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, número de cromosomas, volumen nuclear, genotipo. Factores externos, como temperatura, 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 localizada.

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: Autofecundación → 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.

Consecuencias 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 inesperada 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 por 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

Autopoliploides: Individuos con un número de genomios múltiplo del complemento haploide n. 3n, 4n, 5n…

Obtención de autopoliploides:

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 individuo 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:

• Número de cromosomas del diploide bajo.
• Especie alógama.
• Cultivo aprovechable por partes vegetativas.

Alopoliploides

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 número 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 número 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.