Notas de investigación

 

Exploración de germoplasma nativo de maíz en el centro y sur de Tamaulipas, México*

 

Exploring native corn germplasm in central and southern Tamaulipas, Mexico

 

Sergio Castro Nava^1§, José Alberto López Santillán¹, José Agapito Pecina Martínez², Ma. del Carmen Mendoza Castillo² y César A. Reyes Méndez³

 

¹ Universidad Autónoma de Tamaulipas-Facultad de Ingeniería y Ciencias. Centro Universitario Adolfo López Mateos. Cd. Victoria, Tamaulipas. 87149. Tel. y Fax. 01 (834) 31-817-21. Ext. 2125. ^§Autor para correspondencia: scastro@uat.edu.mx.

² Postgrado en Recursos Genéticos y Productividad-Genética. Campus Montecillo. Colegio de Postgraduados. Carretera México-Texcoco, km 36.5. C. P. 56230, Montecillo, Texcoco, Estado de México.

³ Campo Experimental Río Bravo-INIFAP. Carretera Matamoros-Reynosa, km 61 A. P. 172. C. P. 88900. Río Bravo, Tamaulipas. México.

 

*Recibido: agosto de 2012
Aceptado: marzo de 2013

 

Resumen

México es una nación que no se concibe sin la existencia del maíz. La especie fue domesticada hace 9000 años y presenta una amplia diversidad genética. En diversos estados del país, como Tamaulipas, aún en la actualidad existe una considerable diversidad de variedades de maíz que no han sido exploradas ni estudiadas suficientemente y cuya colección es necesaria como fuente de germoplasma. El objetivo del presente trabajo fue documentar la colecta de poblaciones nativas de maíz en las regiones centro y sur de Tamaulipas, para su conservación, caracterización y futuro aprovechamiento en diferentes programas de mejoramiento genético. Entre 2001 y 2006, se colectaron 215 poblaciones nativas de maíz. Se realizó una intensa exploración en 17 municipios de la zona centro y sur de Tamaulipas. Las poblaciones nativas obtenidas provienen de los municipios de Ocampo (25%), Tula (12%) y San Carlos (10%); en tanto que 53% se obtuvo en otros 14 municipios. El germoplasma colectado se conserva ex situ en la Universidad Autónoma de Tamaulipas y el Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas, para su caracterización y evaluación. Las colecciones de germoplasma, como una fuente de diversidad genética deben ser caracterizadas para un manejo eficiente y una explotación efectiva que permita el mejoramiento y la productividad en la agricultura en la región y otras del país. Existen posibilidades de que se haya perdido, a través de los años, germoplasma reportado con anterioridad, por lo que las colectas de maíces nativos deben continuar, se debe explorar en otras zonas e incorporar al banco otras poblaciones nativas que deben ser conservados para su futura utilización.

Palabras clave: Zea mays L., conservación y colección de germoplasma, maíces nativos, recursos genéticos, Tamaulipas.

 

Abstract

Mexico is a nation that is inconceivable without the existence of corn. The species was domesticated 9000 years ago and has a wide genetic diversity. In several states, such as Tamaulipas, there is, even today, a considerable diversity of corn varieties that have not been explored or studied enough and which must be collected as a source of germplasm. The aim of this study was to document the collection of native corn populations in central and southern Tamaulipas for their conservation, characterization and utilization in various future breeding programs. Between 2001 and 2006, we collected 215 native corn populations. An intense exploration was carried out in 17 municipalities in central and southern Tamaulipas. The native populations obtained come from the municipalities of Ocampo (25%), Tula (12%) and San Carlos (10%), while 53% were obtained in 14 other municipalities. The collected germplasm is conserved ex situ at the Autonomous University of Tamaulipas and the Postgraduate College of Agricultural Sciences for characterization and evaluation. Germplasm collections, being a source of genetic diversity, should be characterized for an efficient management and an effective exploitation that allows improving agricultural crops and productivity in the Tamaulipas region and in other regions of the country. There is the possibility that previously reported germplasm has been lost through the years, so that collections of native corn should continue, exploring other areas and incorporating to the bank other native populations that should be preserved for future use.

Keywords: Zea mays L., Tamaulipas, genetic resources, landraces, preservation and collection of germplasm.

 

Introducción

En un mundo donde la población creciente, culturas cambiantes, cambios en el clima y la migración de comunidades indígenas, la pérdida de la diversidad genética del maíz en los centros de origen es un tema de preocupación (Rice et al., 2006).

El maíz fue domesticado a partir del teosintle hace casi 9000 años en México (Doebley, 2004; Kato et al., 2009). La domesticación redujo la diversidad de la especie, en relación con el teosintle (Vigouroux et al., 2002). La variación en poblaciones de maíz domesticado ha sido reducida o reestructurada por fenómenos de deriva genética y selección, tanto la natural como la artificial. Como resultado, en la actualidad se encuentra un gran número de poblaciones nativas adaptadas a condiciones ambientales específicas y adecuadas a una amplia diversidad de usos (Warburton et al., 2008).

Las poblaciones nativas han sido la base para el desarrollo de las variedades modernas de polinización libre y de híbridos en todo el mundo, aunque las poblaciones nativas que no han sido usados como fuente para mejorar germoplasma de maíz, podrían contener alelos útiles aún sin explotar. Las colecciones de germoplasma juegan un papel importante en el mejoramiento genético; deben ser caracterizadas para su manejo y aprovechamiento eficiente como fuente de diversidad genética, para enfrentar los riesgos debidos a nuevos parásitos, insectos y un estrés ambiental (Reif et al., 2004; Smith, 2007) como temperatura alta o estrés hídrico.

El incremento en la tasa de erosión de las poblaciones nativas hace que la colección del germoplasma en peligro de extinción, sea extremadamente urgente, especialmente en los centros de origen y áreas de diversidad (Damania, 2008). Los recursos genéticos nativos deben ser colectados para su conservación, caracterización y aprovechamiento en diversos usos actuales y futuros para mantener una amplia base de genes para utilizarlos en el mejoramiento genético y prevenir pérdidas permanentes de la diversidad restante y la extinción de parientes silvestres.

En Tamaulipas, como en otras regiones de Mesoamérica, existe evidencia de la presencia de segregantes de híbridos maíz-teosintle y otras especies de plantas cultivadas como las encontradas en la Cueva de la Perra, en el Municipio de Ocampo (Mangelsdorf et al., 1956; Mangelsdorf et al., 1967), mostrando la evolución del maíz y la existencia de germoplasma de gran valor en esta área. La reducción de la superficie sembrada de maíz en la zona Centro y Sur de Tamaulipas y en particular en el Municipio de Ocampo, debido al incremento de la superficie sembrada de caña de azúcar (misma situación en otras zonas y otros cultivos) hace urgente la colecta y conservación de germoplasma nativo de maíz (SIAP, SAGARPA, 2011) antes de su desaparición.

El objetivo del presente trabajo fue documentar la colecta de poblaciones nativas de maíz en las regiones centro y sur de Tamaulipas, para su conservación, futura caracterización y aprovechamiento en diferentes programas de mejoramiento genético.

El Noreste de México comprende los estados de Tamaulipas, Nuevo León, Coahuila, Chihuahua y Zacatecas. La colecta fue realizada en las regiones centro y sur de Tamaulipas, localizada geográficamente en 22° 12' 31" latitud norte y 27° 40' 42" longitud oeste y 97° 08' 38" latitud norte y 100° 08' 52" longitud oeste, respectivamente. El Trópico de Cáncer cruza Tamaulipas en la parte central y presenta una variedad de climas el cual varía de húmedo a seco de acuerdo a la altitud, desde sub-húmedo y húmedo con verano lluvioso en el sur-sureste hasta templado en el altiplano y partes montañosas del estado. El promedio anual de precipitación es de 891 mm, aunque ocurre con mayor frecuencia e intensidad en los meses de Junio a Octubre, aunque por el cambio climático se generan variaciones entre años y en el inicio y establecimiento de las lluvias. En el área de colecta predomina el verano seco cuya intensidad depende de la localización municipal. Las condiciones de lluvia, hacen posible la agricultura en 21% de la superficie del estado, que es de casi ocho millones de hectáreas, con alto riesgo en varias regiones.

Las poblaciones nativas fueron colectadas en 17 municipios, de los que algunas características geográficas y climáticas se describen en el Cuadro 1 entre los años 2001 a 2006, con mayor regularidad en el período de 2001 a 2004. Después de ese período de colecta se han incorporado al banco de germoplasma otras muestras de maíces criollos de manera esporádica hasta la fecha. Los sitios de colecta explorados fueron seleccionados con base en sus antecedentes de producción de maíz y sus antecedentes históricos (Mangelsdorf et al., 1956) en este último caso como el municipio de Ocampo, localizado en el sur del estado.

La colecta fue realizada durante los meses de enero y febrero así como Junio y Julio de cada año, después de la cosecha en cada ciclo de cultivo. En cada uno de los 17 municipios visitados fueron obtenidas muestras de maíz directamente de la parcela del agricultor o del lugar de almacén. De cada muestra se colectaron de 20 a 30 mazorcas o de 1 a 2 kg de semilla. De los agricultores se obtuvo la información siguiente: nombre del agricultor; nombre común del maíz; localidad y fecha de colecta; color del grano; longitud de mazorca y color del olote. A cada muestra se asignó una clave de identificación. En el caso de las mazorcas colectadas, los granos fueron separados del olote y como el resto de las muestras, fueron almacenadas en contenedores de vidrio, cerrados y etiquetados, con una humedad del grano inferior a 15%.

En México existen bancos de germoplasma de maíz en los que se encuentra representada una amplia diversidad genética; sin embargo, algunas regiones de Baja California, Tabasco, Norte de Chiapas y Tamaulipas no han sido suficientemente exploradas. Además no existe información acerca de los riesgos de degradación (Ortega et al., 1991; Pecina-Martínez et al., 2009) o de contaminación por transgénicos (Quist y Chapela, 2001) en las poblaciones nativas en estas regiones.

Debido a la importancia actual y futura de los recursos genéticos de maíz para el país y en particular para Tamaulipas en programas de mejoramiento genético, se colectaron poblaciones nativas de maíz en el centro y sur de Tamaulipas a partir de 2001. La colecta se realizó en 17 municipios (Cuadro 1) con una altura sobre el nivel del mar entre 153 y 1770 m. Sin embargo, por falta de coincidencia de los ciclos de cultivo con las fechas de colecta y a los pocos recursos, económicos y de personal, no fue posible explorar más sitios, por tal razón es muy probable que existan más poblaciones nativas de maíz que aún no están representados en la colección, por lo que es urgente colectarlos.

La región muestreada tiene climas que van desde seco estepario muy cálido y extremoso (Norte); semicálido extremoso y semiárido (Centro); semicálido seco y subhúmedo (Altiplano) a semicálido extremoso (Sur). Se tiene una precipitación promedio de 803 mm (Cuadro 1), pero que difieren en el inicio y establecimiento de las lluvias, dependiendo del año y la región. El verano es seco y variable en intensidad y amplitud, dependiendo del municipio. Las condiciones de precipitación en la región hacen posible la agricultura de secano, pero con un alto riesgo de estrés por agua, altas temperaturas o la combinación de ambos factores. Esto queda de manifiesto en el Altiplano, con un promedio de precipitación de sólo 519 mm, en contraste con los municipios de la zona Sur que presentan un promedio de precipitación superior a 1 600 mm. La temperatura máxima extrema en los últimos 45 años fue superior a 40 °C en todos los municipios, con excepción de Bustamante (36 °C) (Cuadro 1).

Las condiciones climáticas impactan fuertemente la productividad en cada uno de los municipios de colecta (Cuadro 2), reduciendo la superficie sembrada de maíz (27%), produciendo bajos rendimientos e incrementando la superficie de secano (17%) cada año, esto en relación al período de colecta 2003-2008 (SIAP, SAGARPA, 2011). De acuerdo con los datos de los Cuadros 1 y 2, probablemente el principal factor que está limitando la producción de maíz en la región es la temperatura y la disponibilidad de agua en el suelo, como resultado del cambio climático.

Los estudios realizados por Pecina-Martínez et al. (2009) y Pecina et al. (2011) en algunas de las poblaciones nativas colectadas, se encontró que exhiben una amplia diversidad genética en características agronómicas y gran potencial de rendimiento, la misma diversidad que se ha señalado en poblaciones nativas de Puebla (Hortelano et al., 2012) y Oaxaca (López-Romero et al., 2005). Esta diversidad señalada para las poblaciones nativas de Tamaulipas se podría atribuir a las razones siguientes: 1. A la fuerte presión de selección natural ocasionada por enfermedades, plagas y algún tipo de estrés ambiental como sequía, temperatura alta o la combinación de ambos; 2. A la geografía (altitud y latitud), la fisiografía y las condiciones ecológicas. El resumen de las características fenológicas de las colectas se muestra en el Cuadro 3. En Tamaulipas, los criollos conservados por los agricultores has sido reconocidos por sus características agronómicas; sin embargo, a pesar de los estudios señalados, poco trabajo se ha realizado en investigación y mejoramiento genético de dicho germoplasma en los últimos 20 años, como lo señalan Reyes y Cantú (2006); en este contexto además de los estudios citados arriba es necesario considerar el estudio de Castro-Nava et al. (2011) quiénes demostraron que existen poblaciones nativas con tolerancia para ambientes con alta temperatura, como los que imperan en el Noreste de México.

Durante el periodo de colecta de 2001 a 2006, se obtuvieron 215 poblaciones nativas (Cuadro 4) provenientes de ambientes diversos en los que muestran adaptación. Las poblaciones obtenidas provienen de los municipios de Ocampo (25%), Tula (12%) y San Carlos (10%), en tanto que en otros 14 municipios se obtuvo 53%. Las poblaciones de Ocampo, fueron colectados en sitios cercanos a las Cuevas del Cañón del Infiernillo y la Cueva de la Perra, y de acuerdo con Mangelsdorf et al. (1967) representan poblaciones pertenecientes a las razas Chapalote y Nal-Tel, descritas por Wellhausen et al. (1952), aunque, de acuerdo con Mangelsdorf et al. (1967), los restos encontrados demostraron la presencia de razas como Tuxpeño, Vandeño, Cónico, Harinoso y Olotillo.

Esto no se confirma plenamente con las características de mazorca de las muestras obtenidas de las poblaciones colectadas, ya que en base a dichas características, las principales razas presentes son Tuxpeño, Tuxpeño Norteño y Ratón; además de que en algunas muestras sólo se obtuvo grano. Esto significa que probablemente la colecta de poblaciones nativas en el centro y sur de Tamaulipas no haya sido suficiente para tener una muestra representativa del germoplasma existente, o por otro lado que gran parte del recurso genético reportado por Mangelsdorf et al. (1967), ya se haya perdido. Una buena razón para pensar esto es la introducción de variedades e híbridos mejorados en algunas zonas o definitivamente que el cultivo del maíz haya sido desplazado por otros cultivos.

Las áreas exploradas en el período 2001-2006 no cubren la totalidad del territorio que se cultiva con maíz debido a la falta de coincidencia de los ciclos de siembra con los de colecta, pero principalmente por el personal disponible para realizarlo, por tanto es necesario continuar recorriendo y colectando éstas y otras zonas, debido a que se tiene conocimiento de la existencia de más poblaciones nativas de maíz. Por otra parte, muchas poblaciones nativas han crecido en diferentes condiciones ecológicas (Cuadro 1) y por lo tanto morfológica y fisiológicamente poseen diferentes características (Pecina-Martínez et al., 2009; Pecina et al., 2011; Castro-Nava et al., 2011).

Al respecto, Pecina-Martínez et al. (2009) estudiaron 29 criollos de esta colección, además de otros grupos de genotipos de los Valles Altos de México, encontraron que los criollos de Tamaulipas exhibieron una alta variabilidad e interacción favorable con el ambiente con respecto a las variables número de granos, producción y compatibilidad con el germoplasma de Valles Altos para alto rendimiento, además de que algunas de estas poblaciones fueron prolíficas; es decir, las evidencias fenológicas de las poblaciones nativas y los resultados de las investigaciones señaladas indican la existencia de variación genética, con alto potencial de aprovechamiento en diferentes aspectos.

Las colectas de germoplasma, como una fuente de diversidad genética, deben ser caracterizadas suficientemente para un aprovechamiento eficiente y efectivo que permita mejorar la productividad agrícola actual, de ésta y otras regiones como lo mostraron Castro-Nava et al. (2011) en 28 genotipos de la colección de Tamaulipas, en las que encontraron que algunas de las poblaciones presentaron resistencia a temperaturas por arriba de 40 °C.

 

Conclusiones

Se colectaron 215 poblaciones nativas de maíz en 17 municipios del centro y sur de Tamaulipas. Se observó una amplia variabilidad fenotípica en características de mazorca y grano entre las poblaciones nativas bajo estudio, aunque lo más importante en el futuro inmediato es que deben ser conservados para su utilización científica posterior. Es probable que se haya perdido germoplasma de alto valor, por lo que necesario continuar explorando y colectando nuevas poblaciones nativas en las regiones centro y sur de Tamaulipas.

 

Agradecimientos

El estudio fue financiado por la Universidad Autónoma de Tamaulipas y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) a través de los proyectos J41116-Z, 135634-B y 52366 y por el Programa de Mejoramiento del Profesorado (PROMEP) a través del Cuerpo Académico UATAM-CA-23.

 

Literatura citada

Castro-Nava, S.; Ramos-Ortíz, V. H.; Reyes-Méndez, C. A.; Briones-Encinia, F. and López-Santillán, J. A. 2011. Preliminary field screening of maize landrace germplasm from northeastern México under high temperatures. Maydica. 56:77-82.         [ Links ]

Damania, A. B. 2008. History, achievements, and current status of genetic resources conservation. Agron. J. 100:9-21.         [ Links ]

Doebley, J. 2004. The genetics of maize evolution. Ann. Rev. Gen. 38:37-59.         [ Links ]

Hortelano, S. R.; Gil, A. M; Santacruz, V. A.; López, S. H.; López P. A. y Miranda, C. S. 2012. Diversidad fenotípica de maíces nativos del altiplano centro-oriente del estado de Puebla, México. Rev. Fitotec. Mex. 35(2):97-109.         [ Links ]

Kato, T. A.; Mapes, C.; Mera, L. M.; Serratos, J. A. y Bye, R. A. 2009. Origen y diversificación del maíz: una revisión analítica. Universidad Nacional Autónoma de México, Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad. México, D F. 116 p.         [ Links ]

López-Romero, G.; Santacruz-Varela, A.; Muñoz-Orozco, A.; Castillo-González, F.; Córdoba-Téllez, L. y Vaquera-Huerta, H. 2005. Caracterización morfológica de poblaciones nativas de maíz del Istmo de Tehuantepec, México. Interciencia 30(5):284-290.         [ Links ]

Mangelsdorf, P. C.; MacNeish, R. S. and Galinat, W. C. 1956. Archaeological evidence on the diffusion and evolution of maize in northeastern Mexico. Botanical Museum Leaflets Harvard University 17:125-150.         [ Links ]

Mangelsdorf, P. C.; MacNeish, R. S. and Galinat, W. C. 1967. Prehistoric maize, teosinte, and tripsacum from Tamaulipas, Mexico. Botanical Museum Leaflets Harvard University 22:33-62.         [ Links ]

Ortega, P. R.; Sánchez, G. J. J.; Castillo, G. F. y Hernández, C. J. M. 1991. Estado actual de los estudios sobre maíces nativos en México. In: Ortega, P. R.; Palomino, H. G.; Castillo, G. F.; González, H. V. A. y Livera, M. M. (eds.). Avances en el estudio de los Recursos Fitogenéticos de México. SOMEFI. Chapingo, México. 161-185 pp.         [ Links ]

Pecina-Martínez, J. A.; Mendoza-Castillo, M. C.; López-Santillán, J. A.; Castillo-González, F. y Mendoza-Rodríguez, M. 2009. Phenological and morphological response of Tamaulipas maize to contrasting environments in México. Agrociencia 43:681-694.         [ Links ]

Pecina, M. J. A.; Mendoza, C. M. C.; López, S. J. A.; Castillo, G. F.; Mendoza, R. M. and Ortíz, C. J. 2011. Grain yield and yield components of native maize populations from Tamaulipas state evaluated under contrasting environments. Rev. Fitotec. Mex. 34(2):85-92.         [ Links ]

Quist, D. and Chapela, I. H. 2001. Transgenic DNA introgressed into traditional maize landraces in Oaxaca, México. Nature 414:541-543.         [ Links ]

Reyes, M. C. A. y Cantú, A. M. A. 2006. Maíz. In: Rodríguez, B. L. A. (ed.) Campo Experimental Río Bravo: 50 años de investigación agropecuaria en el norte de Tamaulipas. Historia, logros y retos. Libro técnico Núm. 1 INIFAP. México. 55-74 p.         [ Links ]

Reif, J. C.; Xia, X. C.; Melchinger, A. E.; Warburton, M. L.; Hoisington, D. A.; Beck, D.; Bohn, M. and Frisch, M. 2004. Genetic diversity determined within and among CIMMYT maize populations of tropical, subtropical, and temperate germplasm by SSR markers. Crop Sci. 44:326-334.         [ Links ]

Rice, E. B.; Smith, M. E.; Mitchell, S. E. and Kresovich, S. 2006. Conservation and change: a comparison of In Situ and Ex Situ conservation of Jala maize germplasm. Crop Sci. 46:428-436.         [ Links ]

Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera (SIAP), SAGARPA. 2011. http://www.siap.sagarpa.gob.mx. (consultado noviembre, 2011).         [ Links ]

Smith, S. 2007. Pedigree pedigree background changes in U.S. hybrid maize between 1980 and 2004. Crop Sci. 47:1914-1926.         [ Links ]

Vigouroux, Y.; McMullen, M.; Hittinger, C. T.; Houchis, K.; Shulz, L.; Kresovish, S.; Matsuoka, Y. and Doebley, J. 2002. Identifying genes of agronomic importance in maize by screening microsatellites for evidence of selection during domestication. Proceedings of National Academy of Science USA 99:9650-9655.         [ Links ]

Warburton, M. L.; Reif, J. C.; Frisch, M.; Bohn, M.; Bedoya, C.; Xia, X. C.; Crossa, J.; Franco, J.; Hoisington, D.; Pixley, K.; Taba, S. and Melchinger, A. E. 2008. Genetic diversity in CIMMYT nontemperate maize germplasm: landraces, open pollinated varieties, and inbred lines. Crop Sci. 48:617-624.         [ Links ]

Wellhausen, E. J.; Roberts, L. M.and Hernández, X. E. in collaboration with Mangelsdorf, P. C. 1952. Races of maize in Mexico. Bussey Institution, Harvard University.         [ Links ]