Unidad III II Parcial Genética..... Mejoramiento.

Unidad III

II Parcial

Genética ..... Mejoramiento

La genética y el fitomejoramientro

• Las plantas aun siendo de una mísma especie, se encuentran diferencias y semejansas, encontramos características constrantes tantos fisiológicas como morfológicas, en otras palabras no encontramos exactamente dos plantas iguales. Estas variaciones pueden ser de clases:

1. Variaciones debido a la herencia: Estas pueden ser simples (tallos pubescente, tipo de hoja) o complejas (vigor,capacidad de macollamiento).

2. Variaciones debido al medio ambiente: Manifestaciones de la misma planta a condiciones diferentes (Alturas).

• En conclusión, estas variaciones no son completamente independientes una de otra ( Ej. El macoyamiento de arroz depende del espaciamiento, disponibilidad de nutrientes y de la humedad.

Los genes y el ambiente

• El binomio gen x ambiente es básico por lo tanto debe ser considerado en un proceso de mejoramiento.

• Gen: unidad básica de la herencia que se trasmite por medio de las células sexuales.

• Los genes: se localizan en los cromosomas y determinan los caracteres de una planta, su influencia puede ser individual o en combinación con otros, en interacción con el medio ambiente.

• Proteína: componente principal de un gen, tiene dos funciones:1. Estructural: Contribuye a formar las propiedades físicas de las células

y organísmos.2. Enzima catalizadora: por lo menos de una reacción química de la

célula


• La estrutura y función: son dos importantes facetas biológicas que los genes determinan en los organismos

• Un organísmo a tavés de los genes constituyen un proceso ordenado (vida), sin embargo por si solos no pueden actuar. (Ej: El ambiente provee la materia prima de los procesos de sintsis controlados por los genes (mellizos en ambientes diferentes)).

• Cada organismo se transforman de una etapa de su vida a otra, pero sus genes interactuan con el ambiente.


• Desde el punto de vista biológíco: Los individuos heredan solo las estructuras moleculares del huevo fertilizado del cual se desarrollan. Es decir que heredan los genes y no los producto finales de los procesos de desarrollos de cada uno. Por lo que se debe tomar en cuenta los siguientes conceptos:

1. Genotipo: Describe el juego completo de genes heredados por un dindiviuo, es constante y no es cambiado por el ambiente.

2. Fenotipo: Describe todos los aspectos del individuo (Morfológico, fisiológico, comportamiento y realción ecológica), es variable y cambiado por el ambiente.

• Un genotipo puede dar origen a diferentes fenotipos

Herencia Mendeliana

• Según las reglas descritas por Mendel, las características heredables estan bajo el control de factores particulares (genes) que son transmitidos de generación en generación por los cromosomas

• Estos postulados fueron aceptados como la base principal para los estudios de la transmisión genética, (Piedra angular para el estudio de la herencia).

• La herencia depende del comportamiento de los cromosomas y de los genes que contienen.

Herencia Mendeliana

• Leyes funamentales de la herencia.

1. Ley de la segregación independiente de los factores (genes), la que se comprueba al observar como en la segregación F1 “Aa”, al formarse los gametos, los factores (genes) se separan “A” y “a”

2. Ley de la recombinación independiente de los factores (genes), estos se pueden unir en la F2, en donde no solo se obtienen genotipos paternos “AA” y “aa”, sino que se obtiene uno diferente “Aa”

Herencia Mendeliana

Leyes funamentales de la herencia.

• En 1985, se concluyo que el trabajo de las cruzas simples en variedades de arvejas realizado por Mendel, no fue el primero relacionado con la herencia, sin embargo estes trabajos se caracterizaron por lo siguiente:

1. Por los resultados obtenidos

2. Por el elegante modelo de diseño y análisis experimental

3. Por la marcada instuición sobre la metodología necesaria para una buena biología experimental

4. Por haber escogido un organismo de auto-fertilidad que era facil de cultivar y de hibridazar artificialmente.

Herencia MendelianaPostulados o principios de la herencia. (Mendel)1. Factores o unidades en pares: Los caracteres genéticos son

controlados por factores unitarios (genes) que existen en pares (alelos) en organismos individuales.

Caracteres contrastante F1 F2 Relación F2

Semilla Redonda -arrugada Todas redondas 5,474 redondas

1,850 arrugadas2.96:1

Semilla Amarilla-verde Todas amarillas 6,022 amarillas

2,011 verdes3.01:1

Inflorescencia Axial-termina Todas axiales 651 axial

207 terminal3.14:1

Vaina Infladas-contaidas Todas infladas 882 ingladas

229 contaidas2.95:1

Vaina Verdes-amarillas Todas verdes 428 verdes

152 amarillas2.82:1

Flores Violetas-blancas Todas violetas 705 violetas

224 blancas3.15:1

Tallo Alto-enano Todos altos 787 altos

277 enados2.84:1

Herencia MendelianaPostulados o principios de la herencia.(Mendel)2. Dominancia y recesividad

• Cuando dos factores unitarios diferentes son responsables por un solo carácter presente en un individuo, un factor unitario es dominante sobre el otro, el cual se dice que es recesivo. (Ver cuadro anterior F1).

3. Segregación• Durante la formación de gametos, los pares de factores unitarios

se separan o segregan al azar, por lo que cada gameto recibe uno u otro con igual probabilidad ( 50 %)

4. Segregación independiente• Durante la formación de gametos, los factores unitarios de cada

par segregan independientemente uno de otro

Genética cuantitativa• Se refiere a que los caracteres que exhiben

variación fenotípica cuantitativa y que estan bajo el control genético de alelos aditivos, clasificados como caracteres poligénicos; son analizados y caracterizados mediantes métodos estadísticos que permite la medición de la importancia relativa de los factores genéticos durante la expresión fenotípica.

• Con lo anteriormente expuesto se establece la heredabilidad de los caracteres de una población.

Genética cuantitativa• La variación:

– Termino utilizado en genética para indicar las diferencias fenotípicas entre individuos que integran una población. (Grupos de individuos relacionados genealógicamente), esta variación es el resultado de:

Factores geneticos Influencia del medio Interacción genotipica por el ambiente Efectos de mutación

Genética cuantitativa• La variación presenta dos modalidades en su

manifestación: Continua: (Genes menores)

– Se manifiesta por pequeñas diferencias, generalmente de modalidades cuantitativas entre los individuos de una población: comunmente a esta se le llama variaciones fluctuantes.

• Causas– El ambiente– Acción de genes de herencia compleja (herencia poligenica)

• Ej: producción de grano , forraje, tamaño de planta, floración, numero de granos, etc

– La clasificación se hace por conteo, grados, kg, metros, etc.

Genética cuantitativa• La variación presenta dos modalidades en su

manifestación: Discontinua: (Genes mayores)

– Variaciones morfológicas que se manifiesta por una amplitud considerables entre individuos de una población, generalmente de modalidades cualitativas, son caracteres poco afectados por el ambiente.

• Ej: Color de un organo (rojo y blanco), forma (rugosa, lisa), tallo (alto, enano), etc.

– La clasificación se hace en forma visual, sin necesidad de medidas

– Estas variaciones son causadas por efecto de una mutación o por la acción de genes de herencia simple

Genética cuantitativa• El comportamiento génetico de un individuo o de un

conjunto, se puede determinar estudiando su progenie (Prueba de progenie), esta pruba indicará, si es homocigote o heterocigote: Para ver el efecto del ambiente es necesario observar el comportamiento de un genotipo homocigote conocido en diferentes medios.

– Ej: Linea pura (conjunto de individuos geneticamente iguales) en

suelos variables. Un clon en suelos muy varables. La generación F1 de progenitores homocigotes, cultivados en

suelos variables. El tamaño de la semilla de una linea pura. Dos semilla de igual

genotipo, pero de diferente tamaño producen plantulas diferentes, debido a la presencia de cantidades diferentes de reserva.

Genética cuantitativa• La variación:

– Varianza genotípica (Vg): Variación causada por diferencias genéticas entre los individuos. Es la suma de la varianza aditiva (Va), varianza dominate (Vd), y la varianza epistática (Vep).

• Vg = Va +Vd + Vep

– Varianza fenotipica (Vf): Es atribuible a factores que causan diferencias en el comportamiento entre individuos entre ambientes.

• Vf = Vg + Ve

Genética cuantitativa• Heredabilidad:

Los caracteres cualitativos se afectan poco por el ambiente y los cuantitativos son muy afectados, unos mas que otros. El rendimiento es uno de los caracteres mas afectado.

La porción heredable de la total variación fenotípica se llama heredabilidad.

Vf² = Vg² + Ve²

Este termino se ha usado para indicar el grado en que el fenotipo refleja al genotipo para un carácter particular en una población de plantas, pero lo mas importante es la variación fenotipica observada que es reflejada en la descendencia.


– Se expresa en porcentaje y el mayor o menor % de heredabilidad de un carácter es importante conocerlo en fitomejoramiento, porque según sea su valor podran proyectarse métodos de mejoramiento para formar variedades o híbridos en determinado número de ciclos agrícolas, esto determinará la prontitud en tiempo para mejorar un carácter.

• Ej. en maíz: Algunos investigadores han calculado los porcentajes de heredabilidad para algunos caracteres.

1. Rendimiento 15-20 %

2. Altura de planta 70 %

• Se requiere mas ciclos para formar un cultivar de alto rendimiento que ganancia o pérdida de altura.


– La desviación estandar ( ) y la varianza ( ²) son las formas usuales de medir la variación de una población o de una muestra.

– La varianza o cuadrados medios es igual al cuadrado de la desviaciones estandar (unidades cuadraticas).

– Desviación estandar Varianza

= X² ² X²

n-1 n-1


X² = ( X - U )² = SC

² SC CM

gl

gl = grados de libertad = n-1

En una muestra:

Es estimado por S = X ²

n –1

² Es estimado por S² = X²

n-1

X² = X² - ( X )² = ( X – X )² = X² - X²

n

Genética cuantitativa1) Heredabilidad expresada en su forma mas simple es:

H = G² X 100 H = % de heredabilidad

G² + E² G² = Varianza genotípica

E² = Varianza ecológica

Varianza total o fenotípica

2. Heredabilidad en el sentido mas amplio o genotípica, incluye diferentes tipos de acción génica (aditividad, dominancia, sobredominancia, epistasis e interacciones génicas diversas).

– Se define como la relación entre la varianza genotípica y la varianza observada en una población de plantas

Genética cuantitativa• Heredabilidad expresada en su forma mas amplio es:

H = G² = A² + D² + I ²

G² + E² A² + D² + I² + E²

A² = Varianza por efecto de genes con acción aditiva

D² = Varianza por efecto de genes con acción de dominancia

I² = Varianza por efecto de genes con acción de interacciones epistatica o interalelica y/o intralelica

E² = Varianza por efecto ecológico o ambiental

Genética cuantitativa• Ejemplo práctico de heredabilidad (Hse)

– En un estudio estadistico de una muestra representativa de una población, el rendimiento promedio fue de 160 gr; una planta produjo 200 gr.

• Si sabemos que el porcentaje de heredabilidad para rendimiento es del 20 %

200 – 160 = 40 gr = Ganancia40 x 0.20 = 8 gr = Corresponde a herencia40 – 8 = 32 gr = Corresponde al ambiente

– La altura promedio de una población de planta es de 220 cm, un planta midio 280 cm. (Realizarlo en clase)

• Si sabemos que el porcentaje de heredabilidad para el carater altura es del 70 %

• Consulta en biblioteca (Tarea): Consultar los diferentes porcentajes de heredabilidad de los diferentes caracteres evaluados en el maíz.

Genética cuantitativa• Ejemplo práctico de heredabilidad (Hsa)

• En un programa de mejoramiento selección “Surco por mazorca” para altura de planta y producción de grano por mazorca en maíz, 79 plantas fueron evaluadas en un experimento,cuyo diseño fue DBCA, y 4 repeticiones, en parcelas de 5m de largo y 21 plantas por repetición. Se realizó el análisis de varianza el cual fue el siguiente:

Fuente g. l. Cuadrados medios

Rendim. Alt. de planta

Familias o mazorcas 78 1.4632 145.57

Error 234 0.5904 56.61

Genética cuantitativa Ejemplo práctico de heredabilidad (Hsa)• Heredabilidad en sentido amplio

a) Rendimiento de grano:

² F = 1.4632 ó ( ² G + ² E ) El error exp. es ² E = 0.5904

• 4 ² G + ²E = 1.4632

• 4 ² G + 0.5904 = 1.4632

• ²G = 1.4632 – 0.5904 = 0.2182

• 4

• H = ² G X 100 = 0.2182 = 26.98 %

• ² G + ² E 0.2182 + 0.5904

b) Calcular para altura de la posición de la mazorca (hacerlo en clase)

Genética cuantitativa• Métodos para estimar la heredabilidad

– Con base en los datos individuales de plantas hay diferentes métodos para estimar la heredabilidad.

1. Heredabilidad considerando todos los tipos de acción génica (genotipica).

²F2 –- ² P1 + ² P2 + ² F1 a) H = 3 X 100

² F2

b. Método de componente de varianza obtenidos de un análisis de varianza

H = Varianza genotípica X 100 Varianza genotípica + varianza ecológica (error)

Genética cuantitativa• Métodos para estimar la heredabilidad

2. Heredabilidad considerando la variación génica heredable atribuible a la acción génica aditiva.

a) H = variación genética aditiva X 100

variación fenotípica

3. Uso de varianzas de generaciones: de F1 a F2

Hsa = (Vf2 - Vf1)/ Vf2 (Documento de consulta)

4. Regresión padres - descendientes (coef de regresión)1. Medios hermanos: b = ½ H ó H = b2.

2. Aautopolinización: b = H

3. Hermanos completos: b = H siempre que la epistasis aditiva no sea importante

Genética cuantitativa Supuestos importantes en el uso de la regresión padres –

descendientes Caracteres diploides de la herencia mendeliana. Población con apareamientos al azar Falta de ligamiento Los padres no son lineas puras No hay correlación del comportamiento de un padre y sus

descendientes.5. Correlaciones de padres descendientes: su comportamiento es igual al

método de regresión6. Método de retrocruza

– Hse = 2VF2 – (VR1 + VR2)/ VF2 = Va / Vf

7. Heredabilidad ralizada– H = R/S donde R = repuesta a la selección obtenida

S = diferencial de selección aplicado (diferencia entre indivuos seleccionados y el promedio general de la población.

Genética cuantitativa Estimación del número de genes que dominan un

carácter cuantitativo: La base de la variación continua son los genes

aditivos.

El interes de determinar la cantidad de genes involucrados, es porque en f2 se reflejan los fenotipos esperados.

Fromula para su cálculo: 1/4n Ej:• Aa = 1/41 = 1/4• AaBb = 1/42 = 1/16• AaBbCc = 1/43 = 1/64• AaBbCcDd = 1/44 = 1/256

Genética cuantitativa Estimación del número de genes que dominan un carácter

cuantitativo: Para determinar números bajos de pares de genes, cuya

importancia para determinación del total de categorías de posibles fenotipos:

Formula para su cálculo: 2n + 1

Ej:

Si n = 1 par de genes entonces 2x1 + 1 = 3 categorías (2,1,0)

Si n = 3 par de genes entonces 2x3 + 1 = 7 categorías (6,5,4,3,2,1,0)

Genética cuantitativa Endogamia y heterosis

Apareamiento entre dos individuos emparentados (Cruzas fraternales).

Por regla general, la consaguinidad tiene las siguientes consecuencias:

• Reducción del tamaño de la planta o semillas

• Disminución del vigor

• Pérdia parcial o total de la fecundidad

• Plantas deformes y susceptibles

• Debilitamiento gradual de la población

El cruzamiento reporta los siguientes efectos• Restaura el vigor híbrido

• Manifestación de caracteres con mayor intensidad

Genética cuantitativa Endogamia

Cuando realizamos técnicas de polinización controlada en plantas autógamas y alógamas obligamos a que se realice el 100 % de autofecundación.

La cleistogamia y el proceso de polinización controlada nos permite lograr la formación de lineas puras homocigoticas dominantes o recesivas

• Ej. De homocigosis:

• Linea pura AA x Linea pura aa

• F1 Aa heterocigotica 100%

• F2 1 AA (25) + 2 Aa (50) + 1 aa (25) = 50 %

• F3 AA (37.5) + Aa (25) + aa (37.5) = 75 %

• F4 AA (43.75) + Aa (12.5) + aa (43.75) = 87.5 %

• F5 AA (46.875) + Aa (6.25) + aa (46.875) = 93.5%

• F6 AA (48.4375) + Aa (3.125) + aa (48.4375) = 96.875%

• nueva variedad mejorada


Formula para calcular el porcentaje de homocigosis

– % h = (2m – 1)n X 100; donde

2m

Donde:

– m = # de generaciones de la segregación

– n = # de pares de genes que intervienen en un carácter

Ej: Para 5 generaciones y 1 par de genes:

– % hom = 2(5) – 1 1 X 100 = 31 1 X 100 = 96.875

2 (5) 32

aqui


Herencia extracromosómica

Son otros organelos dentro de la célula, que intervienen en la herencia; en vez de los genes que se encuentra en los cromosomas ubicados dentro del núcleo.

Tipos de herencia extracromosómicas1) Herencia citoplasmática El citoplasma contiene partículas llamadas plasmagenes que contienen

ADN y participan en la herencia de algunos caracteres: Ej: Esterilidad citoplasmica masculina, muy importante en la formación de maíz, sorgo, girasol, etc.

La herencia citoplasmatica solo es trasmitida por el progenitor femenino (herencia materna).

Se considera que esta herencia no se ajusta a herencia mendeliana debido a que la cruza directa no es igual a la cruza inversa

Genética cuantitativaEndogamia

Herencia citoplasmáticaEj:

Blanco

X

Negro

=

Blanco

Gameto femenino Gameto masculino

Negro

X

Blanco

=

Negro

Genética cuantitativaEndogamia

Interacción de genes y plasmagenes:

Sirve para explicar el mecanismo de la herencia citoplasmática. En la células femeninas y a mayor plasmagenes que en las masulinas por tanto progenitor materno el que define los resultados de las Cruzas.

Cuando la esterilidad masculina es en el citoplasma y no en los cromosomas la esterilidad se mantiene.

Plasmagenes con esterilidad – S, Plasmagenes con fertilidad – N.

Ej:

SS N

Esteril

X

Fertil

=

Esteril

Genética cuantitativaHeterosis:

Es un Fenómeno de la herencia cuantitativa que se deriva de la heterosis donde la Cruza F1entre razas, dos variedades, dos lineas, etc., producen individuos que son superiores en vigor, rendimiento y tamaño

•Consiste en el incremento de las características culitativas y cuantitativas resumidas y expresadas en un individuo que supera a sus progenitores

La heterosis por regla general es mayor en la F1, cuya generación es uniforme y similar a los progenitores.

En la F1 todos los individuos tiene el mismo genotipo y la variación manifiesta sera ambiental.

En la F2 la manifestación de vigor disminuye y la variación aumenta

Genética cuantitativaManifestación de Heterosis:

a) Mayor rendmiento de grano, forraje o frutos

b) Mayor resistencia a plagas

c) Plantas mas altas

d) Madurez precoz

e) Aumento en tamaño y número de los órganos de las plantas

f) Aumentos en algunas características internas de la planta

g) Metabolismo mas eficiente

h) Aumento de la eficiencia biológica

Genética cuantitativa

Modalidades para evaluar Heterosis:

Het =F1

P1+ P22

X 100

Het =

F1 P1 P2+2

P1 P2+2

-

X 100

Het = F1 - Vigor mejor progenitorVigor mejor progenitor

X 100

1)

2)

3)

Genética cuantitativa Heterosis:

Ejemplo de manifestación de heterosis en dos variedades de maíz, utilizando una muestra de plántula con edad de 15 dias (aplicar las fórmulas)

Características agronómicas

Variedades Generación F1

%

HeterosisC-45 LS-5E

Altura de planta cm 23.54 19.25 26.35 23.2

Peso verde de plántula gr 5.02 4.56 5.45

Peso seco de plántula gr 0.72 0.51 0.77

Peso verde de planta gr 5.89 4.16 6.26

Peso seco de raíz gr 1.06 0.95 1.16

Largo penúltima hojas cm 22.02 17.21 26.50

Genética cuantitativa Heterosis:

Ejemplo de manifestación de heterosis en dos variedades de maíz, en la produción de grano en tm/ha y altura de mazorca de los progenitores (cm) y F1 (Aplicar las fórmulas)

Variedad

Tratamientos

X

%

Heterosis

Altura

Mazorca

%

HeterosisA B

F1 6.6 5.9 80

C-45 6.0 5.6 7.7 61 31.1

LC-5E 5.5 5.1 48

Genética cuantitativa Teorías que explican la heterosis:

El fenómeno de la heterosis es conocido como vigor híbrido, se vincula a dos aspectos importantes que son el fisiológicos y el genéticos.

A. Fisológico:

1) Fusión de gametos diferentes: El vigor híbrido es el resultado de un estimulo fisiológico producto de la fusión de dos gametos haploides geneticamente dan origen a un heterocigoto y un citoplasma desbalanceado de origen materno.

2) Tamaño como ventaja inicial: La heterosis se debe a que el embrión del híbrido es mayor al embrión de cualquiera de los progenitores y, que esta ventaja se observa hasta el final, sin embrago se ha demostrado que sin esta ventaja inicial el fenómeno se manifiesta.


B. Genético: Existen dos teorias fundamentales

1) Teoría de la heterocigosis: Es conocida también como sobredominancia ó interacción de alelos, y sostiene que la formación de los heterocigotos es el responsable del mayor híbrido.

Argumentos1) Si se cruzan dos lineas puras, homocigoticas, o dos plantas autógamas, la

heterosis se manifiesta.

2) Cuando una planta alógama se autofecunda, hay heterosis , pero su vigor hibrido disminuye. Ej. Linea 1 Linea 2

aabbCCDD x AABBccdd

F1 AbBbCcDd

Por regla general, la genración F1 es mas vigorosa que cualquier progenitor porque es heterocigoto en todos los pares de genes


B. Genético: Existen dos teorías fundamentales

2) Teoría de la dominancia: Se basa en dos supuestos.

a) Que los genes dominates determinan los caracteres favorables para el vigor.

b) Que los genes recesivos determinan los caracteres desfavorables para el vigor. Esta teoría se basa en que la F1 se reunen en el cigoto del híbrido los genes favorables dominantes de los dos progenitores y además la complementación de sus otros factores favorables.

Ej. Linea 1 Linea 2

P1 aaBBCCddEE x AAbbCCDDeeF1 AaBbCCDdEe

Genética cuantitativa Objetivos de la heterosis:

1. No se ha obtenido ninguna linea homocigotica para todos los pares de genes y tan vigorosa como F1.

2. La distribución de los fenotipos siempre es simétrica y corresponde a una distribución normal.

Importancia de la heterosis• A nivel mundial tiene una importancia económica y entre sus

diferentes metodologías se utilizan en gran escala la heterosis con el objetivo de producir mayor producción.

• El avance mas relevante de la heterosis fue en 1930 con la creación de híbridios en maíz en EEUU.

Genética cuantitativa Ley del equilibrio (Ardy y Weinberg):

– Esta ley se basa en los principios de la herencia mendeliana, suponiendo la existencia de una población panmítica (Libre). También se le llama ley del equilibrio de las porciones de caracteres dominantes y recesivos , siempre y cuando persista la ausencia de fuerzas especificas que tienda a cambiar la frecuencia de los genes:

– Ej: Selección (natural o artificial) Mutacion (ni natural ni artificial Migración de genes Deriva genética


El equilibrio genético:

Se alcanza después del apareamiento al azar, cuando la frecuencia de genes y genotipos se mantienen constantes de generación en generación, sin someterla apresión de selección, migración y mutación. (Factores de la variación).

Frecuencia de genotipos

Formula: P2 + 2pq +q2


Fórmula: p2 + 2pq +q2

– Ej. En un simple locus nosotros podemos tener A1 y/o A2 los cuales vamos a distinguir como A1 y A2

– Tabla 1. Relación entre la frecuencia de genes en los padres con frecuencia de los progenitores

Donde: p + q = 1 Solo hay dos alelos para este locus

p + P + ½ H Frecuencia del gen A1

q + Q + ½ H Frecuencia del gen A2 P + H + Q =1

Genes Genotipos

A1 A2 A1A1 A1A2 A2A2

Frecuencia p q P H Q

Genética cuantitativa• Ley del equilibrio (Ardy y Weinberg):


– Tabla 2.

Los cigotos asi formados produciran genotipos en la siguiente frecuenciaAA Aa aa

p2 2pq q2

P H Q

Donde: A = P + ½ H a = Q + ½ H

= p2 + ½ (2 pq) = q2 + ½ (2 pq)

= p2 + p (1-p) = q2 + q (1- q)

= p2 + p - p2 = q2 + q - q2

= p = q

Gametos masculinos

A

(p)

a

(q)

Gametos femeninos A (p) AA (p2) Aa (pq)

a (q) Aa (pq) aa (q2)



– En este caso si la población no estuviera en equilibrio bastaria una generación para estabilizar la frecuencia de genes y genotipos

Ejemplo 1: Color de ganado Shorthon (Calcular en clase)

Individuos % Fre. genot

– Rojo RR 360 36 P

– Ruano Rr 480 H

– Blanco rr 160 Q

Total 1000 100


Ejemplo 1: Color de ganado Shorthon

360/840 x 100 = 43% La nueva frec. de A1A1 entre los padres después de selección

480/840 x 100 = 57 % La nueva frec. de A1A2 entre padres después de selección.

Frecuencia de los genes A1 entre esos padres = p = P +1/2 H

Frecuencia de lso genes A2 entre esos padres = q = Q +1/2 H

P = 0.43 H = 0.57 Q = 0 Este individuo se elimina

P = 0.43 + ½ (0.57) = 0.715 = 71.5 %

Q = 0 + ½( 0.57) = 0.285 = 28.5 %



Las plantas A1A1 y A1A2 seleccionadas son apareadas al azar : Frecuencia de genes de los gametos a la frecuencia de genes de la progenie

Progenie después del cruzamiento:A1A1 = p² 0.51 = 51 %A1A2 = 2 pq = 2x0.715x0.285 = 0.41 = 41 %

A2A2 = q² =0.08 = 8 %

Gametos femeninos y su frecuencia

Gametos mascul. y su frec. A1 (p .715) A2 ( q 0.285)

A1 ( p 0.715) A1A1 (P² 0.51) A1A2 (pq 0.205)

A2 (q 0.285) A1A2 (p² 0.205) A2A2 (q² 0.08)



Frecuencia de genes R Frecuencia de genes r

R = P + ½ H r = Q + ½ H

R = 36 + (48) / 2 r = 16 + (48) / 2

R = 60 % = 0. 6 r = 40 % = 0.40

Gametos masculino

Gametos Femeninos R 0.6 r 0.4

R 0.6 RR 0.36 Rr 0.24

r 0. 4 Rr 0.24 rr 0.16


Ejemplo 2: Si p = 0.6 y q =0.4; (p +q = 1), Cual es el porcentajes de sus respectivos genotipos:

% A1A1 = p² = (0.6)² = 0.36 x100 = 36 %% A1A2 = 2pq = 2(0.6x0.4) = 0.48 x100 = 48 %% A2A2 = q² = (0.4)² = 0.16 x100 = 16 %

Ejemplo 3En el caso de realizarse selección, si todos los genotipos A2A2 son inferiores y pueden ser facilmente identificados, pueden ser removidos por selección.

Si la población tenía 1000 individuos y nosotros removimos todos los indiviuos A2A2 (16 % de la población), la población podría consistir de:

A1A1 : 36 % x 1000 = 360 individuosA1A2 : 48 % X 1000 = 480 individuos

Total = 840 individuos

La frecuencia de genes después del apareamiento sera de:p = P + ½ H = 0.715 = 71.5 % y q = Q + ½ H = 0.285 = 28.5 %

IV UnidadIV Unidad

Métodos de mejoramientoMétodos de mejoramiento

Métodos de mejoramientoDefinición de variedad:

Variedad mejorada de polinización libre: Es una muestra de una población cuya identidad queda definidad por características agronómicas típicas, que son relativamente constante en tiempo y espacio, y la distinguen de otras varieades conocidas.

Es la subdivisión de una clase (especie) que es: Diferente, Uniforme y Estable:Diferente: Porque posee características que la distingue de otras

variedades conocidas y definen su identidad

Uniforme: Porque las características típicas que definen su identitadad, presenta un rango de variación reducido.

Estable: Porque las características esenciales que la identifican son relativamente constantes en tiempo y espacio.

Métodos de mejoramientoDefinición de variedad:

Variedad Sintetica: Variedad obtenida a partir de 5 lineas ( No

necesariamente puras) autofecundadas por lo menos . Se aprovecha es variedad en F1 o en generación avanzada (Cada vez que sea necesario).

Variedad Top Cross: Cruzamiento de primera generación entre una entrada

y un tester que tiene una base genética mas o menos amplia. El tester puede ser una población local, en principio mejorada, y aporta generalmente unos factores de adaptación favorable (Rusticidad).

Métodos de mejoramientoDefinición de Híbrido:

Como sustantivo este termino indica el resultado deun cruzamiento. Puede tratarse de la primera generación o de una generación avanzada.

Híbrido Intervarietal:

Cruzamiento de primera generación entre 2 o 3 o mas variedades que tiene una base genética mas o menos estable.

Híbrido Multiple ( Sintético):

Es la primera generación de un cruzamiento multiple realizado a partir de de 5 lineas puras como mínimo.

Métodos de mejoramientoDefinición de Hibrido:

Híbrido Simple:

1. Hibrido F1 procedente del cruzamiento de 2 lineas estables

2. Semilla cosechada en la linea A castrada o androesteril

polinizada por la linea B

Híbrido de Tres Vias:

Híbrido obtenio por el cruzamiento de un hibrido simple y de una linea. Hace intervenir por lo 3 lineas parientales.

Híbrido Doble:

Híbrido obtenido por el cruzamiento de 2 híbrido simple. Hace intervenir 4 lineas puras.

Métodos de mejoramientoDefinición de Híbrido:

Híbrido Cuadruple: Híbrido obtenido por el cruzamiento de 2 híbrido doble.

Híbrido Complejo: Híbrido de la primera generacion entre: 1. Población P ( adaptada al ambiente de cultivo, de origen local o no). 2. Conjunto de lineas autofecundadas selectas, escogidas en funcion de capacidad combinatoria general con P; pueden ser tomadas aisladamente o en híbridos simples, dobles o de tres vias.

Ej: con tres lineas (a, b, c)a x P (a x b) x P( ( a x b ) x c ) x PSintético x P

Hemanos completos

Medios hemanosAutopolinización

Polen de Padre Recurrente

Retrocruza

Métodos de mejoramiento genético de las plantas cultivadas

IntroducciónSelección

– Individual

– Masal

Hibridación y cruzamientoMerjoramiento por mutación


El fitomejoramiento es un proceso continuo que incluye varias etapas importantes Identificación de material y determinación de

características deseables.Desarrollo y formación de cultivares de calidad

(Experimentación).Evaluación de materiales en diferentes ambientes

(Validación).Producción de semilla ( multiplicación).Divulgación de resultados (extensión).


La formación de un cultivar es un proceso que incluye varios pasos:

1. Colección de germoplasma básico inicial.

2. Diseño de programas a corto, mediano y largo plazo, aprovechando la variación natural existente.

3. Planeamiento de cruzas intervarietales, teniendo como progenitor las variedades sobresalientes.

4. Determinación de los factores limitantes.


La evaluación de materiales en ambientes diferentes (genotipo x ambiente) significa lo siguiente:

1. Diseños de experimentos comparativos en varias localidades y estaciones del año. Tomando en cuenta las colecciones mas sobresalientes.

2. Diseño de experimentos con diferentes tecnologías (densidades, fertilización, riego, control de plagas, etc.) usando como base las variedades criollas o colectas introducidas

Método de introducción Consiste en la práctica de coleccionar para una

región o ambiente específico, el germoplasma natural disponible en otra región; o bien solicitando material a bancos de germoplasmas ya existentes, para utilizarlos en programas de adaptación y reproducción: Se fundamenta en dos objetivos:

1. Formar un banco de germoplasma.

2. Para iniciar o continuar un prgrama de mejoramiento.

Método de introducción Para lograr los objetivos, se requiere registrar los

siguientes datos:

1. Sistema de producción.2. Tolerancias específicas.3. Tamaño de la muestra.4. Localización geográfica (Latitud, Altitud y Longitud).5. Tipo de planta (Alogama o Autogama).6. Manejo ( de 8 –10 años envases de vidrio en cuartos

frios a ambiente de 4 oC y 32 % de HR).7. Evaluación ( laboratorio o campo).

Método de Selección Consiste en la eliminación gradual de características

indesebles en los materiales de interes en un programa de mejoramiento:

Las selección puede ser efectiva en dependencia de la estructura genética de las varierades sobresalientes y evaluadas, las cuales pueden variar y presentar un de las siguientes estructuras.

Ser una linea pura (Población homogénea y homocigótica) Ser una mezcla de lineas puras (Heterogéneas y homocigótica) Ser un mezcla de genotipos resultado de mutaciones o hibridación

natural ( heterogénea y heterocigótica)

La selección, cualquiera que sea su cobertura sera mas efectiva para los caracteres cualitativos y cuntitativos en las dos últimas estructuras de los materiales evaluados.

Método de Selección Se conocen dos tipos de selección:

1. Selección natural.

Proceso continuo y común que se da en la naturaleza y actúa a través de las interacciones de los factores que constituyen el medio ecológico.

2. Selección dirigida:

Proceso sistematizado y controlado para descartar características negativas de los materiales colectados.

Método de Selección

L a selección dirigida puede presentarse en la siguiente forma:

Selección individual.

Se conoce como método genealógico o por pedigree y siempre conduce a la obtención y selección de lineas puras.

Método de Hibridación o cruzamiento

La hibridación o cruzamiento es un de los métodos principales para el mejoramiento de las plantas. Para practicar este método es necesario cumplir con las siguientes precuciones:

Tener un amplio y perfecto conocimiento de la morfología, estructura y fisiología de la inflorescencia y de la flor

No dañar el estigma y el ovario Conocer cuando esta receptivo el estigma Evitar la dehiscencia prematura del polen


Para la implementación de la hibridación se recomienda los siguientes pasos:

1. Elegir y seleccionar a los progenitores.2. Hacer siembras de tal manera que coincidan la

floración de ambos progenitores.3. Mejorar el cultivo en el invernadero o campo,

utilizando tecnologías que garanticen la producción de semilla.

4. Solo cosechar la semilla del progenitor receptor (efecto de xenia por progenitor donador).

Efecto de xenia


Para la implementación de la hibridación se recomienda los siguientes pasos:

5. Hacer un estudio minucioso de las flores en las cuales se practicará el cruzamiento.

6. Determinar en la planta y en la inflorescencia que flores producen semilla mas grandes.

7. Manipular con los instrumentos las partes de la flor, evitar dañar el ovario y hacer correctamente el acarreo del polen deseado, proter las flores y la inflorescencia en todo el proceso (hasta la cosecha).


Técnicas fundamentales para practicar la hibridación o cruzamiento:

A. Emasculación: Proceso mediante el cual se inactiva la función del

grano de polen, removiendo las anteras ( estambres con sus estructuras) ó la completa inflorescencia durante todo el prceso ( progenitor femenino).

Al terminar la emasculación se debe proceder a cubrir con bolsas adecuadas las flores emasculadas hasta practicar la polinización


A. Tipos de emasculación: Dependerá de la especie a tratar:

a) Remoción directa de las anteras (Uso de pinzas con puntas finas y curvadas, afiladas).

b) Remosión de anteras por succión (Uso de aspirador eléctrico y pipetas de punta finas)

c) Emasculación con tijeras ( Se usa en arroz y cebada, generalmente una semana antes de la caída del polen cortando las anteras jovenes)


A. Tipos de emasculación:

Dependerá de la especie a tratar:

d) Inactivacion del polen por cambios térmicos (Destrucción del polen a altas temeraturas (en sorgo 47- 48 oC por 10 min; en Arroz 43 oC por 5 min ((Agua caliente)))

e) Emasculación por alcohol (En alfalfa etanol al 75 % por 10 seg, luego se lava la flor ((es muy riesgoso))).

f) Control de la dehiscencia (Uso de alta humedad alrededor de las anteras ((colocar bolsas de polietileno)), se usa en zacates).


A. Tipos de emasculación: Dependerá de la especie a tratar:

g) Uso de plantas con gametos incompatibles (Se utiliza cuando se encuentran genes marcadores, es utilizado en plantas autogamas y no es muy preciso).

h) Uso de esterilidad masculina (Uso de genes recesivos en cebada, Esterilidad citoplasmática en cebolla, maíz, sorgo y remolacha azucarera).

i) Uso de gametocidas (FW.50 usado en soya, Dalapon en algodón)

Método de Hibridación o cruzamientoB. Polinización: Consiste en transportar el polen al estigma del

progentir femenino previamente emasculados:

Pasos:1. Colocar bolsa de papel impermeable en las anteras

2. Tapar flores ó inflorescencia con bolsas (glasine) de papel impermeable.

3. Destapar y vaciar el polen recolectado en los estigmas con precausión, volver a taparla.

4. Anotar en la bolsa o en la etiqueta, el número de la planta ó parcela de los progenitores y la fecha de la ejecusión.

5. Fijar la bolsa para evita que el agua y viento la destruya

6. Maneja y utilizar el polen en las primeras horas del dia (9 am).

Método de Hibridación o cruzamientoB. Polinización: Conservanción de semilla o remanente:

1. El mejorador deberá guardar semilla o frutos de todo el material en el proceso de mejoramiento (Banco de germoplasma), cuya función será el de preservar el material genético.

2. Una alternativa será la conservación de polen. La ventaja es el poco espacio que ocupa y la mayor cantidad de material a guardar.

El mejorador deberá considera para lograr la preservación del polen lo siguiente:

1. La técnicas de almacenaje.2. El vigor del polen en función del gameto.3. El efecto del almacenamiento.4. El método para aumentar la viabilidad de polen.

Cosecha y conservación de semillaA. La semilla o frutos obtenidos de las diferente

autopolinizaciones o cruzamiento, se deberá cosechar cuando estos alcanzan su madurez fisiológica, lo cual varia según la especie. Su manejo será el siguiente:

I. Deberá ser tratar con insecticida y fungicida comerciales.

II. Colocarla en bolsas resistentes al manejo en el almacén (BG).

III. Controlar la temperatura y la humedad relativa

IV. Identificar el material con números o letras.

Cosecha y conservación de semilla Su identificación o registro del material

deberá considerarse (Inventario del banco) lo siguiente:

a) Año de cosechab) Oriegen del materrial del ciclo anteriorc) Clase de polinización – autopolinización AxB (al

lado izquierdo se escribe la hembra y al derecho el macho.

d) Número de las parcelas de la hembra y machos.e) Cantidad de semilla por peso o por número de

semillaf) Genealogia o pedigree.

Fin Segundo parcial

Próximo

Examen ¿ ?

Trabajo en grupo

Elaborar un programa de mejoramiento

En Maíz

Datos para el trabajo en grupo (Tipo informe)

1. Determinar la región maicera de su región (Mapa)

2. Determinar las necesidades del agricultor en relación al tipo de maíz que ellos necesitan, para consumo familiar. Determinar la necesidades del mercado en relación al tipo de grano.

3. Determinar los problemas principales de la región.

a) Bióticos

b) Abióticos

4. Determinar el objetivo en terminos de producto producido por el programa: varieades, hibridos o ambos.

5. Determinar la magnitud de la interacción de genotipos por eambiente

a. Ya existen datos

b. Como proceder si no se cuentancon datos previos

6. Fuente de germoplasma para su programa

7. Metodo (s) de selección para desarrollar su programa

8. Pruba de variedades o bibridos producidos, lugares de prueba.

9. Caracterizacion de variedades promisotria

10. Mantenimiento de variedad (Metodo)

11. Produccion de semilla basica (Semilla del mejorador)

Mejoramiento de plantas autógamas

I. Selección masal

II. Selección de lineas puras

III. Hridación con poblaciones segregantes logradas por:1) Método de Pedigree o Genealógico

2) Método de Bulk

3) Retrocruza

4) Descendencia de plantas individuales

5) Combinación de métodos

6) Selección Recurrete

7) Técnicas para la creación de varieades híbridas.

Unidad III II Parcial Genética..... Mejoramiento.

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