Nota de investigación
Diversidad alélica de gluteninas en trigos harineros de temporal en México
Eliel Martínez Cruz1
§
Héctor E. Villaseñor Mir1
René Hortelano Santa Rosa
Patricia Pérez Herrera
Ma. Florencia Rodríguez García
Eduardo Espitia Rangel
Roberto J. Peña Bautista2
1Campo Experimental Valle de México-INIFAP. Carretera los Reyes-Texcoco, km 13.5. Caotlinchán, Texcoco. Edo de Méx. C. P. 56250. Tel. (595) 92 12657. (villaseñor.eduardo@inifap.gob.mx; hortelano.rene@inifap.gob.mx; perez.patricia@inifap.gob.mx; rodríguez.maria@inifap.gob.mx; espitia.eduardo@inifap.gob.mx).
2Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo. Carretera México-Veracruz, El Batán, km 45, Texcoco, Edo de Méx. C. P. 56130. Tel. (595) 9521900. (j.pena@cgiar.org.mx).
Resumen
Se utilizó el grupo de progenitores del programa de trigo de temporal de México, con el objetivo de caracterizarlos con base en sus variantes de gluteninas de alto peso molecular (GAPM) y bajo peso molecular (GBPM). Las GAPM y GBPM Se identificaron mediante electroforesis en geles de poliacrilamida. Las frecuencias se calcularon para los loci Glu-A1, Glu-B1, Glu-D1, Glu-A3, Glu-B3 y Glu-D3 así como para sus combinaciones de GAPM y GBPM. Se observó mayor polimorfismo en los loci Glu-B1 y Glu-B3 con 6 y 8 variantes individuales, respectivamente. Los alelos de GAPM de mayor frecuencia fueron 2 en Glu-A1, 17+18 en Glu-B1 y 5+10 en Glu-D1, y para el caso de GBPM lo fueron las variantes c en Glu-A3, h en Glu-B3 y b en Glu-D3. En los loci Glu-B1 y Glu-D1 se identificaron dos nuevos alelos 7+15 y 2+T2/1.5+T2. Por otro lado la combinación de GAPM de mayor proporción fueron 2, 17+18, 5+10 y de GBPM c, h, b. Con base en lo anterior, en el grupo de progenitores de trigo harinero de temporal de México, existen alelos y combinaciones de GAPM y GBPM que favorecen la generación de progenies con calidad apta para la elaboración de productos de panificación, galletería y repostería.
Palabras clave: caracterización; gluteninas de alto y bajo peso molecular; trigo harinero
Abstract
The parent group from the rainfed wheat program in Mexico was characterized based on their high (HMW-G) and low (LMW-G) molecular weight glutenin variants. The HMW-G and LMW-G were identified by polyacrylamide gel electrophoresis. Frequencies were calculated for the Glu-A1, Glu-B1, Glu-D1, Glu-A3, Glu-B3 and Glu-D3 loci as well as for their HMW-G and LMW-G combinations. Greater polymorphism was observed in the Glu-B1 and Glu-B3 loci with 6 and 8 individual variants respectively. HMW-G alleles with higher frequency were 2 in Glu-A1, 17+18 in Glu-B1 and 5+10 in Glu-D1, and for LMW-G were the c variants in Glu-A3, h in Glu-B3 and b in Glu-D3. In the Glu-B1 and Glu-D1 loci two new alleles 7+15 and 2+T2/1.5+T2 were identified. Furthermore the HMW-G combination with higher proportion were 2, 17+18, 5+10 and for LMW-G c, h, b. Based on the above, there are alleles and HMW-G and LMW-G combinations in the parent group of rainfed bread wheat in Mexico, favoring progeny generation with suitable quality for the bakery, biscuit and pastry products preparation.
Keywords: characterization; high and low molecular weight glutenins; bread wheat
El 90.4% de la producción del trigo harinero (Triticum aestivum L.) en México es procesada por la industria molinera nacional, por lo que debe de cumplir con variables de calidad físicas y químicas del grano, así como de fuerza y extensibilidad de la masa (CANIMOLT, 2010). Éstas dos últimas variables dependen parcialmente de cantidad y la calidad de las proteínas, gluteninas y gliadinas, presentes en la harina (Souza et al, 2013), las cuales son codificadas por los loci Glu-A1, Glu-A3, Gli-A1 y Gli-A2 (Payne y Lawrence, 1983). Dado que las gluteninas y gliadinas se encuentran bajo control genético, éstas pueden ser manipuladas y recombinadas mediante el fitomejoramiento.
Diferentes estudios a nivel nacional (Martínez-Cruz et al, 2010b) y mundial (Liang et al, 2010) indican el efecto de las GAPM, GBPM y gliadinas sobre la fuerza y extensibilidad de la masa. En un programa de mejoramiento genético una premisa es conocer el germoplasma utilizado en los cruzamientos para generar variabilidad para el carácter deseado. En México, para el desarrollo de una variedad mejorada de trigo harinero deben de conjuntarse alto potencial de rendimiento, tolerancia a la sequía, resistencia a enfermedades (roya amarilla y de la hoja) así como calidad industrial específica (elaboración de pan y galletas). Por lo que el objetivo de esta investigación fue identificar los alelos de GAPM y GBPM de los genotipos que conformaron el grupo de progenitores del programa de trigo harinero de temporal del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias (INIFAP).
Se utilizaron 99 genotipos del grupo de progenitores de trigo del programa de temporal del INIFAP. Los materiales se establecieron durante el ciclo primavera-verano de 2011 en Chapingo, México. La parcela experimental consistió de cuatro surcos de 3 m de longitud con una separación entre ellos de 30 cm. El análisis electroforético se realizó en 40 mg de harina integral, la cual se obtuvo de un molino UDY-ciclón con una malla de 0.5 mm moliendo los granos de una espiga por parcela. El método electroforético utilizado fue el descrito por Peña et al. (2004), usando geles de poliacrilamida en condiciones de pH básico y dodecil sulfato de sodio como agente desnaturalizante. Las GAPM se identificaron con la nomenclatura propuesta por Payne y Lawrence (1983) y las GBPM de Glu-A3 y Glu-B3 se designaron de acuerdo con Singh et al. (1991) y Jackson et al. (1996); mientras que la denominación de Branlard et al. (2003) se utilizó para los alelos del locus Glu-D3. Se calcularon las frecuencias alélicas para los loci Glu-A1, Glu-B1, Glu-D1, Glu-A3, Glu-B3 y Glu-D3 así como para las combinaciones de GAPM y GBPM.
El mayor polimorfismo de GAPM se observó en el locus Glu-B1; mientras que los loci Glu-A1 y Glu-D1 presentaron menor e igual número de variantes alélicas. Siendo los alelos de mayor frecuencia 2* en Glu-A1, 17+18 en Glu-B1 y 5+10 en Glu-D1, quienes representaron 71.1, 52.5 y 82.8%, respectivamente, (Cuadro 1). Dichas frecuencias son comparables con las reportadas por Liang et al. (2010) quienes evaluaron 273 genotipos del programa de riego del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT). Las variantes de menor frecuencia fueron 0 en Glu-A1, 13+16, 7*+15 y 7+8 en Glu-B1 y 2+T2/1.5+T2 en Glu-D1. Es importante indicar que las variantes, 7*+15 y 2+T2/1.5+T2, no se habían identificado anteriormente en el grupo de progenitores, con base en lo reportado por Espitia et al. (2008) y Martínez-Cruz etal. (2010a) quienes los analizaron en los ciclos primavera-verano, 2001 y primavera- verano, 2008, respectivamente.
Cuadro 1 Frecuencia de los alelos de GAPM del grupo de progenitores del programa nacional de trigo harinero de temporal del INIFAP. Chapingo primavera-verano, 2011.
En el caso de 2+T2/1.5+T2 indica la mezcla genotípica de dos alelos (separadas por la diagonal), la cual proviene de Triticum tauschii L. uno de los ancestros del trigo (Pilch, 2007). En la Figura 1 se muestran las variantes que codifican para GBPM. Se observó mayor polimorfismo en el locus Glu-B3 donde se identificaron siete variantes alélicas y cuatro mezclas de alelos. Para el caso de los loci Glu-A3 y Glu-B3 se identificaron cinco para cada uno de ellos. De esta manera, los alelos c en Glu-A3, h en Glu-B3 y b en Glu-D3, se presentaron en el 57.6, 38.4 y 59.6% del total de los genotipos analizados, respectivamente. Los alelos individuales de menor frecuencia fueron, f en Glu-A3, j en Glu-B3 así como a? y d en Glu-D3. El alelo h de Glu-B3 se encontró en frecuencias similares con los genotipos evaluados por Liang et al. (2010); mientras que la variante j asociada con efectos desfavorables sobre la fuerza y extensibilidad de la masa (Martínez-Cruz et al, 2012) se presentó en baja frecuencia.
La combinación 2*, 17+18, 5+10 de GAPM fue la de mayor frecuencia (30.3%), seguida por 2*, 7+9, 5+10 y 1, 17+18, 5+10 con porcentajes de 15.2 y 14.1, respectivamente; mientras que hubo nueve combinaciones que se presentaron en 1% (Cuadro 2). Para el caso de las GBPM la combinación de mayor frecuencia fue c, h, b presentándose en15 genotipos, seguida por c, h, b y c, b, b asociada a 6 materiales. Por otro lado se presentaron 23 combinaciones con porcentajes iguales a 1, Figura 2. De tal modo que las combinaciones 2*, 17+18, 5+10 y c, h, b de mayor proporción presentaron alelos apropiadas para derivar líneas para productos panificables de acuerdo con lo reportado por Martínez-Cruz et al. (2010b). Pero también existen combinaciones 2*, 17+18, 2+12 y c, g, b que pueden recombinarse para generar genotipos aptos para la elaboración de galletas.
Cuadro 2 Frecuencia de las combinaciones de GAPM del grupo de progenitores del programa nacional de trigo harinero de temporal del INIFAP. Chapingo primavera-verano, 2011.
Existen en el grupo de progenitores de trigo harinero de temporal del INIFAP, variantes alélicas y combinaciones diversas de GAPM y GBPM, las cuales pueden derivar progenies de calidad específica para la elaboración de productos panificables, galleteros y de repostería. Así mismo se identificaron dos nuevos alelos los cuales ampliarán la diversidad genética de GAPM en el locus Glu-B1 y Glu-D1.
Agradecimientos
Los autores(as) agradecen el financiamiento de esta investigación al fondo sectorial SAGARPA-CONACYT-COFUPRO: proyecto núm. 146788.
Literatura citada
Branlard, G.; Dardevet, M.; Amiour, N. and Igrejas, G. 2003. Allelic diversity of HMW and LMW glutenin subunits and omega-gliadins in French bread wheat (Triticum aestivum L.). Gen. Res. Crop Evol. 50:669-679.
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