Fitomejoramiento  de planta 1 (Jose A. Bravo Salas)
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Fitomejoramiento  de planta 1 (Jose A. Bravo Salas) Fitomejoramiento de planta 1 (Jose A. Bravo Salas) Presentation Transcript

  • Introducción Por que mejorar las plantas?Hombre Directa: Hoja, Tallo, Grano, Frutas Raíz etc.Plantas Leche Indirecta: Carne HuevoAlimento Drogas Textil Otros usos Pinturas Aceites
  • Introduccción Necesidad del hombreMitigar Mejorar lasel plantasHambre Mas Eficientes Mas Productivas Instinto Tolerantes a sequía Resistentes a Plagas Etc.
  • Introduccción CICLO de una Población An Essay on the Principle of Population T R. Malthus 1798: Postuló una catástrofe: .Decrece la Alimento Población disponible •La población crece Geométricamente •Los Alimentos crecen Aritméticamente Población H A M Hambre Incremento B MUERTE Población R E Alimento Tiempo
  • La predicción no se cumlpió en su totalidad, pues no consideró el “ingenio” del hombre• Incremento en la producción1. Uso de maquinaria agrícola2. Uso de agroquímicos3. Nuevas prácticas de cultivo4. Control de plagas y enfermedades5. Apertura de nuevas áreas de cultivo“La predicción de Malthus sigue vigente en nuestro tiempo”
  • Importancia de las plantas: (95% Alimentación mundial)• Existen 350 mil especies de plantas:• ≈ 3,000 sp son la fuente de alimentación• < 200 sp se usa mundial como alimento• ≈100 cultivos se usan en EUA como alimento• ≈ 8 cultivos proveen la mayor parte de los alimentos en los países en desarrollo.• Arroz, trigo, maíz, caña de azúcar, soya, mijo, yuca y papa.
  • En resumen: “La humanidad depende de 24 cultivos”• Cereales: los más importantes contribuyen con el 60% de las calorías y 50% de las proteínas.• Leguminosas: con el 20% de las proteínas.• Frutas y legumbres: Lugar secundario• Forrajes y pastos: alimento p/rumiantesAlimentación del hombre Estabilidad Incremento de la población
  • Objetivos e importancia del fitomejoramiento a. Mayor eficiencia fotosintéticaO b. Mayor adaptaciónB 1. Incremento en la producción c. Mejores características AgronómicasJ d. Resistencia a plagas y enfermedadesE e. Resistencia a factores adversosTIVO a. Alto valor nutritivoS b. Mayor color, sabor, tamaño etc. 2. Incremento en la calidad c. Resistencia al transporte d. Resistencia al almacén e. Reducción de sustancias indeseables
  • Primeros fitogenetistas• 700 (a. c,) Sirios y Babilonios polinizaban la palma datilera.• 500 (a. c.) Indios americanos mejoraron el maíz.• R. Camerarius (1694), Descubrió el sexo en las plantas.• Teofrastio (322-288 a.c), Diferenciación sexual en palma datilera.• T. Fairchild (1717), Primer híbrido artificial en clavel.• T. Andrew Knight (1759-1835), Usó la hibridación con fines prácticos (Hortalizas).• C. R. Darwin Postuló el origen de las especies.• Juan Gregorio Mendel (1900), Postuló las leyes de la herencia, base del FITOMEJORAMIENTO.
  • a) Mayor eficiencia fotosintética Modificar la estructura del área foliar, del tallo y espiga Maíz normal (Gene Braquítico Br2) Maíz enano Reduce la longitud del entrenudo 1. Espiga muy Ramificada 1. Espiga corta 2. Tallo alto 2. Tallo corto 3. Mazorca a mayor altura 3. Mazorca a < altura 4. Hojas Volcadas 4. Hojas erectas 5. Mayor área foliar 5. Mayor área de 6. > Competencia x luz contacto foliar 6. < competencia x luzDistancia entre plantas= 0.25 m Distancia entre plantas= 0.125 m
  • SOL Planta NormalPlanta con el gene Br2 > Densidad de plantas > Duplica el numero de mazorcas > Captación de luz < Competencia x luz 2.5 m 1.20 m Mayor eficiencia Mayor producción
  • A. General: Mejor producción B) Mayor adaptación Tipos promedio A mayor adaptación > Rendimiento A. Específica: El mejor promedio en una localidad especifica P ejem: Se realizan pruebas de adaptación con los genotipos Edos. Localidades Media disponibles: 1 2 3 4 5 6 Ton/ha Chis, 2 1 3 1 1 3 1.8 1. Matamoros Coah 2 4 3 2 4 3 3.0 6. San pedro Oax 1 1 4 3 2 1 2.0 2. Venecia, Dgo Ver 4 3 5 3 2 5 3.75. Fco. I. madero 0.5 0.8 1 2 5 3 2.1 Sin 3. Torreón Mor 3 1 3 4 2 5 3.0 4. Lerdo, Dgo Media/ Loc 2.08 1.80 3.17 2.50 2.67 3.33 2.59 Mejor adaptación General la Colecta C .LAGUNERA Ver.(3.7 t/ha) Mejor adaptación específica: Ver, loc. 3, 6 Sin, loc. 5 Mor, loc. 6
  • C) Mejora de http://www.turipana.org.co/Maiz.html características agronómicas Evaluación de híbridos1. Resistencia al acame ó acostamiento de las de maíz plantas por efecto del Híbrido Rend % dFF AP AM Acame % Test aire.2. El acame o duello se Tallo Raíz produce cuando el HEBN 9624 111 52 258 118 2.5 1.3 peso del grano 23/99 aumenta demasiado y HEBN 9439 109 55 265 138 3.0 4.2 la planta no puede 14/99 soportarlo.3. En consecuencia, la HEBN 9436 109 54 284 134 8.5 19.1 22/99 planta se dobla completamente y hay HEBN 9254 108 52 283 148 0.6 10.1 26/99 pérdida en los rendimientos. DFF= días a flor femenina; AP= Altura de planta;AM=Altura de mazorca;
  • D) Resistencia al desgrane http://www.bccba.com.ar/bcc/print.asp?idCanal=3994 A > resistencia > producción Tabla 3. Origen de las pérdidas por Cosechadora Trigo.Fuente: INTA PRECOP Oliveros, 2006. MAÍZ (http://www.produccion.com.ar/2005/05ene_07.htm) Cabezal 205 kg/ha de pérdidas Tipo de pérdida Kg/ha % Desgrane de 191 93 espigasVoladura de espigas 14 7 ARGENTINA: Es necesario disminuir las pérdidas en cosecha. En el año 2007 la superficie a cosechar de Trigo fué de 5.400.000 ha. De mantenerse las pérdidas promedio de cosecha, del orden de 115 kg/ha, quedarán en el suelo 621.000 toneladas de trigo, las que representan unos US $ 144.700.000.
  • E) Resistencia a pájaros 1. CARACTERÍSTICAS ASOCIADAS CON RESISTENCIA AL DAÑO POR PÁJAROS EN GIRASOL. M. Humberto Reyes-Valdés1* y Aliber.Apolo Andrade AguilarSe evaluaron 10 Híbridos experimentales de. girasol (Helianthus annuus L.), en cuanto a su resistencia al ataque de pájaros y algunos caracteres morfológicosEl experimento se llevó al cabo en Saltillo,Coah., en 1990,Objetivo:1. Identificar alguna posible variación genética en cuanto a susceptibilidad al consumo de los aquenios por las aves,2. Medir la curvatura en los capítulos, por considerar a esta variable como asociada al daño por pájaros.se encontró que: a mayor curvatura del capítulo y alto porcentaje de cáscara menor daño de los pájaros
  • Resistencia a pájaros (Sorgo) y x BIRD CONTROL SEMINARS PROCEEDINGS University of Nebraska - Lincoln Y 1979 ear NEW DEVELOPMENTS IN BIRD RESISTANT SORGHUMS Roger W. Bullard U.S. Fish and Wildlife Service, Wildlife ResearchTable 3. Linear correlation coefficients between Center, Denver parameters of digestibility of neutral-detergent fibre http://digitalcommons.unl.edu/c (NDF) and lignin, insoluble proanthocyanidins, gi/viewcontent.cgi?article=1029 in sorghum. &context=icwdmbirdcontrol
  • RESISTENCIA A PÁJAROS (SORGO)• La resistencia a pájaros ha sido atacada a través de la selección de ciertas características morfológicas como:• Panojas colgantes, barbas largas, glumas, grandes y semillas grandes, (Doggett, 1957) que dificultan se alimentan las aves.• Los sorgos con alto contenido de tanino resistente (BR) es responsables de la mala calidad nutricional de muchas aves sorghums.
  • F) Resistencia a plagas y enfermedades A mayor resistencia > Producción Ambiente• La enfermedad es el resultado de una interacción entre:• El éxito depende: – De las técnicas de selección. – Fuentes de resistencia. Patógeno Hospedero• El > éxito es el uso de “genes mayores” o Ho: Flor (1947) resistencia vertical. Gene del Genes del patógeno• Los métodos mas usados en la mejora hospedero Avirulentos Virulentos para incorporar resistencia vertical: LL ll – el genealógico y la retrocruza Resist: AL AL Resistente Susceptible• Relación: Hospedero Vs. Patógeno Suscep: A l A l Susceptible Susceptible Hipótesis de “gene por gene” de Flor (1947)
  • Resistencia a plagas y enfermedades Roya del tallo (Puccinia graminis f. sp. tritici)• En trigo la resistencia vertical confiere un alto grado de resistencia.• Se incorporan genes para la mayoría de las razas fisiológicas del patógeno.• Las variedades duran poco tiempo.• P ejem: La variedad “SALAMANCA S75” tiene varios genes de resistencia.• Debido a los pocos genes de resistencia con que se cuenta. b. Roya de la hoja (Puccinia recondita f. sp. tritici)• La vida funcional de una variedad es corta.• La razones:• Cambio en el ambiente y/o cambio en el patógeno (Mutación).
  • Resistencia a plagas y enfermedades Gene1 Acumular genes Gene2 de resistencia Gene3 En un genotipo Gene3 Gene…nAlternativas La formación Línea 1 Gen R1 De Variedades Línea 2 Gen R1 Línea 3 Gen R1 Variedad Multilineales Línea 4 Gen R1 Línea 5 Gen R1 Multilineal Línea ..l Gen R l
  • Resistencia a plagas y enfermedades Limitaciones (Nelson, 1973)1. Ausencia de genes para control efectivo.2. Transferencia de genes Donador-------> Receptor3. Ligamiento de genes con características indeseables.4. El número de genes necesarios p/conferir resistencia.5. Ilimitada producción de razas fisiológicas del patógeno.
  • RESISTENCIA A PLAGAS Y ENFERMEDADES• Tendencias de fitomejoramiento genético – en la presente década se discuten aquellas que tienen mayor aplicación en el caso de la resistencia a las enfermedades.• En especial la obtención de métodos de ensayos más precisos,• El desarrollo de diseños experimentales más eficientes que controlen los escapes e interferencias,• La integreción de los métodos biotecnológicos a los esquemas convencionales:• Ensayo in vitro, uso de la variación somaclonal y de la fusión de protoplastos,• Búsqueda de marcadores moleculares asociados a la resistencia para su uso en los esquemas de hibridación introgresiva y de selección de variedades, optimización de los genotipos resistentes obtenidos por ingenieria genética, portadores de genes foráneos mediante selección,
  • Pruebas de laboratorio Ensayo Invernadero Ensayo de CampoDetecciónPatógeno MÉTODOS BIOTECNOLÓGICOS Cultivo in vitro Detección molecular Nueva Fuente de resistencia
  • Resistencia a Que son las Plantas Transgénicas? plagas La planta transgénica contiene uno o más genes que han sido insertados en forma artificial en lugar de que la planta los• Ha tenido menos éxito con la adquiera mediante la polinización. La genética mendeliana. secuencia génica insertada (llamada el – Lo difícil de control experimental. transgen) puede provenir de otra planta no – Los hábitos del insecto. emparentada o de una especie por completo – La distribución espacial diferente: por ejemplo, el maíz Bt, que produce su propio insecticida, contiene un gen de una bacteria.• Éxito hasta el 2000, con los transgénicos. – Control de lepidópteros – Pejem: Algodón, tomate, maíz, girasol etc.• Actualmente con los marcadores moleculares. – P ejemplo: en Arroz , insecto Tagosades orizicolus
  • Resistencia a plagas Plaga• Se evalúan técnicas moleculares: RAPD S y Microsatélites – Escoger la técnica que ayude a establecer las diferencias entre resistencia y Susceptibilidad al insecto. Ensayo de Invernadero – Tener una amplia colección de germoplasma. Marcadores moleculares
  • MARCADORES MOLECULARES
  • G) Resistencia a factores adversos• A bajas temperaturas (Heladas)• A altas temperaturas• Excesos de Fe o Al.• Bajos niveles de N2• Déficit ó exceso de humedad.• Etc.
  • Resistencia a Sequía• La técnica desarrollada por Pruebas con los investigadores consiste Arabidopsis thaliana en: Eliminar las proteínas ABI1 y HAB1, reguladores negativos de la hormona ABA (ácido abscísico), Esto conduce a un reforzamiento de la señal hormonal y aumenta la resistencia de la planta en condiciones de sequía y salinidad. Tras 12 días sin riego la pérdida de agua es un 85% menor en la nueva variedad
  • Incremento en la calidad• a) Alto valor nutritivo. P ejem: Maíz – Mayor % de Vit- A, Proteína, Aceite, Aminoácido etc. – Maíz amarillo > Vit-A que el Blanco; – Maíz QPM (Gene Opaco-2)> Calidad de proteína. – El gen de la amilosa (Ae) aumenta la fracción del almidón del 27 al 50 % – genes cerosos o azucarados (Su) tienen mayor % de azúcar.
  • b) Mayor coloración, sabor y/o tamaño de los frutos• Sabor: En chiles el contenido de capcisina – Chile dulce-------- Chile picoso (Morrón) (De árbol u otro) – Melón: Contenido de azúcar (Grados Brix)• Presencia de sustancias indeseables: – Pepino sabor amargo vs. Dulce)• Forma: Redonda, alargado etc… – Tomate Tipo saladet------Alargado – Tomate Cereza------------Chico y redondo• Color: – Manzana: Roja Vs. Amarilla – Tomate: Rojo vs. Amarillo (> ß-Carotenos)