Coordinadores: Amalio Santacruz Varela Leobigildo Córdova Téllez

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

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.

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.

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?

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.

Revisión Documental

Razas mexicanas de maíz con alguna mención en la literatura desde 1951 hasta 2009. # 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 10 63 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 10 66 Perla 2 7 Carmen 11 27 Dulcillo del Noroeste 2 47 Negro Mixteco 10 67 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 10 70 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 11 36 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)

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

Accesiones resguardadas en el Banco de Germoplasma del INIFAP # Raza Accesiones % Accesiones % # Raza INIFAP RRTA INIFAP RRTA 1 COCOSMATEPEC 1.00 0.01 29 REVENTADOR 42.00 0.42 2 CONEJO 1.00 0.01 30 ELOTES OCCIDENTALES 50.00 0.50 3 ELOTERO DE SINALOA 1.00 0.01 31 VANDEÑO 51.00 0.51 4 CUBANO AMARILLO 2.00 0.02 32 COMITECO 53.00 0.53 5 GORDO 2.00 0.02 33 TEPECINTLE 55.00 0.55 6 HARINOSO DE OCHO 2.00 0.02 34 DZILT-BACAL 58.00 0.58 7 QUICHEÑO 2.00 0.02 35 MUSHITO 63.00 0.63 8 TABLILLA DE OCHO 2.00 0.02 36 BOLITA 69.00 0.69 9 PALOMERO DE CHIHUAHUA 3.00 0.03 37 ANCHO 70.00 0.70 10 NAL-TEL DE ALTURA 400 4.00 004 0.04 38 NAL-TEL 75.00 076 0.76 11 AZUL 6.00 0.06 39 CRISTALINO DE CHIHUAHUA 77.00 0.78 12 TABLILLA 11.00 0.11 40 TUXPEÑO NORTEÑO 78.00 0.79 13 PALOMERO 15.00 0.15 41 OLOTON 80.00 0.81 14 TEHUA 15.00 0.15 42 PEPITILLA 86.00 0.87 15 APACHITO 16.00 0.16 43 TABLONCILLO PERLA 104.00 1.05 16 ZAMORANO 16.00 0.16 44 ARROCILLO 118.00 1.19 17 DULCE 19.00 0.19 45 OLOTILLO 146.00 1.47 18 PALOMERO TOLUQUEÑO 19.00 0.19 46 TABLONCILLO 150.00 1.51 19 CHAPALOTE 20.00 0.20 47 ELOTES CONICOS 156.00 1.57 20 JALA 22.00 0.22 48 CELAYA 348.00 3.50 21 ZAPALOTE GRANDE 22.00 022 0.22 49 CHALQUEÑO 418.00 421 4.21 22 BLANDITO 27.00 0.27 50 CONICO NORTEÑO 467.00 4.70 23 BOFO 30.00 0.30 51 TUXPEÑO 635.00 6.39 24 DULCILLO 32.00 0.32 52 CONICO 1,055.00 10.62 25 ONAVEÑO 32.00 0.32 26 TAMAULIPECO 36.00 0.36 SIN CLASIFICAR 4,996.00 50.30 27 CACAHUACINTLE 37.00 0.37 28 ZAPALOTE CHICO 38.00 0.38 TOTAL 9,939.00 RRTA: Representatividad respecto al total de accesiones

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 1 0.012 31 Tabloncillo Perla 32 0.389 2 Negrito 1 0.012 32 Bofo 36 0.437 3 Quicheño 1 0.012 33 Elotes Occidentales 38 0.462 4 Complejo Serrano de Jalisco 2 0.024024 34 Reventador 46 0.559 5 Jala 2 0.024 35 Arrocillo 52 0.632 6 Lady Finger 2 0.024 36 Ancho 62 0.753 7 NAL-TEL amarillo de tierra alta 2 0.024 37 Oloton 68 0.826 8 Fasciado 3 0.036 38 Mushito 72 0.875 9 Harinoso 3 0.036 39 Pepitilla 73 0.887 10 Dulcillo del Noroeste 4 0.049 40 Zapalote Chico 83 1.008 11 Tehua 4 0.049 41 Dzit-Bacal 90 1.093 12 Tuxpeño Norteño 5 0.061 42 Elotes Cónicos 132 1.603 13 Tamaulipeco 6 0.073 43 Vandeño 178 2.162 14 Chapalote 7 0.085 44 Tepecintle 203 2.466 15 Conejo 7 0.085 45 Nal-Tel 211 2.563 16 Zamorano Amarillo 7 0.085 46 Tabloncillo 223 2.709 17 Azul 8 0.097 47 Bolita 236 2.867 18 Ratón 8 0.097 48 Olotillo 303 3.681 19 Tablilla de Ocho 9 0.109 49 Chalqueño 463 5.624 20 San Juan 10 0.121 50 Cónico Norteño 617 7.495 21 Harinoso de Ocho 11 0.134 51 Celaya 785 9.536 22 Clavillo 14 0.170 52 Cónico 1,218 14.796 23 Comiteco 14 0.170 53 Tuxpeño 2,226 27.041 24 Onaveño 18 0.219 25 Palomero 18 0.219 SUBTOTAL 7726 93.853 26 Cacahuacintle 20 0.243 27 Gordo 20 0.243 Otros nombres 157 1.907 28 Maíz Dulce 21 0.255 Sin clasificar 349 4.240 29 Zapalote Grande 23 0.279 30 Apachito 28 0.340 TOTAL 8232 100 * RRTA= Representatividad respecto al total de accesiones

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 20-25 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

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

Análisis Fisiológico Germinación a través de años Germinac ción 120 100 80 60 40 % 20 0 0 10 20 30 40 50 Años de almacenamiento

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.

Verificación Racial

Definición de Colección de Referencia Racial

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

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

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.

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

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.

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 phi127 2.07 GTGC 105-126 ROX-ATATGCATTGCCTGGAACTGGAAGGA// AATTCAAACACGCCTCCCGAGTGT phi051 706 7.06 AGG 136-154 154 6-FAM-GCGAAAGCGAACGACAACAATCTT// ACATCGTCAGATTATATTGCAGACCA 1 phi115 8.03 ATAC 292-312 HEX-GCTCCGTGTTTCGCCTGAA// ACCATCACCTGAATCCATCACA phi015 8.08 TTTG 76-113 HEX-GCAACGTACCGTACCTTTCCGA// ACGCTGCATTCAATTACCGGGAAG phi033 9.02 CCT 224-270 6-FAM-ATCGAAATGCAGGCGATGGTTCTC// ATCGAGATGTTCTACGCCCTGAAGT phi053 3.05 ATGT 169-213 ROX-CTGCCTCTCAGATTCAGAGATTGAC// AACCCAACGTACTCCGGCAG phi072 4.01 CAAA 134-163 6-FAM-GTGCATGATTAATTTCTCCAGCCTT// GACAGCGCGCAAATGGATTGAACT phi093 4.08 CTAG 272-296 ROX-GTGCGTCAGCTTCATCGCCTACAAG// CCATGCATGCTTGCAACAATGGATACA 2 phi024 5.00 CCT 354-376 HEX-CTCCGCTTCCACTGTTCCA// TGTCCGCTGCTTCTACCCA phi085 5.06 GCGTT 233-266 6-FAM-AGCAGAACGGCAAGGGCTACT// TTTGGCACACCACGACGA phi034 7.02 CCT 123-160 HEX-TAGCGACAGGATGGCCTCTTCT// GGGGAGCACGCCTTCGTTCT phi121 8.04 CCG 93-105 6-FAM-AGGAAAATGGAGCCGGTGAACCA// TTGGTCTGGACCAAGCACATACAC phi056 1.01 GCC 231-278 ROX-ACTTGCTTGCCTGCCGTTAC// CGCACACCACTTCCCAGAA 3 phi064 1.11 ATCC 75-121 HEX-CGAATTGAAATAGCTGCGAGAACCT// ACAATGAACGGTGGTTATCAACACGC phi050 10.0303 AAGC 77-87 ROX-AACATGCCAGACACATACGGACAG// ATGGCTCTAGCGAAGCGTAGAG

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 phi96100 2.00-2.01 ACCT 218-300 6-FAM-AGGAGGACCCCAACTCCTG// TTGCACGAGCCATCGTAT 4 phi101249? AGAT 114-161161 6-FAM-TTCCTCCTCCACTGCCTC// AAGAACAGCGAAGCAGAGAAGG phi109188? AAAG 148-172 HEX-AAGCTCAGAAGCCGGAGC// GGTCATCAAGCTCTCTGATCG phi029 3.04 AG-AGGG 139-176 ROX-TCTTTCTTCCTCCACAAGCAGCGAA// TTTCCAGTTGCCACCGACGAAGAACTT 5 phi073 305 3.05 AGC 186-203 HEX-GTGCGAGAGGCTTGACCAA// AAGGGTTGAGGGCGAGGAA phi96342 10.XX ATCC 223-256 6-FAM-GTAATCCCACGTCCTATCAGCC// TCCAACTTGAACGAACTCCTC phi109275? AGCT 121-144 6-FAM-CGGTTCATGCTAGCTCTGC// GTTGTGGCTGTGGTGGTG phi427913 1.XX ACG 117-207 ROX-CAAAAGCTAGTCGGGGTCA// ATTGTTCGATGACACACTACGC 6 phi265454 1.10-1.11 AGG 190-240 6-FAM-CAAGCACCTCAACCTCTTCG// TCCACGCTGCTCACCTTC phi402893 2.00 AGC 205-243 HEX-GCCAAGCTCAGGGTCAAG// CACGAGCGTTATTCGCTGT phi346482 1.XX AGG 103-141 HEX-GCATCACACTTCACACAACAA// GTGGAATAGGAGGCGAGAGAGG 7 phi308090 4.04-4.05 AGC 190-226 6-FAM-CAGTCTGCCACGAAGCAA// CTGTCGGTTTCGGTCTTCTT phi330507 5.02-5.06 CCG 128-161 ROX-GTAAAGTACGATGCGCCTCCC// CGGGGTAGAGGAGAGTTGTG phi213398 4.01-4.04 ACC 287-320 6-FAM-GTGACCTAAACTTGGCAGACCC// CAAGAGGTACCTGCATGGC 8 phi339017 5.XX AGG 138-159 HEX-ACTGCTGTTGGGGTAGGG// GCAGCTTGAGCAGGAAGC phi159819 6.00-6.08 CCG 119-139 6-FAM-GATGGGCCCTAGACCAGCTT// GCCTCTCCCATCTCTCGGT

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

Perfil Alélico

Análisis de diversidad Riqueza Alélica 863 alelos en 31 loci, 27.8 alelos/locus!! CHAPALOTE phi 109275 120 phi 056 248 phi 427913 133 phi 339017 146 phi 402893 phi 96100 214 274 phi 029 phi 053 phi 073 151 195 190 phi 072 phi 213398 phi 308090 149 phi 024 361 303 220 phi 159819 124 phi 034 138 phi 033 249 phi 115 303 10 phi 121 94 phi 96342 phi 050 241 86 phi 330507 135 phi 127 115 phi 051 134 phi 085 258 phi 093 289 phi 015 96 51 phi 265454 222 phi 064 95 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Sánchez et al. (2000) Economic Botany 54: 43-59 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: 177-185 24 razas (25 poblaciones, 20 individuos por población), 25 loci de microsatélites: 196 alelos, promedio de 7.8 alelos/locus variando de 4 a 14

Análisis de diversidad

Análisis de diversidad

Análisis de diversidad

Análisis de diversidad

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..

GRACIAS!!