Introducción
Si tenemos ausencia de variación para determinados caracteres, tenemos que generarla.
La generación de variación puede ser por:
- Mutación artificial o inducida
- Variación somaclonal
- Poliploidía
- Haploidía
- Hibridación interespecífica
Mutación artificial
Mutación artificial: es la mutación inducida por un agente mutágeno que es un complemento para incrementar la cantidad de variación.
- Condiciones que debe reunir un agente mutagénico
Debe ser efectivo sobre el material hereditario para causar mutaciones e inocuo para el hombre.
- Tipos de agentes mutagénicos
Pueden ser físicos o químicos.
- Físicos:
- Radiaciones ionizantes
+ Rayos X, α, β..
+ Unidades de exposición o cantidad de radiación, roentgen (R)
+ Unidad de radiación absorbida (rad)
Producen: daños directos e indirectos
Aplicación: Crónica, aguda.
La eficacia depende de: el tipo de radiación, El material vegetal, es decir, tipo de tejido, ciclo de división, nº de cromosomas, volumen nuclear, genotipo. Factores externos, como tª, humedad, oxígeno.
- No ionizantes:
+ Rayos ultravioleta. Facilidad de manejo, facilidad de adquisición, máxima eficacia a 260 nm de longitud de onda.
Influyen los mismos factores que para las radiaciones.
. Ultrasonidos: roturas celulares y cromosómicas, efectos inapreciables, poca utilidad.
. Choques térmicos: mutaciones cromosómicas, anormalidades fisiológicas.
- Químicos: Etilmetanosulfonato, 2-aminopurina, 5-bromouracilo, ácido nitroso.
- La mutagénesis localizada o dirigida
Mutagénesis dirigida:
- In vitro: se generan mutaciones en un gen de secuencia conocida.
+ mutagénesis dirigida mediante el uso de un oligonucleótido
- Se produce la sustitución de un par de bases.
- Inserción de bases.
- Deleción de bases.
+ conocimiento de sitios de restricción (digestión doble)
- Intercambio de fragmentos.
- Eliminación de fragmentos.
- Conjunto de deleciones.
- Mediante trasposones:
Transposones o secuencias transponibles: secuencias de ADN repetidas con capacidad para moverse.
Son secuencias de inserción o escisión.
Sólo se insertan en lugares específicos, si identificamos el transposón que afecta a nuestro gen de interés tendremos una mutación lacalizada.
- Utilización de la mutagénesis inducida en la mejora.
Es la inducción de variación, se produce al azar. La mayoría serán deletéreas y en general recesivas.
Su identificación es difícil de detectar en la generación tratada, habría que recoger toda la semilla producida.
- Diploides: Autofecundaciónà generación M0 , selección en M1 de homocigotos recesivos. Transferencia de mutación por retrocruzamiento.
- Especies de reproducción vegetativa: Identificación de mutantes, propagación vegetativa. Pocos cambios y dosis suaves de mutágeno.
- Haploides: Identificación directa de mutantes, utilización directa o por duplicación.
- Poliploides: Identificación complicada.
Consecuciones y perspectivas de la mutagénesis inducida:
- Se han producido:
Genes de resistencia a enfermedades
Genes de precocidad.
Genes de resistencia al encamado.
- En vías de introgresión:
Genes de crecimiento determinado.
Genes de ausencia de factores antinutritivos.
Genes de androesterilidad.
Variación somaclonal
Con el cultivo in vitro conseguimos plantas descendientes idénticas a las plantas progenitoras.
Pero en ocasiones esto no sucede y aparece una fuente intesperada de variación, es la variación somaclonal.
Resultados: Somaclones de caña de azúcar resistentes a enfermedades, también en patata, ajos, arroz, sorgo,ornamentales.
- Factores que afectan a la variación obtenida:
- Tipo de tejido (fase de callo mayor tasa de variación)
- Constitución genética.
- Medio de cultivo.
- Edad del tejido.
Inconvenientes:
- Muchas veces se produce variación negativa.
- Cuando el resultado es positivo lleva aparejados cambios negativos.
- Cambios no heredables.
Es muy útil en ornamentales po la variación en la morfología de las hojas y flores (a la gente le gusta lo raro).
Poliploidía (avena, patata, cacahuete)
Organismo con un número entero de genomios mayor de 2.
La poliploidía:
- En casi todas las especies se produce de forma natural o espontánea.
- Generalmente tiene baja frecuencia.
- Un tercio de fanerógamas son poliploides.
- También pueden obtenerse artificialmente.
Aneuploides: si el número de cromosomas no es un múltiplo entero de genomios, pero el número de cromosomas es distinto del número básico.
Autopoliploides: Individuos con un número de genomios múltiplo del complemento habploide n. 3n,4n,5n…
Obtención de autipoliploides.
Con colchicina se produce mitosis anormal (c-mitosis), debido a que se impide la formación del huso cromático y tabique celular.
No se reparten las 4n cromátidas y tenemos una célula tetraploide con el consiguiente individuos tetraploide.
Si hacemos dos ciclos de inducción de colchicina y partimos de un tetraploide, obtenemos un octoploide.
Factores a tener en cuenta en la utilización de la colchicina.
- Aplicación en inmersión, microinyección y absorción.
- Aplicación a semillas, plántulas, etc…
- Dosis al 0,01 – 0,2 % y 24-96 horas.
- Sólo algunas células se convierten en 4n.
Identificación de autopoliploides.
- Morfología y desarrollo. Gigantismo o mayor velocidad de desarrollo.
- Caracteres citológicos. Células, estomas, o granos de polen de diferente forma.
- Conteo cromosómico.
Fertilidad de los autopoliploides.
En poliploides recientes:
- Mitosis normal
- La meiosis puede presentar problemas (gametos desequilibrados, cigotos anormales).
- >4x imposible formación de gametofitos fértiles.
Antiguos:
- Selección natural favorece una meiosis regular.
- Si existe posibilidad de reproducción vegetativa se ve también favorecida.
Los autopoliploides en la mejora
Son muy infértiles, desarrollan una gran masa vegetativa con órganos mayores.
Éxito en:
- Nº de cromosomas del diploide bajo.
- Especie alógama.
- Cultivo aprovechable por partes vegetativas.
Alopoliploides: Son especies con genomios de dos o más especies.
Se adicionan dos genomios y se obtienen híbridos interespecíficos.
Aloploides naturales
Dos estrategias:
- Duplicación del nº de cromosomas de un híbrido interespecífico entre dos especies diploides.
- Hibridación entre dos autoploides
La fertilidad de los aloploides es mayor cuanto más distintas sean las especies que han intervenido.
Alopoliploides artificiales
- Obtención del híbrido interespecífico (más o menos difícil dependiendo de lo alejadas que estén las especies parentales).
- Duplicación del nº de cromosomas con colchicina.
La fertilidad del aloploide es inversa a la del híbrido interespecífico.
Anfidiploides artificiales
Presentan combinación de características:
- Alto contenido proteico y productividad elevada del trigo.
- Alto contenido en lisina y rusticidad del centeno.
Haploides
Son los individuos con la mitad de cromosomas que el número básico.
Doble haploide: haploide de un diploide duplicado.
Según su origen:
- Los correspondientes a diploides se denominan monohaploides
- Los correspondientes a poliploides son polihaploides.
El haploide de un tetraploide es un dihaploide.
- Haploidía natural: ocurre en vegetales superiores.
Se desarrolla una planta a partir de una célula haploide no fecundada.
El mecanismo más usual es la partenogénesis (se asigna el nuevo individuo a partir del gameto femenino).
- Obtención artificial:
- El más utilizado es el cultivo de anteras o microesporas.
- Cruzamientos interespecíficos.
- Polinización con polen extraño.
- Identificación de haploides:
- Conteo de número de cromosomas.
- Fertilidad de haploides:
- Si es un monoploide la meiosis es irregular.
- Si es un haploide de un tetraploide reciente (artificial), es un dihaploide y su meiosis es regular.
Hay casos intermedios:
- Haploides en mejora:
- Obtención de líneas puras por duplicación cromosómica (dobles haploides).
- Facilitar la mejora de especies autotetraploides.