Mejoramiento Genético de Plantas Alógamas: Fundamentos y Métodos
Características de las Plantas Alógamas
Las plantas alógamas se caracterizan por el intercambio de polen en cada generación sexual, lo que resulta en altos niveles de heterocigosis. Este proceso se basa en:
- Individuos heterocigotos.
- Poblaciones diversas.
- Equilibrio de Hardy-Weinberg.
- Depresión por endocría.
- Heterosis.
En el mejoramiento genético de estas plantas, se pueden explotar todos los efectos genéticos, y es crucial recuperar la heterocigosis.
Mecanismos de Polinización Cruzada
Las plantas alógamas presentan un alto porcentaje de polinización cruzada natural debido a fenómenos biológicos como:
- Monoecia: Presencia de ambos sexos en órganos separados, pero en la misma planta.
- Dioecia: Estambres y pistilos separados en distintas flores e individuos.
- Dicogamia: Maduración no simultánea de estambres y estigmas.
- Protandria: Maduración de las gónadas masculinas antes que las femeninas.
- Protoginia: Maduración del pistilo antes que los estambres.
- Heterostilia: Flores con estilos de diferente longitud en distintos individuos.
- Esterilidad.
- Autoincompatibilidad.
Heterosis y su Importancia en la Agricultura
La heterosis, o vigor híbrido, es el fenómeno por el cual la progenie de variedades o cruces entre especies muestra mayor biomasa, velocidad de desarrollo y fertilidad que sus progenitores. Su importancia en la agricultura radica en:
- Aumentos significativos en los rendimientos.
- En maíz, el rendimiento ha aumentado al menos un 15% gracias a los híbridos.
- Se estima que el 65% de la producción mundial de maíz es híbrida, al igual que en sorgo y girasol.
- Los híbridos ofrecen ventajas de rendimiento entre un 15% y un 50%.
- El maíz híbrido responde mejor al riego y la fertilización.
Bases Genéticas de la Heterosis
Existen tres hipótesis principales que explican la base genética de la heterosis:
- Hipótesis de la Dominancia: La endocría genera homocigotos para alelos recesivos deletéreos. En la F1, estos alelos se encuentran en heterocigosis, expresándose solo los dominantes, lo que confiere mayor vigor.
- Hipótesis de la Sobredominancia: Las interacciones alélicas en un locus heterocigótico producen un efecto sinérgico superior al de ambos padres homocigotos.
- Hipótesis de la Pseudo-Sobredominancia: Alelos dominantes para dos o más genes ligados en repulsión impiden la homocigosis dominante para ambos genes en un individuo.
Estrategias de Mejoramiento Genético en Plantas Alógamas
El mejoramiento de plantas alógamas presenta dos alternativas principales:
- Obtención de poblaciones mejoradas.
- Obtención de una generación F1 con vigor híbrido.
Clasificación de Métodos de Mejora de Poblaciones
- Selección masal.
- Selección individual.
- Selección recurrente.
- Selección recurrente en base a la habilidad combinatoria.
Una población mejorada presenta una mayor frecuencia de genes favorables en comparación con la población original. El aumento de esta frecuencia depende de:
- Variabilidad genética presente.
- Método de selección empleado.
- Tamaño de la población.
- Técnica y precisión de las evaluaciones.
- Influencia y interacción con el ambiente.
- Efectos pleiotrópicos (un gen que afecta varios caracteres).
Poblaciones vs. Híbridos (F1)
- Población: Mezcla de un gran número de genotipos, lo que proporciona mayor estabilidad fenotípica. Una mayor variabilidad genética ofrece mayor protección.
- Híbrido (F1): Proveniente del cruzamiento entre dos líneas endogámicas, constituido por pocos genotipos. Su superioridad se debe a la combinación favorable de genes en condición heterocigota. La superioridad solo se manifiesta en la generación F1; en la F2, la segregación génica produce individuos con genes recesivos desfavorables en homocigosis.
Obtención de Poblaciones Mejoradas: Selección Masal
La selección masal es un método donde se eligen plantas individuales basándose en su fenotipo. Las semillas de los individuos seleccionados se mezclan para el siguiente ciclo de siembra y selección. Es efectiva cuando:
- El carácter tiene alta heredabilidad.
- Hay acción génica aditiva.
- Se utiliza una muestra grande para evitar la endocría.
Procedimiento:
- Se seleccionan individuos (50-100, 400, 2000, 4000) por sus caracteres deseables.
- Se cosechan las semillas de los individuos seleccionados «en masa».
- Se siembran en la siguiente generación.
- Recombinación: Se genera una nueva población que puede constituir un cultivar (variedad de polinización abierta).