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APUNTES DE GENÉTICA y MEJORA VEGETAL Parte 2: Mejora Vegetal (Temas 5-12) E.U.I.T.A.Curso 2007/2008 Profesores: Adrian Rodriguez Burruezo Ana María Fita Fernández Teléfono despacho: 96 3879383 96 3879418 1 TEMA 5. VARIACIÓN 5.1. Importancia en Mejora Vegetal. Sin variación no se puede efectuar selección. Obviamente, si todos los individuos de una población son idénticos no podremos seleccionar los mejores, con lo cual no podremos conseguir ninguna mejora. De ahí que la existencia de variación sea de una importancia fundamental en el desarrollo de nuevos cultivares mejorados. Sin embargo, la mera existencia de variación no es suficiente para que la selección sea eficaz. La variación observada en una población puede tener dos componentes: genética y ambiental. La componente genética de la variación es la que está causada por diferencias en los genes que afectan al carácter. La componente ambiental es la causada por las diferencias en el ambiente en el que se desarrollan los distintos individuos de la población considerada. En un campo de cultivo, estas variaciones se producen por diferencias en la fertilidad del suelo, disponibilidad de luz y agua, ataques de plagas y enfermedades, y otros factores que en muchas ocasiones son difíciles o imposibles de controlar. La variación de utilidad para el mejorador es la variación genética, ya que únicamente los genes se heredan y se transmiten a la descendencia. Por contra, el ambiente no es heredable. Si en un programa de mejora no se dispone de variación genética para el carácter o caracteres que se pretende mejorar, éste no tendrá éxito. Efectivamente, si queremos obtener una variedad con un genotipo AA y no existe variación en la población para los genes que lo controlan, ya que todos los individuos de los que disponemos son aa, no se pueden seleccionar individuos con el genotipo deseado. De esta forma, a mayor diversidad genética disponible para el mejorador, mayor será el rango de posibilidades de elección que podrá realizar éste y, por tanto, mayores posibilidades tendrá el mejorador de llevar a cabo el programa de mejora con éxito. La variación existente en las especies cultivadas se ha ido generando gracias al proceso de la domesticación. Con la aparición de la Agricultura, el hombre empezó a domesticar plantas 2 para adaptarlas a sus necesidades. Durante miles de años, estas plantas han ido evolucionando en un hábitat creado por el hombre. El hombre las ha ido seleccionando y ha conservado los tipos mutantes que eran de su interés. En muchas ocasiones, estos tipos mutantes no se habrían mantenido en la Naturaleza ya que las características que presentan (falta de dispersión de semillas, eliminación de las barreras protectoras frente a depredadores, etc.) son totalmente deletéreas en la Naturaleza, lo cual llevaría a su rápida desaparición. De hecho, en pocas ocasiones se encuentran plantas cultivadas en estado silvestre en zonas no alteradas por la acción del Hombre. Como consecuencia de este proceso milenario en el que se ha buscado adaptación a diferentes condiciones locales y necesidades, se ha generado una enorme diversidad genética. Esta diversidad es de gran utilidad para el mejorador y le ha permitido desarrollar nuevas variedades mejoradas. Cuando un mejorador empieza un programa de mejora necesita fuentes de variación, es decir, materiales vegetales en los que se encuentren formas de genes que permitan la consecución del objetivo/s deseado/s. En determinados casos esta variación se encuentra disponible en otros cultivares ya mejorados, lo cual facilita el trabajo del mejorador. En otros casos, es posible que las fuentes de variación no se encuentren ni tan siquiera en la especie cultivada, por lo que tiene que recurrir a especies silvestres relacionadas. Para cada cultivo la mayor variación se puede encontrar en los centros de diversidad para esta especie. En determinadas zonas concretas del globo terráqueo se concentra una gran cantidad de tipos para muchas especies. Son los llamados centros de diversidad. En la década de 1930, Vavilov estableció 8 centros de diversidad, indicando las especies que correspondían a estos centros. En muchos casos, aunque existen notables excepciones, estos centros de diversidad coinciden con el centro de origen de las especies cultivadas, lo cual es lógico ya que en la mayoría de ocasiones los centros de origen coinciden con la región en que se domesticó el cultivo. De esta forma, por ejemplo en el caso del trigo, se encuentra una gran diversidad en su región de origen, situada en Oriente Próximo. A partir de esta zona, se produjo una migración de algunos materiales a otras zonas, en las cuales se originaron nuevas variedades. Esto supone que sólo una parte de la variación existente migró hacia otras zonas, por lo cual la base genética de 3 5. nos encontramos que los cultivares tradicionales. De esta forma. aún recurriendo a los materiales citados anteriormente. Además. A estos centros llegaban materiales de muchas procedencias distintas y en muchas ocasiones estos materiales pasaban a formar parte de las variedades locales. el mejorador no encuentre la variación deseada por lo que en estos casos se puede generar variación nueva. transporte y comercialización están favoreciendo este proceso. En algunos casos incluso es posible que. como por ejemplo mediante mutación inducida. evolucionando en las condiciones de estas zonas. lo cual aumenta la 4 . También se pueden encontrar centros de diversidad en zonas que han sido centros de comercio en tiempos remotos. También se puede recurrir a genes presentes en materiales no relacionados con la especie objeto de la mejora. Gracias a los recursos fitogenéticos ha sido posible obtener variedades nuevas mejoradas. perdiéndose un gran número de variedades que podrían suponer fuentes de variación para los programas de mejora actuales y futuros. la desaparición de las pequeñas unidades de autoconsumo y la internacionalización de la producción. que han servido de base para la obtención de cultivares mejorados se están perdiendo. la utilización cada vez mayor de unos pocos cultivares de cada especie está provocando un estrechamiento de la base genética de los cultivos. para lo cual será necesario utilizar técnicas derivadas del las nuevas biotecnologías. Esto está provocando la desaparición de las variedades tradicionales. al limitar las fuentes de variación disponibles.estos cultivos fuera de su zona de origen y/o domesticación suele ser menor. Todo esto está causando una fuerte erosión genética. Los materiales genéticos que forman parte de las especies cultivadas y de sus especies silvestres relacionadas se denominan recursos fitogenéticos. Esto compromete seriamente la posibilidad de obtener futuras variedades nuevas. como consecuencia de la aparición de variedades mejoradas. Sin embargo. con características superiores a las existentes hasta el momento.2. se ha ido produciendo un re-emplazamiento de las variedades tradicionales por cultivares mejorados. Recursos fitogenéticos. la demanda de uniformidad de los mercados. Estos recursos son de gran utilidad ya que constituyen la principal fuente de variación para el mejorador. Por otra parte. Los cultivos tradicionales de nabos en que se basaba la alimentación fueron sustituidos por unas pocas variedades de patatas. enfermedades y cambios ambientales. protegiendo determinadas zonas donde se encuentra una especial concentración de diversidad. en los lugares donde se concentra la diversidad genética. Para la conservación de los recursos fitogenéticos existen dos estrategias básicas. Las actividades de recolección de recursos fitogenéticos fueron esporádicas hasta la década de 1960. Para evitar la pérdida irreemplazable de los recursos fitogenéticos aparece la necesidad de recolectarlos y conservarlos antes de que desaparezcan para siempre. Un ejemplo claro lo constituye el caso de la hambruna ocurrida en el siglo pasado en Irlanda. En el caso de la mayor parte de especies cultivadas este tipo de conservación es más 5 . Sin embargo. Así. Así. que se denominan conservación in situ y conservación ex situ. La conservación in situ consiste en favorecer. en que se empezaron a realizar actividades internacionales para la salvaguarda de los recursos fitogenéticos. Este tipo de conservación está especialmente indicado para el caso de especies silvestres. la aparición de un ataque de mildiu (Phytophtora infestans) al que resultaron susceptibles las pocas variedades de patata cultivadas provocó la destrucción casi completa de las cosechas y una impresionante falta de alimentos que provocó la famosa emigración irlandesa a los Estados Unidos. el IPGRI (siglas en inglés del Instituto Internacional para los Recursos Fitogenéticos) que establece cuales son los cultivos y regiones prioritarias para recolectar. Además la conservación in situ permite que continúe la dinámica evolutiva en un ambiente natural de los recursos fitogenéticos conservados. existe un organismo dependiente de la FAO. Esto requiere el establecimiento de "reservas" o "parques" en dónde se mantenga la diversidad. elabora descriptores con los cuales se recogen los datos de cada muestra recolectada (accesión) y publica directorios con los materiales disponibles en cada uno de los lugares donde se encuentran almacenados los recursos fitogenéticos. organiza misiones de recolección. La mayor producción por hectárea permitía alimentar un mayor número de personas. estos recursos se pueden mantener de forma fácil. forestales y pastos.vulnerabilidad de las cosechas frente a plagas. se encarga de la conservación de los recursos fitogenéticos. Existen multitud de ejemplos de los peligros causados por este estrechamiento de la base genética. el mantenimiento de la misma de forma espontánea. "bancos base" y "bancos activos". plagas y enfermedades. dependiendo del tipo de colecciones de germoplasma. Por una parte.. Por otra parte. mano de obra. La conservación ex situ consiste en conservar los recursos fitogenéticos fuera de las zonas de diversidad u origen. El IPGRI considera dos tipos de bancos de germoplasma. los cuales son habitaciones con unas condiciones especiales en donde se almacenan las semillas en bolsas. En las especies reproducidas por semillas la conservación se realiza almacenando las mismas en bancos de semillas. los bancos de germoplasma son los centros donde se conservan los recursos fitogenéticos mediante el almacenamiento de estructuras que permiten su propagación o reproducción. sino que también es de interés conservar el genotipo entero. Una alternativa a estos sistemas es la conservación mediante la utilización.. investigadores y otros usuarios públicos y privados. Las muestras de estos bancos pueden ser fácilmente remitidas a los usuarios. En los bancos activos se almacenan colecciones a medio plazo (entre 3 y 20 años) para la utilización de los materiales almacenados por los mejoradores. En la práctica este sistema resulta demasiado caro y difícil de controlar. sino que puede recurrir a los bancos de germoplasma.. habría que mantener un control para comprobar que efectivamente estos agricultores cumplen con la labor que se les ha encomendado.) y a los peligros de que se pierdan las colecciones por accidentes climatológicos. Los jardines botánicos y arboretos son colecciones vivas de especies vegetales y en la actualidad tienen poca importancia. Esto presenta el inconveniente de tener que conservar 6 . En el caso de los bancos base se almacenan colecciones a largo plazo (decenas o centenas de años) como legado para las generaciones futuras y únicamente se pueden extraer accesiones de ellas para su regeneración o en casos excepcionales. Este tipo de conservación incluye a los jardines botánicos y arboretos por una parte y a los bancos de germoplasma por otra. Por otra parte. como por ejemplo. En el caso de las especies de reproducción vegetativa. sería necesaria una incentivación económica para compensar a aquellos agricultores que renuncien a cultivar las variedades modernas. De esta forma.compleja. frascos u otros recipientes convenientemente ordenados. cuando en los bancos activos no se encuentre disponible algún material en concreto. Ello es debido al elevado coste que conlleva mantener las plantaciones (espacio requerido. por su naturaleza habitualmente heterocigota (ver tema 10) no sólo interesa conservar los genes. cuando un mejorador necesita fuentes de variación para un programa de mejora no necesita ir a los centros de diversidad a Abuscarla@. En estos bancos se puede almacenar gran cantidad de material a un costo relativamente bajo. -Recalcitrantes: Son aquellas que no toleran la reducción de su humedad interna y/o la 7 . Mediante la desecación y descenso de la temperatura de almacenaje se puede conseguir que la longevidad de las semillas sea de decenas... Almacenaje del germoplasma. Almacenaje de semillas. centenares o incluso miles de años. Dependiendo de su tolerancia a los métodos más comunes de conservación se consideran dos tipos de semillas: -Ortodoxas: Son aquellas en las cuales puede inducirse un aumento de su longevidad disminuyendo la temperatura y humedad de almacenamiento.) que tienen una vida corta.órganos como tubérculos. la ley de Harrington da una idea de la longevidad aproximada de una semilla ortodoxa almacenada en determinadas condiciones. Esta ley predice que por cada 51C que baja la temperatura de almacenaje o por cada 2% de disminución de la humedad interna de la semilla la longevidad se duplica. la semilla se suele desecar de una forma suave. los cuales serán tratados más adelante. Así.. estaquillas. Si se congela antes de desecar la semilla puede perder la viabilidad debido a la formación de cristales de hielo que pueden dañar las estructuras celulares. se ha predicho que si se almacenasen semillas de trigo con una viabilidad inicial del 100% con una humedad del 5% a una temperatura de -20 1C. rizomas. como el silica-gel. Normalmente. al cabo de 390 años únicamente un 5% de semillas habrían perdido la viabilidad. Una aproximación para la predicción de la longevidad de estas semillas viene dada por la ley de Harrington (también llamada ley de la tumba). Se ha demostrado que mediante la reducción de la temperatura y de la humedad se puede aumentar extraordinariamente la longevidad de las semillas. La mayoría de semillas de las especies cultivadas son de este tipo. como por ejemplo encerrándolas en un frasco junto con algún agente hidrófilo. Para solventar este problema en los bancos de germoplasma en que se almacena este tipo de muestras se suele recurrir a otras técnicas. Aunque en la actualidad existen modelos para la predicción de la longevidad más exactos. como el almacenaje in vitro o la criopreservación. Es la forma más cómoda para el mantenimiento de los recursos fitogenéticos de los materiales reproducidos por semilla. En los bancos de germoplasma la semilla se deseca de forma suave y luego se coloca en frascos herméticos que se mantienen a temperaturas bajas (normalmente -31C para bancos activos y 181C para bancos base). estolones. fecha de colecta. Los descriptores son unidades de información que pueden hacer referencia a características intrínsecas de la planta o a otros datos de interés para la colección. además de un coste de mantenimiento elevado. como el país de origen. La conservación de colecciones de campo supone. Muchas especies que producen semillas grandes y carnosas (castaña.). Para ello suele ser habitual la conservación in vitro o la criopreservación. forma de la hoja.. fácilmente evaluables visualmente y que se expresan en cualquier ambiente (por ejemplo. no es suficiente con conservarlos. coco. junto con nombres y datos de identificación -Datos de caracterización. En estas especies generalmente no se conserva la semilla. plagas.. cacao. etc. con decenas o centenares de miles de accesiones..reducción en la temperatura de almacenamiento. por lo que es deseable estandarizar lo máximo posible la toma y almacenamiento de datos. sino que se deben seguir otros sistemas de conservación. que permitan la propagación de estos materiales.. Manejo de la información sobre recursos fitogenéticos..) presentan un comportamiento de este tipo.. Es necesario disponer del máximo de información posible sobre cada una de las accesiones y disponer de esta información en un formato que permita realizar búsquedas selectivas de los materiales que presenten las características de interés para el mejorador y que éste tenga a su alcance toda la información posible sobre cada accesión (cada una de las muestras distintas conservadas en un banco de germoplasma). que son datos sobre caracteres heredables. los riesgos de pérdida del material por accidentes meteorológicos.) o que son de origen tropical (mango. 8 . generalmente vegetativas. Para que los recursos fitogenéticos sean útiles a los mejoradores.. Estos tratamientos provocan daños irreparables que originan la muerte de las semillas. etc. en los que se conservan otras estructuras. Las colecciones de germoplasma pueden ser muy voluminosas. que son datos registrados en el momento de efectuar la colecta en campo.. níspero. Existen 4 categorías de descriptores: -Datos de pasaporte.. enfermedades. La toma de datos referente a las accesiones se realiza mediante descriptores. nuez. . no se trata de los cambios producidos por la segregación de los gametos ni tampoco por el intercambio de fragmentos entre cromosomas homólogos durante la meiosis como consecuencia del cruzamiento entre individuos genotípicamente distintos o de la autofecundación de un individuo heterocigoto.. -Datos de evaluación completa.3. Las mutaciones cromosómicas pueden ser resultado de un error en la meiosis. en comparación con los animales superiores. que se trata de información sobre caracteres relacionados principalmente con programas de mejora (presencia de alguna sustancia determinada. el resultado de una sustitución de una base por otra en la cadena de ADN. Si el conjunto de todos los genomas se duplica puede formarse un poliploide. Para que el cambio sea heredable es necesario que la mutación se encuentre presente en las estructuras reproductivas. Entre los cambios estructurales se incluyen: 9 . normalmente soportan bastante bien los cambios en el número de cromosomas. por ejemplo. resistencia a determinadas enfermedades. Mutación puntual y cambios numéricos y estructurales. Es decir.. ya que es el único mecanismo que genera cambios permanentes en el genoma. Una mutación es un cambio detectable heredable no causado por segregación ni recombinación genética. los alelos.. Como resultado aparecen estados alternativos de un mismo gen. La mutación es la fuente primaria de variación.). Las plantas superiores. Según la información génica implicada en la mutación se pueden distinguir: -Mutación génica: Es cualquier cambio heredable producido dentro de los límites de un gen..) 5. por la adición de un par de bases o por la deleción de un par de bases.. -Mutación cromosómica: Es cualquier cambio que implica la pérdida o ganancia del número de cromosomas. que se refieren a un número limitado de caracteres considerados de interés general por los usuarios de un determinado cultivo (por ejemplo. -Mutación estructural: Es cualquier cambio en la posición de los segmentos cromosómicos.-Datos de evaluación preliminar. Una mutación génica puntual podría ser. lo cual puede llevar a diferencias en la expresión. tejidos y células somáticas. los genes que se encuentran en estos segmentos se pierden. col lombarda.*Deleciones: Pérdida real de porciones terminales o intercalares del cromosoma. ya sea con agentes físicos o químicos. polen. tubérculos. es posible inducir mutaciones. Con ello. aumente la cantidad de los productos de su traducción. dependiendo de la zona en la cual se sitúen los fragmentos traslocados. col de Bruselas. Esto provoca que unos genes se sitúen en una posición en la que no se encontraban antes. se puede producir una mayor o menor actividad de los genes implicados. etc. la cual es producto de unas pocas mutaciones. Los agentes mutágenicos son también carcinógenos. aunque también se pueden aplicar sobre yemas.. Esto implica que al existir más copias de estos genes. Al igual que en el caso anterior.). Muchas variedades de cítricos han aparecido como resultado de mutaciones espontáneas aparecidas en el campo. *Duplicaciones: Presencia de un fragmento de información genética más de una vez en un cromosoma. aunque esto no tiene siempre porque ocurrir debido a los mecanismos reguladores de la célula o a que el nuevo trozo haya caído en una zona del cromosoma con poca actividad. Tabla 5.1. Otro ejemplo es la diversidad que se encuentra en las coles (coliflor. *Traslocaciones: Cambio de posición de segmentos cromosómicos dentro o entre cromosomas. Estos agentes pueden aplicarse a la semilla. por lo cual su manejo debe ser realizado con cuidado. Algunos agentes mutágenicos.. Existen especies en que muchas de las variedades existentes son el resultado de simples mutaciones puntuales.. bulbos. Agentes físicos Rayos X Rayos gamma Rayos ultravioleta Agentes químicos Etil metan sulfonato Dietil sulfato Azida sódica 10 . Además de las mutaciones espontáneas. *Inversiones: Inversión de un segmento cromosómico e inserción en su posición original. La hibridación normalmente se realiza por cruzamiento por vía sexual. en la práctica. en la inmensa mayoría de los casos. Por tanto. en las flores del parental femenino se suelen eliminar las anteras (emasculación) antes de que se produzca la liberación del polen y se realiza el embolsamiento de la flor o inflorescencia.Partículas beta Partículas alfa Etil imina La mejora por mutación fue recibida con mucho entusiasmo por los mejoradores. es una herramienta que puede generar genotipos de interés para el mejorador. Sin embargo. Uno de los grupos de plantas en que ha resultado más exitoso este tipo de técnicas ha sido en plantas ornamentales. donde muchas mutaciones producen fenotipos de interés ornamental. no existen problemas para conseguir la hibridación entre individuos fértiles de una misma especie. 5. se han obtenido muchos tipos variantes de utilidad en la mejora mediante la mutación inducida. La hibridación permite la transferencia de información genética entre poblaciones. lo cual puede dar lugar a la aparición de genotipos novedosos por combinación de genes presentes en ambas poblaciones. Una vez realizada la polinización se embolsa otra vez para evitar que posteriormente algún grano de polen extraño pueda llegar al estigma y fecundar alguna ovocélula. los resultados de la mutación inducida han sido menos espectaculares de lo esperado. La hibridación intraespecífica es la que se realiza entre individuos de una misma especie.4. aunque éstos sean considerablemente diferentes o pertenezcan a subespecies 11 . Para ello. habiéndose asegurado previamente que ningún grano de polen extraño pueda llegar al estigma de dicha flor. Esto implica la transferencia controlada de polen desde un parental masculino hasta el estigma de las flores del parental femenino. como la fusión de protoplastos (Tema 11). otra serie de técnicas. Aún así. las mutaciones inducidad (al igual que las que se dan de forma natural) son de naturaleza deletérea y. Cuando el cruzamiento directo no es posible debido a la incompatibilidad entre parental femenino y masculino. Normalmente. Hibridación intra e interespecífica. pueden ser de gran utilidad para conseguir la hibridación sin pasar por la fase sexual. el híbrido interespecífico no resulta viable debido a que las diferencias entre cromosomas interfieren con el apareamiento y disyunción durante la meiosis. Las modernas técnicas derivadas de la biotecnología en la generación de variación. en muchos casos. 5. la introgresión es el resultado de la hibridación de dos especies. de crecimiento del tubo polínico. En este caso. Esto provoca que la meiosis sea irregular. la fertilización in vitro y sobretodo la transformación genética. y en lugar de formarse bivalentes aparezcan univalentes que llevan a gametos desequilibrados y a esterilidad. y los individuos resultantes suelen ser fértiles.) hasta que éste sea completamente viable. Así. Así. Otra utilidad de gran interés para la mejora de la hibridación interespecífica es la introgresión. la cual permite insertar genes de cualquier origen en el genoma de una planta cultivada.distintas. La hibridación interespecífica únicamente es posible entre especies filogenéticamente relacionadas. En otros casos. En muchas ocasiones. incompatibilidad entre genes nucleares del parental masculino y genes citoplasmáticos del parental femenino o entre el desarrollo del endospermo y el del embrión.5. El éxito de los cruces interespecíficos dependerá en gran medida de las relaciones genéticas entre las especies. Por tanto. La hibridación interespecífica es aquella que tiene lugar entre especies distintas. la fusión de protoplastos. Entre éstas se encuentran la generación de variación somaclonal. interesa transferir sólo ese carácter de la especie silvestre en cuestión. etc. La introgresión implica la transferencia de una pequeña cantidad del genoma de una especie a otra. el híbrido resulta ser poco fértil o estériles debido a las diferencias en el número cromosómico de las especies parentales o a la no homología entre éstos. Existen muchas técnicas no convencionales de aumentar la variación disponible para el mejorador. dando lugar a genotipos insospechados hace sólo unos pocos años. Todas estas 12 . con cruzamientos consecutivos de los productos de recombinación hacia una de las especies parentales (retrocurzamiento) durante varias generaciones. como resultado de los cruzamientos interespecíficos se pueden conseguir resultados que van desde que no se consiga obtener el híbrido por incompatibilidad del cruzamiento (falta de germinación del polen. en la especie cultivada no se encuentra variación para algún carácter que si se encuentra en las especies silvestres. el rescate de embriones in vitro. Esto indica que en la población 1 un 50% de las copias de este gen corresponderán al alelo A y un 50% al alelo a. las frecuencias genotípicas y génicas están relacionadas.30. Por otra parte.09. Obviamente. f(AA)=0.5 Α f(Aa) 6. TEMA 6.70 en la población 3 y f(AA)=0.49 en la población 4. 13 . Así.2.99 y f(a)=0.70 y las frecuencias de cada uno de los genotipos posibles (frecuencias genotípicas) podrían ser f(AA)=0. si nos fijamos en un gen dado con dos alelos (A y a).01. La estructura genética de una población hace referencia a la frecuencia en que se encuentran distribuidos los genes y los genotipos en una población. Dos poblaciones (poblaciones 3 y 4) pueden tener unas frecuencias génicas de f(A)=0.5 Α f(Aa) f(a) = f(aa) + 0. f(Aa)=0.1. por ejemplo en unas frecuencias f(A)=0. La estructura genética condiciona de forma importante los programas de mejora a aplicar.50 y f(a)=0. ESTRUCTURA GENÉTICA DE LAS POBLACIONES DE PLANTAS 6. para unas mismas frecuencias génicas.técnicas serán discutidas en el tema 11 (El cultivo in vitro y la ingeniería genética en el desarrollo de nuevas variedades). en un individuo diploide las frecuencias génicas para un gen con dos alelos (A y a) serían: f(A) = f(AA) + 0.00 y f(aa)=0. Definición de estructura genética. ya que dependiendo de ésta serán más adecuados unos métodos u otros.50. Sistemas reproductivos. en una población (población 1) estos alelos podrían estar. Así. mientras que en otra población (población 2) las frecuencias podrían ser f(A)=0. las frecuencias genotípicas pueden diferir entre poblaciones distintas.42 y f(aa)=0.30 y f(a)=0. Dos poblaciones distintas pueden presentar distintas frecuencias para los alelos de un gen dado (frecuencias alélicas o frecuencias génicas). mientras que en la población 2 un 99% de las copias corresponderán al alelo A y un 1% al alelo a. En cambio en la reproducción asexual no tiene lugar la meiosis.) o por cultivo de tejidos in vitro. la reproducción se realiza por estructuras vegetativas que son capaces de dar lugar a un individuo nuevo (tubérculos. Plantas alógamas son aquellas que presentan polinización al azar. cormos. o lo que es lo mismo. mientras que en la asexual se utilizan partes vegetativas (conjuntos de células con la dotación cromosómica completa) de la planta para producir nuevos individuos. es decir. Con las técnicas de cultivo in vitro. Habitualmente. En la reproducción sexual se dan los fenómenos de segregación y recombinación durante la meiosis. lo cual puede dar lugar a combinaciones genéticas nuevas y por tanto. De esta forma. estaquillas. En la reproducción sexual se da fusión de gametos (células con la mitad de la dotación cromosómica de las células somáticas). estolones. Por otra parte. Plantas reproducidas sexualmente. que el polen de una planta dada fecunda a los óvulos de esa misma planta. En este tipo de plantas. lo que ocurre es que el polen de una flor hermafrodita fecunda a los óvulos de la misma. etc. Plantas autógamas son aquellas que normalmente se autofecundan. Según su sistema reproductivo.Las plantas pueden reproducirse sexual o asexualmente. esto significa que las probabilidades de que el polen de todas y cada una de las plantas de la población fecunden a un óvulo de una planta cualquiera es la misma. bulbos. En condiciones ideales. en la actualidad es posible reproducir vegetativamente muchas especies vegetales que antes de la aparición de estas técnicas no podían reproducirse vegetativamente y evitar la transmisión de enfermedades con los órganos de propagación. hay que 14 . Esto ha sido muy útil en la mejora (tema 11). los resultados de la reproducción sexual y asexual son distintos. los descendientes de un individuo reproducido asexualmente serán genéticamente idénticos a su progenitor. Plantas reproducidas asexualmente. a individuos genéticamente distintos a sus parentales. en la reproducción asexual el genotipo se mantiene inalterado. De esta forma. las plantas reproducidas sexualmente se dividen en dos grandes grupos: Autógamas y alógamas. con lo cual la configuración genética de los individuos reproducidos vegetativamente no cambia. es necesario que esta polinización sea cruzada por la existencia de sistemas de autoincompatibilidad. en la cual se da producción de semilla. como muchos frutales y la fresa. pero esto hace que su reproducción únicamente pueda realizarse por vía asexual. generalmente nucelar. pero el embrión no se forma a partir de la fusión de gametos. sino a partir de tejido materno. Gracias a esta esterilidad no tienen semillas. como por ejemplo las bananas que consumimos habitualmente. En algunos casos. Especies autógamas.señalar que el que una especie se reproduzca de forma vegetativa en la práctica agrícola no significa que no pueda reproducirse de forma sexual. las plantas de reproducción vegetativa son estériles. De hecho en aquellos cultivos de reproducción vegetativa aprovechados por sus frutos o sus semillas. Incluso en algunos casos. Otro tipo particular de reproducción asexual es la apomixis o agamospermia. Cereales Cebada Avena Arroz Trigo Mijo Sorgo* Leguminosas Garbanzo Judía Cacahuete Guisante Soja Lenteja Veza Haba* Hortícolas Tomate Pimiento Berenjena Lechuga Industriales Lino Tabaco Algodón* 15 . tal y como veremos en el tema 10. La posibilidad de obtener descendencia por vía sexual en este tipo de plantas es de gran interés para la mejora. sobretodo en frutales. necesitan de la polinización para producir. Hortalizas Patata Alcachofa Fresa Frutales Casi todos 6. Plantas autógamas. Estructura genética de plantas autógamas.3. Es decir. de reproducción vegetativa y apomícticas.*Sistema reproductivo intermedio con predominio de la autogamia Especies alógamas. Cereales Maíz Centeno Leguminosas Alfalfa Trébol blanco Hortícolas Sandía Calabaza Pepino Melón Espárrago Cebolla Zanahoria Col Rábano Industriales Remolacha Cáñamo Especies reproducidas vegetativamente. Esto es debido a que la autofecundación continuada conduce a la homocigosis. en un mismo individuo para cada gen únicamente existirá un alelo. alógamas. En las especies autógamas. Si se autofecunda una planta 16 . normalmente las plantas serán homocigotas para todos los loci. con este tipo de reproducción éstos se mantendrán en las mismas proporciones que en la generación inicial. En el caso de alogamia estricta (a=1). los genotipos resultantes de la unión de los gametos masculinos y femeninos serán: P(AA)=p2 P(Aa)=2*p*q P(aa)=q2 Plantas de reproducción vegetativa y apomícticas. Lo mismo ocurrirá en el caso de los gametos femeninos. Al producirse los cruzamientos al azar.4. al autofecundarse únicamente la mitad de la descendencia seguirá siendo heterocigota. De esta forma. si nos encontramos con una población de en que existen distintos genotipos. En las poblaciones de alógamas la autofecundación continuada durante varias generaciones normalmente conduce a una pérdida de vigor (depresión consanguínea). en un locus determinado pueden existir homocigotos y heterocigotos. es decir su genotipo permanecerá invariante. la proporción de heterocigotos se habrá reducido a (1/2)n. Por tanto. Depresión consanguínea y heterosis.homocigota. En las poblaciones de alógamas el cruzamiento se realiza al azar. En ausencia de selección. De esta forma. después de n generaciones de autofecundación. su descendencia seguirá siendo homocigota. En estas 17 . al cabo de un número suficiente de generaciones de autofecundación los heterocigotos habrán desaparecido. Debido al cruzamiento al azar. 6. En el caso de una población finita. Esto significa que del total de gametos masculinos formados en esta población la proporción de gametos de tipo A será p y la de gametos de tipo a será q. Como resultado. la proporción de heterocigotos se reducirá a la mitad en cada generación. Imaginemos que tenemos un gen con dos alelos A y a que se encuentran en frecuencias f(A)=p y f(a)=q. En cambio si existe alguna planta heterocigota. mientras que la otra mitad pasará a ser homocigota. en cada generación se van produciendo nuevas combinaciones de genes. la composición de una población de plantas de reproducción vegetativa o apomícticas permanecerá inalterada. las frecuencias genotípicas siguen la ley de Hardy-Weinberg. Plantas alógamas. Al ser genes dominantes. en cambio. los métodos de mejora de alógamas. Según esta hipótesis el heterocigoto es en sí mismo superior a cualquiera de los homocigotos. lo cual suele ser habitual. Una es la de la dominancia. Cuando existen muchos genes detrimentales ocultos en los heterocigotos. La otra hipótesis que pretende explicar el fenómeno de la heterosis es la de la superdominancia. tratarán de explotar el vigor híbrido. la consecuencia es que muchos de los individuos procedentes de la autofecundación llevan al menos un gen detrimental en homocigosis. el mayor valor del híbrido se debe a que en los parentales existirán alelos distintos dominantes que contribuyen al caracter. Así. algunos mejoradores consideran que existe heterosis para un caracter cuando el híbrido presenta para este caracter un valor superior a cualquiera de los parentales.0001. Es decir el alelo detrimental se encuentra en su mayor parte "oculto" en los heterocigotos. Por lo tanto. lo cual provoca pérdida de vigor. lo cual evita los efectos negativos de la autofecundación. De esta forma. el híbrido presentará un mayor valor que los parentales. con lo cual aumenta la frecuencia de homocigotos y más individuos llevarán el alelo detrimental en homocigosis. De hecho. Esto indica que sería posible derivar a partir de un híbrido individuos homocigotos con un valor tan elevado como el del híbrido para un caracter determinado. Otros mejoradores. Por cada generación de autofecundación el número de heterocigotos se reduce a la mitad. los cuales pasan a estar en homocigosis. Existen dos grandes hipótesis para explicar el fenómeno de la heterosis. En cambio. A diferencia de lo que ocurre alógamas. en general. Al forzar la autofecundación se va produciendo la desaparición de los alelos que están en heterocigosis. muchas plantas presentan sistemas genéticos de autoincompatibilidad.01 la frecuencia de heterocigotos Aa sería de 0.0198 y la de homocigotos aa sólo de 0. Existen distintos puntos de vista sobre la definición de vigor híbrido o heterosis.25. Si un alelo a está en una frecuencia f(a)=0.5 y la de homocigotos aa 0.5 la frecuencia de heterocigotos Aa será 0. En cambio si a estuviese en una frecuencia de f(a)=0. el híbrido reunirá en heterocigosis a los alelos para los que difieren los parentales. en autógamas generalmente no existe depresión 18 . Según esta hipótesis. consideran que es suficiente que el híbrido sea superior al valor medio de los parentales para que se pueda decir que existe heterosis. tratarán de evitar que como producto final del programa se obtengan homocigotos. Esto hace que estos alelos se encuentren en su mayor parte en estado heterocigoto.poblaciones suelen existir genes que presentan alelos detrimentales en frecuencias génicas bajas. La mayoría de trabajos de investigación apoyan a la primera hipótesis. los cuales suelen ser obtenidos por hibridación artificial. Por tanto. al ser homocigotos para todos los genes.consanguínea como consecuencia de la autofecundación. Además. Incidencia del sistema reproductivo y de la biología floral en los objetivos de la Mejora Vegetal. En las plantas reproducidas vegetativamente y apomícticas se mantiene el genotipo de la planta originaria. En las plantas alógamas estrictas. en autógamas se pueden obtener homocigotos como producto final de un programa de mejora. El conocimiento de la estructura genética de una población es de gran importancia antes de iniciar un programa de mejora. Por otra parte. es interesante señalar que en última instancia. Si ésta es heterocigota su descendencia seguirá siendo heterocigota. La biología y morfología floral tiene un papel muy importante en los programas de 19 . sobre todo cuando las frecuencias génicas se encuentran en valores medios. los apareamientos se producen al azar. existirán homocigotos para cada uno de los alelos y heterocigotos y además. al producirse la autofecundación. Al reproducirse vegetativamente la constitución genética original se mantiene. las cuales pueden presentar vigor híbrido 6. Eso no significa que no se puedan obtener también variedades que sean heterocigotas. De esta forma. la estructura genética de una población depende de la biología floral de la especie. en las poblaciones de alógamas. Ello no quiere decir que no exista vigor híbrido en individuos con un alto nivel de heterocigosis.5. Si tomamos el caso de un gen hipotético con dos alelos presentes en la población. existe una alta frecuencia de heterocigotos. Lo mismo ocurrirá si es homocigota. lo cual permite explotar el vigor híbrido. Es decir que el que una planta sea autógama o alógama depende de su biología floral. se encontrarán en las frecuencias predichas por la ley de Hardy-Weinberg. La falta de depresión consanguínea como resultado de la autofecundación se debe a que el sistema natural de reproducción de estas plantas es la autofecundación y los posibles alelos detrimentales que existiesen o que vayan apareciendo por mutación son rápidamente eliminados por la selección natural. el genotipo de estas plantas no varía. Este tipo de plantas suele presentar un elevado grado de heterocigosis. De esta forma. Los tipos fundamentales de variedades son los siguientes. la realización de cruzamientos es técnicamente complicada y como mucho se puede obtener una semilla por cruzamiento.. Además. y el uso de ambos términos para designar a materiales cultivados se ha generalizado. Existen muchos tipos de variedades genéticas. 7. fisiológicas o agronómicas distintivas y reproducibles. el término variedad botánica se utiliza para designar. En el caso de las variedades híbridas su obtención requiere la realización de cruzamientos en gran escala.Como vemos. como en el caso del trigo. TEMA 7.. Los planes de mejora requieren frecuentemente la realización de cruzamientos. por lo que la obtención de híbridos no parece la estrategia más adecuada. Es decir. que se diferencian en características de gran importancia desde el punto de vista del manejo agrícola. Sin embargo. en un contexto de Mejora sería más correcto hablar de cultivar que de variedad.Mejora. El término variedad es más amplio. De la misma forma. una diferencia fundamental entre estos dos términos es que el cultivar necesariamente debe corresponder a una especie cultivada y la variedad no. la biología reproductiva condiciona en gran medida el tipo de estrategia de mejora a seguir. la estrategia de obtener híbridos puede ser adecuada. En este tema nos dedicaremos a estudiar los principales tipos de cultivares. Cultivares y variedades genéticas. debe ser posible distinguirlo de los demás cultivares y debe presentar unas características que se repitan campaña tras campaña. como el maíz. En plantas en que esto se puede realizar fácilmente y obtener un elevado número de semillas por cruzamiento. la obtención de uno u otro tipo de variedades puede requerir a menudo la utilización de métodos de mejora distintos. En otras es difícil ya que. en muchas ocasiones se utilizan como sinónimos. En ocasiones se utiliza el término variedad genética para referirse a un cultivar. Un cultivar es un material vegetal cultivado con unas características morfológicas. En el contexto de la Botánica.. VARIEDADES GENÉTICAS. que son los siguientes: -Líneas puras -Variedades población -Clones -Variedades multimezcla 20 . ya que no se restringe a las plantas cultivadas.1. el cual es homocigoto para todos los loci. una vez se tiene un individuo homocigoto. todos los alelos que se encuentran en un locus son iguales. En cambio. En alógamas. Además. en cultivos alógamos las líneas puras generalmente son muy débiles y normalmente no tienen interés para su utilización en cultivo. ya que en este tipo de cultivos los heterocigotos tienden a desaparecer con la autofecundación (Tema 6). un agricultor que compre semilla de una línea pura podrá seguir utilizando la semilla que coseche para el futuro. Sin embargo. En cultivos autógamos son muy fáciles de obtener ya que por el propio sistema reproductivo se tiende a la homocigosis. Las líneas puras se pueden obtener fácilmente por autofecundación continuada hasta obtener un individuo homocigótico para todos sus loci. De esta forma. Esto se puede asegurar en gran medida si no existen otras variedades en campos circundantes. Una línea pura está formada por un conjunto de individuos con un mismo genotipo. siempre y cuando no ocurran entrecruzamientos ocasionales con otros cultivares de la misma especie. De esta forma. Las líneas puras presentan un nivel mínimo de diversidad genética. Líneas puras. como los híbridos. De la misma forma su mantenimiento también tiene poca complicación ya que mediante la autofecundación perpetúa el mismo genotipo. la semilla de autofecundación de un individuo homocigoto constituye una línea pura. Por otra parte. Esto es porque todos los individuos son genéticamente iguales y además al ser homocigotos. lo cual presenta ventajas para las exigencias del mercado. son muy útiles para la obtención de otras variedades. la 21 . con la autofecundación su genotipo se mantiene inalterado.2. Las líneas puras son habituales en cultivos autógamos. Por su estructura genética. las líneas puras presentan una elevada uniformidad. en este tipo de cultivos es habitual que no exista depresión consanguínea ya que por su forma de reproducción la selección natural y artificial han actuado para eliminar a los genes detrimentales.-Variedades multilínea -Híbridos -Variedades sintéticas 7. clones o híbridos simples.3. 22 . mezcla de semillas. Las variedades población son comunes tanto en autógamas como en alógamas. Variedades población. Las variedades población han sido las variedades utilizadas de forma tradicional hasta la aparición de las modernas variedades. Una variedad población está formada por un conjunto de individuos con unas características diferenciales y que se mantienen por polinización libre.. las variedades población se encuentran formadas tanto por individuos homocigotos como heterocigotos. por lo que en estos casos el mejorador debe controlar la polinización. En alógamas. Cuando no exista selección. ya que ha habido una selección artificial consciente para este/os caracter/es. Como resultado de la aparición de mutaciones. Este tipo de variedades han aparecido por selección natural y artificial en un ambiente dado sin control de la polinización y normalmente tienen una antigüedad de decenas o cientos de años. siguen presentando un rango de variación superior al que existe para otros materiales como las líneas puras. Las variedades población normalmente presentan una elevada diversidad genética. no controlada de forma directa por el hombre. En autógamas están formadas por mezclas de distintos genotipos homocigóticos puros. Aunque la uniformidad suele ser mayor para el/los caracter/es por los que se aprovechan. cruzamientos incontrolados con otros cultivares o especies silvestres relacionadas.obtención de líneas puras requiere de la autofecundación o la realización de cruzamientos consanguíneos de forma continuada. Este tipo de variedades normalmente son mantenidas año tras año por los propios agricultores. estas variedades han ido acumulando un alto grado de variación. las frecuencias de los distintos genotipos se encuentran en las proporciones dadas por el equilibrio de Hardy-Weinberg. por lo cual es común que presenten un menor grado de uniformidad que las líneas puras. 7. los cuales han ido eligiendo las semillas de las mejores plantas para la siguiente generación. etc. Por tanto. A pesar de esto. su falta de uniformidad. Esto permite que una vez que se detecte un genotipo superior. éste puede ser reproducido dando lugar a una descendencia con ese mismo genotipo independientemente de su constitución genética y del sistema reproductivo sexual habitual de la especie. presentando un elevado grado de tolerancia o resistencia a las plagas y enfermedades con las que han coexistido y evolucionado durante muchos años. tanto en especies autógamas como en alógamas. su rendimiento suele ser menor que el de otro tipo de cultivares. Por otra parte. Además.. Clones. Esto puede utilizarse en la mejora de cultivos de propagación vegetativa (Tema 10). 7. y en otros cultivos de alto valor económico en que este tipo de reproducción es fácil. Normalmente. están haciendo que su uso cada vez sea menor. la descendencia de un clon obtenida por vía sexual segrega. con las consiguientes dificultades que esto supone para su éxito en el mercado. ya que suponen una fuente de variación de gran interés para muchos programas de mejora. y por lo tanto no presentará las mismas características que la planta madre. no tiene lugar intercambio de material genético a través de procesos sexuales y el genotipo se mantiene inalterado generación tras generación. con lo cual se aprovecha el vigor híbrido. los clones presentan un elevado grado de heterocigosis. ya que todos los individuos son genéticamente iguales.Las variedades población normalmente presentan un elevado grado de tamponamiento frente a cambios en las condiciones ambientales y suelen estar muy adaptadas al ambiente de cultivo en que han evolucionado. Sin embargo. Un clon presenta un nivel mínimo de diversidad genética. 23 . la mejora de las variedades población puede ser relativamente fácil. las variedades población son y han sido la base genética más ampliamente utilizada para la obtención de la mayoría de cultivares nuevos.4. al contrario de lo que ocurre en las líneas puras. Al ser muy heterocigotos. Por otra parte. Los clones son habituales en muchos frutales. en cada locus se pueden encontrar alelos diferentes. en muchos casos son sensibles a las plagas o enfermedades nuevas. Un clon es un conjunto de individuos con un mismo genotipo y en el que la reproducción se realiza de forma vegetativa. (tal y como veremos en los temas 8 y 9). Sin embargo. 24 . Al existir distintos genotipos. Los clones se mantienen por reproducción vegetativa continuada. plagas o enfermedades o cualquier otro factor no controlado. Así.5. La principal desventaja de este tipo de variedades es el alto coste de la reproducción vegetativa. existe una compensación entre unos y otros genotipos frente a cambios ambientales producidos por causas climatológicas. que al conferir a los individuos que las portaban alguna característica deseable se han ido propagando vegetativamente.. muchos estudios indican que el rendimiento de las variedades multimezcla es superior al rendimiento medio de sus variedades componentes cultivados por separado. De todas formas.Al ser todos los individuos genéticamente iguales presentan una gran uniformidad. Muchos clones han aparecido como consecuencia de mutaciones espontáneas. y la acumulación de enfermedades transmisibles por tejidos somáticos (Tema 10). etc. es decir. en muchas ocasiones es imposible conocer a priori cual será la mejor variedad de entre un conjunto de variedades. 7. etc. Las variedades multimezcla se pueden utilizar tanto en autógamas como en alógamas. Presentan una elevada diversidad genética. de líneas puras e híbridos. las cualidades agronómicas de cada variedad son distintas. especialmente en frutales. Se trata de variedades formadas por una mezcla de otras variedades. Esto constituye un problema para los mercados actuales y para el manejo agrícola de estos materiales. mezclas de híbridos.. la producción de una variedad multimezcla no suele superar al de la mejor variedad componente de la mezcla. De esta forma hay clones. el producto final es poco uniforme. Sin embargo. proporcionan una mayor estabilidad en el rendimiento. El principal inconveniente de las variedades multimezcla deriva de su poca uniformidad. que tienen una antigüedad de cientos de años. lo que les confiere una gran estabilidad en el rendimiento. se pueden realizar mezclas de líneas puras. De esta forma. en comparación con la reproducción por semilla. Variedades multimezcla. las variedades multimezcla permiten una menor variación en los rendimientos obtenidos en cada campaña. Al mezclar variedades distintas. Además. En esta situación al resistencia se ve superada y el cultivo se ve afectado por la enfermedad. Variedades multilínea. Las variedades multilínea son muy uniformes. Si se utiliza siempre el mismo gen de resistencia. Las variedades multilínea se utilizan en autógamas (ya que se trata de líneas puras) y su utilidad fundamental es para la lucha contra enfermedades. Es común que para una enfermedad dada existan diferentes razas del patógeno y diferentes genes de resistencia en la planta. los cuales no suelen tener un efecto muy grande sobre el fenotipo. Para ello. Esto permite que con unas pérdidas mínimas tengamos una resistencia útil durante muchos años (resistencia durable). excepto para uno o unos pocos genes. ya que todo su genotipo es igual. se establece una presión de selección muy fuerte en favor de razas que pueden superar ese gen de resistencia. De esta forma. excepto para los genes de resistencia implicados. al existir un mosaico de plantas con genotipo distinto para la resistencia se dificulta la expansión del patógeno. Se suelen obtener por introgresión. Sin embargo. los cuales sólo ofrecen protección durante un tiempo limitado. De la misma forma que se han encontrado genes que proporcionan una protección efectiva frente a una enfermedad durante muchos años. pero las demás se verán libres. si existen individuos con diferentes genes de resistencia frente a un mismo patógeno. una raza que se encuentre en muy baja frecuencia puede pasar a convertirse en la raza predominante. las distintas líneas que forman la variedad multilínea difieren en los alelos que presentan resistencia a una enfermedad. generalmente mediante retrocruzamiento (Tema 8) de 25 . es posible que se vean infectados individuos de alguna línea o líneas que no presentan resistencia a la raza predominante.5. y muy especialmente en cereales. para otras se trata de una lucha continua entre el mejorador y la enfermedad. Además. ya que los genes de resistencia que se introducen son superados rápidamente por razas nuevas del patógeno. Esto suponde que contínuamente se deben obtener variedades nuevas con genes de resistencia distintos.7. Las variedades multilínea están formadas por una mezcla de líneas puras genéticamente iguales. al no establecerse una presión de selección tan fuerte. Las variedades multilínea tratan de evitar esto último. como el maíz y el tomate. la obtención de híbridos es sencilla y barata ya que los cruzamientos son fáciles de realizar y se obtienen muchas semillas de cada uno de ellos. la obtención de híbridos es muy cara.6. Los cruzamientos pueden realizarse manualmente o mediante mecanismos que permitan asegurarnos que las semillas que obtenemos proceden en realidad del cruzamiento. Para la obtención de híbridos es necesario realizar cruzamientos o asegurarse de que éstos se han realizado. En algunas especies.varios alelos para un gen de resistencia en una línea pura. 26 . En maíz. 7. Así si el parental que utilizamos como parental femenino presenta polen estéril no se podrá autofecundar. De esta forma. se plantan varias líneas del parental femenino por cada línea de parental masculino. Uno de los mecanismos que suele utilizarse es la androesterilidad (esterilidad masculina). lo cual les confiere vigor híbrido. Una variedad híbrida es aquella resultante del cruzamiento de parentales que presentan distinto genotipo. En autógamas nos evitaremos la eliminación de las anteras (emasculación) antes de que liberen el polen. Variedades híbridas. sino la necesidad de transferir el polen del parental masculino al femenino. Los híbridos son muy comunes en la Agricultura actual en un gran número de especies. debido a que la polinización es dificultosa y por cada cruzamiento realizado se obtiene como mucho una sola semilla. al producirse polinización cruzada nos evitaremos no sólo la emasculación. En otros cultivos como el trigo y la alfalfa. las mazorcas que se recojan sobre estas plantas necesariamente procederan de cruzamiento entre ambos parentales. Esto multiplica el trabajo necesario para obtener una variedad de este tipo. Normalmente presentan un elevado grado de heterocigosis. La desventaja principal de las variedades multilínea se derivan de la necesidad de obtener y mantener varias líneas distintas (en ocasiones hasta 10 o más) en lugar de una sola. obteniéndose tantas líneas puras (líneas isogénicas) como de alelos distintos se disponga para el carácter en cuestión. Al estar separadas las inflorescencias masculinas y femeninas se corta antes de que aparezca el penacho de las inflorescencias masculinas de las plantas femeninas. En alógamas. Hasta hace unas décadas la utilización de híbridos simples en un cultivo como el maíz no era muy frecuente. En este cultivo. En la actualidad. es fácil acumular resistencias a enfermedades en estos materiales. el híbrido acumulará las resistencias que se encuentren en ambos parentales. obteniendose muy poca semilla por planta. Sin embargo. Por otra parte. Los híbridos simples presentan poca diversidad genética. Al ser todos los individuos genéticamente idénticos. al presentar un elevado grado de heterocigosis. todos los individuos son genéticamente iguales. existen varios tipos de híbridos: Híbrido simple: Es el producto del cruzamiento de dos líneas puras. Estos genes suelen ser dominantes. el híbrido poseerá en heterocigosis los que confieren resistencia. Por tanto. Suelen presentar un elevado grado de heterocigosis. los híbridos simples de maíz son más comunes ya que se han obtenido líneas puras con un mayor vigor. Al tratarse de genes dominantes. 27 . con lo cual realizando cruzamientos entre líneas puras parentales con resistencia a distintos patógenos. Esto implica que se les debe dedicar un especial cuidado y que la producción de semillas obtenida puede ser baja. Esto permite una mayor explotación del vigor híbrido.Dependiendo de los parentales utilizados. También suelen ser muy productivos debido al vigor híbrido que presentan. en muchos loci se encuentran alelos distintos. lo cual la encarecía. ya que para la obtención de las líneas puras se ha tenido que recurrir a realizar cruzamientos consanguíneos y/o autofecundaciones. las líneas puras eran muy débiles. ya que las líneas parentales utilizadas suelen diferir en los alelos presentes en muchos loci. Las líneas parentales que dan lugar al híbrido se eligen de forma que cuando se cruzen entre ellas den lugar a un híbrido con buenas características. En este último caso es frecuente que las líneas parentales sean muy débiles. presentan una elevada uniformidad. Los híbridos simples son comunes en autógamas y en alógamas. ya que todos los individuos son genéticamente iguales. presentan mucho vigor y dan una elevada cantidad de polen (parental masculino) y de semilla (parental femenino). en general. Además. con lo cual el producto que obtendrá será muy poco uniforme y se perderá una parte importante del vigor híbrido. Esto supone una patente física sobre los híbridos por parte de las casas de semillas. Híbrido de tres vías: También se denomina híbrido triple. por haberse obtenido líneas puras de mayor vigor. Debido a esto presentan una menor uniformidad que los híbridos simples. Híbrido doble: Es el resultante de realizar el cruzamiento entre dos híbridos simples. Sin embargo. su utilización se encuentra cada vez más en desuso debido a que la semilla de híbridos simples es cada vez más barata. Si el agricultor utiliza la semilla que da el híbrido la descendencia segregará. Los híbridos dobles presentan la ventaja sobre los simples de que la obtención de semilla es barata ya que los dos parentales son híbridos y por tanto. los mejores híbridos dobles presentan una producción menor que los mejores híbridos simples. los híbridos simples se obtienen por el cruzamiento de dos líneas puras y su obtención requiere el control de la polinización. Es el resultante de cruzar una línea pura con un 28 . tanto si se trata de una autógama como de una alógama. Este tipo de híbridos se utilizan en zonas donde no compensa económicamente la utilización de semilla de híbridos simples. Presentan mayor diversidad genética que los híbridos simples. Los híbridos dobles se han utilizado fundamentalmente en maíz.Como ya hemos dicho. ya que al proceder del cruzamiento entre genotipos heterocigotos se producirá segregación. Esto hace que cada año el agricultor tenga que comprar la semilla si quiere que sus plantas que siembra mantengan las características de la variedad. ya que la única forma en que se puede obtener el híbrido es realizando el cruzamiento entre las dos variedades parentales y a éstas sólo las posee la casa de semillas en cuestión. Este es uno de los motivos prinicpales por los cuales las casas de semillas están interesadas en la comercialización de cultivares híbridos. Se trata de un tipo de híbrido intermedio entre el simple y el doble. resultado de su diversidad genética y evolución en un ambiente dado. Aunque el parental masculino sea débil. edafológicas.7. Una variedad sintética es una generación avanzada obtenida a partir de una mezcla de líneas. Variedades sintéticas. se suelen utilizar en zonas dónde no compensa la utilización de híbridos simples. Como en el caso de los híbridos dobles su utilización se encuentra en desuso. Normalmente se suele utilizar como parental masculino a la línea pura y como femenino al híbrido. con el polen que produce. éstas son intermedias entre el híbrido simple y el doble. híbridos u otro tipo de materiales de un cultivo alógamo y que se mantiene por polinización abierta. etc. De esta forma. Por lo que se refiere a la composición genética de los híbridos de tres vías y a su uniformidad. este tipo de cruzamientos permite explotar la ventaja del vigor híbrido y la adaptación de la variedad población. 7. ya que la variedad población es genéticamente diversa. al ser uno de los parentales una variedad población presentan una mayor capacidad de adaptación al ambiente. En estas zonas suelen existir variedades población bien adaptadas a estas condiciones. normalmente es posible polinizar adecuadamente a muchas plantas. Al igual que los híbridos dobles. Híbrido línea x variedad: Es el resultado del cruzamiento entre una línea pura y una variedad población. Sin embargo. Es importante destacar que en la mezcla original de materiales sólo se incluyen los 29 . Los híbridos línea x variedad presentan una alta diversidad genética. Se suelen utilizar en zonas en las que la gran mayoría de híbridos no se comportan adecuadamente debido a las condiciones climatológicas. Al utilizarse como parental femenino un híbrido se obtiene una elevada producción de semillas.híbrido simple. este tipo de híbridos presenta una menor uniformidad que el híbrido simple y en general una menor producción. Por otra parte. tanto mayor como es el número de líneas parentales utilizadas. normalmente determinados genotipos suelen presentar una mayor supervivencia. dónde la falta de uniformidad no es un factor excesivamente importante. 30 . si se trata de una alógama pura el equilibrio de las frecuencias genotípicas se alcanza al cabo de una generación y en ausencia de selección las características se deberían mantener de forma inalterada generación tras generación. En las plantas forrajeras. lo cual puede ser un inconveniente para su comercialización. Las variedades sintéticas presentan una elevada diversidad genética. en este tipo de variedades se suele recomendar que el agricultor renueve su semilla comprando semilla comercial cada cierto número de años. alcanzándose un elevado grado de heterocigosis. Sin embargo. y una alta estabilidad en la producción. existen variedades sintéticas. con lo cual la composición de la mezcla se va alterando con el paso del tiempo. estas variedades son poco uniformes. el agricultor puede utilizar su propia semilla campaña tras campaña. Por tanto. Por tanto. Al tratarse de especies alógamas se producen cruzamientos entre los componentes originales de la variedad.materiales que combinan bien entre sí en todas las combinaciones. En teoría. es decir que el cruzamiento 2 a 2 de todos los componentes da buena descendencia. Debido a esta diversidad. Johannsen realizó experimentos con una variedad población de judía para la que existía una gran variación para el peso de la semilla (Figura 8. La población inicial.1). seleccionando los mejores individuos o eliminando los peores. Encontró que las semillas procedentes de plantas originadas a partir de semillas pequeñas presentaban un peso medio inferior al de las semillas de las plantas procedentes de semillas grandes. Al ser la judía un cultivo autógamo. los pesos medios de las semillas de la generación siguiente de ambos grupos de semillas fueron iguales. Ya hemos visto que las poblaciones de autógamas están formadas por individuos en su mayor parte homocigóticos. esta 31 . dependiendo de sus objetivos la forma de selección que utilizará. un tipo de selección habitual es la selección por truncadura. Mediante la selección se modifican las frecuencias génicas. 8. en que se seleccionan los individuos que superan un cierto valor. en este tipo de plantas existen poblaciones. constituía una mezcla de formas genéticamente diferentes las unas de las otras. MÉTODOS DE MEJORA EN PLANTAS AUTÓGAMAS. Otra forma usual de ejercer selección es elegir un determinado porcentaje de individuos que presenten el carácter que nos interesa con mayor intensidad. La proporción de individuos seleccionados es lo que se llama presión de selección. Selección individual y selección masal. como las variedades población. A principios de siglo. en caracteres cuantitativos. las sembró y dejó que las plantas procedentes de ellas se autofecundasen. Por otra parte. que están constituidas por mezclas de líneas puras distintas. encontrándose diferencias en el peso medio de los dos grupos de semillas. Así. no seleccionada por el peso de la semilla. Esta variación genética existente se puede aprovechar para mejorar esta población. Esta primera selección (selección entre líneas puras distintas) fue eficaz.TEMA 8. Sin embargo. El mejorador establece. En caracteres cualitativos elegirá los individuos que muestran el carácter. Johanssen escogió las judías más grandes y las más pequeñas. cuando separó semillas grandes y semillas pequeñas dentro de la descendencia de autofecundación de una misma planta (selección dentro de línea pura).1. En este caso la selección no es eficaz. Una vez realizada la selección inicial se realiza una prueba de descendencia. Toda la variación que se observa es debida al ambiente. Esto permite distinguir los parentales genéticamente buenos de aquellos que presentaban un buen fenotipo como consecuencia de un efecto ambiental favorable. etc. La selección individual. consiste en la selección de aquellos individuos con un fenotipo que se ajusta a los objetivos del programa de mejora. también denominada selección de líneas puras. Las diferencias observadas se deben al ambiente y al genotipo. ya que la descendencia obtenida será igual en genotipo a la planta madre. pues. por lo cual las diferencias que se encuentren entre el peso de las distintas semillas únicamente será de tipo ambiental. Sobre la base de esta explicación se llega a las siguientes conclusiones: -La selección entre líneas es eficaz. Las pruebas de descendencia permiten evaluar mejor los genotipos seleccionados. capaces de dar lugar cada uno a una línea pura diferente. Las diferencias que se encontraban para el peso de la semilla en la población original eran. Antes habrá que introducir variación. debidas en parte al genotipo y en parte al ambiente. Una vez realizada esta selección. se recoge la semilla por separado.mezcla correspondía a individuos homocigotos. Una vez se disponga de variación de origen genético la selección puede ser eficaz. por proceder de una planta autógama homocigótica. mediante hibridación. la semilla recogida de cada planta se evalúa por sus características. En cambio. -La selección dentro de línea pura no es eficaz. las semillas procedentes de la autofecundación de un individuo de esa población dará individuos con el mismo genotipo. Para ello. no tiene sentido la realización de selección dentro de ella. Si nuestra población de partida es una línea pura. sembrándose una pequeña parcela con cada una de las 32 . Selección individual. mutagénesis. lo cual aumentará el valor de la heredabilidad al reducir la varianza ambiental. Con la descendencia de las parcelas seleccionadas se realizan ensayos comparativos que permitan identificar a los genotipos superiores. Mediante la selección individual y masal únicamente se efectúa una selección entre genotipos ya existentes en una población determinada. mejor va a ser esta selección. Si de los resultados de estos ensayos comparativos se desprende que se ha seleccionado algún genotipo de interés se realiza su multiplicación. La principal diferencia entre la selección individual y la selección masal es que en la selección individual el tipo final obtenido constituye una línea pura. por tanto. Así. lo cual dependerá a su vez de la heredabilidad del carácter. no es una línea pura sino un conjunto de líneas puras. El resultado final. la negativa y la positiva. 8. en la negativa la presión de selección es poco intensa. Cruzamientos transgresivos y complementarios. Existen dos variantes de la selección masal. Cuanto mejor sea la heredabilidad del carácter. ya que todas las plantas son genéticamente iguales. De esta forma tan sencilla podemos obtener una nueva variedad. La eficacia del método dependerá en gran medida de la variación existente en la población original y de lo eficaz que haya sido la primera selección. Estas variedades se encuentran muy bien adaptadas a los ambientes en que han evolucionado. Por lo que respecta al ambiente se debe tratar de que sea lo más homogéneo posible. La selección masal ha sido muy útil para la mejora de variedades locales. En la positiva. En cambio en la selección masal se conserva un número elevado de líneas distintas. Una vez realizada la selección de parcelas se recoge la semilla de cada parcela por separado. la presión de selección es más fuerte. de forma que únicamente se eliminan los fenotipos más desfavorables. Sin embargo. en muchas ocasiones 33 . no realizándose selección de plantas dentro de parcela.2. La diferencia entre ellas es la presión de selección que se aplica. La selección se efectúa ahora entre parcelas distintas. Selección masal.descendencias de las plantas seleccionadas. de forma que únicamente se conserva la semilla de los fenotipos mejores. baja calidad panadera y susceptible a la roya. con caña débil. pero con tendencia al desgranado. con producción baja. Los cruzamientos de tipo transgresivo pueden dar buen resultado en la mejora de características reguladas por sistemas poligénicos. alta calidad panadera y resistente a la roya. Tal vez se podría realizar un cruzamiento complementario entre las dos intentando conseguir en las generaciones segregantes un genotipo con producción elevada. resistente al frío. Se pretende obtener un genotipo en el que los caracteres deseados se encuentran repartidos entre los dos parentales. por recombinación. no resistente al frío. 34 . en las generaciones segregantes.deseamos obtener genotipos que no están presentes en la población original de la que partimos. aparecerán genotipos nuevos que finalmente por autofecundación darán lugar a hacia líneas puras con un genotipo nuevo. sin tendencia al desgranado. pero sin tendencia al desgranado. Cruzamientos transgresivos: En este tipo de cruzamientos se intenta obtener en la descendencia genotipos que muestren un caracter cuantitativo con mayor o menor intensidad (según interese) que la de los genitores. Según el fin que se persiga se habla de dos tipos de cruzamientos: Cruzamientos complementarios: En este tipo de cruzamientos se intenta obtener un nuevo genotipo homocigótico que reúna determinadas características de cada genitor. De esta forma. Supongamos que poseemos dos variedades de trigo: Una con una producción elevada. Una de las vías más utilizadas en los programas de mejora en autógamas es introducir variación mediante cruzamientos. La segunda. Dos parentales que muestren similar intensidad para un caracter poligénico pueden presentar genotipos distintos para este caracter y en la segregación del correspondiente cruzamiento se pueden obtener nuevos genotipos que acumulen mayor número de genes favorables. caña fuerte. alta calidad panadera y resistente a la roya. con caña fuerte y resistente al frío. en estas generaciones. F8 ó F9. ya sea a partir de un cruzamiento de tipo complementario o transgresivo.3. Habitualmente se considera que en las generaciones F6-F8 el grado de homocigosis es suficientemente elevado. Se realiza entonces una selección de parcelas y con la semilla de cada parcela seleccionada se realizan ensayos comparativos frente a los parentales 35 . siendo n el número de generaciones de autofecundación. el número de heterocigotos será 2n-1. De esta forma. En la generación siguiente F7. Cuanto mayor sea la diferencia genética entre los progenitores mayor número de generaciones de autofecundación deberán transcurrir para que se alcance un mismo grado de homocigosis. 8. Mejora por hibridación con selección masal. Una vez alcanzadas las generaciones antes indicadas. Estas plantas elegidas se denominan genearcas y pueden ser el punto de partida de nuevas variedades. La elección de la generación en que se considera que se ha alacanzado un grado de homocigosis suficiente depende de la amplitud de la segregación obtenida.Supongamos en trigo dos genotipos que muestran la misma resistencia al frío y que sus constituciones genéticas son: AABBccddeeFF y aabbCCDDEEff. se siembra una parcela con la semilla de cada genearca para comprobar la homocigosis y el mantenimiento de los buenos caracteres que constituían el fenotipo seleccionado. Ya hemos visto (tema 6) que la autofecundación reduce el número de heterocigotos para un gen a la mitad en cada generación. se realiza una siembra de plantas aisladas para elegir entre ellas las mejores. que a su vez dependerá del grado de diferencia genética de los progenitores. ésta se siembra en una parcela y se recoge la semilla en conjunto de la F3 sin efectuar selección o eliminando únicamente los tipos más desfavorables. una vez se ha obtenido la generación F2. La semilla de esta generación se vuelve a plantar y se repite el esquema hasta alcanzar un grado de homocigosis elevado. siendo los alelos con letras mayúsculas los que confieren mayor resistencia al frío según un modelo aditivo. En este método. En la segregación procedente de la autofecundación del híbrido se obtendrán genotipos con distinto nivel de resistencia al frío y si se utilizan tamaños de población suficientemente grandes se podrá obtener el genotipo AABBCCDDEEFF. el cual acumula más alelos de resistencia al frío que cualquiera de sus parentales. un mejor comportamiento y luego se seleccionan plantas individuales dentro de estas parcelas. pero puede ser muy eficaz. seleccionando en cada generación primero parcelas y luego plantas dentro de parcelas. Para que estos ensayos comparativos nos proporcionen información suficiente para decidir si merece la pena liberar las líneas seleccionadas como nuevas variedades. pero en este caso deben situarse espaciadas lo suficiente como para ser evaluadas de forma individual. En esta generación se realiza una selección eligiéndose las mejores plantas. 8.originales y otras variedades comerciales para comprobar que efectivamente se ha conseguido una mejora respecto a los materiales ya existentes. Lo único que se pretende es que se alcance la homocigosis y en este caso. éstos deberán realizarse durante más de un año y en más de una localidad. recogiéndose separadamente la semilla de cada planta seleccionada para sembrar la F4 de manera análoga a como se hizo en la generación anterior. procedentes al igual que en el caso anterior de un cruzamiento. Es por ello que no se efectúa selección en las generaciones iniciales de autofecundación. eligiéndose las que presentan. de modo que cuando se alcanzan las generaciones F6-F9 la homogeneidad dentro de parcela es muy elevada. Se continúa de esta forma. 36 . En estas generaciones se pueden seleccionar los genearcas que pueden dar lugar a una nueva variedad. Este método es burdo. dando lugar a la generación F3. Esta semilla se siembra en parcelas separadas (1 por planta). Método genealógico con cruzamientos simples. Conforme avanzan las generaciones la homocigosis dentro de parcela aumenta debido a la autogamia. En la F3 se efectúa primero una selección por parcelas. La semilla de cada una de las plantas se recolecta y se guarda separadamente. como media. la autofecundación que se da por el propio sistema reproductivo de la planta ayuda al mejorador a alcanzar este objetivo. En estas generaciones existirá un elevado grado de heterocigosis.4. Lo que persigue es la obtención de una población heterogénea de individuos homocigotos de entre los cuales seleccionar los mejores genotipos. Esto permite correlacionar el comportamiento medio de la parcela de la F3 con el conjunto de características por las que se seleccionó la planta correspondiente en la F2. En los métodos genealógicos o de pedigrí se siembran las plantas de la F2. Con la misma cantidad de recursos se pueden evaluar un número total de plantas muy inferior a las que se podrían evaluar con el manejo masal. La primera es cuando es necesario manejar grandes cantidades de material segregante. El manejo genealógico presenta las siguientes ventajas sobre el manejo masal: -Permite la eliminación de una gran carga de material no prometedor en generaciones tempranas. los mejoradores suelen utilizar el manejo masal en lugar del genealógico. para cualquier población híbrida. Pero no es así cuando se desean evaluar un elevado número de cruzamientos como fuentes de genotipos superiores. éste es mejor método que el masal. Mejora por retrocruzamiento. -Al conocerse el pedigrí de cada planta. La desventaja principal de este método frente a la selección masal es que la cantidad de material que se puede evaluar está limitada por el tiempo que se requiere para evaluar las plantas de forma individual.5.Una vez seleccionados los genearcas. Bajo dos condiciones determinadas. permite la evaluación de selecciones en base al comportamiento de varios años. la elección de un método no excluye al otro y se han desarrollado diferentes combinaciones de ambos. 37 . Cuando el mejorador quiere obtener la máxima información de uno o unos pocos cruzamientos en el menor tiempo posible. De todas formas. 8. se cultivan durante un año o dos sus descendencias para comprobar la fijación de la variedad y obtener semilla para los ensayos comparativos que se realizarán en más de un año y en varias localidades antes de comercializar el material obtenido como nueva variedad. La segunda es cuando la presión de selección natural o artificial puede eliminar grandes proporciones de plantas no deseables en poblaciones segregantes. En estos casos es deseable incorporar a la variedad que ya tenemos el gen o los genes que permitan superar esta deficiencia específica pero manteniendo en todo lo posible el fondo genético de nuestra variedad. Para que sea posible aplicar el método de retrocruzamiento el producto de los cruzamientos RxV y (RxV)xR ha de ser fértil (Figura 8. etc. Supongamos que deseamos introducir un caracter controlado por un gen dominante A presente en un material vegetal V (fuente de variación) de fondo genético G= en una variedad comercial R de fondo genético G. de un gusto nuevo en el mercado. el método de retrocruzamiento es aplicable tanto a autógamas como a alógamas. Estas deficiencias pueden ser provocadas por la aparición de un nuevo patógeno. que presenta el alelo a en homocigosis. a partir del cual se incorporarán los nuevos genes en el fondo genético del genotipo recurrente. pero que posee una deficiencia específica que se pretende superar. En el método de retrocruzamiento se denomina parental recurrente al que deseamos introducir los genes para el carácter en cuestión y se denomina donante al genotipo fuente de variación. 38 . Introducción de un caracter controlado por un gen dominante: Este es el caso más sencillo. Los factores principales que condicionan el éxito de un programa de retrocruzamiento son: -Número de genes: Cuanto menor sea el número de genes a introducir más fácil es la ejecución del programa.4). -Modo de acción génica: Es más fácil la incorporación de caracteres controlados por genes dominantes que por genes recesivos. Es importante destacar que a pesar de explicarse en este tema.El método del retrocruzamiento tiene interés cuando se dispone de una variedad con buenas características agronómicas. Al aumentar el número de retrocruzamientos la eliminación del fondo genético G= va siendo mayor (la mitad en cada generación). 2) A partir de aquí se efectuará el primer retrocruce con el parental recurrente con lo que se obtiene la primera generación de retrocruzamiento (BC1. De esta forma. El citoplasma será el de la variedad comercial y el fondo genético tendrá un 50% de cada parental (G50%G=50%). puesto que no se consigue eliminar al 100% el genoma del parental donante. En este caso ya no sería necesario utilizar como parental femenino a R. del inglés Aback-crossing@). ahora nos encontraremos con unas proporciones G75%G=25%. hasta llegar a un momento en que el aumento de una única generación de retrocruzamiento no supone una mejora del material de interés. ya que ahora el citoplasma de ambos parentales es el mismo.Descripción del proceso: 1) Cruzamiento del parental recurrente R como genitor femenino con el parental donante V como masculino.5%. mayor número de generaciones de retrocruzamiento. El producto final obtenido no será idéntico a la variedad R. pero heterocigotos para el gen que deseamos introducir. ya que en será muy poca la nueva incorporación de genoma del parental recurrente.5%G=12. 3) Al existir segregación para el carácter que estamos mejorando (50% Aa y 50% aa) es necesario realizar una selección de plantas que presenten el fenotipo A. De hecho sería conveniente a partir de aquí utilizar como parental masculino a R y como femenino al producto de los retrocruzamientos. Las proporciones de genoma serán ahora G87. Estas plantas seleccionadas se retrocruzan de nuevo con el parental recurrente para obtener la segunda generación de retrocruzamiento (BC2). En este caso volvemos a obtener segregación 50% Aa y 50% aa para el carácter deseado. al utilizar al parental recurrente R como parental femenino los genes contenidos en el citoplasma serán en un 100% los de R. Por lo que respecta al resto del genoma. Como resultado de toda la serie de retrocruzamientos se obtienen plantas con fenotipo similar al del parental donante para el caracter que se desea introducir. ya habremos recuperado 3/4 partes del genoma del parental recurrente. De esta forma. Al retrocruzar vamos forzando la eliminación de los genes del parental donante e introduciendo genes de la variedad comercial deseada. Se obtiene una F1 con genotipo Aa para el carácter de interés. Eso permite disminuir el impacto de las consecuencias derivadas de errores cometidos en cruzamientos (ver más adelante). 4) El proceso descrito en el punto 3 se repite hasta la BC5-BC9. Los genes que se encuentran en los orgánulos citoplasmáticos únicamente son transmitidos por vía maternal. 39 . dependiendo del grado de diferencia genética entre el parental donante y el recurrente. A mayor diferencia. En este caso no podemos seleccionar en contra de los homocigotos para el alelo dominante AA (presente en el parental recurrente) ya que fenotípicamente serán indistinguibles de los heterocigotos Aa. permite acelerar el programa. 8. Cuando queremos introducir varios caracteres monogénicos en una variedad sin alterar su fondo genético el problema se complica. el manejo de los materiales es algo diferente y más complicado que en el caso de un gen dominante. portadores del alelo que nos interesa incorporar (a). un 25% serán AA. 50% Aa y 25% aa. por lo que no será tratado en este curso. 6) De los descendientes de la generación de autofecundación se seleccionarán aquellos que muestren el carácter buscado. cuando se abordan este tipo de problemas se pueden utilizar varias estrategias basadas en el retrocruzamiento. aunque no es necesario. La selección en las descendencias de los retrocruzamientos. En el caso de la introducción de un gen recesivo. permitirá conseguir el objetivo deseado en menos tiempo. Entre estas plantas.5) A partir de estas plantas se obtiene una generación de autofecundación. en contra de aquellas plantas que no muestren caracteres de interés agronómico similares a los de la variedad comercial. a lo largo de todo el programa. las cuales tampoco pueden ser abordadas en este curso. pues el número de plantas necesario se multiplica. Variedades híbridas. Sin embargo. Para poder distinguir a los homocigotos de los heterocigotos es necesario autofecundar o realizar un cruzamiento de prueba con el parental recurrente R y estudiar la descendencia de cada planta. 40 . De este modo se pueden identificar aquellos genotipos que habiendo incorporado el carácter deseado posean caracteres agronómicos más similares a la variedad comercial. la realización de varios ciclos en un mismo año. 7) Con las descendencias de los homocigotos se llevarán a cabo ensayos comparativos en los que el testigo será el parental recurrente.6. siempre y cuando sea posible. Aquellas descendencias que no muestren segregaciones para el carácter son las que provienen de un genotipo homocigoto. Así mismo. Para la obtención de híbridos es necesario que el cruzamiento sea compatible y que de el mayor número posible de semillas. no sería posible obtener líneas puras tan vigorosas como los híbridos. los híbridos en autógamas suelen presentar heterosis. Esto hace que en algunos cultivos autógamos los híbridos sean frecuentes a nivel comercial. MÉTODOS DE MEJORA EN PLANTAS ALÓGAMAS 9.En la actualidad. en que no hay depresión consanguínea. mientras que en otros sólo se utilizan a nivel experimental. La obtención de variedades híbridas implica que se deben realizar cruzamientos controlados para asegurar que se ha conseguido la obtención del híbrido. una semilla. De esta forma. En algunos casos. En otros. En este caso.1. De esta forma. TEMA 9. Selección masal La forma más sencilla de mejorar una población de plantas alógamas en la que existe 41 . que asume que para los genes que afectan al vigor el estado heterocigoto confiere más vigor que cualquiera de los estados homocigotos. como mucho. ya que la selección los ha eliminado (tema 6). Aunque en autógamas no existen genes recesivos detrimentales. especialmente en el caso de especies autógamas. los cruzamientos son fáciles de realizar y de cada uno se pueden obtener incluso cientos de semillas. como en el tomate. facilitan la acumulación de genes de resistencia y representan una patente física para las casas comerciales (Tema 7). existen variedades híbridas en muchos cultivos autógamos. como el trigo y el arroz. las polinizaciones son difíciles de realizar y por cada cruzamiento únicamente se obtiene. con lo cual serían tan productivas como los híbridos. Normalmente no suele haber problemas en el cruzamiento entre líneas puras dentro de una misma especie. reuniendo en un mismo material alelos favorables de distintos parentales se puede obtener un mayor vigor en el híbrido. sería posible desarrollar líneas puras que acumulasen todos los alelos favorables en homocigosis. Las ventajas que presentan los híbridos es que en muchos casos presentan heterosis o vigor híbrido para producción. La hipótesis más aceptada para explicar esta teoría es que los alelos que aportan vigor son dominantes. La otra teoría es la de la superdominancia. La selección masal ha sido efectiva cuando ha sido posible identificar los genotipos superiores a partir de los mejores fenotipos. La semilla de las plantas seleccionadas se mezcla formándose la generación siguiente. cuando la heredabilidad del carácter es alta. con objeto de efectuar ensayos que permitan evaluar la mejora conseguida. En este tipo de selección se eligen en cada generación aquellos individuos cuyo fenotipo sea más interesante. De todas formas.variación es la selección masal (Figura 9. o incluso para obtener en cada generación semilla comercial. de forma simultánea. producción de semilla) únicamente conoceremos cual es el parental femenino. ha sido útil para la obtención de variedades adaptadas a zonas específicas de producción. En el caso de que la selección se tenga que efectuar una vez las plantas se han cruzado (por ejemplo. cuando la expresión favorable de ciertas estructuras genéticas es el resultado de la interacción del genotipo con el ambiente. En el método masal. llevándose a cabo desde la revolución del Neolítico.1). A lo largo del proceso de selección y. si la selección se ha realizado por algún carácter que ha permitido eliminar las plantas no seleccionadas antes de que tengan lugar los cruzamientos. esto es. ha sido sin duda el primer método de mejora utilizado. al igual que en autógamas. Después de varias generaciones sucesivas de selección puede lograrse un aumento en la frecuencia de genes favorables. El efecto producido por esta selección masal realizada durante muchas generaciones con toda probabilidad ha sido seguramente mayor que todos los métodos de mejora modernos. La selección masal en plantas alógamas. dando lugar a la mayor parte de tipos varietales que se cultivan en la actualidad. éstos únicamente se realizarán entre las plantas seleccionadas. con unas características ambientales concretas. aún en este último caso se consigue un incremento en la frecuencia de los genes favorables. En general. Es lógico pensar que los agricultores han ido escogiendo de sus campos las plantas de mayor interés económico para obtener de ellas la semilla a utilizar en la siembra del siguiente ciclo de cultivo. 42 . desplazándose la media del carácter en cuestión hacia valores agronómicamente superiores. puede ser de interés la multiplicación de la semilla obtenida en cada generación. Por lo tanto. por tener dificultades el mejorador para distinguir los mejores genotipos a partir del fenotipo. Las semillas procedentes de una misma planta se guardan separadamente. Las parcelas que tengan un valor medio superior nos indican cuales son las mejores madres. de forma que en cada parcela se siembra sólo semilla de una sola de las plantas seleccionadas en el año anterior. Básicamente. sólo conocemos al parental femenino. las diferencias que se observen entre progenies de plantas se pueden atribuir a diferencias en el genotipo de la planta productora de semilla (parental femenino). lo cual resultaría en una pérdida de vigor. Este método ha sido muy utilizado en maíz (es el llamado método de mazorca-línea). Al año siguiente. 9. De esta forma. Selección recurrente La selección recurrente consiste en la realización de ciclos alternantes de selección y cruzamiento: selección para elevar al frecuencia de genes favorables en la población de mejora y 43 . Al contrario que en autógamas. Sin embargo. tiene el inconveniente de retrasar el plan de mejora un año por ciclo de selección. Cada uno de los lotes constituye un conjunto de medios hermanos. la selección individual para la obtención de una variedad directamente a partir de una única planta no se utiliza. Si la polinización es realmente al azar (tasa de alogamia α=1) se puede considerar que cada planta ha sido polinizada por una muestra representativa de la población. al utilizar una sola planta aparecerían efectos derivados de la consanguinidad. se puede asumir que el efecto producido por los genes aportados por el gameto masculino serán los mismos para cada planta. parte de esta semilla se siembra en parcelas separadas.2. Además. La valoración de las plantas de una parcela proporciona una estima del valor de mejora de la planta madre seleccionada el año anterior. La semilla procedente de éstos se mezcla y constituye la población en la que se seleccionará durante el año siguiente. este método consiste en recoger la semilla de aquellas plantas que han mostrado una expresión del carácter más favorable. un método eficaz para diferenciar los genotipos superiores es mediante pruebas de descendencia. es decir. ya que la descendencia de estas plantas originales segregaría por no ser una línea pura. De esta forma se procede durante varios ciclos (Figura 9.Cuando la selección masal no es efectiva.2). Ya que la polinización se ha efectuado al azar. los mejores genotipos seleccionados el año anterior. con lo cual estas plantas puede que sean menos vigorosas que la población anterior. La ventaja de este sistema es que el tope que se puede obtener en la mejora no está determinado por el genotipo de una sola planta fundacional. Selección recurrente simple. En algunos casos esto no es posible.cruzamiento de las mejores plantas entre sí para mantener una variabilidad genética que permita obtener las mejores recombinaciones génicas. Este método presenta las siguientes fases: 1) Se autopolinizan las plantas de una población heterogénea y al mismo tiempo se valoran por algún carácter o caracteres deseables. debido a la cantidad de mano de obra que se requeriría. Al mismo tiempo. Existen varios métodos de selección recurrente. De esta forma. se aumenta la probabilidad de obtener individuos superiores en comparación con la selección dentro de las líneas obtenidas por autofecundación ya que existen más oportunidades para la recombinación. estamos incrementando la frecuencia de genes favorables mucho más que si utilizamos la semilla de una planta en la que la polinización se ha realizado al azar. 3) Se propagan las plantas superiores a partir de la semilla procedente de la autofecundación. puesto que se puede mantener un nivel de consanguinidad bajo. La autopolinización se realiza para evitar que los genes de las plantas con genotipo favorable se diluyan al cruzarse con una muestra del resto de la población. 2) Se desechan las plantas que presentan un comportamiento inferior con respecto al caracter que se pretende mejorar. 44 . al autofecundar también se favorecerá la aparición de depresión consanguínea. será posible mantener una variabilidad genética alta y por lo tanto la selección será efectiva durante un periodo de tiempo más largo. Estas plantas presentarán unas frecuencias de alelos favorables superiores a la población anterior. sino por la combinación más favorable de genes contenida en un grupo de plantas fundacionales. Sin embargo. 4) Se efectúan a mano todos los cruzamientos posibles entre los descendientes superiores. Si autofecundamos una planta con genes favorables y se utiliza para crear la siguiente generación. Entonces se dejan en polinización libre.. Puesto que en este método no se realizan pruebas de descendencia ni de cruzamiento debe ser utilizado únicamente para la mejora de aquellos caracteres con un grado de heredabilidad lo suficientemente alto como para que la selección fenotípica realizada visualmente o por simple medición del carácter o caracteres de interés resulte efectiva. en muchos caracteres de la planta como son un menor desarrollo vegetativo. Por contra. ya que debido a la existencia de genes detrimentales la probabilidad de encontrar un gen detrimental en homocigosis es menor. en las primeras generaciones de autofecundación aparecen un gran número de tipos letales y subvitales y se pueden perder muchas líneas potenciales porque. Además de esto. 5) La población resultante de los cruzamientos será una población con una frecuencia de genes favorables superior a la inicial y no presentará depresión consanguínea. Ya se ha comentado varias veces que el aumento de consanguinidad en alógamas va asociado a depresión consanguínea. cruces de hermanos.. La aptitud reproductiva puede disminuir hasta el punto de que no puedan conservarse ni en condiciones óptimas de cultivo. Para evitar los efectos de depresión consanguínea es necesario no reducir en exceso la población de plantas seleccionadas. Si la depresión consanguínea es muy 45 . reducción en la tasa de crecimiento y descenso de la producción. Los híbridos son especialmente ventajosos en alógamas. a veces profunda. La obtención de líneas puras para el desarrollo de híbridos se realiza normalmente utilizando un sistema que aumente progresivamente la consanguinidad. Lo que se consigue con este paso es favorecer la recombinación genética y restaurar el vigor. Esto trae como consecuencia una modificación. los híbridos presentan un gran vigor. 9. como por ejemplo.3. Variedades híbridas. etc. autofecundaciones sucesivas. Esta población sirve de punto de partida para ciclos posteriores de selección y cruzamiento. manifestando exuberancia para los caracteres que se citaban mermados por la depresión consanguínea. con lo cual se realizarán cruzamientos al azar. Incluso pueden existir grandes dificultades para conservar el genotipo. En estas condiciones. Mediante la consanguinidad se consigue reducir la varianza dentro de línea y aumenta la varianza entre líneas. en las que el costo de la semilla híbrida es muy elevado en relación al valor de la posible cosecha. Una variedad sintética se construye con genotipos cuya aptitud combinatoria ha sido ensayada.4. El punto clave en la distinción de una variedad sintética y otra variedad obtenida por otros métodos de mejora es la forma en que son elegidos los genotipos constitutivos. con lo cual las distintas líneas se van haciendo más diferentes. las variedades sintéticas pueden ofrecer una buena oportunidad para la utilización de una apreciable cantidad de heterosis. Esto es. Si se obliga de forma sistemática a los cruzamientos consanguíneos conseguimos la fijación de las líneas. 3) Las variedades sintéticas podrían utilizarse en zonas donde la superficie destinada al cultivo comercial es demasiado pequeña para poder mantener una industria de producción de 46 . 9. Las variedades sintéticas tienen la ventaja sobre la variedad híbrida de que el agricultor puede conservar semilla de su cosecha y no precisa la fabricación del híbrido anualmente. Sólo los genotipos que se combinan bien entre sí en todas las combinaciones entran a formar parte de la variedad sintética. Las ventajas de las variedades sintéticas son tres: 1) Pueden ser de considerable utilidad en zonas marginales de un determinado cultivo. La mejora de plantas alógamas se basa en la utilización controlada de la heterosis que aparece en los híbridos entre ciertos genotipos. existen muchas especies en que la producción de semilla híbrida comercial no resulta practicable.elevada. 2) La mayor variabilidad de las variedades sintéticas en comparación con los híbridos dobles permite mayor flexibilidad para soportar las condiciones ambientales variables en las zonas marginales. aunque ésta será menor que la de un híbrido. Sin embargo. la homocigosis y la uniformidad aumentan dentro de las progenies de cada línea. se corre el riesgo de perder la línea. Variedades sintéticas. por lo que hay que trabajar con un elevado número de plantas. En las variedades sintéticas se puede conseguir un mejor comportamiento por medio de cualquiera de los siguientes factores o por una combinación de ellos: 1) Aumentando el número de genotipos selectos. especialmente en Europa. Estas ventajas no han sido desestimadas. el comportamiento medio de los genotipos constitutivos y el comportamiento medio de los n(n-1)/2 híbridos posibles. tales como tubérculos. dónde las variedades sintéticas han sido muy utilizadas en la mejora de las especies forrajeras.). éste podrá ser replicado de forma sencilla. MÉTODOS DE MEJORA EN PLANTAS DE MULTIPLICACIÓN VEGETATIVA 10. etc. En un material fecundado al azar derivado de n progenitores tendrá 1/n menos superioridad sobre la mezcla de la población mezcla de híbridos original (Tema 7). Al transmitirse todo el genotipo una vez se hay seleccionado una única planta con genotipo superior. Sin embargo. TEMA 10. esquejes. Ello implica que las poblaciones parentales sean seleccionadas por su elevada aptitud combinatoria. En este tipo de plantas se mantiene el genotipo entero después de su reproducción. etc. rizomas. poliploide. El comportamiento de una variedad sintética depende del número de líneas que la compongan. 2) Aumentando la expresión media del carácter en la F1.semillas híbridas. Introducción Las plantas de multiplicación vegetativa se reproducen asexualmente a partir de órganos somáticos. ya que no tiene lugar el proceso de recombinación genética característico de la reproducción sexual. cormos. Eso simplifica enormemente los 47 . independientemente de la naturaleza de éste (homocigoto. estaquillas.1. Las nuevas plantas obtenidas presentarán un genotipo idéntico al de la planta madre. llega un momento en que se encuentran dificultades para obtener nuevos progenitores que combinen bien con el resto de progenitores. heterocigoto. sea de una forma o de otra. consistente en el deterioro de las características propias de la variedad (ver más adelante) y que la obtención del material reproductivo normalmente requiere mucho más trabajo y medios que en el caso de las especies propagadas sexualmente.). la selección de individuos aparecidos después de una mutación espontánea ha originado cultivares nuevos. Éstos han ido surgiendo por mutación espontánea en distintas plantas del clon original.programas de mejora. etc. En muchas especies. como la patata o la fresa. De esta forma. 10. aneuploides. También muchas ornamentales se reproducen de forma vegetativa. aunque existen excepciones. Si la selección en este tipo de plantas es más efectiva y simple que en plantas de reproducción sexual y prácticamente todas las especies de importancia económica se pueden reproducir vegetativamente.3. el mantenimiento de las plantas madre de los clones es comparativamente caro con el almacenaje de semillas. De la misma forma. Muchos cultivos de reproducción vegetativamente son perennes. Existen muchas Avariedades población@ de clones en las que a pesar de darse un mantenimiento por reproducción vegetativa existen distintos genotipos. Este es el caso de muchos genotipos de frutales y cítricos. con lo cual habremos obtenido una mejora sobre la población original. cabe preguntarse porqué la reproducción vegetativa no se lleva a cabo en más especies. que se tratan como cultivos anuales. Esto incluye a formas que presentan un número cromosómico distinto al típico de la especie (poliploides. Selección clonal en plantas de multiplicación vegetativa. y en las cuales la reproducción del material es un paso relativamente poco costoso en comparación con otras labores culturales. las plantas reproducidas vegetativamente suelen corresponder a especies de alto valor económico. En este caso el límite superior de la selección viene establecido por el mejor genotipo existente en la población. muchos genotipos estériles se mantienen por multiplicación clonal. Dos de las causas más importantes son la degeneración clonal. Si tenemos una población formada por una mezcla de clones será posible aislar algún clon superior y mantenerlo y propagarlo. Inducción de variación y selección 48 .2. 10. Por otra parte. Degeneración clonal. se pueden crear poblaciones que pueden ser utilizadas para la selección de nuevos clones. con lo cual aún en este caso se podrá realizar el cruzamiento. En esta generación podemos efectuar selección. el cual puede ser mantenido mediante propagación vegetativa. 49 . En estos casos generamos variación nueva en una población y podemos seguir el método señalado en el apartado anterior. En el caso de que dispongamos de genotipos fértiles se puede recurrir a la hibridación. Una vía para inducir variación en una población de plantas de reproducción vegetativa es mediante la mutación inducida. Sin embargo. En este caso. Al proceder de un cruzamiento entre clones distintos usualmente suelen seguir manteniendo un elevado grado de heterocigosis. Si la planta seleccionada mantiene sus características superiores puede llevar a la liberación de un nuevo cultivar.4. Los clones comerciales de plantas de propagación vegetativa suelen mantener un alto grado de heterocigosis por lo que el cruzamiento de dos clones distintos da lugar a una generación F1 que no es homogénea. en muchas ocasiones no se suele encontrar ningún genotipo superior al parental del que proceden. De esta forma si cruzamos clones distintos. 10. En el caso de que la fertilidad sea reducida. pues existirán genotipos distintos. por ejemplo debido a que uno de los parentales sea androestéril puede utilizarse éste como parental femenino. los individuos son más débiles. la reproducción sexual ofrece una vía de crear variabilidad genética mediante el proceso de la recombinación genética. Otra forma de inducir variación es mediante el cultivo in vitro para generar variación somaclonal.Con el método anterior el alcance de la mejora está limitado por la variación existente en la población original. la autofecundación de éstos también da lugar a la aparición de genotipos distintos. Al ser los clones normalmente heterocigotos. ya que la autofecundación en estas especies suele llevar asociada depresión consanguínea y por tanto. ya sea con agentes físicos o químicos. Este tipo de inducción de variación puede utilizarse tanto en el caso de genotipos fértiles como infértiles. reducción en la producción. de forma que al final el fenotipo que obtenemos es. Esto suele ser debido a dos causas principales: 1) A pesar de que se supone que el genotipo de los clones se mantiene invariante. Muchas de las Avariedades población@ de clones han aparecido como consecuencia de mutaciones en plantas individuales que luego han sido utilizadas como planta madre de parte de la generación siguiente 2) La propagación vegetativa facilita la acumulación de enfermedades que pueden ser transmitidas con el órgano vegetativo de reproducción.. En algunas ocasiones. LAS NUEVAS HERRAMIENTAS DE LA BIOTECNOLOGÍA EN EL DESARROLLO DE NUEVAS VARIEDADES. los clones de variedades comerciales Adegeneran@. distinto al del clon original. con este tipo de multiplicación se pueden ir acumulando distintas enfermedades. Introducción Las nuevas tecnologías derivadas del cultivo in vitro y de la manipulación del ADN 50 .1. En consecuencia las plantas que se desarrollen a partir de ella también desarrollarán la enfermedad. como consecuencia de las enfermedades. las mutaciones ocurridas son favorables y pueden ser de gran utilidad para el mejorador. El problema es especialmente grave en el caso de virus y viroides. siendo recomendable realizar análisis periódicos para la detección de las enfermedades transmisibles por vía vegetativa que afectan más frecuentemente a la especie. 11.En ocasiones. etc. ya que normalmente las mutaciones suelen ser deletéreas. los órganos utilizados para propagar vegetativamente una planta infectada serán portadoras de la enfermedad. Además. la acumulación de mutaciones espontáneas acaecidas a lo largo del tiempo puede resultar en una pérdida de vigor. TEMA 11. Así. La solución a estos problemas pasa por utilizar plantas madre para la reproducción que se mantengan bajo condiciones controladas ambientes libres de enfermedades y en su observación para poder detectar la aparición de mutaciones deletéreas. en un virus. en muchos casos. es posible regenerar plantas enteras a partir de tejidos diferenciados e incluso células individuales. Entre las que pueden aumentar la base genética disponible para el mejorador se encuentran: 51 . Entre las técnicas que permiten incrementar la efectividad de la selección cabe destacar: -El uso de marcadores moleculares. La ingeniería genética se define como la formación de nuevas combinaciones de material heredable por la inserción de moléculas de ácido nucleico. En estas condiciones. De hecho. -La multiplicación in vitro. -El cultivo de anteras y polen. La aplicación del cultivo in vitro de células y tejidos y de las técnicas de ingeniería genética ofrece la posibilidad de una auténtica revolución en la mejora de plantas. las nuevas herramientas de la biotecnología pueden ayudar al mejorador incrementando la efectividad de la selección al hacer más rápidos o sencillos los programas de mejora y aumentando la base genética disponible para el mejorador al ofrecerle la posibilidad de obtener combinaciones genéticas nuevas que no era posible obtener por métodos convencionales. y mediante la utilización de un medio de cultivo con los nutrientes y fitorreguladores adecuados en unas condiciones ambientales adecuadas. producidas por el medio que sea fuera de la célula. ya que permite superar algunas de las limitaciones de la mejora convencional. en las que no existe competencia con otros seres vivos. Esto es posible gracias a la totipotencia de células vegetales de muchos tejidos. En términos simples. para permitir su incorporación en un organismo en el cual esas moléculas no se dan de forma natural. -La selección in vitro. pero en el cual son capaces de su propagación continuada. algunas de estas técnicas estan revolucionando la mejora vegetal. El cultivo in vitro consiste en el cultivo de células vegetales aisladas o fragmentos de tejido vegetal en un medio nutriente bajo condiciones asépticas. La disponibilidad de técnicas de cultivo in vitro ha hecho posible del desarrollo de la ingeniería genética.(incluyendo la ingeniería genética) ofrecen una ayuda de gran utilidad para el mejorador. plásmido bacteriano u otro vector. -La polinización y fertilización in vitro. De esta forma. imaginemos el caso en que una empresa de semillas pretende seleccionar para resistencia a una enfermedad y sus instalaciones están situadas en una zona en que no existe esa enfermedad. La utilización de marcadores morfológicos fácilmente identificables a nivel visual y controlados por genes ligados a caracteres de interés ha sido útil en determinados casos. Un marcador es una diferencia fenotípica controlada genéticamente utilizada en el análisis genético. Sin embargo. Selección asistida por marcadores moleculares.-La transformación genética. Si para seleccionar es necesario infectar a las plantas. se correría el riesgo de introducir esa enfermedad en esa región. 11. 52 . deleciones. existe un número extremadamente limitado de marcadores morfológicos y para la mayoría de caracteres de interés no existen marcadores de este tipo. Los avances en las técnicas de manipulación y análisis de ácidos nucleicos han permitido el desarrollo de un nuevo tipo de marcadores prácticamente ilimitados basados en polimorfismos de ADN (variaciones en las secuencias de nucleótidos. -La fusión de protoplastos. La utilización de marcadores que permitan ayudar a la selección es de gran utilidad para la mejora. -El rescate de embriones in vitro. que presenta penetración incompleta o que requiere de métodos costosos para su evaluación. que se expresa en únicamente en determinados ambientes. -La generación de variación somaclonal. El principio básico de la utilización de marcadores es la utilización de genes polimórficos (es decir. Incluso. inserciones. que presenten alelos distintos) que sean fenotípicamente fáciles de evaluar y que estén asociados a determinado carácter. seleccionando las plantas que presentan el marcador morfológico estamos seleccionando las plantas con el genotipo que nos interesa.2. En muchas ocasiones la selección de determinados genotipos es difícil debido a que el fenotipo asociado a dicho carácter es difícil de evaluar. traslocaciones. si un carácter morfológico fácilmente observable está asociado a un carácter de interés. el cual es un tóxico celular que se liga a la tubulina y previene la formación del huso mitótico durante la meiosis. Cultivo de anteras y polen. se encuentran tanto en regiones codificantes como no codificantes del genoma y no están influenciados por el ambiente. lo cual puede llevar a la duplicación del número de cromosomas. Una vez disponemos de un marcador molecular ligado al carácter que se quiere mejorar.etc.2). La principal utilidad del cultivo de anteras y polen es la obtención de líneas homocigotas en una sola generación. Estas diferencias pueden utilizarse para el desarrollo de marcadores moleculares. 11.1. no es necesaria la expresión fenotípica del carácter para llevar a cabo la selección.3. Mediante el cultivo in vitro de anteras y/o polen ha sido posible regenerar individuos haploides en muchas especies de interés económico. pero aún así pueden existir diferencias en el ADN en muchos lugares del genoma. Sin embargo. Entre la actualidad existen muchos tipos de marcadores que permiten utilizar como marcadores a la propia molécula de ADN. Estos marcadores son claramente ventajosos. Los organismos interfértiles presentan una alta similitud en sus secuencias de ADN. Esta selección indirecta permite llevar a cabo una selección temprana y un aumento en el tamaño de las poblaciones empleadas en los programas de mejora. Un tratamiento habitual para la diploidización es el tratamiento con colchicina. Por lo general. 53 . lo cual permite un acortamiento importante de los programas de mejora. los haploides son estériles ya que la ausencia de cromosomas homólogos durante la meiosis provoca la formación de gametos no viables. También facilita la detección precoz de caracteres que se expresan en una fase tardía del crecimiento (Figura 12.). Estos individuos haploides por sí mismos no suelen presentar una utilidad práctica a nivel económico.). ya que su número es prácticamente ilimitado. mediante determinados tratamientos físicos y químicos se puede conseguir un elevado grado de diploidización (obtención de individuos diploides) mediante una duplicación espontánea del número de cromosomas en determinadas células (Figura 12. en muchos de los cuales debe transcurrir un tiempo considerable para alcanzar la homocigosis. 11.4. Selección in vitro. La selección in vitro consiste en seleccionar para caracteres deseables a nivel celular en lugar de a nivel de planta entera. Esto presenta la gran ventaja de poder probar grandes poblaciones celulares en un espacio muy reducido. A pesar de que en una planta, en principio es de suponer que todas las plantas presentan el mismo genotipo, la existencia de mutaciones espontáneas en células somáticas nos puede permitir efectuar una selección. A pesar de que la tasa de mutación es pequeña, al probarse muchas células (incluso millones) es posible encontrar entre ellas mutantes que puedan ser de interés. Para poder efectuar la selección in vitro es necesario disponer de algún agente selectivo que elimine las células que no sean de nuestro interés o que permita identificar a las útiles por alguna característica. La selección in vitro se ha utilizado para la obtención de genotipos vegetales con resistencia a herbicidas, a la salinidad y a enfermedades (utilizando en este caso como agente selectivo por ejemplo, la toxina producida por el patógeno). A pesar de que a priori la selección in vitro parece presentar grandes ventajas para seleccionar para determinados caracteres, en la práctica los resultados no han sido tan satisfactorios como se esperaba. Además para algunos caracteres, como la producción, es difícil llevar a cabo la selección a nivel celular. Esto exigiría no sólo la determinación de caracteres a nivel celular que se correlacionen con la producción, sino también la búsqueda de algún agente selectivo adecuado. Otra desventaja de las técnicas de la selección in vitro es que a veces es complicado regenerar plantas a partir de tejido tisular, sobretodo si se han llevado a cabo varios ciclos de subcultivo. En otros casos, se ha encontrado falta de expresión del carácter a nivel de planta. Esto ocurre porque el comportamiento a nivel de célula no tiene porque corresponderse con el comportamiento a nivel de planta entera. 54 A pesar de estas desventajas, la selección in vitro es extremadamente útil para la regeneración de plantas transgénicas (ver apartado 11.5). Estas últimas suelen incorporar un gen seleccionable, que en muchas ocasiones confiere resistencia a un antibiótico tóxico para células vegetales. De esta forma añadiendo ese antibiótico al medio de cultivo para la regeneración de plantas a partir de las células, únicamente sobreviven las plantas transformadas que expresan el gen de resistencia. 11.5. Multiplicación in vitro. El cultivo de tejidos vegetales para la multiplicación clonal se ha convertido en un método muy popular para la propagación vegetativa de genotipos de interés. Este método denominado micropropagación se basa en la obtención de nuevas plántulas a partir de un explante (trozo de tejido). Para ello el tejido inicial cultivado in vitro da lugar a plantulitas, ya sea mediante la formación de yemas adventicias directamente a partir del tejido original, o después de pasar por una fase de callo. Las células vegetales se pueden multiplicar indefinidamente en cultivo in vitro de forma muy rápida, formándose masas de tejido desorganizado denominadas callos. A partir de un callo se pueden diferenciar plantulitas a través de la organogénesis, en que el callo da lugar al desarrollo de tallos y/o raíces, o a través de la embriogénesis somática, en la cual se forman embriones. Las técnicas de multiplicación in vitro son muy utilizadas para la obtención de material vegetal libre de patógenos en especies de propagación vegetativa. Para la recuperación de clones infectados o para asegurar la producción de plantas libres de virus, se suele realizar cultivo de meristemos. Para ello, de una planta original, se cortan meristemos apicales (con un tamaño de entre 0.1-0.5 mm). En estos tejidos meristemáticos, con una división celular muy activa y sin una conexión vascular diferenciada, en muchas ocasiones no se encuentran partículas virales. De esta forma, cultivando meristemos, se pueden obtener plantas libres de virus. Otra técnica de micropropagación, para la eliminación de virus de tejidos vegetales, 55 consiste en el microinjerto in vitro. Para ello, en condiciones asépticas, se injerta una plántula de patrón con un meristemo del genotipo a injertar. Esta técnica es muy utilizada en frutales y en cítricos. 11.6. Transformación genética. La transformación genética consiste en la transferencia de genes foráneos específicos, aislados a partir de distintos organismos, a un nuevo contexto genético. El objetivo final de la transformación genética es la obtención de plantas que expresen los genes foráneos insertados. Mediante la transformación genética se puede conseguir insertar en plantas genes de otras especies, ya sean vegetales, animales, hongos, bacterias, virus e incluso genes artificiales. De esta forma, el mejorador puede tener a su disposición combinaciones genéticas hasta hace poco insospechadas. Las plantas transformadas genéticamente se denominan plantas transgénicas. La obtención de plantas transgénicas requiere la identificación y aislamiento de los genes a insertar y su inserción e integración en el genoma de la planta. Para la identificación de genes se trocea el genoma completo de un organismo y cada fragmento de ADN se clona en un vector adecuado (por ejemplo, en plásmidos de la bacteria Escherichia coli) para construir una biblioteca genómica. Para poder encontrar el clon que contiene el gen de interés se puede utilizar al ARNm complementario al gen que nos interesa marcado (generalmente radioactivamente). Al hibridar ese ARNm con los miles de clones obtenidos, únicamente se apareará con aquel clon que posea una secuencia complementaria, y en el cual estará el gen en cuestión con sus secuencias reguladoras y sus intrones. Para ello es necesario poder aislar el ARNm correspondiente a ese ADN. Eso puede hacerse a partir de células especializadas en las cuales el producto génico se produce en grandes cantidades, o por comparación entre los ARNs entre células que expresan el gen y otras que no lo expresan. Otra solución es que cuando se conozca la secuencia de al menos un trozo de la proteína producto el gen, construir una secuencia de nucleótidos que codificaría para esa secuencia de aminoácidos y utilizarla como sonda marcada. 56 requerirá de promotores. La inserción de un elemento genético móvil (transposón) en un gen y la alteración fenotípica que origina. como la clonación en cromosomas artificiales de levadura (YACs). 57 . Para la inserción de los genes existen dos grandes categorías de métodos: Transferencia mediante vectores y transferencia directa. proporciona una asociación entre el locus y el cambio fenotípico. tal vez de otra especie. o no se ha conseguido aislar ningún ARNm producto de la transcripción del gen. ya que probablemente presentará secuencias conservadas comunes. A partir de ahí. terminadores y otras secuencias reguladoras para obtener el nivel deseado de expresión que puede ser constitutivo (en todas las células en todo momento). específico de tejido (sólo en determinados tejidos) o inducible (por algún estímulo externo). si se ha aislado ya un gen y nosotros deseamos aislar otro. el gen que se introduce debe acompañarse de varias secuencias. un ejemplo de promotor constitutivo es el del gen 35 S del virus del mosaico de la coliflor (CaMV). Un requisito imprescindible para la obtención de plantas transgénicas es que una vez transformadas sean capaces de regenerar plantas enteras. Otra estrategia para la identificación de genes es la mutagénesis insercional. Al transformar una planta. el gen mutado se puede clonar con relativa facilidad. aún incluso cuando se desconoce totalmente el mecanismo de acción o la secuencia del gen. Por otra parte. los mapas de elevada densidad obtenidos mediante marcadores moleculares han facilitado el posicionamiento de muchos genes en regiones cromosómicas concretas. De esta forma. que permiten la manipulación de grandes fragmentos de ADN. Esta estrategia denominada clonación basada en el posicionamiento de genes en el mapa ha sido enormemente facilitada por las nuevas técnicas. y que presenta una función similar podemos utilizar a ese gen aislado como sonda. Una vez identificado y aislado el gen que nos interesa el siguiente paso es su inserción e integración en el genoma objetivo. Una vez identificada la posición aproximada del gen en el genoma. Así. mediante la técnica de Apaseo cromosómico@ se puede localizar su posición exacta y clonarlo.También es posible identificar un gen por homología de secuencia con genes conocidos de función similar. Éste es uno de tantos pasos en donde la ingeniería genética se ha beneficiado de las técnicas de cultivo in vitro. Para ello se utilizan secuencias reguladoras de distintos organismos. Por una parte. rhizogenes) que tienen la capacidad de transferir parte de su material genético (T-DNA) al genoma de células vegetales (Figura 11. la cual bajo luz ultravioleta da lugar a fluorescencia. Otro componente útil para transferir junto con el gen de interés es un gen informador. 58 . según la intensidad de la fluorescencia. por ejemplo. únicamente un porcentaje muy bajo de las células que regeneran para dar lugar a planta han sido transformadas. la transformación genética implica la realización de construcciones genómicas denominadas T-ADNs (ADNs transformantes) en las que se sitúan varios genes. que a partir del sustrato 4-metilumbeliferil β--D-glucurónido da lugar a 4-metilumbeliferona. Existen dos especies de bacterias del género Agrobacterium (A. un gen marcador procedente de una bacteria. Eso es así. Así. Este material genético es parte de un plásmido. se puede saber el nivel de expresión en distintas plantas y distintos tejidos. porque al realizar la transformación. junto con el gen que nos interesa integrar. Los genes informadores permiten saber en que células se está expresando el gen y que nivel de expresión presenta. que serán las que proliferarán. Por tanto. se puede pasar a la transformación. Para ello se suele acompañar al gen a introducir de un gen marcador seleccionable. tumefaciens y A.Por otra parte. únicamente sobrevivirán las células transformadas. Si en el medio de cultivo se añade esos agentes selectivos. como puede ser la resistencia a un antibiótico tóxico para vegetales o resistencia a un herbicida. De esta forma. Para evitar tener que realizar pruebas a posteriori entre miles de plantas adultas para identificar las transformadas. Estas construcciones se suelen denominar construcciones quiméricas. una construcción genómica podría incluir por ejemplo un promotor procedente de un virus. Un ejemplo de gen informador es el gen de la β-glucuronidasa. se debe incluir un marcador seleccionable que permita la selección del material transformado. Transformación mediante Agrobacterium. porque en ellas habitualmente intervienen componentes procedentes de especies distintas.3). un gen informador procedente de un insecto un gen de otra planta que nos interesa expresar. se hace uso de la selección in vitro. Una vez se dispone de la construcción genómica. en que por en un plásmido Adesarmado@ se encuentran los factores responsables de la trasnferencia del ADN a las células vegetales. Mediante cocultivo in vitro de Agrobacterium con células o explantes de tejido vegetal se pueden infectar células individuales o explantes de tejido y regenerar plantas enteras transformadas. e 59 . rhizogenes.pequeña molécula circular de ADN extracromosómico de la planta. la transformación puede realizarse utilizando otros métodos. Además. en el ADN-T se encuentran genes que codifican la síntesis de opinas. no pueden transformarse utilizando esta bacteria. Existen especies (particularmente monocotiledoneas) a las cuales Agrobacterium no infecta y que. Con esta técnica se han conseguido buenos resultados en muchas especies. como los que se exponen a continuación: -Métodos basados en la biolística. Transferencia directa de genes. El ADN-T incluye por una parte genes responsables de la producción de fitorreguladores y que provocan una división exacerbada de las células vegetales transformadas. Posteriormente. pero no los oncogenes ni los genes de opinas y otro plásmido en el cual se encuentra la construcción genómica. por tanto. Para ello se disparan estos proyectiles a alta velocidad (>400 m/s) con la esperanza de que algunas partículas de ADN queden liberadas dentro del núcleo al atravesar la célula y se incorporen al genoma vegetal. De esta forma. tumefaciens y Ri (inductor de raíces) en A. se han desarrollado sistemas binarios. Si el plásmido Ti (o el Ri) son modificados de forma que se eliminan los factores oncogénicos y de las síntesis de opinas y se sustituyen por las construciones genómicas que nos interesa transferir a la planta. En estas especies. Dicho plásmido se denomina Ti (inductor de tumores) en A. podemos aprovechar la sofisticada maquinaria de la bacteria para transferir a la planta los genes que nos interesan. Se trata de bombardear las células o tejidos vegetales con microproyectiles de un material inerte recubiertos con el ADN que se quiere transferir. productos de los cuales Agrobacterium se alimenta. Además de genes inductores de este crecimiento anormal de tipo tumoral (agallas). Agrobacterium consigue que un elevado número de células vegetales produzcan sustancias de las cuales la bacteria se aprovecha. presenta la ventaja de que puede utilizarse en prácticamente cualquier tejido vegetal. consistente en la inyección del ADN que pretendemos introducir en el genoma vegetal en el núcleo de una célula vegetal mediante una microjeringa.incluso se ha conseguido obtener plantas transgénicas bombardeando plantas adultas. Una vez obtenida esa planta transgénica. Entre algunas de las contribuciones más importantes destacan: -Resistencia a herbicidas. El principal problema se deriva de la complejidad de la operación de microinyección. por ejemplo con polietilenglicol. es decir que elimina todos los vegetales. o físicos. La principal problemática de este método es el relativamente bajo número de células que resultan transformadas. lo cual evita el paso de cultivo in vitro. se sitúan protoplastos (células vegetales desprovistas de paredes) en un medio en el que existe una gran concentración del ADN que queremos insertar en el genoma de la planta y se aplican tratamientos que permitan incrementar la permeabilidad de la molécula al ADN mediante tratamientos químicos. se puede tratar todo el campo con ese herbicida. Se han utilizado diversos métodos para la obtenciónde plantas trasngénicas resistentes a 60 . lo cual impide que se puedan manejar poblaciones grandes. se han conseguido importantes avances en muchos campos de la mejora de plantas. debe comprobarse que el gen que nos interesa se ha integrado en el genoma de la planta. La transformación genética de plantas es una herramienta extremadamente poderosa para introducir nueva variación de utilidad en la mejora de las plantas cultivadas. -Métodos que permiten incrementar la permeabilidad de la membrana celular al ADN. Una vez se han conseguido regenerar plantas supuestamente transformadas. como descargas eléctricas (electroporación) o la aplicación de ultrasonidos (ultrasonicación). Si se obtiene una planta transgénica resistente a un herbicida no selectivo. De esta forma. los genes transferidos pasarán a su descendencia como cualquier gen del genoma de la planta. Para ello. -Microinyección de ADN. Las plantas resistentes a herbicidas son las plantas transgénicas que en la actualidad ocupan una mayor superficie. Una vez comprobado todo esto se puede afirmar que tenemos una planta transformada genéticamente. Así. que se expresa y que se hereda de forma mendeliana. mueren todas las hierbas excepto nuestro cultivo. expresión de ARNs satélite. también se han utilizado diversas estrategias. lo cual puede dificultar su mejora por transformación genética. Existen varias estrategias para conferir resistencia a insectos. Entre éstas se encuentran la utilización de genes derivados del patógeno. Las proteínas Bt son especialmente efectivas contra lepidópteros. Esas proteínas pueden ser específicas para un determinado patógeno. las plantas con esa característica resistirían una mayor dosis de herbicida. De esta forma.herbicidas. Otra estrategia consiste en la utilización de genes derivados de plantas que codifican para principios antimetabólicos para insectos que interfieren con los procesos digestivos de los insectos. al verse interrumpido el ciclo vital del virus. La digestión alcalina que presentan estos insectos provoca la transformación de la prototoxina en toxina. ribozimas y genes de resistencia derivados de plantas. Entre estos se encuentran que inhiben enzimas inhibidores de proteasas o de la α-amilasa o productores de sustancias tóxicas como lectinas o quitinasas. -Mejora de la calidad. Se han citado muchas estrategias de resistencia a hongos y bacterias a partir de genes de origen vegetal (genes homólogos) o de origen no vegetal (genes heterólogos) que codifiquen para proteinas que confieren resistencia a patógenos. se han conseguido éxitos destacables. Otra posibilidad es la inserción en plantas de genes que codifican para proteínas que permiten realizar la misma función de forma eficiente que las proteínas afectadas por el herbicida. Se ha demostrado que plantas que expresan la proteína de cubierta de un virus no se ven infectadas por partículas virales de dicho virus. -Resistencia a plagas. Otra estrategia para la obtención de plantas transgénicas incluye la sobreexpresión en plantas de las proteinas vegetales sobre las que actua el herbicida. Por lo que respecta a la resistencia a virus. Estas últimas se denominan proteínas relacionadas con la patogénesis y se producen por la planta como respuesta a un ataque externo. Un 61 . Existen bacterias que poseen genes que codifican para enzimas capaces de detoxificar determinados herbicidas. uso de ARN antisentido. La calidad engloba muchos aspectos. o inespecíficas. -Resistencia a patógenos. pero las más habituales consisten en la transferencia a plantas de genes que codifican para δendotoxinas de la bacteria Bacillus thuringiensis (Bt). Una de las estrategias más utilizadas es la de insertar en el genoma de la planta el gen de la proteína de cubierta del virus. Sin embargo. El valor ornamental de una planta depende de su fenotipo. Las estrategias futuras se basan en la manipulación de la fotosíntesis. La transformación genética permite la conversión de plantas en Abioreactores@ para que produzcan metabolitos de interés industrial. A pesar de que se han obtenido plantas que expresan el enzima superóxido dismutasa. medicinal. -Mejora del rendimiento y de la resistencia al estrés. el cual provoca la senescencia. El rendimiento en sí mismo es un carácter complejo. de forma que se pueden obtener flores de larga vida. lípidos. Al aparearse formándose una doble cadena en el citoplasma el ARN se degrada. La mejora de estos caracteres es una tarea difícil. Mediante 62 . Mediante la inserción de genes individuales en una planta se pueden modificar numerosas características fenotípicas de valor ornamental (color de la flor. -Floricultura. la fijación del nitrógeno. -Producción de metabolitos. etc. Lo mismo ha ocurrido con la inserción de genes de tolerancia a la salinidad (genes de halotolerancia) procedentes de levadura y genes de resistencia al frío procedentes de peces polares. proteínas. arquitectura de la planta. -Técnicas de mejora. Por lo que respecta al estrés ambiental los resultados no han sido demasiado positivos. Muchas veces existen dificultades importantes en la obtención de híbridos. con lo cual no se produce la traducción. compuestos aromáticos. La tecnología antisentido consiste en insertar en el genoma un gen que produzca un ARNm complementario del que va a traducirse para dar lugar a la proteína en cuestión. Para ello son muy útiles las líneas androestériles (ver Tema 8). Otras propuestas para la mejora de la calidad implican la alteración del contenido en carbohidratos.).ejemplo de mejora de la calidad es el control de la maduración del fruto. que provoca un ablandamiento de las paredes celulares. en el que intervienen multitud de procesos que interactúan unos con otros. etc. que protege a las plantas contra el anión superóxido. La primera variedad transgénica comercializada (el tomate >Flavr Savr= en 1994) tenia la maduración alterada por la expresión de un gen antisentido del enzima poligalacturonasa. el cual se produce en condiciones de estrés. en la práctica los resultados no han sido los esperados. etc. la absorción de nutrientes y en la transferencia de genes situados en loci de caracteres cuantitativos (QTLs). También se han introducido genes que alteran la síntesis del etileno. la capacidad de inactivar genes (por ejemplo con la tecnología antisentido.. Así. La hibridación simétrica consiste en la obtención de heterocariones que contienen todo el material genético de ambas células. 11. -Plantas acumuladoras de sustancias tóxicas. patología. Se han obtenido plantas transgénicas capaces de acumular determinados metales pesados. es necesario seleccionar los productos de la fusión (heterocariones) y la regeneración de dichos productos. De la misma forma. se realiza algún tratamiento (usualmente con 63 . La capacidad de introducir o expresar genes específicos en una planta proporciona una poderosa herramienta experimental para la investigación en muchos campos: genética. fisiología. Fusión de protoplastos En muchas ocasiones existen barreras que impiden la transferencia de material genético por cruzamiento sexual entre especies filogenéticamente relacionadas. Además de la fusión de los protoplastos (estimulada mediante tratamientos químicos o físicos). o mediante silenciamiento de genes) también es extremadamente útil para su utilización en investigación. En la hibridación asimétrica. Eso ha permitido la obtención de vacunas en plantas transgénicas frente a Streptococcus mutans y frente a hepatitis B. en ocasiones se pueden superar mediante la fusión de protoplastos (células somáticas vegetales desprovistas de pared) y la regeneración del producto de fusión. Este tipo de plantas podrían contribuir a recuperar suelos contaminados. Estas barreras. La hibridación somática puede ser simétrica o asimétrica. bioquímica. obtendremos híbridos interespecíficos alopoliploides que contienen el genoma de 2 especies distintas. Existe la posibilidad de obtener plantas transgénicas que expresen antígenos que al ser administrados por vía oral provoquen una respuesta inmune.7.transformación genética se han conseguido avances importantes para la obtención de híbridos vía líneas androestériles. La fusión de protoplastos es una técnica complicada con varios pasos críticos. -Vacunas.. -Investigación. Sin embargo. en muchos casos la variación obtenida no ha sido útil ya que en la mayor parte de casos la variación era negativa. los heterocariones contienen toda la información de uno de los donantes y sólo parte de la del otro.8. Normalmente la variación somaclonal aumenta con la edad del tejido. -Edad del tejido. en ocasiones los cambios obtenidos no son nuevos. como 64 . de forma que determinados genotipos de una misma especie presentan diferentes tasas de variación somaclonal. por ejemplo. En otros casos han aparecido cambios no heredables (epigenéticos) o que son heredables pero reversibles (por ejemplo. puede suponer una ventaja para el mejorador ya que aporta variación. Mediante el cultivo in vitro de callos. con tejidos desorganizados (callos) se obtiene una mayor tasa de variación somaclonal. Por otra parte. La adición de altos niveles de ciertos fitorreguladores como 2. Este tipo de variación. En muchas ocasiones. aparecida como consecuencia del cultivo in vitro se denomina variación somaclonal. suelen ir acompañado de cambios negativos. Este tipo de variación supone una desventaja para los procesos de cultivo in vitro destinados a obtener réplicas idénticas de determinadas plantas. -Constitución genética. Entre ellos se ellos se encuentran: -Tipo de tejido del que se parte. Generación de variación somaclonal.rayos X o rayos γ) que provoca la fragmentación de los cromosomas de uno de los donantes. La cantidad de variación que aparece como consecuencia del cultivo in vitro depende de varios factores. En los casos en que aparecen variantes positivos. De esta forma. Sin embargo. 11. a medida que se han ido generalizando las técnicas de cultivo in vitro se ha ido encontrando que a veces aparecen variantes genéticas a una frecuencia relativamente alta como consecuencia del proceso de cultivo in vitro. La variación obtenida por variación somaclonal en muchos casos lleva a resultados similares a la obtenida por mutación inducida. -Medio de cultivo. durante el cultivo in vitro aparecen variantes que pueden ser aprovechadas por el mejorador. suspensiones de células o protoplastos se pueden regenerar plantas enteras que se supone serán réplicas genéticamente idénticas de las plantas de las cuales proceden. De esta forma.4-D y citoquininas al medio de cultivo aumenta la tasa de variación. Por selección se pueden elegir los que integren los caracteres que nos interesen. Polinización y fertilización in vitro. Su utilidad principal es en la obtención de híbridos interespecíficos. En esta técnica. como las ornamentales. se extraen los embriones inmaduros de las semillas en desarrollo en un estado en que el embrión todavía es viable.consecuencia de metilación del ADN). así como la autofecundación en especies autoincompatibles. Mediante la polinización in vitro se pueden evitar estas barreras en algunos casos. El cultivo de embriones inmaduros puede utilizarse cuando en un cruzamiento entre dos especies relacionadas no existe incompatibilidad prezigótica. Esto permite la hibridación entre especies que presentan incompatibilidad pre-fertilización. La variación somaclonal ha sido útil sobretodo en determinados grupos de especies. 11.10.9. pero el embrión aborta en las últimas fases de su desarrollo debido a la incompatibilidad de éste con el endospermo de la semilla o a la descoordinación entre el embrión y el endospermo. 65 . es decir el polen es capaz de germinar y fecundar el óvulo. 11. El rescate de embriones in vitro. En muchas ocasiones no es posible la obtención de cruzamientos entre especies relacionadas debido a la incapacidad del polen para germinar sobre el estigma (incompatibilidad) o por la incapacidad del tubo polínico para alcanzar el óvulo. Inmediatamente se sitúan en un medio de cultivo adecuado con el fin de regenerar el híbrido. Una de las formas de incentivar a los obtentores para el desarrollo de nuevos materiales es proteger sus obtenciones con unos derechos de propiedad que permitan al obtentor recuperar las inversiones realizadas. El desarrollo de un nuevo material vegetal mejorado normalmente implica un proceso que puede ser largo y económicamente costoso. regula la protección jurídica de las obtenciones vegetales.1. Por otra parte. Si un nuevo material cumple con estos requisitos entonces puede protegerse e inscribirse en el Registro de Variedades Protegidas del Instituto Nacional de Semillas y Plantas de Vivero. reproducir. alógama o de reproducción vegetativa). no se puede producir. Sin embargo. CONSERVACIÓN Y MULTIPLICACIÓN DE LAS NUEVAS VARIEDADES. existen dos excepciones a estos derechos. teniéndose en cuenta su sistema reproductivo particular (autógama. importar o poseer ese material vegetal. exportar. no comercializado previamente y no esencialmente derivado. es decir un material ya existente con una ligera modificación. vender. -Estabilidad: Las características de la variedad deben mantenerse a lo largo del tiempo. -Uniformidad: Debe tratarse de un material en el que no exista variación importante para sus características esenciales. Esa protección reconoce unos derechos. Sin autorización del titular de los derechos. 12. que presente características que justifiquen su liberación como nuevo cultivar.TEMA 12. entre ellos España. que son las denominadas 66 . La Unión internacional para la protección de las obtenciones vegetales (UPOV). Registro de variedades comerciales. Los principales requisitos para acceder a la protección de un nuevo cultivar son: -Novedad: Debe tratarse de un material nuevo. se debe comprobar el valor agronómico de ese nuevo material. que suelen ser de un mínimo de 20 años. comercializar. REGISTRO. que incluye a 37 Estados miembros. preparar. al obtentor de la variedad. es decir. certificada de segunda multiplicación. podrá continuar cultivándola sin necesidad de comprar semilla a pesar de que esté protegida. A partir de esta se van produciendo nuevas generaciones de semillas (semilla de prebase.2.). siempre que pueden. Obviamente. éste debe ser conservado por el obtentor y multiplicado en cantidad suficiente para la realización de ensayos y. posteriormente. Una vez se ha obtenido un material que se piensa puede dar lugar a una nueva variedad. a medida que aumenta la escala de multiplicación no se pueden tener los mismos cuidados que en el mantenimiento de la semilla fundacional del obtentor. La exención del obtentor permite a un mejorador utilizar cualquier variedad protegida para el desarrollo de nuevas variedades sin necesidad de obtener permiso. La semilla del mejorador es la semilla inicial para la fase de multiplicación. etc. con la aparición de variedades transgénicas. en algunos países. recurren a la obtención de híbridos. De esta forma. Conservación y multiplicación. Entre estas precauciones se encuentran: -Eliminación de plantas que no se corresponden con el tipo de la variedad. 67 . se ha empezado la protección de determinadas variedades de este tipo mediante patentes.Aexención del obtentor@ y la Aexención del agricultor@. certificada de primera multiplicación. 12. ya que elimina las exenciones del obtentor y del agricultor. Sin embargo. se deben tomar ciertas precauciones para mantener en lo posible la integridad del cultivar. Sin embargo. si las evaluaciones son positivas. Esto supone una variación importante. los cuales además de sus ventajas constituyen una patente física ya que tanto el agricultor como el mejorador que intente utilizar este material obtendrá segregación en el material de reproducción obtenido a partir de él. La exención del agricultor permite a éste utilizar en su propia explotación el producto de la cosecha obtenido por el mismo. como los Estados Unidos. de base. Es por eso que las empresas de semillas. si un agricultor ha comprado una línea pura o una variedad sintética. para la producción de semilla comercial para el agricultor. Hasta hace poco todas las variedades vegetales se protegían con estos derechos. las semillas que se comercializan deben cumplir unos requisitos mínimos en cuanto a pureza específica y varietal. -Situar los campos de cultivo para obtención de semillas en parcelas lo más alejadas posible de otras parcelas de la misma especie. También hay que tener en cuenta que en variedades en que existen genotipos distintos (por ejemplo. etc. germinación. variedades de polinización libre y variedades sintéticas). ya que pueden darse cruzamientos que provoquen una degeneración de la variedad. el material de propagación debe cultivarse en ambientes libres de determinados patógenos o haberse propagado de forma que se evite la propagación de enferemdades. -Evitar cultivar las plantas para obtención de semilla en un campo donde en ciclos anteriores se encontraba un cultivo de la misma especie. ya que pueden quedar semillas en el suelo que den lugar a plantas. 68 . Esto es especialmente importante en alógamas. Finalmente. puede existir un efecto de selección natural de forma que algunos genotipos sean más eficaces reproductivamente y se produzca una modificación de las características de la variedad con el tiempo. sanidad y tratamientos fitosanitarios.-Evitar la mezcla de semilla con otras variedades. Así. Un ejemplo de este último caso es la micropropagación en plantas leñosas. humedad. Por lo que respecta a las plantas de multiplicación vegetativa debe tenerse una especial precaución para evitar que el material se encuentre contaminado por enfermedades transmisibles a través del material de propagación.