aplicación de técnicas moleculares en el estudio del huauzontle, cultivo...
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Calentamiento global, crecimiento poblacional,
deterioro y pérdida de los recursos naturales, así
como la escasez de combustibles son fenómenos
cuyas consecuencias generan diversos problemas
para la humanidad, pero que convergen en uno
asaz grave: la insuficiencia alimentaria. El
aumento pronosticado de la temperatura de +3
ªC para el 20801, sin duda propiciará la reducción
de áreas de cultivo; el crecimiento de la población
mundial que se prevé llegará a 9 mil millones
de personas para 2050 (112 millones para
México), traerá consigo una mayor demanda de
alimentos, en tanto que la deforestación,
desertificación, el deterioro de los suelos y la
pérdida de biodiversidad agravarán el ya de suyo
difícil panorama agroalimentario, al que en los
años recientes la reducción de fuentes de
combustibles fósiles le ha agregado otro factor
adverso: la producción de combustibles partiendo
de productos agrícolas como el maíz, la caña,
etc.
Ante la perspectiva anterior, los países han
retomado el objetivo de lograr la seguridad
alimentaria, pues ha quedado claro que
Aplicación de técnicas moleculares en elestudio del huauzontle, cultivo prehispánico
alternativo para zonas agrícolas
El ININ hoy
Por Eulogio de la Cruz Torres ([email protected]),Andrés Xingu López, Juan Manuel García Andrade, IlianaGermán Vilchis y Gustavo Germán Vilchis
depender de las importaciones de alimentos nos
vuelve vulnerables a cambios inesperados de
precios, desabasto, productos de mala calidad, etc.
En la búsqueda de alternativas para la
autosuficiencia alimentaria y para la práctica de
una agricultura sostenible bajo condiciones cada
vez menos propicias, la investigación agrícola ha
tomado varios derroteros, pudiendo citarse entre
ellos a la ingeniería genética orientada hacia la
obtención de organismos genéticamente
modificados (GMO por sus siglas en Inglés). Otra
estrategia es la búsqueda de mejores variedades
en los que se ha dado por llamar los «cultivos
olvidados» (neglected crops), aquéllos que en
algún tiempo fueron importantes para el
desarrollo de culturas y que debido a la
introducción de otros cultivos, se practican sólo
marginalmente en algunas regiones del país de
forma tradicional.
México, país que ocupa el cuarto lugar mundial
en biodiversidad por alojar al 10% de la flora y
fauna del mundo, es también lugar de
domesticación de diversos cultivos. El maíz, frijol,
calabaza, vainilla, cacao y aguacate, constituyen
sólo algunas muestras de la vasta aportación de
nuestra nación a la agricultura.
Dos especies destacan dentro de esta canasta de
cultivos que México aportó al mundo y cuyo
cultivo hoy en día se realiza en forma tradicional
y en una superficie muy reducida (cerca de 1,300
1 Tanton T, and Haq N. (2008).- Climate change: an exciting challengefor new and underutilised crops. In: Smartt J and Haq. N. (Eds). NewCrops and uses: their role in a rapidly changing world. Centre forunderutilized crops. University of Southampton. pp. 15-22.
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ha en todo el país): el amaranto (Amaranthus
hypochondriacus) y el huauzontle (Chenopodium
berlanideri sbp. nuttalliae). Las semillas de estas
especies se conocían indistintamente con el
término náhuatl de huautli y constituían el quinto
producto tributado por los pueblos vasallos al
imperio azteca, en un volumen de 7,000 ton
superado sólo por el maíz, frijol, chile y chía
(Salvia hispánica).
Estas especies del Chenopodium y Amaranthus,
además de poseer un alto valor nutritivo y de
tener una alta valoración dentro de la
clasificación de alimentos establecida por la FAO
(Cuadro 1), dada su rusticidad se consideran como
una alternativa para contribuir a reducir la
desnutrición en zonas agrícolas marginales.
Por lo anteriormente citado, es lógico que en
nuestro país se vuelvan los ojos a nuestra
riqueza cultural y de recursos fitogenéticos para
contribuir a resolver los problemas
agroalimentarios con cultivos de alto valor
nutritivo y ya adaptados a nuestras condiciones,
como lo son el huauzontle y el amaranto. Se
busca mejorar algunas características: reducción
de la caída de la semilla en campo (dehiscencia),
mayor tamaño de semilla, panoja (espiga) grande
y compacta y menor altura, atributos que harían
más productivo y manejable el cultivo. Pero, ¿cómo
empezar con una especie que ha permanecido
en el olvido por centurias, con un número
reducido de cultivadores y a cuyo manejo
agronómico se le ha dedicado poca investigación?.
La respuesta a la interrogante anterior se integra
por diversas etapas, que van desde el diagnóstico
de la producción y el estudio de los recursos
fitogenéticos disponibles y los sistemas de
producción, hasta el estudio de su valor nutritivo,
así como la caracterización morfológica y
molecular. A continuación se presentan
resultados de la caracterización morfológica y
molecular del huauzontle y sus implicaciones
para el mejoramiento.
El huauzontle está ampliamente distribuido en
norteamérica y mesoamérica. Llos nombres más
utilizados en diversas comunidades son: houtle,
hoauhquilitl, huautle, huauhtli, huautli, huatly,
huatli, guauhtli, guatle, guautli, guahuquizlitli,
guatzontli, michihuatli, vauhquilit y vautli, todos
ellos derivados del náhuatl.
El huauzontle es un quelite de uso común en
el centro del país, especialmente en los estados
de Tlaxcala, México, Hidalgo, Michoacán, Morelos,
Oaxaca y el sur del Distrito federal y tiene potencial
de constituirse en cultivo de alternativa, pues
forma parte de la dieta alimentaria en
mesoamérica realizándose su producción a nivel
de traspatio.
Cuadro 1. Comparación entre el contenido de proteínas de los pseudocereales y el maíz y trigo
Cultivo Contenido promediode proteína (%) Grasas (%) Carbohidratos (%)
Chía blanca o alegría 16 4.2 58.95
Chía negra 15.6% 4.9 56.5
Chía roja 15.6 3.9 57.4
Huauzontle 17.5 5.2 61.2
Maíz 9.4 4.1 72.1
Trigo 8.9 2.2 66.8
Elaborado con datos de Martínez (2005)
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Un primer paso en el mejoramiento de plantas
es el conocimiento de su diversidad, pues la
variación es la base de cualquier programa de
mejoramiento genético. Así que evaluar la
diversidad en colores, formas y tamaños, es
fundamental para tener una estimación de la
variación genética de un cultivo. A continuación
se presenta un resumen descriptivo de la
variación existente en el huauzontle cultivado
en algunas comunidades del Valle de Toluca,
como San Cristóbal Huichochitlán, San Andrés
Cuexcontitlan, San Pablo Autopan y San Mateo
Otzacatipan.
Las plantas de huauzontle presentan crecimiento
herbáceo, con un porte de la planta erecto, tallo
principal prominente y cilíndrico, con diversidad
de color entre verde, púrpura y amarillo,
detectándose variación respecto a intensidad de
color del tallo. La pigmentación en las axilas
presenta variación, pudiendo ser amarilla, roja o
púrpura e incluso en algunas plantas puede no
presentarse. El color de estrías también es variable
pudiendo ser rojo, verde, amarillo o anaranjado.
Respecto a ramificación, algunas colectas exhiben
ausencia de ramas mientras que otras presentan
en promedio 9 ramas por planta (Figura 2). La
forma de las hojas es variable y el borde de las
hojas inferiores es dentado con un número de
dientes entre 3 y 12.
Figura 1. En el Valle de Toluca el huauzontlees un cultivo de traspatio
Figura 2. Variación en el patrón de ramificación en elhuauzontle (Izq. Sin ramificación, Der. Ramificado).
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El color de la inflorescencia (panoja) antes de la
madurez es variable ya que algunas colectas
muestran un color verde, existiendo panojas de
color marrón e incluso gris. El color de la panoja
al momento de la cosecha puede ser café,
amarillo, marrón o anaranjado. El tipo de panoja
es diferenciada y terminal, pudiendo ser laxa
(suelta, dispersa), intermedia y compacta.
La semilla del huauzontle es lenticular con
variación en color de amarillo claro a marrón,
con una densidad de 0.58g/5 ml. El peso de cien
semillas oscila entre 0.11 y 0.18 g, en tanto que
el diámetro promedio de la semilla es de 1.7
mm, con un grosor promedio de 1.0 mm
(Germán, 2009).
Es conveniente aclarar que la variación que se
aprecia en las plantas puede estar influenciada
por el ambiente. Así por ejemplo, una planta
que desarrolla una gran altura y hojas grandes
de color verde oscuro en condiciones de buen
suelo y humedad, puede crecer poco y tener
hojas pequeñas y amarillentas si crece en un
suelo pobre, delgado y seco. Incluso el color de
las hojas puede cambiar si una planta crece
cerca de árboles que le den sombra.
Para poder estudiar la diversidad de las plantas
sin la influencia de los factores ambientales, es
recomendable estudiar directamente al origen
de dicha variación: los genes y más
concretamente a la base de los genes, el ADN
(ácido desoxirribonucleíco).
En la actualidad existen varias técnicas
moleculares que nos permiten conocer la
variación genética existente en las poblaciones.
Los marcadores moleculares se utilizan en la
mejora genética de plantas como estimación de
distancias genéticas entre poblaciones,
variedades, líneas o híbridos, así como para el
establecimiento de relaciones de parentesco entre
líneas o variedades para realizar estudios
genéticos y para la localización e identificación
de genes cualitativos y cuantitativos.
Para el estudio de poblaciones de Chenopodium,
género al que pertenece el huauzontle,
investigadores de la Universidad Brigham Young
Figura 3. Amplificación de ADN de cinco colectas de huauzontlecon los iniciadores para microsatélites QCA, QATG, QAAT
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( BYU, Utah, EUA) han desarrollado una serie de
iniciadores para amplificar regiones del ADN
conocidas como microsatélites (secuencias
repetitivas simples) (Maughan, 2006). Dichos
iniciadores se utilizaron en esta investigación
como parte de la colaboración entre BYU e ININ.
En nuestro estudio se analizaron 38 colectas de
huauzontle procedentes del Estado de México,
utilizando 21 iniciadores para microsatélites con
el fin de detectar variación a nivel de ADN, lo
cual se hace evidente mediante la presencia (o
ausencia) de fragmentos amplificados.
La matriz de datos codificados generada por la
presencia (1) o ausencia (0) de fragmentos
amplificados (Figura 3) permitió, una vez
concluido el proceso de análisis multivariado de
conglomerados, establecer un dendrograma
(Figura 4).
En dicho dendrograma se observa que, a una
distancia de 0.619, se formaron 6 grupos.
El primer grupo está integrado por las colectas
1, 2, 3, 4, 5 y 6, que proceden de lugares
relativamente distantes como Atlacomulco, Lerma,
Xonacatlán y Tenango las cuales, no obstante que
exhiben diferencias morfológicas como variación
en altura de 0.40 m (colecta 1) a 1.50 (colecta 4),
son genéticamente afines.
En el grupo 2 se presentan las colectas 7, 8, 9, 10,
11 y 12, las cuales reflejaron afinidad genética
correspondiendo a colectas realizadas en sitios
relativamente cercanos como Toluca, Xonacatlán
y Villa Cuauhtémoc. En el grupo 3 se ubicó a la
colecta 13 perteneciente al municipio de San
Francisco Tlalcilalcalpan, material valioso ya que
aunque no exhibe grandes diferencias
morfológicas, es genéticamente distinto al resto
de las colectas analizadas. En el grupo 4 se
ubicaron las colectas de la 14 a la 24, procedentes
de localidades muy próximas (San Andrés
Cuexcontitlán y San Cristóbal Huichochitlán). La
similitud genética observada nos indica que en
las localidades muestreadas puede darse el
intercambio de semilla entre productores. En los
grupos 5 y 6 se ubicaron las colectas 25 a 30 y la
38, todas ellas de las comunidades vecinas de
San Cristóbal Huichochitlán y San Andrés
Figura 4. Dendrograma de 38 muestras de Chenopodium berlandieri ssp nuttalliae a partir de datosmoleculares SSR, basado en la distancia genética de Nei (1972) usando el método UPGMA.
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Cuexcontitlán, corroborando el agrupamiento
genético asociado al lugar de origen (Xingú,
2009).
De los estudios morfológicos y moleculares se
puede concluir que, del total de las 38 colectas
analizadas, se pueden elegir colectas
representativas de cada uno de los 6 grupos para
depurar el banco de germoplasma, pues es
conveniente descartar colectas que
genéticamente son similares. Por otra parte, para
tener mayor grado de avance genético en los
trabajos de hibridación, es conveniente realizarla
entre individuos de diferentes grupos ya que la
hibridación entre colectas dentro de grupos
representaría un mínimo avance genético por
la similitud genética existente.
AGRADECIMIENTOSAGRADECIMIENTOSAGRADECIMIENTOSAGRADECIMIENTOSAGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen al técnico Faustino
Antonio Anastacio Montes por su valioso apoyo
en los trabajos de mantenimiento de los cultivos.
B IBL IOGRAF ÍAB IBL IOGRAF ÍAB IBL IOGRAF ÍAB IBL IOGRAF ÍAB IBL IOGRAF ÍA
Martínez, G. N. C. 2005. Caracterización física y bromatológica de germoplasma de seudocereales: Chenopodium
berlandieri ssp. nuttalliae y Amaranthus spp. Tesis de Licenciatura. Químico en Alimentos. Universidad Autónoma
del Estado de México (UAEM). Toluca, Estado de México..
Maughan P. J., Kolano B. A., Maluszynska J., Coles N. D., Bonifacio A., Rojas J. Coleman C. E., Stevens M. R.,
Fairbanks D. J., Parkins S. E. Jellen E. N. 2006. Molecular and cytological characterization of ribosomal RNA
genes in Chenopodium quinoa and Chenopodium berlandieri. Genome 49: 825-839.
Germán VG, de la Cruz TE, García AJM, Germán VI, Xingu LA, Laguna CA (2009) Estudio de la diversidad
morfológica del huauzontle (Chenopodium berlanideri sbp. nuttalliae en el Valle de Toluca. XIX Congreso
técnico Científico ININ_SUTIN. Centro Nuclear de México.
Xingu LA, De La Cruz TE, Balbuena MA, Laguna CA, Iglesias A LG 2009. Carcaterización de germoplasma de
huauzontle (Chenopodium berlanideri sbp. nuttalliae) mediante técnicas moleculares SSR. XIX Congreso
técnico Científico ININ_SUTIN. Centro Nuclear de México.
Contacto Nuclear
lamenta profundamente el fallecimiento de la maestra
MATILDE BREÑA VALLE
jefa del departamento de Biología del ININ y
quien formara parte del Consejo Editorial
de esta publicación desde 2001