Definiciones Clave en Mejora Vegetal
Definición de Mejora Genética Vegetal
La mejora genética vegetal es consecuencia de un esfuerzo humano dirigido a empujar a la naturaleza a progresar en la obtención de plantas que satisfagan nuevas demandas o las ya existentes pero más eficientes. Los cambios conseguidos son permanentes y heredables.
Domesticación
La domesticación es un proceso que tiene su origen en la selección inconsciente por parte del cazador-recolector que seleccionó granos procedentes de plantas silvestres y sembró de manera rudimentaria aportando cuidados que la planta no tenía de forma natural. Esta nueva situación afectará a la planta, será una planta mejorada.
Cultigeno
Cuando se manejan conjuntamente formas silvestres y cultivadas de la misma especie.
Cambios en la Arquitectura de la Planta
Estos cambios son los mayores que se producen dada la selección automática de alguna parte de interés de la misma. Las selecciones posteriores o la introducción de algún gen no afectan tanto a la estructura (pérdida de periodo de latencia, crecimiento determinado).
Malas Hierbas Compañeras
Se pueden dar casos de hibridación entre especies silvestres y cultivadas en zonas próximas al cultivo. Estos híbridos pueden servir de puente genético entre las silvestres y cultivadas. Estas adquieren información genética de las cultivadas dando lugar a nuevos individuos y de igual modo aportan nuevos genes a las cultivadas, gracias a la fecundación cruzada incluso en cultivos autógamos.
Cultivo Primario y Secundario
La diferencia se puede explicar mediante un ejemplo en el que ya se parte de un cultivo domesticado, pero indiferenciado, de trigo y centeno en el que se parte de una mezcla en la que predomina un cultivo y por modificación de las condiciones ambientales y de suelo va disminuyendo el cultivo primario y va incrementando el secundario. Tras la migración y al encontrarse en un ambiente más adecuado, va descendiendo la presencia del cultivo primario e incrementándose el secundario, es selección automática, pero ya domesticado.
Transdomesticación
Se ve claramente con el tomate, que nunca fue domesticado en Sudamérica y sí se hizo por primera vez en Europa. Por lo tanto, la transdomesticación es la domesticación del cultivo lejos de su zona de origen.
Los Lugares de Origen de las Plantas Cultivadas
Darwin
Teoría de la evolución. Estudia la selección artificial de animales y plantas domesticadas y las consecuencias.
Candolle
Estudios para determinar el origen de las especies cultivadas y sus ancestros silvestres.
Vavilov
Estudia el conocimiento de los centros de origen y la diversidad de las especies para utilizar variabilidad en las zonas y mejorar los cultivos.
Ley de Variaciones Homólogas
Un cultivo y su ancestro tendrán un mismo carácter.
Ley de Emancipación de los Recesivos
Solo se manifiestan en la periferia de los centros de origen.
Jack Harlan
Observó que se parecían más las especies silvestres y cultivadas de una zona concreta que dos especies en zonas diferentes. Había una zona acéntrica con focos de evolución de forma paralela.
Centro de Origen
Es un reino agrícola de la antigüedad que se ha abandonado en las zonas acéntricas.
El Interés del Mejorador
El comportamiento del mejorador es similar al de Vavilov, busca todas las herramientas de variabilidad que están a su alcance.
Los Periodos de la Mejora
Mejora Intuitiva
Desde el inicio hasta finales del siglo XVII. Utiliza técnicas de selección sin el conocimiento de la reproducción sexual. El sistema de mejora es selección simple y la domesticación de la especie automática.
Mejora Científica
Desde finales del XVII hasta principios del XX. Las técnicas de cruzamiento son conscientes de la reproducción sexual. El sistema de mejora es cruzamientos y selección y la domesticación de la población simple.
Mejora Genética
Desde principios del siglo XX. Las técnicas son ingeniería genética. El sistema de mejora es ingeniería genética y cruzamiento con selección y la domesticación del genotipo y domesticación del gen.
Conceptos Genéticos Fundamentales
Genotipo
El genotipo resulta ser el conjunto de genes característicos de cada especie, vegetal o animal. El genotipo se manifiesta exteriormente como fenotipo.
La Biotecnología en la Mejora
La combinación de selección, cruzamiento, mutagénesis, manejo cromosómico, etc., es lo que hoy denominamos Mejora tradicional o convencional. Las limitaciones son que se requiere de reproducción sexual y son necesarias diversas generaciones.
En ingeniería genética se usan marcadores moleculares. Limita mucho la aceptación social y permite saltar las barreras de cruzabilidad por la reproducción sexual.
Objetivos Modernos de la Mejora Vegetal
Son los que marcan los objetivos de producción: necesidades de los productores, directrices económicas del mercado, preferencias y necesidades del consumidor, impacto ambiental.
El resumen es: producción, calidad, resistencia a estreses y mejora para agricultura sostenible.
Hacia una Nueva Mejora en una Nueva Agricultura
La agricultura está en crisis y hace falta una nueva Agricultura. Esta deberá venir acompañada de una nueva Mejora:
- Habrá que tener en cuenta la sostenibilidad y globalización.
- Control de la mejora por grandes organizaciones privadas.
- La mejora tendrá la misma finalidad.
Conceptos de Población y Genética
Población
Grupo de plantas portadoras de genes que se pueden cruzar entre sí.
Grupo Génico
Número total de genes en una población de multiplicación sexual que están disponibles para ser transmitidos a las siguientes generaciones.
Autógamos
Predomina la homocigosis y uniformidad genética.
Ciclo Sexual de las Plantas
Para que se produzca la reproducción sexual tiene que producirse formación de gametos y fecundación, con dos generaciones: gametofito (haploide n) y esporofito (diploide 2n).
Emasculación
Eliminación de los estambres de las flores.
Morfología Reproductiva y Polinización
Flores Completas
Son perfectas, con 2 sexos (hermafroditas), por ejemplo: tomate, judía.
Flores Incompletas
Estaminadas (solo masculinas) y pistiladas (solo femeninas).
Monoicas
Flores imperfectas con 2 sexos en la misma planta.
Dioicas
Flores imperfectas con sexos en diferentes plantas.
Polinización
Transferencia de los granos de polen de la antera al estigma. Puede ser anemófila (viento), entomófila (insectos), por agua, aves, etc.
Autopolinización
Flores hermafroditas. Principal fuente de polen: estambres de la propia flor. Tendencia a la autopolinización pero también cruzada. Autogamia si se fecunda con su propio polen.
Cleistogamia
Las flores no se abren o lo hacen después de haberse polinizado (trigo, cebada, lechuga).
Chasmogamia
La estructura floral favorece la autopolinización.
Factores que Afectan el Nivel de Autopolinización
- Presencia de insectos polinizadores.
- Corrientes de aire.
- Temperaturas (pueden hacerla inviable).
Implicaciones para la Mejora de Autógamas
- Mayor grado de endogamia.
- Propicia homocigosis de todos los loci y caracteres puros.
- Los gametos que forman las líneas puras son iguales.
- Las poblaciones de una especie autógama son mezclas de líneas homocigotas.
- La autogamia restringe la creación de nuevas combinaciones de genes.
- Las mutaciones se fijan rápidamente y se pueden seleccionar.
- La autofecundación continuada no produce pérdida de vigor.
Mecanismos que Favorecen la Polinización Cruzada (Alogamia)
Dioecia (Plantas Dioicas)
Muy restrictivo y mejor mecanismo, más efectivo.
Monoecia (Plantas Monoicas)
Menos restrictivo, las flores pueden recibir polen de la propia planta.
Dicogamia
Fuerza la polinización cruzada en plantas con flores hermafroditas.
Protandria
Los estambres maduran antes de que el pistilo sea receptivo.
Protoginia
Los estambres maduran más tarde que el pistilo.
Heterostilia
Diferencias importantes en la longitud de estambres y estilo.
Autoincompatibilidad
El polen de una flor no es tolerado por su estigma. Fuerza la fecundación cruzada. Muy extendida en la naturaleza.
Androesterilidad
Polen estéril o anteras abortadas.
Plantas con Polinización Cruzada
Melón, patata, pimiento, zanahoria.
Implicaciones para la Mejora de Alógamas
- Propicia la heterocigosis de todos los loci.
- Los gametos que forman los individuos de la población son todos diferentes.
- La estructura de la población es de muchos heterocigotos.
- Favorece la creación de nuevas combinaciones de genes.
- La autofecundación hace aparecer problemas de depresión.
- Puede darse la incompatibilidad.
Implicaciones en Mejora de Propagación Vegetativa
- Pueden ser mejoradas por hibridación.
- No hace falta fijar caracteres, solo identificar genotipos.
- No es necesario reconstituir un híbrido.
Apomixis
Desarrollo de semillas sin fecundación. Son clones de la planta madre. Está ampliamente difundida. Puede ser obligada o facultativa.
Limitaciones de la Biología Sexual Utilizadas como Herramientas en Mejora
El cruzamiento es el proceso más utilizado. Control de la polinización. Disponer de sistemas prácticos y eficientes. Se consigue por métodos mecánicos, químicos y genéticos.
Dioecia y Monoecia
En especies dioicas, todas las semillas son híbridas. Es fácil mejorarlas usando hibridaciones controladas y selección masal. En monoicas, las hibridaciones son más sencillas.
Autoincompatibilidad
Mecanismos que impiden que el polen de la flor fecunde los propios ovarios. Fuerza la fecundación cruzada. Muy extendida en la naturaleza.
Heteromórfica
Diferencias morfológicas en flores con alelos incompatibles.
Homomórfica Gametofítica
Es la más extendida. Está condicionada por el alelo S de cada grano de polen. No hay dominancia. Se inhibe el crecimiento del tubo polínico.
Homomórfica Esporofítica
Sí hay dominancia y la determina el parental donante de polen. Se inhibe el crecimiento del tubo polínico así como el estilo.
Aplicaciones de la Autoincompatibilidad
Se ha utilizado para establecer sistemas de mejora en algunos cultivos alógamos (crucíferas).
Androesterilidad
El polen o las anteras no son funcionales. Fuerza la fecundación cruzada. Se puede utilizar como una herramienta que evita tener que emascular las flores para obtener híbridos. Existen 3 tipos:
- Genética: El gen recesivo produce androesterilidad. Se identifica este homocigoto en campo y se retrocruza para mantenerlo.
- Citoplasmática: Gen mitocondrial, solo se transmite por vía materna.
- Citoplasmática-Genética: Es estéril cuando no hay gen restaurador (Rf) en el núcleo y el citoplasma es estéril. El carácter solo se transmite por vía materna.
Aplicaciones de la Androesterilidad
Evitar los procesos de emasculación en cultivos con flores hermafroditas. Las líneas androestériles se pueden desarrollar por retrocruzamiento. Puede ser problemático porque no es posible mantener una línea pura de plantas androestériles. La androesterilidad citoplasmática-genética es más interesante y se utiliza rutinariamente en la producción de semilla híbrida.