GENETICA Y MEJORA VEGETAL:

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1 GENETICA Y MEJORA VEGETAL:
Introducción al mejoramiento genético

2 La necesidad de recolectar frutos, semillas y raíces para la alimentación humana, fue acompañada de un aumento en el conocimiento de la biología de las plantas sobre todo de aquellas características relacionadas con el potencial alimentario del cultivo. El gran despegue de la mejora genética vegetal, se produjo durante el siglo XX, como consecuencia lógica del desarrollo espectacular que se ha producido en el campo de la genética. Bajorrelieve asirio del año 870 a.C., que muestra la polinización artificial de palmeras datileras.

3 Los mejores renuevos son los que se toman de vides marcadas
Los mejores renuevos son los que se toman de vides marcadas. Al acercarse la vendimia, las vides que llevaron a madurez fruto abundante y sano, las marca con rojo mezclado con vinagre para que la marca no se borre con la lluvia; y no lo hace solamente un año, sino que revisa esas mismas vides durante tres o más vendimias consecutivas para ver si siguen siendo fecundas. Pues así manifiesta que la abundancia de fruto proviene de la nobleza de las vides, no del año. Si conservaron ese mismo tenor durante varias vendimias, los renuevos tomados de tales vides producirán mucho y buen vino…. Elegirás los renuevos que hechen uva grande, de hollejo fino, de pocas y diminutas pepitas y de dulce sabor… Lucio Columela, De arboribus, 2-3

4 ¿cuál era el grado de saber «biológico» o de destreza «agronómica» necesaria para domesticar las plantas? La domesticación de los cereales ha procedido por caminos bastante simples. Fue posible porque en cierto número de plantas silvestres preexistían particularidades genéticas simples, las cuales fueron aprovechadas por prácticas agronómicas igualmente simples.

5 El descubrimiento de la relativa simplicidad genética de la domesticación tiene una consecuencia importante: implica que una planta ha podido ser domesticada varias veces en lugares distintos.

6 Cambios en la arquitectura de las plantas
Pérdida del período de latencia. Frutos o infrutescencias indehiscentes (casi general). Hábitos de crecimiento erecto (leguminosas de grano). Crecimiento determinado (trigo, porotos enanos) Maduración sincrónica (trigo, cebada). Aumento del tamaño de la inflorescencia (girasol, cereales) Aumento del número de inflorescencias (trigo, cebada). Disminución del número de inflorescencias (maíz, girasol). Mayor tamaño de la semilla (leguminosas de grano). Preferencias ecológicas diferentes

7 Pierden los controles fotoperiódicos.
Pierden órganos normales de polinización. Pasan de polinización cruzada completa o parcial a autofecundación parcial o completa. Pierden adaptaciones defensivas como espinas o pelos. Pierden cubiertas protectoras y dureza en los frutos. Mejoran palatabilidad y composición química frutos y semillas. Incrementan su susceptibilidad a enfermedades y plagas. Desarrollan frutos partenocárpicos, sin semillas. Producen flores dobles transformando estambres en pétalos y adquieren la capacidad de propagarse vegetativamente.

8 Mijo Silvestre Mijo Cultivado Centenares de pequeñas espigas. Madura de forma muy escalonada. Granos unidos a la «espiga» por un corto pedúnculo que se rompe fácilmente. Largas sedas que permiten que el grano sea dispersado por el viento. Decena de espigas. Madura parejo. Granos fuertemente unidos por un pedúnculo largo. Las sedas faltan casi por completo. Estos caracteres son determinados por un gen, con dos alelos. LPI controla longitud del pedúnculo. CAD controla su ruptura , que conlleva la caída del grano. ENV determina la forma de las envolturas o cubiertas del grano. LS y DS determinan, longitud y densidad de las sedas. Análisis genéticos muestran que los cinco genes (LPI, ENV, CAD, LS y DS) están situados en el mismo cromosoma, a escasa distancia unos de los otros. Los cinco genes del síndrome de domesticación son transmitidos «en bloque» a cada generación, lo que asegura la estabilidad genética de la planta cultivada.

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10 Malas hierbas compañeras
Cultivos primarios y secundarios. Transdomesticación. Plantas domesticadas y protegidas. Plantas silvestres Malas hierbas X Malas hierbas compañeras Cultivos primarios y secundarios Asilvestradas Plantas protegidas Abandono

11 Centros de origen de las plantas cultivadas
Darwin, el primero en ocuparse del problema. En 1866 publicó “La variación de animales y plantas en domesticación”. Describe las posibles causas de la evolución en domesticación. Alphonse De Candolle, primero en escribir una obra dedicada al tema: “El origen de las plantas cultivadas” (1882). Ya había esbozado el tema en su obra “Geografía Botánica razonada” (1855). Se anticipó a la idea de los Centros de Vavilov. Con sus criterios, dedujo los orígenes de 244 especies cultivadas de las 247 que estudió.

12 Los criterios de De Candolle
Que exista la planta silvestre en la zona hipotética de origen. Que se encuentren restos arqueológicos o paleontológicos de la especie o especies de que se trate. Que la historia y la lengua confirmen las consecuencias obtenidas por los procedimientos anteriores.

13 Vavilov centros de origen y de diversidad
Su método fue casi puramente fitogeográfico y al servicio de la mejora vegetal. Su centro de origen era el del cultivo. Consideraba la “Variación” como la variación en formas endémicas. Centros secundarios. Se le debe la introducción de los grupos eco-morfológicos en la sistemática de cereales.

14 Los criterios de Vavilov
Conocimiento previo de la clasificación botánica. Si no había estudios previos se hacían con el material colectado. Localización de las áreas geográficas ocupadas por la especie en el pasado y de las regiones con mayor número de formas endémicas. Examen de los caracteres desde un punto de vista genético.

15 Conclusiones La ley de las variaciones homólogas.
La emancipación de los recesivos.

16 Ley de las series homologas
En general, especies lineanas afines se caracterizan por series de variedades similares y paralelas; y, como regla, cuanto mayor es la proximidad genética de dicha especie más exacta será la semejanza de su variabilidad morfológica y fisiológica. Especies estrechamente correlacionadas genéticamente tienen en consecuencia, series semejantes de variación hereditaria. 

17 Emancipación de los recesivos
Los centros de origen estarían caracterizados por la presencia de alelos dominantes y alta diversidad genética, mientras que hacia la periferia del centro los alelos recesivos serían más frecuentes y la diversidad genética menor. Los centros secundarios serían zonas periféricas de gran diversidad pero condicionada por los alelos recesivos. Los centros secundarios para una especie en concreto requieren del cultivo continuado en la zona de la misma durante, al menos, medio millar de años.

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19 Jack Rodney Harlan Regiones céntricas y acéntricas de origen.
Domesticación difusa. Redefinió el concepto para incluir espacio, tiempo, variación. En una serie de papers Harlan propuso nuevos terminos para expresar los patrones específicos de evolución de diferentes cultivos (e.g., endémico, semi-endemico, monocentrico, centro, nocentro, etc).

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21 Definición de Mejora Vegetal
“La ciencia cuyo objetivo es cambiar el genotipo, mejorándolo para un determinado medio y según el aprovechamiento para el que se vaya a destinar de acuerdo con las necesidades del hombre" (Frankel, 1958). Smith (1986), la define como "El arte y la ciencia de mejorar el genotipo de las plantas en relación con su utilización económica". Johnson (1981) la define como "la utilización de un sistema organizado de manipulación genética para modificar una especie vegetal, con el fin de hacerla más útil o aceptable para un uso específico". La mejora genética vegetal es esencialmente una elección hecha por el hombre de las mejores plantas escogidas dentro de una población en la cual exista variabilidad. En otras palabras es una selección, posible gracias a la existencia de variabilidad (Sanchez Monge, 1993).

22 Premisas básicas 1−Existencia de variabilidad o capacidad para crearla es el primer requisito de todo programa de mejora. 2−Capacidad de detectar la variabilidad, o lo que es lo mismo, la habilidad del mejorador para observar las diferencias, que puedan tener valor económico entre plantas de la misma especie y/o la existencia de técnicas capaces de medirlas. 3−Capacidad para manipular dicha variación para producir un nuevo cultivar estable.

23 Objetivos Rendimiento Calidad Resistencia de enfermedades
Adaptación a ambientes Ciclo Novedad Reducción de costos de producción

24 Mejorando la capacidad fisiológica de los cultivos, que se manifiesta a través del mejor aprovechamiento de la energía, nutrientes, agua y otras fuentes naturales. Mejorando el potencial intrínseco, que se expresa en condiciones normales de cultivo, por ejemplo produciendo más grano por panícula. Protegiendo a la planta de factores adversos (ambientales, plagas y enfermedades, resistencia al transporte etc..)

25 PARTES DE UN PROYECTO DE MEJORA
Un plan de mejora debería tener en cuenta los siguientes aspectos: Visión general del problema. Delimitación de los objetivos Estimación de los recursos (vegetales, humanos y económicos) Posibles procedimientos a utilizar. Elección de la mejor alternativa

26 Diseño definitivo del programa de mejora.
Concreción del objetivo de mejora: tipo de variedad y caracteres a mejorar. Conocimiento de la biología reproductiva de la especie a mejorar. Conocimiento de la biología floral Disponibilidad de suficiente variabilidad genética. Conocimiento de la genética de los caracteres: tipo de herencia, influencia ambiental, interacción genotipo x ambiente, correlaciónes con otros caracteres. Determinación del criterio de selección para el carácter. Elección del método de mejora más adecuado en función de la información anterior. Evaluación de los resultados. Multiplicación a escala comercial.

27 Métodos propios de la Mejora Vegetal.
Métodos clásicos, tradicionales o convencionales: Basados fundamentalmente en la genética mendeliana. Hacen uso de la Hibridación para conseguir recombinación y segregación en la población y posteriormente seleccionar los mejores individuos. Fueron los primeros utilizados y los que más se utilizan actualmente, habiéndose conseguido con ellos los mayores logros Métodos citogenéticos. Cultivo in vitro Genética molecular

28 SELECCIÓN DEL MÉTODO DE MEJORAMIENTO
Naturaleza del carácter o caracteres de interés. Variabilidad presente o disponible. Heterosis. Estructura citogenética. Heredabilidad. Factores económicos influyen en el método seleccionado.

29 Disciplinas relacionadas con la Mejora Vegetal
Para comprender mejor esta asignatura se precisan ciertos conocimientos previos relacionados con otras disciplinas; consecuencia de la propia naturaleza de la asignatura: el material vegetal como objeto de ella, su interrelación con el sistema general de producción agrícola (variedades, labores de cultivo, abonado, riego, maquinaria disponible etc.), repercusión en la dinámica del mercado de productos agrícolas, así como el diseño, conducción y análisis de ensayos.