Etapas, evolución y herramientas de la obtención vegetal

ETAPAS DE LA MEJORA GENÉTICA

La mejora genética moderna cuenta con dos etapas:

  • La primera es conseguir variabilidad genética mediante diferentes técnicas.
  • La segunda consiste en seleccionar los cultivares así obtenidos hasta desarrollar variedades adaptadas a condiciones específicas.

Hasta el siglo XX los avances en mejora genética vegetal fueron prácticamente nulos, puesto que los cruces que se producían no eran intencionados, y por tanto, no se favorecía la biodiversidad.

EVOLUCIÓN DE LA OBTENCIÓN VEGETAL

El desarrollo de nuevas variedades vegetales a través de la mejora genética es una actividad  compleja que requiere una gran inversión económica a largo plazo: la elección de las líneas parentales que puedan transmitir las características buscadas, la realización de cruzamientos, la selección y depuración posterior, etc.

Son actividades que, según las especies, suponen un plazo de tiempo de hasta 10 ó 12 años y costosas inversiones en material y personal técnico. De manera que el coste medio asciende a varios millones de euros hasta poner en el mercado una nueva variedad.

HERRAMIENTAS DE LA OBTENCIÓN VEGETAL

La finalidad de la mejora genética vegetal es aumentar el rendimiento, la calidad y/o reducir los costes productivos en lo que atañe a los alimentos, plantas ornamentales y otros productos industriales provenientes de las plantas de cultivo.

Teniendo en cuenta, a su vez, la satisfacción de la población, del productor y del propio entorno.

Para seleccionar o mejorar las plantas y los cultivos pueden utilizarse distintos procedimientos genéticos. La elección de uno u otro depende de las características de cada especie y de los recursos humanos y económicos disponibles, pero siempre tienen el objetivo común de conseguir un aumento de la producción o la mejora sustancial de las distintas variedades para satisfacer así las necesidades de la población.

Con carácter general y de forma simplificada, las técnicas de mejora genética se pueden agrupar en tres bloques:

La hibridación es la acción de cruzar sexualmente dos individuos de distinta constitución genética, es decir, dos variedades o especies diferentes, para conseguir potenciar en la descendencia caracteres parentales deseados. De esta combinación se derivan también otros rasgos indeseados, es por ello que tras la hibridación suele ser necesario realizar un proceso de selección durante varias generaciones, eliminando así aquellas plantas que sostengan rasgos desfavorables. Cuando se obtienen híbridos cuyos caracteres deseados ya están suficientemente desarrollados, se suelen reproducir por métodos asexuales (injerto, acodo), de esta forma se consigue sostener los rasgos idénticos entre individuos. Se trata de una tecnología dominante en el momento actual, que hizo su aparición con la llamada revolución verde, a mediados del siglo XX.

En la hibridación de ácidos nucleicos (ADN o ARN) se combinan dos cadenas de ácidos nucleicos con secuencias de bases complementarias en una única molécula de doble cadena, que adquiere la estructura de doble hélice. Dos cadenas complementarias se unen rápidamente porque la velocidad de hibridación es directamente proporcional a la similitud genética entre las dos muestras.

La mejora vegetal aplica los principios de la genética para, cruzando dos variedades o especies diferentes, producir variedades con mayor resistencia a las enfermedades, mejores valores nutricionales o sabores más agradables. Este fenómeno se aprovecha en la producción a gran escala de cultivos hortícolas y maíz.

La mejora vegetal se puede definir como el sistema de cruzamiento y selección genética de plantas para el desarrollo de nuevos cultivos estables de mayor calidad y rendimiento y que respondan a las exigencias del mercado

Los programas de mejora vegetal se pueden llevar a cabo mediante diferentes métodos, que dependerán de las características de las especies a mejorar así como de los recursos humanos y económicos disponibles. Métodos convencionales de cruzamiento e hibridación interespecífica, o técnicas modernas como la ingeniería genética (biotecnología), son algunas de las herramientas que se utilizan de forma habitual en los programas de mejora

La mejora genética clásica se basa en el cruzamiento deliberado (planta-planta) entre dos individuos de la misma especie para obtener nuevas líneas puras con características deseables.

Sin la necesidad de un conocimiento previo de la genética de las líneas parentales y en base a caracteres fenotípicos (visuales), las líneas resultantes incorporan los genes (secuencias específicas de ADN) con información para aquellos rasgos más deseados que son seleccionados de forma artificial y conservados en las nuevas variedades.

Línea A  Variedad precoz (gen dominante). Fruto asurcado (gen recesivo).

Línea B Variedad tardía (gen recesivo). Fruto redondo (gen dominante).

Híbrido F1 Variedad precoz con fruto redondo.

El híbrido F1 descendiente de 2 líneas puras es perfectamente homogéneo.

La mejora clásica se basa en gran medida en la recombinación homóloga que se da durante la meiosis, un tipo de recombinación genética que permite el entrecruzamiento de cromosomas apareados similares para generar nuevas secuencias de ADN, lo que favorece la diversidad en las líneas resultantes

Algunas de las características que los mejoradores han tratado de incorporar a las plantas cultivadas en los últimos 100 años incluyen:

  • Resistencias a virus, hongos, bacterias.
  • Incremento de la calidad y cantidad de las cosechas.
  • Aumentar la tolerancia a fenómenos ambientales (salinidad, temperaturas extremas, sequía).
  • Aumentar la tolerancia a insectos.
  • Aumentar la tolerancia a herbicidas.

En vez de cruzar sexualmente dos plantas y que se recombine toda la cadena de ADN, lo que se hace es incorporar solo uno o varios o genes de la misma (cisgénesis) o de otra especie, mediante diferentes técnicas de laboratorio. De esta manera se consigue modificar la cualidad deseada, sin que afecte al resto de las características de la planta. Tecnología cada vez más implantada en la agricultura mundial, en especial en el continente americano y en el asiático, con fuerte expansión en África y con escaso desarrollo en Europa.

La ingeniería genética es la manipulación y transferencia de ADN de un organismo a otro para crear nuevas especies, corregir defectos genéticos o fabricar distintos compuestos.

El ADN es una base fundamental de información que poseen todos los organismos vivos.

En agricultura, gracias a la ingeniería genética se han podido modificar las características de gran cantidad de plantas para hacerlas más útiles hombre.

Los resultados de la ingeniería genética aplicada a la agricultura son la resistencia a herbicidas, insectos y enfermedades microbianas; el incremento del rendimiento fotosintético; la mejora en la calidad de los productos agrícolas,  o incluso la creación de productos de interés comercial.

Marcadores moleculares

Los marcadores moleculares son biomoléculas que se pueden asociar con un rasgo genético de un organismo, ya que la presencia del marcador implica necesariamente la de ese gen.

Existen dos tipos: los marcadores bioquímicos (las proteínas y las isoenzimas) y los de ADN, de los que hay varias clases según estén basados en la amplificación o en la hibridación o sean mixtos.

Aplicaciones de los marcadores moleculares

Los marcadores ofrecen la posibilidad de estudiar poblaciones de organismos y seleccionar aquellos que presenten interés para el hombre. Gracias a ellos se pueden mejorar distintas especies en agricultura.