GENÉTICA Y FITOMEJORAMIENTO Generalidades
CONTENIDO • Historia de la agricultura domesticación de especies agrícolas.
• Principales cultivos maíz, arroz, papa, soya, trigo.
• Cultivos agrícolas y fitomejoramiento. • Genética definición, historia.
• Métodos de mejoramiento genético. (lección 6, generalidades de selección pdf).
Situaci贸n alimentaria mundial
HISTORIA DE LA AGRICULTURA AGRICULTURA
Agri - campo cultura - cultivo crianza.
Nómadas (actividad económica basada en la recolección y la caza) Sedentarismo (reducción en la variedad de la dieta) Surge como necesidad de adaptación a condiciones ambientales adversas y escases. Sector económico indispensable y fundamental en la alimentación mundial. Casi la mitad de la población se dedica a esta actividad.
Se remonta a unos 8.000 a 10.000 años (Edad de piedra Neolítico) Primeras plantas cultivadas trigo y cebada ( América central, Mesopotamia, Egipto, China)
AGRICULTURA EN EL MUNDO Según la FAO de las 250.000 especies disponibles para la agricultura se usa menos del 3%. (desuso, olvido, y posiblemente extinción). La agricultura moderna se concentra en un pequeño número de variedades, usadas para la agricultura intensiva, causa principal de la "erosión genética".
AGRICULTURA EN EL MUNDO Unas 150 especies de plantas proveen alimento al mundo. Sólo 12 brindan tres cuartos del alimento consumido en el mundo. Más de la mitad de la provisión mundial de proviene de tres "megacultivos": el arroz, el trigo y el maíz. El sorgo, el mijo, la papa, la batata, la soja y el azúcar aportan otro 25%.
DOMESTICACIÓN DE ESPECIES AGRÍCOLAS ¿Los productos agrícolas han sido siempre como los conocemos en la actualidad?
¿Las plantas se domestican?
DOMESTICACIÓN DE ESPECIES AGRÍCOLAS • Cambios evolutivos: Teoría de la evolución por selección natural (Darwin). • Sobrevivencia de “el más fuerte” o el que mejor se adapta. • Origen de las especies por adaptación a las condiciones ambientales. • Selección artificial
Ejemplo: ORIGEN DEL MAÍZ Discrepancias en los detalles de su origen respecto a lugar y época. ÉPOCA Vestigios más antiguos: Polen fósil de 80.000 años forma intermedia del teosinte. (México) Consenso: una de las plantas cultivadas de mayor antigüedad (7.500 – 10.000 años) (Wang et al., 1999; Tenaillon et al., 2001)
Hallazgo arqueológico: (alimento) pequeñas mazorcas en cuevas de habitantes primitivos (5.000 años) Cueva Guilá Naquitz
LUGAR Evidencia arqueológica y biológica (México), quizás en el occidente del país Valle del Tehuacán (Benz, 1986). México: Ha aportado 50 razas de maíz adaptadas a diferentes climas y altitudes. (Hernández., 1985; Sánchez, 1993; Iltis y Doebley 1980)
CIMMYT cuenta con 8.264 colecciones de maíz, pero faltan al menos 2.000
CENTRO DE ORIGEN Origen asiático Relacionado con el arroz, el trigo y la cebada existentes en India. En Asia, región del Himalaya.
Coix spp. X Sorghum,
Origen Andino Bolivia Ecuador y Perú. Justificada por presencia de maíz reventón en América del Sur y la amplia diversidad genética presente en los maíces andinos.
Origen Mexicano El maíz y el teosinte habrían coexistido desde la antigüedad. Ambas especies presentan una diversidad muy amplia.
LOS TEOSINTES Reconocidos como los parientes silvestres más cercanos al maíz. Fuente de variabilidad genética. Función importante en la generación de variedad de razas de maíz en México. Zea mays L. subsp. parviglumis (Ancestro del maíz)
Muchas de las razas de maíz y la mayoría de las subespecies de teosinte se empiezan a considerar en peligro de extinción
TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DEL MAÍZ Originado del maíz tunicado Mangelsdorf • Afirma que se originaria de tunicado en las tierras bajas de América del Sur. • Propuso que el teosinte era un híbrido natural de Zea y Tripsacum. HIPOTESIS TRIPARTITA • Participación de las tres especies, maíz tunicado, teosinte y Tripsacum
TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DEL MAÍZ Originado del maíz silvestre
• se originó de una antigua forma salvaje de maíz nativo, ahora extinta
(Weatherwax, 1954, 1955; Mangelsdorf 1974).
• Randolph (1959) sugirió que los ancestros del maíz cultivado eran alguna forma de maíz silvestre. • El maíz primitivo, el teosinte y Tripsacum divergían entre ellos muchos miles de años antes de que el maíz silvestre evolucionara como para llegar a ser una planta cultivada.
TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DEL MAÍZ Origen del teosinte “EL GRANO DE DIOS”
• Deriva del teosinte a través de mutaciones y por selección natural (Longley, 1941). • Pudo haber sido obtenido por los primeros agricultores fitomejoradores (Beadley, 1939, 1978, 1980). • Hipótesis de Beadley (el maíz es una forma domesticada de teosinte) (Iltis, 1983; Mangelsdorf, 1986; Galinat, 1988, 1995; Goodman, 1988; Doebley, 1990).
PRINCIPALES CULTIVOS (MAÍZ, ARROZ, PAPA, SOYA, TRIGO)
PRINCIPALES CULTIVOS (MAÍZ, ARROZ, PAPA, SOYA, TRIGO)
Que tan importante es Fito?
CULTIVOS AGRÍCOLAS Y FITOMEJORAMIENTO Crecimiento de la población en Norteamérica y Europa aumento en la demanda de cereales incremento de la producción por unidad de superficie. Uso de fertilizantes químicos. Aumento en la producción de: Maíz 340%, Soya 250%, Girasol 230%, Trigo 180%
GANANCIAS GENÉTICAS En general las ganancias genéticas son causadas por mejoras en la tolerancia al stress biótico y abiótico, por ejemplo una mayor resistencia a enfermedades y mayor tolerancia a sequía.
GENÉTICA Qué es: Ciencia que estudia la herencia, las semejanzas y diferencias entre organismos relacionados resultado de la interacción de los genes y el medio ambiente. Gen: Carácter: Propiedad específica de un organismo, característica o rasgo. Ejemplos: ojos verdes, oreja con lóbulo, color de piel, fuste recto Gregor Mendel
Principios de la herencia Fenotipo y genotipo Caracteres a mejorar Rendimiento (aumento en la productividad), resistencia a enfermedades, precocidad, tolerancia a sequias o inundaciones, a volcamientos, a condiciones desfavorables de condiciones del suelo.
CONCEPTOS BÁSICOS DE GENÉTICA
Gen: Unidad hereditaria básica que controla cada carácter en los seres vivos. A nivel molecular corresponde a una sección de ADN, que contiene información para la síntesis de una cadena proteínica
Alelo: Cada una de las alternativas que puede tener un gen de un carácter. Por ejemplo el gen que regula el color de la semilla del guisante , presenta dos alelos, uno que determina color verde y otro que determina color amarillo. Por regla general se conocen varias formas alélicas de cada gen ; el alelo más extendido de una población se denomina "alelo normal o salvaje", mientras que los otros más escasos, se conocen como "alelos mutados".
Autosoma: Cromosoma no sexual, cuando en la dotación cromosómica hay cromosomas sexuales.
Carácter cualitativo:
Es aquel que presenta dos alternativas claras, fáciles de observar: blanco-rojo; liso-rugoso; alas largas-alas cortas; etc. Estos caracteres están regulados por un único gen que presenta dos formas alélicas (excepto en el caso de las series de alelos múltiples). Por ejemplo, el carácter color de la piel del guisante está regulado por un gen cuyas formas alélicas se pueden representar por dos letras, una mayúscula (A) y otra minúscula (a).
Carácter cuantitativo:
El que tiene diferentes graduaciones entre dos valores extremos. Por ejemplo la variación de estaturas, el color de la piel, la complexión física. Estos caracteres dependen de la acción acumulativa de muchos genes, cada uno de los cuales produce un efecto pequeño. En la expresión de estos caracteres influyen mucho los factores ambientales.
Genotipo:
Es el conjunto de genes que contiene un organismo heredado de sus progenitores. En organismos diploides, la mitad de los genes se heredan del padre y la otra mitad de la madre.
Fenotipo: Es la manifestación externa del genotipo, es decir, la suma de los caracteres observables en un individuo. El fenotipo es el resultado de la interacción entre el genotipo y el ambiente. El ambiente de un gen lo constituyen los otros genes, el citoplasma celular y el medio externo donde se desarrolla el individuo.
Locus: Es el lugar que ocupa cada gen a lo largo de un cromosoma (el plural es loci).
Homocigoto: Individuo que para un gen dado tiene en cada cromosoma homólogo el mismo tipo de alelo, por ejemplo, AA o aa. También se denomina raza pura
Heterocigoto: Individuo que para un gen dado tiene en cada cromosoma homólogo un alelo distinto, por ejemplo, Aa. También se denomina híbrido
Herencia dominante: Herencia donde el fenotipo de los híbridos (Aa) es igual al de uno de los progenitores. Decimos entonces que el carácter (alelo) que se manifiesta es el dominante y el que no se manifiesta es el recesivo
Herencia intermedia: Herencia donde el fenotipo de los híbridos (Aa) es intermedio entre los dos progenitores. Por ejemplo las flores de Nerium oleander rojas x flores blancas originan flores rosas.
Codominancia: Herencia donde los híbridos (Aa) manifiestan el fenotipo de los dos progenitores. Por ejemplo, el sistema sanguíneo ABO, los alelos IA y IB originan el grupo AB
Herencia ligada al sexo: Herencia de los genes que se encuentran en los cromosomas sexuales. Por lo tanto, su herencia estará ligada a la determinación del sexo por los cromosomas sexuales Por ejemplo, en humanos la hemofilia y el daltonismo
Retrocruzamiento: Llamado también cruzamiento retrógrado (back-cross). Se utiliza en los casos de herencia dominante para averiguar si un individuo es híbrido o de raza pura. Consiste en cruzar al individuo problema con un individuo homocigoto recesivo.
Variación: Desviación de los caracteres típicos del grupo al que pertenece un individuo; además, desviación de los caracteres de los descendientes a partir de los observados en los padres.