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3.11.1 Mejoramiento genético en plantas. Las ciencias de la genética y el mejoramiento de plantas emergieron desde hace 200 años atrás, sin embargo, las plantas han sido seleccionadas y mejoradas desde tiempos prehistóricos. Existen dos selecciones primitivas de tipo silvestre como mecanismo para dispersión de semilla; estos eran la falta de apertura de los raquis de los tallos de los cereales (Zohary, 1969; Harlan et al, 1973) y la vaina que permanece tiempo cerrada mientras se seca (Waines, 1975; Ladizinsky, 1979ª). Otra característica es la selección inadvertida, por ejemplo la tolerancia a aluminio de ciertos cultivares creciendo en suelos ácidos (Foy et al, 1974).

El mejoramiento moderno de plantas toma ventaja de la variabilidad genética existente en taxas relacionadas estrechamente, y puede considerar estrategias para incorporar genes de fuentes ajenas y distantes, cuando hay un esfuerzo para modificar genomas de plantas para un propósito en particular (Murray, 1991).

La reserva de la variabilidad genética viable para el mejoramiento de plantas incluye colección de cultivares, y lo más importante, la colección de especies silvestres y malas hierbas que parten de un ancestro inmediatamente común con el cultivo en consideración (Murray, 1991). Para identificar la base de progenitores silvestres sobre observaciones citogenéticas, se hacen estudios comparativos de electroforesis de proteínas de la semilla (Ladizinsky, 1979b; Murray, 1984; Krishna, 1988).

Para el mejoramiento de la productividad o eficiencia de las plantas, el mejorador debe estar completamente enterado de los atributos y la historia de la planta a mejorar. Los atributos más convencionales son los concernientes a resistencia a enfermedades y control de floración, algunos factores ambientales desestabilizantes deben ser considerados con mayor atención, los genotipos predominantes para cada cultivo necesitan en un futuro ser evaluados mediante ensayos como los siguientes:

 Incremento global en la concentración atmosférica del CO2 (Tucker, 1981).

 Cambio climático el cual afecta los patrones de precipitación y rango de temperatura (Daly, 1989; Schneider, 1990).

 Incremento en la penetración de la radiación ultravioleta en la superficie de la tierra como consecuencia del debilitamiento de la capa de ozono de la estratosfera (Worrest, 1986) llamado calentamiento global.

3.11.2 Biotecnología en plantas. La ingeniería genética y la biotecnología han sido ampliamente adoptadas para aplicarse en la alteración del genoma por métodos bioquímicos, posiblemente incorporando ADN de procariotes, o de eucariotes, hongos, algas y animales (Murray. D.R. 1991).

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3.11.2.1 Biotecnología aplicada al cultivo de la Yuca. En CIAT (Centro Internacional de Agricultura Tropical) se viene trabajando en biotecnología aplicada al cultivo de yuca con el fin de resolver problemas relacionados con la producción, enfermedades, la falta de material sano y certificado para siembra y el deterioro rápido de las raíces después de cosechadas, sus esfuerzos se han concentrado en 3 áreas con el fin de entender y aplicar la biotecnología. En primer lugar se trabaja en la conservación del germoplasma y la multiplicación rápida de material sano (certificado), a través de Cultivo de tejidos; en segundo lugar se estudia la resistencia a enfermedades y la mejora en la calidad de raíces con ayuda de la transformación genética; y en tercer lugar el uso de marcadores moleculares para mejorar la eficiencia en el mejoramiento del cultivo y entender su diversidad genética (CIAT, 2000).

4. QTLs (Loci de Características Cuantitativas)

La acción de un número de genes influye en la expresión de características heredables de importancia económica, dichas características son llamadas poligénicas, cuantitativas o de herencia compleja. Dentro de algunos ejemplos de características de herencia cuantitativa se presentan; la precocidad, la productividad y el crecimiento volumétrico. Los loci que controlan la expresión de la mayoría de las características cuantitativas son llamados “QTL- Quantitative Trait Loci”, loci que controlan características cuantitativas. Con la ayuda de los mapas genéticos construidos con base en marcadores moleculares se puede estudiar la arquitectura de características cuantitativas logrando identificar, mapear y medir la magnitud del efecto de los principales factores genéticos involucrados en el control de estas características y llegar a manipular estos factores individualmente durante los procedimientos de selección y recombinación genética (Ferreira, 1998).

El ligamiento genético entre marcadores y QTLs depende de la existencia de desequilibrio de ligamiento (“linkage disequilibrium”) entre los alelos en el locus marcador y los alelos del QTL, este desequilibrio genera efectos cuantitativos asociados al marcador que pueden ser detectados y estimados a través del análisis estadístico más acorde. Se puede decir que cuando las frecuencias genotípicas de los gametos difieren del producto de las frecuencias de los alelos componentes ha ocurrido un desequilibrio de ligamiento entre dos loci, produciéndose una asociación significativa entre dichos loci (Ferreira, 1998).

Para detectar un QTL, es necesario saber la magnitud del efecto del QTL sobre la característica, la distancia entre marcadores, el tipo de poblacion, el tamaño de la población segregante en evaluación, la frecuencia de recombinación del marcador y el QTL, y la heredabilidad del carácter en estudio (Ferreira, 1998; Melchinguera, 1998).

El número de QTLs segregantes y el tamaño de su efecto en un cruce está determinado por las diferencias fenotípicas de los parentales y por la varianza genotípica de la progenie. La varianza genotípica puede ser estimada como la diferencia entre la varianza experimental total o varianza fenotípica y la varianza ambiental. La varianza ambiental puede ser estimada a partir de las medias genotípicas de la población progenie replicada en diferentes ambientes (Lee, 1995).

4.1 USO DE MARCADORES MOLECULARES EN ESTUDIOS GENÉTICOS E