MEJORAMIENTO GENÉTICO REVERSO

DR. YURI JORGE PEÑA RAMÍREZ

ECOSUR CAMPECHE

Ciclo de Seminarios nuevas técnicas de mejoramiento genético de plantas Secretaría Ejecutiva CIBIOGEM

28 de noviembre de 2014

CONTENIDO

• Mejoramiento genético en cultivos. Híbridos

• Bases moleculares de la heterocigosis

• Consecuencias de alterar la recombinación meiótica

• Una herramienta para el estudio de híbridos

• Aplicaciones de la mejora genética reversa

CRUZAMIENTOS E HÍBRIDOS

× =

Híbrido F1

Parental 1 Parental 2

Hebew University photo by Zak Lipman

CARACTERIZACIÓN TRANSCRIPTÓMICA DE HÍBRIDOS

Swanson-Wagner et al. (2006). All possible modes of gene action are observed in a global comparison of gene expression in a maize F1 hybrid and its inbred parents. PNAS. 103(18), 6805-6810.

• Efectos aditivos (78%)

• Efectos de sobredominancia

• Efectos de infradominancia

RENDIMIENTO EN HÍBRIDOS

Fuente: www.usda.gov

Swanson-Wagner et al. (2006). All possible modes of gene action are observed in a global comparison of gene expression in a maize F1 hybrid and its inbred parents. PNAS. 103(18), 6805-6810.

MEJORAMIENTO GENÉTICO TRADICIONAL

× =

Antirrhinum molle Antirrhinum majus

=

×

× F1

APOMIXIS

Parental 1 Parental 2

Híbrido F1

Apomixis (F1 = F2 = F3 = F4) Sexo (F1 ≠ F2 ≠ F3 ≠ F4)

×

MEIOSIS: LA BASE MOLECULAR DE LA VARIABILIDAD

Recombinación de cromátidas hermanas en la meiosis I

LA RECOMBINACIÓN OCURRE EN LOS QUIASMAS

Quiasmas

Cromátidas hermanas

Centrómeros

Cromosoma en la profase de la Meiosis I

CONSECUENCIAS DE LA RECOMBINACIÓN

Aguilera, A., & Boulton, S. J. (2007). How to exchange your partner. EMBO reports, 8(1), 28-33.

FACTORES MOLECULARES INVOLUCRADOS EN LA RECOMBINACIÓN MITÓTICA

Sinapsis. Complejo sinaptonémico cromosomal

CONSECUENCIAS DE LA FALTA DE CRUZAMIENTOS CROMOSOMALES

Las plantas aquiasmáticas son estériles parciales

SUPRESIÓN DE LA RECOMBINACIÓN: CÉLULAS AQUIASMÁTICAS

McGarry, R. C., & Kragler, F. (2013). Phloem-mobile signals affecting flowers: applications for crop breeding. Trends in plant science, 18(4), 198-206.

EL INDUCTOR DE HAPLOIDES GFP-TAILSWAP

M Ravi & SWL Chan Nature 464, 615-618 (2010) doi:10.1038/nature08842

CRUZAS CON GFP-TAILSWAP

♀ Cenh3-I

GFP-TailSwap

♂ Silvestre

×

Replicación del ADN

Cigoto fertilizado

Meiosis cigótica

Haploides

Eliminación del genoma materno (50%)

Errores mitóticos

Aneuploides

Diploides

UTILIDAD DE LOS HAPLOIDES. LÍNEAS HOMÓCIGAS INSTANTÁNEAS

×

ESQUEMA GENERAL DEL MEJORAMIENTO GENÉTICO REVERSO

SILENCIAMIENTO DE LA RECOMBINASA MEDIANTE INJERTOS

SILENCIAMIENTO DE LA RECOMBINASA MEDIANTE INJERTOS

APLICACIONES

• 1) Generación, evaluación de híbridos y su reconstitución en híbridos de antecedentes desconocidos

• GR en F2

Dirks, R., Van Dun, K., De Snoo, C. B., Van Den Berg, M., Lelivelt, C. L., Voermans, W., ... & Wijnker, E.

(2009). Reverse breeding: a novel breeding approach based on engineered meiosis. Plant

biotechnology journal, 7(9), 837-845.

APLICACIONES

2) Generación, evaluación de híbridos y su reconstitución en híbridos de antecedentes conocidos

GR en F1

Dirks, R., Van Dun, K., De Snoo, C. B., Van Den Berg, M., Lelivelt, C. L., Voermans,

W., ... & Wijnker, E. (2009). Reverse breeding: a novel breeding approach

based on engineered meiosis. Plant biotechnology journal, 7(9), 837-845.

IMPLICACIONES PARA REGULACIÓN

1. Dado que el protocolo considera el uso de OGMs para su desarrollo, pero que éstos son eliminados en el proceso de la producción de dobles haploides que están libres de la modificación, se considera que las plantas derivadas de este proceso NO SON SUJETO DE REGULACIÓN.

2. Actualmente no hay eventos de cultivos comerciales en los que se haya aplicado esta tecnología para su desarrollo. Actualmente solo está limitado a plantas modelo de laboratorio (Arabidopsis y tabaco)

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