MANUEL FRANCISCO POLANCO PUERTA. I.A. Esp.M.Sc. PhD.(c) Que es una mutación Es un cambio inesperado en el material hereditario de una célula; este fenómeno puede ser el resultado de: Un cambio en el gen de un alelo a otro. Reacomodo de materiales cromosómicos. Perdida o duplicación de segmentos cromosómicos Las mutaciones pueden ser: Dominante: la manifestación de genes es inmediata. Recesiva: no se manifiesta de forma inmediata. Las mutaciones son fuente de variabilidad genética en los organismos. La variabilidad causada por las mutaciones inducidas no es esencialmente diferente de la causada por las mutaciones espontáneas durante la evolución. En 1970 el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) y la FAO patrocinaron investigaciones sobre la inducción de mutaciones para impulsar el mejoramiento genético de los cultivos alimentarios con el fin de obtener nuevas variedades mejoradas. Inducción de mutantes. La inducción de mutaciones es un método eficaz para lograr variaciones dentro de un tipo de cultivo. Ofrece la posibilidad de inducir características deseadas que no se pueden hallar en la naturaleza o se han perdido durante el proceso evolutivo. Las mutaciones inducidas se producen tratando partes de las plantas con mutágenos químicos o físicos. Esto favorece que se imiten, de hecho las mutaciones espontáneas y se amplía artificialmente la diversidad genética. Porque se realizan la inducción de mutaciones Se realiza cuando los Fito genetistas no encuentran en el banco de genes, un gen, tolerante a los cambios del medio ambiente entre otros factores bióticos, no tienen otra opción evidente sino tratar de inducir la mutación. Objetivo de la inducción de mutaciones Mejorar una o pocas características de una variedad o línea. Inducir un marcador morfológico (color, altura, etc.) para establecer la identidad de una línea promisoria para su registro como variedad. Inducir esterilidad masculina o restaurar la fertilidad en líneas para la producción de híbridos. Obtener dentro de genotipos bien adaptados, mutantes con características de herencia simple útiles para el mejoramiento Son de tres tipos Molecular: son llamadas génicas o puntuales y afectan la constitución química de los genes . Se originan por: Sustitución: Donde debería haber un nucleótido se inserta otro. Inversión: mediante dos giros de 180° dos segmentos de nucleótidos de hebras complementarias se invierten y se intercambian. Translocación: ocurre un traslape de pares de nucleótidos complementarios de una zona del ADN a otra 2. MUTACIONES CROMOSÓMICAS: el cambio afecta a un segmento de cromosoma (mayor de un gen), por tanto a su estructura. Delección. Es la pérdida de un segmento cromosómico, que puede ser terminal o intercalar. Duplicación. Repetición de un segmento cromosómico. Inversión. Translocación. 3. MUTACIONES GENÓMICAS Euploidia: aumenta el número de juegos cromosómicos. Poliploidia: es más frecuente en vegetales que en animales. Los organismos poliploides generalmente son más grandes y vigorosos, y frecuentemente presentan gigantismo. En numerosas plantas cultivadas esto se ha capitalizado, especialmente donde el tamaño de hojas, semilla, fruto o flor es económicamente importante, por ejemplo en alfalfa, tabaco, café, plátano, manzana, pera, lila y crisantemo. Aneuploidía: Afecta al número de cromosomas individualmente (por defecto o por exceso). Se debe al fenómeno de no disyunción y cuando este gameto fecunda a otro se originará un cromosoma triplicado (triso mía). Métodos utilizados para las mutaciones Uso de mutaciones puntuales. Plantas auto gamas: Usan los mutantes como variedades. Mejoramiento por cruzamientos con mutantes. Cruce de un mutante con el parental. Cruce de diferentes mutantes del mismo parental. Cruce de diferentes mutantes de diferentes parentales. Cruce de un mutante con una variedad o línea diferente. Plantas alogamas: inducción de mutaciones para incrementar la variabilidad. Mejoramiento de la heterosis: inducción de mutaciones en líneas mejoradas. Uso de mutaciones cromosómicas. translocaciones: para transferir caracteres de otras especies y géneros. para la producción duplicaciones “dirigidas”. Diploidización de poliploides Inducción en el uso de agentes muta génicos para problemas específicos de mejoramiento. Usan de radiación para producir haploides. Uso de radiación para la producción de sexualidad transitoria en apomícticos. Uso de radiación para reducir incompatibilidad en cruces alejados. Uso de mutaciones inducidas para estudios específicos de los procesos genéticos, fisiológicos, morfológicos y bioquímicos en las plantas de esterilidad masculina. Mutágenos químicos. El mutageno químico que se utiliza con mayor frecuencia es el etil metano sulfonato. Radiación muta génica. Rayos X: son utilizados para efectuar substituciones de genes de cromosomas extraños. Radiación Gamma: emitidos por el cobalto radiactivo, causan un menor daño en las células vegetales. Radiación Ultravioleta: Tiene limitada habilidad de penetración en los tejidos por lo que su uso en experimentos biológicos está restringido al tratamiento de esporas o granos de polen. Radiación Beta: Las partículas Beta (electrones) producen un efecto similar a los rayos X o Gamma, pero con más baja habilidad de penetración. Neutrones: Tienen un amplio rango de energía y son obtenidos de la fisión nuclear en un reactor nuclear. Los neutrones han mostrado ser muy efectivos en la inducción de mutaciones en plantas. Partículas de aceleradores: Protones, deuterones, partículas alfa, se ha utilizado básicamente para estudios fundamentales en la determinación de los efectos radiobiológicos. Selección de las poblaciones progenitores: se utilizo un pasto silvestre (Thiticum umbellulatum), resistente a la roya se cruzo con un trigo común (Triticum aestivum). Resultados F1: del cruzamiento anterior se obtuvo un individuo el cual se cruzo con la variedad de trigo común (Chinese sprint), donde se origino un alohexaploide y se permitió el retro cruzamiento continuo de las especies. Se origino una planta con el contenido cromosómico del trigo común, mas un cromosoma del pasto silvestre, que llevaba el gen de la resistencia a la roya. Finalmente con el empleo de rayos X se produjo un arreglo de los cromosomas, en el que el gen que confiere la resistencia a roya se transfirió a un cromosoma del trigo. Mutación inducida en semillas. Ocurre en el tejido somático y puede afectar el embrión o otras estructuras de la semilla afectando total o parcialmente el desarrollo de este generando o suprimiendo ciertas características de la planta. Por ejemplo: Si la mutación se produce en un gen dominante el embrión se va a manifestar inmediatamente; por el contrario si la mutación es recesiva en la primera generación no aparecerá el hijuelo pero después se la autofecundación segregara plantas con caracteres mutantes (maíz, trigo y avena). Algunos procedimientos para la inducción de mutantes pueden ser realizados de la siguiente manera: El polen puede ser mutagenizado y luego usado para polinización. Las mutaciones dominantes serán expresadas en la siguiente generación. Las semillas también pueden ser mutagenizadas. Una célula del embrión puede volverse mutante y luego formar parte del tejido germinal o somático. Conclusiones. El mejoramiento genético en plantas a través de las mutaciones inducidas es una importante herramienta que posibilita cambiar y conservar los genes de una especie. La obtención de cultivos mejorados es realizada mediante la hibridación para seleccionar los progenie deseados siendo métodos esenciales en la creación de variabilidad genética en las plantas La inducción artificial de mutaciones ofrece posibilidades atractivas para el mejoramiento genético.