FITOGENÉTICA

IV UNIDADCLASIFICACIÓN DE LAS ESPECIES

CULTIVADAS

Comparación entre autógamas y alógamas

AUTÓGAMAS ALÓGAMASSE AUTOPOLINIZAN CON POLEN DE LA MISMA PLANTA

TIENEN POLINIZACION CRUZADA, ES DECIR UNA PLANTA RECIBE POLEN DE OTRA PLANTA

SON PREDOMINANTE AUTÓGAMAS, ES DIFÍCIL ENCONTRAR PLANTAS CON UN 100% DE AUTOFECUNDACIÓN

SON PREDOMINANTEMENTE ALÓGAMAS

GENERALMENTE SE DA EN ESPECIES CUYAS FLORES O LAS ESPECIES SON HERMAFRODITAS

GENERALMENTE SE OBSERVA EN ESPECIES CUYAS FLORES SON ESTAMINADAS O PISTILIDAS O EN ESPECIES MONOICAS, ANDRODIOICAS, GINODIOICAS O DIOICAS

SU GENÉTICA SU GENÉTICACONSISTEN EN UNA MEZCLA DE LINEAS (HOMOCIGÓTICAS) DEBIDO AL POCO INTERCAMBIO DE MATERIAL GENÉTICO QUE EXPERIMENTA

CONSISTEN EN UNA MEZCLA DE INDIVIDUOS HETEROCIGOTOS, DEBIDO AL INTERCAMBIO DE MATERIAL GENÉTICO

NO SUFREN DE DEPRESIÓN ENDOGAMICA, CUANDO SE AUTOFECUNDAN

SUFREN DEL FENÓMENO DE DEPRESION ENDOGAMICA, CUANDO SON AUTOFECUNDADAS

LA TEORÍA DE LA LINEA PURA DE JOHANNSEN EXPLICA SU GENÉTICA

LA LEY DE HARDY Y WEINBERG, EXPLICAN SU GENÉTICA

NO EXPERIMENTAN HETEROSIS LA HETEROSIS O VIGOR HÍBRIDO ES UN FENÓMENO CARACERÍSTICO EN ESTAS ESPECIES

Generalidades

• La distinción entre autógama y alógama tiene gran importancia en el mejoramiento de plantas.

Generalidades

• La diferencia entre estos dos grupos estriba en la estructura genética de las poblaciones:

– Autógamas, autofecundación, endogamia (apareamiento de individuos con mayor parentesco).

– Alógamas, polinización cruzada, exogamia (cruzamiento entre individuos no emparentados genéticamente que conduce a una descendencia cada vez más heterogénea).

Genética de las plantas autógamas

• Son aquellas que se reproducen por autofecundación.

• Consisten de una mezcla de líneas homocigóticas.

• La proporción de polinización cruzada natural es de 0 a 4%.

Teoría de Johannsen sobre la línea pura

• Johannsen (1903) estudió el efecto de la selección para el carácter “peso de la semilla” en una variedad de frijol llamada “Princesa”.

• De un lote, seleccionó 19 semillas diferentes en peso, las cultivó y otuvo 19 líneas puras.

Genética de plantas alógamas

• Se reproducen por polinización cruzada.• Los gametos que se unen provienen de

plantas diferentes (intercambio genético constante).

• Alto grado de heterocigosis.

Heterosis o vigor híbrido

• Incremento en tamaño o en vigor de un híbrido, con respecto a sus progenitores.

• Es el resultado de unir genes dominantes favorables.

Heterosis o vigor híbrido

• Los genes dominantes que aporta un progenitor, complementan los genes dominantes del otro progenitor.

• F1 combinación favorable de genes (superior).

Las dos primeras plantas representan dos líneas, la tercer planta es la resultante delhíbrido F1 .

Las plantas que continúan después de la planta F1, representan ejemplos de la F2hasta la F8, reportado por Jones (1924).

Jones sentó las bases para que los fitomejoradores produjeran híbridos.

Híbrido de maíz

• Es resultado de la mejora genética de la especie mediante la cruza de dos líneas (genéticamente diferentes) con características deseables.

– Mejoras en el rendimiento y en la composición del grano.

– Tolerancias a plagas y enfermedades y adaptación a situaciones de estrés abiótico.

– Resistencia al acame y precocidad.

– Protección de líneas parentales.

Híbrido de maíz

• ¿Cuánto tiempo le lleva al fitomejorador producir las semillas?

Siembra Cruza Identifica

Formación de líneas

• Líneas obtenidas por autofecundación.

• En alógamas, se logran hasta la quinta generación de autofecundación (F?).

• ¿En frijol cuántas autofecundaciones debo hacer para producir una línea?

Obtención de semilla híbrida (F1)

• Autofecunda 5 veces.

• Selecciona las dos mejores líneas (parentales macho y hembra). – Genitores GBQ79 * GBQ81 macho X GBQ77 * GBQ83 hembra

• Siembra relación 4 hembras:1 macho

Obtención de semilla híbrida (F1)

• Producción de estructuras reproductivas.

• Al darse polinización por viento, opta por emasculación (capado o castrado); las plantas se comportarán como hembras.

• Si se siembran las semillas ¿Cómo será la producción?

Obtención de semilla híbrida (F1)

Ley de Hardy y Weinberg (1902)

• Hardy= Matemático inglés y Weinberg= Médico alemán

• Consecuencias génicas de la hibridación • Indican que los principios de Mendel se

pueden aplicar bajo ciertas circunstancias:– Población grande – Apareamiento al azar– Ausencia de fuerzas microevolutivas

Ley de Hardy y Weinberg

– Ausencia de fuerzas microevolutivas• Selección: en ausencia de selección, la tasa del éxito

reproductivo y de éxito de supervivencia es la misma. • Mutación: sin aparición de nuevos alelos. • Flujo génico: se evita migración. • Deriva génica

Ley de Hardy y Weinberg

• Ecuación propuesta para determinar frecuencias genotípicas en la población

𝒑𝟐 + 𝟐𝒑𝒒 + 𝒒𝟐• Dónde,– 𝑝&: Frecuencia genotípica homocigoto dominante– 2𝑝𝑞: Frecuencia genotípica heterocigoto– 𝑞&: Frecuencia genotípica homocigoto recesivo

Cómo son frecuencias, la sumatoria de los términos debe ser igual a 1.

Ley de Hardy y Weinberg

• 𝒑𝟐 + 𝟐𝒑𝒒 + 𝒒𝟐

• Obtención de frecuencias alélicas• 𝒑 + 𝒒 = 𝟏

Fem F (A) = p F (a) = q

F (A) = p F (AA)𝑝&

F (Aa)𝑝𝑞

F (a) = q F (Aa)𝑝𝑞

F (aa)𝑞&

Ejercicio de aplicación Ley de Hardy y Weinberg

• En una isla hay una población de 1000 pingüinos.

• Alelo dominante A = patas amarillas.• Alelos recesivo a = patas azules (12 pingüinos).

– Calcular las frecuencias génicas o alélicas.– Calcular las frecuencias genotípicas.

Ejercicio de aplicación Ley de Hardy y Weinberg

• La clave para resolver este tipo de ejercicios se encuentra en los individuos recesivos.

Frecuencias alélicas

• 𝒒𝟐 = 𝟏𝟐 𝒑𝒊𝒏𝒈ü𝒊𝒏𝒐𝒔 𝒑𝒂𝒕𝒂𝒔 𝒂𝒛𝒖𝒍𝒆𝒔𝟏𝟎𝟎𝟎 𝒑𝒊𝒏𝒈ü𝒊𝒏𝒐𝒔

= 𝟎. 𝟎𝟏𝟐

• 𝒒 = 𝟎. 𝟎𝟏𝟐• 𝒒 = 𝟎. 𝟏𝟎𝟓𝟗 = 𝟎. 𝟏𝟏

Ejercicio de aplicación Ley de Hardy y Weinberg

• 𝒑 + 𝒒 = 𝟏• 𝒑 = 𝟏 − 𝒒• 𝒑 = 𝟏 − 𝟎. 𝟏𝟏• 𝒑 = 𝟎. 𝟖𝟗Frecuencias genotípicas𝒑𝟐 + 𝟐𝒑𝒒 + 𝒒𝟐(𝟎. 𝟖𝟗)𝟐+𝟐 𝟎. 𝟖𝟗 𝟎. 𝟏𝟏 + 𝟎. 𝟏𝟏 𝟐

𝟎. 𝟕𝟗 + 𝟎. 𝟐𝟎 + 𝟎. 𝟎𝟏 = 𝟏

Ejercicio de aplicación Ley de Hardy y Weinberg

Frecuencias genotípicas𝑭 𝑨𝑨 = 𝟎. 𝟕𝟗𝑭 𝑨𝒂 = 𝟎. 𝟐𝟎𝑭 𝒂𝒂 = 𝟎. 𝟎𝟏

Frecuencias alélicas𝑭 𝑨 = 𝟎. 𝟖𝟗𝑭 𝒂 = 𝟎. 𝟏𝟏

Ejercicio de aplicación Ley de Hardy y Weinberg

De una población de 684 plantas, 480 produjeron mazorcas con semillas amarillas y las restantes produjeron mazorcas con semillas blancas. Determine las frecuencias génicas y genotípicas en la población, sabiendo que el color amarillo es dominante sobre el blanco.

¿Contaminación por polen?

• Para evitar, se opta por aislamiento; que puede ser:

– En distancia: 500 a 800 m.– En tiempo: 3 semanas.– Barrera física.

Androesterilidad

• El éxito del mejoramiento en la producción de híbridos.

• Las cruzas manuales en los parentales de los híbridos, acrecentaban los costos.

• Mutaciones que afectan la formación del polen.

Consecuencias genéticas de la hibridación

• Según Allard (1997), la composición de las poblaciones derivadas de los híbridos dependen del número de genes de los parentales y de las generaciones de autofecundación.

• Se puede obtener una visión más concreta de la composición de cualquier generación autofecundada, desarrollando el binomio

[1 + (2m – 1)]n

Consecuencias genéticas de la hibridación

• Con la fórmula [1 + (2m – 1)]n, se puede determinar la composición genética de las poblaciones considerando diferentes pares de genes y en varias generaciones de autofecundación.

Consecuencias genéticas de la hibridación[1 + (2m – 1)]n

• n = Número de pares de genes• m = Generaciones de autofecundación • Al desarrollar el binomio, el primer exponente

de cada término representa el número de lociheterocigóticos y el segundo, el número de loci homocigóticos.

• El número de términos del binomio es = n + 1

Ejemplo

• Población heterocigótica, para los genes (Aa, Bb y Cc), autofecundada 4 generaciones.

• Sustituyendo el binomio [1 + (2m – 1)]n = [1 + (24 – 1)]3

• [1 + 15]3 = 1(1)3 + 3(12)(15) + 3(1)(152) + 1 (153)

• Los coeficientes de cada término, se obtienen del triangulo de Pascal.

Ejemplo

• [1 + (2m – 1)]n = [1 + (24 – 1)]3

• [1 + 15]3 = 1(13) + 3(12)(15) + 3(1)(152) + 1(153)• Cada fila empieza y acaba en 1.• Los otros números de la fila son siempre la suma de los 2 números que tiene justo encima.

Grado Coeficientesn=1 1n=2 1 2 1n=3 1 3 3 1n=4 1 4 6 4 1n=5 1 5 10 10 5 1n=6 1 6 15 20 15 6 1n=7 1 7 21 35 35 21 7 1n=8 1 8 28 56 70 56 28 8 1

Ejemplo• Traducidos a términos genéticos, la expresión

1(13) + 3(12)(15) + 3(1)(152) + 1(153) indica que la F5 incluiría:

• 1 planta con 0 loci homocigóticos y 3 loci heterocigóticos• 45 plantas con 1 locus homocigótico y 2 loci heterocigóticos• 675 plantas con 2 loci homocigóticos y 1 locus heterocigótico• 3375 plantas con 3 loci homocigóticos y 0 loci heterocigóticos• 4096

• El primer exponente de cada término representa el número de loci heterocigóticos y el segundo, el número de loci homocigóticos.

• De los 4096 individuos de la generación, sólo 721 que representan el 17.6% serán heterocigóticas en un locus o más.

Comparación entre autógamas y alógamas

AUTÓGAMAS ALÓGAMASSE AUTOPOLINIZAN CON POLEN DE LA MISMA PLANTA

TIENEN POLINIZACION CRUZADA, ES DECIR UNA PLANTA RECIBE POLEN DE OTRA PLANTA

SON PREDOMINANTE AUTÓGAMAS, ES DIFÍCIL ENCONTRAR PLANTAS CON UN 100% DE AUTOFECUNDACIÓN

SON PREDOMINANTEMENTE ALÓGAMS

GENERALMENTE SE DA EN ESPECIES CUYAS FLORES O LAS ESPECIES SON HERMAFRODITAS

GENERALMENTE SE OBSERVA EN ESPECIES CUYAS FLORES SON ESTAMINADAS O PISTILIDAS O EN ESPECIES MONOICAS, ANDRODIOICAS, GINODIOICAS O DIOICAS

SU GENÉTICA SU GENÉTICACONSISTEN EN UNA MEZCLA DE LINEAS (HOMOCIGOTICAS) DEBIDO AL POCO INTERCAMBIO DE MATERIAL GENÉTICO QUE EXPERIMENTAL

CONSISTEN EN UNA MEZCLA DE INDIVIDUOS HETEROCIGOTOS, DEBIDO AL INTERCAMBIO DE MATERIAL GENÉTICO

NO SUFREN DE DEPRESIÓN ENDOGAMICA, CUANDO SE AUTOFECUNDAN

SUFREN DEL FENÓMENO DE LA DEPRESION ENDOGAMICA, CUANDO SON AUTOFECUNDADAS

LA TEORÍA DE LA LINEA PURA DE JOHANNSEN EXPLICA SU GENÉTICA

LA LEY DE HARDY Y WEINBERG, EXPLICAN SU GENÉTICA

NO EXPERIMENTAN LA HETEROSIS LA HETEROSIS O VIGOR HÍBRIDO ES UN FENÓMENO CARACERÍSTICO EN ESTAS ESPECIES