Anexo 1 ANALISIS DEL FLUJO DE POLEN DE MAÍZ AMARILLO EN NAMIQUIPA, CHIHUAHUA, MEXICO UAAAN

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1 Anexo 1 ANALISIS DEL FLUJO DE POLEN DE MAÍZ AMARILLO EN NAMIQUIPA, CHIHUAHUA, MEXICO UAAAN INTRODUCCIÓN: El maíz es una planta alógama, monóica y con polinización típicamente anemófila. El polen de maíz es grande comparado con otras especies anemófilas similares, según Raynor et al. (1972), y Pfahler (1978) tiene en promedio µ de diámetro. La producción de polen es abundante, de acuerdo a Kiesselbach (1980) se producen 25,000 granos de polen para cada de grano de una mazorca común. Por otra parte, Westgate et al. (2003) estimó que una espiga produce 4.5 x 10 6 granos de polen. La polinización cruzada se favorece debido a que el viento y la gravedad son los principales agentes que transportan el grano de polen de la espiga a los estigmas, lo que origina la posibilidad de polinización a grandes distancias. Otros factores que tienen efecto en la dispersión son la densidad del polen, el radio del mismo y la velocidad de sedimentación. El periodo de polinización efectiva está afectado también por la humedad relativa del ambiente. La humedad relativa baja, menor del 50%, reduce la retención del grano de polen en las papilas del estigma, y una humedad muy elevada, mayor del 90%, puede dificultar la dehiscencia de las anteras y la liberación del polen. En la producción de semilla de maíz el control de la identidad genética es difícil y complejo, debido a que se da la posibilidad de polinización cruzada con germoplasma no deseado. Para evitar esta hibridación no deseada, se dan recomendaciones como aislar los lotes por tiempo, por distancia y con surcos borderos, sin embargo en las zonas productoras de maíz es casi imposible obtener aislamiento perfecto. En México, se han realizado pocos estudios en distancias de aislamiento de los lotes de producción de semilla que aseguren una buena calidad de la misma; por lo general se desconoce el porcentaje de contaminación que puede ocurrir en lotes con problemas de aislamiento. Por otra parte, desde hace varios años se ha mostrado interés por conocer cómo se distribuye el polen para reducir riesgos de cruzamiento de materiales nativos con materiales transgénicos (Mercer y Wainwright, 2008). Luna et al. (2001) indican que la cantidad de polinización cruzada a grandes distancias es menor a 1 %. También mencionan que el polen es viable por hasta 2 h después de la dehiscencia, dependiendo del potencial hídrico de la atmósfera. El flujo de polen entre híbridos tropicales de maíz de diferente color de endospermo fue evaluado, encontrando que el flujo de polen disminuye exponencialmente a medida que aumenta

2 la distancia de la fuente; el comportamiento del viento y el efecto de la turbulencia asimismo influyeron en la distancia recorrida por el polen. La aplicación de un modelo matemático permitió estimar una distancia segura de 100 m para prevenir el cruzamiento entre genotipos diferentes (Guzmán et al., 2008). En un estudio llevado a cabo por Langhof et al. (2010), en donde usó le híbrido transgénico MON 810 como fuente de polen y su contraparte isogénico como receptor, para evaluar el flujo de genes a través de PCR, indica que los factores más importante en la contaminación del no transgénico isogénico fueron la dirección y la velocidad del viento. Estos investigadores encontraron que para el caso del grano de maíz, una distancia de aislamiento de 50 m, es suficiente para mantener los estándares requeridos en los Estados Unidos. Anteriormente, Ma et al. (2004) estudiaron la dispersión del polen de un maíz transgénico amarillo como fuente de polen, y un maíz blanco como receptor. El nivel de cruzamiento fue menor a 1 % después de 28 m en la dirección del viento y 10 m en contra de la dirección del viento. Los autores concluyeron que la distancia de aislamiento generalmente recomendada de 200 m, parece también ser la apropiada para maíces transgénicos. OBJETIVOS: El presente estudio tiene como objetivo: Determinar la distancia a la cual se dispersa el polen de maíz amarillo del hibrido 32T83 en un lote de maíz blanco de nombre comercial NK MATERIALES Y MÉTODOS: Establecimiento de la parcela experimental. El experimento se realizó en la localidad de Oscar Zoto Máynez del municipio de Namiquipa del Estado de Chihuahua en una parcela de 4.78 Ha con una dimensión de 152 X 315 m, propiedad del Sr. Ramón Castro Espinoza. Se sembraron 6 surcos de 10 m de largo de maíz amarillo hibrido 32T83 en el centro de la parcela, que ocuparon una superficie de ha. El maíz blanco en la parcela experimental se sembró el 17 de Mayo del 2011, mientras que la siembra de maíz amarillo se realizó escalonadamente, el 17, 20 y 23, de Mayo a razón de 2 surcos por fecha; lo anterior con el propósito de hacer coincidir la floración del maíz blanco con alguna de las fechas de siembra del maíz amarillo. Este diseño permite medir la dispersión del polen a favor y en contra del viento prevaleciente durante la época de polinización. El productor sembró 10 Ha de maíz blanco NK 1863 a un costado de la parcela experimental tres semanas antes de la siembra experimental. Evaluación del flujo de polen. El flujo de polen a favor y en contra del viento se midió evaluando el grado de fecundación en plantas de maíz blanco a 1, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 110 y 125 metros de distancia del maíz amarillo. En cada una de las distancias y en dirección del viento dominante (NE), se cosecho al azar la mazorca principal de 50 plantas en

3 dirección del viento dominante. De la misma manera, se cosecharon mazorcas en sentido contrario del viento (SW). Las mazorcas cosechadas fueron colocadas en sacos etiquetados con la distancia y la dirección según el flujo del viento, a favor (DV) y en Sentido Contrario del Viento (SCV). Las mazorcas se trasladaron a una a la Ciudad de Cuauhtémoc en donde se contó el número de granos amarillos y blancos en 4 hileras de semilla de cada mazorca; las hileras se seleccionaron al azar. Se registró el número de granos amarillos en cada distancia y se calculó el porcentaje de granos amarillos en cada muestra. Análisis de resultados. Para analizar el flujo del polen y determinar la distancia máxima de dispersión de polen con capacidad de fecundación, se graficó la cantidad y el porcentaje de granos amarillos en las mazorcas muestreadas contra la distancia a partir de la fuente de polen de maíz amarillo. Se realizó un análisis de gradiente para determinar la distancia máxima a la que puede viajar el polen y fecundar la flor femenina del maíz blanco. Esta estimación se realizó ajustando los datos de granos amarillos al modelo exponencial invertido (Campbell y Madden, 1990).

4 RESULTADOS Y DISCUSIÓN Floración. El hibrido de maíz blanco NK1863 floreó al 50% a los 80 días (6 de agosto), mientras que el hibrido amarillo 32T83 lo hizo a los 75 días. Las fechas de siembra en la que la floración masculina del maíz amarillo coincidió con la femenina del maíz blanco fue la del 31 de julio y 3 de agosto, lo que valida en principio los resultados que se describen a continuación. Flujo Genético/Dispersión del polen. El número y porcentaje de granos se redujo rápidamente conforme se incremento la distancia de la fuente de polen amarillo. Este gradiente se observó tanto en las muestras (mazorcas) colectadas a diferentes distancias de la fuente de polen, ya sea a favor o en contra del viento (Figuras 1, 2). El máximo número de granos amarillos se registró en las plantas sembradas a favor del viento (DV) y a una distancia de un metro de la fuente de polen, en donde se encontraron 4,500 granos amarillos, lo que representa el 18% del total de los granos contabilizados. La

5 cantidad de granos amarillos bajó a 10 (0.04%) cuando las mazorcas se cosecharon de las plantas que se encontraban a 15 m de distancia de la fuente de polen y no se detectaron granos amarillos en las muestras cosechadas a 20 m de la fuente de polen. Cuando el gradiente se midió en las mazorcas cosechadas de plantas sembradas en sentido contrario del viento (SCV) el gradiente fue aún más pronunciado. El porcentaje de maíz amarillo a un metro de la fuente de polen fue del 4% y se redujo a 0% a los 5 m. Figura 1. Gradiente de dispersión de polen a partir de plantas de maíz amarillo, expresado en número de granos amarillos a diferentes distancias a partir de la fuente de polen en direccion del viento (DV) y en sentido contrario del viento (SCV), en la localidad de Oscar Zoto Mayne Namiquipa, Chihuaha, Figura 2. Gradiente de dispersión de polen a partir de plantas de maíz amarillo, expresado en porcentaje de granos amarillos en mazorcas de maíz blanco, a diferentes distancias a partir de la fuente de polen en direccion del viento (DV) y en sentido contrario del viento (SCV), en la localidad de Oscar Zoto Mayne Namiquipa, Chihuaha, 2011

6 En distancias mayores a los 30 m en ambas direcciones, a favor y en contra del viento, se detectaron plantas mostrencas de maíz amarillo. Aparentemente estas plantas causaron la detección de granos amarillos en muestras tomadas a m o más lejanas de la fuente de polen (Figura 3). Este tipo de situación se refleja gráficamente en picos fuera de la tendencia del gradiente, (Campbel y Madden, 1990); este comportamiento gráfico es un claro indicativo de la contaminación de fondo causada por las plantas mostrencas. Figura 3. Dispersion de granos de maiz amarillos en diferentes sitios de muestreo en direccion del viento(dv) y sentido contrario del viento (SCV) en la localidad de Oscar Zoto Mayne Namiquipa, Chihuaha Estos resultados sugieren que, bajo las condiciones ambientales de la parcela experimental, la distancia máxima a la que puede dispersarse el polen y fecunda la flor femenina del maíz es de 20 m, ya que según el modelo exponencial invertido ajustado a utilizado para describir la tendencia de polinización, el porcentaje de fecundación a los 20 m fue menor al 0.01%. Bajo condiciones de humedad, temperatura y velocidad de viento diferentes a las que se presentaron en la parcela experimental, es posible que la distancia máxima de fecundación sea mayor o menor, dentro de un rango que no pueden definirse en este estudio. Por ejemplo, Langhof et.al, (2010), en el estudio que realizo con el maíz transgénico MON810, concluyó que los factores más importantes en la dispersión de polen de maíz son la dirección y velocidad del viento. Este autor encontró que la dispersión del polen de un maíz transgénico amarillo como fuente de polen, y un maíz blanco como receptor fue menor a 1 % después de 28

7 m en la dirección del viento y 10 m en contra de la dirección del viento. Estos resultados concuerdan con los resultados obtenido en el presente estudio (Fig. 1 y 2). Sin embargo otros estudios realizados mencionan que a una distancia de aislamiento de 200 m del emisor del polen se puede mantener el 99.9% de la pureza genética en una variedad según Acre, 1999, siendo esta misma distancia la que recomienda Ma et al. (2004) para el aislamiento de maíz transgenicos. En Mexico las autoridades de regulacion recomienda realizar la siembra de maiz transgenico a una distancia mínima de 500 m etros de aistlamiento de lotes maiz convencional.. CONCLUSIONES: 1. La distancia máxima que el polen puede viajar a partir de una fuente y fecundar una flor femenina es de 20 m bajo las condiciones ambientales evaluadas. BIBLIOGRAFÍA: Acre. A report on the dispersal of maize pollen compiled by National Pollen Research Unit and Commission by the Soil Association. Campbell C. L., and L. V. Madden Introduction to plant disease epidemiology. 1 st Edition. Ed. John Wiley and Son. E.U.A. 532 p. Guzmán H., M., F. San Vicente G. y D. Díaz M Flujo de polen entre híbridos tropicales de maíz de diferente color de endospermo. Bioagro 20(3): Kiesselbach, T. A The structure and reproduction of corn. Nebraska Press. USA. University of Langhof, M., B. Hommel, A. Hüsken, C. Njontie, J. Schiermann, P. Wehling, R. Wilhelm and G. Rühl Coexistence in maize: isolation distance in dependence of conventional maize field depth and separate Edge harvest. Crop Sci. 50: Luna V., S., J. Figueroa M., B. Baltazar M., R. Gomez L., R. Townsend, and J. B. Schoper Maize pollen longevity and distance isolation requirements for effective pollen control. Crop Science 41: Mercer, K. L. and J. D. Wainwright Gene flow from transgenic maize to landraces in Mexico. Agriculture, Ecosytems and Environment 123: Pareddy, D. R., R. I. Greyson, and D. B. Walden Production of normal, germinable and viable pollen from in vitro-cultured maize tassels. Theor. Appl. Genet. 77:

8 Pfahler, P. L Biology of the maize male gametophyte. In: Maize Breeding and Genetics. D. B. Walden (ed.). John Wiley and Sons. New York, USA. pp: Raynor, G. S., E. C. Ogden and J. V. Hayes Dispersion and deposition of corn pollen from experimental sources. Agronomy Journal 64: SAS Institute Inc SAS/STAT 9.1. User s guide. Cary, NC: SAS Institute Inc. Secrist, R. E., and R. E. Atkins Pollen fertility and agronomic performance of sorghum hybrids with different male-sterility-inducing cytoplasms. Jour. Lowa Acad. Sci. 96 (3,4):