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Estrategia de Mejoramiento Genético

Población

SelecciónCruzamientos

Poblaciónseleccionada

Próximociclo

Npadres

Nmadres

mNmadres

pNpadres

Selección

Variedades comerciales

Selección

SelecciónSelección y cruzamientos intraespecíficos

Próximo ciclo

Fco. Zamudio (PhD)Genética & Mejoramiento Forestal

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¿cuál es el propósito del mejoramiento genético?

El mejoramiento genético se realiza mediante la reproducción selectiva de genotipos superiores. Por lo tanto, su propósito es triple:

1. identificar individuos,

2. realizar cruzamientos entre ellos y

3. obtener progenies que generen poblaciones forestales con características superiores a las que presentaban las poblaciones anteriormente establecidas en el mismo sitio.

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¿existe un modelo básico que represente lo que realiza el mejoramientogenético?

La “selección recurrente” es el método más común utilizado en la generación de nuevos árboles con características genéticas superiores

Población Población

SelecciónSelecciónCruzamientosCruzamientos

Poblaciónseleccionada

Poblaciónseleccionada

Próximociclo

Próximociclo

Si...

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El desarrollo de estrategias de reproducción selectiva (mejoramiento genético) de generaciones avanzadas no es una ciencia exacta

Una estrategia de mejoramiento genético es un plan de batalla que permite asegurar ganancias genéticas cercanas al óptimo, en el corto y largo plazo, enfrente de muchas incertidumbres. Debido aque la intuición y el juicio subjetivo tienen un rol no menor en ello, el desarrollo de la estrategia es correctamente visto como un arte (Shelbourne et al 1986).

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¿Qué información es necesaria para desarrollar una estrategia?

1. el objetivo del mejoramiento;

2. el grado y patrón de variación y

3. la biología de la especie

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Ejemplos de objetivos

1. mejorar la producción de madera utilizable para fines estructurales;

2. mejorar el volumen de trozos aserrables o debobinables;

3. incrementar la cantidad y calidad de la pulpa;

4. desarrollar resistencia a enfermedades y plagas; etc.

El mejoramiento genético es difícil de justificar y puede ser, incluso, superfluo si algún carácter puede ser fácilmente modificable mediante algún proceso tecnológico alternativo.

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¿Por qué la variación genética es importante?

Mientras mayor sea la variación genética y mayor el control ejercido por los genes sobre los caracteres de interés, mayor será la posibilidad de obtener un mejoramiento de éstos.

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¿Qué persigue el mejorador forestal?

1. determinar el monto, tipo y causas de la variación genética dentro de la(s) especie(s) de interés forestal;

2. empacar las características deseadas dentro de nuevos individuosgenerados mediante cruzamientos selectivos;

3. producir masivamente estos individuos mejorados con el propósitode establecer plantaciones comerciales o la reforestación con otros fines y

4. desarrollar y mantener una población genética base lo más ampliaposible para satisfacer las necesidades de las generaciones de selección más avanzadas.

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¿Qué incluye la biología de la especie?

1. Tipo de floración: unisexual o bisexual;

2. Tipo de especie: monoica o dioica;

3. Modo de polinización predominante: autopolinización o polinización cruzada; favorecida por el viento o insectos;

4. Habilidad para realizar injertos y formar raíces, tanto en púas apicales como en estacas obtenidas de ramas;

5. Edad en la que se obtiene la madurez sexual;

6. Efectividad de la polinización controlada;

7. Presencia o ausencia de los genes que controlan los caracteres de interés en la especie, tales como densidad de la madera, resistencia a enfermedades, etc.;

8. Composición de la varianza genética (principalmente aditiva, o ¿es la varianza no-aditiva también importante?)

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Entonces ... ¿Qué condiciones deben darse para que el mejoramiento genético tenga éxito?

Recordar...2

pG h i σ∆ = ⋅ ⋅

1. la existencia de variación genética en el carácter de interés y

2. la efectividad de escoger los padres adecuados para ser usados en los cruzamientos.

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¿Qué métodos de reproducción (breeding methods) son los más importantes y más usados en especies forestales?

1. Selección masal,

2. Mejoramiento mediante retrocruzamientos,

3. Generación de variedades híbridas,

4. Selección recurrente

El sistema más utilizado en el mejoramiento genético forestal es la selección recurrente simple

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¿En qué consiste la selección recurrente?

1. los PMG comienzan la selección de árboles en rodales naturales o plantaciones sin mejoramiento en base a sus valores fenotípicos.

2. Los árboles seleccionados son luego cruzados y sus progenies son luego plantadas de manera que puedan ser usadas como una fuente de selección para la segunda generación de selección.

3. En muchos casos, la selecciones de la segunda generación son hechas en base a valores familiares e individuales. Estas selecciones son luego cruzadas, creando una nueva generación de progenies que pueden ser usadas como una fuente de selecciones para la próxima generación

4. Este sistema es uno que se repite por si mismo. Las selecciones son hechas en una población base, cruzadas en una forma determinada, y las progenies resultantes sirven como una población base para la próxima generación de reproducción.

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Ejemplo 1 de esquema que representa la selección recurrente

Selección

Muestreo y preselección

Ensayo de progenieIntercruzamientos

Población Forestal

Población forestal seleccionada o clones de

la población seleccionada

Información

Ciclo simple de selección con una fase de ensayo de progenie desarrollada en forma previa al establecimiento de huertos semilleros y la selección final.

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Ejemplo 2 de esquema que representa la selección recurrente

SelecciónPolinización abierta o controlada y colecta de semillas

Población forestal

Colección de estacas y semillas

Depuración y colecta de semilla superior

Huerto semilleroclonal

Plantación

Ensayo de progenies

Información

Información

Ciclo de selección recurrente con ensayo de progenie desarrollado en forma paralela al establecimiento de huertos semilleros

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¿Qué tipos de selección están asociados a los métodos de reproducción?

1. Masal o individual;2. Familiar;3. Según desempeño de las progenies;4. Dentro de familias;5. Entre familias + dentro de familias;

Una característica

Varias características

1. En Tandem;2. Independiente (culling system);3. Indice de selección

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¿Qué tipos de poblaciones componen una estrategia?

Una de las características más notables del mejoramiento genético denominado de “generaciones avanzadas” es la separación de las poblaciones forestales que lo componen, de acuerdo a su función particular en el PMG .

Aquí presentaremos las más comunes:

1. Población Base;

2. Población Reproductora;

3. Población de Producción

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Características de la población base

1. conjunto de árboles desde los cuales se realizan las selecciones para la próxima generación de reproducción;

2. en la primera generación de mejoramiento, la población base usualmente está formada por árboles creciendo en rodales naturales o plantaciones sin mejoramiento.

3. en generaciones avanzadas, la población base es muy a menudo el o los ensayos genéticos que contienen las progenies de los árboles seleccionados de la generación previa.

4. la identidad de al menos uno y usualmente ambos padres de todas las progenies creciendo en el ensayo genético es conocida.

5. la población base comúnmente contiene entre cientos a varios miles de genotipos.

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Características de la población reproductora

1. subconjunto de individuos de la población base, la cual es seleccionada por sus características deseables y servirá como padres para la próxima generación de reproducción.

2. los incrementos en la ganancia genética que resulten de proseguir a la siguiente generación de mejoramiento serán el resultado de la selección realizada para configurar la población reproductora.

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Características de la población de producción

1. es usada estrictamente para producir semillas o propágulos vegetativos que serán utilizados en programas de reforestación operacionales;

2. en algunos casos, la población de producción consiste del mismo set de genotipos de la población reproductora, pero usualmente la población de producción es un subconjunto altamente seleccionado de esta última (genotipos elite);

3. entre 20 a 30 genotipos pueden ser incluidos en la población de producción;

4. estos individuos pueden ser los mejores en la población reproductora y son las mejores selecciones que pueden ser obtenidas en cada generación;

5. estos son escogidos para maximizar la ganancia genética en plantaciones forestales comerciales.

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¿Cómo se puede manejar una población reproductiva?

Existen al menos dos aproximaciones para mantener las poblaciones reproductivas en un esquema de generaciones múltiples:

1. la población reproductiva puede estar conformada por una sola unidad integra, la cual es sometida, en un generación de selección determinada, a esquemas de cruzamientos que llevan a configurar la próxima generación de progenies selectas; o bien

2. la población reproductiva esta conformada por poblaciones múltiples.

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¿Qué ventajas tiene dividir la población reproductiva en sublineas?

1. permite aumentar la posibilidad de conservar y/o crear variacióngenética para futuras generaciones;

2. Subpoblaciones o sublíneas, que no comparten ancestros comunes entre ellas, permite preservar la variabilidad actual.

3. por extensión, se controla la endogamia permitiendo su presencia sólo en cierto grado dentro de cada sublínea;

4. existe la probabilidad que nuevas adaptaciones surjan dentro de algunas de las subpoblaciones, a través de la selección, lo que puede mejorar la posibilidades de superar problemas ambientales imprevisibles;

5. distintos objetivos de selección pueden ser asignados a distintas líneas, lo que mejora la estrategia global de selección

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Sistema de reproducción de poblaciones múltiples para objetivos múltiples

En un sistema productivo forestal de objetivos múltiples es razonable pensar que diferentes poblaciones reproductivas puedan entregar genotipos para diferentes objetivos, los cuales pueden incluir:

1) generar linajes adaptados a condiciones ambientales específicas;

2) mejorar una forma especial de crecimiento;

3) aumentar la producción de biomasa;

4) mejorar la calidad de la madera;

5) aumentar la resistencia a plagas y/o enfermedades específicas.

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Ejemplo de una población reproductiva simple

pNpadres

SelecciónSelección

SelecciónSelección

SelecciónSelecciónSelección y cruzamientos

intraespecíficos

Selección y cruzamientos intraespecíficos

Próximo cicloPróximo ciclo

Variedades comerciales

mNmadres

Nmadres

pNpadres

Desarrollo de una población reproductiva simple para el caso de especies del género Populus.

Desarrollo de una población reproductiva simple para el caso de especies del género Populus.

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Ejemplo de población reproductiva múltiple

Ensayos clonales

Ensayos clonales

Variedades comerciales

P. trichocarpaP. trichocarpa P. deltoidesP. deltoidesPadres

Próximo ciclo

Madres

Población

Padres

SelecciónSelección

Cruzamientos y selección intraespecíficos

Cruzamientos y selección intraespecíficos

Próximo ciclo

SelecciónSelección

Población

Padres

Cruzamientos interespecíficos

comerciales

Cruzamientos interespecíficos

comerciales

InformaciónInformación

Madres

Madres Madres

Padres

SelecciónSelección

SelecciónSelecciónCruzamientos y selección

intraespecíficos

Cruzamientos y selección intraespecíficos

Padres

Madres

Ejemplo de un ciclo de selección recurrente recíproca para la reproducción de híbridos. Aquí se consideran 2 especies: Populustrichocarpa y Populus deltoides.

Ejemplo de un ciclo de selección recurrente recíproca para la reproducción de híbridos. Aquí se consideran 2 especies: Populustrichocarpa y Populus deltoides.