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El Arte y la Ciencia del Mejoramiento Genético de los Cultivos
M. Sc. Natalia Ysabel Labrín SotomayorTécnico Académico del Lab. Forestal “Jerzy Rzedowski”
ECOSUR – Unidad Campeche
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Contenido
- Del hombre nómada a sedentario: la domesticación de los cultivos- Nacimiento de la genética: Leyes de Mendel- ¡Para elegir necesitamos cosas diferentes!- Estrategias para mejorar genéticamente los cultivos
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Del hombre nómada a sedentario: la domesticación de los cultivos
Paleolítico Nómada
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Neolítico = De la piedra moderna
Del hombre nómada a sedentario: la domesticación de los cultivos
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Proceso de Neolitización en Próximo Oriente
Sedentarismo
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Plantas Domesticadas Lugar Años de antiguedad
Trigo y Cebada Medio Oriente 9,600 a 8,500 a.n.e.
Arroz y Soya China 7,500 a.n.e.
Maíz, Frijol y Calabaza Mesoamérica 3,500 a.n.e.
Papa y Yuca Andes y Amazonía 3,500 a 2,500 a.n.e.
Girasol y Quenopodio Este de E.U.U.A 2,500 a.n.e.
Del hombre nómada a sedentario: la domesticación de los cultivos
(Fuente: Díaz-Guillén, 2010)
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Del hombre nómada a sedentario: la domesticación de los cultivos
(Fuente: Díaz-Guillén, 2010)
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Otros cambios en las plantas debido a la domesticación:
- Rango amplio de adaptación fisiológica (soya)
- Supresión de los mecanismos naturales de distribución de semillas (especies de frijol silvestres dehiscentes)
- Germinación rápida y uniforme de la semilla
- Ausencia de órganos o partes protectoras (espinas, sabor amargo o venenoso,
Del hombre nómada a sedentario: la domesticación de los cultivos
Fuente: Chacón-Sánchez, et al. (2009)
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Nacimiento de la Genética
Existen “Factores” en el polen y en el polen de los óvulos de las flores que determinan las características de las semillas.
Gregor Mendel (1865), padre de la Genética
(Fuente: Malacarne y Reynolds, s.f.)
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(Fuente: Malacarne y Reynolds, s.f.)
Correns De Vries Tschermak
Nacimiento de la Genética
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Nacimiento de la Genética: Leyes de Mendel
Dinámica grupal
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Nacimiento de la Genética: Leyes de Mendel
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(Fuente: http://proyectos.cnice.mec.es/arquimedes2/objetos/bio_040304_mendelismo/index.html)
Nacimiento de la Genética: Leyes de Mendel
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Nacimiento de la Genética: Leyes de Mendel
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Nacimiento de la Genética: Leyes de Mendel
La Genética y la Estadística permiten predecir como
serán los hijos a partir de las características de los padre
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(Fuente: http://proyectos.cnice.mec.es/arquimedes2/objetos/bio_040304_mendelismo/index.html)
Nacimiento de la Genética: Leyes de MendelOtros tipos de herencia descubiertas después de Mendel…
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Listos para poner a prueba la comprensión de las Leyes de Mendel?
Pongamos a prueba nuestros conocimientos!
Nacimiento de la Genética: Leyes de Mendel
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Nacimiento de la Genética: Leyes de Mendel
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¡Para elegir necesitamos cosas diferentes!
Una opción es usar germoplasma ya disponible, tales como especies silvestres o variedades nativas
(Fuente: Malacarne y Reynolds, s.f.)
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¡Para elegir necesitamos cosas diferentes!
Los Recursos fitogenéticos son la suma de todas las combinaciones de genes resultantes de la evolución de las especies vegetales.
Comprenden especies de plantas silvestres o domesticadas con potencial económico, ecológico o utilitario, actual o futuro.
En el mundo hay más de 1700 bancos de germoplasma
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¡Para elegir necesitamos cosas diferentes!
(Fuente: FAO 2010)
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¡Para elegir necesitamos cosas diferentes!
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- Capacidad de almacenar 4.5 millones de accesiones
- Cada accesión tiene un promedio de 500 semillas
- Actualmente alberga 864.309 muestras provenientes de todas partes del mundo
La Bóveda Global de Semillas de Svalbard
¡Para elegir necesitamos cosas diferentes!
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Centro de Vegetales del Mundo (AVRDC)Instituto Internacional de Investigación en
Arroz (IRRI)
Centro Internacional Mejoramiento Maíz y Trigo (CIMMYT)
¡Para elegir necesitamos cosas diferentes!
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¡Para elegir necesitamos cosas diferentes!
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REQUISITOS DE
LOS
CONSUMIDORES
COMPORTAMIENTO AGRONÓMICO
RENDIMIENTO KG / HA
REQUISITOS DE LAS
INDUSTRIAS PROCESADORAS
Tamaño medio
Entero
Traslúcido
Suelto
REACCIÓN A PLAGAS Y
ENFERMEDADES
RESISTENCIA AL ESTRÉS HÍDRICO
Tamaño medio
Entero
Traslúcido
Suelto
Tiempo de reposo
RESISTENCIA AL ACAME
Definir los objetivos del mejoramiento
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Introducciones Cruzamiento HíbridosSelección
Recurrente
Avance Generacional
Evaluación Internay Participativa
Nueva Variedad
Producción Semilla Genética
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CIAT
CIRAD
IRRI
FLAR
EVALUACIÓN EN ZONAS DE
PRODUCCIÓN
CULTIVAR PROMISORIO
PROGENITOR
Introducciones
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Introducciones Cruzamientos HíbridosSelección
Recurrente
Avance Generacional
Evaluación Internay Participativa
Nueva Variedad
Producción Semilla Genética
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1. Planificación de cruces (Selección de progenitores)
2. Determinación de fechas de siembra para cruces
Progenitores Germoplasma procedencia Fl50
Madre VENEZUELA 21 ( LINEA BCF 1734) BG FLAR 97
CENTAURO BG FLAR 94
Padre FL03191-5P-13-3P-3P-M-1P BG FLAR 94
CT6919-INTA BG FLAR 97
PCTFD-20\0\0\3>79-2-1-1 Taller3/Danac 93
PCTFD-20\0\0\3>142-2-1-1 Taller3/Danac 85
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Cruzamientos dirigidos en plantas alógamas
1
2 3 4
5 6
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Cruzamientos dirigidos en plantas autógamas
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Línea A Línea BX
F1XLínea C
F1 tres líneas
Línea R Línea D
F1Línea R
RC1Línea R
RC2
X
X
X
Avance y evaluación
Cruzamientos
Cruces de tres líneas Retrocruzas
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Introducciones HíbridosSelección
Recurrente
Avance Generacional
Evaluación Internay Participativa
Nueva Variedad
Producción Semilla Genética
Cruzamientos
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Es el proceso de seleccionar, a partir de una población genéticamente variable, los mejores individuos ó progenies, para recombinarlos posteriormente y formar así la población mejorada. El germoplasma obtenido se utiliza como población base para un nuevo ciclo de selección y así sucesivamente por cuanto ciclos se desee (Fehr, 1987).
Población Básica C0
Evaluación
Selección
Recombinación
Población Básica C1
Población Básica C2 Actividades
Extracción de plantas S0
Avance y evaluación de familias S0:1
Evaluación y selección familia S0:1
Recombinación
Extracción y evaluación de líneas
S0:1
S0:2
Selección Recurrente
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Descubierto 1981,
Singh e Ikehashi
Mutante IR36
El gen de androesterilidad en Arroz
Selección Recurrente
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Introducciones Cruzamientos HíbridosSelección
Recurrente
Avance Generacional
Evaluación Internay Participativa
Nueva Variedad
Producción Semilla Genética
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Introducciones HíbridosSelección
Recurrente
Avance Generacional
Evaluación Internay Participativa
Nueva Variedad
Producción Semilla Genética
Cruzamientos
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Línea Mantenedora
Línea Androestéril
Línea Restauradora
Semilla F1
Línea ASemilla F1
Híbrido
Autofecundación
Línea B
Actividades
Caracterización de la línea A y B.
Identificar las líneas R
Identificar híbridos experimentales
Medir la producción de semilla alógama (semilla híbrida)
Evaluación de híbridos experimentales (ensayo de rendimiento)
B AR
Ensayos de Rendimiento
Híbridos
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Introducciones Cruzamientos HíbridosSelección
Recurrente
Avance Generacional
Evaluación Internay Participativa
Nueva Variedad
Producción Semilla Genética
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Introducciones HíbridosSelección
Recurrente
Avance Generacional
Evaluación Internay Participativa
Nueva Variedad
Producción Semilla Genética
Cruzamientos
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Avance Generacional
F1
F2
F3
F4
F5
F6
F7
F1
F2
F3
F4
F5
F6
F7
F1
F2
F3
F4
F5
F6
F7
Diseño: Serie con testigos
Diseño: Serie con testigos
Diseño: Serie con testigos
Diseño: Serie con testigos
Diseño: BAF
Diseño: BAF
Diseño: BAF
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Buena exserción
Medición de altura
Diferencias en vigor inicial
Precoz Tardía
Parcela con acame
Estado óptimo para evaluar desgrane
Longitud de panícula
Presencia de
aristas
Mediciones Morfológicas y agronómicas
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Daño Causado por Enfermedades
1. Piricularia en hoja
Línea Susceptible
Lesiones severas
3. Virus de la hoja blanca (VHB)
Síntomas de VHB
2. Piricularia en cuello de la panícula
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4. Rhizoctonia (Rhizoctonia solani)
5. Escaldado de la hoja (Gerlachia oryzae)
EscaldadoRhizoctonia
50%
0%
90%
6. Sarocladium o pudrición de la vaina (Sarocladium oryzae)
Síntomas de S. oryzae
Daño Causado por Enfermedades
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7. Bacterias: Especies Xanthomonasoryzae pv. oryzae y Pantoea agglomerans
Síntomas de bacteriosis
8. Falso carbón (Ustilaginoidea virens)
Falso carbón
9. Helminthosporium (Bipolaris oryzae)
Daño Causado por Enfermedades
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11. Manchado de grano
(complejo de hongos y bacterias)
Manchado de grano
10. Cercospora (Cercospora oryzae)
Daño Causado por Insectos Plaga
1. Sogata (Tagosodes orizicolus)
Daño mecánico de sogata
Daño Causado por Enfermedades
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20
22
24
26
Invierno 2002 Invierno 2003 Verano 2003 Invierno 2004 Verano 2004
Ciclo
Am
ilosa
apa
rent
e (%
)
2527
29313335
37394143
4547
Invierno 2002 Invierno 2003 Verano 2003 Invierno 2004 Verano 2004
Ciclo
%
0
5
10
15
20
25
30
Invierno 2002 Invierno 2003 Verano 2003 Invierno 2004 Verano 2004
Ciclo
%
Laboratorio de Calidad de Granos
A
B
C
D
E
F
G
Promedio de rendimientode granos enteros (%)
Promedio de granosyesosos + panzablanca (%)
Promedio de contenidode amilosa (%)
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RVA
Viscosidad pico
Viscosidad media
Viscosidad final
Viscoamilografía
Laboratorio de Calidad de Granos
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Percepción visual
Adhesividad entre los labios
Elasticidad
Adhesividad Aspereza
Dureza
Cohesividad de la masa
Absorción de humedad
Evaluación sensorial
Laboratorio de Calidad de Granos
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Introducciones HíbridosSelección
Recurrente
Avance Generacional
Evaluación Internay Participativa
Nueva Variedad
Producción Semilla Genética
Cruzamientos
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1. Observación
Transplante
2. Preliminar
Individual
3. Elite
Todos (Pool)
4. Elite
Todos (Pool)
Evaluación Internay Participativa
Taller de Selección
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Introducciones HíbridosSelección
Recurrente
Avance Generacional
Evaluación Internay Participativa
Nueva Variedad
Cruzamientos
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Bibliografía
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Díaz-Guillén, F. (2010). El proceso de domesticación de las plantas. Casa del Tiempo (28):66-69.FAO. (2010). Segundo informe sobre el estado de los recursos fitogenéticos para la alimentación y la agricultura en el
mundo. FAO. Roma, Italia. 402 p.Malacarne, F. (s.f.). Una breve historia del mejoramiento de los cultivos. Asociación de Semilleros Argentinos. 25 p.
Consultado el 17 de julio de 2016. Disponible en: http://asabiotecnologia.com.ar/uploads/seccionarchivo/Una_breve_historia_del_mejoramiento_de_cvos.pdf
Ministerio de Educación y Ciencia. (2008). Proyecto Arquímedes. Gobierno de España. Consultado el 17 de julio de 2016. Disponible en: http://proyectos.cnice.mec.es/arquimedes2/objetos/bio_040304_mendelismo/index.html