterior seleccin gentica, se

    producira un decrecimiento en los esfuerzos de mejoramiento y muy rpidamente

    llevara a un incremento significativo de la consanguinidad, mediante la endogamia.

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    47

    CCaappttuulloo 66

    EESSTTRRAATTEEGGIIAASS DDEE SSEELLEECCCCIINN YY RREEPPRROODDUUCCCCIINN PPAARRAA EELL LLAAMMOO

    6.1 reproduccin y seleccin clonal

    Dos son las caractersticas que han predominado en la historia de la reproduccin

    selectiva del lamo:

    1. la reproduccin selectiva interespecfica y

    2. la seleccin clonal (Bisoffi y Gullberg 1996).

    Hbridos interespecficos se encuentran a menudo en la naturaleza donde el rango

    de distribucin de dos especies se traslapa (Eckenwalder 1984). Muchos de estos

    hbridos espontneos comenzaron a ser usados tanto en Europa como en

    Norteamrica a partir del siglo 18, aunque los primeros cruzamientos dirigidos fueron

    hechos slo a comienzos del siglo 20 (Bisoffi y Gullberg 1996). La generacin de

    hbridos interespecficos fue tambin el objetivo de los primeros programas de

    reproduccin artificial siguiendo los mtodos de seleccin modernos (Screiner 1970).

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    48

    La superioridad de los hbridos en F1 ha sido ms bien asumida que probada,

    pero estudios recientes confirman que el vigor hbrido existe (Bradshaw y Stettler

    1996). La superioridad de hbridos F1 parece ser debido generalmente a la

    complementacin de genes dominantes o codominantes llevados separadamente por

    las dos especies parentales en diferentes loci (Stettler et al 1988).

    El segundo aspecto de la mayora de los PMG de lamo ha sido el fuerte

    componente de seleccin clonal (Thielges 1985). Esto se ha debido parcialmente a los

    recursos limitados que han impuesto usualmente la maximizacin de los beneficios en

    el corto plazo. Aunque otra razn se debe a que la evaluacin precisa de clones ha

    sido efectuada gracias a la relativa facilidad que presentan los lamos para ser

    propagados tanto vegetativa como sexualmente.

    El poder de la seleccin clonal ha sido demostrado por el impresionante

    nmero de hbridos producidos por los mejoradores y cultivados a travs del

    mundo. Bissoffi (2001, comunicacin personal) seala que alrededor de 280

    cultivares o variedades son o han sido cultivadas en el mundo, la mayor parte

    representadas por clones.

    Mtodos no convencionales de mejoramiento tambin han sido probados, pero

    hasta ahora han tenido un impacto menor en la produccin de variedades. Por

    ejemplo, clones triploides11 de Populus tremula fueron producidos a comienzos de la

    dcada de los 60, pero el inters por la poliploidia12 declin en los 70, con la

    excepcin de algunos trabajos en el campo de la gentica molecular (Bradshaw y

    Stettler 1993). Interesantes resultados han sido obtenidos a travs de la variacin

    somaclonal13, especialmente en el campo de la resistencia in vitro a factores adversos

    11 Triploide: individuo con tres juegos de cromosomas, en oposicin a uno diploide que posee el nmero normal de dos sets. Uno aportado por el rbol padre y el otro por el rbol madre. 12 Poliploidia: presencia de un nmero mayor del set doble de cromosomas que caracterizan a una especie 13 Variacin somaclonal: variacin gentica producida por mutaciones que ocurren en el tejido vegetativo (somtico), por lo tanto afectan slo a los descendientes y no se transmite a travs de la herencia.

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    49

    tales como herbicidas, toxinas y sales (Michler y Haissig 1988). Algunas tcnicas

    relacionadas, tales como el cultivo de protoplastos como una base para la hibridacin

    somtica u otras aplicaciones, aunque han probado ser viable a un nivel experimental,

    su aplicacin en el mejoramiento gentico aun aparece como muy distante.

    La facilidad que presentan los hbridos de lamo para ser manipulados in vitro

    ha motivado la investigacin y aplicacin de la tecnologa recombinante del ADN14

    por su habilidad de incorporar secuencias de ADN en un genotipo bien definido con

    mnima disrupcin de su organizacin genmica. En efecto, los lamos fueron los

    primeros rboles forestales en ser genticamente transformados con un gene de

    importancia agronmica (Fillatti et al 1988).

    Hoy en da existen varios grupos de investigacin en el mundo usando los

    lamos y la gentica molecular para entender los mecanismos de expresin gnica en

    rboles (Han et al 1996). La identificacin de genes de importancia para el

    desempeo varietal tambin est siendo desarrollado desde aos recientes.

    Especficamente, los esfuerzos se han concentrado en genes involucrados en la

    resistencia a herbicidas, insectos, enfermedades y estrs debido a factores abiticos, o

    genes involucrados en ciertas vas bioqumicas tales como la sntesis de lignina.

    Debemos esperar que este tipo de estudio tendr un valor de importancia creciente en

    el futuro inmediato.

    Es evidente que la reproduccin selectiva de lamo ha creado y ensayado

    soluciones que no son slo justificadas desde una perspectiva de corto plazo sino que

    representan opciones metodolgicas potencialmente tiles en el futuro. Actividades

    tales como la generacin de haploides15 y tetraploides son ms bien clsicas, mientras

    14 Esta tecnologa consiste en el aislamiento del ADN a partir de individuos donantes, la separacin de segmentos que contienen genes de inters relevante, la insercin de estos segmentos aislados en vectores artificialmente construidos y la insercin de stos dentro del genoma (ADN) de individuos receptores 15 haploide: individuo que posee un solo juego de cromosomas, mientras que el nmero normal es de dos, uno de cada individuo parental

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    50

    que la utilizacin de la variacin somaclonal y la aplicacin de las tcnicas de

    recombinacin de ADN son ms bien recientes. Todas estas pueden ser consideradas

    como tpicamente de largo plazo. Sin embargo, un componente necesario para la

    aplicacin sistemtica de la reproduccin selectiva ha sido slo superficialmente

    explorada, tal es el caso de la reproduccin sistemtica de generaciones mltiples

    (Bisoffi y Gullberg, 1996).

    A continuacin se presentan algunos aspectos esenciales en el diseo de

    estrategias de mejoramiento para lamo, as cmo en la determinacin de la estructura

    y desarrollo de la poblacin reproductiva.

    6.2 reproduccin selectiva de generaciones mltiples

    Puesto que el potencial gentico de los lamos permite la reproduccin

    selectiva interespecfica y la seleccin clonal muestra ser una herramienta de

    xito, lo lgico ha sido que una estrategia de mejoramiento gentico del

    gnero Populus incluya la hibridacin interespecfica y todas las

    herramientas estadsticas y biotecnolgicas que permiten optimizar las

    tcnicas de seleccin basadas en la reproduccin vegetativa.

    Segn Bisoffi y Gullberg (1996), el punto de vista prevaleciente en los

    mejoradores de lamo ha sido adoptar esquemas de reproduccin selectiva enfocados

    en una ganancia que sea obtenible en una o dos generaciones. Lo anterior debido a la

    enorme variacin gentica generada en un segunda generacin de seleccin y los

    recombinantes que han podido ser obtenidos de tales trabajos han demostrado tener

    un desempeo superior al esperado.

    Por otra parte, las nuevas posibilidades de mejoramiento que pueden aportar

    las nuevas tecnologas de manipulacin del genoma podran promover una falta de

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    51

    inters por la reproduccin selectiva que involucra generaciones mltiples. Los xitos

    recientes obtenidos con el uso de la tcnica de recombinacin de ADN en lamos

    permitiran una construccin rpida de nuevos genotipos mediante la transferencia

    gnica, en vez de la seleccin a travs de varias generaciones. Las tcnicas mejoradas

    para la seleccin precisa de genes valiosos, o combinaciones gnicas, mediante el uso

    de los marcadores moleculares tambin puede ayudar a desviar la atencin del

    mejoramiento de largo plazo.

    Sin embargo, es poco probable que la aplicacin mecnica de la reproduccin

    selectiva de corto plazo (que no es lo mismo que la seleccin recurrente, la cual

    incluye distintos tipos de poblaciones, como las mencionadas en el Captulo 5), o el

    uso de las tecnologas de manipulacin molecular del genoma, entreguen los mejores

    resultados de largo plazo. Esto se debe a que los ambientes en que los lamos

    habitualmente crecen tienden a ser extremadamente heterogneos, tanto en el tiempo

    (cambios climticos estacionales, o anuales, y cclicos de largo plazo) como en el

    espacio (fluctuaciones en la disponibilidad de agua, nutrientes, oxgeno, etc.).

    Adems, como ha sido reportado para muchas especies forestales, a pesar del pobre

    conocimiento de la estructura genmica, es posible cambiar el valor promedio de

    caracteres de valor forestal a travs de la reproduccin selectiva de generaciones

    mltiples (Zobel y Talbert 1984; Namkoong et al 1988).

    6.2.1 Interaccin genotipo - ambiente

    La presencia de heterogeneidad ambiental puede dar origen a la interaccin genotipo

    x ambiente, la cual puede convertirse en un problema serio en la seleccin de hbridos

    notables. Barnes et al (1984) mencionan que una interaccin entre dos factores (por

    ejemplo: efectos debido a la familia e hbrido o clon y el sitio de ensayo) puede ser

    definida, en trminos estadsticos y genticos, como una prdida de aditividad de los

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    52

    efectos individuales (genotipo y ambiente), o bien como un cambio de orden de los

    niveles de un primer factor a diferentes niveles del segundo factor.

    En trminos simples, la interaccin genotipo x ambiente significa que el

    desempeo relativo de clones, familias, procedencias, o especies, difiere

    cuando ellos crecen en diferentes ambientes.

    Esto puede involucrar un cambio real en el rango, que es el tipo de interaccin ms

    importante para un mejorador forestal, o puede simplemente involucrar un cambio en

    la variacin de un ambiente a otro, sin que se produzca un cambio de rango (Kang y

    Gauch 1998)

    Debido a la interaccin genotipo x ambiente, la extrapolacin del fenotipo de

    un ambiente a otro puede ser difcil, puesto que los genes involucrados y sus

    expresiones pueden cambiar. Por lo tanto, la manipulacin de genes individuales,

    realizada a travs de la tecnologa recombinante del ADN, es una solucin

    insuficiente para aquellos caracteres que lo presentan. Luego, la reproduccin

    selectiva de generaciones mltiples especficamente orientada a varios ambientes-

    objetivo puede ser una solucin parcial mnima. Por lo tanto, los mejoradores de

    lamo necesitan considerar la reproduccin selectiva de largo plazo como una parte

    integral de sus estrategias reproductivas. No importa todo lo remota que pueda

    parecer la reproduccin selectiva de generaciones mltiples, las decisiones tomadas o

    no tomadas hoy van a limitar las futuras opciones si los aspectos ligados al

    mejoramiento de largo plazo son ignorados (Bisoffi y Gullberg 1996)

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    53

    6.3 sistemas de manejo de una poblacin reproductiva de lamos

    Existen al menos dos aproximaciones para mantener las poblaciones reproductivas de

    lamo en un esquema de generaciones mltiples. En un primer caso, la poblacin

    reproductiva conforma una sola unidad integra, la cual es sometida, en un generacin

    de seleccin determinada, a esquemas de cruzamientos que llevan a configurar la

    prxima generacin de progenies selectas. En un segundo caso, la poblacin

    reproductiva esta conformada por poblaciones mltiples.

    Existen varias desventajas en mantener una sola poblacin reproductiva

    grande. La eficiencia en la seleccin total es baja. Los rboles de la poblacin

    reproductiva deben ser usualmente plantados en una amplia rea, lo cual hace que el

    control ambiental sea difcil comparado con los cultivos agrcolas.

    Una poblacin reproductiva simple debe mostrar un amplio grado de

    adaptabilidad a condiciones ambientales, lo cual puede ser posible con el sacrificio de

    una disminucin en la heredabilidad y la intensidad de seleccin. Esta deficiencia

    puede ser corregida manteniendo una poblacin reproductiva subdividida, en que

    cada subpoblacin puede ser establecida en cada tipo de macro-ambiente objetivo.

    Adems, independientemente del tamao de la poblacin, existe la probabilidad que

    una poblacin simple experimente una sola secuencia de ambientes y alguno

    complejos gnicos tiles en otras condiciones ambientales sean eliminados.

    Por otra parte, el uso de una poblacin reproductiva subdividida (rplicas o

    sublineas) permite al mejorador aumentar la posibilidad de conservar y/o crear

    variacin gentica para futuras generaciones. Tambin el establecimiento de

    poblaciones mltiples, es decir, subpoblaciones que no compartan ancestros comunes,

    permitir al mejorador preservar la variabilidad actual. La creacin de nuevas

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    54

    adaptaciones en algunas de las subpoblaciones a travs de la seleccin puede mejorar

    la posibilidades de superar los problemas ambientales imprevisibles (Bisoffi y

    Gullberg 1996)

    El programa de mejoramiento gentico de lamo de Italia es un ejemplo, al

    nivel de la especie, de cmo una poblacin reproductiva mltiple puede otorgar

    flexibilidad en la mantencin de la variacin gentica (E. Bisoffi, comunicacin

    personal).

    6.3.1 Sistema de reproduccin de poblacin simple

    La Fig. 8 es una adaptacin de la Fig. 1, la cual muestra el flujo de actividades

    consideradas para un ciclo de seleccin, dentro de un sistema de seleccin recurrente,

    para el caso de una poblacin reproductiva simple. La seleccin puede ser realizada a

    travs de ensayos de progenie o seleccin genotpica-clonal. El procedimiento de

    seleccin tambin puede estar basado en el tipo de seleccin individual (el ms

    simple), algn tipo de seleccin familiar (como se menciona en la seccin 4.6), o en

    algn procedimiento de seleccin de caracteres mltiples (ver seccin 4.7). Los

    cruzamientos pueden incluir todos, o un subconjunto, de los padres selectos. Las

    variedades comerciales tambin pueden ser el total de la poblacin seleccionada o, lo

    ms probable, un subconjunto de las familias o clones seleccionados. Las

    intensidades de seleccin estn marcadas como m, para las madres y p, para los

    padres.

    Segn Bisoffi y Gullberg (1996), el sistema de reproduccin de una poblacin

    simple, en un sentido riguroso, es improbable que exista en el mejoramiento gentico

    de lamo. La mantencin de una poblacin reproductiva dividida est a menudo

    motivada por el hecho que la mayor parte de las poblaciones reproductivas utilizadas

    en el mejoramiento de largo plazo son demasiado grandes para ser manejadas como

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    Universidad de Talca

    55

    poblaciones simples. Independiente del o los objetivos del mejoramiento de lamos,

    la red global de mejoradores de lamo es probable que replique la poblacin

    reproductiva, la divida en mltiples poblaciones, o aplique ambos criterios.

    Figura 8. Desarrollo de una poblacin reproductiva simple para el caso de especies del gnero Populus. (Adaptado de Bisoffi y Gullberg, 1996). Las tasas de seleccin para madres y padres son expresadas con las letras "m" y "p", respectivamente.

    6.3.2 Sistema de reproduccin de poblaciones mltiples

    Los actividades relacionadas con la seleccin y los cruzamientos que buscan

    aprovechar los efectos heterticos, o la combinacin de caracteres, son algo ms fcil

    de organizar si consideramos la reproduccin selectiva en poblaciones mltiples. Si

    N padres

    N madres

    mN madres

    pN padres

    Seleccin

    Variedades comerciales

    Seleccin

    Seleccin Seleccin y cruzamientos intraespecficos

    Prximo ciclo

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    56

    todos los esfuerzos de mejoramiento son confinados a una sola poblacin

    reproductiva o un par de poblaciones, la organizacin del mejoramiento se puede

    complicar (Namkoong et al 1988)

    En las operaciones forestales, los diversos y a veces heterogneos

    requerimientos demandados por los usuarios de productos forestales, o los objetivos

    mltiples pueden ser alcanzados en varias formas. Por ejemplo, todos los

    requerimientos o caracteres pueden ser combinados en un solo rbol objetivo y todos

    los rboles pueden ser cruzados y manejados de la misma forma. Alternativamente,

    un rodal puede consistir de rboles similares, pero los rodales pueden ser diseados

    para diferir en su origen genotpico (por ejemplo rodales clonales) y/o rgimen

    silvicultural.

    Otra alternativa es mezclar diferentes genotipos en rodales simples de manera

    que rboles distintos satisfagan varios objetivos. Obviamente, el arreglo de metas

    para cada bloque o rodal puede variar tambin, de manera que diferentes mezclas

    estaran presentes en los diversos bloques (rodales) de manejo.

    En un sistema productivo forestal de objetivos mltiples es razonable pensar

    que diferentes poblaciones reproductivas puedan entregar genotipos para diferentes

    objetivos, los cuales pueden incluir:

    1. generar linajes adaptados a condiciones ambientales especficas;

    2. mejorar una forma especial de crecimiento;

    3. aumentar la produccin de biomasa;

    4. mejorar la calidad de la madera;

    5. aumentar la resistencia a plagas y/o enfermedades especficas.

  • Fco. Famudio (PhD) Gentica & Mej. Forestal

    Universidad de Talca

    57

    Si la accin de los genes es predominantemente aditiva, luego las poblaciones

    reproductivas pueden generar poblaciones hbridas, las cuales presentaran un

    desempeo promedio en la gran mayora de los caracteres en relacin con las

    poblaciones parentales. Estas combinaciones hbridas de poblaciones cruzadas para

    lograr diferentes objetivos corresponden una forma de seleccin independiente a

    nivel de poblaciones (Namkoong et al 1988).

    Un esquema de reproduccin selectiva mediante poblaciones mltiples es

    observado en la Fig. 9. De acuerdo con Kang y Nienstaedt (1987), las poblaciones

    subdivididas pueden consistir de poblaciones con un origen gentico distinto, como

    puede ser el caso de dos especies de Populus, una coleccin de poblaciones

    originadas de diferentes subconjuntos de la poblacin base y/o copias de la misma

    poblacin base, las cuales comparten los mismos ancestros. En los dos ltimos casos,

    nos estamos refiriendo a una sola especie.