Arroz Silvestre y Cultivable, Combinación De Genes
Actualizado: 20 abr 2018
¿La combinación de genes de Arroz de malas hierbas, incluyendo el arroz rojo (Oryza rufipogon) y arroz cultivable (Oryza Sativa) permiten la formación de un fenotipo de rápido crecimiento y mayor resistencia a las plagas, que además tenga mayor adaptabilidad al suelo?
Las especies silvestres de arroz, conocidas como malas hierbas, tienen una mayor resistencia al medio, un rápido crecimiento y una brotación pre-cosecha que suele convertirse en un inconveniente para los cultivadores. Son motivo de preocupación para los científicos encargados, especialmente en el momento en que la aplicación de trasgénicos pueda dar paso a la aparición de "superweeds", es decir, las malas hierbas con transgenes derivados de cultivos transgénicos.
Pero hay la posibilidad de generar un flujo génico que aumente la variabilidad de arroz y de mejoras a los cultivos en cuanto a eficiencia y posible calidad. La selección fenotípica para la latencia introdujo un conjunto de haplotipos adaptativos de malezas en arroz cultivado.
Hipótesis
La presencia de características fenótipicas que resultaron ventajosas en la evolución del arroz silvestre puede permitir que la recombinación de genes con los del arroz cultivable, desarrolle características de mayor resistencia y crecimiento acelerado en el híbrido genético de estas dos variedades, si se puede aislar el gen y el alelo exacto que dan las características deseadas, sin afectar las propias del arroz cultivado, ni su calidad. El programa de mejoramiento genético, puede basarse en la consolidación de los aparentes genes dominantes de la especie silvestre, sobre la domesticada, y la conservación de los caracteres de producción y la calidad del producto.
Las semillas de latencia optimizan el momento de la germinación de malas hierbas silvestres y las plantas y proporciona resistencia a la brotación de precosecha (PHS) para los cultivos de cereales. Tanto la latencia y PHS son complejos rasgos controlados por muchos genes.
La utilización de la latencia de genes silvestres y malas hierbas de germoplasma para el control de PHS en los cultivos de cereales puede verse obstaculizado por la vinculación con algunos rasgos que puedan tener un valor adaptativo en condiciones naturales pero que son indeseables para los cultivos modernos. El color rojo en granos de trigo fue impedimento para la utilización de estos genes de latencia en el desarrollo de los cultivos con resistencia a la PHS por ser de grano blanco los tradicionales.
Experimentación
Las poblaciones fueron cultivadas en el invernadero de 2000 a 2004. Las plantas fueron cultivadas en materas de 28 cm de diámetro x 25 cm de altura. Las temperaturas fueron fijadas en 29 ° / 21 ° y la duración del día se fijó para el 14 hr. Las semillas fueron recolectadas en 40 días después de la floración. Las semillas fueron limpiados y secado al aire en el invernadero durante 3 días a ~ humedad de 12% , una vez secas fueron sellados en bolsas de plástico y se almacenaron a -20 ° para evitar la maduración prematura.
Se seleccionan las semillas correspondientes al arroz silvestre de Tahilandia SS18-2, y las correspondientes al cultivable EM93-1, estas son unidades de dispersión por la linea materna (es decir, casco, pericarpio y la testa) y descendientes (es decir, el endospermo y el embrión), además se incluye el CO39 que tiene principios de linea de maduración.
La selección se inició con la F2 CO39/SS18-2, la población con la más alta estimación de heredabilidad en el experimento fue seleccionado para cruzar con EM93-1.
Los individuos que tengan el más bajo nivel de germinación en la F2-F1 nombrados a BC3F1, poblaciones se cruzan con sus padres EM93-1, para desarrollar la próxima generación. EM93-1 sustituye CO39 como el padre recurrente en el retrocruce porque la cría de esta línea tiene la duración de la floración similar a la de la anterior F2. Las hibridaciones se realizaron utilizando individuos seleccionados en cada generación.
En la generación BC4F1, las plantas 44 y 132 fueron seleccionadas para continuar las siguientes generaciones, por que había los rasgos idénticos a EM93-1, otras mostraron rasgos de malas hierbas, la oscuridad del casco aligerado.
Los fenotipos para la espiga, casco de color negro, pericarpio rojo se identificaron sobre la base de la presencia o ausencia de cada una de las características de la F2 a BC4F1. No hubo dificultad para distinguir el color rojo pericarpio genotipos de los blancos sobre la base de la aparición de semillas plenamente madurado, por lo que esta característica también se anotó como la presencia y ausencia en los dos BC4F2. Los otros rasgos de malas hierbas en los BC4F2, se cuantificó la población y longitud de espigas que se expresó como la media promedio de más de tres muestras de 50 semillas cada una y la intensidad de las pigmentaciones.
Marcadores adicionales fueron seleccionados y se utilizaron para delimitar segmentos de la población. Dos poblaciones de plantas BC4F2 genotipo para todos los marcadores polimórficos se mantienen en el BC4F1 plantas. Se extrajo el ADN, los marcadores fueron amplificados por reacción en cadena de polimerasa (PCR).
Los individuos seleccionados a partir de la F2 a BC3F1 fueron poblaciones latentes con genotipos recesivos porque la segregación de germinación (0-100%) se produjeron en la próxima generación. También se produjo la segregación de los rasgos espiga, casco de color negro, pericarpio rojo en las siguientes generaciones. La asociación entre el letargo y pericarpio rojo no fue significativa en la F2 planta 14-derivados F1 población que fue similar al que en la F2 CO39/SS18-2, fue significativa en la BC1F1 a BC4F1 generaciones. Se consiguió identificar los locus correspondientes a los alelos que qSD7-1, qSD12, qSD8, responsables de la pigmentación y la longitud de la espiga.
Conclusión
Cuatro haplotipos definen la base genética para las asociaciones de semillas con espiga, casco de color negro, pericarpio rojo a lo largo de generaciones. Se ha moderado a pequeños efectos, su transmisión directa afectando la suerte de los grupos de alelos, incluidos los principales genes pero se presentan otras características de malas hierbas en la población.
El resultado adaptativo en las semillas de plantas se ha limitado a la supervivencia bajo condiciones ambientales adversas, la distribución y la germinación. Los otros rasgos de malas hierbas también contribuyeron a la adaptación de diferentes maneras, las ayudas a largo de la espiga la dispersión de semillas, y productos químicos subyacentes casco y pericarpio de colores ayuda a la persistencia de semillas en el suelo. En ambientes adversos, los genotipos con un alto nivel de latencia pueden hacer sobrevivir más tiempo a las semillas. La selección fenotípica, reproduce la selección natural de genotipos, sugiere que los múltiples genes aportan características importantes de adaptación durante la evolución de las malezas. Los genes qSD12 pueden incorporarse a las variedades convencionales o líneas parentales de arroz híbrido para mejorar notablemente la resistencia a PHS.
Bochica Editorial
Referencias
Gu XY, Kianian SF, Foley ME. 2005. Phenotypic selection for dormancy introduced a set of adaptive haplotypes from weedy into cultivated rice. Revista Genetics. Vol. 171 (2), pp. 695-704. Publicación Electrónica: 2005 Jun 21.