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• Isidro Niño Castillo

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Etapa 7 – Prueba final

FITOMEJORAMIENTO

LUIS AMERICO MOSQUERA CODIGO: 1076382692 SANDRA VICTORIA RENTERIA QUINTO. CODIGO: 54255943 TIBERIO MOSQUERAMENA CODIGO: 11812669 JHON EDISSON BAQUERO MARIN CODIGO: 88034940 ARGELIO JOSE SIERRA CODIGO: ISIDRO NIÑO CASTILLO CODIGO: 1094.347.456

TUTOR: FRANCISCO JOSE MONTEALEGRA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y DISTANCIA (UNAD)

ECAPMA (AGRONOMIA)

CEAD - QUIBDO MAYO 2.017

INTRODUCCIÓN Los recursos filogenéticos son un recurso esencial para la producción agrícola sostenible. Su conservación y uso eficaces son fundamentales para salvaguardar la seguridad alimentaria y nutricional, ahora y en el futuro. Para cumplir este desafío se requerirá un flujo continuado de cultivos mejorados y variedades adaptadas a condiciones de agro ecosistemas particulares. La pérdida de la diversidad genética reduce las opciones para la gestión sostenible de una agricultura resiliente ante entornos adversos y condiciones agroclimáticas que fluctúan rápidamente. La buena gestión de los bancos de germoplasma salvaguarda la diversidad genética y le pone a disposición de los fitomejoradores. El fitomejoramiento de las semillas de frijol y de zapallo además de las mejoras que se pretenden hacer al cultivo de cebolla son muy importantes para los agricultores contar con semillas que les dé una mayor producción, pero además que sean resistentes a plagas y enfermedades es un ahorro económico importante que tiene los productores.

Problema 1. Fitomejoramiento en plantas autogamas y alogamas. Usted como conocedor de las diferentes metodologías de fitomejoramiento utilizadas en las plantas cultivadas, ha sido contratado por una comunidad de productores de Frijol (Phaseolus vulgaris L) y por una asociación de productores de Zapallo (Cucurbita pepo L ) quienes se encuentran muy preocupados por la pérdida de los rendimientos de estos dos cultivos, los cuales han mantenido por generaciones en sus parcelas, sembrando sus propias semillas. Estos materiales han venido perdiendo competitividad en su región, al hacerse menos productivos y más susceptibles a múltiples problemas de plagas y enfermedades. Estos productores tienen muy claro, que una de las mejores estrategias para mejorar la productividad de sus cultivos, es sembrar materiales vegetales mejorados, por lo que le han solicitado a Usted que les proponga una estrategia de fitomejoramiento para cada una de estas especies, que en el mediano plazo les permitan mejorar sus ingresos. Resolución del problema. Para dar solución a este problema, Ustedes podrán proyectar su propuesta siguiendo los siguientes puntos: a) Plantee unos objetivos claros para cada uno de los programas de mejoramiento a iniciar. Programa de mejoramiento de zapallo   

Establecer un programa de fitomejoramiento de zapallo obteniendo material genético que mejore el rendimiento productivo y la resistencia a enfermedades, plagas y a las condiciones climáticas. Realizar la búsqueda de variedades y material para realizar el fitomejoramiento. Diseñar e implementar selección y metodología de Retrocruzamiento

Programa de fitomejoramiento de frijol.   

establecer un programa de fitomejoramiento para el frijol donde se pueda mejorar el rendimiento, la resistencia a enfermedades, plagas y a las condiciones climáticas adversas. Realizar la búsqueda de variedades y el material para realizar el fitomejoramiento. Diseñar e implementar selección y metodología de Retrocruzamiento

b) Exponga como hará la búsqueda de los parentales donantes de los genes necesarios, o se enfocara solo en la selección. Se realizara una recolección de material genético de frijol ya que es autogama no se corre riesgo de fertilización cruzada, luego estableciendo un sistema de selección masal.

Método de selección recurrente, que permite concentrar genes favorables para un carácter deseable. Se inició desde que el hombre necesito domesticar las plantas y se ha venido modificando a través del tiempo a medida que ha avanzado la ciencia y la tecnología. Consiste en sembrar una población de plantas, elegir fenotipos deseables, cosechar la semilla, mezclar las semillas de las plantas seleccionadas y esta mezcla o “masa”, sirve como semilla para la siguiente siembra con la finalidad de que se recombinen o concentren los genes favorables para el carácter bajo la selección. Para formar la mezcla es conveniente usar el mismo número de semillas de cada planta seleccionada, por lo cual se dice que se forma un “compuesto balanceado” En la selección masal únicamente se tiene información del progenitor femenino y se ignora el masculino mezclado entre los posibles en la población de plantas del lote de selección. La selección masal es eficiente para aquellos caracteres y condiciones siguientes Caracteres cualitativos de herencia simple como son acame, algunas enfermedades, color y textura del grano Caracteres cuantitativos de alta heredabilidad, tales como: precocidad y altura en las plantas. Caracteres cuantitativos y variedades con alto valor para la varianza aditiva, evaluando las características en cada generación hasta lograr el fin satisfactorio.

Se realizara recolección de material genético de zapallo al ser alogamas hay mucha variedad en los cruces, se escoge el método de selección Recurrente intrapoblacional se llevan a cabo ciclos alternantes de selección y cruzamiento. Selección para elevar la frecuencia de genes favorables en la población de plantas a mejorar y cruzamiento de las mejores plantas entre sí, teniendo más control de la siguiente manera:

c) ¿Cómo planificará los cruzamientos? Cruzamientos en el Frijol   

Se realiza la selección en la población original genéticamente variable. Se cultiva para observar la descendencia de la selección individual de la planta. Se originan líneas puras con las que se pueden comprobar caracteres determinados por medio de los fenotipos. Es la selección basada en comparaciones estadísticas de las diferentes líneas entre sí y con las variedades comerciales conocidas con las mejores características de rendimiento y otros caracteres.

El proceso se realizará con mezclar las semillas de las plantas seleccionadas para sembrar una nueva parcela, donde se vuelve a tomar los individuos más deseables, para obtener nuevamente su semilla y continuar así generación tras generación de la misma forma el proceso de selección

Cruzamiento en el Zapallo   

Con la obtención de progenies, evaluación de progenies en el ambiente adecuado y elección y recombinación de las mejores progenies para iniciar un nuevo ciclo de selección. Modificar las medias poblacionales mediante el incremento de la frecuencia de alelos deseables para el carácter mejorar, se busca basar la selección en valores genotípicos y no solo fenotípicos. Se debe mantener la variabilidad genética de modo que sea posible un progreso continuo en cada ciclo sucesivo de selección. Teniendo una estructura de población de tamaño finito, variedad genética y dirección hacia que el promedio de la población a que se debe dirigir.

d) ¿Cómo evaluara las poblaciones segregantes? El tipo de poblaciones segregantes se evaluara por generación y de acuerdo a las formas genotípicas y fenotípicas que estas obtengan junto con su vigor y comportamiento que tenga en cada una de las características esperadas estadísticamente donde se evaluaran los tipos de variedad encontradas y los cruces que deben hacerse para encontrarlas y multiplicarlas. Seleccionar caracteres de tipo oligogénicos, la descendencia del cruce inicial se realiza por varias generaciones, hasta encontrar un elevado número de líneas que posean los caracteres deseados. Un punto fundamental a considerar es que el potencial máximo de un cruzamiento (esto es el mayor número de fenotipos y genotipos segregantes) Puede ocurrir que muchas de las líneas sean ya homocigóticas para todos los caracteres en la generación F5. e) ¿Qué métodos de manejo y selección de las mejores progenies empleará en las siguientes generaciones. Método genealógico en frijol en las especies autogamas en la que se elige los progenitores teniendo en cuenta sus caracteres favorables, con el fin de cruzar entre sí líneas progenitoras en las que cada una contenga caracteres en las que la otra está en desventaja; posteriormente se selecciona plantas individuales en la población segregante de un cruzamiento, tomando como base sus buenas características agronómicas juzgadas individualmente y los datos de su genealogía. En la zapallo se usara Selección recurrente usando promedios de familias lo que incluye alguna forma de evaluación de progenies, en los que los genotipos se evalúan y seleccionan en términos de comportamientos promedio y Selección recurrente de líneas S1, utilizado para mejorar varias características, requiere típicamente de tres estaciones de crecimiento: obtención de líneas S1, evaluación en ensayos replicados de esas familias y recombinación de las mejores líneas para reiniciar otro ciclo de selección

f) ¿Qué pruebas implementara para evaluar las líneas con los productores. Se utilizaría la línea S1, en esta línea se puede evaluar resistencia a enfermedades plagas y condiciones agroclimáticas adversas y rendimiento del cultivo. El método de pedigrí permite más oportunidades que cualquier otro método para evaluar los resultados del cruzamiento si el mejorador conoce bien el cultivo y es lo suficientemente habilidoso para estimar el comportamiento en campo de cada planta en particular, mediante monitoreo. g) ¿Qué estrategia empleara para entregar el material mejorado a los productores. Realizando un ensayo comparativo del material, mostrando las líneas mejoradas cuya descendencia muestran características mejoradas, tiene mayor productividad, resistencia a plagas y enfermedades y adaptabilidad al medio, resultando en una mejora de material que ayudara a su competitividad, contra el viejo material que manejaban mostrando comparativamente los resultados a los agricultores en cuanto al beneficio de usar el nuevo material, todo sustentando por datos y el rendimiento. h) En fin relate la o las metodologías de fitomejoramiento a emplear y cada uno de los pasos a seguir hasta conseguir entregar un material superior a estos agricultores. Metodología utilizada: Paso 1: Búsqueda de los parentales donantes de los genes necesarios Frijol - Recolección del material genético. - Se utiliza el método de selección recurrente, para concentrar genes favorables para una característica deseada. Zapallo - Recolección del material genético

-

Se utiliza el método de selección recurrente intrapoblacional, realizando ciclos alternantes de selección y cruzamiento. Paso 2: Planificación de los cruzamientos Frijol: Se realizará cruzamiento dihibrido: - Se hace un gran número de selecciones. - Se cultiva la descendencia de estas selecciones. - Se realiza selección basada en comparaciones estadísticas de las diferentes variedades comerciales. - Se mezclan todas las semillas para sembrar una parcela, se toman los individuos más deseables, se obtiene nuevamente la semilla y así sucesivamente con las siguientes generaciones. zapallo - Obtención y evaluación de progenies en ambiente adecuado, se hace recombinación de las mejores progenies para iniciar un nuevo ciclo de selección. - Incremento de la frecuencia de alelos deseables para los caracteres a mejorar. - Mantener la variabilidad genética para un progreso continuo en cada ciclo sucesivo de selección. Paso 3: Evaluación de las poblaciones segregantes - Evaluación por generación y según las formas genotípicas, fenotípicas, vigor y comportamiento de las características esperadas estadísticamente se evaluaran los tipos de variedad encontradas y los cruces que deben hacerse para encontrarlas y multiplicarlas. - Seleccionar caracteres de tipo oligogénicos. Paso 4: Métodos de manejo y selección de las mejores progenies Frijol - Método genealógico en especies autogamas, se elige los progenitores con caracteres favorables, para cruzarlas entre sí, en donde cada una contenga caracteres en las que la otra está en desventaja. - Selección de plantas individuales en la población segregante de un cruzamiento, teniendo en cuenta sus buenas características agronómicas Zapallo - Selección recurrente, usando promedios de familias que incluyen alguna forma de evaluación de progenies, los genotipos se evalúan y seleccionan en términos de comportamientos promedio y selección recurrente de líneas S1. Paso 5: Pruebas para evaluar las líneas con los productores - Evaluar en la línea S1 la resistencia a plagas, enfermedades, condiciones climáticas y el rendimiento. - Método de pedigrí para tener más oportunidades para evaluar los resultados del cruzamiento. Paso 6: Estrategia para entregar el material mejorado a los productores Ensayo comparativo del material, donde se muestren las características mejoradas: mayor productividad, resistencia a plagas y enfermedades y adaptabilidad al medio.

i) Resaltar las diferencias estructurales (ventajas o desventajas) en las metodologías de fitomejoramiento empleada en cada especie con respecto a la otra. Frijol Ventajas

Desventajas

La estructura usada es selección masal donde se acentúa para plantas auto gamas porque así estén cerca los diferentes lotes hay poca reproducción cruzada, hay más fecundación controlada. Se posee sencillez y la rapidez con que se puede efectuar la mejora de variedades locales y la liberación de una variedad.

No se conoce si las plantas que se están seleccionando son homocigóticas o heterocigóticas

Se pude aprovechar mejor el germoplasma, debido a que se maneja un grupo mayor de plantas

El ambiente en el que la planta crece afecta su desarrollo y apariencia. Con la selección masal no es posible conocer si el fenotipo seleccionado es superior en apariencia debido a la herencia o al ambiente.

Es económica porque no se llevan a cabo polinizaciones, evaluaciones, etc. Es sencilla por que cualquier persona (campesino o agricultor)

No se ha determinado experimentalmente el tamaño idóneo de la población para la selección ni la proporción de líneas que se han de seleccionar.

Las plantas que están en estado heterocigótico, segregan en la generación siguiente, obligando a los fitomejoradores a repetir la selección.

zapallo

Ventajas Se tiene control necesario para evitar reproducción cruzada, que hagan demasiado variables las poblaciones Se identifica mejor los cruzamientos al tener registrado no solo fenotipos sino hacer seguimiento a genotipos Permite recombinación de material más selecto. Facilita la eliminación de individuos recesivos indeseables.

Desventajas Se maneja un esquema más estructurado.

Es de más conocimiento entorno a estadística e identificación Gran cuidado y atención a los materiales, resultando más costoso. El Fito mejorador deberá cuidar la preservación en los cruzamientos, teniendo que ser de un control muy estadístico en cada ciclo.

j) Si los agricultores desean que estos materiales mejorados se comporten muy bien en diferentes ambientes, ¿qué estrategia de selección debe de implementar, para seleccionar aquellos materiales con mejor interacción genotipo por ambiente? La selección de los materiales se debe hacer en la región para que los factores que no se pueden manejar interactúen con cada uno de las especies a evaluar. Esto nos dará para los materiales nuevos una interacción con el medio ambiente positivo para un óptimo rendimiento y tolerantes a plagas y enfermedades.

El estudio de la interacción genotipo-ambiente (G x A) es un tema de relevancia en la etapa final del mejoramiento genético. El Ambiente es el conjunto de factores que afectan el desarrollo de una planta. Si no existiera influencia del ambiente el valor genotípico sería igual al fenotípico. En un sentido más amplio, tendríamos que decir que el fenotipo es igual al genotipo más el ambiente más la interacción genotipoambiente. Los Retrocruzamiento pueden hacerse en cualquier ambiente donde la planta se espere que crezca y donde el carácter que se ha transferido deba expresarse. Por tanto, se puede utilizar el invernadero y campo abierto para adelantar generaciones y para evaluar el carácter que se transfiere. Se tendrán que realizar evaluaciones previas en zonas diferentes a donde se realizó todo el proceso de mejoramiento, para así lograr evaluar el comportamiento de los materiales bajo diferentes condiciones agroclimatológicas; así se logrará identificar que material se adapta mejor a determinado tipo de ambiente. De acuerdo a los resultados obtenidos se podrá recomendar el tipo de material que exprese mejor su potencial fisiológico y productivo en determinadas condiciones climáticas, para que el productor no se vea afectado por el tema clima. Problema 2. Fitomejoramiento de una especie de reproducción asexual. Los productores de cebolla de rama (Allium fistulosum L) del departamento de Risaralda han venido siendo severamente afectado por una enfermedad que causa la roya de las liliáceas, cuyo agente causal es Puccinia allií, que les causa pérdidas devastadores en los cultivos y por ende en la economía de sus familias. Los agricultores le han solicitado que presente una estrategia de fitomejoramiento para obtener un material con resistencia o tolerancia a P allií le permita hacerle frente a este problema fitosanitario, y que a la vez sus cebollas tengan una gran aceptación para el consumo fresco y/o industria, al igual con amplia adaptación a las diferentes localidades de la región. a- Describa los objetivos del programa de fitomejoramiento  

Mejorar la especie de cebolla para aumentar la productividad del cultivo y hacerla resistente a diferentes enfermedades y a las condiciones climáticas. Aumentar la calidad de la planta para que sea capaz resistir la enfermedad Puccinia allií

b- Describa la metodología o estrategia de fitomejoramiento que emplearía en este caso. Primero que todo me documentaria pediría asesoría en entidades nacionales e internacionales como CIAT, ICA, CORPO ICA, en cuanto a ensayos científicos de mejoramiento en cebolla con relación a los objetivos propuestos para con base en estos materiales ya certificados explorar la posibilidad de introducir la característica deseada en el material previamente seleccionado. Se establece un sistema de mejoramiento por hibridación y se establece un sistema de La selección clonal

iniciándose con un estudio intensivo de muchos ejemplares de la especie, de características muy diferentes para, posteriormente, seleccionar entre ellos sólo unos cuantos que destaquen por sus caracteres favorables agronómicamente para mejorar la especie. Se requieren dos Poblaciones heteróticas A y B.   

Se cruzará la Población A con la Población B como probador. Se cruzará la Población B con la Población A como probador. Estos con los otros materiales genéticos, probando características.

Pasadas varias poblaciones, se injertan plantas con estas cepas, convirtiéndose en copias genéticas del clon seleccionado. Estas plantas, los clones, se evaluaran posteriormente en una finca experimental sometidas a un ambiente uniforme. Con este proceso se buscara obtener plantas que sean resistentes a Puccinia allií que se presenta en la zona, avaluando su impacto y su resistencia en cada material generado hasta lograr uno con un rango resistente. c- Como este proceso implica realizar hibridación y selección clonal, realice una descripción de cómo lo realizará OBTENCIÓN DE CLONES Selección de plantas con alta variabilidad Comparación y selección de clones Parcelas clónales

Clon

1

Clon 2

HIBRIDACIÓN Y SELECCIÓN CLONAL Clon A

X

Clon B

Multiplicaciones Clones Selectos

Selección de Mejores Plántulas Evaluación de Clones

Multiplicación de clones selectos

La hibridación se realizaría mediante polinización cruzada y asistida y en total aislamiento para garantizar que se haga libre de contaminantes u otros polen, en el caso de cebolla se requiere aislamiento de ambos donadores tanto la Madre como el Padre ya que se requiere emasculación en la flor de la madre para recibir únicamente el polen del padre con el porte de A a B    

La hibridación se realiza para crear nuevos genotipos, condicionada por el heterocigótico que causa una variabilidad fuerte de los caracteres estableciendo cruzamientos directos, luego pasa a Los ciclos de selección Produce líneas clónales derivadas de una célula por lo que no se generan mosaicos genéticos. Pese a su elevada frecuencia, las nuevas variantes generalmente no son acompañadas de otras mutaciones indeseables, como ocurre por efecto de agentes mutagénicos. Esquematización de un programa de selección clonal, una información exacta sobre la variabilidad genética y se está en disposición de elegir las mejores plantas, cuyos caracteres conviene conservar. Las evaluaciones de las mejores plantas seleccionadas se realizan por largos años. Luego injertan cierto número de plantas con estas cepas, convirtiéndose en copias genéticas del clon seleccionado.





Se consigue poner a salvo la variabilidad genética dentro de cada variedad. Pensemos que la reproducción tradicional asexual, por yemas, estacas, acodos etc. De la cebolla para no perderla seleccionar aquellas sobre criterios bien establecidos y en función de los gustos del consumidor.

d- Como se pretende que los materiales promisorios, sean sembrados por todos los agricultores de la región, ¿Cómo direccionaría los estudios de interacción genotipo x ambiente, utilizando fincas de agricultores? Se pretendería tener la zona de pruebas dentro del ambiente que están las fincas de los agricultores para que la variedad a resultar estuviera adecuándose al mejoramiento en el proceso estableciendo una zona delineado para cada prueba con monitoria registrando datos, estableciendo cuando resulte el material mejorado con resistencia a Puccinia allií se establece un vivero que propagara de forma asexual para que la descendencia no presente variación genética, debido a que todos los individuos provienen de divisiones mitóticas. Por lo tanto, los individuos son genéticamente iguales, y originan un clon cuyas características son fenotípica y genotípicamente idénticas, que hemos mejorado y conservando estas para que los agricultores de la región cuenten con un material conservado y con las condiciones mejoradas. e- Mencione como hará finalmente la selección de variedad promisoria con agricultores Estableciendo las características y un rendimiento que sea satisfactorio para los agricultores mediante 

Preselección (prospección) clonal: - identidad varietal - características agronómicas - calificación sanitaria



Selección sanitaria: - diagnóstico frente a las virosis: Puccinia allií

Selección clonal (en sentido estricto): 

- evaluación agronómica. -En la cual se logre resistir enfermedad Puccinia allií

Y planteándoles que las ventajas de la reproducción vegetativa son: 

Las plantas reproducidas vegetativamente conservan todas las características de la planta progenitora.



Debido a cruzamientos o manipulaciones de otro tipo, se obtienen plantas estériles (que no producen semilla), las cuales se pueden mantener a través de reproducción vegetativa.  La reproducción asexual permite obtener cosechas en un tiempo mucho más corto que el que se requeriría para obtenerlas mediante semilla  La falta de producción de semilla proporciona mayor valor a la parte útil de la planta Además se realizara un vivero donde se tendrá vigilancia del material para que los propágulos no estén infectados. f- Describa la forma como propagaría el material Súper Elite, para ser entregado a los agricultores. Se realizara jornadas de capacitación y un vivero donde se propagara el materia protegiendo su sanidad, esta actividad se busca contribuir al mejoramiento del cultivo, basados en la capacitación para la selección de clones promisorios de cebolla de rama con características agronómicas, fitosanitarias y de rendimiento, a través del establecimiento de las unidades piloto de investigación participativa con agricultores. Para la evaluación y selección de los clones promisorios, se llevaran a cabo las charlas técnicas, demostraciones de métodos y de resultados con el fin de capacitar e integrar a los productores en todo el proceso. El fin es capacitar a los agricultores en los procesos de selección de clones de cebolla de rama con características ideales para productores y consumidores, como también el impartir los conocimientos enfocados al manejo integral del cultivo, para favorecer la sostenibilidad de este sistema de producción, al menos teniendo alguna base para proteger el material obtenido y continuar investigaciones.

Conclusiones. Gracias al trabajo realizado en fitomejoramiento en Colombia, se ha tenido un gran avance en la producción de semillas mejoradas, esto ha hecho no solo que ya no tengan que importarse muchas semillas que antes no se producían en Colombia, sino que también los agricultores colombianos sea más productivo y haya una mejor competitividad frente a los mercados mundiales. El fitomejoramiento ha tenido un gran avance en los últimos años en Colombia, gracias a ello, se han podido mejorar condiciones deseable de los cultivos, como las resistencia a ciertas plagas y enfermedades, precocidad, altos rendimientos, entre otras cualidades que permiten ser más competitivos y obtener productos de mejor calidad. Los avances que se ha dado para el mejoramiento en semillas para que los agricultores mejoren su producción en cuanto al control de enfermedades, plagas y en la productividad en muchas especies de semillas, que anteriormente no eran conocidos y así contribuir al incremento de las cosechas mediante la creación de variedades mejoradas, aptas para las condiciones agroecológicas del lugar.

BIBLIOGRAFÍA. Lemus Isla, Y., & Lemus , D. (Agosto de 2009). Instituto de Investigaciones Hotícolas. Obtenido de Mejoramiento Genetico de la Cebolla: http://www.utm.mx/edi_anteriores/Temas38/2NOTAS%2038-4.pdf Posada Gómez, S., & Polanco, M. F. (2007). Universidad Nacional Abierta y a Distancia. Obtenido de Módulo de Fitomejoramiento: http://datateca.unad.edu.co/contenidos/30162/MODULO%20FITOMEJORA MIENTO%20final.pdf UNAD. (s.f.). Curso de Fitomejoramiento. Obtenido de Métodos de mejoramiento en plantas Autógamas: http://datateca.unad.edu.co/contenidos/30162/Curso_de_Fitomejoramiento/ capitulo_7_mtodos_de_mejoramiento_de_plantas_autgamas.html UNAD. (s.f.). Curso de Fitomejoramiento. Obtenido de Métodos de mejoramiento en plantas Alógamas: http://datateca.unad.edu.co/contenidos/30162/Curso_de_Fitomejoramiento/ capitulo_8_mtodos_de_mejoramiento_de_plantas_algamas.html UNAD. (s.f.). Curso de Fitomejoramiento. Obtenido de Metodo de Cruzamiento: http://datateca.unad.edu.co/contenidos/30162/Curso_de_Fitomejoramiento/l eccin_35_mtodo_de_retrocruzamiento.html