GMG- T8- Millora d'al·lògames PDF

TEMA 8. Millora genètica d’espècies al·lògames Genòmica i millora genètica Genòmica i millora genètica Tema 8. Millora genètica d’espècies al·lògames Les espècies al·lògames Gira-sol (Helianthus annuus) Ceba (Allium cepa) Blat...

TEMA 8. Millora genètica d’espècies al·lògames Genòmica i millora genètica Genòmica i millora genètica Tema 8. Millora genètica d’espècies al·lògames Les espècies al·lògames Gira-sol (Helianthus annuus) Ceba (Allium cepa) Blat de moro (Zea mays) Incompatibilitat esporofítica Auto-compatible Polimòrfic monoic Millora genètica = autogamia Taxa al·logàmia: 90% Taxa al·logàmia: 95% Meló (Cucumis melo) Espàrrec (Asparagus Pastanaga (Daucus carota) Elevada variabilitat sistema officinalis) Proteràndria reproductiu Polimòrfic dioic Taxa al·logàmia: ?% Genòmica i millora genètica Tema 8. 8. Millora Milloragenètica genèticad’espècies d’espèciesal·lògames al·lògames Les espècies al·lògames, recordatori (a) Heterozigosi (poblacions) Les varietats d’espècies al·lògames són poblacions, és a dir que estan formades per genotips heterozigots (provinents de l’encreuament recurrent entre els individus de la població). (b) Llei de Hardy Weinberg i depressió consanguínia Quan multipliquem les espècies al·lògames estem aplicant els principis de la Llei de Hardy Weinberg... La fecundació creuada està amagant l’expressió dels al·lels deleteris (al·lels amb efectes negatius), els quals no s’expressen a l’estat heterozigot (generalment són recessius). Si provoquem una reducció en el número d’individus que s’encreuen ens trobarem amb una disminució dràstica del rendiment (depressió consanguínia). (c) Pol·linització creuada Per multiplicar una varietat d’una espècie al·lògama hem de garantir que els diferents individus de la població s’encreuin lliurement entre ells, per tant hem de garantir la presència del vector de pol·len a la nostra parcel·la. Hem de vigilar que no hi hagi altres varietats al voltant, o crearem barreges entre les dues poblacions. Genòmica i millora genètica Tema 8. 8. Millora Milloragenètica genèticad’espècies d’espèciesal·lògames al·lògames Espècies al·lògames Genotips més visibles que altres Br - br br + Quin al·lel és més fàcil d’eliminar? + Que podríem fer per eliminar l’altre? Genòmica i millora genètica Tema 8. 8. Millora Milloragenètica genèticad’espècies d’espèciesal·lògames al·lògames Millora d’espècies al·lògames Les espècies al·lògames les haurem de millorar modificant la seva composició genètica, a través dels següents mètodes: Estratègies de millora en espècies al·lògames Varietats població Mètodes de selecció massal Objectiu: incrementar les freqüències al·lèliques dels al·lels favorables pels caràcters d’interès Mecanisme: selecció i pol·linització “lliure” entre individus seleccionats Varietats híbrides Obtenció de línies pures (consanguinitat) Mesura aptitud combinatòria de les línies Obtenció d´híbrids Varietats sintètiques Obtenció de línies pures (consanguinitat) Mesura aptitud combinatòria de les línies Mescla en pol·linització lliure per formar una nova població heterozigòtica Genòmica i millora genètica Tema 8. Millora genètica d’espècies al·lògames Millora d’al·lògames: selecció massal És el mateix mètode que el descrit per espècies autògames, es basa en la selecció dels millors fenotips d’una població original. És el mètode més antic de millora, però la seva eficàcia depèn molt de l’heretabilitat dels caràcters (si els caràcters estan poc afectats per l’ambient és un bon mètode de selecció). Inconvenients: 1. La selecció per fenotip individual no permet seleccionar genotips individuals 2. La pol·linització incontrolada permet la hibridació dels genotips superiors amb els inferiors. 3. Només és útil quan els caràcters presenten una elevada heretabilitat Figura. Esquema de selecció massal en al·lògames (Cubero (2013) “Introducción a la mejora genética vegetal”). Genòmica i millora genètica Tema 8. 8. Millora Milloragenètica genèticad’espècies d’espèciesal·lògames al·lògames Millora d’al·lògames: selecció massal (a) Selecció després de la (b) Selecció abans de la pol·linització pol·linització Any 1 Any 1 Selecció i pol·linització entre les plantes seleccionades Any 2 Any 2 Any 3 Selecció i pol·linització entre les plantes seleccionades Figura. Selecció massal en al·lògames. Eficiència en funció de si la selecció dels individus es realitza abans del moment de la pol·linització o després (aquesta segona implica fecundació només entre els individus seleccionats (Cubero (2013) “Introducción a la mejora genética vegetal”). Genòmica i millora genètica Tema 8. 8. Millora Milloragenètica genèticad’espècies d’espèciesal·lògames al·lògames Millora d’al·lògames: selecció massal (a) Selecció després de la (b) Selecció abans de la pol·linització pol·linització Any 1 Any 1 Selecció i pol·linització entre les plantes seleccionades Any 2 Any 2 Any 3 Selecció i pol·linització entre les plantes seleccionades Figura. Selecció massal en al·lògames. Eficiència en funció de si la selecció dels individus es realitza abans del moment de la pol·linització o després (aquesta segona implica fecundació només entre els individus seleccionats (Cubero (2013) “Introducción a la mejora genética vegetal”). Genòmica i millora genètica Tema 8. 8. Millora Milloragenètica genèticad’espècies d’espèciesal·lògames al·lògames Millora d’al·lògames: selecció massal amb avaluació de la descendència És una variació de la selecció massal, en la què estudiem la descendència dels individus seleccionats per estimar: (a) quins són els que tenen millor valor parental (aptitud combinatòria general): estudi de les descendències per pol·linització creuada. (b) quins són els que tenen millor “genotip”, o els que presenten menors defectes controlats per al·lels recessius: estudi de les descendències per autofecundació. Les plantes procedents de l’autofecundació es poden utilitzar o no per constituir la generació següent. En general només s’utilitzen les plantes mare o les descendents obtingudes per pol·linització oberta (en funció del mètode de selecció que haguem seguit). Figura. Selecció amb doble avaluació de la descendència, normal i autofecundada (Cubero (2013) “Introducción a la mejora genética vegetal”). Genòmica i millora genètica Tema 8. 8. Millora Milloragenètica genèticad’espècies d’espèciesal·lògames al·lògames Millora d’al·lògames: varietats híbrides Obtenció de línies pures Malgrat en les espècies al·lògames no disposem de línies pures, com en el cas de les espècies autògames, les podem construir mitjançant autofecundacions forçades. El problema és que en el procés d’autofecundació es posaran de manifest els al·lels deleteris que estaven amagats en heterozigosi. Això ens farà perdre molt el valor agronòmic en les línies pures, no obstant aquest el recuperarem quan fem l’híbrid. Per tal d’obtenir línies pures, doncs, haurem de fer un programa d’autofecundacions que m’acosti fins a l’homozigosi. En el transcurs d’aquest programa podré anar seleccionant a cada generació els individus que trobi més interessants. Figura. Esquema de treball per obtenir línies pures en espècies al·lògames (Cubero (2013) “Introducción a la mejora genética vegetal”). Genòmica i millora genètica Tema 8. 8. Millora Milloragenètica genèticad’espècies d’espèciesal·lògames al·lògames Millora d’al·lògames: varietats sintètiques Aptitud Combinatòria General (ACG) i Aptitud Combinatòria Específica (ACE) Si volem crear una nova població o un híbrid, a més del valor individual dels genotips, haurem de conèixer la seva capacitat per generar bones combinacions amb qualsevol altre genotip (ACG) o amb genotips específics (ACE) ACG: valor d’un genotip per formar híbrids amb qualsevol genotip ACE: valor de dos genotips per formar híbrids entre ells - Creuaments top-cross - Creuaments poliencreuaments - Creuaments dial·lèlics X X X X X X X X X A B C D E F G H I LP LP LP LP T LP LP LP LP LP LP LP LP LP LP LP LP LP Genòmica i millora genètica Tema 8. 8. Millora Milloragenètica genèticad’espècies d’espèciesal·lògames al·lògames Millora d’al·lògames: varietats sintètiques Les varietats sintètiques són poblacions creades artificialment mitjançant l’encreuament entre un cert número de parentals, en principi línies pures, escollides perquè tinguin una bona Aptitud Combinatòria General (ACG). El resultats és una nova població inexistent fins al moment, caracteritzada per les línies fundadores. ACG = valor d’una línia pura concreta per formar híbrids amb qualsevol altra línia (tindrà un a ACG elevada si la mitjana dels seus híbrids amb altres línies és elevat) Figura. Esquema de la formació de varietats sintètiques (Cubero (2013) “Introducción a la mejora genética vegetal”). Genòmica i millora genètica Tema 8. 8. Millora Milloragenètica genèticad’espècies d’espèciesal·lògames al·lògames  Els agricultors de la IGP Calçot de Valls van detectar una disminució del número de calçots per planta que produïen les seves varietats. Partint de la variabilitat El programa de millora del genètica original de la varietat tradicional (ceba Blanca Tardana de Lleida) es va calçot de Valls realitzar un programa de millora per obtenir noves varietats de calçot que presentessin un número superior de calçots per planta. El programa de millora per a l’obtenció de varietats població (selecció massal) va seguir el següent esquema: 1. Col·lecta de germoplasma tradicional (10 poblacions). 2. Cultiu 10,000 plantes de les 10 poblacions seleccionades. 3. Selecció individual de 50 plantes primerenques i 50 plantes tardanes: trasplantament aïllat i obtenció de llavor. 4. El programa de millora es divideix en 2 (primerenc, tardà) i es realitza en camps aïllats. 5. Cultiu de 50 descendents de cada planta seleccionada: càlcul del valor mitjà de cada família i el valor individual. 6. Selecció de 8 plantes primerenques i 8 plantes tardanes. 7. Obtenció de llavor per encreuament tots amb tots (dins de programa). 8. Constitució de la varietat població. Genòmica i millora genètica Tema 8. Millora genètica d’espècies al·lògames  Les noves varietats obtingudes presenten un comportament agronòmic superior a les poblacions tradicionals, mantenint el perfil sensorial original de El programa de millora del la varietat. Roquerola (7.9 calçots/planta en cicle tardà vs. 3.7 calçots/planta la varietat calçot de Valls tradicional) i Montferri (4.6 calçots/planta en cicle primerenc vs. 1.1 calçots/planta la varietat tradicional) són actualment molt cultivades pels agricultors de la IGP Calçots de Valls. Figura. Comportament agronòmic i perfil sensorial de les noves varietats de calçots en comparació amb els valors mitjans de la varietat tradicional (Simó et al. (2012) HortScience 47: 801-802). Genòmica i millora genètica Tema 8. Millora genètica d’espècies al·lògames  Els espigalls del Garraf són els brots que surten de l’axil·la de les fulles de la col brotonera, una varietat tradicional preservada pels pagesos i les pageses del Els espigalls del Garraf, Garraf. Aquesta varietat és una relíquia de l’agricultura de la comarca, havent- història i millora recent se preservat durant més de 500 anys gràcies al fenotip fàcilment recognoscible, fet que en limita les introgressions de varietats foranies. Figura. Diferents imatges dels espigalls del Garraf i les seves productores. Genòmica i millora genètica Tema 8. Millora genètica d’espècies al·lògames  El programa de millora de l’espigall del Garraf 2. Elaboració 3. Elaboració 5. Quatre ideotip ideotip cicles selecció agromorfològ. sensorial massal 4. Caracterit. 1. Col·lecta de Selecció Ciència Selecció 2% 6. Assaig poblacions germoplasma participativa: ciutadana: millors multilocalitat tradicionals agricultors consumidors fenotips Pol·linització lliure Figura. (esquerra) Imatge d’una sessió de selecció participativa amb les productores de l’espigall del Garraf; (dreta) imatge de les fulles de caracterització emprades per fenotipar les varietats tradicionals i els materials de millora. Genòmica i millora genètica Tema 8. 8. Millora Milloragenètica genèticad’espècies d’espèciesal·lògames al·lògames El programa de millora de l’espigall del Garraf La nova varietat d’espigall ha estat adoptada pels productors de la varietat (30.000 llavors/any). Els resultats de l’assaig multilocalitat mostren que aquesta varietat tradicional presenta una qualitat nutricional molt superior a les varietats comercials de bròcol del mercat. Figura. Contingut en fenols (TPC), capacitat antioxidant (mesurada amb els mètodes DPPH i FRAP) i contingut en flavonoides, expressats sobre matèria fresca (fw), en les 2 varietats d’espigall (varietat població inicial (BRAS0004) i varietat millorada (BRAS0195)) i els testimonis comercials (bròcol ramificant (BRAS2072) i bròcol comercial (BRAS2142)). Per cada variable els símbols *,**,*** i ns indiquen diferències significatives al nivell p