Coordinadores: Amalio Santacruz Varela Leobigildo Córdova Téllez

Transcripción

1 El maíz mexicano y su diversidad molecular Coordinadores: Amalio Santacruz Varela Leobigildo Córdova Téllez

2 Antecedentes La clasificación del maíz Uno de los pioneros en clasificar los tipos de maíces fue E.L. Sturtevant en el siglo XIX. En ese tiempo los maíces fueron clasificados en 1) cristalino, 2), harinoso, 3) dentado, 4) palomero, 5) dulce. En la década de 1940s Anderson y Cutler propusieron clasificar la variabilidad de maíces en razas,, considerando para tal agrupación información de la planta entera; espiga y hoja, así como mazorca y grano.

3 Variabilidad el maíz en México Gran variabilidad en formas, tamaños, colores, áreas de adaptación, usos, etc. Se ha adoptado la categoría de raza para la clasificación. El primer estudio para el caso de México es el reportado por Wellhausen et al. (1951), en el que se describen: 25 razas 3 sub-razas 7 tipos pobremente definidos.

4 Reportes posteriores de razas de maíz en México Hernández y Alanís (1970): 5 razas (Apachito, Azul, Gordo, Bofo y Tablilla de Ocho) Ortega (1979): 3 razas (Coscomatepec, Motozinteco y Elotero de Sinaloa) Ortega (1985): 5 razas (Ratón, Tuxpeño Norteño, Cristalino de Chihuahua, Onaveño y Palomero de Chihuahua) Benz (1986): 5 razas (Chatino Maizón, Mixeño, Choapaneco, Mixteco y Serrano Mixe) Sanchez (1989): 4 razas (Zamorano Amarillo, Mushito, Dulcillo del Noroeste y Blandito) Sánchez et al. (2000): reporta 59 razas descritas Mijangos-Cortés et al. (2007): 1 raza (Purépecha) Aragón C., F. (Com. Pers., 2008): 35 razas sólo en Oaxaca Total: 60-70?

5 2. Objetivos Documentar la existencia de las razas de mexicanas de maíz descritas en la literatura y su presencia y representatividad en los bancos nacionales de germoplasma. Establecer una colección de referencia racial que sirva como rectora en la definición de nuevas razas. Generar una matriz el universo de alelos de SSRs y su prevalencia en cada una de las razas mexicanas. Realizar un análisis de la diversidad genética a nivel de raza mediante marcadores de secuencias simples repetidas de ADN. Generar una función discriminante capaz de ubicar nuevas poblaciones en alguna de las razas descritas y proporcionar indicios i de la existencia i de nuevas razas.

6 Revisión Documental

7 Razas mexicanas de maíz con alguna mención en la literatura desde 1951 hasta # RAZA ID # RAZA ID # RAZA ID # RAZA ID 1 Apachito 3 21 Dzit-Bacal 2 41 Mushito 2 61 Serrano de Jalisco 8 2 Arrocillo amarillo 2 22 Elotes Cónicos 2 42 Nal-Tel 2 62 Serrano de Oaxaca 10 3 Azul 3 23 Elotes Occidentales 2 43 Nal-Tel de Altura Serrano Mixe 5 4 Bofo 3 24 Coscompatepec 6 44 Negrito 7 64 Palomero Jalisciense 2 5 Bolita 2 25 Cristalino de Chihuahua 4 45 Negro de Chimaltenango 7 65 Palomero Poblano 2 6 Cacahuacintle 2 26 Dulce de Jalisco 8 46 Negro de Tierra Fría Perla 2 7 Carmen Dulcillo del Noroeste 2 47 Negro Mixteco Tablilla de Ocho 3 8 Celaya 2 28 Elotero de Sinaloa 6 48 Olotillo 2 68 Tabloncillo 2 9 Chalqueño 2 29 Fasciado 8 49 Olotón 2 69 Tehua 2 10 Chapalote 2 30 Gordo 3 50 Olotón Imbricado Tepecintle 2 11 Chatino Maizón 5 31 Harinoso de ocho 2 51 Onaveño 2 71 Tunicata 8 12 Chiquito 6 32 Jala 2 52 Palomero de Chihuahua 4 72 Tuxpeño 2 13 Choapaneco 5 33 Lady Finger 8 53 Palomero Toluqueño 2 73 Tuxpeño Norteño 4 14 Clavillo 8 34 Maíz Ancho 6 54 Pepitilla 2 74 Uruapeño 7 15 Comiteco 2 35 Maíz Blando de Sonora 2 55 Purepecha 9 75 Vandeño 2 16 Complejo Chihuahua Blanco Maíz dulce 2 56 Quicheño 6 76 Xmejenal o Xmejen-nal 8 17 Complejo Serrano de Jalisco 2 37 Mixeño 5 57 Ratón 4 77 Zamora 8 18 Conejo 2 38 Mixteco 5 58 Reventador 2 78 Zamorano Amarillo 2 19 Cónico 2 39 Motozinteco 6 59 Salpor 7 79 Zapalote chico 2 20 Cónico Norteño 2 40 Mountain Yellow 1 60 San Juan 8 80 Zapalote grande 2 ID = Identificador 1= Anderson (1946) 4= Ortega (1985) 7=Sánchez et al. (2000)* 10= Aragón (2006)* 2= Wellhausen et al (1951) 5= Benz (1986) 8= Turrent y Serratos (2004)* 11= CONABIO (2006)* 3= Hernández y Alanís (1970) 6= Ortega (1991) 9= Mijangos (2005)

8 Razas mexicanas de maíz bajo análisis i 1. Apachito 23. Elotes Occidentales 45. Palomero Toluqueño 2. Arrocillo 24. Gordo 46. Pepitilla 3. Azul 25. Harinoso de Ocho 47. Purépecha 4. Bofo 26. Jala 48. Ratón 5. Bolita 27. Maíz Ancho 49. Reventador 6. Cacahuacintle 28. Maíz Blando de Sonora 50. Salpor 7. Celaya 29. Maíz Dulce de Jalisco 51. Serrano Mixe 8. Chalqueño 30. Maizón 52. Serrano Tapalpa p 9. Chapalote 31. Mixeño 53. Tablilla de Ocho 10. Choapaneco 32. Mixteco 54. Tabloncillo 11. Clavillo 33. Motozinteco 55. Tabloncillo Perla 12. Comiteco 34. Mountain Yellow 56. Tehua 13. Complejo Serrano de Jalisco 35. Mushito 57. Tepecintle 14. Conejo 36. Nal-Tel 58. Tuxpeño 15. Cónico 37. Nal-Tel de Altura 59. Tuxpeño Norteño 16. Cónico Norteño 38. Negrito 60. Uruapeño 17. Coscomatepec 39. Negro de Chimaltenango 61. Vandeño 18. Cristalino de Chihuahua 40. Olotillo 62. Xmehenal 19. Dulcillo del Noroeste 41. Olotón 63. Zamorano Amarillo 20. Dzit-Bacal 42. Onaveño 64. Zapalote Grande 21. Elotero de Sinaloa 43. Palomero de Chihuahua 65. Zapalote Chico 22. Elotes Cónicos 44. Palomero de Jalisco

9 Accesiones resguardadas en el Banco de Germoplasma del INIFAP # Raza Accesiones % Accesiones % # Raza INIFAP RRTA INIFAP RRTA 1 COCOSMATEPEC REVENTADOR CONEJO ELOTES OCCIDENTALES ELOTERO DE SINALOA VANDEÑO CUBANO AMARILLO COMITECO GORDO TEPECINTLE HARINOSO DE OCHO DZILT-BACAL QUICHEÑO MUSHITO TABLILLA DE OCHO BOLITA PALOMERO DE CHIHUAHUA ANCHO NAL-TEL DE ALTURA NAL-TEL AZUL CRISTALINO DE CHIHUAHUA TABLILLA TUXPEÑO NORTEÑO PALOMERO OLOTON TEHUA PEPITILLA APACHITO TABLONCILLO PERLA ZAMORANO ARROCILLO DULCE OLOTILLO PALOMERO TOLUQUEÑO TABLONCILLO CHAPALOTE ELOTES CONICOS JALA CELAYA ZAPALOTE GRANDE CHALQUEÑO BLANDITO CONICO NORTEÑO BOFO TUXPEÑO DULCILLO CONICO 1, ONAVEÑO TAMAULIPECO SIN CLASIFICAR 4, CACAHUACINTLE ZAPALOTE CHICO TOTAL 9, RRTA: Representatividad respecto al total de accesiones

10 Accesiones de maíz mexicano en el Banco de Germoplasma del CIMMYT. Elaborado con información de Taba et al. (2003). # Razas # % # % # Razas Accesiones RRTA* Accesiones RRTA* 1 Maizón Tabloncillo Perla Negrito Bofo Quicheño Elotes Occidentales Complejo Serrano de Jalisco Reventador Jala Arrocillo Lady Finger Ancho NAL-TEL amarillo de tierra alta Oloton Fasciado Mushito Harinoso Pepitilla Dulcillo del Noroeste Zapalote Chico Tehua Dzit-Bacal Tuxpeño Norteño Elotes Cónicos Tamaulipeco Vandeño Chapalote Tepecintle Conejo Nal-Tel Zamorano Amarillo Tabloncillo Azul Bolita Ratón Olotillo Tablilla de Ocho Chalqueño San Juan Cónico Norteño Harinoso de Ocho Celaya Clavillo Cónico 1, Comiteco Tuxpeño 2, Onaveño Palomero SUBTOTAL Cacahuacintle Gordo Otros nombres Maíz Dulce Sin clasificar Zapalote Grande Apachito TOTAL * RRTA= Representatividad respecto al total de accesiones

11 Adquisición de Germoplasma Una vez definidas las razas se procedió a revisar las bases de datos del Proyecto LAMP (DBMU, 1992) y la obra de Ortega et al. (1991), con la finalidad de identificar accesiones tipo para cada una de las razas contempladas en el estudio. Se realizó la solicitud de semilla a diferentes instituciones CIMMYT CIRCENTRO INIFAP Universidad Autónoma Chapingo Colegio de Postgraduados

12 Análisis Fisiológico Prueba de germinación estándar en laboratorio (20 semillas por población)

13 Análisis Fisiológico Germinación a través de años Germinac ción % Años de almacenamiento

14 Incremento de Semilla Cruzas fratrnales PaP Roque, Gto. Tepetates, Ver. Localidades: Texcoco, Edo. de Méx. Huejotzingo, Pue. Tepetates, Ver. Tepic, Nay. Saltillo, Coah. Tepalcingo, Mor. Roque, Gto. Huejotzingo, Pue, Texcoco Edo de Méx Iguala, Gro. Tuxtla Gutiérrez, Chis Etla, Oax. Texcoco, Edo. de Méx.

15 Verificación Racial

16 Definición de Colección de Referencia Racial

17 Colección de Referencia Racial Arrocillo Amarillo Hgo-192 Mex-108 Ver-311 Tlax-88

18 Colección de Referencia Racial Cacahuacintle Mex-7 Mex-212 Pue-709 Tlax-316

19 Caracterización Molecular (Colección de Referencia Racial) 63 razas 10 poblaciones tipo por raza 25 individuos por población Extracción de ADN Las muestran se encuentran congeladas a una temperatura de -20 C.

20 Cuantificación de ADN Obtener al menos un microgramo de ADN por individuo Relación de absorbancia 260/280 nm entre 1.0 y 2.0

21 Amplificación de ADN Utilizando iniciadores con etiqueta fluorescente para 31 loci. Desnaturalización inicial de 4 minutos a 95 C, 25 ciclos de 1 minuto a 95 C (desnaturalización) 1 minuto a 95 C (desnaturalización), 2 minutos a 55 C (alineación) 2 minutos a 72 C (extensión) 1 hora de extensión final a 72 C.

22 Cuadro 1. Iniciadores a utilizar para la amplificación de Secuencias Simples Repetidas en poblaciones de razas mexicanas de maíz Grupo Locus BIN # Unidad Repetitiva Tamaño de fragmento (bp) Iniciador adelante// Iniciador en reversa phi GTGC ROX-ATATGCATTGCCTGGAACTGGAAGGA// AATTCAAACACGCCTCCCGAGTGT phi AGG FAM-GCGAAAGCGAACGACAACAATCTT// ACATCGTCAGATTATATTGCAGACCA 1 phi ATAC HEX-GCTCCGTGTTTCGCCTGAA// ACCATCACCTGAATCCATCACA phi TTTG HEX-GCAACGTACCGTACCTTTCCGA// ACGCTGCATTCAATTACCGGGAAG phi CCT FAM-ATCGAAATGCAGGCGATGGTTCTC// ATCGAGATGTTCTACGCCCTGAAGT phi ATGT ROX-CTGCCTCTCAGATTCAGAGATTGAC// AACCCAACGTACTCCGGCAG phi CAAA FAM-GTGCATGATTAATTTCTCCAGCCTT// GACAGCGCGCAAATGGATTGAACT phi CTAG ROX-GTGCGTCAGCTTCATCGCCTACAAG// CCATGCATGCTTGCAACAATGGATACA 2 phi CCT HEX-CTCCGCTTCCACTGTTCCA// TGTCCGCTGCTTCTACCCA phi GCGTT FAM-AGCAGAACGGCAAGGGCTACT// TTTGGCACACCACGACGA phi CCT HEX-TAGCGACAGGATGGCCTCTTCT// GGGGAGCACGCCTTCGTTCT phi CCG FAM-AGGAAAATGGAGCCGGTGAACCA// TTGGTCTGGACCAAGCACATACAC phi GCC ROX-ACTTGCTTGCCTGCCGTTAC// CGCACACCACTTCCCAGAA 3 phi ATCC HEX-CGAATTGAAATAGCTGCGAGAACCT// ACAATGAACGGTGGTTATCAACACGC phi AAGC ROX-AACATGCCAGACACATACGGACAG// ATGGCTCTAGCGAAGCGTAGAG

23 Cuadro 1. Iniciadores a utilizar para la amplificación de Secuencias Simples Repetidas en poblaciones de razas mexicanas de maíz Grupo Locus BIN # Unidad Repetitiva Tamaño de fragmento (bp) Iniciador adelante// Iniciador en reversa phi ACCT FAM-AGGAGGACCCCAACTCCTG// TTGCACGAGCCATCGTAT 4 phi101249? AGAT FAM-TTCCTCCTCCACTGCCTC// AAGAACAGCGAAGCAGAGAAGG phi109188? AAAG HEX-AAGCTCAGAAGCCGGAGC// GGTCATCAAGCTCTCTGATCG phi AG-AGGG ROX-TCTTTCTTCCTCCACAAGCAGCGAA// TTTCCAGTTGCCACCGACGAAGAACTT 5 phi AGC HEX-GTGCGAGAGGCTTGACCAA// AAGGGTTGAGGGCGAGGAA phi XX ATCC FAM-GTAATCCCACGTCCTATCAGCC// TCCAACTTGAACGAACTCCTC phi109275? AGCT FAM-CGGTTCATGCTAGCTCTGC// GTTGTGGCTGTGGTGGTG phi XX ACG ROX-CAAAAGCTAGTCGGGGTCA// ATTGTTCGATGACACACTACGC 6 phi AGG FAM-CAAGCACCTCAACCTCTTCG// TCCACGCTGCTCACCTTC phi AGC HEX-GCCAAGCTCAGGGTCAAG// CACGAGCGTTATTCGCTGT phi XX AGG HEX-GCATCACACTTCACACAACAA// GTGGAATAGGAGGCGAGAGAGG 7 phi AGC FAM-CAGTCTGCCACGAAGCAA// CTGTCGGTTTCGGTCTTCTT phi CCG ROX-GTAAAGTACGATGCGCCTCCC// CGGGGTAGAGGAGAGTTGTG phi ACC FAM-GTGACCTAAACTTGGCAGACCC// CAAGAGGTACCTGCATGGC 8 phi XX AGG HEX-ACTGCTGTTGGGGTAGGG// GCAGCTTGAGCAGGAAGC phi CCG FAM-GATGGGCCCTAGACCAGCTT// GCCTCTCCCATCTCTCGGT

24 Análisis de Fragmentos Determinación de alelos a nivel de número de nucleótidos. 63 razas x 10 poblaciones x 25 individuos x 31 marcadores = 488,250 muestras

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27 Perfil Alélico

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30 Análisis de diversidad Riqueza Alélica 863 alelos en 31 loci, 27.8 alelos/locus!! CHAPALOTE phi phi phi phi phi phi phi 029 phi 053 phi phi 072 phi phi phi phi phi phi phi phi phi phi phi phi phi phi phi phi phi phi

31 Sánchez et al. (2000) Economic Botany 54: razas (209 poblaciones, 12 individuos por población), 37 loci de isoenzimas: 303 alelos, promedio de 8.6 alelos/locus Reif et al. (2006) Theoretical & Applied Gentics 113: razas (25 poblaciones, 20 individuos por población), 25 loci de microsatélites: 196 alelos, promedio de 7.8 alelos/locus variando de 4 a 14

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34 Análisis de diversidad

35 Análisis de diversidad

36 Análisis de diversidad

37 Análisis de diversidad

38 Colaboradores Dr. Fernando Castillo González Dr. Rafael Ortega Paczka Dr. Juan Manuel Hernández Casillas Dr. Gustavo López Romero Dr. Abel Gil Muñoz Dr. Higinio López Sánchez Dr. Froylán Rincón Sánchez Dr. Noel O. Gómez Montiel M.C. Flavio Aragón Cuevas Dra. Claudia Castañeda Saucedo M.C. J. Guadalupe Rodríguez Dr. Bulmaro Coutiño Estrada Dr. Juan Apolinar Aguilar Castillo Dr. Abel Muñoz Orozco Dr. Pedro Antonio López Dr. Paulino Pérez Rodríguez M.C. César del Angel Hernández G. M.C. Mario Rocandio Rodríguez M.C. Aremi R. Contreras Toledo M.C. Braulio Torres Morales M.C. Miriam Sánchez Vega Ing. María José Morales Martínez M.C. Yolanda del Rocío Moreno R. M.C. Emmanuel Ibarra Estrada C. Juan Herrera Hernández C. Laura Carrillo Reyes M.C. Edgardo Bautista Rodríguez M.C. Virgilio Moreno Figueroa C. J. Isabel Vázquez González C. Cristian Sánchez Rosas Lic. Evelia Méndez Vergara Etc..

39 GRACIAS!!