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Mejoramiento molecular

El mejoramiento molecular es la aplicación de herramientas de biología molecular , a menudo en el mejoramiento de plantas [1] [2] y en el mejoramiento de animales. [3] [4] En un sentido amplio, el mejoramiento molecular puede definirse como el uso de manipulación genética realizada a nivel de ADN para mejorar rasgos de interés en plantas y animales, y también puede incluir ingeniería genética o manipulación genética, selección asistida por marcadores moleculares y selección genómica. [5] Más a menudo, sin embargo, el mejoramiento molecular implica mejoramiento asistida 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 rasgos de plantas o animales sobre la base de ensayos genotípicos. [6]

Las áreas de mejoramiento molecular incluyen:

Métodos constituyentes

Cría asistida por marcadores

Los métodos de cría asistida por marcadores incluyen:

Genotipado y creación de mapas moleculares -genómica

Los marcadores más utilizados son las repeticiones de secuencias simples (o microsatélites ) y los polimorfismos de un solo nucleótido (SNP). El proceso de identificación de los genotipos de las plantas se conoce como genotipificación .

El desarrollo de SNP ha revolucionado el proceso de mejoramiento molecular, ya que ayuda a crear marcadores densos. [ aclaración necesaria ] Otra área que se está desarrollando es la genotipificación por secuenciación . [10]

Fenotipificación -fenómica

Para identificar genes asociados a rasgos, es importante medir el valor del rasgo, conocido como fenotipo [ dudoso – discutir ] . La "ómica" para la medición de fenotipos se llama fenómica. El fenotipo puede ser indicativo de la medición del rasgo en sí o de un rasgo indirectamente relacionado o correlacionado.

Mapeo de QTLo mapeo de asociaciones

Se identifican los genes (loci de rasgos cuantitativos (abreviados como QTL) o genes de rasgos cuantitativos o genes menores o genes mayores) involucrados en el control del rasgo de interés. El proceso se conoce como mapeo. El mapeo de dichos genes se puede realizar utilizando marcadores moleculares . El mapeo de QTL puede involucrar una sola familia grande, individuos no relacionados o múltiples familias (ver: Mapeo de 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 usar en la cría / selección asistida por marcadores.

Selección asistida por marcadoreso selección genética

Una vez que se identifican los genes o marcadores, se pueden utilizar para la genotipificación y se pueden tomar decisiones de selección.

Retrocruzamiento asistido por marcadores (MABC)

El retrocruzamiento consiste en cruzar una F1 con sus progenitores para transferir un número limitado de loci (por ejemplo, transgenes, loci de resistencia a enfermedades, etc.) de un trasfondo genético a otro. Normalmente, el receptor de dichos genes es un cultivar que ya tiene un buen rendimiento, a excepción del gen que se va a transferir. Por lo tanto, queremos conservar el trasfondo genético de los genotipos receptores, lo que se hace mediante 4-6 rondas de retrocruces repetidos mientras se selecciona el gen de interés. Podemos utilizar marcadores de todo el genoma para recuperar el genoma rápidamente; en tal situación, 2-3 rondas de retrocruzamiento podrían ser suficientes. [ 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 nuevo enfoque de la selección tradicional asistida por marcadores, en la que la selección se realiza basándose únicamente en unos pocos marcadores. [7] En lugar de intentar identificar loci individuales significativamente asociados con un rasgo, la genómica utiliza todos los datos de marcadores como predictores del rendimiento y, en consecuencia, ofrece predicciones más precisas. La selección puede basarse en predicciones de selección genómica, lo que potencialmente conduce a ganancias más rápidas y de menor costo en la cría. 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 de cría y genotípicos. [11]

Transformación genética o ingeniería genética

La transferencia de genes permite la transferencia horizontal de genes de un organismo a otro. De esta forma, las plantas pueden recibir genes de seres humanos, algas o cualquier otro organismo. Esto ofrece posibilidades ilimitadas para el cultivo de plantas.

Por organismo

Hay recursos de mejoramiento molecular (incluidos datos multiómicos ) disponibles para:

Referencias

  1. ^ Voosen, P. (2009). "El mejoramiento molecular hace que los cultivos sean más resistentes y nutritivos. Los marcadores, los knockouts y otros avances técnicos mejoran el mejoramiento sin modificar los genes". Scientific American .
  2. ^ "Stephen P. Moose* y Rita H. Mumm (2008) El mejoramiento molecular de plantas como base para el mejoramiento de cultivos del siglo XXI, Plant Physiology 147:969-977".
  3. ^ Dekkers, Jack CM; Hospital, Frédéric (2002). "El uso de la genética molecular en la mejora de las poblaciones agrícolas". Nature Reviews Genetics . 3 (1): 22–32. doi :10.1038/nrg701. PMID  11823788. S2CID  32216266.
  4. ^ CM Dekkers, Jack (2012). "Aplicación de herramientas genómicas a la cría animal". Current Genomics . 13 (3): 207–212. doi :10.2174/138920212800543057. PMC 3382275 . PMID  23115522. 
  5. ^ Ribaut, JM; de Vicente, Mc; Delannay, X (abril de 2010). "Mejoramiento molecular en países en desarrollo: desafíos y perspectivas". Current Opinion in Plant Biology . 13 (2): 213–218. doi :10.1016/j.pbi.2009.12.011. PMID  20106715.
  6. ^ Hollington, PA; Steele, Katherine A. (2007), "Cría participativa de cultivos tolerantes a la sequía y la sal", Avances en la cría molecular hacia cultivos tolerantes a la sequía y la sal , Dordrecht: Springer Netherlands, págs. 455–478, doi :10.1007/978-1-4020-5578-2_18, ISBN 978-1-4020-5577-5, consultado el 2 de octubre de 2020
  7. ^ ab Meuwissen, THE; Hayes, BJ; Goddard, ME (1 de abril de 2001). "Predicción del valor genético total utilizando mapas de marcadores densos de todo el genoma". Genética . 157 (4): 1819–1829. doi :10.1093/genetics/157.4.1819. ISSN  0016-6731. PMC 1461589 . PMID  11290733. 
  8. ^ Jannink, Jean-Luc; Lorenz, Aaron J.; Iwata, Hiroyoshi (1 de marzo de 2010). "Selección genómica en el mejoramiento de plantas: de la teoría a la práctica". Briefings in Functional Genomics . 9 (2): 166–177. doi :10.1093/bfgp/elq001. ISSN  2041-2649. PMID  20156985.
  9. ^ Heffner, Elliot L.; Sorrells, Mark E.; Jannink, Jean-Luc (1 de enero de 2009). "Selección genómica para el mejoramiento de cultivos". Crop Science . 49 (1): 1–12. doi :10.2135/cropsci2008.08.0512. ISSN  1435-0653.
  10. ^ "Análisis". hebillalab .
  11. ^ Goddard, ME ; Hayes, BJ (2007). "Selección genómica". Revista de cría y genética animal . 124 (6): 323–30. doi : 10.1111/j.1439-0388.2007.00702.x . PMID  18076469.
  12. ^ Sol, mínimo; Yan, Haidong; Zhang, Aling; Jin, Yarong; Lin, Chuang; Luo, Lin; Wu, Bingchao; Fan, Yuhang; Tian, ​​Shilin; Cao, Xiaofang; Wang, Zan; Luo, Jinchan; Yang, Yuchen; Jia, Jiyuan; Zhou, Puding; Tang, Qianzi; Jones, Chris Stephen; Varshney, Rajeev K.; Srivastava, Rakesh K.; Él, Min; Xie, Zheni; Wang, Xiaoshan; Feng, Guangyan; Nie, pandilla; Huang, Dejun; Zhang, Xinquan; Zhu, Fangjie; Huang, Linkai (2023). "Milletdb: una base de datos multiómica para acelerar la investigación de genómica funcional y mejoramiento molecular de mijo". doi : 10.1111/pbi.14136 . PMC 10579705 .  {{cite journal}}: Requiere citar revista |journal=( ayuda )
  13. ^ Sol, Congwei; Hu, Huiting; Cheng, Yongzhen; Yang, Xi; Qiao, Qi; Wang, Canguán; Zhang, Leilei; Chen, Da-Yuan; Zhao, Simin; Dong, Zhongdong; Chen, Feng (2023). "Mejoramiento asistido por genómica: la era del mejoramiento del trigo de próxima generación". doi : 10.1111/pbr.13094 . S2CID  258478136. {{cite journal}}: Requiere citar revista |journal=( ayuda )

Lectura adicional