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Variedades Híbridas
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Esquema general de
mejoramiento genético de
especies alógamas
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• Una o Varias Poblaciones a Mejorar
Aptitud Combinatoria General
Cruza de Padres con Aptitud
Combinatoria Específica Superior
Variedades de Variedades Variedades
Polinización libre Sintéticas Híbridas
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Desarrollo de Híbridos
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Población Base
Obtención y desarrollo de
líneas endocriadas
Selección de Líneas
Evaluación de Aptitud Combinatoria
Evaluación de Híbridos experimentales
Híbrido
Mejoramiento
de Líneas
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Aspectos en el desarrollo de
Híbridos
• Utilización de la endocría para
aumentar la variabilidad genética
• Selección de líneas endocriadas
superiores
• Explotación de la Heterosis
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Desarrollo de Líneas
Endocriadas
• Fuentes de Material
• Obtención de Líneas Endocriadas
• Evaluación de la Aptitud
Combinatoria
• Aptitud Combinatoria General
• Aptitud Combinatoria Específica
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Fuentes de Material
• Variedades de polinización libre
• Híbridos (F2)
• Variedades sintéticas
• Líneas de segundo ciclo
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Porcentaje de esfuerzo para el desarrollo de líneas
endocriadas de acuerdo a diferentes fuentes de
germoplasma en USA
Fuente de Germoplasma % de Esfuerzo
Poblaciones de base amplia 15
Poblaciones de base estrecha 16
Poblaciones con endocría 14
Cruza entre líneas elite 39
Poblaciones derivadas de retrocruzas
17
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Porcentaje de esfuerzo para el desarrollo de líneas
endocriadas de acuerdo a diferentes fuentes de
germoplasma en USA
Fuente de Germoplasma % de Esfuerzo
Poblaciones de base amplia 15
Poblaciones de base estrecha 16
Poblaciones con endocría 14
Cruza entre líneas elite 39
Poblaciones derivadas de retrocruzas
17
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Obtención de líneas
endocriadas
• Selección por pedigrí
• Parcela Unica (Single Hill)
• Descendencia de Semilla Unica (SSD)
• Doble Haploides
• Líneas de segundo ciclo
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Selección por pedigrí
• También conocida como
procedimiento clásico o estándar
es comúnmente empleada en maíz
y en otras especies alógamas,
comprende las siguientes etapas:
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1 Año
P.O. Selección de
plantas y
autofecundación
2 Año Parcelas con semilla
S1. Selección y
autofecundación
1 2 3 ....... ....n
Idem 4 - 6 generaciones
Líneas Endocriadas
(Homocigotas)
6 - 7 Años
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Descendencia de Semilla
Unica (SSD)
• Avanzar combinaciones híbridas hacia
endocría
• Una semilla es cosechada de cada planta
• Puede ser conducida en invernadero / contraestación
• No se practica selección durante la endocría
• Se mantiene la variabilidad presente en F2 (si no hay fallas en la germinación o muerte de plantas)
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1 Año
P.O.
Autofecundación
2 Año Parcelas con semilla
S1. Autofecundación
Dos generaciones por año
Líneas Endocriadas S6/S7
(Homocigotas) 3 Año
ECR a Campo
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Doble Haploides
• La 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.
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P1 x P2
F1 Cultivo artificial
de granos de polen
Plantas Haploides
Tratamiento con colchicina (Duplicación)
Plantas 2n Homocigotas
Transplante a campo y selección
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Líneas de segundo ciclo
Nueva población con alta
frecuencia de alelos favorables
Obtención de líneas de 2° Ciclo
Líneas
elite
parentales
Nuevos Híbridos
X
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Aspectos relacionados con la
obtención de líneas de 2do. ciclo
• Aumento de la consanguinidad entre las líneas
• Menor heterosis
• Menor rendimiento en los híbridos resultantes
• Una solución a este problema es la formación de grupos de líneas, por ejemplo sobre la base de una aptitud combinatoria equivalente, y cruzar entre sí líneas que pertenezcan a distintos grupos, llamados grupos heteróticos.
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Población Base
Obtención y desarrollo de
líneas endocriadas
Selección de Líneas
Evaluación de Aptitud Combinatoria
Evaluación de Híbridos experimentales
Híbrido
Mejoramiento
de Líneas
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Evaluación de Líneas
Endocriadas
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Evaluación de Líneas
• Aptitud Combinatoria General
• Aptitud Combinatoria Específica
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Aptitud Combinatoria
• Objetivo
Identificar líneas que en
combinaciones con otras
producirán híbridos superiores
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Evaluación de la Aptitud
Combinatoria General
• Consiste en la evaluación del comportamiento de líneas en cruzas con un probador (Tester) común
• Las F1 se prueban en distintos ambientes
• Evalúa la varianza genética aditiva de cada línea
• Permite descartar líneas de pobre comportamiento en cruzas en etapas tempranas de la endocría (S2; S3)
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Aptitud Combinatoria General
• Es el comportamiento promedio de
una línea en una serie de cruzas o
híbridos
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Obtención de cruzas para ACG
Líneas S2-S3
(despanojadas) Tester
ECR con las F1 (línea x tester)
en 2 -4 localidades
Selección de líneas con superior ACG
1° Año
2°-3° Años
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Germoplasma a utilizar como probador
o tester
• Variedad de polinización libre
• Compuesto de amplia base
• Variedad sintética
• Generaciones avanzadas de un híbrido
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Características del probador o
tester
• Emplear probadores con alelos recesivos en los loci para los cuales se practica selección
• Emplear probadores de comportamiento inferior para los caracteres a seleccionar
• El empleo de diferentes probadores permite agrupar a las líneas por su ACG en grupos heteróticos.
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Evaluación de la Aptitud
Combinatoria Específica
• Consiste en la evaluación del comportamiento de líneas endocriadas (S6...Sn) en todas la combinaciones posibles (Dialélico)
• Las F1 se prueban en distintos ambientes
• Evalúa la varianza genética de dominancia
• Permite cuantificar la heterosis en las distintas cruzas
• La mejores cruzas constituyen los híbridos experimentales
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Obtención de Cruzas para ACE
A B C D E
A * A x B A x C A x D A x E
B * B x C B x D B x E
C * C x D C x E
D * D x E
E *
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**
Figura 1. Efectos de ACG para PG en 6
líneas de maíz **: significativo al 1%
**
*
*
*
*
**
**
**
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** **
** **
**
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*
*
Figura 4. Efectos de ACE para PG en 15 Híbridos de maíz. **: significativo al 1%
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Número de cruzas simples y dobles de acuerdo
al número de líneas
Líneas
Top Cross
Cruza Simple
(Híbrido Simple)
Cruza Doble (Híbrido Doble)
5 5 10 15
10 10 45 630
20 20 190 14535
100 100 4950 11763625
n n n(n-1)/2 3n(n-1)(n-2)(n-3)/24
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Predicción del Rendimiento
• Objetivo
Estimar a partir de cruzas simples el rendimiento potencial de híbridos triples y dobles
• A partir de la evaluación de ACE se dispone de datos sobre los híbridos simples
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• Si se dispone de 4 líneas (A, B, C y
D)
• Podemos realizar 6 cruzas simples:
• A x B; A x C; A x D; B x C; B x D y
C x D
• A partir de los cuales podemos
obtener 3 cruzas dobles:
• (A x B) x (C x D); (A x C) x (B x D)
y (A x D) x (B x C)
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• El rendimiento del híbrido doble
(A x B) x (C x D)
Depende del promedio del
rendimiento de las cruzas no-
parentales
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• Híbrido Doble: (A x B) x (C x D)
(A x C)+(A x D)+(B x C)+(B x D)/4
• Híbrido Triple: (A x B) x C
(A x C) + (B x C)/2
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Mejoramiento de Líneas
Endocriadas
Retrocruzamiento
Mejoramiento Convergente
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Retrocruza
• Objetivo: mejorar una línea deficiente en uno
o dos caracteres
• Para la transferencia de uno o dos caracteres
de herencia simple
• El padre recurrente es la línea que necesita
ser mejorada y el padre no recurrente es el
que actúa como donante del carácter
deseado
• Después de repetidas retrocruzas el genotipo
dominante es fijado por autofecundación.
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• Características que pueden ser mejoradas vía retrocruza son la resistencia a enfermedades, altura de espiga, madurez, etc.., es decir caracteres que puedan ser identificados con razonable precisión a campo.
• En general el método de retrocruza es predecible y adecuado aunque un método conservador de mejorar líneas endocriadas
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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
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Mejoramiento Convergente
• Mejorar las líneas de un híbrido sin afectar el
comportamiento del mismo.
• Consiste en retrocruzar la F1 por ambos
progenitores.
• En la segregación se seleccionan los mejores
genotipos y se autofecundan
• Se obtienen líneas isogénicas.
• Estas líneas se utilizan para obtener los
híbridos modificados
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Mejoramiento Convergente
Híbrido
P1 x P2
Retrocruza Retrocruza
P1 x (P1 x P2) P2 x (P1 x P2)
P1 x (P1 x P2) P2 x (P1 x P2)
Autofecundación
P1* P2*
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Híbridos modificados
• Los híbridos modificados consisten en cruzamientos en
donde uno o ambos progenitores son líneas emparentadas
(líneas hermanas o que poseen un progenitor común en su
ascendencia), con un grado de parentesco variable.
• Se han utilizado principalmente por problemas de
producción de semilla, ya que los progenitores son más
vigorosos que las líneas endogámicas debido ala
manifestación de cierto vigor híbrido en la cruza.
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Comportamiento de las
líneas
• Correlación entre caracteres exhibidos
por las líneas y en los híbridos.
• En general las correlaciones son no
significativas y/o de baja magnitud,
sobre todo para productividad.
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El valor real de una línea debe ser
demostrada en los híbridos en
que participa
• La baja correlación entre líneas e
híbridos obliga a mantener una gran
cantidad de líneas para aumentar la
probabilidad de obtener híbridos
superiores.
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Rendimiento de híbridos simples y
promedio de sus líneas parentales
HS
LP
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Diferentes clases de híbridos
Híbrido Pedigree
Top Cross Línea x Población
Híbrido Simple A x B
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Híbrido Simple
Modificado
(A x A’) x B
(A x A’) x (B x B’)
Híbrido Triple (A x B) x C
Híbrido Triple
Modificado
(A x B) x (C x C’)
Híbrido Doble (A x B) x (C x D)
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Líneas endocriadas Híbrido
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HS HT
HD TC
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Híbridos no convencionales
• Población x Población
– Poblaciones de buenas características agronómicas
– Presencia de vigor en la F1
– De fácil producción
– Menos costosas que producir un híbrido convencional
– Se les denomina también híbridos intervarietales
– Para zonas marginales para el cultivo y donde los agricultores no posean la capacidad económica y de manejo para cultivar híbridos convencionales.
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Híbridos no convencionales
• Línea endocriada x Población (top cross)
– Se pueden seleccionar líneas que posean
un comportamiento sobresaliente en la
prueba de ACG y, utilizar la F1 como una
variedad para distribuir a los agricultores.
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Requerimientos para la
producción de semilla híbrida
• Manifestación de Heterosis en al F1
• Eliminación de polen fértil de la línea
madre
• Transferencia del polen del macho a la
hembra
• Producción económica de semilla híbrida
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Mecanismos para la obtención de semilla
híbrida
• Dioecia
• Castración manual
• Gametocidas
• Incompatibilidad
• Machoesterilidad
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Cultivos híbridos y métodos de
polinización
Cultivo Cultivo Cultivo
Maíz V Alfalfa I Zapallo I
Sorgo V Remolacha V Melón M
Trigo V Cebolla I Pepino M
Canola V I Coliflor I Berenjena M
Girasol I Repollo I Espinaca V
Arroz V M Tomate M Pimiento M
Algodón I M Sandía M Zanahoria I
V: viento, I: insectos; M: manual
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Obtención de Híbridos Dobles en
Maíz utilizando CMS
Línea 1 x Línea 2 Línea 3 x Línea 4
(S)rfrf
estéril
(F)rfrf
fértil
(S)rfrf
estéril
(F)RfRf
fértil
HS1: (S)rfrf
Estéril
HS2: (S)Rfrf
Fértil
HD
(S)rfrf estéril
(S)Rfrf fértil
x
x x
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Relación entre líneas para la
producción de semilla híbrida
Cultivo Línea
productora de
semilla
Línea
polinizadora
Sorgo 3 1
Maíz 2 / 4 1
Girasol 2 / 7 1
Trigo 1 / 3 1
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Número de parcelas necesarias para la
producción de diferentes tipos de híbridos
Híbrido Emasculación manual
Empleo de esterilidad
Simple 3 4
Simple modificado
5 6
Triple 7 6
Triple modificado
7 9
Doble 7 9
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Variedades Híbridas
• Ventajas
Heterosis o Vigor híbrido
Combinar caracteres de distintos
progenitores
Cultivares uniformes
Mayor producción
Protección de los derechos del
mejorador
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Variedades Híbridas
• Desventajas
• No es posible la propagación por parte de
los agricultores
• Mayor vulnerabilidad a epidemias
• Mayores requerimientos
• Mayor costo por semilla
• Menor tiempo de cosecha: problemas de
comercialización y almacenamiento
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Criterios a considerar para el empleo
de variedades híbridas
• Disponibilidad de semilla para la siembra • En el tiempo correcto
• En el lugar adecuado
• Semillas en óptimas condiciones
• Adecuación a la producción local y a la demanda del consumidor
• Disponibilidad de condiciones adecuadas de almacenamiento
• Sistema de mercadeo bien organizado
• Servicios de extensión para la guía de los agricultores
• Sistemas de precios (regulaciones gubernamentales)
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Híbridos Dobles vs Híbridos
Simples
• Ventajas – Flexibilidad genética
– Protección de las líneas endocriadas
– Se pueden combinar mas genes
– Relativamente menor depresión en F2
• Desventajas – Uniformidad reducida
– Vigor híbrido reducido
– Deben ser mantenidas mas líneas
– Procedimiento de mejora mas complicado
– Problemas con el empleo de CMS o incompatibilidad
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Variedades Híbridas en Autógamas
• Problemas
• Técnicas de cruzamiento laboriosa
• Poca producción de semillas
• Ausencia de fuentes de macho esterilidad
• Falta de heterosis
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Estrategias comerciales para la
explotación de la heterosis
• Los híbridos deben satisfacer las
necesidades del cliente.
• El retorno a la inversión debe ser, al menos,
3 veces el costo de la semilla híbrida.
• El precio de la semilla híbrida debe ser
suficientemente alto para permitir un retorno
del 10-15% (compañías privadas), y permitir
una inversión del 5 – 10% de las ventas para
investigación.
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Integrar variables - clave para el
éxito
1. Sistema de polinización del cultivo
2. Opciones para manipular el sistema de polinización
3. Costo de la emasculación u otros preparativos para la hibridación
4. Rendimiento del cultivo
5. Valor comercial del cultivo por unidad de tierra
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6. La producción de semillas del cultivo
7. El rendimiento en semillas en el campo de
producción de semilla híbrida.
8. El rendimiento extra esperado debido a la
heterosis
9. La uniformidad del híbrido
10.Facilidad de mejorar el cultivo para otros
caracteres (ej.: tolerancia)
11.Facilidad de demostrar la superioridad del
híbrido
12.Disponibilidad de líneas públicas o privadas.
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Bibliografía
• Allard, R. W., 1960. Principios de la mejora genética de las
plantas. Ed. Omega, Barcelona, 498 pp.
• Cubero, J.I., 1999. Introducción a la Mejora Genética Vegetal.
Mundiprensa, Madrid, 365 pp.
• Falconer, D.S., 1981. Introducción a la Genética
Cuantitativa.2nd Ed. Longman Inc. New York., 430 pp.
• Hallauer, A.R., J.B. Miranda, F.O., 1988 Quantitative Genetics in
Maize Breeding. 2nd ed., Iowa State University Press, Ames,
IA, USA
• Marrewijk, G.A.M., 1994. Flowering biology and hybrid varieties.
I Flowering and pollination. Wageningen Agricultural University,
Wageningen, 132 pp.
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