Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1...

46
Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de plantas Luis De Stefano Beltrán, PhD Laboratorio de Genómica Funcional, UPCH [email protected]

Transcript of Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1...

Page 1: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de plantas

Luis De Stefano Beltrán, PhDLaboratorio de Genómica Funcional, UPCH

[email protected]

Page 2: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

“Morir de hombre es el más amargo de los destinos”

Homero, La Odisea.

Page 3: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

La agricultura tiene impactos . . .

Page 4: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

El Mito de “La Agricultura es Natural”

Page 5: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

Agricultura Orgánica rinde menos

Page 6: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

Cultivo Rendimiento

Récord(Kg/Há)

RendimientoPromedio(Kg/Há)

Rendimiento Promedio

(% del récord)

PérdidaPromedio por factor Biótico

(% del récord)

PérdidaPromedio por

factor Abiótico

(% del récord)

Trigo 14,500 1,880 13.0 5.0 82.1

Cebada 11,400 2,050 18.0 6.7 75.4

Soya 7,390 1,610 21.8 9.0 69.3

Maíz 19,300 4,600 23.8 10.1 65.8

Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1

Remolacha Azucarera

121,000 42,600 35.2 14.1 50.7

Rendimientos Promedios y Récords de algunos cultivos importantes (Bray et. al., 2000)

Page 7: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

Factores que causan pérdidas en agricultura

Page 8: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

La brecha global de Productividad Agrícola: 2010-2050

Page 9: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

"Y él lo dio por su opinión", que cualquiera que pudiera hacer crecer dos mazorcas de maíz,o dos hojas de pasto, sobre un terreno donde solo creció uno antes, se merecería más de lahumanidad, y haría un servicio más esencial para su país, que toda la raza de políticos juntos ".

Page 10: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

Mejoramiento Genético de Plantas

Mejorador de maíz contemporaneoBajo relieve asirio de 750 AC polinización artificial de una

palmera datilera

Page 11: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

Rendimientos Históricos del Maíz (1866-2014)

Page 12: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

Resistencia al cambio tecnológico (I)

Page 13: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

Resistencia al cambio tecnológico (II)

Page 14: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

Domesticación de Cultivos

Page 15: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords
Page 16: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

La “Creación” del Maíz

Page 17: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

Evolución del Maíz

Page 18: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

Domesticación de la Lechuga

Page 19: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords
Page 20: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

Domesticación de la Zanahoria

Page 21: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords
Page 22: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

Domesticación del Banano

Page 23: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

Diversas Variedades del Banano

Page 24: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords
Page 25: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

Principales Objetivos de los Mejoradores

• Tolerancia múltiple a herbicidas

• Resistencia a enfermedades

• Producción de híbridos

• Uso eficiente de nutrientes

• Mejor calidad de aceite, almidón y aa´s esenciales

• Tolerancia al frío y a las heladas

• Tolerancia a la salinidad

• Resistencia a insectos

• Calidad nutritiva

Page 26: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

Mejoramiento Tradicional de Plantas

Page 27: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

Depresión endogámica

Se necesitan 7 generaciones de auto polinización para crear

líneas endogámicas

B73 Mo17

Producción de Híbridos a partir de Líneas Endogámicas

Page 28: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

¿Cómo se diferencia el MGP tradicional del actual?

• Aceleración vía marcadores moleculares

• Genético antes que fenotípico

• Identificación de los genes que contribuyen a la característica

• Eficiencia a través del uso de herramientas moleculares y robótica

• Toma menos generaciones

• Adición de genes específicos

• Cambios específicos por genes específicos

• Mayor comprensión de la estructura del genoma

Page 29: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords
Page 30: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords
Page 31: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

Nuevas Tecnologías de Mejoramiento Genético de Plantas

• Tecnología de las Nucleasas de los Dedos de Zinc

• CRISPR/Cas9

• Mutagénesis de Oligonucleótido Dirigida

• Metilación del ADN dependiente del ARN

• Cisgénesis e Intragénesis

• Grafting

• Reverse Breeding

•Agroinfiltración

Page 32: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

NPBT: New Plant Breeding Techniques

Page 33: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

Mutagénesis de Sitio Dirigido

Page 34: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

Mutagénesis Dirigida por Oligonucléotido(ODM)

Solo funciona con plantas que pueden ser regeneradas a partir de protoplastos

Page 35: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

RNA-dependent DNA Methylation

Page 36: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

RdDM en detalle

Page 37: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

Reverse Breeding (I)

Page 38: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

Reverse Breeding (II)

Page 39: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

Reverse Breeding (III)

Page 40: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

Injerto de Patrón OGM (Grafting)

Page 41: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords
Page 42: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords
Page 43: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

Aceleración de la Domesticación de Plantas Silvestres

Page 44: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords
Page 45: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

El Microbioma de la Planta

Page 46: Herramientas moleculares para el mejoramiento genético de ......Papa 94,100 28,300 30.1 18.9 54.1 Remolacha Azucarera 121,000 42,600 35.2 14.1 50.7 Rendimientos Promedios y Récords

Gracias, ¿preguntas?