Responsable: EULOGIO DE LA CRUZ TORRES

Objetivos:

Obtener líneas mejoradas a partir de germoplasma nativo de los géneros Chenopodium, Amaranthus, Phaseolus y Persea  mediante mutagénesis radioinducida y técnicas biotecnológicas.

Antecedentes:

Fotografía: Línea de quinua  ININ 333, obtenida por mutagénesis radioinducida, evaluándose en campos de productores en Ocoyoacac, México.

La investigación en Pseudocereales, particularmente en la quinua (Chenopodium quinoa Willd), como un cultivo de alternativa para zonas con condiciones agrícolas marginales en México se remonta a la década de los ochenta, cuando se iniciaron las primeras evaluaciones de adaptabilidad de variedades en el Colegio de Postgraduados, Montecillo, México. A finales de dicha década el Instituto de Investigación y Capacitación Agropecuaria Acuícola y Forestal del Estado de México (ICAMEX) inició un programa de investigación en busca de variedades de quinua tolerantes a condiciones adversas tales como suelos pobres, delgados, sequía y heladas que prevalecen en amplias regiones del Estado de México, encontrando a la variedad Barandales como la óptima para ofrecerla como alternativa para los campesinos. Sin embargo, su alto contenido de saponinas se consideró como un factor adverso para su difusión por lo que se estableció en 1990 un programa coordinado de investigación entre el ININ y el ICAMEX para la aplicación de técnicas de mutagénesis radioinducida en la búsqueda de genotipos con bajo contenido de saponinas en dicha variedad.
La estrategia seguida incluyó, en primer término, un estudio de radiosensibilidad que permitió establecer que la LD50 es 225 Gy y que el rango de dosis óptimo para mejoramiento es entre 180 y 270 Gy. Con base en estos resultados, se irradió una mayor cantidad de semilla con dosis entre 200 y 250 Gy y se realizó selección de mutantes a partir de la generación M2 tomando en consideración características como tamaño de panícula, productividad y contenido de saponinas. De esta selección surgieron 88 posibles mutantes que se propagaron y siguieron evaluando en las generaciones M3 a M7 quedando finalmente 28 mutantes sobresalientes, destacando entre ellos, por su productividad (1.1 ton/ha) y adaptabilidad la línea ININ 141
En 1999, el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) promovió la realización de un programa coordinado de investigación sobre cultivos subutilizados (neglected crops), proponiendo el ININ, dar continuidad a la investigación sobre pseudocereales, mejorando la caracterización de mutantes de quinua e incluyendo actividades de exploración y colecta de germoplasma de pseudocereales nativos de México. Como resultado de este programa se concluyó la caracterización de mutantes de quinua respecto a valor nutritivo y contenido de saponinas destacando líneas como la ININ 347 con nulo contenido de saponinas y un nivel de proteínas y de aceite del 13.24% y 4.1%, respectivamente.

Los estudios previos realizados por nuestra institución en coordinación con el Instituto de Biología de la UNAM y el Centro de Investigación y Estudios Avanzados en Fitomejoramiento de la UAEM han permitido cubrir las etapas de colecta, caracterización y conservación, de estos valiosos recursos genéticos habiéndose establecido su tipificación morfológica, así como su caracterización citogenética, en la cual se ha encontrado gran similitud en cariotipo, contenido de ADN y tamaño del genoma entre las razas locales de Chenopodium de México y la quinua del Perú. Este aspecto abre posibilidades para trabajos de hibridación que permitan combinar las características de calidad de semilla de la quinua, con el bajo contenido de saponinas y la adaptabilidad de los cultivares mexicanos. Encaminados hacia tal fin se han realizado estudios de morfología del desarrollo floral en Chenopodium y pruebas de hibridación tanto in vitro como in vivo, cuyos resultados manifiestan la posibilidad de generar híbridos interespecíficos entre las especies C. quinoa y C. berlandieri.

A la luz de recientes investigaciones sobre diversidad genética mediante el uso de marcadores moleculares en los que se ha detectado amplia variabilidad entre y dentro de poblaciones de Chenopodium y dado que el material colectado de Amaranthus procede de sólo dos localidades (Opopeo y Huiramangaro) se está dando continuidad a esta investigación sobre dos vertientes:

a) Ampliar las colectas de Amaranthus, Chenopodium y Phaseolus, con énfasis en áreas sujetas a condiciones adversas, para poder realizar selección.

b) Continuar con la evaluación y selección en las generaciones M3 y M4 de pseudocereales y frijol, realizando irradiación recurrente en aquellas poblaciones en las que no se ha detectado variabilidad.

En concordancia con lo obtenido a la fecha, en la actualidad se continua con la caracterización agronómica, morfológica y molecular de líneas mutantes obtenidas por el ININ y de germoplasma nativo (huazontle, chía roja y amaranto) procedente de colectas realizadas en áreas sujetas a condiciones adversas, así como de de mutantes procedentes de la tercera generación de irradiación (M3).

Con relación a la tolerancia a condiciones adversas,  se sabe de tiempo atrás que bacterias como Azospirillum y Rhizobium contribuyen al mejoramiento de los cultivos significativamente en condiciones de estrés como sequía y salinidad. Los efectos benéficos de las bacterias Rhizobium spp. y Azospirillum spp aisladas de la planta y de raíces de cereales y leguminosas, se han demostrado en diferentes entornos agro climáticos, mejorando el crecimiento, la producción y el rendimiento). Los estudios han sugerido que inoculando los cultivos con Azospirillum spp aumentan su tolerancia a la sequía y a la salinidad, mejorando su desarrollo y su asimilación al nitrógeno. Durante 2010 se realizó el aislamiento de este tipo de bacterias en áreas propensas a la sequía (Huichapan e Hixmiquilpan, Hidalgo) o a la salinidad (Zona aledaña al Lago de Texcoco), continuando en la actualidad la evaluación del efecto de la inoculación de Rhizobium y Azospirilum sobre el desarrollo y productividad de pseudocereales sujetos a condiciones adversas como sequía y salinidad.

Con relación al mejoramiento genético del aguacate, en las últimas décadas del siglo pasado en nuestro país se realizaron valiosos esfuerzos de selección y mejoramiento de aguacate habiéndose logrado resultados sobresalientes, destacando la labor de los investigadores de La universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, El INIFAP, La Fundación Salvador Sánchez Colín, la Universidad Autónoma Chapingo y el Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas, que han permitido colectar y conservar germoplasma valioso y establecerlo en el banco de germoplasma de Perseas ubicado en Coatepec Harinas, México, a través de diversos proyectos nacionales e internacionales relacionados con el estudio de los recursos genéticos del aguacate, sin embargo aún queda mucho por hacer con relación a la conservación y aprovechamiento de los recursos y mejoramiento, particularmente de la raza mexicana.

En el banco de germoplasma referido y en varias localidades muestreadas se han detectado materiales  sobresalientes de la raza mexicana, por su excelente calidad de fruto, sabor, productividad o tolerancia a condiciones adversas. Sin embargo el aprovechamiento de los recursos fitogenéticos no concluye con su conservación y caracterización, si no que es necesario contribuir mediante su mejoramiento, a la obtención de cultivares superiores, aspecto que se busca lograr aplicando mutagénesis radioinducida , dado que como se mencionó,  las selecciones sobresalientes de aguacate mexicano poseen una o algunas características susceptibles de mejoramiento, siendo la mutagénesis la estrategia de mejoramiento de elección cuando se pretende inducir variabilidad en plantas de propagación vegetativa que requieren modificar uno o algunos caracteres de interés . Particularmente en el caso de aguacate destaca el mutante espontáneo Colín V 33 obtenido por Sánchez-Colín entre una población de árboles de la variedad Fuerte, así como la selección D 9, obtenida mediante aplicación de neutrones rápidos. En 1989, se iniciaron estudios sobre mutagenesis radioinducida tanto en semillas como en varetas de aguacate, estudios que permitieron establecer la curva de radiosensibilidad, así como evaluar el efecto de la radiación sobre la productividad y calidad de fruta de diversos cultivares.

 
Posteriores estudios relacionados con la respuesta a la radiación en función del contenido de humedad en las varetas, permitieron establecer la dosis óptima de radiación para generar plantas sin efecto deletéreo importante. Investigaciones realizadas sobre la evaluación de la calidad y el comportamiento postcosecha de frutos de aguacate provenientes de árboles irradiados permitieron establecer que si bien la radiación modificó caracteres como habito de crecimiento y productividad, no se afectó sensiblemente la calidad de frutos de aguacate Hass.

 
Con base en la experiencia generada sobre la estrategia de mutagénesis y su efecto sobre las características de desarrollo y productividad de los árboles se está aplicando esta técnica para avanzar en el aprovechamiento de valiosas selecciones promisorias, que pueden significar una alternativa de cultivo en aquellas áreas en las que prospera la raza mexicana de aguacate por su constitución genética. La investigación sobre este importante recurso genético nativo de México, se realiza en el marco de colaboración entre ININ y la Facultad de Ciencias Agrícolas de la UAEM

Beneficios:

a) Se contribuye a la obtención de variedades de alto valor nutritivo, como alternativa de cultivo en zonas marginadas.

b) Se promueve el uso de las técnicas nucleares y moleculares para incrementar la variabilidad genética en especies de interés comercial y científico.

c) Se contribuye al conocimiento, conservación y aprovechamiento de especies nativas de México de los géneros Chenopodium,  Amaranthus, Phaseolus y Persea.

Logros Obtenidos:

a) Se han generado líneas mutantes de quinua con bajo contenido de saponinas y alto valor nutritivo siendo estas ININ 333, e ININ 141

b) Se han registrado dos variedades de uso común de pseudocereales chía roja “Opohuira” y chía blanca “Huirapeo” ante el Servicio Nacional de Inspección y Certificación de Semillas (SNICS).

Aplicaciones:

Los pseudocereales obtenidos y las variedades registradas por el ININ,  pueden cultivarse en áreas del altiplano con condiciones agrícolas marginales tales como suelos delgados, con pendiente, propensos a heladas y donde prevalezcan condiciones de sequía. (Estados de México, Puebla, Tlaxcala, Querétaro, Hidalgo)

Vinculación:

Se tiene vinculación con el Organismo Internacional de Energía Atómica a través de los proyectos ARCAL RLA 5/063  Apoyo a la mejora genética de los cultivos subutilizados y de otros cultivos importantes  para el desarrollo agrícola sostenible de las comunidades rurales y el contrato de Investigación IAEA 16942 Estrategias para el mejoramiento de genotipos de cultivos con alta eficiencia en el uso de agua y nutrientes para ambientes con escasez de agua.