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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA AGROPECUARIA DE MANABÍ MANUEL FÉLIX LÓPEZ
CARRERA AGRÍCOLA
SEMESTRE: SEPTIMO
PERÍODO: SEP/2015–MARZ/2015
TRABAJO DE INESTIGACION TEMA: MEJORAMIENTO GENETICO EN MAIZ (Zea mays L.) AUTORES: JUNIOR JAIER JAIER MERO M ERO MONCA! MON CA!O O
DOCENTE: ING" B!RON ZEBALLOS B" P#D
CALCETA$ DICIEMBRE 2015
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INTRODUCCION Las plantas autógamas son aquellas que se reproducen sexualmente por autofecundación. La autogamia absoluta no es común, si bien se consideran prácticamente autógamas, desde el punto de vista de mejora genética, aquellas plantas con menos de un 5% de alogamia. La autogamia puede deberse a un mecanismo floral de cleistogamia, por el cual las anteras liberan el polen sobre el propio estigma, que está receptivo, con la flor cerrada. e esta manera se evita la entrada de polen extra!o. "sto ocurre por ejemplo en el trigo, la cebada, la avena # la ma#or$a de las variantes del arro. "n otras plantas no existe este mecanismo floral, las flores se abren, pero la proporción de fecundación cruada puede ser tan peque!a como en las cleistogámicas, como es el caso del fr$jol, la arveja, el algodón, el tomate, el tabaco # el sorgo. La creación de nuevas variedades &a sido una de las tecnolog$as que más tienen contribuido al aumento de la productividad # el rendimiento de la estabilidad sin los costos adicionales para el agricultor. 'n cultivar debe tener una alta productividad, dar estabilidad # amplia adaptabilidad a los más variados ambientes existente. La resistencia genética a ma#or enfermedades # plagas # la tolerancia a los suelos # los factores limitantes climáticas estabilidad de la producción # garant$a de rentabilidad económica que puede ser ofrecido con el uso de variedades de semillas mejoradas.
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1"1"
OBJETIOS
1"%"1 OBJETIO GENERAL (ué el estudiante conoca # se apropie de las diferentes metodolog$as utiliadas para el cruamiento de plantas de mai con vistas al mejoramiento genético.
1"%"2 OBJETIOS ESPECÍFICOS •
)ealiar un breve recopilación bibliográfica sobre mejoramiento genético en ma$ *+ea ma#s L..
•
iferenciar entre los métodos de mejoramiento genético en ma$, as$ como los objetivos que persigue cada uno de ellos.
•
-onocer las metodolog$as utiliadas en cada uno de los tipo de mejoramiento genético de ma$
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CAPITULO II" MARCO TEÓRICO 2.1.
ORIGENES DEL MAIZ
"l origen del ma$ que &a sido causa de discusión desde &ace muc&o tiempo. ctualmente la teor$a más aceptada es una combinación de los trabajos de /eorge 0eadle # ebora& 1earsall. 0eadle propone que el ma$ actual ser$a inicialmente el resultado de una mutación de una gram$nea silvestre, el 2eosintle, que existe aún &o# en 3éxico *4, 6778. 3esoamérica es considerado uno de los sitios de domesticación de plantas de ma#or relevancia, sobre todo por el ma$, alrededor del cual crecieron las diferentes sociedades que &an ocupado esta ona a lo largo de la &istoria. "l acervo cultural de los primeros agricultores de esta región proviene de aquellos grupos de caadores9recolectores que pisaron esta parte del planeta tal ve &ace :5 mil a!os, fec&a que establecen algunos estudios, o bien entre 67 # ;5 mil a!os, como lo indican otros< la discusión es tal, que in cluso se cuestiona que la primera migración &a#a sido por el norte, como siempre se &a planteado, debido a que los indicios &umanos más antiguos provienen de =udamé9 ri ca, lo que, a mi parecer, es la &ipótesis más sólida *-arrillo, 677>. "l ma$ es una especie que se reproduce por poliniación cruada, caracter$stica que &a contribuido a su gran variabilidad morfológica # adaptabilidad geográfica. 'n cultivo de ma$ puede recibir polen de otro ma$ que se encuentra a más de un ?ilómetro de distancia.Lo anterior implica la formación de poblaciones &eterogéneas # &eterocigóticas, altamente variables. e esta forma, la planta logra medir desde 7.5 a 5 metros, producir ; a 8 orejas por planta, ;7 a ;@77 granos por oreja # rendir de 7.5 a 6: toneladas de grano por &ectárea *Aerner, ;>>B.
2.2.
METODOS UTILIZADOS EN EL MEJORAMIENTO
GENETICO DE MAIZ Las metodolog$as de mejoramiento del ma$ pueden ser divididas en tres grupos ma#oresC *a "squemas de selección recurrente para mejoramiento de las poblaciones *b desarrollo de l$neas puras e &$bridos.
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"l mejoramiento # la cr$a del ma$ son un proceso evolucionario en el cual algunas etapas tienen necesariamente que evolucionar antes de poder continuar. "stas etapas sonC recursos genéticos, variedades # poblaciones mejoradas< sintéticas de base amplia< &$bridos no obtenidos a partir de l$neas puras< sintéticas de base estrec&a< &$bridos de l$neas puras, simples, dobles o triples. "l objetivo básico de un programa de mejoramiento de una población compuesta es el de desarrollar grupos # pobla9ciones que tengan un germoplasma adecuado para su entrega directa al cultivo, para la extrac9ción de variedades superiores de poliniación abierta, compuestas o sintéticas, o para el desarrollo de l$neas puras superiores que puedan ser combinadas en varias combina9ciones &$bridas productivas. Darios esquemas de selección con considerable flexibilidad en los detalles para su ejecución &an sido desarrollados # están disponibles en la actualidad para los mejora9dores de ma$. lgunos de los esquemas son simples # no necesitan una infraestructura compleja ni grandes inversiones, mientras que otros esquemas son relativamente complejos # costosos. 2odos esos esquemas &an sido usados por los mejoradores de ma$ para desarrollar # mejorar los grupos # poblaciones de ma$, los que son la base de un programa exitoso de mejoramiento. "l éxito de cualquier programa de mejoramiento de ma$ dependerá de la superioridad # utilidad de los recursos genéticos básicos de los cuales se busca obtener variedades mejoradas e &$bridos. "l lenguaje usado respecto a los recursos gené9ticos que participan en el mejoramiento implica el uso de varios términos como grupos de genes # poblaciones. Lonnquist *;>EB dio una descripción cabal de un grupo de genes de base amplia. "sencialmente, es una mecla genética de geno9tipos disponibles de ma$ adaptables al área para la cual se buscan materiales mejorados. )euniendo un gran número de genotipos diver9sos resulta una ma#or variabilidad genética, la cual da lugar a un ma#or potencial de selec9ción. "n estos casos puede ser agregado al grupo de genes, germoplasma local # exótico con caracter$sticas potenciales deseables. 'n grupo de genes o población de base amplia compuestas de germoplasma adaptado a las
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condiciones locales junto con nuevas fuentes de colecciones de bancos de germoplasma # otras fuentes de raas as$ como germoplasma exótico tendrán en un principio un comporta9miento pobre< será necesaria cierta refinación # más tiempo # trabajo para mejorarlas, pero tendrá el potencial para buenas ganancias a largo plao. 2endrá también ma#or flexibilidad para el desarrollo de los productos de ese germoplasma. "stos esquemas de mejoramiento son llamados de selección recurrente #a que el procedimiento de selección es repetido conse9cutivamente &asta que se llega a los niveles de mejoramiento esperados. "l objetivo pri9mario del mejoramiento de las poblaciones por medio de la seleción recurrente es el de mejorar las poblaciones de ma$ en forma gradual # continua descartando las fracciones mas pobres en cada ciclo< las plantas en la fracción superior se cruan entre ellas para producir una nueva generación para el ciclo siguiente de selección. Las tres fases de un esquema de selección recurrente son igualmente impor9tantes para obtener una buena respuesta de la selección. "l proceso de cruamientos internos tiene una importancia fundamental en este esquemaC regenera la variabilidad genética por el intercruamiento de progenies selec9cionadas lo cual gradualmente incrementa la frecuencia de los genes deseables # de las combinaciones de genes. "sto mejora el comportamiento de la población para las caracter$sticas sobre las que se pone presión de selección. -omo que el proceso de selec9ción se repite a través de varios ciclos, es importante mantener una variabilidad genética adecuada en las generaciones seleccionadas de la población para que la ulterior selección # mejoramiento sean efectivos.
Banco de conservación de maíz "l ma#or banco de germoplasma de ma$ en el mundo es el -F33G2 *Fnternational 3ai and A&eat& Fmprovement -enter o -entro internacional de mejoramiento de ma$ # trigo el cual tiene la colaboración de diversos pa$ses a nivel mundial, =uramérica se encuentra representada por 0rasil # 0olivia # entro america por 3exico */aravito # 4ino, 677>. "l -F33G2 es un organismo internacional, sin fines de lucro, que se dedica a la investigación cient$fica # las capacitaciones relacionadas con el ma$ # el trigo. 2rabaja con cerca de ;77 pa$ses en desarrollo por conducto de oficinas
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en sia, Hfrica # mérica Latina. =omos parte de una extensa red mundial formada por personas # organismos que comparten metas de desarrollo similaresC los sectores público # privado, organismos no gubernamentales # de la sociedad civil, organismos de asistencia # salud, agricultores # la comunidad de asistencia para el desarrollo
2.3.
SELECCIÓN MASAL EN MAIZ
-omo parte del proceso evolutivo las plantas se automejoran por selección natural, aunque a un ritmo mu# lento. ic&o proceso evolutivo de las especies vegetales cultivadas &a sido acelerado por el &ombre *)e#es, ;>>7. 4ue as$ como el ma$ *+ea ma#s L. fue mejorado por el &ombre mediante selección masal efectuada a través de un largo tiempo. La siembra en ambientes diversos dio lugar a la amplia variabilidad genética que a&ora existe en esta especie */arc$a et al., 2002 . La selección masal es el método de mejora9miento de ma$ más antiguo # más simple< es además el menos costoso # el que requiere recursos m$nimos. 'n cierto tipo de selección masal basado en la selección visual de dife9rencias fenot$picas entre plantas # maorcas individuales en los campos de ma$, fue probablemente usado por los agricultores durante las primeras etapas de domesticación # evolución del ma$ &acia una planta de gran producción de granos. La selección masal fue también bastante usada por los pioneros mejo9radores de ma$ que desarrollaron variedades de ma$ de altos rendimientos. un &o# d$a se practica alguna forma de selección masal simple por parte de los agricultores para el mantenimiento de variedades primitivas # de sus propias variedades #, más importante, para seleccionar maorcas # semillas para la siembra en la próxima estación *4, s.f. La selección masal por el fenotipo es efectiva cuando los caracteres para los que se selecciona son fácilmente observables o medibles< por ejemploC altura de planta, contenido en aceite o prote$na de la semilla. -uando los caracteres no pueden ser prejugados por el fenotipo individual de las plantas, se realian ensa#os con la 5 3ejora de plantas alógamas descendencia de las madres seleccionadas, lo cual recibe el nombre de prueba de progenie *progen# test.
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La descendencia puede obtenerse mediante poliniación abierta normal *sin control de los gametos masculinos o puede &acerse controlando la reproducción. "sto dependerá de si el carácter que estemos teniendo en cuenta puede observarse o medirse antes de la fecundación. 1or ejemplo, la altura de la planta se puede medir antes de la fecundación, pero el contenido en prote$na de la semilla no. =i la selección se &ace antes de la antesis, las plantas se eliminan # se permiten cruces aleatorios sólo entre las elegidas. =i se &ace después de la fecundación, las plantas seleccionadas se &abrán cruado, en parte, con las no deseadas. =elección masal es el método más antiguo de la mejora de plantas # probablemente el método más utiliado en fitomejoramiento en el tiempo. unque es relativamente sencillo # fácil de aplicar su eficiencia de la selección es a menudo pobre *0arbosa
et al., 2010 .
La selección de masas, como propuso originalmente, era basada en la selección visual de los fenotipos. La &abilidad de los criadores de plantas para identificar visualmente, a través del fenotipo, los individuos con el genotipo superior es menudo cuestionado en el ma$ # otras especies cultivada *-utrim et al., 1997 .
'no de los estrategias propuestas para mejorar la eficiencia de selección masal fue la estratificación de la ona */)I"), ;>E; # la estratificación genética después *1aterniani G -ampos, 6775.
Ventajas: 3étodo simple
0ajo costo
'na generación por a!o
CLASIFICACIÓ
=elección 3asal -lásica
=elección 3asal "stratificada mbiental
=elección 3asal "stratificada /enética
=elección 3asal con -ontrol 1arental
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S!L!CCIÓ "ASAL SI"#L!
#ro$%emas de %a S"C •
Io &a# control de la poliniación
•
"l fenotipo no es confiable debido a la ocurrencia de la interacción genotipo ambiente # a la incidencia de variabilidad del suelo.
•
La evaluación es subjetiva.
•
"l carácter principal bajo selección, el rendimiento, es de baja &eredabilidad.
•
-uando la muestra selecta es peque!a &a# depresión por endocr$a.
S!L!CCIÓ "ASAL !S&'A&IFICA(A •
-onsiste en dividir el lote en parcela peque!as, por ejemplo de ;7 m6.
•
"n cada parcela se selecciona ; o 6 plantas en competencia perfecta.
•
=e selecciona en todo el lote
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•
e esta manera se trata de minimiar la influencia de la variabilidad edáfica
S!L!CCIÓ "ASAL F!)&I#ICA )'"AL * !S&'A&IFICA(A
Ventajas
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•
=e controla la posible &eterogeneidad del lote
•
=e aplica una selección en todo el lote
S!L!CCIÓ "ASAL !S&'A&IFICA(A +!,&ICA Ventajas •
=e intercala un genotipo uniformeC por ejemplo un &$brido. =e compara cada planta con el testigo en cada estrato .
Inconvenientes •
Ja# que despanojar el testigo para que no contamine la población en selección, o emplear un genotipo andro9estéril.
•
=iembra complicada
S!L!CCIÓ "ASAL C) C)&')L #A'!&AL Ventajas •
=e selecciona las plantas que liberarán polen.
•
=olo las plantas seleccionadas fecundarán a las otras plantas.
•
=e seleccionan solo las plantas poliniadas por los padres selectos.
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MEJORAMIENTO DEL MAÍZ 'ÍBRIDO
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"l desarrollo del ma$ &$brido es indudablemente una de las más refinadas # productivas innovaciones en el ámbito del fitomejoramiento. "sto &a dado lugar a que el ma$ &a#a sido el principal cultivo alimenticio a ser sometido a transformaciones tecno9lógicas en su cultivo # en su productividad, rápida # ampliamente difundidas< &a sido también un cataliador para la revolución agr$cola en otros cultivos. ctualmente la revolución &$brida no está limitada a los cultivos de fecundación cruada, donde se originó exitosamente, # el desarrollo de los &$bridos se está difundiendo rápidamente a las especies autofecundasC el algodón # el arro &$bridos son casos exitosos # conocidos # el trigo &$brido puede ser una realidad en un futuro cercano. =egún la 4 *s.f "l ma$ tropical &a sido tard$amente utili9ado para los altos rendimientos generados por la &eterosis # la investigación para el desarrollo de &$bridos superiores # el uso del ma$ &$brido en los trópicos está recibiendo a&ora más atención. "n algunas onas subtropicales # otros ambientes favorables en los trópicos con condiciones para una alta productividad del ma$, los ma$ces &$bridos &an sido bien acep9tados. "n grandes áreas se obtienen rendi9mientos medios de 59E tK&a, pero esto, sin embargo, no sucede en la ma#or$a de los ambientes tropicales en que se cultiva ma$. Ja# ejemplos de áreas # pa$ses donde el ma$ &$brido cubre @79>7% de la misma, pero aun as$, el rendimiento medio oscila entre 6 96,5 tK&a. =e &an ofrecido varias explicaciones a este &ec&o, entre las cuales las condiciones socio9económicas ocupan un lugar preponderante< sin embargo, se debe analiar primeramente la adecuación de los ma$ces &$bridos. "stos serán tan buenos como los progenitores que parti9cipan en su combinación # a su ve serán la única fuente de germoplasma de la cual derivan. La investigación innovativa llevada a cabo por =&ull *;>7@ sobre el método de mejoramiento de ma$ basado en las l$neas puras dio las bases para una exitosa investiga9ción # desarrollo de los &$bridos. "sto a&ora está avalado por cerca de >7 a!os de investigación de los fitomejoradores de ma$ en los "stados 'nidos de mérica # en otros pa$ses. 2écnicamente, un &$brido exitoso es la primera generación 9 4; 9 de un cruamiento entre dos genotipos claramente diferentes. Iormalmente se producen numerosos tipos de &$brido en todos los programas de m ejora9miento
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para combinar diferentes caracteres de los distintos genotipos. "n el caso de la mejora9miento del ma$, el término &$brido implica un requerimiento espec$fico # diferente, o sea que el &$brido 4; es usado para la producción comercial. "l &$brido debe mostrar un raonable alto grado de &eterosis para que el cultivo # su producción sean económicamente viables. Las retrocruas &an sido ampliamente usadas en el desarrollo # mejoramiento de germoplasma de ma$ dulce. 1or lo general se retrocrua un endosperma mutante del tipo preferido *su, s&6 o bt; a una población selec9cionada adaptada, variedad o l$nea endocriada, autopoliniando la retrocrua para detectar la presencia de los alelos deseados # simultánea9mente cruar estos en el parental recurrente. 'na presión adecuada de selección debe ser aplicada
durante
el
programa
de
cruamientos
para asegurar
un
comportamiento aceptable del germoplasma de ma$ dulce. 'n esquema apropiado de selección recurrente puede ser empleado para mejorar la nueva población de ma$ dulce o la población exótica obtenida en otro lugar. 'n programa de cruas de pedigr$ puede ser usado para el desarrollo de l$neas endocriadas para la producción de &$bridos. demás de las caracter$sticas generales que se tomen en consideración para mejorar cualquier germoplasma de ma$, en el caso del ma$ dulce se deben considerar algunos elementos particulares. "stos sonC la resistencia a enfermedades e insectos, #a que el ma$ dulce es particularmente susceptible a la pudrición del tallo # de la maorca, a enfermedades de la &oja # a gusanos de la maorca 9el da!o de los insectos a las maorcas las &acen inaceptables al consumidor< la calidad de la semilla # su vigor # la calidad culinaria, el almacenamiento # para el enlatado *2rac#, ;>>8.
#o$%aciones -eteróticas. La &eterosis está asociada con la diversidad genética *3iranda, ;>>>, # los fitomejoradores la usan para formar o enriquecer los patrones &eteróticos< pero el manejo de la diversidad genética debe ser selectiva # dosificada para no tener &eterosis negativa *os =antos et al., 6777. Los marcadores moleculares son una &erramienta útil para identificar, separar # agrupar germoplasma, pero no &an sido efectivos para identificar patrones
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&eteróticos debido a la dificultad para predecir con precisión la &eterosis en función de las distancias genéticas.
2"5"
SELECCIÓN DE LOS COMPONENTES DE LAS
ARIEDADES SINTETICAS 'na variedad sintética es aquella que resulta de la crua entre progenitores que &an sido seleccionados por su aptitud combinatoria general. "squema de campo de variedad sintética
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CAPÍTULO III" CONCLUSIONES ! RECOMENDACIONES %"1" CONCLUSIONES "n base a lo consultado se tiene las siguientes conclusionesC
"l método de selección masal es el más utiliado desde la antigedad para el mejoramiento genético en ma$.
1ara mejorar genéticamente un material se debe escoger las caracter$sticas agronómicas que el fitomejorador desee, #a sea esta altura de planta, tama!o de maorca, resistencia a enfermedades.
Las semillas comerciales que los agricultores utilian en la actualidad son de alta producción gracias a rigurosos sistemas de fi tomejoramiento.
"l ma$ &a cambiado tanto en su tama!o como en su forma desde su orijen que es el teocinte.
& partir de la 46 de un cruamiento de mai se considera &ibrido. La utiliación de materiales mejorados genéticamente &a llevado a que nuestros agricultores dejen de sembrar variedades autóctonas de nuestro medio.
%"2" RECOMENDACIONES
1ara un mejor renK&a se debe utiliar materiales mejorados genéticamente *Jibridos.
Io se debe reciclar semillas de &ibridos para luego volver a ser sembradas,#a que estas plantas expresan su máximo rendimiento en la primera genereacion luego su rendimiento se reduce a menos de la mitad del promedio renK&a.
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BIBLIOGRAFÍA -arrillo, -. 677>. "l origen del mai. *"n l$nea. "-. -onsultado, ; dic. 67;5. 4ormato
14.
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17
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