Trabajo Práctico 1 TP N° 1 Conceptos y tipos de cultivares

Presentación del tema: "Trabajo Práctico 1 TP N° 1 Conceptos y tipos de cultivares"— Transcripción de la presentación:

1 Trabajo Práctico 1 TP N° 1 Conceptos y tipos de cultivares
Genética cuantitativa. Conceptos básicos. Estimación de varianzas genéticas y ambientales. Interacción genotipo x ambiente. Heredabilidad. Conceptos, metodologías de estimación Actividades prácticas.

2 Tipos de Cultivares

3 Cultivar Un conjunto de plantas de un solo taxón botánico del rango más bajo conocido que, con independencia de si responde o no plenamente a las condiciones para la concesión de un derecho de obtentor, pueda (UPOV): Debe: definirse por la expresión de los caracteres resultantes de un cierto genotipo o de una cierta combinación de genotipos, distinguirse de cualquier otro conjunto de plantas por la expresión de uno de dichos caracteres por lo menos, considerarse como una unidad, habida cuenta de su aptitud a propagarse sin alteración

4 Poner de maíz

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7 Sistema Reproductivo, modo de propagación y tipo de variedades
Sexual Autogamia Línea Multilineas Parcialmente Autógamo Cruza controlada de padres Híbridos V. Sintéticas V.P.L Parcialmente Alógamo Asexual Propagación Vegetativa Variedades Clonales Apomixis Híbridos Apomícticos

8 Líneas Puras Característica de cultivos de especies autógamas.
El concepto de línea implica alta homocigosis: 90% o más. Se obtienen por endocría y selección a partir de poblaciones F2. En F6 o F7 ya se consideran líneas puras.

9 Multilíneas Son mezclas de líneas isogénicas de especies autógamas.
Su utilidad primaria fue para la resistencia a enfermedades Cada línea difiere en la resistencia cualitativa a un mismo patógeno. El objetivo es reducir la posibilidad que el patógeno quiebre los diferentes alelos para resistencia.

10 Cultivares Híbridos Homogéneos y altamente heterocigotos
Pueden ser simples, triples o dobles. Dos etapas: Obtención y evaluación de líneas endocriadas parentales. Líneas superiores se cruzan para obtener los híbridos con alta heterosis.

11 Cultivares de polinización abierta
Poblaciones heterogéneas compuestas de plantas genéticamente diferentes. Alto porcentaje de heterocigosis Casi exclusivos de especies alógamas Obtenidos por diferentes esquemas de selección recurrente.

12 Cultivares Sintéticos
Resulta del entrecruzamiento de un número determinado de líneas, clones o poblaciones. Estos parentales han sido seleccionados en base a su aptitud combinatoria. Han sido exitosos en cultivos con cierto grado de autoincompatibilidad: alfalfa, centeno, mijo.

13 Cultivares Clonales Altamente heterocigotas
Se reproducen vegetativamente por propágulos o por semilla apomíctica. Las variedades clonales se desarrollan a partir de la cruza o de la autofecundación. Las líneas son mantenidas asexualmente

14 Estructura genética de varios tipos de cultivares.
Heterogeneidad Razas de Autógamas Poblaciones Mezcla de Líneas H. Dobles H. Triples H. Simples Líneas Puras Clones Heterocigosidad

15 Categorías de Mejora NO SI SI SI SI NO SI SI SI SI SI NO SI SI NO SI
Mejora de Líneas Mejora de Poblaciones Híbridos Mejora de Clones Heterosis es importante? Único genotipo? Autopropagación? Propagación por semillas? NO SI SI SI SI NO SI SI SI SI SI NO SI SI SI NO

16 Genética Cuantitativa
Estudio genético de los caracteres cuantitativos Efectos genéticos y ambientales

17 CARACTERES CUANTITATIVOS Y CUALITATIVOS
CARACTERES CUALITATIVOS CARACTERES CUANTITATIVOS Caracteres determinados por unos pocos genes de efecto mayor u oligogenes. Caracteres determinados por muchos genes de efecto menor o poligenes. Cada uno con efecto pequeño y aditivo. Variación discontinua: clases fenotípicas discretas. Variación Continua: clases fenotípicas que forman un espectro métrico continuo. Efecto ambiental nulo o despreciable. Influencia ambiental importante sobre la expresión del carácter. El análisis genético se realiza mediante conteos y proporciones. Ejemplo: color, TEXTURA DE GRANO EN TRIGO El análisis genético se realiza mediante estimaciones estadísticas de los parámetros de la población como la media y la varianza.

18 ESTRUCTURA GENÉTICA DE POBLACIONES
HOMOGÉNEAS HETEROGÉNEAS HOMOCIGOTAS LÍNEA PURA, LÍNEA ENDOCRIADA CONJUNTO DE LÍNEAS PURAS, LÍNEAS ENDOCRIADAS HETEROCIGOTAS F1, CLON POBLACIONES F2, F3, FAMILIAS F4

19 Tipos de poblaciones Poblaciones no segregantes
Línea pura Clon F1 Poblaciones segregantes F2 Retrocruzas

20 COMPONENTES DE LA VARIANZA
Varianza fenotípica (VP): Dada por las diferencias observables entre los individuos de la población. Varianza genética (VG): Variación entre individuos debida a causas genéticas. Varianza ambiental (VE): Variación entre individuos debida a causas ambientales. FENOTIPO (P) INDIVIDUO: P = G + E POBLACIÓN: VP = VG + VE + V(GxE)

21 2P = (2A + 2D) + 2E + 2I(GxE)
La estimación de estos parámetros es útil para determinar si las variaciones entre individuos son debidas a causas genéticas o ambientales. P = G + E + I(GE) 2P = 2G + 2E + 2I(GE) Seleccionable No Seleccionable 2P = (2A + 2D) + 2E + 2I(GxE) No Heredable La varianza aditiva es la causa principal del parecido entre parientes, determinante de las propiedades genéticas de una población y de la respuesta a la selección.

22 MODELO DE ADITIVIDAD/DOMINANCIA
CARACTERES CUANTITATIVOS MODELO DE ADITIVIDAD/DOMINANCIA VP = VG + VE VP = (VA + VD + VIG) + VE La varianza aditiva (Va) se origina en las diferencias entre loci homocigotas La varianza de dominancia (Vd) se origina en las diferencias entre loci heterocigotas

23 Utilidad de la estimación de varianzas
Conocer el porcentaje de variabilidad genética de una población experimental Estimar la heredabilidad (h2) Decidir el método de selección

24 F1, CLONES, HERMANOS COMPLETOS
EN POBLACIONES HOMOGÉNEAS HETEROCIGOTAS F1, CLONES, HERMANOS COMPLETOS ES NECESARIO ESTIMAR LA VARIANZA GENÉTICA TOTAL EN POBLACIONES HOMOGÉNEAS HOMOCIGOTAS VARIANZA GENÉTICA = ?

25 Poblaciones segregantes
EN POBLACIONES HETEROGÉNEAS HETEROCIGOTAS EN LOS CRUZAMIENTOS, LOS INDIVIDUOS PASAN SUS GENES A LA DESCENDENCIA A TRAVÉS DE LAS GAMETAS F2 F3 Poblaciones segregantes ES NECESARIO ESTIMAR LA VARIANZA GENÉTICA ADITIVA

26 MEZCLA DE LÍNEAS PURAS, LÍNEAS ENDOCRIADAS
EN POBLACIONES HETEROGÉNEAS HOMOCIGOTAS MEZCLA DE LÍNEAS PURAS, LÍNEAS ENDOCRIADAS SI NO EXISTEN CRUZAMIENTOS ENTRE LOS INDIVIDUOS, ÉSTOS PASAN SU GENOTIPO COMPLETO A LA DESCENDENCIA SE ESTIMA VARIANZA GENÉTICA ADITIVA

27 MÉTODOLOGÍA DE estimación de varianzaS
ANOVA Consiste en estimar las varianzas genéticas y ambientales a partir de los cuadrados medios. Es necesario discriminar dónde existe variación y a qué tipo pertenece (ambiental, genética, o ambas), de acuerdo al material genético con que se trabaje (autógamas, alógamas, asexuales).

28 ANÁLISIS DE LA VARIANZA (ANOVA)

29 X i J = µ + G i + є iJ VG = (CME – CMD)/R ESTIMACIÓN DE VARIANZAS
FV ENTRE PROGENIES DENTRO PROGENIES SC GL CM є (CM) CME CMD VE + R VG VE ESTIMACIÓN DE VARIANZAS CUADRADO MEDIO DENTRO (CMD) = VARIANZA AMBIENTAL (VE) CUADRADO MEDIO ENTRE (CME) = VARIANZA FENOTÍPICA (VE + VG * R), donde R es el N° de Repeticiones. VG = (CME – CMD)/R

30 Interacción genotipo x ambiente
VP = VG + VE + V(GxE) Interacción genotipo x ambiente Cuando los genotipos se prueban en varios ambientes: Yij = m + Gi + Ej + GxEij + R

31 ¿Qué es la Interacción GxE?
Es el cambio en la respuesta de los genotipos a los diferentes ambientes Diferencias en la expresiones de los genotipos según el ambiente.

32 Interacción G-E G1 G1 Rto. G2 G2 A1 Ambientes A2 CUALITATIVA
CAMBIO DE RANKING G1 G1 Rto. G2 CUANTITATIVA G2 Sin CAMBIO DE RANKING A1 Ambientes A2

33 Estructura del ANOVA para un ensayo con "g" genotipos en "a" ambientes (localidades, años o localidades y años) F. V. G.L. C.M. E(CM) Ambientes (a – 1) Rep/Ambientes a(r – 1) Genotipos (g – 1) M1 2e + r .2ga + r.a 2g Genotipos x Ambientes (g -1) (a -1) M2 2e + r .2ga Error a (g -1) (g – 1) M3 2e Estimadores 2e = M3 2ga = (M2-M3)/r 2g = (M1-M2)/r.a 2p = 2e + 2ga + 2g Interacción GxE: Genotipo x Localidad Genotipo x Año Genotipo x Localidad x Año

34 Análisis de la interacción G x E
Identificar genotipos estables (Baja GxE). Identificar genotipos con adaptación específica (Alta GxE).

35 EJERCICIO DE APLICACIÓN
ACTIVIDAD PRÁCTICA EJERCICIO DE APLICACIÓN Estimar la varianza genética, ambiental y heredabilidad para peso de 100 granos (gr.) en una población HETEROGÉNEA HOMOCIGOTA de garbanzo

36 ACTIVIDAD PRÁCTICA A partir de una parcela de 200 plantas de garbanzo, sembrada en forma masal, se cosecharon al azar 30 plantas. En la generación siguiente, se implantó un ensayo mediante un DBCA con 3 repeticiones, donde los tratamientos fueron la descendencia de cada una de aquellas 30 plantas cosechadas. De cada parcela se obtuvo el peso promedio de 100 granos, registrándose en una planilla de datos.

37 Primero debemos preguntarnos…
¿Qué tipo de material es? Autógama, Alógama o Asexual? Cómo es su estructura genética? Dónde existe variabilidad? Qué tipo de variabilidad es? Cómo puedo estimar los componentes de la varianza?

38 ANOVA

39 ANOVA Utilizando el Programa INFOSTAT, se obtiene el siguiente cuadro de análisis de la varianza:

40 ANOVA

41 ACTIVIDAD PRÁCTICA Se evaluó el peso fresco de flores de piretro en 20 clones durante 3 años con dos repeticiones por año. de acuerdo a la siguiente tabla de análisis de la varianza: Variable N R² R² Aj CV PFF ,97 0,94 4,29 Cuadro de Análisis de la Varianza (SC tipo III) F.V SC gl CM F p-valor Modelo , , , <0,0001 CLON , , ,72 <0,0001 Año , , ,76 <0,0001 B , , , ,4982 CLON*Año , , ,76 <0,0001 Error , ,81 Total ,13 119

42 PREGUNTAS ¿Qué significa R2 y CV?
¿Existieron diferencias entre los clones para PPF? ¿Existe Interacción clon x año? Qué significa? Calcule porcentaje de variación genética y H2 para PFF

43 HEREDABILIDAD Heredabilidad. Conceptos básicos y métodos de estimación
Heterosis y Aptitud combinatoria. Conceptos y estimaciones . Endocria Selección. Respuesta a la selección. Criterios de selección Análisis de correlación

44 ¿Qué es la Heredabilidad
¿Qué es la Heredabilidad? Es la proporción de la varianza fenotípica que puede ser atribuída a efectos genéticos. HEREDABILIDAD EN SENTIDO AMPLIO (O Grado de determinación genética) H2 = VG(TOTAL) /VP = VG / VG + VE Varía entre 0 y 1 Si la población consiste de individuos con el mismo genotipo (Vg = 0), la variabilidad es atribuida al ambiente; por lo tanto la H2 tiende a 0. Si los individuos tienen diferentes genotipos pero el ambiente no tiene efecto sobre el carácter, la VE = 0 y la H2 tiende a 1 Util para poblaciones de individuos NO SEGREGANTES.

45 HEREDABILIDAD EN SENTIDO ESTRICTO
h2 = VG(ADITIVA) / V P La VARIANZA ADITIVA se puede FIJAR POR SELECCIÓN. Expresa la confiabilidad que tiene un determinado individuo seleccionado de originar descendencia similar a él. h2 ≤ H2 Útil para poblaciones de individuos SEGREGANTES

46 ¿Por qué es útil estimar la heredabilidad ?
Permite describir el PARECIDO ENTRE PARIENTES. # Cumple un ROL PREDICTIVO al permitir estimar el Avance Genético. Determina el MÉTODO DE SELECCIÓN a utilizar.

47 SELECCIÓN EN BASE A PRUEBA DE PROGENIES
MÉTODOS DE SELECCIÓN SELECCIÓN FENOTÍPICA h2 SELECCIÓN EN BASE A PRUEBA DE PROGENIES

48 ESTIMACIÓN DE LA H2 Aspectos a tener en cuenta
Los procedimientos para calcular los componentes de la varianza , conducen a estimar la heredabilidad. Tipo de población y de su estructura genética El genotipo en particular, en un ambiente determinado. Distintas metodologías pueden dar estimados diferentes de h2

49 Estimación de la Heredabilidad
1- COMPONENTES DE LA VARIANZA (ANOVA). 2- REGRESIÓN PROGENIE / PROGENITOR 3- MÉTODO DE LAS RETROCRUZAS (WARNER)

50 1- Componentes de la varianza (ANAVA)
X i J = µ + G i + є iJ FV ENTRE PROGENIES DENTRO PROGENIES SC GL CM є (CM) CME CMD VE + R VG VE ESTIMACIÓN DE VARIANZAS CUADRADO MEDIO DENTRO (CMD) = VARIANZA AMBIENTAL (VE) CUADRADO MEDIO ENTRE (CME) = VARIANZA FENOTÍPICA (VE + VG * R), donde R es el N° de Repeticiones. VG = (CME – CMD)/R %VG ó H2 (amplio o estricto) = (VG) / (VG + VE)

51 2- Regresión progenie/progenitor
Inter generacional Se toma datos de la variable en estudio sobre uno de los padres o se calcula la media de ambos padres para la variable En la generación siguiente se siembran los hijos de cada padre y se toman los datos sobre la variable Este método estima heredabilidad mediante el parecido entre parientes (padres y progenie)

52 Valores aproximados de heredabilidad
Media de los padres Media de la progenie Regresión de la progenie sobre la media de los padres

53 REGRESIÓN DE LA MEDIA DE LA PROGENIE SOBRE UN SÓLO PARENTAL
COEF. DE REGRESIÓN = “b” COV ENTRE HIJOS Y MADRES (COV “OP”) VARIANZA DE LAS MADRES (σ2”P”) EN DONDE COV “OP” = ½ σ2(ADITIVA) σ2"P” = σ2(FENOTIPICA) b = ½ σ2(ADITIVA) σ2(FENOTÍPICA) = ½ h2 h2 = 2 b en Sentido Estricto

54 REGRESIÓN DE LA MEDIA DE LA PROGENIE SOBRE LA MEDIA DE DOS PADRES
COEF. DE REGRESIÓN = “b” COV ENTRE HIJOS Y PADRES (COV “OP”) VARIANZA DE LOS PADRES (σ2”P”) EN DONDE COV “OP” = ½ σ2(ADITIVA) σ2”P” = ½ σ2(FENOTIPICA) b = ½ σ2(ADITIVA) ½ σ2(FENOTIPICA) = h2 h2 = b en Sentido Estricto

55 Se necesitan 6 generaciones dispuestas en un ensayo P1 y P2 F1 F2
2- METODO DE LAS RETROCRUZAS (WARNER) Se necesitan 6 generaciones dispuestas en un ensayo P1 y P2 F1 F2 R1 y R2

56 Var. Fenotípica = VF2 Var. Ambiental = 1/3 ( VP1+ VP2+ VF1) Var. Genética Total = VF2 – VE Var. Aditiva = 2VF2 – ( VR1 + VR2) Var. Dominancia = ( VR1 + VR2)- VF2- VE Heredabilidad (amplio/estricto) = ?

57 La población (constitución genética) y el ambiente
FACTORES QUE AFECTAN LA ESTIMACIÓN DE LA HEREDABILIDAD La población (constitución genética) y el ambiente Selección Método de estimación

58 EJERCICIO DE APLICACION
En las generaciones F1 y F2 se estimaron las varianzas para el número de hojas en sorgo, siendo 2,37 y 6,22 respectivamente. a- Calcule la heredabilidad en la generación F2 b- ¿Para poder estimar dicho parámetro que supuestos deberían cumplirse?

59 Actividad Práctica Estimación de heredabilidad en base a parámetros genéticos
Una población F2 de cebada posee una varianza para el número de días a espigazón igual a 50, mientras que dos líneas puras derivadas de ésta tienen una varianza de 7 respectivamente. En función de los cálculos anteriores estime la heredabilidad en sentido amplio (H2) de los días a espigazón en esta población?

60 Heredabilidad en sentido amplio
H2 = Vg/ Vp(Vg+Ve) Vg = 43 Vp = 50 H2 = 43/50 H2 = 0,86

61 2- Un mejorador tomo datos de días a floración en los padres y en la generación siguiente sobre su progenie, con la finalidad de estimar la heredabilidad de dicho carácter. Calcule la h2 considerando todos los datos observados 52 56,5 57 56 10 47 48 44 9 49 8 53 58 7 43,5 43 6 50 53,5 54 5 4 49,5 3 46 2 47,5 45 1 PROG MEDIA PADRE MADRE Nº Y = 40,93 + 0,155 X h2 =????

62 CONSIDERANDO EL EJERCICIO ANTERIOR ESTIME LA H2 EN FUNCION DE UN SOLO PROGENITOR (MADRE)
MADRES PROGENI ES 92 96 6 87 78 5 86 93 4 84 85 3 102 2 75 1 PROGENIES MADRES Nº Y = 69,85 + 0,19 X h2 = ??

63 Se estudió el carácter días a floración en trigo a partir del cruzamiento entre la variedad Ramona (p,) y la variedad Baart (p). los datos experimentales fueron: Calcule la heredabilidad EN SENTIDO AMPLIO Y ESTRICTO del carácter días a floración en función de los datos de la experimentación

64 Heterosis Evalúa el comportamiento de las cruzas (F1) con relación a los padres. Éstos pueden ser líneas homocigotas, clones, poblaciones, etc. Es el fundamento de la obtención de híbridos principalmente en especies alógamas (maíz, girasol, sorgo).

65 Heterosis F1: valor medio del híbrido MP: media de los padres (P1+P2)/2 P: media del padre mayor F2: rendimiento teórico de F2

66 Heterosis Se evaluó a campo el rendimiento de dos líneas endocriadas de maíz y su respectivo híbrido, obteniéndose los siguientes resultados (q/ha): L1: 20; L2: 40; F1: 70 Calcular El porcentaje de heterosis El rendimiento teórico esperado de la F2

67 Aptitud Combinatoria Es la capacidad de un genotipo de combinarse con otros genotipos para un carácter cuantitativo dado. La aptitud combinatoria general (ACG) es la habilidad de una línea de combinarse en forma favorable con otras, respondiendo a un modelo de acción génica de aditividad. La aptitud combinatoria específica (ACE) es la habilidad de una línea de combinar favorablemente con otra y es relativa a la acción génica de dominancia.

68 A partir de un sistema dialélico completo de 6 líneas (sin autofecundaciones), se construyó la siguiente tabla con los rendimientos de 16 cruzas obtenidas. Identifique cuáles líneas poseen la mejor ACG y ACE L1 L2 L3 L4 L5 @ 63,64 54,45 80,12 86,03 64,52 62,46 64,85 60,69 66,36 68,49 L6 64,32 55,21 84,36 72,23 81,62

69 Endocría Representa el apareamiento de individuos emparentados
En el MGV se emplea fundamentalmente para obtener líneas homocigotas

70 Endocría en especies diploides
El coeficiente de endocría es calculado para determinar el nivel de homocigosis en una generación específica: F: coeficiente de endocría. F´: coeficiente de endocría de la generación precedente. Cuando: F = 1 homocigosis completa F = 0 Población en panmixia

71 Endocría Ejemplo: Calcule el coeficiente de endocría de las generaciones F1, F2 y F3 obtenidas a partir de la cruza de dos líneas endocriadas de maíz.

72 Endocría El coeficiente de endocría de la F1 es igual a 0, dado que la F1 producto del cruzamiento de dos líneas diferentes es 100% heterocigota. El coeficiente de endocría de la F2 se puede obtener a partir de: F = ½ (1 + F´) (Wright) F´: es el coeficiente de endocría de la generación anterior, de modo que: F (F2) = ½, ya que F´= 0 F3 = ½ + (1 + ½) = ½ (3/2) = 3/4

73 Cuestionario Cuál es la importancia de la estimación de la aptitud combinatoria? Que significa heterosis y cómo se estima? Explique el significado de endocría y como se puede calcular Cual es el propósito de estimar varianzas en el MGV? Se puede predecir el rendimiento de una F1 y de la F2 de la cruza de dos líneas homocigotas. Explique Mencione cuatro aplicaciones de la heredabilidad en el MGV.