14.4: Mejoramiento Vegetal
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- Entender cómo empezar a criar dos especies ornamentales y alimenticias comunes.
- Conocer el propósito de la emasculación al realizar hibridaciones (cruces) entre padres.
- Reconocer la diferencia que hace el método de propagación en un programa de fitomejoramiento.
Visión general
Esta lección presenta ejemplos de fitomejoramiento de dos plantas comunes de jardín, rosa y tomate. Las estrategias para las dos plantas difieren por cómo se propagará la planta final. Las rosas se propagan asexualmente, mientras que los tomates se propagan por semilla. Para ambos, la reproducción comienza con un cruce entre dos plantas diferentes (llamado cruce biparental).
Información general sobre rose
Mire este video para una introducción a la cría de rosas e identificación de escaramujos (1:49)
La rosa (género Rosa con muchas especies) es un arbusto perenne, en su mayoría caducifolios (pierden anualmente sus hojas), en su mayoría de clima templado de la familia Rosaceae. La flor de rosa es perfecta. El cáliz, la corola y los espirales de androecio se fusionan en sus bases para formar una pequeña estructura en forma de copa llamada hipantio que rodea el ovario. (Consulte el Capítulo 8 si no se trata de términos familiares.) La base del hipantio está unida al receptáculo. El hipantio es la estructura que madura en un fruto rojo brillante o rojo-anaranjado llamado “cadera”, recordemos que este es también el tejido que forma la parte carnosa de la manzana. Dentro del hipantio se encuentran aquenios duros que contienen las semillas de rosa. En resumen, la rosa mosqueta es una fruta accesoria (partes distintas a la pared del ovario constituyen la porción carnosa madura) y un fruto agregado (una flor, muchos carpelos formando frutos separados) donde los frutos subsidiarios son aquenios (opcional).
Las especies de rosa difieren en su número de cromosomas, o ploidía. Las rosas tienen siete tipos diferentes de cromosomas, por lo que el número total de cromosomas en una rosa es normalmente un múltiplo de siete. Algunas especies, particularmente especies silvestres, son diploides con dos conjuntos de cromosomas, por lo que tienen un total de 14 (2 x 7 = 14) cromosomas. Las rosas de té híbridas de flores grandes tienen cuatro conjuntos de cromosomas, por lo que son tetraploides con 28 cromosomas (4 x 7 = 28). Incluso hay rosas triploides con 21 cromosomas. Este artículo de revista opcional de Cédric Grossi & Maurice Jay sobre los estudios de cromosomas de cultivares de rosas proporciona más información sobre los números de cromosomas. Algunas rosas son estériles por triploidía o un desequilibrio en el número de cromosomas, y nunca forman escaramujos. Las rosas estériles no se pueden usar para criar rosas nuevas. Desde un punto de vista práctico, si la rosa es fértil puedes usarla en la cría de traspatio sin mucha preocupación por si es diploide o tetraploide.
Las rosas pueden autopolinizarse o polinizarse cruzadamente. Se debe iniciar un proyecto de mejoramiento con un cruce. Debido a que las flores son perfectas, necesitas castrar (quitar las anteras) las flores que pretendes usar como hembra. La castración ocurre en la etapa de brote antes de que se haya liberado el polen y antes de que el estigma sea receptivo. Si esperas demasiado, el polen se desprenderá y el estigma puede haber recibido polen de sus propias anteras. Las rosas comerciales que cultivas en tu jardín son normalmente el resultado de la polinización cruzada y son genéticamente altamente heterocigóticas (lo contrario de endogámicas), lo que en este caso se refiere a que la mayoría de los loci de planta se encuentran en una condición heterocigótica o que tienen dos alelos diferentes. La alta heterocigosidad da como resultado una planta más vigorosa debido a que el genoma ha aumentado la diversidad. Las rosas se propagan asexualmente por enraizamiento o injerto de esquejes de plantas deseables para que los genotipos superiores se mantengan y no se rompan por división celular meiótica, como ocurriría a través de la propagación de semillas.
Información general sobre el tomate
El tomate, Solanum lycopersicon, es un miembro de la familia Solenaceae, la misma familia que contiene papa, pimiento, tabaco y solanáceas. El cultivo tiene una historia fascinante, comenzando por su probable origen en Perú, la importación a Europa con exploradores que regresan, la introducción gradual a la cocina europea (algunas culturas asociaron el tomate con la solanácea y lo consideraron venenoso), y la introducción a América del Norte. Esta página opcional de historia del tomate describe una versión de esta historia.
La flor del tomate es perfecta (en el sentido botánico). Las anteras forman un cono que rodea completamente el ginecio. En los tomates silvestres, el estigma y el estilo sobresalen por encima del cono de las anteras, por lo que estos tipos silvestres tienden a polinizar cruzadamente. El estigma de los tomates domesticados está ligeramente por encima del cono, o bien está enterrado dentro del cono. Los tomates domesticados se autopolinizan, por lo que también necesitaremos castrar las plantas femeninas en nuestros cruces. El pistilo está formado por varios carpelos fusionados, y el fruto maduro es una baya.
A diferencia de la rosa, todos los tomates, ya sean silvestres o domesticados, son diploides donde 2 n = 24. Todos se cruzarán entre sí. Los tomates domesticados que cultivas en tu jardín son altamente homocigotos (endogamia) o son híbridos F 1 y altamente heterocigotos. Los tomates tradicionales y de estilo antiguo suelen ser endogámicos (a veces llamados líneas puras o [incorrectamente] polinizados abiertos en catálogos de semillas), mientras que los tomates modernos y comerciales son híbridos F 1. En tus experimentos de cría puedes usar ya sea de tipo de herencia o híbridos comerciales. Los tomates se propagan por semillas.
- Comparar y contrastar rosa y tomate por su ploidía y método de propagación.
- ¿Cómo afecta la variación en la ploidía a la cría de rosas? ¿Tiene el mismo impacto en la cría de jitomate?
- ¿Qué es la emasculación y por qué se hace? ¿A qué padre castras, o castras a ambos padres?
Cría de rosas
La estrategia general:
- Identifica tu objetivo.
- Elige a tus padres.
- Hacer cruces controlados entre padres.
- Plante las semillas F 1.
- Evaluar la descendencia a lo largo de algunos años.
- Mantener las semillas de las mejores plantas y compostar el resto.
- Propagar asexualmente el mejor uno o dos por esquejes de tallo.
- Vende los derechos de tu premiada rosa a una guardería que la distribuya en todo el mundo.
Debes iniciar un proyecto de cría con un objetivo en mente. Al principio, tu objetivo probablemente será solo ver si el proceso funciona. Posteriormente, tendrás en mente características específicas que te gustaría enfatizar en la progenie de la cruz. El segundo paso es elegir a tus padres; al menos uno de los padres debe tener el rasgo que te interesa, como el color de las flores, la resistencia a las enfermedades o la resistencia al frío para sobrevivir a los inviernos de Minnesota. El otro progenitor debe tener rasgos complementarios, como tamaño, ramificación, aroma floral o larga vida en florero.
En una rosa, podrías elegir como hembra una bonita rosa arbustiva con una atractiva flor roja y que la haya pasado por varios inviernos sin cuidados especiales. Si tiene bonitos escaramujos completos al final del año, ya sabes que es fértil. Quizás te gustaría que la nueva rosa tuviera el mismo tipo de flor y color, pero en una planta enana. Y tal vez tu vecino tenga una rosa enana que pone caderas y debe ser fértil, y puedes usar algo de polen de esa rosa aunque no te guste el color de su flor. Ojalá consigas alguna descendencia que muestre el mismo rojo que tu hembra, pero en el hábito de crecimiento enano. (Probablemente también obtendrás algunas plantas de rosas extensas y desgarradas con flores feas, pero puedes echarlas en el compost).
Prueba la cruz también en sentido contrario (cambia qué planta es macho y cuál es hembra). A esto se le llama cruz recíproca. A veces la cruz es más fácil de hacer en una “dirección” (A x B vs B x A) que en la otra. Al escribir un pedigrí para la cruz, que muestra los nombres de los dos padres, recuerde escribir primero la hembra — la cruz A x B, por ejemplo, significa que la planta A era la hembra. Los criadores a veces escriben el pedigrí con una barra (“/”) en lugar de una “X:” A/B.
Al hacer varios cruces que cumplan con tus objetivos, aumentas tus posibilidades de obtener la combinación específica de alelos para los rasgos específicos. Si una planta cumple con tus objetivos se puede propagar asexualmente, no por semilla, para que mantengas intacto el genotipo en tus propágulos.
Hibridación de rosas
Los principales pasos en el cruce son:
- Elige cogollos en la etapa correcta.
- Castrar a la hembra.
- Recoge el polen del macho.
- Transferir el polen de la antera del macho al estigma de la hembra.
- Identificar la cruz con una etiqueta.
- Proteger el carpiano hasta que el ovario comience a hincharse.
La hibridación de rosas es un pasatiempo suficientemente popular entre los jardineros que hay sitios web con instrucciones razonablemente fáciles de seguir. Este es un buen ejemplo de un proyecto de cría de rosas (12:18 min).
La Santa Clarita Rose Society en California tiene una página informativa de hibridación, con fotos y descripciones de la rosa antes y después de la emasculación, transferencia de polen con pincel de artista, y las caderas y aquenios resultantes.
Si bien es posible que obtenga su primera floración cuando su nuevo híbrido sea solo una plántula, no sabrá si tiene una rosa realmente buena hasta que la haya cultivado al aire libre durante dos o tres años. Una vez que creas que tienes algo que quieres propagar, usa esquejes de tallo para propagar la planta seleccionada.
Las rosas son un buen ejemplo de una planta de jardín común que puedes hibridar. Germinas las semillas resultantes, evalúas la progenie, y luego propagas asexualmente las plantas que te gustan. Tomará al menos tres años o más identificar plantas que mantengan los rasgos que desea continuar a través de varios años y entornos.
- Al hacer una cruz, ¿por qué es importante poner en escena el desarrollo de la flor para la emasculación y polinización?
- En la cruz MN5125/ND163 ¿cuál de los dos padres castras?
- ¿Qué es una cruz recíproca?
Cría de tomate
La estrategia general:
- Identifica tu objetivo.
- Elige a tus padres.
- Hacer cruces controlados entre padres.
- Plante las semillas F 1.
- Evalúa la descendencia para conocer las características que más te interesan.
- Mantenga la semilla de las mejores plantas y comience la endogamia.
- Cultiva la semilla de las mejores plantas la próxima primavera o en invernadero.
- Seleccione las mejores plantas, permita que sus flores se autocedan y conserve la semilla.
- Repita los dos últimos pasos durante aproximadamente 5 a 7 generaciones. Observe que la progenie ahora son muy similares entre sí.
- En algún lugar alrededor del año 5 o 6, identifica la mejor planta que será la fundadora de tu nuevo cultivar de tomate de línea pura (reproducción verdadera).
- Vende los derechos de tu galardonado tomate a una compañía de semillas que lo distribuya en todo el mundo.
Observe que las listas de estrategia de rosa y tomate no son idénticas. Con rosas, plantamos las semillas de la hibridación, tardamos algunos años identificando las mejores plantas y las propagamos asexualmente. Con los tomates, queremos desarrollar líneas puras por endogamia. La endogamia está produciendo semillas mediante autofecundación durante 5 a 7 generaciones para desarrollar plantas que son altamente homocigóticas en la mayoría de los loci en sus genomas. La homocigosidad da como resultado plantas idénticas propagadas por semilla. Esto se hace para que la progenie resultante se vea cada vez más parecida hasta que, después de 4 a 6 años, las plantas cultivadas a partir de semillas cosechadas de la misma planta sean indistinguibles entre sí. En ese punto tienes una línea pura endogámica que será verdadera reproducción si se autopoliniza, y puedes estar bastante seguro de que sabes lo que vas a conseguir cuando siembras semillas de año en año. Las semillas de líneas puras endogámicas son las mismas porque todos los loci son homocigotos, por lo que todos los gametos son iguales y la fertilización produce semillas clonales.
Nuevamente, identifica tus objetivos y luego elige a los padres. Puede que te guste el tomate cherry que has estado cultivando en el patio porque los frutos son perfectos para ensaladas. Pero siendo una Gopher leal, te gustaría una fruta de oro en lugar de una que sea roja Tejón. Entonces cruzas recíprocamente el tomate rojo patio con el tomate tipo bistec dorado y comienzas a evaluar la progenie.
Hibridación de tomate
- Elige cogollos en la etapa correcta.
- Castrar a la hembra.
- Recoge el polen del macho.
- Transferir el polen de la antera del macho al estigma de la hembra.
- Identificar la cruz con una etiqueta.
- Recoger semilla al momento de la madurez.
Este es un práctico video sobre el cruce de tomates (2:18 min).
Revisar la información de este sitio sobre la hibridación de jitomate.
El tomate es un diploide. Esta serie de páginas web (opcional) te guía a través de los resultados de la meiosis en un diploide (haz clic en los enlaces en la parte inferior de la página para obtener toda la historia), y tiene gráficos que ilustran cómo la autopolinización conduce a líneas puras endogámicas. También hay una página que te recorre los cálculos para estimar el número de plantas que necesitarás para tener una probabilidad razonable de encontrar la combinación de características que buscas. No te sudes las probabilidades de éxito. A pesar de las estadísticas, parte de la cría es un evento casual para combinar el conjunto correcto de alelos. Elige sabiamente a tus padres, haz el cruce, evalúa tu progenie y planta semilla a partir del cruce de la mejor progenie al año siguiente. Mantenlo simple.
Asegúrese de mantener notas precisas y etiquetar e identificar sus cruces, semillas y plantas. Recordemos el sitio web de cría de rosas, y cómo el criador recortó los sépalos de la flor hembra que estaba polinizando para poder decir qué rosa mosqueta contenía semillas hibridadas. Esa es una manera eficiente de evitar las semillas autopolinizadas.
Deshibridar
La mayoría de los tomates comerciales nuevos, incluidos los tomates nuevos de jardín, son híbridos F 1. Las semillas que siembras en campo son el resultado del cruce de dos progenitores, como se describió anteriormente. Al plantar el híbrido F 1, el cultivador aprovecha el vigor extra asociado a un genotipo híbrido altamente heterocigótico. Este sitio web (opcional) analiza los tomates híbridos vs. salvar la semilla del híbrido a la planta. Es una discusión interesante, pero recuerda que la ciencia es un estudio sistemático y requiere replicaciones, algo que no se obtiene al plantar semillas de un híbrido en un solo año. Si recolectas semillas de un fruto de tomate híbrido, ya sea de una planta híbrida en tu jardín o de una fruta de la tienda de abarrotes, esas semillas son semillas F 2. Al plantar esas semillas, seleccionar las plántulas más vigorosas, y más tarde en el año mantener las semillas de las plantas con los mejores frutos, estás siguiendo los mismos pasos establecidos en la sección de cría de jitomates, excepto que avanzaste rápidamente más allá del cruce y F 1 etapa de crecimiento y fuiste directamente a la F 2. Si sigues cultivando la semilla y seleccionas las mejores plantas por unos años más, terminarás con una variedad estable propia. Este proceso se llama deshibridar porque estás comenzando con un híbrido, pero después de varias generaciones de producción, selección y ahorro de semillas estás creando nuevas líneas puras a partir de ese híbrido.
Este enfoque funcionará bien con tomates híbridos y pimientos híbridos porque son naturalmente autopolinizadores. Los catálogos de jardines te dirán si la semilla que estás comprando es híbrida. Si estás sacando tus frutos de la tienda, puedes contar con que sean híbridos a menos que estén marcados como herencia. Lo bueno de deshibridar es que es la forma más fácil de criar tu propio cultivo porque no tienes que castrar y cruzar. El inconveniente es que estás criando “ciego”. No elegiste a los padres para el cruce F 1 para lograr tu objetivo, y no conoces las características de los padres, por lo que los fenotipos que obtienes al deshibridar son una incógnita de cualquiera.
- ¿Por qué hay que permitir que el tomate se autopolinice durante varias generaciones después de realizar la hibridación?
- ¿Por qué deshibridar? ¿Qué tipo de cultivo (endogamia natural o cruzamiento natural) tendría más probabilidades de deshibridar? ¿Cuál es la desventaja de deshibridar?