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CARACTERIZACIÓN, SELECCIÓN Y MEJORAMIENTO POR MUTAGÉNESIS RADIOINDUCIDA DE GERMOPLASMA NATIVO DE PSEUDOCEREALES Y LEGUMINOSAS. ETAPA II.

Responsable: EULOGIO DE LA CRUZ TORRES

Objetivos:

  1. Obtener líneas de especies de los géneros Chenopodium, Amaranthus y Phaseolus con altas valoraciones agronómicas.
  2. Generar conocimientos que permitan seleccionar mutantes con las características deseadas.
  3. Promover la conservación, cultivo y aprovechamiento de los géneros mencionados.

Antecedentes:

Los pseudocereales, chía roja, huauzontle y amaranto, tienen gran relevancia  dado que se trata de un recurso biológico de alto valor nutritivo y gran rusticidad que constituyen una alternativa de cultivo para  amplias regiones con condiciones agrícolas marginales del país. Sin embargo, en los últimos años se ha reducido la superficie cultivada de estas especies debido a diversos factores socioeconómicos, con la consecuente pérdida de diversidad genética. Ante un entorno nacional caracterizado por altos grados de desnutrición que alcanza cifras del 40% en las comunidades rurales y frente a una crisis alimentaria, que propicia  escasez y altos precios en productos básicos, es necesaria la búsqueda de alternativas para contribuir a la solución de estos problemas, siendo el estudio, caracterización y mejoramiento de nuestros recursos genéticos (chía roja, huauzontle y amaranto) una opción para, en un mediano plazo, poner a disposición de los campesinos alternativas de cultivo nutritivas, sustentables y económicamente rentables. Para lograr esta meta se requiere de la aplicación de técnicas de selección y mejoramiento genético tales como la hibridación así como la mutagénesis radioinducida asistida por marcadores moleculares, estrategias que deben complementarse con estudios de caracterización nutricional y de aprovechamiento, para poder incidir favorablemente en el mejoramiento de las comunidades campesinas a quienes está orientada esta investigación. 

Dado que todo programa de mejoramiento de plantas debe estar fincado en un conocimiento cabal del entorno socioeconómico y de las prácticas de cultivo, así como tomar en consideración las opiniones y demandas de mejoramiento por parte de los productores, el presente proyecto se sustentó en estudios previos de los sistemas de producción y de rescate del conocimiento tradicional, de forma tal que los logros que deriven de la presente investigación sean acogidos por los campesinos, pues estos son derivados de la aplicación de una estrategia participativa. Dicha estrategia ha permitido caracterizar los sistemas de producción de pseudocereales en la zona del Lago de Pátzcuaro en dos: a) Mogote y b) Milpa, en los cuales la mujer tiene un papel relevante en actividades como trilla, selección de semilla, elaboración de productos, conservación y siembra de la semilla para el siguiente ciclo. También se ha podido percibir que en las comunidades estudiadas, en las que existe un alto porcentaje de migración y abandono de tierras, el cultivo y aprovechamiento de pseudocereales constituye una importante fuente de ingresos para las mujeres que se quedan como cabeza de familia (esposas de migrantes, viudas, madres solteras). Por lo anterior, un importante esfuerzo dentro de las investigaciones realizadas por el ININ, se ha orientado a la determinación de los componentes nutricionales (proteínas y ácidos grasos) así como a la búsqueda de nuevos productos agroindustriales a base de pseudocereales que permitan la incorporación de valor agregado a estos cultivos.

Ya que en un  programa de aprovechamiento de los recursos genéticos, una vez caracterizadas las mejores colectas y razas locales e identificadas las demandas de mejoramiento, se hace necesario generar variabilidad para seleccionar aquellos materiales acorde a las necesidades agronómicas y de calidad de semillas, se plantea además de la hibridación, la técnica de mutagénesis radioinducida con la finalidad de reducir el ciclo de mejoramiento y modificar sólo una o algunas características de interés de cultivares seleccionados por los productores.

Beneficios:

  • Se contribuye a la obtención de variedades de alto valor nutritivo, como alternativa de cultivo en zonas marginadas.
  • Se promueve el uso de las técnicas nucleares y moleculares para incrementar la variabilidad genética en especies de interés comercial y científico
  • Se contribuye al conocimiento, conservación y aprovechamiento de especies nativas de México de los géneros Chenopodium y Amaranthus.

El proyecto contribuye al mejoramiento de las condiciones de vida de campesinos que habitan en zonas agrícolas marginales, al proporcionarles alternativas de cultivo de productos de alto valor nutritivo y rusticidad, que permiten reducir la desnutrición y propician la práctica de una agricultura sustentable al reducir el uso de agroquímicos, proveyendo además de ingresos adicionales por la venta de productos como amaranto, chía roja y huauzontle. Al colectar semilla que en muchos casos está en peligro de extinción, caracterizarla, incrementarla y devolverla a los productores, se está contribuyendo al rescate de germoplasma valioso, que al ser registrado ante el SNICS como el caso de la chía roja y chía negra, se promueve su conservación y se protege de la biopiratería.     

Logros Obtenidos:

De acuerdo con estudios de campo relativos a productividad, se concluye que las selecciones que presentan mayor adaptabilidad para el Valle de Toluca son, la quinua ININ 333, ININ 640304 e ININ 240 cuya productividad estimada oscila entre 900 y 1500 kg por hectárea, así como huauzontle H-18, cuya altura es cercana a 2.0 metros y su longitud de panoja es de 53 cm.

Se obtuvieron y evaluaron en campo, 30 nuevas colectas de germoplasma nativo, huauzontle, chía roja y amaranto, 25 colectas de germoplasma sobresaliente de frijol, así como 12 poblaciones procedentes de semilla irradiada de chía roja y huauzontle y frijol. Se logró incrementar al menos en dos kilogramos la cantidad de semilla de cada colecta, para posteriores estudios de comportamiento agronómico y tolerancia a condiciones adversas (sequía, heladas, salinidad). Destacan colectas de amaranto sobresalientes por su color de grano, procedentes de Acapetlahuaya Guerrero, conocidas como ‘amaranto dorado’.

También con relación al frijol, durante 2009 se realizó la caracterización morfológica de 98 colectas. Los lugares de colecta, fueron los Estados de México, Puebla, Tlaxcala y Oaxaca, principalmente.

Con relación al mejoramiento genético por mutagénesis radioinducida, se realizó el estudio de radiosensibilidad en frijol, huauzontle y chía roja, aplicando un rango de dosis de 100 a 600 Gy con intervalos de 100 Gray entre tratamientos.

Con relación a los pseudocereales, los estudios moleculares realizados permitieron establecer diferencias entre tres líneas de quinua con alto, bajo y nulo contenido de saponinas así como entre la quinua y dos cultivares de Chenopodium berlandieri ssp. nuttalliae, la chía roja y el huauzontle.

Los estudios morfológicos y mediante marcadores moleculares, de 22 colectas de huauzontle del Valle de Toluca, permitieron establecer que existe amplia diversidad genética entre los materiales estudiados, lo que brinda posibilidades de selección y mejoramiento respecto a productividad y alto valor nutritivo.

De los experimentos relativos a hibridación entre quinua por chía roja y huauzontle, se obtuvo una cantidad aceptable de semilla, encontrándose que las plantas  híbridas  presentan una altura y longitud de panoja intermedia en relación a sus progenitores.

Productos

Líneas sobresalientes de quinua: ININ 333, ININ 240, ININ 640304.

Colecta sobresaliente de huauzontle: H-18.

Ficha técnica de descriptores de chía roja y chía negra.

Registro por el ININ ante el Sistema Nacional de Inscripción y Certificación de Semillas de las variedades: Chía roja OPOHUIRA (Registro Número 2353-CIA-001-191109/C) y Chía negra HURAPEO  (2359-CIA-002-011209C).   

Publicaciones

De la Cruz TE, Guadalupe PH, García AJM,  Estudios citogenéticos y moleculares para el mejoramiento de chenopodium. XIX Congreso Técnico ININ-SUTIN. Centro Nuclear Dr. Nabor Carrillo Flores. Diciembre de 2009. 

German VI,  De la Cruz TE,  García AJM, German VG, Xingu LA y Laguna CA. Caracterización molecular de 23 colectas de huazontle (Chenopodium berlandieri ssp. nuttalliae) mediante rapds en el valle de Toluca. XIX Congreso Técnico ININ-SUTIN. Centro Nuclear Dr. Nabor Carrillo Flores. Diciembre de 2010.

Germán VG,  De la Cruz TE , García AJM, Germán VI, Xingu LA, y Laguna CA.  Estudio de la diversidad morfológica de huauzontle (Chenopodium berlandieri ssp. nuttallie) en el Valle de Toluca. XIX Congreso Técnico ININ-SUTIN. Centro Nuclear Dr. Nabor Carrillo Flores. Diciembre de 2010.

Velazco Luis DB, García AJM y De La Cruz TE. Evaluación fenotípica y depuración de Chenopodium para hibridaciones interespecíficas. XIX Congreso Técnico ININ-SUTIN. Centro Nuclear Dr. Nabor Carrillo Flores. Diciembre de 2009.

Velazco LDB, García AJM y De La Cruz TE. Evaluación morfológica de la F1 obtenida mediante hibridaciones interespecíficas entre quinua, chía roja y huauzontle. XIX Congreso Técnico ININ-SUTIN. Centro Nuclear Dr. Nabor Carrillo Flores. Diciembre de 2009.

Xingú LA, De la Cruz TE, Balbuena MA, Laguna CA, Iglesias ALG. Caracterización del germoplasma de huauzontle (Chenopodium berlandieri ssp nuttalliae) del Estado de México mediante técnicas moleculares ssr. XIX Congreso Técnico ININ-SUTIN. Centro Nuclear Dr. Nabor Carrillo Flores. Diciembre de 2009.

García AJM, De La Cruz TE  Velazco LDB. Evaluación morfológica de la F1 obtenida mediante hibridaciones interespecíficas entre quinua, chía roja y huauzontle. XIX Congreso Técnico ININ-SUTIN. Centro Nuclear Dr. Nabor Carrillo Flores. Diciembre de 2009.

Aplicaciones:

Los genotipos de quinua ININ 333, ININ 640304 e ININ 240, de huauzontle H18 y de Chía roja CHr-5 son susceptibles de ser sembradas en áreas con condiciones agrícolas marginales que prevalecen en el Estado de México y Michoacán.

A partir de los estudios de caracterización morfológica y de productividad de 22 colectas de hauzontle se establece que la colecta Número 18, por ser la que presenta los valores más altos de altura y diámetro de de panoja, debe ser propuesta para registrarse ante el Sistema Nacional de Inspección y Certificación de Semillas (SNICS) como variedad de uso común.

A raíz de los estudios morfológicos y moleculares realizados en colectas de huauzontle que han evidenciado gran variabilidad entre colectas, se establece que es posible combinar un programa de mejoramiento genético de este cultivo, mediante selección e hibridación para aprovechar genes que ocurren naturalmente entre las poblaciones y aplicar mutagénesis radioinducida en material sobresaliente que requiera modificación de uno o algunos caracteres (tamaño y color de semilla, reducir caída del grano en madurez etc).

No obstante que los iniciadores para microsatélites permiten amplificar regiones del cromosoma que no codifican, es importante hacer notar que estos permitieron detectar diferencias entre líneas de quinua que varían únicamente con respecto al contenido de saponinas, por lo que pueden constituirse en herramientas de mejoramiento asistido por técnicas moleculares.

Vinculación:

Sistema Nacional de Recursos Fitogenéticos para la Agricultura y Alimentación (SINAREFI) (Proyecto SU-05)

Brigham Young University (Proyecto BAFI-2009) 

Universidad Autónoma del Estado de México (Proyecto 2442/2007 U).     

Organismo Internacional de Energía Atómica. Financía al proyectop a través del contrato de investigación OI-14035 y le proyecto ARCAL RLA 5/056.


Última modificación
31/03/2014 por Tonatiuh Rivero Gutiérrez

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