EL FENOTIPO

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Rivalpo
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EL FENOTIPO

Mensajepor Rivalpo » Jue Feb 27, 2014 3:07 pm

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Hola,

voy a tratar en este hilo de un termino que todos conocemos...o que pensamos conocer: el fenotipo

En los foros cannabicos, el termino fenotipo es, sin duda, unos de los mas usados por los foreros y cultivadores. Tambien forma parte de los terminos de genetica utilizados commnúmente por los breeders de cannabis psicoactivo, especialmente en los descriptivos de sus variedades.

Primeramente, es importante recordar que a partir del trabajo de Mendel, la genética actual, ha desarrollado algunos conceptos que son clave para entender los mecanismos de la herencia: Genes, alelos, genotipo y fenotipo,

El termino fenotipo designa la manifestación externa del genotipo, es decir, el conjunto de los caracteres observables (visibles) de un individuo. Estos resultan a la vez de la expresión de los alelos del genotipo y de la influencia de los factores medioambientales.

La relación entre el genotipo G y el fenotipo F de un individuo esta conceptuada por la ecuación G + E = F
La letra E representa el efecto del medio ambiente sobre el fenotipo.

A las modificaciones que puede sufrir el fenotipo de un individuo bajo diferentes condiciones medio-ambientales se le da el nombre de plasticidad fenotipica.

El concepto de plasticidad fenotípica hace referencia a las propiedades que poseen los genotipos que les permiten expresar otros fenotipos para hacer frente a una determinada condición ambiental. Es decir, la propiedad del genotipo de un individuo en producir más de un fenotipo cuando se halla en diferentes condiciones ambientales.

Esta afirmación nos lleva a una reflexion que plantea la siguiente pregunta:

Si el genotipo de una planta puede producir varios fenotipos ¿Porque nos referimos siempre al fenotipo de una planta como si fuese inmutable? ¿No sería mas conveniente hablar de individuos o de genotipos en lugar de fenotipos ?

En realidad, existe una clara confusión en la utilización adecuada del termino fénotipo, principalmente por el mal uso que se hace en los foros cannabicos.

Por ejemplo, es muy común leer que se ha seleccionado un fenotipo en particular. Lo cierto es casi todos los foreros piensan que ese fenotipo no sufrira cambios y que seguira siempre siendo el mismo independentemente de las condiciones medio-ambientales de cada cultivo y de la experiencia de cada cultivador.

Ahora bien, como lo hemos visto, el fenotipo resulta de la expresión de un genotipo -la planta seleccionada- pero tambien puede sufrir unas ciertas modificaciones en sus rasgos según las condiciones de cultivo, expresando entonces fenotipos diferentes.

Para que lo entendais mejor, os lo voy a explicar por partes.
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Rivalpo
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Re: EL FENOTIPO

Mensajepor Rivalpo » Jue Feb 27, 2014 3:08 pm

El fenoma

Un fenoma es el conjunto de todos los fenotipos expresados por una célula, tejido, órgano, organismo, individuo y especie. El fenoma incluye rasgos fenotípicos, ya sea debido a la genética o a las influencias del ambiente.

El término "fenoma" fue acuñado de forma independiente por dos grupos de científicos a finales de 1990, y se utilizó en varios contextos y publicaciones durante los siguientes cinco años. Varki propuso la siguiente definición: "Cuerpo de información que describe los fenotipos de un organismo, bajo la influencia de factores genéticos y ambientales" (Varki y Altheide, 2005). En la práctica, el término aún carece de una definición universalmente aceptada, y no se puede encontrar en los diccionarios estándar. A pesar de todo, se utiliza cada vez más en las publicaciones académicas.

De igual forma que el genoma y el proteoma significan todos los genes y proteínas de un organismo, el fenoma representa la suma total de sus rasgos fenotípicos. Las diferencias fenotípicas entre individuos pueden deberse a influencias ambientales, variaciones genéticas tales como polimorfismos de nucleótido único (SNPs), o una combinación de ambas.

La fenómica es el estudio de la naturaleza de los fenotipos y la forma en que se determinan, en particular cuando se estudia en relación con el conjunto de todos los genes (genómica) o todas las proteínas (proteómica).


A - Los diferente fenotipos

No voy a hablar aqui del fenotipo molecular, ni del celular, que son estudiados principalmente en biologia y en medicina. Solo vamos a tratar de los fenotipos macroscopicos, los que se pueden observar con la simple vista.

En primer lugar es importante entender que el termino fenotipo no solo se usa para designar el conjunto de los caracteres observables, tambien se usa para designar los fenotipos parciales restringidos a un solo, o a unos pocos caracteres.

He aqui una excelente definición del termino fenotipo sacada de un glosario de génetica de poblaciones:

fenotipo: (1) Forma que toma un carácter (o grupo de caracteres) en un individuo concreto. (fenotipo parcial)
-----------(2) Manifestación externa observable de un genotipo.(fenotipo completo)

En genetica y en seleccion vegetal o animal, la mayoría de las veces los seleccionadores se refieren a los fenotipos parciales. Podemos tomar como ejemplo a Mendel y sus fenotipos restringidos a un solo caracter (monohibrido), como el liso/arrugado o amarillo/verde de los guisantes, o el caracter blanco/rojo de la flores del Galán de noche. Mendel tambie hizo pruebas con fenotipos restringidos a dos y a tres caracteres (dihibridismo y trihibridismo)

Los breeders de cannabis psicoactivo tambien se refieren casi siempre a un fenotipo restringido a uno (o a unos pocos) caracter(es). El más corriente es el fenotipo restringido al caracter morfologico (indica/sativa/Rudéralis). Tambien podemos encontrar fenotipos restringidos al caracter color (purple o verde), al caracter altura (fenotipo alto o bajo), al caracter sexo (macho,hembra, monoico) o al caracter ramificacion (ramificado o columnar). Tenemo otro ejemplo notable con el estudio del fenotipo quimico (quimiotipo) que los cientificos han restringido al caracter THC o CBD .


B - La plasticidad fenotipica


Poco se lee acerca de la plasticidad fenotipica en los foros cannabicos. Os cuelgo la definicion Wikipedia:

La plasticidad fenotípica se refiere a cualquier cambio en las características de un organismo en respuesta a una señal ambiental. Es decir, la propiedad de un genotipo de producir más de un fenotipo cuando el organismo se halla en diferentes condiciones ambientales. Los cambios en los fenotipos dependen de factores como el pH, humedad, temperatura, fotoperiodo, estacionalidad, entre otros.
[...]
La plasticidad fenotípica ha sido ampliamente estudiada en plantas, las cuales pueden presentar efectos muy drásticos en su crecimiento y desarrollo inducidos por el ambiente. Inicialmente, los estudios sobre las plasticidad en plantas se enfocaban principalmente en la descripción del crecimiento y morfología, como el tamaño de la planta, número de ramas, longitud de los internodos, etc.

Recientemente, algunos estudios se han enfocado en los aspectos de la plasticidad que se relacionan más directamente con el éxito reproductivo y funcional de las plantas en el ambiente en el que se desarrollan y por lo tanto son evolutiva y ecológicamente importantes. Las plantas pueden responder a cambios en las condiciones del ambiente a través de la plasticidad de muchos aspectos de sus fenotipos.

Por ejemplo, cambios anatómicos como la vasculatura de las hojas, el área de la esclerénquima, la estructura de los nódulos de la raíz en leguminosas, etc. puede variar con el ambiente. Se ha observado que las plantas responden a las condiciones del ambiente no sólo ajustando sus fenotipos, sino también los de su descendencia a través de cambios en la cantidad y calidad del suministro de nutrientes en las semillas, y en la estructura o bioquímica de la cubierta de las semillas y los tejidos frutales, etc.


(He subrayado el pasage donde se explica que las modificaciones que sufre un fenotipo se pueden transmitir a la descendencia. Es importante apuntarlo ya que la seleccion en el cannabis psicoactivo se basa esencialmente en el fenotipo y no en el genotipo. Volveré un poco mas tarde sobre este tema.)

Fuente

El concepto de plasticidad fenotípica describe el grado en el que el fenotipo de un organismo está determinado por su genotipo. Un alto nivel de plasticidad significa que los factores ambientales tienen una fuerte influencia sobre ese fenotipo particular. Si hay poca plasticidad, el fenotipo de un organismo se puede predecir a partir del conocimiento del genotipo, independientemente de las peculiaridades ambientales durante el desarrollo.

La plasticidad fenotípica causada por la influencia del medio ambiente no va a modificar el conjunto del fenotipo (el conjunto de los caracteres) pero si uno sólo, o unos pocos. Sin embargo, a partir del momento en que uno de los caracteres ha sufrido una modificación visible, ya no se puede decir que es el mismo fenotipo. De ahí la afirmación que un genotipo (el conjunto de los genes de un individuo) puede expresar varios fenotipos.
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Rivalpo
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Re: EL FENOTIPO

Mensajepor Rivalpo » Jue Feb 27, 2014 3:16 pm

Los tipos de caracteres

Este punto es clave porque es el que explica en parte importantes las variaciones de un fenotipo dado en otros fenotipos diferentes. El otro punto clave es la epigenetica, aunque por ahora está en fase de investigaciones y de estudios. Abordaré este tema al final del hilo.

Para muchos foreros y cultivadores cuesta un poco entender o ver cual es la diferencia entre un caracter cualitativo y otro cuantitativo.

Los caracteres sometidos a la influencia de los factores medioambientales se nombran caracteres cuantitativos, simplemente porque se pueden cuantificar. Los que no sufren modificaciones bajo la influencia de estos factores, como el color de las flores roja y blancas del Galán de noche, se nombran caracteres cualitativos y se transmiten exclusivamente de manera mendeliana.

Caracter cualitativo
Es el tipico caracter monogenico mendeliano basado en la dominancia y la recesividad de los alelos. En el cannabis, como en todas las plantas y animales, no son los caracteres más numerosos, ni los más interesantes en seleccionar. Por eso mismo es un error pensar que el breeding de cannabis esta regido exclusivamente por las leyes de Mendel .

Caracter cuantitativo
La mayoría de los caracteres del cannabis son cuantitativos: altura, rendimiento, ramificación, época de floración, contenido en THC/CBD y en terpenos o composición química de la resina, intensidad del color verde de las hojas, número de folíolos por hoja, grosor del tallo central , longitud del entrenudo, proporción de plantas hembras-machos-monoicas, pigmentación antociánica (purple) de las flores, etc... Todos esos caracteres pueden sufrir variaciones más o menos importantes que influyen en la diferentes expresiones del fenotipo. Esta constatación es la que explica que en seleccion vegetal se seleccionan genotipos y no fenotipos.

La principal diferencia que existe entre los caracteres cualitativos y los cuantitativos, se basa en el número de genes que contribuyen a la variabilidad fenotípica y en el grado de modificación del fenotipo por medio de factores ambientales. Los caracteres cuantitativos pueden ser codificados por muchos genes (hasta varias decenas) dentro de varios loci, contribuyendo cada uno al fenotipo con tan pequeña cantidad, que sus efectos individuales no pueden ser detectados por los métodos mendelianos. Los genes de esta naturaleza son denominados poligenes, loci de caracteres cuantitativos o QTLs (quantitative trait loci).

La variabilidad fenotípica expresada en la mayor parte de los caracteres cuantitativos tiene un componente ambiental relativamente grande en comparación con el componente genético correspondiente.

Un buen ejemplo de carácter cuantitativo en la expresión del fenotipo en el humano, es la musculatura. Se define genéticamente, pero es posible desarrollarla practicando actividades deportivas, y en particular, levantando pesas y tomando una nutrición adecuada.

Si tomamos el ejemplo de dos gemelos monocigóticos que comparten exactamente el mismo genotipo -y en consecuencia los mismos alelos ya que provienen de un mismo óvulo-, se observará al cabo de un momento una diferencia de fenotipo entre el gemelo que no practica deporte, y su hermano que práctica intensamente. Podemos entonces afirmar que el mismo genotipo da lugar a dos fenotipos diferentes bajo la influencia de factores medioambientales: los ejercicios fisicos juntos a una alimentacion especifica han contribuido en modificar el fenotipo.

Si hacemos la aproximación con el cannabis, tomando como ejemplo dos clones resultantes de la misma planta madre -y que poseen lógicamente el mismo genotipo-, que cultivamos uno en condiciones óptimas, mientras que sometemos el otro a condiciones desfavorables, se observarán diferencias obvias en el tamaño, la producción, el color de las hojas, etc… En esta caso tambien un mismo genotipo da lugar a dos fenotipos diferentes bajo la influencia de factores medioambientales
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Rivalpo
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Re: EL FENOTIPO

Mensajepor Rivalpo » Vie Feb 28, 2014 3:48 pm

El genotipo

El genotipo de un ser vivo (organismo vegetal o animal) es el que determina su fenotipo. El genotipo no es observable directamente, aunque sí se puede inferir a partir del análisis de las proporciones fenotípicas, siempre que se trate de caracteres cualitativos.

La unica forma de selección fenotípica que existe se llama selección masal. Es la selección a cada generación y en grandes poblaciones de un número de individuos elegidos según la superioridad de su fenotipo - para uno o varios caracteres que son objeto de la selección- con relación a la media de la población. Es exclusivamente eficaz para los caracteres cualitativos que no conocen varíaciones.

Desde que Mendel estableció las base de la genetica, se seleccionan los genotipos y no los fenotipos. Es importante entender que debido a su plasticidad, el fenotipo no es suficientemente fiable para ser objeto de selecciones. En cambio, el estudio del genotipo va a determinar su potencial (valor selectivo, aptitud combinatoria, reacción al estrés, fenotipos expresados, etc….), lo que resulta esencial en un programa de selección.

Tiene logica, ya que es el propio genotipo que interactua con el medio ambiente y que el resultado de esta interacción, así como de la expresión de los genes, se reflejará finalmente en los distintos fenotipos expresados por un mismo genotipo.
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Rivalpo
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Re: EL FENOTIPO

Mensajepor Rivalpo » Vie Feb 28, 2014 4:30 pm

La epigenetica

Ante todo, me gustaría precisar que la epigenética es una disciplina que, por el momento, está en fase de estudios e investigaciones científicas. Los trabajos más importantes se refieren al papel del epigenética en el desarrollo de los tumores cancerosos. En lo que se refiere a las plantas, los estudios e investigaciones se concentran sobre el “ratón blanco de laboratorio” del mundo vegetal: Arabidopsis thaliana.

Los resultados de estas investigaciones son extremadamente recientes: finales de los años 90 para la epigenética en los mamíferos, años 2000 para la epigenética en los vegetales. Pero hay que enfatizar que todavía es el principio, ya que los estudios no establecen aún respuestas precisas a todas las cuestiones que se plantean los científicos.

Para tomar un ejemplo, en 2012, el Pr. Joseph Ecker y su equipo analizarón la evolución de 30 generaciones sucesivas de plantas Arabidopsis thalania, todas procedentes de uno sólo y mismo espécimen ( y de un sólo y mismo ADN). Más concretamente, para cada planta, los investigadores exploraron las zonas del ADN donde los grupos metilo eran suceptible de fijarse.

¿Resultado? A cada generación, el ADN de Arabidopsis thalania sufrió mutaciones epigenéticas en varios centenares de lugares diferentes de su ADN. O sea, 5 veces más numerosas que las mutaciones genéticas clásicas observadas al mismo tiempo.

Un resultado importante ya que sugiere que la mutación epigenética permitiría a las plantas Arabidopsis thalania - y quizá también a otros seres vivos- en adaptarse a las modificaciones medioambientales de una manera más flexible y más reactiva que las mutaciones genéticas clásicas.

Si simplificamos, sacar una planta de su hábitat o de las condiciones medioambientales en las cuales se la cultiva, tendrá inevitablemente repercusiones epigenéticas, pero no solamente… también sufrirá mutaciones genéticas clásicas que interacturán inevitablemente con el genotipo, dando lugar ambos fenomenos, a la expresión de otros fenotipos
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Rivalpo
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Re: EL FENOTIPO

Mensajepor Rivalpo » Sab Mar 01, 2014 12:45 am

Conclusión

Espero que con estas explicaciones habeis entendido que nombrar una planta como fenotipo no tiene mucho sentido, ya que un fenotipo dado puede sufir modificaciones y variar en otros fenotipos diferentes. Cuando hablamos de una planta en concreto, se trata de un individuo, un ejemplar, y cuando hablamos de seleccionar, seleccionamos un genotipo... que podrá expresar varios fenotipos, y no uno solo.
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GlennOrch
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Re: EL FENOTIPO

Mensajepor GlennOrch » Sab Mar 01, 2014 12:16 pm

Muy interesante como siempre, en la ciencia está la respuesta :lol:

Supongo que habrá que tener en cuenta esto a la hora de seleccionar plantas y creer equivocadamente que no van a variar. Sin embargo popularmente se puede observar que todos estos "fenotipos" seleccionados en forma de clones élite, parecen mantenerse relativamente intactos o conservar bastante sus cualidades, aún sabiendo que en teoría podrían cambiar mucho. No sé si me explico, quitando que lógicamente se les pueda sacar su potencial o no según las condiciones que el cultivador les ofrezca, parece que aún así se mantienen bastante fieles a las cualidades iniciales por las que fueron seleccionados.

Food for thought. :roll:

Rivalpo
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Re: EL FENOTIPO

Mensajepor Rivalpo » Sab Mar 01, 2014 3:24 pm

Hola GlennOrch,

lo importante es comprender que un clon elite no es un fenotipo, sino un genotipo seleccionado que expresa un fenotipo con unas caracteriscas que pueden mantenerse perfectament en su gran mayoría. No obstante, si miras bien las fotos de un mismo clon elite cultivado por varios cultivadores siempre encontraras una diferencia en uno, o varios rasgos, aunque sea leve. Por tomar un ejemplo ¿crees que el mismo clon elite cultivado por JGL, por mi y por cualquier otro cultivador, sería perfectamente identico y que expresaría el mismo fenotipo?

El trabajo de breeding cannabico es empirico y según el nivel del criador puede dar muy buenos resultados con una seleccion basada en el fenotipo. Ahora si te pregunto por que motivo ninguno de ellos ha llegado a fijar un ratio THC/CBD similar en cada planta de una variedad en concreto ¿podrías explicar porque? ;)
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GlennOrch
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Re: EL FENOTIPO

Mensajepor GlennOrch » Dom Mar 02, 2014 2:45 pm

Claro tienes razón, porque es imposible controla las expresiones que van a tener lugar de forma perfecta, en ese caso los cannabinoides...

Visto así, tiene sentido pensar que los clones élite son selecciones de genotipos que de alguna forma, expresan fenotipos muy interesantes y parecidos en la mayoría de casos. Es muy cierto eso de las pequeñas variaciones en los clones según el cultivador. Supongo que del mismo modo que tampoco saldrán igual en un sitio del sur o las islas Canarias, donde tienen una cantidad grandísima de sol y unas condiciones distintas al norte por ejemplo; donde la hierba se desarrolla peor en cuanto a producción y potencia (por falta de intensidad lumínica y horas de sol) pero sin embargo los curados suelen ser mucho más buenos, el producto final suele tener unas cualidades de textura y aromas muy buena al ser mucho más lento el secado y curado. Tal vez el calor excesivo también hace que muchos terpenos se degraden más.

Hablando de esto en una cata con unos buenos colegas y grandes cultivadores, decíamos que lo ideal sería cultivar en el sur o áfrica y mandar la cosecha al norte para el secado y curado ideal! Sería el sibaritismo máximo! :lol: ;)

Rivalpo
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Re: EL FENOTIPO

Mensajepor Rivalpo » Jue Mar 06, 2014 12:00 pm

Hola GlennOrch,

Supongo que del mismo modo que tampoco saldrán igual en un sitio del sur o las islas Canarias, donde tienen una cantidad grandísima de sol y unas condiciones distintas al norte por ejemplo

Claro, incluso en la peninsula se pueden notar diferencias fenotipicas cultivando el mismo clon en Andalucia o en Asturias

Para ilustrar la influencia del entorno en los clones, he aqui un ejemplo de variación en la producción de un clon de hierbabuena cultivado por sus propriedades medicinales y aromaticas:
« En Suiza, la variedad de hierbabuena más cultivada es Mentha × piperita “541”, un clon originaria de Crimea. Desde hace algún tiempo, los productores observaron una reducción sensible de la producción, lo que podría deberse a una degeneración clonal. El clon “541” cultivado en Suiza fue comparado por el análisis de 20 marcadores RAPD (Randomly Amplified Polymorphic DNA) al clon original “541” así como a 33 otras variedades de hierbabuena. La distancia genética entre los dos clones era del 0%, lo que muestra su perfecta identidad genética (ndt: que no existe degeneración clonal). La explicación de las diferencias observadas reside probablemente en causas relacionadas con el cultivo o en causas epigenéticas. »

Fuente

Saludos
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