selecciÓn de lineas - agro.unc.edu.ar
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SELECCIÓN DE LINEAS
Escuela para Graduados
Facultad de Ciencias Agropecuarias
Universidad Nacional de Córdoba
Ing. Agr. (M.Sc.) María José Allende Córdoba, mayo 2018
Objetivos de la Mejora Genética Vegetal
o Aumentar el rendimiento
o Incrementar la tolerancia a factores bióticos y abióticos
o Mejorar la calidad
Objetivos Específicos
• Desarrollo de líneas puras (homocigotas) con alto desempeño per se.
• Desarrollo de líneas puras (homocigotas) con alto desempeño en combinaciones híbridas (con otra línea o en testcross)
• Menor énfasis en el desarrollo de poblaciones de polinización abierta (random-mating) mejoradas (¿ambientes marginales?)
• Desarrollo de líneas (y/o clones) con alta G x E regional y baja G x E por año.
Etapas en un proceso de la mejora
Población Original
Selección
Evaluación
CULTIVAR
Permite incrementar las frecuencias
génicas favorables
Consiste en la elección de individuos de la población que presenten el o los
caracteres deseados, con el objetivo de obtener su descendencia en la
siguiente generación.
Premisas para el planeamiento de un programa de mejoramiento genético
1. La existencia de variabilidad o la posibilidad de crearla
2. La capacidad o habilidad de detectar la variabilidad
3. La habilidad para manipular la variación para producir un nuevo cultivar.
SELECCIÓN DE Parentales
PrecocidadPorte
Doble vaina
Tamaño grano
Fusarium
Jopo
RoyaRabia
Tiempo de obtención de una nueva variedad
Método convencional
Años
0 1
F6
2 3 4 5 6 7 8 109
F5F4F3F2F1 F7 F8
CRUCE INICIAL
Evaluac. Agronó.
Ensayos de rendimiento (varios años y localidades)
Incremento de semilla
Fase Generación Observaciones
I A x B Selección de progenitores, cruzamientos
II F1 No hay selección
III F2 Segregación y selección individual según los casos
IV F3, F4 Métodos de selecciónExtracción de líneas puras
V F5 Prueba de líneas puras (F5)
VI Selección familiar (F6, F7, F8)
VII FV Obtención de la variedad mejorada
Esquema general tradicional de mejoramiento en plantas
10 años promedio
¿Cómo reducir este período?
¿Cómo reconocer fácilmente los genotipos superiores?
• Generación segregante
Iniciar la selección
• Método de selección
VARIEDAD
FUENTES DE VARIABILIDAD
BANCOS DE GERMOPLASMA
Método de pedigree
Masal
POBLACIONES HOMOCIGOTAS(aaBBCC)
POBLACIONES HETEROCIGOTAS(AaBbcc)
SELECCIÓN
Selección
• Negativa o positiva
⁻ ⁺
¿Cuántas plantas seleccionar a partir de la población dada?
BAJAIndividuos no muy buenosMantiene variabilidad
ALTAPerdida de descendencia interesanteAumenta la uniformidad
i h2 del carácter
Criterios de Selección
Selección por un Único carácter
Selección por Múltiples caracteres◦ Niveles independientes
◦ Tándem
◦ Índice de Selección
Selección por Ideotipo de planta
La generación en la que se comienza la selección F2/F3 o F4/F5.
El método de evaluar las generaciones segregantes plantas individuales o familias.
Selección por único carácter
RENDIMIENTO
F2
F3
F6
F4
F5
Alta dominancia
Alta aditividad
Criterios de Selección
Selección por Múltiples caracteres◦ Niveles independientes
◦ Tándem
◦ Índice de Selección
Selección por Ideotipo de planta
Selección por varios caracteresTANDEM
•Se utiliza principalmente para planes de “pre-mejoramiento” (adaptación de material exótico). •Baja Intensidad de selección.•Bajo número de caracteres.
Carácter II
Carácter I
µ-
Carácter II
Carácter I
µ
µ
n años
Problemas:N° generaciones para cada carácterPresión de selecciónOrden de importanciaCorrelación entre caracteres
Se utiliza principalmente en poblaciones con alta variabilidad y cuando el número de caracteres a
seleccionar es bajo, ya que la población declina rápidamente.
Selección por varios caracteresNiveles Independientes
Problemas:Nivel mínimo de merito de cada carácter.Orden de importanciaCorrelación entre caracteresRiesgo de dejar fuera individuos muy buenos
Más eficiente que la selección por tándem y descarte
individual cuando el número de caracteres es alto, pues se evalúan simultáneamente.
Selección por varios caracteresÍndice de selección
I = (w1 * xi1) + (w2 * xi2)I: es el valor del índiceW1 y W2: peso asignado a cada variableX1 y X2: son valores observados de cada variable.
Planta 1 Rinde: 342.5 gr/m2 (h2= 0,41) Nº de espiga/m2: 418 (h2=0,59) Días a floracion:136 (h2=0,86)
I 1 = 0.41 x 342.5 + 0.59 x 418 + 0.86 x 136I 1 = 140,425 + 246,62 + 116.96= 504,47
Planta 2
Rinde: 187 gr/m2
Nº de espiga/m2: 290,5
Días a floración: 139,5
I 2 = 0.41 x 187 + 0.59 x 290,5 + 0.86 x 139,5I 2 = 76,67 + 171,395 +119,97=368,035
Criterios de Selección
Selección por Ideotipo de planta
Particularidades de las autógamas
o Se reproducen por autofecundación o fertilización a flor cerrada
o No hay perdida de vigor por consanguinidad
o Los individuos se encuentran en estado homocigota
o Las frecuencias génicas p y q se conservan a través de las generaciones
o Las frecuencias genotípicas tienden hacia las frecuencias génicas
o Los individuos fuera de tipo pueden ocurrir por mutación o por mezcla accidental con
otros genotipos
o La descendencia de un individuo a lo largo de varias generaciones es una línea pura
Selección en alógamasParticularidades de las alógamas
o Se reproducen por fecundación cruzada
o Presentan mecanismos naturales para control de la polinización
o Hay perdida de vigor por consanguinidad
o Hay segregación y recombinación natural o artificial. También pueden sufrir
mutaciones
o La descendencia es un conjunto de individuos heterocigotas
Poblaciones
HOMOGENEAS
HOMOCIGOTAS HETEROCIGOTAS
LÍNEA PURA HIBRIDOS
HETEROGENEAS
HOMOCIGOTAS HETEROCIGOTAS
MEZCLA DE LÍNEA PURA
POBLACIONES SEGREGANTES
SELECCIÓN
La selección puede practicarse a partir de una cruza o no
MÉTODO GENEALÓGICO (Pedigree)MÉTODO MASAL O BULKMÉTODO DESCENDENCIA DE SEMILLA UNICA (SSD)
NO involucran
Cruzamiento
SI involucran
Cruzamiento
SELECCIÓN MASAL
SELECCIÓN INDIVIDUAL
GENERACIÓN 1 DE SELECCIÓN
GENERACIÓN 2 DE SELECCIÓN
GENERACIÓN 3 DE SELECCIÓN
• Variedades compuestas
• Sistema de selección primitivo
• Mayor capacidad de adaptación
• Se recomienda para caracteres de alta h2
• Se selecciona por el fenotipo
• Uso en sistemas agrícolas sostenibles
• Programas de mejora participativa
SELECCIÓN MASAL AUTÓGAMAS
GENERACIÓN 1 DE SELECCIÓN
GENERACIÓN 2 DE SELECCIÓN
GENERACIÓN 3 DE SELECCIÓN
• Consanguinidad
• Selección de madres con mal comportamiento
SELECCIÓN MASAL ALÓGAMAS
SELECCIÓN ANTES DE POLINIZACIÓN
Selección de madres
El avance tras las generaciones es lento
Siempre que se pueda seleccionar antes floración
Selección de madres y padres
El inconveniente es que no siempre es posible
• La selección puede ser positiva o negativa y tener grados variables
• Es preferible seleccionar antes de floración o polinización
• La selección no debe ser muy fuerte para evitar caer en depresión
RELACIÓNES ENTRE PARIENTES
AUMENTA TASA DE CONSANGUINIDAD
EFECTOS DE GENES DELETERIOS RECESIVOS
DEPRESIÓN CONSANGUINEA
SELECCIÓN INDIVIDUALGENERACIÓN 1 DE SELECCIÓN
GENERACIÓN 2 DE SELECCIÓN
GENERACIÓN 3 DE SELECCIÓN
• Se obtienen una o varias Líneas puras• Se recomienda para caracteres de baja
h2
• La descendencia de la planta selecta se siembra en surco
• La selección se realiza entre surcos• Se pueden eliminar progenies completas
GENERACIÓN 3 DE SELECCIÓN
GENERACIÓN 2 DE SELECCIÓN
GENERACIÓN 1 DE SELECCIÓN SELECCIÓN CON EVALUACIÓN DE DESCENDENCIA
PLANTA 1 PLANTA 2
ProducciónTamaño de granoSanidad
Precocidad
F-1
@
F-2
SELECCIÓN
Objetivos:
• Crear variabilidad
• Complementar
• Trangresividad
Cruzamiento P1 x P2
F1
F2
Masal o BulkPedigrí Semilla Única (SSD)
Doble Haploides
Bulk Modificado Pedigrí modificado (Selección en Generaciones Tempranas)
Retrocruza
a. G. Dominantesb. G. Recesivos
F2
F3
F6
F4
XXX
X
XX
F7
•••
Método Bulk o Masal
F9
ECR
• Simple y económico• Actúa selección natural• La presión de selección depende del ambiente• Se pueden perder genotipos interesantes por falta de
competitividad de las plantas
Esquema de selección
F2
F3
F5
F7
•••
PEG
C0 500
C1 200
C3 21
F6
• Selección visual. Vigor, aspecto,tolerancia a enfermedades, número ytamaño de espigas y número demacollos fértiles (C0 a C3).
• Se evaluó rendimiento en grano (peso desemillas/m2, biomasa y número deespigas (C4 y C5).
Método Genealógico o PedigreeF2
F3
F8
F4
• Se realiza selección intra e interfamiliar en las primeras generaciones
• Evaluación clara y fácil al sembrar las familias en líneas
• Conocimiento de la genealogía
• Se puede apreciar la segregación
• Selección fenotípica y genotípica
• Mayores recursos y mano de obra
•••
ECR
F2
F3
F7
F4
F8
F10
ECR
•••
• No se hace selección hasta homocigosis• Se adapta a invernadero lo que permite avanzar
dos ciclos por año• Permite conservar la variabilidad presente en la
F2• Se puede trabajar con mucho material• Por mala emergencia o supervivencia se pueden
eliminar progenies completas
Método descendencia de semilla única
• Transferencia de resistencia a enfermedades
• Introducción de macho esterilidad
• Incorporación de marcadores morfológicos para identificación varietal
• Obtención de variedades multilíneas
RETROCRUZA
Requerimientos• Variedad con características sobresalientes (padre recurrente)
• Variedad, ecotipo o raza con los genes a transferir (padre donante)
• Facilidad en la identificación genotípica
• El número de retrocruzas depende del grado de disimilaridad entre los padres (recurrente y donante)
• El ligamiento entre el carácter a transferir y otras características puede retardar considerablemente el proceso
Padre Recurrente(R)
Variedad ComercialSusceptible
Padre Donante (D)Raza, ecotipo
Resistente
P1 aa x AA
F1 Aa x aa 50% R
RC1 aa Aa x aa 75% R
RC2 aa Aa x aa 87,5% R
RC3 aa Aa x aa 93,75% R
RC4 aa Aa x aa 96,87% R
RC5 aa Aa x aa 98,43% R
Autofecundación Aa
AA Aa aa
AA AA Aa aa
Genes Dominantes
Padre Recurrente
(R)
Variedad
Comercial
Susceptible
Padre Donante (D)
Raza, ecotipo
Resistente
P AA x aa 50%
F1 Aa x AA RC1
AA Aa 75%
Autofecundación RC2
No segrega,
eliminar
AA Aa aa x AA 87,5%
RC3
Aa x AA 93,75% R
Genes Recesivos
Son mezclas de líneas que difieren en una o muy pocas características (principalmente resistencia) sin quetal mezcla afecte a caracteres agronómicos importantes (precocidad, maduración, cosecha mecánica, calidad, etc.)
Variedades Multilíneas
Mezcla de líneas puras (isogénicas)perfectamente individualizadas y probadasmediante pruebas de progenie.
Estas líneas deberán ser fenotípicamentesemejantes de tal modo que aseguren latipificación varietal y similitud en cuanto alos caracteres componentes delrendimiento.
Variedades Multilineales (VML) de
avena y su liberación para uso de
agricultores. CIMMYT.
VENTAJAS
• Reducen la tasa de propagación del patógeno en la parcela, retardando así laocurrencia de la enfermedad. Como la roya de la corona de la avena (Pucciniacoronata avenae)
DESVENTAJAS
• El procedimiento es de mediano y largo plazo. Las retrocruza requieren de tresa seis años.
• El nivel de rendimiento y otros caracteres del padre recurrente puedecompararse desfavorablemente con el rendimiento de los cultivaresconvencionales que son sembrados cuando la multilínea esta formada.
• El procedimiento es muy laborioso y complicado debido a que se necesita deretrocruzas y repetidas pruebas con razas apropiadas.
• También el mantenimiento y multiplicación es más complicado que concultivares convencionales.
Doble HaploidesLa mayor ventaja de los haploides en la mejora genética vegetal es que un individuo haploide puede ser duplicado, permitiendo la inmediata obtención de completa homocigosis.
CLÁSICO
Híbrido (2n)
Autofecundar (2n))
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S8
HÍbridos (2n)
DH
Híbrido (2n)
Inducir Haploidia
Colchicina
Plantas DH0
HÍbridos (2n)
8
Semestres
2
Semestres
Autofecundación
Duplicación Artificial
Inductor (2n)Donador (2n)
Plantas haploides (n)
Plantas DH0 (2n)
Autofecundación
Líneas DH1 (2n)
TRATAMIENTO COLCHICINA
Siembra en papel
Germinación
Corte de coleoptilo
Listas para colchinizar
Contenedor con Colchicina
47
FASE
DE
CAMPO
Dobles Haploides
APLICACIÓN DE COLCHICINA
n
2n
• No se da en todos los cultivos
• Rápida obtención de líneas homocigotas 100%
F1
Variedades Híbridas en Autógamas
• Problemas
• Técnicas de cruzamiento laboriosa
• Poca producción de semillas
• Ausencia de fuentes de macho esterilidad
• Falta de heterosis
BIBLIOGRAFÍA
Allard, W. 1960. Principios de la mejora genética de las plantas. Ed. Omega.
Cubero, J. 2003. Introducción a la Mejora Genética Vegetal. Ed. Mundi-Prensa.
Allende, MJ y Biasutti, C. 2017. Métodos de mejoramiento en plantas Autógamas.
Unidad 10. En: Biasutti, Carlos editor, Mejoramiento genético vegetal: principios y
procedimientos. Cátedra Mejoramiento Genético Vegetal FCA-UNC. Pp: 148-165.
Disponible en Biblioteca FCA-UNC.
Martínez Moreno, F y Solís Martel, I. 2010. Mejora Vegetal para Ingeniería
Agronómica. Ed. Secretariado de publicaciones de la Universidad de Sevilla, Sevilla,
España. Pp: 284
2001 Se inicia la siembra directa en Cono SA
2005 Se exporta Garbanzo 2011 Rabia del Garbanzo
1992 Titulo de Propiedad de Chañaritos S-156
1998 Titulo de Propiedad de Norteño
1966 ICA1970 PM Garbanzo –Cruz del Eje
2012 Títulos de Propiedad de Kiara y Felipe UNC INTA
2016 Año Internacional de Legumbres. Libro de Garbanzo.
150 genotipos a campo.
2017 3 Genotipos RR y varios con RMR
VARIEDADES
2016
2017
ICARDA 2011
150 gen 2012-16
50 gen
2017 CC
3Gen R
25 Gen RM
VARIEDADESResistencia a Rabia
Evaluación de 150 genotipos de garbanzo para determinar
resistencia a susceptibilidad a rabia
Desarrollo y Resultados
Evaluación de severidadPlanta sana Inoculación en invernadero
IPAVE - INTA
FCA - UNC
El control genético es una herramienta eficaz para evitar o limitar una enfermedad
de estas características: supervivencia 3 años, fase sexual que genera diversidad
genética del hongo, gran capacidad de dispersión, transmisión por semillas.FUENTE SILVINA PASTOR
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GRM3 GRM4 GRM2 GRM5 GRM1 GRM6 GC1 GC2 GC3
GRM
04
812
16
20
PS
1616
Genotipos con resisitencia múltiple y cutivares comercialesP
s/p
ta=g
Pro
du
cció
n
-- GRM --GC1K --GC2N --GC3CH
GRM1GRM2GRM3
RESISTENTES A RABIA
GRM4GRM5GRM6
MODERADAMENTE RESISTENTE A RABIA
R RR
GC1GC2GC3
CULTIVARES KIARA, NORTEÑO, CHAÑARITOS S-156
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GRM3 GRM4 GRM2 GRM5 GRM1 GRM6 GC1 GC2 GC3
GRM
0
18
36
54
72
P1
00
Genotipos con resisitencia múltiple y cutivares comerciales
-- GRM --GC1K --GC2N --GC3CH
P1
00
/g
Tam
año
R R R
GRM6GRM1
ASÍ EVALUAMOS
Para fusarium sp.
Incidencia de la enfermedad: % Plantas muertas
Resistentes: 0-30% Plantas muertas
Susceptible: 70-100% Plantas muertas
Alimento básico de la sierra
Tiene valor nutritivo
Tiene valor medicinal (beta glucans,
hipoglicemimia)
Es forrajeCultivo de tierras marginales
Una alternativa de rotación importante
Valor económico
Mn Nueva variedad
M3
M2
M1
Irradiación rayos gamma
250 y 350 gray
M4, M5, M6, M7
Selección:
•Ciclo de vida
•Resistencia a
estreses bióticos
y abióticos
•Rendimiento
•Calidad
Pruebas de
rendimiento-
localidades
MetodologíaProceso de obtención de líneas mutantes
Prueba de
Dosimetría
Identificación
de mutantes
candidatos
Prueba de
homocigosis