Universidad Nacional de Cajamarca Facult Facultad ad de Ciencias Ciencias Agr arias Escuela Académico Profesi onal de d e Ingeniería Ingeniería Forestal Forestal
CURSO:
GENÉTICA Y MEJORAMIENTO FORESTAL TEMA: HEREDABILIDAD HEREDABIL IDAD EN ESPECIES ESPECIES FORESTALES FORESTALES DOCENTE:
ING. DÁVILA ESTELA, Luis INTEGRANTES:
CHILÓN QUISPE, Raúl HERNANDEZ VAZQUES, Ronald
Cajamarca, 2 de julio de 2017
1. INTRODUCCIÓN
La genética forestal es la aplicación de los principios genéticos generales en el manejo de los recursos forestales. Entre las aplicaciones específicas de la genética forestal están, por ejemplo, la regeneración artificial, la producción de semilla. Dentro de las múltiples disciplinas de la genética moderna, tenemos la genética cuantitativa donde se estudia la heredabilidad, de forma general puede considerarse como la relación entre fenotipos de parentales y progenies. La heredabilidad de estudia muy a fondo en lo que respecta al mejoramiento genético, por la cual este tema de investigación se tiene en cuenta el procedimiento para el cálculo de la heredabilidad en sentido amplio y en sentido estricto asimismo se analizara los factores que afectan la heredabilidad. Un aporte importante en este tema será el tratar la heredabilidad en especies forestales Gimnospermas y Angiospermas dado sus características para cada carácter, la mayoría de caracteres que podemos percibir en los árboles son cuantitativos por tales como la tasa de crecimiento, densidad de la madera, cantidad de semillas y frutos producidos, etc. 2. OBJETIVOS 2.1. Objetivo general
Investigar sobre heredabilidad en especies forestales. 2.2. Objetivos específicos ✓
Indagar
sobre
la
heredabilidad
en
especies
forestales
de
Gimnospermas. ✓
Indagar sobre la heredabilidad en especies forestales de Angiospermas.
✓
Indagar sobre los factores que afectan la heredabilidad.
✓
Investigar el procedimiento de calcular la heredabilidad en especies forestales.
✓
Analizar los efectos de la heredabilidad y la importancia de su estudio.
3. MATERIALES Y METODOLOGIA 3.1. Materiales
Ordenador
✓
Internet
✓
3.2. Metod olo gía
Revisar información registrando los datos importantes Sistematizar los datos obtenidos Explicar la información de los resultados obtenidos Discutir con ayuda bibliográfica los resultados, por separado. Indicar en la discusión, además, cuál es la importancia de saber esto en genética forestal. 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 4.1. Resultados 4.1.1. Heredabilid ad en especies forestales de Gimno spermas N° Especie 1 Pinus
Familia Pinaceae
sylvestris
2
Pinus nigra
Pinaceae
H2 Referencia 0.14 ± 0.08 Velling y Tigerstedt(1984) Angulo de ramas 0.22 ± 0.09 Velling y Tigerstedt(1984) Densidad 0.46 - 0.56 Personn(1972) Diámetro ramas 0.05 ± 0.01 Velling y Tigerstedt(1984) Diámetro 0.15 ± 0.09 Krusche et al. 1980 Esbeltez 0.26 ± 0.13 Velling y Tigerstedt(1984) Altura 0.35 Arbez y Miller(1972) Diámetro 0.2 Arbez y Miller(1972) Densidad madera 0.67 Arbez y Miller(1972) Angulo ramas 0.43 Alía y Durel(no publ). Policiclismo 0.19 Alía y Durel(no publ). Carácter Altura
3
4 5 6
Pinus pinaster
Pinaceae
Numero de ramas Altura
0.17
Arbez(1980)
0.19
Densidad
0.17-0.20 0.6
Diámetro
0.04
Desviación a la vertical a 1.5m
0.19
Destremau et al. (1984) Kremer(1981) Destremau et al. (1984) Cotterill et al. (1987) Conche(1978)
Forma de fuste
0.37
Mauge(1973)
Policiclismo
0.5
Rectitud
0.25
Verticalidad
0.2
Destremau et al. (1984) Destremau et al. (1984) Destremau et al. (1984) Panetsos(1981)
Pinaceae Altura Pinus halepensis Pinaceae Altura Pinus brutia Diámetro Cephalotaxaceae Porcentaje de Torreya germinación grandis
0.45 0.17 0.33 0.87
Panetsos(1981) Panetsos(1981) Costa et al. (2009)
0.92
Costa et al. (2009)
Ancho de semilla 0.97
Costa et al. (2009) Costa et al. (2009)
Indice de velocidad de germinación
Peso fresco de semilla
0.98
4.1.2. Heredabilidad en especies for estales de Angios permas N° Especie 1 Populus alba
2
3
4
5
6
Familia Salicaceae
Eucaliptus glubulus
Eucaliptus grandis
Eucaliptus Cladocalyx
Referencia Alba(2002) Alba(2002)
0.194
Alba(2002)
0.244 0.88 0.897
Alba(2002) Padro(1987) Padro(1987)
0.88 0.89
Padro(1987) Pichot y Tessier du Cris(1989) Nlesiin y Tauer(1978) Pichot y Tessier du Cris(1989) Sotolongo, Geada, Cobas 2011 Sotolongo, Geada, Cobas 2011 Sotolongo, Geada, Cobas 2011 Sotolongo, Geada, Cobas 2011 Sotolongo, Geada, Cobas 2011 Sotolongo, Geada, Cobas 2011 Sotolongo, Geada, Cobas 2011 Sotolongo, Geada, Cobas 2011 Sotolongo, Geada, Cobas 2011 Sotolongo, Geada, Cobas 2011
Salicaceae
Myrtaceae
0.39-0.61 Disposicion de 0.41 ramas Volumen/árbol 0.19±0.07
Salicaceae Populus x euramericana Populus deltoides
H2 0.21-0.45 0.013
Carácter Fenologia Forma de fuste Disposicion de ramas Ramosidad Fenologia Forma de fuste Ramosidad Fenologia
Myrtaceae
Myrtaceae
Altura
0.12±0.05
Diámetro
0.24±0.07
rea basal forma de la copa
0.13±0.05 0.29±0.08
Forma del 0.22±0.07 fuste Volumen/árbol 0.10 Altura
0.11
Diámetro
0.30±0.16
rea basal forma de la copa Forma del fuste Densidad de madera Longitud de la fibra Altura
0.33±0.11 0.46±0.18 0.45±0.18 0.54±0.19 0.48±0.01
Sotolongo, Geada, Cobas 2011 Sotolongo, Geada, Cobas 2011 Sotolongo, Geada, Cobas 2011 Fredy Mora,Chile(2005)
Diámetro
0.28±0.006 Fredy Mora,Chile(2005) Tasa de 0.51±0.011 Fredy crecimiento en Mora,Chile(2005) altura Diámetro del 0.26±0.006 Fredy periodo de 12 Mora,Chile(2005) a 30 meses NOTA: H2 ± es (error estándar) 4.2. Procedimiento para el cálculo de la heredabi lidad en esp ecies forestales.
La heredabilidad mide (en una escala de 0 a 1) la relación entre varianza genética a varianza fenotípica total. 4.2.1. En sentid o Ampli o:
La heredabilidad puede ser estimada dependiendo del origen de la progenie y el diseño experimental así, por ejemplo: a. Progenies obtenidas por polinización libre: Medios hermanos o
semifratria. La semilla se recoge directamente del árbol plus (madre). No se conoce el progenitor masculino. Se emplea cuando solo se conoce un progenitor, la progenie es obtenida por apareamiento al azar entre un grupo de individuos o por policruzamiento. TABLA N° 1- ANOVA de un diseño de poli nización libre.
Este tipo de diseño se utiliza en el primer ciclo del programa de mejoramiento genético forestal, para la evaluación de los árboles plus seleccionados y determinar los mejores progenitores (árboles élites) para un segundo ciclo de mejora entre los cuales se harán los cruces controlados. b. Diseño biparental: Hermanos completos, fratría. Se seleccionan “n”
plantas o clones élites y se hacen cruces de pareja única entre ellos por medio de una polinización artificial. Se obtienen un número de familias y cruces igual a n/2. En especies donde cada cruzamiento implica la obtención de más de un individuo, la variación total entre la descendencia se divide en dos partes: -
La varianza dentro de la familia (varianza del error =
-
La varianza entre la familia (varianza de cruce
)
)
TABLA N° 2- ANOVA de un dis eño bip arental
Sin embargo, el diseño más utilizado para la estimación de la heredabilidad en especies forestales, es el ensayo de progenies de medio-hermanos obtenidas mediante el cruce aleatorio (panmixia) a través de un diseño de bloques completamente al azar donde además del efecto de las familias, se puede evaluar el efecto ambiental.
Las componentes no-aditivas de la varianza genética se anulan. Al ser medio-hermanos: = 4 Si los mejoradores están interesados en aprovechar toda la varianza genética (aditiva, dominante y epistática), solo es posible mediante propagación vegetativa. TABLA N° 3- Ejemplo de ensayo de prog enies de medios hermanos : “p” familias, con “ a” individuos por familia y repetición y “r”
repeticiones.
Ejemplo : Estimación de la heredabilidad de la altura a partir de una
prueba de progenie de P. salutare a los 5 años de plantada. Familias 8, repeticiones 3, individuos por familia 12.
σ2p =966.1-
210.0 756.1 = =21 12*3 36
σ2pxr =210-
2
He =
65.5
12 2 σe =65.5 4*21
65.5+12+21
=12
=0.85
4.2.2. En sentid o Estricto:
La regresión de los descendientes sobre los progenitores, como estimado de la heredabilidad en sentido estrecho, ha tenido gran éxito. Esta se calcula como el doble del coeficiente de regresión progenitor – descendiente, para el caso de las plantas alógamas, donde los datos de las plantas obtenidas se comparan con el progenitor femenino: 2 =
En plantas autómagas, el coeficiente de regresión dará una medida directa de la heredabilidad en sentido estricto del carácter: ( = ). A pesar de las ventajas y precisión de esta estimación su uso está muy limitado en las especies forestales debido a los largos ciclos de vida. Cuando la heredabilidad es alta, la ganancia obtenida de la selección será alta. Para obtener un estimado confiable de
es
esencial tener un gran
número de familias y minimizar VE mediante un diseño estadístico eficiente de la prueba de progenies a partir de la cual se hace el estimado. 4.3. Factores que afectan la heredabilidad ✓
Tipo de acción de los genes involucrados en la expresión del carácter: así caracteres bajo efectos epistáticos o dominantes importantes tendrán una heredabilidad distinta que otros bajo efectos aditivos.
✓
Estructura genética de la población: la heredabilidad depende de la población que se está estudiando, pues es una relación entre varianza genética y varianza total. En poblaciones en las que esté muy fijado el carácter (la varianza genética es nula casi nula), el valor de la heredabilidad será muy distinta a la de poblaciones en las que existe una gran varianza genética. Por ello es posible encontrar
valores diferentes de heredabilidad de un carácter en distintas poblaciones de una misma especie. ✓
Condiciones ambientales: cuando las condiciones ambientales son muy homogéneas entre los distintos genotipos evaluados, la varianza ambiental disminuye, y por tanto el valor de la heredabilidad aumenta.
Definición del carácter: Por ejemplo, la altura puede medirse a
✓
distintas edades, con heredabilidad diferente, debido a la variación en la expresión de los genes con la edad y a la variación ambiental que experimenta un individuo a lo largo de su vida (Figura N°1).
FIGURA N° 1 Evolució n de la heredabilidad d el carácter altura en función de la edad – Ensayo de progenies de P pinaster . (Kremer, 1992) 4.4. Importancia de la heredabilid ad
La importancia radica en que permite: ✓
Predecir la respuesta a la selección. Cuanto mayor sea su magnitud, mayor será el progreso genético.
Decidir qué método de evaluación debe ser utilizado para la
✓
evaluación genética de los individuos. Cuando la heredabilidad del rasgo es de media a alta (por encima de 0,30), la selección en base al rendimiento propio del individuo permite una tasa relativamente rápida de la mejora. Cuando la característica tiene una heredabilidad baja, se deben usar otros métodos para identificar a los individuos genéticamente superiores. Planificar el tipo de apareamiento: el nivel de heterosis es
✓
directamente proporcional a la magnitud de la heredabilidad de la característica. Por el contrario, la depresión endogámica esperada es inversamente proporcional. 4.5. Discus ión
Se encontró una variación altamente significativa en la altura y diámetro de los árboles, tanto a nivel de grupos como de familias dentro de grupos. Un estimado de heredabilidad sólo tiene sentido cuando son establecidos varios requisitos. En ellos se incluye si la heredabilidad es: 1. usada en sentido amplio o estricto; 2. calculada a partir de los componentes de varianza o de la regresión entre padres y descendientes; 3. basada en valores individuales o en medias familiares; 4. evaluada en uno o en varios ambientes; 5. evaluada cuando los árboles son muy jóvenes o cercanos a la edad de rotación; 6. estimada con límites de confianza dependientes del número de padres, descendientes y réplicas; 7. para una población particular. Debe enfatizarse que la heredabilidad sólo es una derivación del análisis de varianza (o de la regresión padres-descendientes) y que el significado de las diferencias genéticas entre y dentro de las familias es lo que constituye el interés primario. Si las familias no difieren significativamente, no se justifica un estimado de heredabilidad. Con todas estas fuentes de error se podría preguntar si la heredabilidad es una estimación de importancia. La respuesta es ciertamente sí, siempre que las fuentes de error sean comprendidas y
controladas, porque la heredabilidad es muy útil para los índices de selección y para la estimación de las ganancias genéticas a partir de las estrategias alternativas de mejoramiento. En las características fenotípicas utilizadas como criterios de selección en esta investigación se tuvieron diferenciales de selección positivos en volumen, altura, diámetro, densidad de la madera, rectitud y ángulo de inserción de ramas. (Rogelio Sotolongo-Sospedra, 2011) 5. CONCLUSIONES ✓
La heredabilidad en especies forestales gimnospermas son altura, ángulo de ramas, densidad, diámetro ramas, diámetro, esbeltez.
✓
La heredabilidad en especies forestales angiospermas: fenología, forma de fuste, disposición de ramas, ramosidad.
✓
Los factores que afectan la heredabilidad son las siguientes: tipo de acción de los genes involucrados en la expresión del carácter, estructura genética de la población, condiciones ambientales, definición del carácter.
✓
Los procedimientos para calcular la heredabilidad se utilizan dos métodos de estimación: sentido amplio y el estricto. El método más usado para calcular la estimación de heredabilidad es el sentido amplio, puesto que se da en condiciones ideales.
✓
Con respecto a la heredabilidad, nos permite predecir la respuesta a la selección, decidir qué método de evaluación debe ser utilizado para la evaluación genética de los individuos y planificar el tipo de apareamiento.
BIBLIOGRAFIA ✓
Humlebaek 1992. Introducción a la genética forestal.
✓
Rogelio Sotolongo-Sospedra, Gretel Geada-López, Milagros Cobas-López. 2011. Fomento Forestal.
✓
Wright, J.W. 1976. Principles of Forest genetics. Libro clásico en el que se describen los principios de la genética forestal
✓
Zobel y Talbert. 1982. Genética Forestal. Libro clásico de mejoramiento forestal.
