Introducción

La mejora genética de plantas es la ciencia y el arte de manipular la genética de las plantas para obtener variedades superiores. El fenotipo (P) de un individuo, observable en características como el color de la flor, el peso de la semilla y la altura, está determinado por su genotipo (G) y la influencia del ambiente (A), expresado como P = G + A. El genotipo se refiere a los genes que controlan un carácter, y su estudio se realiza a través de su efecto en el fenotipo. El ambiente abarca todos los factores externos que influyen en la expresión de estos genes.

Tipos de Caracteres

Caracteres Cualitativos

Determinados por un solo gen, estos caracteres muestran una variación discontinua y son poco influenciados por el ambiente. Un ejemplo es la resistencia a enfermedades.

Caracteres Cuantitativos

Asocia la variabilidad con la segregación de múltiples genes, cuya expresión es altamente influenciada por el ambiente. El rendimiento en semilla es un ejemplo.

Diferencias entre Genética Cualitativa y Cuantitativa

Genética Cualitativa

• Caracteres de clase.
• Variación discontinua.
• Clases fenotípicas discretas.
• Efectos de un solo gen discernibles.
• Relacionados con apareamientos.
• Analizados por cuentas y proporciones.

Genética Cuantitativa

• Caracteres de grado.
• Variación continua.
• Clases que forman espectros.
• Efectos de cada gen muy débiles.
• Relacionados con una población.
• Análisis estadístico.

Genética Cuantitativa en Detalle

Un carácter cuantitativo se caracteriza por diferencias fenotípicas medias pequeñas entre genotipos, en comparación con la variación entre individuos del mismo genotipo. La variación continua se debe a la influencia de numerosos genes en segregación, y la segregación simultánea de estos genes resulta en un rango de genotipos que no se pueden clasificar en categorías distintas. Los estudios de herencia cuantitativa se analizan mediante métodos matemáticos y estadísticos.

Factores que Influyen en la Variación Continua

• Cada genotipo posee una norma de reacción, un rango de fenotipos posibles bajo diferentes condiciones ambientales.
• Múltiples loci con alelos en segregación contribuyen a las diferencias fenotípicas.

El Experimento de Johannsen

Este experimento demostró que:

• Los resultados se explican con un número reducido de genes.
• No existe una clara división entre rasgos poligénicos y otros rasgos.

Importancia del Experimento de Johannsen

• Distinción entre variación heredable y no heredable.
• Demostración de la influencia ambiental en la variabilidad de plantas genéticamente uniformes.
• Definición de fenotipo y genotipo.
• Reafirmación de que la selección en grupos genéticamente variables genera familias separadas en generaciones posteriores.
• La selección efectiva requiere variaciones hereditarias.
• Definición del concepto de líneas puras.

Heredabilidad

La heredabilidad (h²) se define como la proporción de la varianza genotípica (σ²g) respecto a la varianza fenotípica (σ²p): h² = σ²g / σ²p. Sirve como índice para determinar el potencial de mejora genética de una población.

Componentes de la Heredabilidad

Varianza Fenotípica (σ²p)

Se subdivide en componentes atribuidos a factores que causan diferencias entre individuos: σ²p = σ²g + σ²e + σ²ge, donde:

• σ²g: Varianza genética.
• σ²e: Varianza ambiental.
• σ²ge: Varianza genotipo-ambiente.

Varianza Genética o Genotípica (σ²g)

Representa la variación causada por diferencias genéticas: σ²g = σ²a + σ²d + σ²i, donde:

• σ²a: Varianza genética aditiva (efecto promedio de la sustitución alélica).
• σ²d: Varianza de dominancia (desviación de la heterocigosidad respecto al promedio de homocigotos).
• σ²i: Varianza epistática (interacción entre alelos de diferentes loci).

Tipos de Varianza Genotípica

• σ²g: Varianza genética total.
• σ²a: Varianza aditiva.
• σ²d: Varianza de dominancia.
• σ²i: Varianza epistática.

La magnitud de estos componentes es específica de la población estudiada.

Varianza Genética y Mejora Genética

El mejoramiento se basa en la selección de individuos con diferentes valores genotípicos. La varianza genotípica representa la variación entre genotipos en una población.

Tipos de Heredabilidad

Heredabilidad en Sentido Amplio (H²)

Es la proporción de la varianza total atribuible a la varianza genética total (aditiva, dominante y epistática): H² = (σ²a + σ²d + σ²i) / σ²p.

• Si H² ≠ 0: Una alta heredabilidad indica que las diferencias entre genotipos son grandes en comparación con la variación ambiental, pero no implica que el ambiente no tenga efecto.
• Si H² = 0: La heredabilidad es específica de cada población y ambiente, y no se puede extrapolar.