Universidad Veracruzana

Este curso se ubica en el área de optativas del programa de posgrado de Biotecnología y Ecologia aplicada; otorga 6 créditos (2 horas teóricas y 2 horas prácticas por semana); está concebido como una aplicación de la genética al mejoramiento de plantas. Representa una opción para adquirir en un ambiente de respeto y tolerancia la base teórico-práctica que le permita al alumno conocer los métodos modernos de mejoramiento, y su utilización en especies autopolinizadas y de polinización abierta. Los alumnos desarrollarán además habilidades para manejar diversos softwares que les permitirán calcular e interpretar adecuadamente diferentes parámetros genético para su uso en los programas de mejora. Las estrategias metodológicas contemplan: actividades prácticas, la observación de videos y la investigación documental. El desempeño de la unidad de competencia se realiza mediante el reporte de prácticas, cuestionarios, ensayos y un examen final que cumplan con los criterios de: puntualidad en la entrega, presentación adecuada, redacción clara y coherencia.

• Tema 1. Introducción a la mejora genética. Los fines de la Mejora. Paralelismo entre Mejora Genética y Evolución. Base Científica de la mejora. Centros de origen y diversidad vegetal Las primeras variedades: el paso de silvestre a cultivada, proceso de domesticación. Hacia Períodos de la mejora: de los primeros materiales a las variedades actuales. La Colecciones mundiales de germoplasma. Una nueva mejora en una nueva agricultura. La biotecnología en la mejora.

• Tema 2. La mejora vegetal en relación con el sistema genético. I. Plantas autógamas. Genética de las poblaciones autógamas. II. Plantas alógamas. Ley de Hardy-Weinberg. Métodos de mejora. Selección de las poblaciones alógamas: Base genética. III. Plantas de multiplicación asexual y apomícticas. Genética de plantas de multiplicación asexual. Selección clonal. Inducción de variabilidad genética: reproducción, mutación e injerto. Clases de apomixis. Mejora de plantas apomícticas.

• Tema 3. Sistemas para el control de la polinización en plantas cultivadas. I. Dioecia. Incompatibilidad polen-estilo: Sistemas homomórficos y heteromórficos. Estructura del gen S. Incompatibilidad y mejora genética de plantas. II. Androesterilidad. Tipos. Determinación genética de la androesterilidad. La androesterilidad en la Mejora de plantas.

• Tema 4. La programación de un plan de mejora genética. Fases de un programa de mejora. El material biológico a mejorar y sus características. Producción de nuevas especies y nuevos productos.

• Tema 5. Elección de métodos de cruzamiento. Métodos consanguíneos. Desarrollo de líneas por consanguinidad. Depresión por consanguinidad. Heterosis en plantas cultivadas. Producción de híbridos. Cruzamientos interespecíficos e intergenéricos. Aloploidía artificial y mejora Mecanismos de aislamiento en la hibridación.

• Tema 6. Métodos de selección. Respuesta a la selección. Selección masal. Selección de líneas puras. Repetibilidad de la respuesta a la selección. Heredabilidad y correlación genética realizadas. Proporciones seleccionadas óptimas. Límites a la selección. Probabilidad de fijación. Respuesta final y su vida media. Respuesta a la selección debida a nueva mutación. Heredabilidad y correlación genética mutacional. Selección gametofítica y esporofítica.

• Tema 7. La biotecnología en la mejora genética. I. Marcadores moleculares. Diferentes tipos, fundamentos. Marcadores morfológicos. Marcadores a proteína: isoenzimas, proteínas de reserva. Marcadores a ADN/hibridación: Restriction Fragment Lenght Polymorphisms (RFLP), Variable Number of Tandem Repeats (VNTR), marcadores basados en PCR: random amplified polymorphic DNAs (RAPDs), DNA Amplification fingerprinting (DAF), AP-PCR; Inter Simple Sequence Repeat (ISSR); Amplification Fragment Lenght Polymorphims (AFLPs) y Simple Sequence Repeats (SSR). Marcadores alelo específicos: Sequence Tagged Sites (STS), Sequence Characterized Amplified Region (SCAR), Expressed Sequences Tags (ESTs), Cleavage Amplified Polymorphic Sequence (CAPs) y Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs). Aplicaciones en mejoramiento, diversidad genética, selección asistida y huellas digitales genéticas en la mejora genética de plantas.

• Tema 8. La biotecnología en la mejora genética. II. Aplicación de las técnicas de: Micropropagación, Embriogénesis somática, Cultivo de meristemos, Conservación in Vitro, Cultivo de anteras, Rescate de embriones, Variación somaclonal, gametoclonal y protoclonal, Hibridación somática. Cibridación. Transferencia de diferentes características útiles a plantas cultivadas mediante Agrobacterium. Toma directa de DNA por las células vegetales. Microinyección. Utilización de virus vegetales como vectores. Impacto evolutivo de la manipulación genética en la mejora genética vegetal. Aplicaciones de la Ingeniería genética en: la obtención de genotipos con resistencia a herbicidas, la obtención de genotipos con resistencia a plagas y enfermedades, la obtención de genotipos con mejora de las propiedades nutritivas y organolépticas y en la obtención de genotipos con resistencia a estrés abióticos.

• Tema 10. Mejora de la resistencia a plagas y enfermedades. Agentes productores. Vías de penetración y modos de ataque. Fuentes de resistencia. Base genética de la patogeneicidad y de la resistencia. Relación «gen a gen». Transferencia por cruzamiento. Resistencia a virus. Genes de avirulencia en virus y de resistencia en plantas: cápsida de vmt. Arn satélite: obtención de plantas transgénicas resistentes por clonación de arn satélite. Proteína de transporte de camv. III. Resistencia a insectos. Selección de genes. Propiedades insecticidas de cpti. Caracterización de cpti. Caracterización de plantas transgénicas.

• Tema 11. Mejora a daños de origen abiótico. Principales factores que provocan estrés abiótico. El problema de los ambientes desfavorables. Factores climáticos. Factores edáficos. Factores de cultivo. Aspectos fisiogenéticos y moleculares involucrados en la respuesta de las plantas a los diferentes tipos de estrés abiótico. Fuentes genéticas de tolerancia a estrés abiótico. Determinación genética y métodos de mejora de las resistencias a factores abióticos. Base genética y mejora tolerancia a altas temperaturas y salinidad. Ejemplos.

• Tema 12. genética y mejora de la calidad de las plantas cultivadas. Naturaleza del problema. Genética de la calidad. Métodos de mejora. Ejemplos. Ribozimas y ARN antisentido. Arn antisentido en plantas. Evaluación de tomates transgénicos con niveles reducidos de poligalacturonasa. Ribozimas: descripción y utilidad.

• Tema 13. Concepto de mejora molecular. Genómica, sus principios, estructural y funcional. Análisis funcional de genes, proteómica y metabolómica. Bioinformática. Perspectivas de futuro de la mejora vegetal. Limitaciones actuales. Problemas específicos.

Prácticas

• Cruzamiento intervarietal e interespecifico en plantas.
• Estimación del número de loci en que difieren dos líneas puras para un carácter cuantitativo.
• Influencia del ambiente en la expresión fenotípica de un carácter cuantitativo. Estimación de la heredabilidad.
• Aplicación de la técnica de selección in Vitro para la salinidad en plantas.
• Aplicación de marcadores de proteínas y RAPDs en la selección de variedades tolerantes a la salinidad.

Para acreditar este curso el alumno deberá haber presentado con suficiencia cada evidencia de desempeño, entrega de reporte y obtenido una puntuación global mayor de 70 puntos.

Libros

• Allard, R. W. 1999. Principles of plant breeding (2ª ed.) John Wiley and Sons, Inc. New York, NY, EUA.
• Briggs, F.N. and Knowless, P.F. 1967. Introduction to plant breeding. Prentice Hall, Inc. Englewood Cliffs, NJ, EUA.
• Cubero, J.I. 1999. Introducción a la Mejora Genética Vegetal. Ed. Mundi-Prensa.
• Falconer, D. S. and MacKay, T. 1996. Introduction to Quantitative Genetics (2nd. ed.). Longman. London.
• Fisher, R. A., 1930. The Genetical Theory of Natural Selection. Clarendon, Oxford.
• Shain-dow, K. and Wu, R. 1993. Transgenic plants. Vol. 1. Engineering and utilization. Academic Press, Inc. San Diego, CA, EUA.

Revistas

• Agro Sur (Universidad Austral de Chile, Valdivia, Chile)
• Canadian Journal of Plant Science.
• Ciencia e Investigación Agraria (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile)
• Crop Science (Crop Science Society of America, Madison, WI, EUA).

• Advanced Methods in Plant Breeding and Biotechnology. 1991. (Ed.) Murray, D.R. CAB Internacional.
• Chrispeels, M.J. and Sadava, D.E. 1994. Plants, Genes and Agriculture. (Ed.) Jones and Bartlett Publishers.
• Fehr, W.R. and Hadley, H.H. (eds) Hybridization of crop plants. American Society of Agronomy Inc., Crop Science Society of America, Inc., Soil Science Society of America, Inc. Publishers. Madison, WI, EUA. 1980.
• Genetic Engineering of Crop Plants. 1990. (Ed). Lycett, G.W. and Grierson, D. University of Nottingham.
• Grierson, D. and Covey, S.N.. 1991. Biología Molecular de Plantas. Ed. Acribia.
• Heyne, E.G. (ed.) Wheat and wheat improvement (2ª edición). American Society of Agronomy Inc., Crop Science Society of America, inc., Soil Science Society of America, Inc. Publishers. Madison, WI, EUA. 1987.
• Heyward, M. D., Bosemark, N. O. and Romagosa, I. 1993. Plant Breeding. Principles and Prospects. Chapman & Hafi: London.
• Kuckuck, H, Kobabe, G. and Wenzel, G. 1991. Fundamentals of Plant Breeding. Ed. Springer-Verlag.
• Lindsey, K. and Jones, M.G.K. 1992. Biotecnología Vegetal Agrícola. Ed. Acribia.
• Mayo, O. 1987. The Theory of Plant Breeding. Ed. Clarendon Press. Oxford.
• Plant Breeding in the 1990s. 1991. (Ed.) Stalker, H.T. and Murpyi, J.P. CAB International.
• Plant Breeding: Principles and prospects. 1993. (Ed.). Hayward, M.D, Bosemark, N.O. and Romagosa, I. Chapman and Hall.
• Poehlman, J.M. Breeding field crops. Holt, Rinehart and Winston, Inc. New York, NY, EUA. 1966.
• Simmonds, N.M.. 1979. Principles of Crop improvement. Ed. Longman.
• Transgenic Plants. 1993. Fundamentals and Applications. (Ed.) Hiatt, Andrew and Dekker, Marcel Inc.