Unidad 8.- Técnicas de medición de variabilidad

UNIDAD 8
TÉCNICAS DE MEDICIÓN DE LA VARIABILIDAD
GENÉTICA EN PLANTAS

Objetivos:

Determinar la presencia y estimar el grado de autocompatibilidad (sistema reproductivo)
y de autogamia (sistema de apareamiento) en poblaciones naturales

Determinar la variabilidad intra- e interpoblacional en especies

USO DEL CONOCIMIENTO DEL SISTEMA
REPRODUCTIVO Y DE APAREAMIENTO DE LAS
PLANTAS EN PLANES DE CONSERVACIÓN DE LA
BIODIVERSIDAD

CRUCES CONTROLADOS (Ruiz-Zapata & Arroyo 1978)

1) Autopolinización (AP): flores encerradas en estado de yema – una vez abiertas se polinizan
manualmente con polen de la propia flor – se encierran hasta la formación (o no) de frutos
2) Polinización automática (PA): flores encerradas en estado de yema – se dejan hasta la
formación (o no) de frutos
3) Polinización cruzada (PC): flores emasculadas en estado de yema y encerradas – una vez
abiertas se polinizan con flores de otro individuo conespecífico – se encierran hasta la
4) Agamospermia (AG): flores emasculadas en estado de yema y encerradas – se dejan hasta la

Número de frutos/flor Número de semillas/óvulo

Índice de autoincompatibilidad = AP/FC Índice de autogamia = PA/FC

IAI = 1 (autocompatible) IA = 1 (autogamia completa)
0 < IAI < 1 (autocompatibilidad parcial) 0 < IA < 1 (autogamia parcial)
IAI = 0 (autoincompatible) IA = 0 (plantas autocompatibles que previenen
mecánicamente la PA)

Ventaja:
Fácil y económico
Desventajas:
Estimadores pobres de la autogamia (o el entrecruzamiento) en condiciones naturales
(sistemas mixtos de reproducción)
Especies apomícticas que requieran pseudogamia

(Neel, M.C. 2002. Conservation implications of the reproductive ecology of Agalinis acuta
(Scrophulariaceae). Amer. J. Bot. 89: 972-980)

Potencial para la autofertilización antes y durante la antesis – producción de semillas después de cruces
autógamos y entrecruzados

Información indirecta sobre los patrones y el mantenimiento de la diversidad genética – riesgo de
depresión por autofertilización – cambios en la abundancia y efectividad de los polnizadores 
conservación

Especie autocompatible  97% de las flores autofertilizadas producen frutos (no requiere polinizadores
para reproducirse)

Producción de semillas en frutos autopolinizados < producción de semillas con polinización natural

Autogamia tardía

No tiene limitación de polen

Alta reproducción (2400 semillas/planta)  riesgo futuro debido a pérdida de diversidad genética o a
pérdida de los polinizadores parece ser bajo

MARCADORES GENÉTICOS

Gen específico o segmento de ADN relacionado con una característica determinada (fenotipo) que se
transmite a la descendencia

Morfológicos: genes de herencia simple que pueden ser fácilmente observados en generaciones
sucesivas (fenotipo “externo”) (p.e. genes que codifican para la pigmentación de las flores)

Bioquímicos: isoenzimas (fenotipo “interno”) (marcadores codominantes: pueden “medirse” los dos
alelos – no están sujetos a fuerte presión de selección)

RAPDs (Random Amplified Polymorphic DNA): amplificación de segmentos altamente polimórficos
del ADN que pueden señalar diferencias entre poblaciones/individuos (marcadores dominantes)

AFLP (Amplified Fragment Lenght Polymorphism): amplificación de fragmentos particulares -
altamente variables y dominantes – debe conocerse la secuencia de iniciación (+ plantas)

Microsatélites (secuencias cortas repetidas en tándem): alta diversidad alélica – herencia mendeliana
simple – codominantes

Citometría de flujo: propiedades ópticas de particulas simples (células o núcleos) marcadas con
fluorescencia moviéndose en una corriente líquida a trav de un haz de luz – estimar el contenido
és
de ADN del núcleo o diferencias en las proporciones AT/GC

ANÁLISIS DE ISOENZIMAS

(Nassar, J. et al. 2007. Reproductive biology and mating system estimates of two andean melocacti,
Melocactus schatzlii and M. andinus (Cactaceae). Ann. Bot. 99: 29-38)

Niveles de autocompatibilidad y de autopolinización aútónoma estimados por autopolinizacíones
manuales

Estimados del sistema de apareamiento a nivel de familia/poblacional con el uso de isoenzimas

10-13 semillas de 5-6 frutos maduros

Germinación de las semillas  plántulas  material vegetativo

7 loci polimórficos en cada especie

Ambas especies autocompatibles y capaces de autopolinización autónoma

Tasa de entrecruzamiento poblacional: M. schatzlii > M. andinus

Tasa de entrecruzamiento a nivel de familia: M. schatzlii > M. andinus

M. schatzlii predominantemente entrecruzada – M. andinus tiene un sistema mixto

M. andinus en peligro potencial: bajo tamaño poblacional – distribución restringida – bajas tasas de
visitas florales – altos niveles de autogamia  más estudios

RAPDs

(Xena de Enrech, N. 2000. Una década de aplicación del método RAPD: alcances y límites en el
estudio de relaciones genéticas en plantas. Acta Cien. Venez. 51: 197-206)

Detección de la diversidad genética intra- e interpoblacional (intraespecífica)

Gliricidia sepium (Leguminosae) (especie alógama): medición de la variación como pre-
requisito para optimizar estrategias de muestreo y conservación – alta diversidad
interpoblacional > diversidad interpoblacional  conservación de más de una población

Digitalis obscura (Plantaginaceae) (especie alógama): mayor variación entre individuos
de una población (esperado en especies de fertilización cruzada)  conservación de una
población es adecuada

Fragaria chiloense (Rosaceae): dos poblaciones norteamericanas y una suramericana –
mayor diversidad genética en poblaciones norteamericanas  germoplasma debe ser
protegido y utilizado para mejorar cultivos

Relaciones genéticas entre cultivares de inter cultivares y poblaciones naturales de
és:
tomate – cultivares de arroz de tierras altas (adaptados a sequía) y de tierras bajas
(adaptados a humedad)

Butomus umbellatus (Butomaceae) (clonal): diferencias polimórficas entre poblaciones
 3 genotipos  conocimiento esencial para establecer cruces entre ellas

AFLP

(Krauss, S.L. 2000. Patterns of mating in Persoonia mollis (Proteceae) revealed by an analysis of
paternity using AFLP: implications for conservation. Aust. J. Bot. 48: 349-356)

Objetivo de la conservación  mantenimiento de la diversidad genética y del potencial evolutivo de
un taxon

Sistema de apareamiento de una planta  determinante de la variabilidad genética dentro de las
poblaciones y de la diferenciación genética entre poblaciones

AFLP  permite la asignación exacta de la paternidad a la progenie

12 semillas de cada una de 21 plantas = 252 semillas analizadas

199 se les asignó la paternidad sin errores – 53 fueron producidas por parentales fuera de la
población – 3 semillas presumiblemente autógamas (sólo alelos maternos)

Tasa de entrecruzamiento = 98.8% - Ausencia de autofertilización

Implicaciones para la conservación y manejo:

Evitar la autofertilización en poblaciones nuevas y establecidas y en colecciones ex situ

Detección de cambios en el apareamiento en poblaciones perturbadas  declinación genética futura

MICROSATÉLITES

(Ritland, K. & M. Leblanc. 2004. Mating system of four inbreeding monkeyflower ( Mimulus)
species revealed using “progeny-pair” analysis of highly informative microsatellite markers. Pl. Spec.
Biol. 19: 149-157)

M. nasutus, M. micranthus, M. nudatus, M. laciniatus

Síndrome floral para autopolinización/autofertilización – anuales

9 loci de microsat
élites

Autogamia desde 64% hasta 92% entre los taxa

2 de las especies presentan variación en el nivel de autogamia entre los individuos y la tendencia a
compartir el parental paterno

CITOMETRÍA DE FLUJO

(Kron, P. et al. 2007. Applications of flow cytometry to evolutionary and population biology. Ann.
Rev. Ecol. Evol. Syst. 38: 847-876)

Determinación de la proporción de sexos en individuos en fase no reproductiva  diferencias en el
contenido de ADN entre los cromosomas sexuales (cromosomas sexuales heteromórficos)

Determinación de la reproducción asexual en plantas  monitoreo de semillas por citometría de
flujo (FCSS = flow cytometry seed screening)  mide las diferencias en ploidía entre los
embriones y el endosperma

Reconocimiento de sistemas híbridos  determinación de contenido intermedio de ADN 
importante para estudios de conservación estableciendo zonas de solapamiento de especies

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