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Sesgo en la estimación de efectos de QTLs en experimentos de retrocruzas.

ANA LAURA TORRES RAMÍREZ (2004)

"Un problema asociado con la metodología en las investigaciones de QTLs es el sesgo en la estimación del número y efecto de estos. Esto se hizo evidente cuando fue reportado por Beavis (1994). El objetivo del presente estudio fue evaluar el sesgo en la estimación de los efectos de QTLs bajo diferentes condiciones experimentales en mapeo de regresión por intervalos en retrocruzas. Para realizar lo anterior se trabajó con tres factores experimentales: tamaño de muestra (100, 200 y 300), heredabilidad (10 y 5 por ciento) y número de marcadores (2, 4 y 6) . Se estableció un grupo de ligamiento de 100 cM donde se distribuyeron uniformemente cada una de las diferentes densidades v de marcadores y con la combinación entre este factor con heredabilidad y tamaño de muestra se obtuvieron 18 diferentes condiciones experimentales. Con la utilización de simulaciones se generaron los datos para la presente investigación. El análisis de los datos se llevo al cabo a través del programa SATORI (Reyes, 2003). El análisis de los resultados indica que existe una tendencia a sobreestimar el valor absoluto de los efectos de los QTLs y que la magnitud del sesgo está estrechamente relacionada con las condiciones experimentales y la heredabilidad del QTL en cuestión. Desde el punto de vista puramente estadístico, el sesgo obedece a una correlación positiva entre el valor estimado del efecto y el valor del estadístico de prueba; esto acoplado a la regla de decisión que selecciona valores altos de dicho estadístico, a fin de declarar la presencia de un QTL."

"A problem associated whit the methodology on QTL research, is the bias on the estimation of numbers and effects. This was clearly evident when Beavis (1994) reported it. The goal of the present study was to evaluate the bias on the estimation of the QTL effects under different experimental conditions by regression interval mapping in backcross populations. Three factors were considered: sample size (100, 200 and 300), heritability (10 and 5 percent) and markers density (2, 4 and 6). A linkage group of 100 cM was established with markers uniformly distributed. The combination between this factor with heritability and the sample size gave 18 different experimental conditions. Simulation was used to generate the data for this investigation. Data analysis was performed using the program SATORI (Reyes, 2003). The data analysis indicates that there is a tendency to estimate over the absolute value of QTL effects and the bias magnitude is closely related with experimental conditions and heritability of the QTL. From a pure statistical point of view, the bias obeys to a positive correlation between the estimated value of the effect and the value of the test statistic coupled to the decision rule of selecting the high valves of that statistic, with the object to establish the presence of a QTL"

Master thesis

CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA Retrocruzadas Sesgo

Patrón de herencia para la poliembrionía en dos poblaciones experimentales de maíz

HERMES REBOLLOZA HERNÁNDEZ (2010)

"Este trabajo de investigación plantea un patrón de herencia para la poliembrionía (PE) observada en dos poblaciones experimentales de maíz (Zea mays L.); se propone que la acción de dos loci con dominancia completa, epistáticos uno sobre el otro cuando presentan alelos dominantes, controlan la iii expresión de planta normal por semilla, mientras que la condición doble recesivo permite la expresión de la PE. El análisis genético incluyó evaluación de filiales F1, F2 y RC1; para ello, dos poblaciones poliembriónicas, IMM UAAAN-BAP (en breve, D), e IMM-UAAAN-NAP (C) fueron cruzadas con ocho materiales, seis comerciales, un híbrido simple experimental (Exp 1) y una población de alto contenido de aceite (HOC), proveniente de CIMMYT (Exp 2), lo cual permitió constituir 16 grupos F1 (ciclo O-I, 2007/08, en Tepalcingo, Mor.); a partir de éstos, fueron generadas las respectivas 16 F2 (ciclo P-V, 2008, Buenavista, Coah.); también, cruzas de F1 hacia D y C (RC1) fueron generadas durante P-V, 2009, en Buenavista, Coah. Las variables de respuesta: frecuencia de emergencia (FE), frecuencia de plántulas anormales (FA) y frecuencia de poliembrionía (FPE); los tamaños de muestra en los diversos experimentos, estuvieron en el rango de 200 a 6000 semillas; la evaluación de los diversos grupos experimentales fue desarrollada bajo condiciones de invernadero y campo, con excepción de RC1 que se experimentó sólo bajo invernadero (plántulas de dos semanas de edad); el diseño experimental en todo caso fue de bloques completos al azar, con 4 y 5 repeticiones para campo e invernadero, respectivamente. La segregación PE en F2 se probó con la Ho: 15:1, (plantas PE, genotipos doble recesivos) y Ho: 12:4 para retrocruzas; la prueba de hipótesis fue con 2 X , 1 g.l. Los resultados indicaron que la PE no se expresa a nivel de F1 pero reaparece en F2 y RC1 en proporciones de 3 a 7%, y de 13 a 22% iv respectivamente; estas proporciones son compatibles a las hipótesis bajo prueba, con la consideración de casos de penetrancia incompleta reducen la proporción esperada (de acuerdo a las hipótesis) en 10 a 50%, en función de la fuente de PE (polinizadores) de que se trate y del material exótico asociado; el carácter PE penetró completamente en F2 [comercial 2, 4, Exp 1, x C y D] y parcialmente en los grupos F2 [comercial 1, 3, 5, 6, Exp 2, x C y D], tanto en invernadero y campo. Las diferencias (P≤0.01) entre grupos en combinación con D y C para la FPE, evidencian la respuesta gradual y diferente en la expresión del carácter; la prueba de t permitió dilucidar que los resultados fueron consistentes, sea presentando la proporción esperada o reduciéndola en alguna medida (20 a 50%), independientemente del progenitor masculino en la cruza de origen (F1). La penetrancia incompleta del carácter PE en las RC1 hacia D fue de manera generalizada, mientras que en las RC1 hacia C fue de manera gradual y diferente, ocasionando diferencias (P≤0.01) entre polinizadores; esto derivó en un comportamiento diferencial al comparar los promedios de ambas RC1, que tienen el mismo progenitor femenino en la cruza de origen (las F1). Las evidencias apoyan fuertemente la propuesta de que la PE es un carácter heredable, cualitativo, controlado por dos loci con interacción epistática del tipo 15:1. v Adicionalmente a las pruebas de hipótesis para el patrón de herencia de la PE, se llevaron a cabo dos ensayos de rendimiento con la finalidad de obtener información preliminar sobre el comportamiento agronómico de las combinaciones germoplásmicas de fuentes exóticas (maíces comerciales y experimentales) en cruza con las poblaciones poliembriónicas (D y C), ya que en la línea de trabajo de estos temas, se pretende llevar a cabo la reconstitución genética de las poblaciones PE, agregando muestras de genes que contribuyan a potenciar atributos agronómicos. Para ello, Los grupos F1 y las poblaciones C y D fueron establecidas en las localidades: Buenavista, Coah., y Calvillo, Ags., ciclo P-V 2008. El diseño experimental fue en bloques completos al azar con 2 y 3 repeticiones, respectivamente. Dado las buenas características resultantes (rendimiento de mazorca ha-1, días a floración, inserción de mazorca, y porcentaje de germinación) los datos sugieren realizar la reconstitución de C a partir de segregantes F2 que exhiban el carácter PE en las combinaciones con Com 1, 3, 6, y Exp 2; mientras que D puede favorecerse con Com 1, 2, 4, 5."

"This research work deals with a probable inheritance pattern for polyembryony (PE) observed in two experimental maize populations (Zea mays L.); it is proposed that single plant per germinated seed (normal condition) is controled by two loci, epistatic one to each other when dominant; the cases of PE are due only under double homocigous recesives. The genetic analysis vii evaluates filials F1, F2, and BC1, which were generated by crossing two PE populations, named IMM-UAAAN-BAP (D in short) and IMM-UAAAN-NAP (C) with eight Non-PE materials, six commencial hybrids, one experimental simple cross (Exp 1) and one high oil corn population from CIMMYT (Exp 2). In doing so, 16 F1 cross were obtained (B cicle, 2007/2008, Tepalcingo, Mor.); from these, the proper 16 F2 groups were generated (A cicle, 2008, Buenavista, Coah.); also, F1 were back crossed (BC1) to D and C (A cicle, 2009, Buenavista, Coah.). Response variables were percentages: of germination (FE), abnormal seedlings (FA) and polyembryony (FPE). Seed samples used in the different experiments ranged from 200 to 6000. Filials evaluation was done under field and greenhouse conditions but BC1 under greenhouse only (seedlings of two weeks). A complete random blocks design was used in all experiments, with 4 and 5 repetitions for field and greenhouse evaluations, respectively. The segregation analysis was done with the Ho: 15:1 (for F2) and Ho: 12:4 (for BC1), applying 2 X , 1 d.f. tests. Results indicated that PE is not expressed in F1 but reapears in F2 and BC1 in proportions of 3 to 7 % and 13 to 22 % respectively. These frequencies are compatible with the tested hypothesis if one takes into account the uncomplete penetrance in a range of 10 to 50 % depending on the PE pollinator and/or the exotic germplasm source; the PE trait penetrated completely in groups F2 [com 2, 4, Exp 1, x C and D], while in F2 groups [com 1, 3, 5, 6 and Exp 2, x C and D] the penetrance was incomplete; these performance were viii observed under field and greenhouse evaluations. The statistical differences (P≤0.01) for FPE in both germplasm groups are strong evidences for the gradual end different trait expressions. The t test confirmed the consistancy of results in all experiments, showing the right expected proportions or reducing them in some degree (20 to 50%), no matter which pollinator was in the first crossing (F1). The uncomplete penetrance of PE trait in BC1 toward D was generalized meanwhile the one to C was gradual and different leading to statistical differences (P<0.01) among pollinators; these situation led to differences between means of the PE proportion’s reduction amount in spite of having the same maternal parents in the former cross (F1). The evidences strongly support that PE is a qualitative inherited trait, under the control of two dominant loci, epistatic interaction of the type 15:1. Additional to the hipótesis testing for the PE trait inheritance pattern, there were developed two yield assays in order to obtain preliminary information about the agronomic performance from the maize germplasm combination among exotic and polyembryonic (D and C) sources. It is this program’s further objective the possibility of genetic reconstitution of those PE experimental populations, adding new gene sources to potentialize their agronomic attributes. In this context, the 16 F1 groups, D and C populations samples were sowed in two experiments, locations Buenavista, Coah. and Calvillo, Ags. In the A cicle, 2008. A complete block design was used in both experiments, 2 and 3 repetitions respectively. Given the good bahavior of some groups combinations ix in traits as: ear yield ha-1, days to tasseling, ear insertion, and germination percentage, it was suggested that population C could be favored by adding genes from materials of the kind of Com 1, 3, 6, and Exp 2; meanwhile D can be favoured with Com 1, 2, 4, and 5. "

Master thesis

Maíz Poliembrionía Epistasis Retrocruza CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

Obtención de híbridos de maíz de planta media y baja con amplio rango de adaptación (0-1800 msnm) a partir de los híbridos an-360, an-461 y an-462.

MARÍA CRISTINA VEGA SÁNCHEZ GUSTAVO ALFONSO BURCIAGA VERA JOSE LUIS GUERRERO ORTIZ RAYMUNDO CUELLAR CHAVEZ (2003)

"Líneas endogámicas de híbridos comerciales del Instituto Mexicano del Maíz (IMM), que presentaban problemas en su producción, una por ser 17 días más tardía que el progenitor femenino y dos más por presentar susceptibilidad a Fusarium spp. han sido recobradas por los métodos de retrocruzas y selección gamética respectivamente. Durante 2003, únicamente se incrementaron las líneas y se formaron híbridos simples y triples recobrados, se concluyó un trabajo de tesis nivel licenciatura, con las evaluaciones en 2001 en Celaya, Guanajuato y Parras de la Fuente, Coahuila y presentada en febrero de 2004. Se involucraron 99 híbridos triples, formados por líneas seleccionadas tanto del IMM como del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo en comparación con siete testigos comerciales. La gran variabilidad detectada en ambas localidades, permitió la selección de los mejores cinco híbridos por localidad y en forma combinada; mostrando excelente calidad agronómica, y con la ventaja de ser sembrados en forma simultánea para su producción."

"Parental inbred lines of three commercial maize hybrids generated by the Instituto Mexicano del Maiz (IMM) presented certain traits inconveniences, as follow: a wide split time and Fussarium susceptibility. Gamete and backcross selection methods were applied for line improvement and new crossing schemes were undertaking in order to overcame such inconveniences. The recovered hybrids have been evaluated ever since, and the improved inbred lines have been used in new hybrids design. 99 three-way hybrids were generated combining CIMMYT and IMM inbred lines which were evaluated along with seven commercial checks in two Mexican locations: Celaya, state of Guanajuato, and Parras de la Fuente, Coahuila during the spring- summer 2001. From this essay five hybrids per location and five for both were identified as superior taking into account excellent agronomic performance and no days split time. Key words: Zea mays L., improvement, inbred lines, backcross, gamete selection."

Article

Zea mays L Mejoramiento Retrocruzas Selección gamética CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA