4.7 Interaccin genotipo - ambiente. Adaptacin y estabilidad Mtodos para su evaluacin

1. Valor Fenotpico 2. Sensibilidad 3. Interaccin Genotipo x Ambiente 4. Factores ambientales causantes de la G x E 5. Tipos de Interaccin 6. Importancia de la G x E en la seleccin 7. Cuantificacin estadstica de G x E (Anlisis de Variancia) 8. Mtodos para evaluar la G x E

Valor FenotpicoP=G+E

Supuesto: Una diferencia especfica del ambiente tiene el mismo efecto en diferentes genotipos

Si consideramos un solo genotipo: sus diferentes expresiones en distintos ambientes (localidad, aos, densidad, suelo, etc.) es lo que se conoce como SENSIBILIDAD (norma de reaccin)

Estabilidad: Un genotipo es ms o menos estable de acuerdo a si es ms o menos SENSIBLE

Expresin fenotpica de diferentes genotipos en tres ambientes

Valor FenotpicoP=G+E

Si una diferencia especfica del ambiente no tiene el mismo efecto en diferentes genotipos

P = G + E + IGE

Factores ambientales causantes de GxE Predecibles: ocurren en forma sistemtica o bajo el control humano, pueden ser: tipo de suelo, fecha de siembra, espaciamiento entre surcos, densidad, dosis de fertilizantes, etc. No predecibles: fluctan de manera aleatoria, y son por ej. lluvias, temperatura, humedad relativa, etc.

Interaccin genotipo ambiente (GXE)

Son los cambios en el mrito relativo de los genotipos a travs de diferentes ambientes

Tipos de interaccionesNo GxEMrito

G1

G2

E1

E2

Mariotti, 1994

Tipos de interaccionesNo GxEMrito

G1 G2

E1

E2

Mariotti, 1994

Tipos de interacciones

Mrito

G1 G2

E1

E2Cuantitativa Mariotti, 1994

Tipos de interacciones

Mrito

G1

G2

E1

E2Cualitativa Mariotti, 1994

Importancia de la GxE en la seleccin1. Necesidad de desarrollar genotipos para propsitos especficos. El ambiente de seleccin elegido, condicionar los productos resultantes de la seleccin. 2. La magnitud de la GxE puede deteminar la necesidad de divisin de una gran rea geogrfica en diferentes subreas. 3. Los ambientes de seleccin deben permitir la discriminacin entre lo bueno y lo malo segn los objetivos planteados, y tener una aceptable capacidad de pronstico del comportamiento de los materiales obtenidos en el rea de ms probable difusin del genotipo.

Importancia de la GxE en la seleccin3. Eficiencia en la distribucin de los recursos que estar basada en el conocimiento de la importancia relativa de G*L, G*Y y G*L*YG*L : interaccin genotipo por localidad G*Y: interaccin genotipo por ao G*L*Y: interaccin genotipo por localidad por ao

4. La respuesta de los genotipos en diferentes ambientes da una idea de la estabilidad de los materiales

Dispersin de genotipos en diferentes ambientes

Mrito relativo

AmbientesMariotti, 1994

Cuantificacin estadstica de la GxELas pruebas (ensayos) se deben realizar en dos o ms localidades y aos para dos o ms genotipos Los datos se analizan de acuerdo a un anlisis de variancia. Se calculan las fuentes de variacin en efectos principales y sus interacciones Se realizan las pruebas F apropiadas para determinar la significancia de la fuente de variacin

Anlisis de VarianciaFuente de Variacin * Grados de Libertad * Esperanza de los cuadrados medios

Aos Localidades Repeticiones en aos y localidades Aos x Localidades Genotipos Genotipos x aos Genotipos x localidades Genotipos x aos

y1 l1 y l (r 1) (y - 1) (l - 1) g1 (g 1) (y 1) (g 1) (l 1) (g 1) (y 1) (l 1)2

e+r2

gly + ry2

2 2

gl + rl

2

gy + rly gy gl

2

g

e+r e+r2

gly + rl gly + ry2

2

2

2

2

e+r

gly

x localidades Error

y l (g 1) (y 1) (l 1)

2

eFehr, 1987

Anlisis de VarianciaRESULTADO

Interaccin no significativa# Prueba de comparaciones mltiples: LSD, Duncan, Tukey, etc.

Interaccin significativa

Definiciones

Adaptacin: Comportamiento de un genotipo o una poblacin en un ambiente

Adaptabilidad: Comportamiento de un genotipo o una poblacin en una serie de ambientes

Estabilidad: # Finlay &Wilkinson (1963): es un genotipo que no cambia su expresin en el espacio y en el tiempo La regresin de sus rendimientos sobre los ambientes tendera a ser < 1 y sus desviaciones de regresin iguales a 0.i 1 : elevada sensibilidad ambientalMrquez. 1991

1) Genotipo bien adaptado a todos los ambientesb>1 4

b=1

2

1

3 b 1Media

2) Adaptacin pobre a todos los ambientesb>1 4

b=1

2

1

3 b 1Media

b>1 4

3) Genotipos adaptados a ambientes desfavorables

b=1

2

1

3 b 1Media

4) Genotipos adaptados a ambientes favorablesb>1 4 Inestable b=1 2 Estable 1

3 b 1Media

Procedimientos para investigar la GxE# Eberhart y Russell (1966) Establecen un modelo para describir el comportamiento de un genotipo en una serie de ambientes ecolgicosGenotipo

+ o - estable

Molina Galn, 1992

Modelo:

Yij = i + i Ij + Hiji = 1, 2, 3, .......... v (variedades) j = 1, 2, 3, .......... n (ambientes)

Yij = comportamiento del genotipo i en el ambiente j i = media del genotipo i (promedio de repeticiones y ambientes) i = coeficiente de regresin (mide la respuesta del genotipo i en los n ambientes) Ij = ndice ambiental (desviacin respecto a la media general del valorpromedio de los genotipos en el ambiente j)

Hij = desviacin de regresin del genotipo i en el ambiente j

Parmetros de estabilidad de un genotipo1. Coeficiente de regresin i

^ i=

bi =

1

j

Yij Ij /

1

j

Ij2

Valores cercanos a 12. Variancia de las desviaciones de regresin

+ estable

^

Hij = Yij - YijValores cercanos a 0 + estable

^

Procedimientos para investigar la GxE# Anlisis por componentes principales: anlisis multivariados (PC, Cluster, etc.) a- AMMI (Additive Main effects and multiplicative interactions) Mantiene en forma aditiva los efectos principales (genotipos y ambientes) y un anlisis multivariado por componente principales para la interaccin.

Diferencias esperadas entre G y E en animales (Dunlop 1962)G Razas en diferentes reas E GxEEsperable

Ej.Bos taurus taurus y Bos taurus indicus en zonas templadas y trpicos Reproductores de cabaas, luego distribuidos en una elevada variedad de ambientes Varias razas en la misma rea Animales dentro de una poblacin

Animales de la misma raza en diferentes reas

Probablemente importante

Razas en un mismo rebao Animales en el mismo rebao

Probablemente

bajoProbablemente

bajo

BIBLIOGRAFACardellino, R. y Rovira, J. 1987. Mejoramiento gentico animal. Editorial Agropecuaria Hemisferio Sur S.R.L. 253 p. Falconer, D.S.. 1986. Introduccin a la gentica cuantitativa. CECSA, Mjico. 382 p. Fehr, W.R.. 1987. Principles of cultivar development. Volume 1. Macmillan Publishing Company, A Division of Macmillan, Inc. 536 p. Mariotti, J.A.. 1986. Fundamentos de Gentica Biomtrica. Aplicaciones al mejoramiento gentico vegetal. O.E.A. Serie de biologa, monografa N 32. Washington, D.C. Mariotti, J.A.. 1994. La interaccin genotipo-ambiente, su significado e importancia en el mejoramiento gentico y en la evaluacin de cultivares. INTA-CRTS. Serie monogrfica n 1. 37p. Mrquez Snchez, F.. 1991. Genotecnia Vegetal. Mtodos-Teora-Resultados. Tomo III. AGT Editor S.A. 500 p. Mrquez Snchez, F.. 1992. Genotecnia Vegetal. Mtodos-Teora-Resultados. Tomo I. AGT Editor S.A. 357 p. Molina Galn, J. D.. 1992. Introduccin a la Gentica de poblaciones y cuantitativa (algunas implicaciones en genotecnia). AGT Editor. 1 Edicin. 349 p.

Pruebas de hiptesis1. Medias de genotipos Ho)1

=

2

=.....................

v

a) Si existe homogeneidad de variancia de las desviaciones de regresin de genotipos b) Si no existen diferencias entre los coeficientes de regresin c) Si existe heterogeneidad en las variancias desviaciones de regresin de los genotipos 2. Coeficientes de regresin a- Ho) 1 = 2 = 3 = ..................... v b- bi = 1 3. Desviaciones de regresin de cada variedad Ho) S2d = 0 de las

Ej: Rendimiento en grano de cinco (5) variedades de maz en cuatro (4) ambientes. Diseo experimental: Bloques completos al azar con 10 repeticiones.

Pruebas de hiptesis1. Medias de variedades Ho) Fc = 12.67 Ft = 3.481

=

2

=

3

=

4

=

5

Se rechaza la hiptesis

2. Coeficientes de regresin a- Ho) b1 = b2 = b3 = b4

F = 0.01b- Ho) bi = 1

Se acepta la hiptesis

tc = bi 1 Sbi

Sb1 = 0.14 Sb2 = 0.33 Sb3 = 0.11 Sb4 = 0.66 Sb5 = 0.14

t1c = - 1.43 t2c = - 0.42 t3c = - 0.91 t4c = 0.33 t5c = 1.07 Se acepta

t t (0.05) (2) = 4.303

3. Desviaciones de regresin de cada variedad 2 2 2 Ho) S d1 = S d2 = .............. = S d5 = 0 F1c = 4.68 * F2c = 20.50 ** F3c = 3.06 * F4c = 76.68 ** F5c = 4.40 *

Se rechaza la hiptesis

Se pueden ajustar las medias varietales segn ^ _

Y ij = Y i. + bi Ij

ConclusionesNinguno de los coeficientes de regresin difiri significativamente de 1. Las correspondientes desviaciones de regresin { 01Ninguna variedad es ESTABLE 2- La variedad 3 es la ms estable b3 = 0.90 (ms cerca de 1) S2d3 = 46.41 (ms cerca de 0)

3- La variedad 3 se aproxima a la variedad ideal por tener

media relativamente alta y parmetros de estabilidad cercanos a los ideales. La variedad 4 es la menos estable.