Millora vegetal
La millora vegetal, el fitomillorament o millorament vegetal és la tècnica per a dissenyar la genètica de les plantes en benefici de la humanitat.[1] Existixen vàries aproximacions al millorament genètic: la més simple, consistix en seleccionar les plantes més vigorosas a fin de que actuen de parentals durant creus dirigits, lo que en principi transmetrà eixe vigor a la progenie; no obstant, existixen tècniques moleculars més alvançades que ajuden a esta selecció.
La millora (o millorament) vegetal és una disciplina de mils d'anys d'antiguetat, propenca a l'orige de la civilisació. Hui en dia, la practiquen grangers i jardiners, aixina com mejoradores vegetals empleats per institucions del govern, universitats i indústries del sector.
El seu objectiu, el desenroll de varietats de major productivitat, resistència a patógenos, resistència a estrés o de llínees adaptades a condicions locals.
Fitomillorament clàssic
[editar | editar còdic]
Una de les principals tècniques de fitomillorament és la selecció, el procés de propagar selectivament plantes en característiques desijables i eliminar o "sacrificar" aquelles en característiques menys desijables.[2]
Una atra tècnica és el mestiçage delliberat (cruzamiento) d'individus parents propencs o lluntans per a produir noves varietats o llínees de cultius en propietats desijables. Les plantes es creuen per a introduir traces / gens d'una varietat o llínea en un nou trasfondo genètic. Per eixemple, un verdet resistent a pésol pot ser creuat en un alt rendiment, pero susceptible de pésol, l'objectiu del ser creu per a introduir resistència al verdet sense perdre les característiques d'alt rendiment. La progenie del creuament es creuaria després en el progenitor d'alt rendiment per a garantisar que la progenie fora més pareguda al progenitor d'alt rendiment (retrocruzamiento). La progenie d'eixe creuament s'analisaria després per a determinar el rendiment (selecció, com es va descriure anteriorment) i la resistència al verdet i les plantes resistents d'alt rendiment es desenrollarien més. Les plantes també poden creuar-se en elles mateixes per a produir varietats consanguíneas per a la reproducció. Els polinisadors poden ser exclosos per mig de l'us de bosses de polinisació .
La reproducció clàssica es basa en gran mida en la recombinació homòloga entre cromosomes per a generar diversitat genètica. El fitomejorador clàssic també pot fer us de vàries tècniques in vitro com la fusió de protoplastos, el rescat d'embrions o la mutagénesis (vore més avall) per a generar diversitat i produir plantes híbrides que no existirien en la naturalea.
Les traces que els criadors han intentat incorporar a les plantes de cultiu inclouen:
- Calitat millorada, com a major nutrició, millor sabor o major bellea
- Major rendiment del cultiu.
- Major tolerància a les pressions ambientals ( salinitat, temperatures extremes, sequia )
- Resistència a virus, foncs i bactèrias.
- Major tolerància a les plagues d'insectes.
- Major tolerància a herbicidas.
- Major periodo d'almagasenament per a la collita recolectada
Abans de la Segona Guerra Mundial
[editar | editar còdic]
Les empreses comercials exitoses de fitomillorament es varen fundar a fins de el XIX. Gartons Agricultural Plant Breeders en Anglaterra va ser establit en la década de 1890 per John Garton, qui va anar un dels primers en comercialisar noves varietats de cultius agrícoles creats per mig de polinisació creuada.[3] La primera introducció de l'empresa va ser Abundance Oat, una de les primeres varietats de cereals agrícoles obtingudes a partir d'un creuament controlat, introduïda en el comerç en 1892.[4][5]
A principis de el XX, els fitomejoradores es varen donar conte de que les troballes de Mendel sobre la naturalea no aleatòria de l'herència es podien aplicar a les poblacions de plántulas produïdes per mig de polinisació delliberades per a predir les freqüències de diferents tipos. Els híbrits de blat es varen obtindre per a aumentar la producció agrícola d'Itàlia durant la cridada " Batalla pel gra " (1925-1940). L'heterosis va ser explicada per George Harrison Shull. Descriu la tendència de la progenie d'un creuament específic a superar a abdós pares. La detecció de l'utilitat de la heterosis per al fitomillorament ha dut al desenroll de llínees endogàmiques que revelen una ventaja de rendiment heterótico quan es creuen. La dacsa va ser la primera espècie en la que es va utilisar àmpliament la heterosis per a produir híbrits.
També es varen desenrollar métodos estadístics per a analisar l'acció dels gens i distinguir la variació hereditària de la variació causada pel mig ambient. En 1933, Marcus Morton Rhoades va descriure una atra important tècnica de millorament, la esterilidad masculina citoplásmica (CMS), desenrollada en la dacsa. El CMS és una traça heretada de la mare que fa que la planta produïxca polen estèril. Açò permet la producció d'híbrits sense la necessitat d'un desespillado intensiu en mà d'obra.
Estes primeres tècniques de reproducció varen donar com resultat un gran aument del rendiment en els Estats Units a principis de el XX. No es varen produir auments de rendiment similars en atres llocs fins al cap de la Segona Guerra Mundial , la Revolució Verda va aumentar la producció de cultius en el món en desenroll en la década de 1960.
Despuix de la Segona Guerra Mundial
[editar | editar còdic]
Despuix de la Segona Guerra Mundial es varen desenrollar una série de tècniques que varen permetre als fitomejoradores hibridar espècies relacionades lejanamente i induir artificialment la diversitat genètica.
Quan es creuen espècies lluntanes, els fitomejoradores utilisen una série de tècniques de cultiu de teixits vegetals per a produir progenie a partir d'un apareament que d'un atre modo seria infructuós. Els híbrits interespecíficos i intergenéricos es produïxen a partir d'un creuament d'espècies o gèneros relacionats que normalment no es reproduïxen sexualment entre sí. Estos creus es coneixen com a creus amples. Per eixemple, el cereal triticale és un híbrit de blat i centeno. Les cèlules de les plantes derivades de la primera generació creada a partir del creuament contenien un número desigual de cromosomas i, com a resultat, eren estèrils. L'inhibidor de la divisió celular colchicinase va utilisar per a duplicar el número de cromosomes en la cèlula i aixina permetre la producció d'una llínea fèrtil.
L'impossibilitat de produir un híbrit pot deure's a incompatibilitat abans o despuix de la fertilisació. Si la fertilisació és possible entre dos espècies o gèneros, l'embrió híbrit pot abortar abans de la maduració. Si açò ocorre, l'embrió resultant d'un creuament interespecífico o intergenérico a voltes pot ser rescatat i cultivat per a produir una planta completa. Este método es coneix com Embryo Rescue. Esta tècnica s'ha utilisat per a produir nou arròs per a Àfrica, un creuament interespecífico d'arròs asiàtic (Oryza sativa) i arròs africà (Oryza glaberrima).
Els híbrits també es poden produir per mig d'una tècnica cridada fusió de protoplastos. En este cas, els protoplastos es fusionen, generalment en un camp elèctric. Els recombinantes viables es poden regenerar en cultiu.
Els mutágenos químics com EMS i DMS, la radiació i els transposones s'utilisen per a generar mutantes en traces desijables per a ser creuats en uns atres cultivares, un procés conegut com Millorament per Mutació. Els fitomejoradores clàssics també generen diversitat genètica dins d'una espècie en explotar un procés cridat variació somaclonal, que ocorre en plantes produïdes a partir de cultius de teixits, particularment plantes derivades de durícies. També es pot utilisar la poliploidía induïda i l'adició o eliminació de cromosomes per mig d'una tècnica anomenada ingenieria cromosòmica.
Quan s'ha introduït una traça desijable en una espècie, es realisen varis creus en el pare favorit per a fer que la nova planta siga lo més similar possible al pare favorit. Tornant a l'eixemple del creuament del pésol resistent al verdet en un pésol d'alt rendiment pero susceptible, per a fer que la progenie resistent al verdet del creuament se semble més al pare d'alt rendiment, la descendència es creuarà en eixe pare durant vàries generacions (Vore retrocruzamiento). Este procés elimina la major part de la contribució genètica del pare resistent al verdet. El cultiu clàssic és, per tant, un procés cíclico.
En les tècniques de reproducció clàssiques, el obtentor no sap exactament quins gens s'han introduït en els nous cultivares. Per lo tant, alguns científics sostenen que les plantes produïdes per mig de métodos de reproducció clàssics deurien sometre's al mateix règim de proves de seguritat que les plantes modificades genèticament . Hi ha hagut casos en els que les plantes obtingudes per mig de tècniques clàssiques no han segut aptes per al consum humà, per eixemple, el verí de solanina va aumentar involuntàriament a nivells inacceptables en certes varietats de papa per mig del fitomillorament. Les noves varietats de papa a sovint s'analisen en busca de nivells de solanina abans d'aplegar al mercat.
Inclús en lo últim en millorament convencional assistit per biotecnología, l'incorporació d'una traça requerix un promig de sèt generacions per a cultius propagats per clonació, nou per a autofertilisació i dèsset per a polinisació creuada.[6][7]
Millorament vegetal modern
[editar | editar còdic]El fitomillorament modern pot utilisar tècniques de biologia molecular per a seleccionar, o en el cas de modificació genètica, per a insertar, traces desijables en les plantes. L'aplicació de la biotecnologia o biologia molecular també es coneix com millorament molecular.
Selecció assistida per marcadors
[editar | editar còdic]A voltes, molts gens diferents poden influir en una traça desijable en el fitomillorament. L'us de ferramentes com a marcadors moleculars o huella dactilar de ADN pot mapear mils de gens. Açò permet als fitomejoradores seleccionar grans poblacions de plantes en busca d'aquelles que posseïxquen la traça d'interés. L'erejat es basa en la presència o absència d'un determinat gen segons lo determinat per procediments de laboratori, més que en l'identificació visual de la traça expressada en la planta. El propòsit de la selecció assistida per marcadors, o anàlisis del genoma vegetal, és identificar l'ubicació i funció (fenotip) de varis gens dins del genoma. Si s'identifiquen tots els gens, conduïx a la seqüència del genoma. Totes les plantes tenen diferents tamanys i llongituts de genomes en gens que codifiquen proteïnes diferents, pero moltes també són iguals. Si s'identifica l'ubicació i funció d'un gen en una espècie de planta, és provable que també es puga trobar un gen molt similar en una ubicació similar en el genoma d'una atra espècie relacionada.[8]
Reproducció inversa i haploides duplicats (DH)
[editar | editar còdic]Es poden produir plantes homocigotas en traces desijables a partir de plantes de partida heterocigotas, si es pot produir una cèlula haploide en els alels per a eixes traces, i després es pot usar per a fer un haploide doble. L'haploide doble serà homocigoto per a les traces desijades. Ademés, es poden usar dos plantes homocigotas diferents creades d'eixa manera per a produir una generació de plantes híbrides F1 que tenen les ventages de la heterocigosidad i una major varietat de possibles traces. Per lo tant, una planta heterocigota individual elegida per les seues característiques desijables es pot convertir en una varietat heterocigota (híbrit F1) sense necessitat de reproducció vegetativa.pero com a resultat del creuament de dos llínees haploides homocigóticas / duplicades derivades de la planta seleccionada originalment.[8] El cultiu de teixits vegetals pot produir llínees i generacions de plantes haploides o dobles haploides. Açò reduïx la diversitat genètica presa d'eixa espècie de planta per a seleccionar traces desijables que aumentaran l'aptitut dels individus. L'us d'este método disminuïx la necessitat de criar múltiples generacions de plantes per a obtindre una generació que siga homogénea per a les traces desijades, lo que aforra molt temps sobre la versió natural del mateix procés. Hi ha moltes tècniques de cultiu de teixits vegetals que poden usar-se per a conseguir plantes haploides, pero el cultiu de microesporas és actualment el més prometedor per a produir la major cantitat d'elles.[8]
Modificació genètica
[editar | editar còdic]La modificació genètica de les plantes es conseguix agregant un gen o gens específics a una planta, o per mig de l'anulació d'un gen en ARNi , per a produir un fenotip desijable. Les plantes resultants de l'adició d'un gen es denominen a sovint plantes transgèniques. Si per a la modificació genètica s'utilisen gens de l'espècie o d'una planta cruzable baix el control del seu promotor natiu, llavors es denominen plantes cisgénicas. A voltes, la modificació genètica pot produir una planta en la traça o traces desijades més ràpit que el millorament clàssic perque la majoria del genoma de la planta no s'altera.
Per a modificar genèticament una planta, es deu dissenyar una construcció genètica de modo que la planta expresse el gen que s'agregarà o eliminarà. Per a això, es deu introduir en la planta un promotor per a impulsar la transcripció i una seqüència de terminació per a detindre la transcripció del nou gen, i el gen o gens d'interés. També s'inclou un marcador per a la selecció de plantes transformades. En el laboratori, la resistència als antibiòtics és un marcador d'us comú: les plantes que s'han transformat en èxit creixeran en mijos que continguen antibiòtics; les plantes que no hagen segut transformades moriran. En alguns casos, els marcadors per a la selecció s'eliminen per mig de retrocruzamiento en la planta mare abans del seu llançament comercial.
La construcció pot insertar-se en el genoma de la planta per mig de recombinació genètica utilisant la bactèria Agrobacterium tumefaciens o A. rhizogenes, o per mig de métodos directes com la pistola de gens o la microinyección. L'us de virus de plantes per a insertar construccions genètiques en plantes també és una possibilitat, pero la tècnica està llimitada pel ranc de hospedadores del virus. Per eixemple, el virus del mosaic de la coliflor (CaMV) solament infecta la coliflor i espècies relacionades. Una atra llimitació dels vectores virals és que el virus no sol transmetre's a la progenie, per lo que és necessari inocular totes les plantes.
La majoria de les plantes transgèniques lliberades comercialment es llimiten actualment a plantes que han introduït resistència a plagues d'insectes i herbicida. La resistència als insectes es conseguix per mig de l'incorporació d'un gen de Bacillus thuringiensis (Bt) que codifica una proteïna que és tòxica per a alguns insectes. Per eixemple, el cuc de la càpsula del cotó, una plaga comuna del cotó, s'alimenta de cotó Bt, ingerix la toxina i mor. Els herbicida generalment actuen unint-se a certes enzimes vegetals i inhibint la seua acció.[9] Les enzimas que inhibix el herbicida es coneixen com el lloc objectiu del herbicida. La resistència als herbicida es pot dissenyar en cultius per mig de l'expressió d'una versió de la proteïna del lloc objectiu que no és inhibida pel herbicida. Est és el método utilisat per a produir plantes de cultiu resistents al glifosato ("Roundup Ready").
La modificació genètica pot aumentar encara més els rendiments en aumentar la tolerància a l'estrés en un entorn determinat. Les tensions, com la variació de temperatura, se senyalen a la planta a través d'una cascada de molècules de senyalisació que activaran un factor de transcripció per a regular l'expressió gènica . S'ha demostrat que la sobreexpresión de gens particulars implicats en l'aclimatació a la fredor produïx més resistència a la congelació, que és una causa comuna de pèrdua de rendiment.[10]
La modificació genètica de plantes que poden produir productes farmacèutics (i productes químics industrials), a voltes cridada pharming, és un àrea nova prou radical del fitomillorament.[11]
Vore també
[editar | editar còdic]Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Poehlman JM, Sleper DA (1995). «Chapter 3», Breeding Field Crops, 4th edició, Iowa: Iowa State Press. ISBN 0-8138-2427-3.
- ↑ Deppe, Carol. Breed Your Own Vegetable Varieties, Chelsea Green Publishing. |page=237-244
- ↑ «Plant breeding».
- ↑ Spring Seed Catalogue 1899, Gartons Limited
- ↑ Noel Kingsbury (2009). Hybrid: The History and Science of Plant Breeding, University of Chicago Press, p. 140. ISBN 9780226437057.
- ↑ Norero, Daniel. «Unfairly demonized GMO crops ca help fight malnutrition».
- ↑ “Timelines in conventional crop improvement: pre-breeding and breeding procedures” . Australian Journal of Crop Science: 1542–9. Southern Cross Publishing. ISSN 1835-2693.
- ↑ 8,0 8,1 8,2 “Biotechnology and world food supply” (1999). Genome 42 (4): 642–645. doi:. PMID 10464788.
- ↑ Moreland, D I (1980). “Mechanisms of Action of Herbicides”. Annual Review of Plant Physiology 31 (1): 597–638. doi:.
- ↑ “Plant responses to drought, salinity and extreme temperatures: towards genetic engineering for stress tolerance” (2003). Planta 218 (1): 1–14. doi:. PMID 14513379.
- ↑ “Genetically modified plants and human health” . Journal of the Royal Society of Medicine 101 (6): 290–298. doi:. PMID 18515776.
Enllaços externs
[editar | editar còdic]- FAO - GIPB - Iniciativa de colaboració mundial per a l'enfortiment de la capacitat de fitomillorament [1] archivat en Wayback Machine.
Referències
[editar | editar còdic]- Este artícul conté una traducció derivada de «Mejora vegetal» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.