Mejoramiento genético de

alógamas

CULTIVARES HÍBRIDOS

Mercedes Rivas

Alógamas

Tipos de Cultivares

“productos” ofrecidos al productor

• Variedades de polinización abierta (VPA)

(población abierta)

• Variedades sintéticas

• HÍBRIDOS

HÍBRIDOS

• La mayor parte de los híbridos provienen de

la cruza de líneas endocriadas.

• Sale al mercado la población híbrida, de

modo que no es posible que el productor

multiplique su propia semilla.

Línea A Línea B

F1

Híbrido Simple

Línea A Línea B

AXB

Híbrido Triple

(A x B) x C

Línea C

Línea A

Línea B

A x B

Línea C

C x D

Híbrido Doble

(A x B) x (C x D)

Línea D

Por qué?

Protección varietal

Uniformidad del cultivo y del producto

Facilidad para acumular características

Vigor híbrido

HÍBRIDOS

Copyright © 2007 by the Genetics Society of America

Crow, J. F. Genetics 1998;148:923-928

Evolución de los rendimientos de maíz en Estados Unidos

Durante las primeras décadas de losprogramas de mejoramiento de maíz, seproducían HÍBRIDOS DOBLES.

Causa: las líneas endocriadas parentalespresentaban importante depresión por endocría. Esto provocaba muy escasosrendimientos de semilla híbrida, por lotanto escasos volúmenes y muy alto costo.

Híbridos en Uruguay

Predominio de cultivares híbridos

(importados) en:

Maíz

Girasol

Sorgo

¿por qué?

Heterosis “que vale la pena”.

Cultivos de amplia distribución.

Existen técnicas que permiten la producción

de grandes volúmenes de semillas.

LÍNEA ENDOCRIADAConjunto de individuos genéticamente uniformes y homocigotas

formados a partir de varios ciclos de autofecundación forzada

de plantas de fecundación cruzada.

A partir de una planta se formarán teóricamente 2n LE

diferentes, siendo n el número de loci heterocigotas de la planta

madre.

Endocría de cebolla. Embolsado deinflorescencias.

ENDOCRÍA

Todo sistema de multiplicación que lleva a

un incremento en homocigosis.

Alógamas requieren autopolinización

controlada o forzada.

Hay mecanismos que pueden dificultar la

autofecundación (autoincompatibilidad).

Endocría del maíz – Control de la polinización mediante embolsado de panojas y espigas

Endocría del maíz – Polinización manual

Endocría del girasol – Auto-polinización mediante embolsado de los capítulos

Endocría de plantas de cebolla

Endocría de plantas de zanahoria

ENDOCRÍA

Aparición de caracteres cualitativos deletéreos

en generaciones tempranas (método para

eliminar genes recesivos indeseables).

Uniformización progresiva en varios

caracteres fenotípicos.

Disminución del vigor y reducción de la

productividad.

Depresión por Endocría

Rendimiento

relativo

0 1 2 3 4 5 6 7 8

VPA S1 Generaciones

Cucurbitáceas

Alfalfa

Cebolla

MEJORAMIENTO Y SELECCIÓN DE

LÍNEAS ENDOCRIADAS

• Métodos de mejora similares a autógamas.

• Permiten realizar retrocruzamientos.

• Eliminación de genes recesivos indeseables.

• Selección de individuos que producen progenies

de buen comportamiento.

• Pruebas de “aptitud combinatoria”:

comportamiento de un material genético en cruzas.

MEJORAMIENTO Y SELECCIÓN DE

LÍNEAS ENDOCRIADAS

•El probador o tester que se utiliza para probar ACG

puede ser:

una población abierta (VPA)

una línea endocriada conocida

un híbrido F1

•Policruzas Variedades sintéticas

Campo de evaluación de la ACG o top-cross

12

Dador de Polen Probador o Tester

Parcelas de líneas endocriadas en evaluación

1

112

103

94

85

76

1314

HETEROSIS o vigor híbrido

Manifestación de heterocigosis,

expresada en mayor vigor, tamaño,

fructificación y resistencia a stress

biótico o abiótico.

Para justificar la elección de un

híbrido, debe manifestarse

heterosis.

Bases genéticas de la heterosis

Dominancia y sobre-dominancia

Epistasis

combinaciones favorables de alelos

Campo de producción de semilla de un híbrido

Dador de Polen o Línea B

Línea A o Línea madre

MECANISMOS UTILIZADOS PARA

CRUZAMIENTOS MASIVOS

(con fines comerciales)

•Métodos mecánicos

Maíz

•Autoincompatibilidad

Girasol y Brassicas (esporofítica), para

mejoramiento de poblaciones.

Selección en contra para líneas endocriadas.

•Machoesterilidad

Maíz (en el pasado), girasol, sorgo, colza, cebolla, zanahoria.

msms

Línea Machoestéril Línea mantenedora

Línea A Línea B

msms S N

Línea androestéril

Mantenimiento

X

msms

S

Machoestéril

También se requiereMultiplicar la línea Mantenedora.

Androesterilidad en Cebolla

Androesterilidad en Cebolla

Androestéril Normal

msms

Línea Machoestéril Línea mantenedora

Línea restauradora

A B R

msms MsMsSN

LÍNEA MADRE LÍNEA PADRE

fértil fértil

MACHOESTERILIDAD

GENÉTICO - CITOPLASMÁTICA

Línea Machoestéril Línea restauradora

AR

msmsMsMs

S

LÍNEA PADRE

PRODUCCIÓN HÍBRIDO SIMPLE

X

F 1

SMsms

Fértil

Fértil

LÍNEA MADRE

Se debe multiplicar la Línea restauradora

Producción Híbrido Triple

Línea restauradora

A

R

msms

MsMs

S LÍNEA PADREX

SMsms

Fértil

Fértil

msms

B’

N

…………………………..

……….

Smsms

F 1

Estéril

X

Híbrido Triple

COMPARACIÓN ENTRE VARIEDADES Y

DIFERENTES TIPOS DE HÍBRIDOS

Productividad S > T > D VPA???

Uniformidad S > T > D > VPA

Costo Producción semilla S > T > D > VPA

(actualmente, S=D)

Nº de aislamientos D > T > S > VPA

necesarios (sitios, campos) 7 5-6 3-4 1

500

1000

1500

500 1000 1500 2000

Híbrido comercial

Estanzuela Yatay

Estanzuela 75

Kg.

Rendimiento

Kg/Há

COMPORTAMIENTO DE DOS VARIEDADES Y UN HÍBRIDO DE GIRASOL EN DISTINTOS AMBIENTES.

FACTIBILIDAD PRODUCCIÓN DE

SEMILLAS DE HÍBRIDOS

Se debe demostrar heterosis.

Es posible eliminar el polen de la línea madre.

Hay formas efectivas de trasladar el polen de la línea

padre a la línea madre.

Es viable económicamente la producción de semilla

ALGUNOS REQUERIMIENTOS PARA

PRODUCCIÓN DE SEMILLA

• Selección de campos de aislamiento (número de campos)

• Coincidencia de floración

• Eliminación plantas fuera de tipo antes de floración

• Emasculación artificial si no se usa machoesterilidad

• Evitar mezclas

• Cosecha a humedad adecuada

• Secado

• Acondicionamiento de la semilla

• Controles de calidad

• Almacenamiento

Mantenimiento de líneas parentales en carpas de tela

Alcance de la polinización

cruzada en maíz (determinación de

distancias de aislación)

Ma et al. (2004) Crop Science 44:1273-1282

MAÍZ

• Zea mays, 2n= 20 Originario de A. Central y México.

• Polinización anemófila

• Mejoramiento ancestral

• Primeros cultivos mejoramiento convencional,

variedades polinización abierta

• Fuente de germoplasma, dependiendo objetivo:

Variedades locales, var./híbridos comerciales

SHULL, G. H. 1908. The composition of a field of maize.

American Breeders Association Reports 4:296-301

• Primer híbrido, 1921

1940’s faja maicera de EEUU

Híbridos de

maíz

MAÍZ en URUGUAY

• Poblaciones locales, variedades comerciales, híbridos

• 1960’s primeros híbridos

• En los 1980´s se incrementa la presencia de híbridos

• Actualmente, predominio de híbridos importados

80% Bt

• Mejoramiento genético nacional escaso

Cangué

INIA Alazán

SORGO

SORGO

• Sorghum bicolor, 2n= 20 . Polinización anemófila.

• Nativo de África y Asia menor

• Introducido a América del Norte a mediados Siglo XIX

• Uruguay Inicialmente objetivo forrajero

• Variedades sudan, feterita

• 1970’s Híbridos para grano y forraje

• Fuente de germoplasma: introducido

• Mecanismo Producción Híbridos:

Machoesterilidad genético-citoplasmática

• Programa mejoramiento interrumpido

• Cultivares comerciales importados, híbridos

GIRASOL

GIRASOL

• Helianthus annuus, 2n= 34 . Polinización entomófila

• Nativo de América del Norte

• Desarrollado en el Este de Europa y reintroducido

• VPA hasta 70’s-80’s (MS 1968)

• Uruguay viejo cultivo

introducción grande con colonos rusos

• Mejoramiento desde 1930’s

• Variedades adaptadas, grano grande, bajo aceite, adaptabilidad

general buena, resistencia a roya

• 1980’s Mej. Híbridos/variedades

• Programa de mejoramiento interrumpido

• Actualmente híbridos introducidos

La vulnerabilidad genética constituye un riesgo importante cuando se utilizan materiales genéticamente uniformes.