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Mejoramiento genético de
alógamas
CULTIVARES HÍBRIDOS
Mercedes Rivas
Alógamas
Tipos de Cultivares
“productos” ofrecidos al productor
• Variedades de polinización abierta (VPA)
(población abierta)
• Variedades sintéticas
• HÍBRIDOS
HÍBRIDOS
• La mayor parte de los híbridos provienen de
la cruza de líneas endocriadas.
• Sale al mercado la población híbrida, de
modo que no es posible que el productor
multiplique su propia semilla.
Línea A Línea B
F1
Híbrido Simple
Línea A Línea B
AXB
Híbrido Triple
(A x B) x C
Línea C
Línea A
Línea B
A x B
Línea C
C x D
Híbrido Doble
(A x B) x (C x D)
Línea D
Por qué?
Protección varietal
Uniformidad del cultivo y del producto
Facilidad para acumular características
Vigor híbrido
HÍBRIDOS
Copyright © 2007 by the Genetics Society of America
Crow, J. F. Genetics 1998;148:923-928
Evolución de los rendimientos de maíz en Estados Unidos
Durante las primeras décadas de losprogramas de mejoramiento de maíz, seproducían HÍBRIDOS DOBLES.
Causa: las líneas endocriadas parentalespresentaban importante depresión por endocría. Esto provocaba muy escasosrendimientos de semilla híbrida, por lotanto escasos volúmenes y muy alto costo.
Híbridos en Uruguay
Predominio de cultivares híbridos
(importados) en:
Maíz
Girasol
Sorgo
¿por qué?
Heterosis “que vale la pena”.
Cultivos de amplia distribución.
Existen técnicas que permiten la producción
de grandes volúmenes de semillas.
LÍNEA ENDOCRIADAConjunto de individuos genéticamente uniformes y homocigotas
formados a partir de varios ciclos de autofecundación forzada
de plantas de fecundación cruzada.
A partir de una planta se formarán teóricamente 2n LE
diferentes, siendo n el número de loci heterocigotas de la planta
madre.
Endocría de cebolla. Embolsado deinflorescencias.
ENDOCRÍA
Todo sistema de multiplicación que lleva a
un incremento en homocigosis.
Alógamas requieren autopolinización
controlada o forzada.
Hay mecanismos que pueden dificultar la
autofecundación (autoincompatibilidad).
Endocría del maíz – Control de la polinización mediante embolsado de panojas y espigas
Endocría del maíz – Polinización manual
Endocría del girasol – Auto-polinización mediante embolsado de los capítulos
Endocría de plantas de cebolla
Endocría de plantas de zanahoria
ENDOCRÍA
Aparición de caracteres cualitativos deletéreos
en generaciones tempranas (método para
eliminar genes recesivos indeseables).
Uniformización progresiva en varios
caracteres fenotípicos.
Disminución del vigor y reducción de la
productividad.
Depresión por Endocría
Rendimiento
relativo
0 1 2 3 4 5 6 7 8
VPA S1 Generaciones
Cucurbitáceas
Alfalfa
Cebolla
MEJORAMIENTO Y SELECCIÓN DE
LÍNEAS ENDOCRIADAS
• Métodos de mejora similares a autógamas.
• Permiten realizar retrocruzamientos.
• Eliminación de genes recesivos indeseables.
• Selección de individuos que producen progenies
de buen comportamiento.
• Pruebas de “aptitud combinatoria”:
comportamiento de un material genético en cruzas.
MEJORAMIENTO Y SELECCIÓN DE
LÍNEAS ENDOCRIADAS
•El probador o tester que se utiliza para probar ACG
puede ser:
una población abierta (VPA)
una línea endocriada conocida
un híbrido F1
•Policruzas Variedades sintéticas
Campo de evaluación de la ACG o top-cross
12
Dador de Polen Probador o Tester
Parcelas de líneas endocriadas en evaluación
1
112
103
94
85
76
1314
HETEROSIS o vigor híbrido
Manifestación de heterocigosis,
expresada en mayor vigor, tamaño,
fructificación y resistencia a stress
biótico o abiótico.
Para justificar la elección de un
híbrido, debe manifestarse
heterosis.
Bases genéticas de la heterosis
Dominancia y sobre-dominancia
Epistasis
combinaciones favorables de alelos
Campo de producción de semilla de un híbrido
Dador de Polen o Línea B
Línea A o Línea madre
MECANISMOS UTILIZADOS PARA
CRUZAMIENTOS MASIVOS
(con fines comerciales)
•Métodos mecánicos
Maíz
•Autoincompatibilidad
Girasol y Brassicas (esporofítica), para
mejoramiento de poblaciones.
Selección en contra para líneas endocriadas.
•Machoesterilidad
Maíz (en el pasado), girasol, sorgo, colza, cebolla, zanahoria.
msms
Línea Machoestéril Línea mantenedora
Línea A Línea B
msms S N
Línea androestéril
Mantenimiento
X
msms
S
Machoestéril
También se requiereMultiplicar la línea Mantenedora.
Androesterilidad en Cebolla
Androesterilidad en Cebolla
Androestéril Normal
msms
Línea Machoestéril Línea mantenedora
Línea restauradora
A B R
msms MsMsSN
LÍNEA MADRE LÍNEA PADRE
fértil fértil
MACHOESTERILIDAD
GENÉTICO - CITOPLASMÁTICA
Línea Machoestéril Línea restauradora
AR
msmsMsMs
S
LÍNEA PADRE
PRODUCCIÓN HÍBRIDO SIMPLE
X
F 1
SMsms
Fértil
Fértil
LÍNEA MADRE
Se debe multiplicar la Línea restauradora
Producción Híbrido Triple
Línea restauradora
A
R
msms
MsMs
S LÍNEA PADREX
SMsms
Fértil
Fértil
msms
B’
N
…………………………..
……….
Smsms
F 1
Estéril
X
Híbrido Triple
COMPARACIÓN ENTRE VARIEDADES Y
DIFERENTES TIPOS DE HÍBRIDOS
Productividad S > T > D VPA???
Uniformidad S > T > D > VPA
Costo Producción semilla S > T > D > VPA
(actualmente, S=D)
Nº de aislamientos D > T > S > VPA
necesarios (sitios, campos) 7 5-6 3-4 1
500
1000
1500
500 1000 1500 2000
Híbrido comercial
Estanzuela Yatay
Estanzuela 75
Kg.
Rendimiento
Kg/Há
COMPORTAMIENTO DE DOS VARIEDADES Y UN HÍBRIDO DE GIRASOL EN DISTINTOS AMBIENTES.
FACTIBILIDAD PRODUCCIÓN DE
SEMILLAS DE HÍBRIDOS
Se debe demostrar heterosis.
Es posible eliminar el polen de la línea madre.
Hay formas efectivas de trasladar el polen de la línea
padre a la línea madre.
Es viable económicamente la producción de semilla
ALGUNOS REQUERIMIENTOS PARA
PRODUCCIÓN DE SEMILLA
• Selección de campos de aislamiento (número de campos)
• Coincidencia de floración
• Eliminación plantas fuera de tipo antes de floración
• Emasculación artificial si no se usa machoesterilidad
• Evitar mezclas
• Cosecha a humedad adecuada
• Secado
• Acondicionamiento de la semilla
• Controles de calidad
• Almacenamiento
Mantenimiento de líneas parentales en carpas de tela
Alcance de la polinización
cruzada en maíz (determinación de
distancias de aislación)
Ma et al. (2004) Crop Science 44:1273-1282
MAÍZ
• Zea mays, 2n= 20 Originario de A. Central y México.
• Polinización anemófila
• Mejoramiento ancestral
• Primeros cultivos mejoramiento convencional,
variedades polinización abierta
• Fuente de germoplasma, dependiendo objetivo:
Variedades locales, var./híbridos comerciales
SHULL, G. H. 1908. The composition of a field of maize.
American Breeders Association Reports 4:296-301
• Primer híbrido, 1921
1940’s faja maicera de EEUU
Híbridos de
maíz
MAÍZ en URUGUAY
• Poblaciones locales, variedades comerciales, híbridos
• 1960’s primeros híbridos
• En los 1980´s se incrementa la presencia de híbridos
• Actualmente, predominio de híbridos importados
80% Bt
• Mejoramiento genético nacional escaso
Cangué
INIA Alazán
SORGO
SORGO
• Sorghum bicolor, 2n= 20 . Polinización anemófila.
• Nativo de África y Asia menor
• Introducido a América del Norte a mediados Siglo XIX
• Uruguay Inicialmente objetivo forrajero
• Variedades sudan, feterita
• 1970’s Híbridos para grano y forraje
• Fuente de germoplasma: introducido
• Mecanismo Producción Híbridos:
Machoesterilidad genético-citoplasmática
• Programa mejoramiento interrumpido
• Cultivares comerciales importados, híbridos
GIRASOL
GIRASOL
• Helianthus annuus, 2n= 34 . Polinización entomófila
• Nativo de América del Norte
• Desarrollado en el Este de Europa y reintroducido
• VPA hasta 70’s-80’s (MS 1968)
• Uruguay viejo cultivo
introducción grande con colonos rusos
• Mejoramiento desde 1930’s
• Variedades adaptadas, grano grande, bajo aceite, adaptabilidad
general buena, resistencia a roya
• 1980’s Mej. Híbridos/variedades
• Programa de mejoramiento interrumpido
• Actualmente híbridos introducidos
La vulnerabilidad genética constituye un riesgo importante cuando se utilizan materiales genéticamente uniformes.