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06/05/2016
CURSO DE PRODUCCIÓN DE
SEMILLAS
SELECCIÓN Y MEJORA DE VARIEDADES DE CULTIVO
Josep Roselló
EEA Carcaixent- IVIA
La idea fundamental de la mejora de las plantas consiste en:
Detectar y aislar grupos de plantas que presenten caracteres
agronómicos diferentes del resto.
Estudiar el comportamiento de estas plantas y comprobar su
interés económico y agronómico.
Multiplicar los nuevos individuos, evitando mezclas o
cruzamientos con otros grupos de plantes de valor diferente.
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Selección sin cruzamiento.
Selección masal
La selección masal es selección de fenotipos.
Consiste en escoger los mejores individuos, guardar semilla de ellos y de la mezcla de semillas
obtenidas (en igual proporción), sembrar la siguiente generación. Se repite el proceso durante
varias generaciones y se obtiene una población con nuevas características. Es un método muy
fácil y, además, tiene la ventaja de que sigue manteniendo la diversidad genética si se tiene en
cuenta el número de plantas mínimo para cada especie.
Selección individual
Se coge semilla de los individuos con las mejores características y se siembran por separado, en
filas, para seleccionar de nuevo las mejores filas. Cada fila corresponderá a plantas muy
parecidas entre sí pues parten de líneas puras, por lo que no interesa observar la variabilidad
dentro de la fila, prácticamente inexistente, sino entre filas. Al final se llega a una, o mejor
varias, líneas puras con las características que queríamos resaltar.
La selección positiva consiste en marcar aquellas plantas que en su fase vegetativa
responden al tipo:
• esto supone inspecciones periódicas para identificar los caracteres positivos y destinar
solo estas a la recogida de semilla,
• las plantas se han de separar de las otras antes de la floración o bien se han de eliminar
las no seleccionadas con la finalidad de su polen no llegue al resto y se perpetúen
caracteres no deseados,
• la selección antes de la floración se confirma con el seguimiento de las características de
la flor y fruto, conservando solo los mejores.
• Con este método solo se seleccionan entre un 10 y un 15% de plantas y proporcionan
una alta presión selectiva.
• en las plantas bianuales de raíz: al final del primer año se examinan las mejores raíces
que se guardan para que florezcan el siguiente año.
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La selección negativa elimina las plantas que no responden
claramente al tipo, dejando que todas las demás lleguen a
semilla, el porcentaje de plantas eliminadas está alrededor del
20 %, por lo cual su presión selectiva es mucho menor.
• A este tipo de selección que elimina las peores plantas antes
de que florezcan (especialmente en el caso de alógamas) se le
llama redada.
Cuando seleccionamos por fruto, aunque estemos utilizando la regla básica de guardar
semilla de las mejores plantas, puede ser que estemos cometiendo algunos errores:
Asumir que el fruto es la descendencia. No es así, el fruto es parte de la madre y está
determinado únicamente por los genes y el medioambiente de la madre. La polinización
afecta sólo a las semillas, no al fruto. Muchas veces, las semillas tampoco delatan si ha
habido un cruce o no hasta la siguiente generación.
Asumir que el fruto llevará semillas que generarán frutos como el que tú seleccionaste.
Pero no es necesariamente así, las condiciones de cultivo influyen mucho.
No escoger un buen padre. En realidad, si la planta es alógama no conoces al padre.
Con plantas autógamas la selección es muy fácil: sólo hay que escoger la mejor planta.
Con plantas alógamas hay que controlar la polinización.
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No selecciones para caracteres arbitrarios. Selecciona una mostaza por el vigor de la planta, y por su
sabor, no por su color. Si eliminas las plantas que dan semillas de ciertos colores quizás estés
eliminando genes de resistencia a enfermedades sin darte cuenta.
Si la temporada ha sido atípica (excepcionalmente lluviosa, por ejemplo), puede que seleccionar las
mejores plantas no coincida con las mejores plantas en condiciones normales. En este caso puede
hacerse una selección más laxa o no guardar semilla ese año.
El vigor es la habilidad de la planta para desarrollarse rápidamente con buena resistencia a las
enfermedades. Sólo deben seleccionarse para guardar semilla las plantas que muestren vigor, las
plantas sanas. Algunas enfermedades pueden transmitirse por las semillas. Conviene que sean
plantas que provengan de semillas no tratadas para descubrir las plantas que tienen una resistencia
innata.
El que guarda semillas muchas veces debe sacrificarse un poco y comerse las plantas “feas” y deja
para semilla aquellas que llevaríamos a un amigo para impresionarle. Si en cada generación nos
comiéramos las lechugas que forman cogollo y dejáramos para semilla las que no acogollan bien, es
muy posible que acabáramos con una población de lechugas que no formasen cogollo.
NOCIONES DE GENÉTICA.
El material genético de las plantas y demás seres vivos, está formado por DNA, una molécula lineal, larga
y en forma de cadena doble formada por cuatro tipos de subunidades.
El DNA tiene dos funciones básicas en su papel como material hereditario:
• Primero, es la única molécula capaz de replicarse, es decir, puede hacerse una copia de sí misma. cada
vez que una célula se divide en dos, éstas sigan teniendo una copia completa de la información
genética.
• Y segundo, transmite información codificada
El gen es la unidad de la genética. Como hemos dicho antes, el DNA porta información codificada. Un gen
lleva las instrucciones para que la célula pueda sintetizar una proteína concreta. Los genes están
dispuestos en estructuras organizadas llamadas cromosomas, visibles al microscopio. Cada cromosoma
contiene el DNA de muchos genes.
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• La mayoría de los seres vivos son diploides, esto significa que tienen dos copias de cada
cromosoma (y de cada gen) en cada una de sus células. El conjunto de los distintos tipos de
cromosomas, con sus genes, de un organismo se llama genoma. El número de cromosomas distintos
de una especie o variedad se designa por n, y 2n
n=3
2n = 6
individuos diploides
gametos
haploides
n=3
2n = 6
individuo con una nueva
combinación de cromosomas
Pero hay una excepción: las células sexuales o gametos (los óvulos y el polen). Son células
que sólo tienen una copia de cada cromosoma, es decir, son haploides.
• LA HERENCIA
• en un individuo existen dos copias de ese gen, supongamos que existen dos formas diferentes: A y a
• A estas “formas” diferentes en que se presenta un gen se les llama alelos.
• Un individuo podrá tener sólo una de las siguientes combinaciones de alelos: AA, Aa o aa
AA
A
Aa
A
a
aa
individuos
a
gametos
Los individuos que presentan los dos alelos de un mismo gen iguales (AA o aa) genéticamente
son individuos puros u homocigotos. Los individuos de alelos diferentes (Aa) son híbridos o
heterocigotos
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Diferentes combinaciones posibles de las células sexuales de dos
individuos observando los alelos de un solo gen.
hembra ( )
macho ( )
Aa
Aa
A
AA
A
a
Aa
Aa
1/2
a
A
1/2
a
1/2
A
1/4
AA
1/4
Aa
1/2
a
1/4
Aa
1/4
aa
aa
LAS BASES DE LA HERENCIA: LA GENÉTICA DE MENDEL
• Ley de la segregación o que los genes se distribuyen sin mezclarse
A: amarillo
a: verde
P
F1
1/2
a
1/4 Aa
1/4 Aa
1/2
a
1/4 Aa
1/4 Aa
A
1/2
1/2
AA x aa
Aa
1/2
genotipo: Aa
fenotipo: amarillos
F2
A
1/2
1/4 AA
genotipo
1/2 Aa
1/2
A
1/4 AA
1/4 Aa
1/2
a
1/4 Aa
1/4
aa
A
a
dominante al alelo A y
recesivo al alelo a, por
lo cual tanto los
guisantes AA como los
Aa serán amarillos, y
sólo los aa serán
verdes.
1/4 aa
fenotipo
3/4 amarillos
1/4 verdes
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• Ley de la distribución independiente o que los genes localizados en distintos
cromosomas se distribuyen independientemente:
A: guisantes amarillos
AABB X aabb
P
AaBb x AaBb
F1
a: guisantes verdes
B: tallo alto
b: tallo bajo
9/16 A_B_
amarillos, altos
3/16 A_bb
amarillos, bajos
3/16 aa B_
verdes, altos
1/16 aa bb
amarillos, bajos
F2
• COMO HACER LA SELECCIÓN DE NUEVOS TIPOS
• OBJETIVO
• normalmente, nuestro objetivo será adaptar la variedad a nuestro entorno, pero en esa
adaptación se podrían perder genes útiles para otra zona.
• CUÁNDO Y QUÉ SELECCIONAR
• La selección ha de ser contínua, na variedad en la que no se practica selección puede
degenerar rápidamente.
• Puede hacerse selección en cualquier estadío vegetal, cuando florece, cuando fructifica...
Normalmente se hace selección en cada uno de estos estadíos. En el caso de alógamas es
conveniente hacer selección antes de que la flor madure.
• Observamos la planta entera y no sólo el fruto
• Características de la planta: precocidad, resistencia a enfermedades, resistencia a insectos,
resistencia a la sequía, buen almacenamiento, vigor, color, espigado tardío, rusticidad,
uniformidad o falta de ésta y conformidad con el tipo.
• del fruto: el color, forma, tamaño, grosor de la carne, productividad, capacidad de ser
almacenado, sabor y muchas más.
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• Cuando seleccionamos por fruto podemos cometer errores como:
• Asumir que el fruto es la descendencia
• Asumir que el fruto llevará semillas que generarán frutos como el seleccionado, pero las
condiciones de cultivo influyen mucho.
• No necesariamente escogemos la mejor madre
• No seleccionamos para caracteres arbitrarios
• Si la temporada ha sido atípica, hacer una selección más laxa o no guardar semilla ese
año.
• Sólo deben seleccionarse para guardar semilla las plantas que muestren vigor, las
plantas sanas
• El que guarda semillas muchas veces debe sacrificarse un poco y comerse las plantas
“feas” y dejar para semilla las mejores.
• EL TAMAÑO DE LA POBLACIÓN
• lo suficientemente grande como para descartar individuos y quedarnos con el número
suficiente de plantas para conservar las características de la variedad sin caer en la
endogamia.
• En poblaciones de plantas autógamas existe mucha variabilidad, pero ésta se encuentra en
la población: es un conjunto de líneas diferentes. En estos casos, conviene guardar semilla de
unas 20 plantas. En poblaciones de autógamas muy uniformes, como es el caso de las judías
basta con guardar semilla de 5 plantas.
• En el caso de alógamas el número de plantas mínimo es más variable, dependiendo de las
características de la especie. Puede variar desde 5 plantas como mínimo en el caso de las
cucurbitáceas (calabaza, pepino, sandía...) a 100 plantas en el caso del maíz pues presenta
mucha depresión consanguínea.
• Si se va a guardar semilla de plantas que no se conocen muy bien, se siembran más semillas
que el número de plantas que se necesitarán. Así, es posible descubrir todas las variaciones
de la planta, observar sus características y seleccionar los rasgos más deseables.
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EL TAMAÑO DE LA POBLACIÓN
Si vamos a hacer selección, tendremos que partir de una población lo suficientemente grande como
para que nos permita descartar individuos y quedarnos con el número suficiente de plantas para
conservar las características de la variedad sin caer en la endogamia.
Hay diferencias entre plantas autógamas y plantas alógamas.
En algunas poblaciones antiguas de plantas autógamas existe mucha variabilidad, pero ésta se
encuentra en la población: es un conjunto de líneas diferentes. En estos casos, se recomienda
guardar semilla de unas 20 plantas. En poblaciones de autógamas muy uniformes, como es el caso
de las judías, que normalmente se conservan guardando semilla de unas pocas plantas, basta con
guardar semilla de 5 plantas.
En el caso de alógamas el número de plantas mínimo es más variable, dependiendo de las
características de la especie. Puede variar desde 5 plantas como mínimo en el caso de las
cucurbitáceas (calabaza, pepino, sandía...) a 100 plantas en el caso del maíz pues presenta mucha
depresión consanguínea.
• VARIABILIDAD
• La mejora genética vegetal trata de obtener, a partir de la variabilidad o diversidad genética
existente, nuevas variedades con las características que nosotros queramos. Por ello, es
importante mantener unos recursos genéticos lo más diversos posible como base para la
mejora vegetal.
• No podemos crear variabilidad, sino que ésta es el resultado de las mutaciones que se han ido
produciendo de forma natural a lo largo de la evolución.
• Algunas situaciones afectan a la variabilidad como: las migraciones de las plantas, el
apareamiento selectivo (por ejemplo cruces entre plantas tempranas y cruces entre tardías,
pero no entre ellas), la deriva genética (cuando la población está formada por un número
pequeño de individuos los genotipos de los descendientes pueden no ser representativos de la
población original), el efecto fundador (cuando una población coloniza un nuevo territorio con
pocos individuos, pronto se crea una nueva variedad), el efecto de cuello de botella (cuando
por causas naturales o no una población ve disminuido su tamaño), la consanguinidad y la
selección
• En cualquier caso, deberemos poder distinguir entre la variabilidad genética de la ambiental
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• TÉCNICAS BÁSICAS
• Si no hay variabilidad no puede haber mejora
• Para tener éxito comenzaremos siempre por caracteres sencillos de herencia no cuantitativa,
que tengan alta heredabilidad.
• El número de plantas del que se parte depende de la heredabilidad del carácter y de la
diversidad de la población. Si se parte de pocas plantas conviene no ser muy estricto en las
primeras selecciones. Pero si se parte de muchas plantas podemos seleccionar y quedarnos
con menos.
• TIPOS DE SELECCIÓN
• Selección positiva
• Consiste en escoger los individuos de una población según sus buenas características
• Selección negativa
• eliminamos las peores plantas y guardamos semilla del resto. A este tipo de selección se le
llama redada
• SELECCIÓN EN AUTÓGAMAS
• Selección sin cruzamiento.
• Selección masal
• Consiste en escoger los mejores individuos, guardar semilla de ellos y de la mezcla de
semillas obtenidas (en igual proporción), sembrar la siguiente generación. Se repite el
proceso durante varias generaciones y se obtiene una población con nuevas características.
Es un método fácil y mantiene la diversidad genética si se guarda el número de plantas.
• Selección individual
• Se coge semilla de los individuos con las mejores características y se siembran por
separado, en filas, para seleccionar de nuevo las mejores filas
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• Selección con cruzamiento.
• Selección masal con cruzamiento
• Buscaremos dos líneas que tengan dos buenas características para intentar combinarlas en una
sola línea. Utilizaremos las técnicas de polinización manual descritas para crear el híbrido. A
partir del híbrido se suceden varias generaciones de autofecundaciones en las que la única
selección que se realiza es selección negativa (comerse las peores plantas). Al cabo de 7 a 10
generaciones, se obtienen diversas líneas puras en las que se realiza selección individual.
• Selección genealógica
• creamos un híbrido por cruce entre dos líneas con características interesantes. realizaremos
selección inter e intrafamiliar. Es decir, las semillas obtenidas de cada híbrido se siembran en
líneas diferentes, y se seleccionan las mejores líneas y los mejores individuos de cada línea.
Tras 10 a 12 generaciones, obtendremos las líneas puras que nos interesan
• Selección de descendiente único
• Partimos de un cruce para obtener un híbrido. de cada híbrido recogeremos sólo una semilla. Y
así sucesivamente en cada generación en las que sólo practicaremos selección negativa. Tras 8
a 10 generaciones, obtendremos líneas puras que multiplicaremos y seleccionaremos.
• SELECCIÓN EN ALÓGAMAS
• Las plantas alógamas son fuertemente heterocigotas y en cada polinización cruzada esta
heterocigosidad se mantiene. Si nos esforzáramos a crear líneas puras u homocigotas nos
encontraríamos con casos de depresión consanguínea con plantas de peor calidad. Además,
en cuanto las plantas se dejaran en polinización abierta la heterocigosidad se restauraría
rápidamente.
• Selección masal individual
• Es el mismo método que hemos visto en autógamas, pero con algunas adaptaciones: la
selección se realiza antes de que ocurra la polinización para asegurar que sólo las plantas
seleccionadas son las que se reproducen entre ellas.
• Selección masal familiar
• Se seleccionan familias enteras que se cultivan en filas o grupos. Se selecciona entre familias
y dentro de ellas.
• Selección recurrente
• Se alternan selección y autofecundación con polinización abierta. Y vuelta a comenzar varias
veces
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• CARACTERÍSTICAS A SELECCIONAR EN AGRICULTURA ECOLÓGICA
• la base es la planta entera en relación a su entorno: una planta se adaptará a las
condiciones de agricultura ecológica cuando se seleccione, mantenga y propague
bajo esas condiciones.
• La mejora genética vegetal ha de poder realizarla el agricultor, junto con el mejorador
profesional y el consumidor.
• deberíamos limitar la homocigosidad al mínimo y permitir la diversidad en la población
• Esta diversidad también puede entenderse como mayor número de variedades
locales dentro de una especie
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Caracteres de interés:
Máxima diversidad en la planta y en la población,
Sistema radicular profundo,
Capacidad de asimilar nutrientes,
Capacidad de reproducirse naturalmente,
Vigor,
Tolerancia al estrés,
Competitividad frente a malas hierbas,
Resistencia poligénica a plagas y enfermedades y
Gustos del consumidor
Calidad biológica y nutritiva
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HACIA
UNA
SELECCIÓN
DE
PLANTAS
ECOLÓGICA
¿Por qué una selección distinta para la agricultura ecológica?
Razones conceptuales:
La productividad y la calidad de los cultivos depende de su genotipo en interacción con su
ambiente de cultivo. Los cultivos actuales están seleccionados para otros ambientes
(fertilizantes, plaguicidas).
Las características de los cultivos que necesitamos son diferentes: Eficacia del uso de
nutrientes/profundidad de raíces (poco Nitrógeno en primavera), desarrollo de tipos que
compitan con el crecimiento de malas hierbas, y control de enfermedades (tolerancia de
amplio espectro). UN CONCEPTO DIFERENTE DE LA SALUD DE LAS PLANTAS.
Mayor énfasis en características de alta calidad, lo cual requiere criterios específicos de
selección.
Criterios para la Selección de Plantas ecológicas.
NIVEL DE FINCA
Dentro de Sistemas Cerrados
- tanto como sea posible
- es difícil encontrar fincas mixtas, se está experimentando con situaciones de estrecha cooperación entre agricultores y ganaderos con cría de ganado;
- plantea nuevas preguntas a seleccionadores de plantas: variedades de caña larga para tener más paja para compostar el estiércol, cría de ganado con
alimentos de bajo contenido energético
Que favorezcan la Autorregulación
- la fertilidad del suelo es muy importante: vida del suelo, contenido en humus, estructura
- rotación de cultivos (nematodos de la remolacha … rotación de 6 años)
- elección de cultivos dirigido a equilibrar el ecosistema
- se necesita una gran variedad de cultivos para dar opciones de manejo del suelo
Que incrementen la Biodiversidad Agraria
- variación en las especies de organismos para estimular la autorregulación
- presencia de elementos naturales como canales, setos, etc.
- potenciar una variada vida del suelo
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Criterios para la Selección de Plantas ecológica.
NIVEL DE PLANTA
Que mantengan la Capacidad Reproductiva Natural
- proceso semilla>planta>semilla
- necesario para continuar el programa de selección bajo condiciones ecológicas
- permite la adaptación por selección natural cuando se cultiva a lo largo de los años - la capacidad de
autorreproducción es un criterio para medir la vitalidad de las plantas
Que favorezcan la Capacidad de Adaptación Independiente
- evolución general de los Genotipos por Interacciones Ambientales
- la AE tiene una mayor variación temporal/estacional
- tiene una mayor variación espacial dentro y entre fincas > requiere una mayor capacidad adaptativa del
cultivo
- concepto de especialista frente a generalista … para la AE necesitamos un poco de ambas en cada cultivo
- características importantes: eficacia en el uso de los nutrientes minerales, profundidad de enraizamiento,
desarrollo del cultivo que sofoque el crecimiento de las malas hierbas, resistencia frente a las
enfermedades y plagas.
NIVEL SOCIAL
Socio-económico: interacción entre agricultor, seleccionador, comerciante.
- selección participativa: papel activo en la selección en la propia finca
- valor añadido de combinar la experiencia de agricultores y seleccionadores
- intercambio libre de recursos genéticos entre todos los implicados
- Implicación de los consumidores
Legislación y normativa adaptada a los principios de la AE.
- Relajación de algunos criterios oficiales actuales, en particular el de la Uniformidad en algunas características, para
la autorización de cultivos y su registro oficial
- Adaptar los protocolos para el examen de variedades de los valores culturales y agronómicos.
- Mantenimiento en la legislación del ‘Privilegio de los Agricultores’
Diversidad cultural de los sistemas/empresas de selección.
- ni monopolios ni patentes
- diversificación de las iniciativas de selección, como las compañías de semillas convencionales que disponen de una
línea propia de selección para AE, selección en la propia finca
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Estimular iniciativas de selección
- examinar los bancos de semillas existentes buscando variedades adecuadas para selección
- Capacitar seleccionadores convencionales en selección ecológica
- Capacitar agricultores en los principios de selección
- Organizar encuentros entre agricultores , seleccionadores y consumidores
Desarrollar nuevas estructuras financieras
• La selección ecológica será cara mientras el mercado sea pequeño
• El apoyo financiero del gobierno será temporal, sólo para la fase de inicio
• la selección no puede pagarse únicamente con la venta de variedades
• se necesitan relativamente más variedades
• se debe aumentar el examen de variedades
máxima diversidad en la planta y en la población,
sistema radicular profundo,
capacidad de asimilar nutrientes,
capacidad de reproducirse naturalmente,
vigor,
tolerancia al estrés,
competitividad frente a malas hierbas,
resistencia poligénica a plagas y enfermedades y
gustos del consumidor: calidad biológica.
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