El mejoramiento molecular es la aplicación de herramientas de biología molecular , a menudo en el mejoramiento de plantas [1] [2] y la cría de animales. [3] [4] En sentido amplio, el mejoramiento molecular se puede definir como el uso de manipulación genética realizada a nivel del ADN para mejorar los rasgos de interés en plantas y animales, y también puede incluir ingeniería genética o manipulación genética, selección asistida por marcadores y selección genómica. [5]Sin embargo, con mayor frecuencia, el mejoramiento molecular implica el mejoramiento asistido por marcadores moleculares (MAB) y se define como la aplicación de biotecnologías moleculares, específicamente marcadores moleculares, en combinación con mapas de ligamiento y genómica, para alterar y mejorar los rasgos de plantas o animales sobre la base de ensayos genotípicos. [6]
Las áreas de mejoramiento molecular incluyen:
- Mapeo de QTL o descubrimiento de genes
- Selección asistida por marcadores y selección genómica [7] [8] [9]
- Ingeniería genética
- Transformación genética
Aspectos del mejoramiento molecular
Cría asistida por marcadores
- Genotipado y creación de mapas moleculares - genómica
- Los marcadores de uso común incluyen repeticiones de secuencia simple (o microsatélites ), polimorfismos de un solo nucleótido (SNP). El proceso de identificación de genotipos de plantas se conoce como genotipado .
El desarrollo de SNP ha revolucionado el proceso de reproducción molecular, ya que ayuda a crear marcadores densos. [se necesita aclaración ] Otra área que se está desarrollando es el genotipado mediante secuenciación . [10]
- Fenotipado - fenómicos
- Para identificar genes asociados con rasgos, es importante medir el valor del rasgo, conocido como fenotipo [ dudoso ] . La "ómica" para la medición de fenotipos se llama fenómica. El fenotipo puede ser indicativo de la medición del rasgo en sí mismo o de un rasgo indirectamente relacionado o correlacionado.
- Mapeo de QTL o mapeo de asociación
- Se identifican los genes (loci de rasgos cuantitativos (abreviado como QTL) o genes de rasgos cuantitativos o genes menores o genes principales) implicados en el control del rasgo de interés. El proceso se conoce como mapeo. El mapeo de tales genes se puede realizar utilizando marcadores moleculares . El mapeo QTL puede involucrar a una sola familia numerosa, individuos no relacionados o familias múltiples (ver: Mapeo QTL basado en la familia ). La idea básica es identificar genes o marcadores asociados con genes que se correlacionan con una medición fenotípica y que se pueden utilizar en la reproducción / selección asistida por marcadores.
- Selección asistida por marcadores o selección genética
- Una vez que se identifican los genes o marcadores, se pueden utilizar para la determinación del genotipo y se pueden tomar decisiones de selección.
- Retrocruzamiento asistido por marcadores (MABC)
- El retrocruzamiento es cruzar un F1 con sus progenitores para transferir un número limitado de loci (por ejemplo, transgén, loci de resistencia a enfermedades, etc.) de un trasfondo genético a otro. Por lo general, el receptor de tales genes es un cultivar que ya está funcionando bien, excepto el gen que se va a transferir. Por lo tanto, queremos mantener el trasfondo genético de los genotipos receptores, lo que se realiza mediante 4-6 rondas de retrocruces repetidos mientras se selecciona el gen de interés. Podemos usar marcadores de todo el genoma para recuperar el genoma rápidamente en 2-3 rondas de retrocruzamiento que podría ser lo suficientemente bueno en tal situación. [ aclaración necesaria ]
- Selección recurrente asistida por marcadores (MARS)
- MARS incluye la identificación y selección de varias regiones genómicas (hasta 20 o incluso más) para rasgos complejos dentro de una sola población.
- Selección genómica
- La selección genómica es un enfoque novedoso de la selección asistida por marcadores tradicional en la que la selección se realiza basándose en unos pocos marcadores. [7] En lugar de buscar identificar loci individuales significativamente asociados con un rasgo, la genómica utiliza todos los datos de los marcadores como predictores del rendimiento y, en consecuencia, ofrece predicciones más precisas. La selección puede basarse en las predicciones de la selección genómica, lo que podría conducir a ganancias más rápidas y de menor costo de la reproducción. La predicción genómica combina datos de marcadores con datos fenotípicos y de pedigrí (cuando están disponibles) en un intento de aumentar la precisión de la predicción de los valores genotípicos y de reproducción. [11]
Transformación genética o ingeniería genética
La transferencia de genes hace posible la transferencia horizontal de genes de un organismo a otro. Por tanto, las plantas pueden recibir genes de humanos o de algas o de cualquier otro organismo. Esto brinda oportunidades ilimitadas para la reproducción de plantas de cultivo.
Referencias
- ^ Voosen P (2009) Molecular Breeding hace que los cultivos sean más resistentes y más nutritivos Los marcadores, los nocauts y otros avances técnicos mejoran la reproducción sin modificar los genes, Scientific American
- ^ Stephen P. Moose * y Rita H. Mumm (2008) Mejoramiento de plantas moleculares como base para la mejora de cultivos del siglo XXI, Fisiología vegetal 147: 969-977
- ^ Dekkers, Jack CM; Hospital, Frédéric (2002). "El uso de la genética molecular en la mejora de poblaciones agrícolas". Nature Reviews Genética . 3 (1): 22–32. doi : 10.1038 / nrg701 . PMID 11823788 .
- ^ CM Dekkers, Jack (2012). "Aplicación de herramientas genómicas a la cría de animales" . Genómica actual . 13 (3): 207–212. doi : 10.2174 / 138920212800543057 . PMC 3382275 . PMID 23115522 .
- ^ Ribaut, JM; de Vicente, Mc; Delannay, X (abril de 2010). "Mejoramiento molecular en países en desarrollo: desafíos y perspectivas" . Opinión actual en biología vegetal . 13 (2): 213–218. doi : 10.1016 / j.pbi.2009.12.011 .
- ^ Hollington, PA; Steele, Katherine A., "Mejoramiento participativo para cultivos tolerantes a la sequía y la sal" , Avances en el mejoramiento molecular hacia cultivos tolerantes a la sequía y la sal , Dordrecht: Springer Países Bajos, págs. 455–478, ISBN 978-1-4020-5577-5, consultado 2020-10-02
- ^ a b Meuwissen, EL; Hayes, BJ; Goddard, ME (1 de abril de 2001). "Predicción del valor genético total utilizando mapas de marcadores densos en todo el genoma" . Genética . 157 (4): 1819–1829. ISSN 0016-6731 . PMC 1461589 . PMID 11290733 .
- ^ Jannink, Jean-Luc; Lorenz, Aaron J .; Iwata, Hiroyoshi (1 de marzo de 2010). "Selección genómica en fitomejoramiento: de la teoría a la práctica" . Sesiones informativas sobre genómica funcional . 9 (2): 166-177. doi : 10.1093 / bfgp / elq001 . ISSN 2041-2649 . PMID 20156985 .
- ^ Heffner, Elliot L .; Sorrells, Mark E .; Jannink, Jean-Luc (1 de enero de 2009). "Selección genómica para la mejora de cultivos" . Ciencia de cultivos . 49 (1): 1–12. doi : 10.2135 / cropci2008.08.0512 . ISSN 1435-0653 .
- ^ "Análisis | bucklerlab" .
- ^ Goddard, YO ; Hayes, BJ (2007). "Selección genómica" . Revista de cría y genética animal = Zeitschrift für Tierzuchtung und Zuchtungsbiologie . 124 (6): 323-30. doi : 10.1111 / j.1439-0388.2007.00702.x . PMID 18076469 .
Otras lecturas
- Baker, RJ (1 de septiembre de 1986). Índices de selección en fitomejoramiento . Prensa CRC. ISBN 978-0-8493-6377-1.