Cruzamientos Dialélicos

El conocimiento de la acción génica que controla los caracteres de interés económico, es básico para la planeación de un programa de mejoramiento genético. Los diseños dialélicos permiten conocer la acción génica de caracteres cuantitativos y seleccionar los mejores progenitores y las combinaciones superiores. Estos permiten que la mayor parte del esfuerzo del mejorador se centre en aquellas poblaciones segregantes, potencialmente capaces de generar progenies superiores y traduciéndose así en una mayor eficiencia del programa.

Sprague y Tatum (1942) establecieron los conceptos de ACG y ACE. La ACG designa el comportamiento promedio de una línea a través de sus cruzamientos con un conjunto de líneas diferentes. La ACE, designa la desviación que presenta la progenie de una cruza con respecto al promedio de la ACG de sus progenitores.

Existen varios diseños de análisis dialélico para estimar la aptitud combinatoria general (ACG) y la aptitud combinatoria especifica (ACE), pero el más utilizado es el de Griffing (1956) en sus cuatro métodos: 1) Progenitores y sus cruzas F1 directas y recíprocas 2) Progenitores y cruzas F1 directas 3) Cruzas F1directas y recíprocas 4) Cruzas F1 directas.

Esquemas de cruzamientos dialélicos Se obtiene a partir del entrecruzamiento de n materiales, dos a dos produciendo n2 combinaciones posibles, que corresponden a los n(n-1)/2 híbridos simples y n(n-1)/2 recíprocos de los híbridos simples, generando una tabla dialélica completa.

Tabla dialélica Parental Parental j i 1 2 j n Y11 C12 C1j C1n C21 Y22   Parental j i 1 2 j n Y11 C12 C1j C1n C21 Y22 C2j C2n . Ci1 Ci2 Yij Cin Cn1 Cn2 Cnj Ynn

Los esquemas más empleados son los correspondientes a los que incluyen a parentales y sus cruzamientos pero sin los recíprocos. Esto se debe a la dificultad de contar con el número suficiente de semillas y principalmente porque el efecto materno no es la principal causa de la variación en la mayoría de los caracteres.

Método de análisis del Dialelo Se basa en las medias de las repeticiones. Se pueden obtener estimativas de las varianzas genéticas y ambientales. Para estimar la componente ambiental se pueden evaluar plantas individuales en los parentales y en la F1. La varianza genética se evalúa a partir de las F2.

Método de Jinks & Hayman Con este método se puede trabajar con la F1, F2 y retrocruzamientos utilizando una tabla dialélica completa. Los datos pueden ser usados para hacer un ANOVA y testear la presencia de efectos genéticos aditivos y dominantes. Permite estimar h2 en sentido amplio y estricto y el grado medio de dominancia. También permite obtener otras informaciones como la proporción de alelos con efectos positivos en los parentales, proporción entre el número total de genes dominantes y recesivos en los parentales y el grado de dominancia por locus.

Método de Griffing Estima la ACG y la ACE. Los métodos 1 y 3 detectan las variaciones ocasionadas por la información de los genes extracromosómicos. Las diferencias se atribuyen al citoplasma del parental femenino. 1) Progenitores y sus cruzas F1 directas y recíprocas 2) Progenitores y cruzas F1 directas 3) Cruzas F1directas y recíprocas 4) Cruzas F1 directas.

Consideraciones sobre el uso de los dialelos en autógamas No es válido proceder a estimar varianzas, h2 y grado medio de dominancia porque no se posee de una población de referencia para esas estimaciones. El método de Griffing genera información sobre la AC y el de Gardner & Eberhardt hace un estudio detallado de la heterosis. Entre las restricciones del modelo se encuentran la segregación independiente de los genes y la ausencia de epistasis. El empleo de las F2 es criticado debido a la segregación diferente en diferentes poblaciones. Sin embargo permite estimar la variabilidad genética dentro de cada una.

GENETICA Y MEJORA VEGETAL: Métodos de mejora en plantas de reproducción vegetativa

Vamos a subdividirlas en dos grupos: 1) Especies de multiplicación vegetativa: Aquellas que aún poseyendo órganos sexuales normales y capacidad de reproducirse sexualmente, en la práctica agrícola se reproducen de forma asexual. Ejemplos: La mayoría de los frutales. 2) Especies apomícticas: incluye tanto a aquellas que se reproducen por semillas formadas sin que intervenga la fecundación "agamospermia", como a especies que presentando esterilidad sexual, determinada genéticamente, se propagan por vía vegetativa.

Especies de multiplicación vegetativa En general, su estructura genética es altamente heterocigota. La explicación es sencilla, ya que la heterocigosis suele ir asociada a heterosis, esto habrá influido en los agricultores y mejoradores de cualquier época a seleccionar estos individuos y propagarlos.

La estructura genética de estas poblaciones puede dividirse en dos tipos: Monoclonal, y altamente heterocigótica: Todos los individuos de la población poseen el mismo genotipo, presumiblemente heterocigótico. En este caso la variabilidad observable no tiene causas genéticas sino exclusivamente ambientales, y será por tanto no heredable. b) Policlonal, y altamente heterocigótica: La población estará constituida por una mezcla de varios clones, presumiblemente heterocigóticos. La variabilidad observable en este caso puede tener causas tanto genéticas como ambientales, y por tanto las genéticas son susceptibles de ser aprovechadas mediante la selección.

Aunque se reproduzcan de forma vegetativa en la práctica agrícola, muchas conservan la facultad de reproducirse sexualmente, mas aún el producto consumido, es consecuencia de la reproducción sexual. Por ello en este grupo de especies, podemos encontrar según su biología reproductiva: especies autógamas, parcialmente alógamas, y alógamas. Dentro de estas últimas, algunas son autofértiles, y otras pueden presentar alelos de incompatibilidad. De hecho en muchas de estas especies, uno de los objetivos de mejora, es la creación de variedades autofértiles, ya que esto independizaría la producción del fruto (Ej; Almendro) de los requerimientos climáticos necesarios para los insectos polinizadores, o la necesidad de establecer colmenas en las parcelas de producción,y /o variedades polinizadoras con los consiguientes problemas de manejo y rentabilidad que esto implica.

Métodos de mejora De lo dicho de su estructura genética, se desprende que los métodos de mejora podrían enfocarse desde dos puntos de vista: Seleccionar aprovechando la variabilidad genética existente. b) Inducir nueva variabilidad y seleccionar posteriormente.

Selección clonal El procedimiento tendrá sentido cuando la población de partida, este formada por una mezcla de clones (población policlonal). Muchas poblaciones de árboles frutales poco seleccionadas están en esta situación. Aún en el caso de poblaciones monoclonales, pueden aparecer mutaciones espontáneas que son de utilidad, al ser fácilmente aprovechadas mediante la selección. En este caso, se estudiará la descendencia, mediante el injerto de la posible variedad mutante sobre un patrón y comparando su comportamiento frente a la variedad normal. El manejo del programa de mejora, en su primera fase, no difiere de la forma de realizar una selección individual en poblaciones heterogéneas de autógamas. El manejo posterior es, sin embargo, diferente, ya que aquí intervienen las técnicas de propagación vegetativa.

Fenología de los Cvs Isabella e Isabella precoz. 41 días 38 días 84 días 40 días 59 días 47 días Ciclo 138 días Ciclo 171 días Cv. Isabel Precoz Cv. Isabel Inicio de Brotación 05/09 Inicio de Floración 16/09 15/09 Inicio de Maduración 14/12 07/01 Inicio de cosecha 21/01 23/02

Selección clonal sanitaria En muchos viñedos, todavía existe variabilidad para muchos caracteres de interés agronómico como, producción, resistencias, precocidad, contenido en sólidos solubles, acidez, característicos que inciden en la vinificación, comportamiento frente a stresses edáficos y climáticos, etc. El objetivo de la selección clonal sanitaria, no es obtener una variedad diferente a las actuales, sino su saneamiento a partir de la selección de aquellos individuos sin virus, de una población heterogénea donde convive el material sano y el enfermo.

Las fases del proceso 1) Preselección individual por características varietales y aparente sanidad. 2) Tests para las virosis más importantes de la vid (entrenudo corto, enrollado y jaspeado). 3) Evaluación taxonómica y agronómica de los clones sanos. Puede ocurrir que no exista ningún individuo libre de virus en los materiales estudiados. En este caso se podría estudiar el saneamiento de los clones, mediante técnicas de termoterapia o cultivo "in vitro".

Inducción de variabilidad Haya o no variabilidad en la población de partida, un procedimiento eficaz de mejora, consiste en producir artificialmente una población heterogénea, en la que se pueda practicar posteriormente la selección, eligiendo plantas que serán el punto de partida para nuevos clones. En las especies de multiplicación vegetativa se puede recurrir para crear variabilidad a: a) Reproducción sexual b) Mutagénesis c) Aprovechamiento de la variabilidad somaclonal

La ventaja de estas especies, frente a aquellas de reproducción sexual, es que independientemente del método que se emplea para crear variabilidad, no es necesaria su fijación por los métodos convencionales que hemos estudiado con anterioridad. La principal consecuencia de la reproducción vegetativa, es que en el momento que encontremos el tipo adecuado, automáticamente podremos producir grandes poblaciones clonales.

Especies de reproducción por injerto En este caso los objetivos de mejora, no sólo se limitan a la variedad, sino que también es importante la selección de patrones más adecuados. Entre los principales objetivos de la mejora de patrones, podríamos destacar: adaptabilidad edáfica, climática, mejor anclaje, mejor propagación, ausencia de chupones, espinas, etc. Tampoco hay que olvidar la mejora de la relación patrón−injerto (compatibilidad, fructificación adelantada, inducción o no de vigor sobre la variedad, patrones enanizantes, etc).

Razones para injertar Propagar clones. Obtener los beneficios que aportan ciertos portainjertos. Cambiar la variedad cultivada. Acelerar el crecimiento y la entrada en producción. Estudiar enfermedades de origen virósico.

El hecho de poder combinar un clon con diferentes portainjertos amplía las posibilidades de la planta obtenida en cuanto a su adaptación al medio, resistencia a enfermedades, regulación del tamaño, características de la producción, precocidad, etc... Ejemplos: Vid: Paulsen 1103, SO4 Manzana: M7, M9, Maruba Kaido Duraznero: Nemared, A9 Citrus: trifolio (P. trifoliata), Rangpur, rugoso (C. jambhiri)

Factores a tomar en cuenta para elegir el patrón: • Especie y cultivar a propagar. • Clima. • Características del suelo. • Problemas sanitarios existentes.

Umbral de tolerancia calcáreo activo Sistema radicular Vigor Porta-injerto Umbral de tolerancia calcáreo activo Sistema radicular Vigor Influencia sobre la madurez Tolerancia a los terrenos secos Tolerancia a los terrenos húmedos Fercal 45% Enterrado Medio Avanzada Bastante tolerante Tolerante Ru 140 40% Fuerte Ninguna Muy tolerante 333 EM Retardada 41 B Rastrero Sensible 161-49 C 25% Semienterrado RSB 1 20% 420 A SO4 5 BB P1103** 19% R110 17% Retarde Gravesac 15% 1616 C** 11% 3309 C 101-14 MG 10% Débil 44-53 M 8% 196-17 6% RGM

Umbral de tolerancia en caliza activa 5BB Kober 5BB Origen genético Berlandieri * Riparia Suelo óptimo Suelos arcilloso-calcáreos húmedos y compactos Terrenos húmedos Tolerante Terrenos secos Bastante tolerante Umbral de tolerancia en caliza activa 20% Vigor y rendimiento Medios Precocidad Tardía Particularidades + Muy resistente a la filoxera Particularidades - Puede conferir demasiado vigor

Umbral de tolerancia en caliza activa P1003 1103 Paulsen Origen genético Berlandieri Rességuier n°2 * Rupestris du Lot Suelo óptimo Suelos arcilloso-calcáreos secos Terrenos húmedos Tolerante Terrenos secos Umbral de tolerancia en caliza activa 19% Vigor y rendimiento Elevados Precocidad Nula Particularidades + Resistente a suelos salinos, a margarodes, Particularidades - Puede conferir demasiado vigor

Selección Oppeinhem N°4 Umbral de tolerancia en caliza activa Origen genético Berlandieri * Riparia Suelo óptimo Suelos con fuerte estructura limosa Terrenos húmedos Tolerante Terrenos secos Bastante tolerante Umbral de tolerancia en caliza activa 20% Vigor y rendimiento Medios Precocidad Nula Particularidades + Fructífera Particularidades - Sensible a la carencia de magnesio

Umbral de tolerancia en caliza activa FERCAL Fercal INRA Bordeaux Origen genético (Berlandieri * Colombard N°1) * 333 EM Suelo óptimo Suelos arcilloso-calcáreos Terrenos húmedos Tolerante Terrenos secos Sensible en suelos superficiales Umbral de tolerancia en caliza activa 45% Vigor y rendimiento Medios Precocidad Precoz Particularidades + Favorece la fecundación de las variedades coulards Particularidades - Sensible a la carencia de magnesio

JULIO PRIMER AÑO Injerto de púa simple o doble inglés

Especies apomícticas La apomixis es un fenómeno por el cual las estructuras sexules, dan lugar a embriones sin que intervenga la fusión de los gametos másculino y femenino. Existen diversos mecanismos, de los cuales los más frecuentes en la naturaleza son: Aposporia: La célula madre del gameto femenino degenera y se sustituye por una célula del esporofito que se desarrolla por mitosis. El embrión es por tanto diploide, (Poa pratensis). Diplosporia: Cuando la célula madre del saco embrionario comienza la meiosis pero aborta y se reconstituye una célula diploide que puede desarrollarse sin necesidad de polinización, (Agropyron). Otras veces se da una fusión de células haploides del gametofito, como en la frambuesa (Rubus). Otras veces se precisa la fecundación con polen para poner en marcha el proceso (Pseudogamia). Partenogénesis haploide: El embrión se desarrolla a partir de la oosfera sin fecundación como en el caso de la papa. A veces se precisa polen para desencadenar el proceso.

Las plantas apomícticas se dividen en dos grupos, obligadas y facultativas. En el primer caso, las progenies son clonales, esto presenta un beneficio para su propagación, pero un inconveniente respecto a las posibilidades de mejora, ya que este mecanismo reduce la variabilidad, y es una traba a la recombinación, que es la que nos permite desarrollar individuos superiores basándonos en la agrupación de muchas características favorables en un sólo genotipo. Las apomícticas facultativas, pueden alternar descendencias sexuales y asexuales incluso en una misma generación y aunque presentan el inconveniente de controlar su propagación clonal, presentan más posibilidades de mejora, como consecuencia de sus descendencias sexuales.

El procedimiento más importante para crear variabilidad es a través de la hibridación. Es posible en apomícticas facultativas, y en algún caso en las obligadas, si se encuentra algún individuo sexual. En caso contrario se puede recurrir a la hibridación interespecífica. Al igual que sucede con las plantas de reproducción vegetativa, los métodos de mejora están basados en la selección individual. Ya se trate de apomixis obligada o facultativa, y cualquiera que sea el procedimiento para crear variabilidad, el objetivo final en estas especies es obtener genotipos apomícticos suficientemente estables, que además presenten características agronómicas de interés.

La importancia de mantener el mecanismo apomíctico, es debido a que estas especies se multiplican por semillas, no por sus partes vegetativas como en el caso anterior, y por tanto es la única forma de asegurar una reproducción clonal estable, sin el efecto que causaría la segregación en la estabilidad de la nueva variedad.

Motivos para sospechar precencia de apomixia Reproducción en ausencia de polen. Uniformidad en la F2. Progenie recesiva en un cruzamiento con madre aa y padre AA. Alta fertilidad en materiales que no deberían mostrarla. Presencia constante de anomalías cromosómicas irregulares de generación en generación. Presencia de varios embriones por semilla (poliembrionía) y de algunas otras anormalidades florales