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Revista mexicana de ciencias agrícolas

Print version ISSN 2007-0934

Rev. Mex. Cienc. Agríc vol.5 spe 8 Texcoco  2014

 

Nota de investigación

Genética y estabilidad del mutante androestéril dominante de trigo "Oly"

Héctor Eduardo Villaseñor Mir1  § 

Julio Huerta Espino1 

Eduardo Espitia Rangel1 

René Hortelano Santa Rosa1 

Ma. Florencia Rodríguez García1 

Eliel Martínez Cruz1 

1Campo Experimental Valle de México-INIFAP. Carretera Los Reyes-Texcoco km 18.5, Coatlinchán, Texcoco, Estado de México, C. P. 56250. Tel. 01 595 92 127 15, 92 126 57. Ext. 161. (huerta.julio@inifap.gob.mx; espitia.eduardo@inifap.gob.mx; hortelano.rene@inifap.gob.mx; rodriguez.maria@inifap.gob.mx; martinez.eliel@inifap.gob.mx).


Resumen

La esterilidad masculina para facilitar la selección recurrente en trigo poco se ha utilizado, porque las fuentes de androesterilidad disponibles no permiten aplicar diversas técnicas de selección, están ligadas a efectos deletéreos o se dificulta la obtención de líneas 100% fértiles. El objetivo del presente trabajo es dar a conocer la fuente de androesterilidad "Oly", que es debida a un gen mutante dominante y se obtuvo después de un proceso de irradiación recurrente con rayos gamma de 60CO. Las irradiaciones se iniciaron 1996 y terminaron en 1998, se reprodujo masivamente la semilla irradiada durante tres ciclos y en el verano de 2000 se identificó una planta completamente estéril que se polinizó manualmente. Las evaluaciones en invernadero y campo en poco más de 7 000 plantas indicaron que las plantas estériles siempre segregaron en la proporción 1:1 (estériles y fértiles), que sus progenies estériles y fértiles siempre lo fueron 100%, que las plantas fértiles ya no segregaron a estériles y que la segregación 1:1 no varío en evaluarse en ambientes contrastantes. La prueba de similitud indicó que el gen no está ligado con efectos deletéreo y que fue efectivo en la reconversión de material elite, lo que facilitará realizar selección recurrente en trigo.

Palabras clave: esterilidad masculina; gen mutante; irradiación

Abstract

The male sterility facilitated recurrent selection in wheat has not been extensively used, since the available male sterility sources do not allow the application of different selection techniques, are linked to deleterious effects or 100% fertile lines are difficult to generate. This paper aimed to present the male sterility source "Oly", caused by a dominant mutant gene, obtained after 60Co gamma rays recurrent irradiation. The irradiation treatment began in 1996 and ended in 1998 and the seed irradiated for three cycles was massively reproduced. A completely sterile plant was identified and manually pollinated in the summer of 2000. Greenhouse and field evaluations in just over 7 000 plants showed that sterile plants always segregated 1:1 (sterile: fertile), their progenies were always 100% either fertile or sterile, fertile plants no longer segregated to sterile and 1:1 segregation was constant over different environments. The similarity test showed that the gene is not associated with deleterious effects and that was effective in the reconversion of elite material, and it will enable recurrent selection in wheat.

Keywords: male sterility; mutant gene; irradiation

Introducción

El uso de la esterilidad masculina para facilitar la selección recurrente (Male Sterile Facilited Recurrent Selection "MSFRS") es una técnica de mejoramiento en trigo que considera una fuente de androesterilidad, cruzas compuestas y selección recurrente (Villaseñor et al, 2002a). En especies autógamas poco se ha utilizado, porque de manera natural no hay germoplasma androestéril que permita la recombinación y el mejoramiento con la misma eficiencia que se logra en las alógamas (Sorrells y Fritz, 1982; Bockelman y Sharp, 1986). Para disponer de fuentes androestériles recombinantes, los mejoradores de trigo han aislado mutantes inducidos mediante radiación recurrente o debido a mutaciones espontáneas, los que en su mayoría están ligados a efectos deletéreos, por lo que ha sido difícil fijarlos en las poblaciones de origen (Ramage, 1979); a pesar de su limitante, se han reportado genotipos androestériles para el mejoramiento poblacional, como por ejemplo: Pugsley (Suneson, 1962), Probus (Fossati e Ingold, 1970), Cornerstone (Driscoll, 1977), Taigu 1 (Liu et al., 1986) y el LZ (Zhou et al., 2008), entre otros, de los cuales algunos se han mapeado para determinar la ubicación del gene o genes responsable de la androesterilidad (Daryl et al., 2002).

En México poco se ha trabajado la MSFRS en trigo; Villaseñor et al. (2000b) reportan que con el control de ambos progenitores se logró mayor avance en rendimiento de grano (4.7% ciclo), se incrementó la variabilidad y concluyeron que fue más efectiva y práctica que la técnica tradicionalmente utilizada; Solís et al. (2002) evaluaron el avance genético de la MSFRS para resistencia a roya amarilla después siete ciclos de selección para rendimiento, encontrando que la mejora en la resistencia fue mínima porque no fue un criterio de selección; sin embargo, en los ciclos avanzados de selección se detectaron genotipos con alto rendimiento e inmunes, debido al alto nivel de recombinación.

Villaseñor et al. (2002a) indicaron que el éxito del mejoramiento poblacional depende mucho de la fuente de esterilidad; estos autores utilizaron la debida a una deficiencia cromosómica que segregaba hacia diferentes niveles de androesterilidad, lo que en su momento limitó la formación de líneas puras 100% fértiles, lo que coincide con Thompson y Shantz (1978) y Driscoll (1977), de tal manera que el germoplasma ideal para la MSFRS debe estar controlado por efectos genéticos, que sea estable y que no esté ligado con efectos deletéreos (Ramage, 1979); también es importante que esté gobernada por un gene simple dominante, el que facilitaría utilizar diferentes técnicas de selección en las formación de líneas (Villaseñor et al., 2002a). De acuerdo con lo anterior, el objetivo de la presente investigación es indicar la manera como se generó y aisló, su segregación y la estabilidad fenotípica de un gen androestéril dominante en trigo (Triticum aestivum L.) denominado "Oly".

Materiales y métodos

Irradiación de Temporalera M87

La variedad Temporalera M87, que se liberó en 1987 por el Programa de Trigo de Temporal de INIFAP (Villaseñor y Espitia, 2000b), se sometió a irradiación recurrente con rayos gamma de Cobalto 60 (60CO) con el objetivo de inducir mutaciones para aislar algún genotipo androestéril. El proceso inició en 1996, cuando se aplicó a la semilla la dosis 30 kr y se sembró en el ciclo primavera- verano, 2006 para su reproducción; la semilla cosechada se irradió con la dosis de 30 kr y se sembró en el ciclo primavera- verano, 2007 para su reproducción; finalmente, la semilla cosechada se irradió con la dosis de 20 kr y fue sembrada en el ciclo primavera- verano, 1998 para su reproducción. Posteriormnete, la semilla se sembró en el ciclo otoño- invierno, 1998-1999 y se cosecharon masivamente las plantas, procedimiento que se realizó en primavera- verano, 1999 y otoño- invierno, 1999-2000. En el ciclo primavera-verano, 2000 en el CEVAMEX un juego de 10 000 semillas se sembró de manera espaciada; durante la floración, una planta estéril se identificó por sus espigas traslucidas, en la que se cubrieron cuatro espigas que fueron polinizadas manualmente.

Naturaleza y segregación del mutante androesteril

Las 88 semillas obtenidas de la cruza de la planta androestéril con Temporalera M87, se sembraron cada una en macetas en invernadero en el CEVAMEX en primavera-verano, 2001; antes de floración, en cada planta se cubrió una espiga con bolsa de glacine para determinar si era fértil o estéril; así mismo, se tomaron al azar 20 plantas estériles para recombinarlas con polen de las plantas fértiles. Este procedimiento se repitió con 200 semillas y 300 semillas en primavera- verano, 2002 y primavera- verano, 2003, respectivamente; también en primavera- verano, 2003 se cosecharon todas las espigas de las plantas estériles para tener mayor cantidad de semilla recombinante.

Estabilidad e incorporación del mutante androesteril en genotipos elite

Para determinar la estabilidad del mutante, semilla obtenida de las plantas estériles se sembró de manera espaciada durante los verano de 2010, 2011 y 2012 en 31 sitios de los estados de Puebla, Tlaxcala, Hidalgo y México; antes de floración se cubrió con bolsa de glacine espigas en todas las plantas; se cuantificó si cada espiga fue completamente fértil, completamente estéril o parcialmente fértil/estéril; posteriormente, de acuerdo con la prueba de Ji Cuadrada, se determinó la segregación fenotípica del carácter androestéril.

Se utilizaron ocho variedades como progenitores recurrentes para incorporarles la fuente de esterilidad a través de 4 retrocruzas; las siembras se realizaron en primavera- verano, 2005, otoño- invierno, 2005- 2006, primavera- verano, 2006 y otoño- invierno, 2006-2007 en el CEVAMEX; inicialmente se recombinó cada variedad con cinco espigas estériles (F1); la semilla obtenida se sembró y las plantas estériles se retrocruzaron con su respectiva variedad, para obtener de la retrocruza uno la semilla F1 (F1RC1); este procedimiento se repitió para lograr las F1RC2, F1RC3 y F1RC4. La semilla obtenida de la última retrocruza se incrementó para realizar en el CEVAMEX (primavera- verano, 2010) la descripción fenotípica entre las variedades y su conversión, para valorar la eficiencia de la reconversión, en base a 10 descriptores varietales manejados por la UPOV.

Resultados

Las espigas de las plantas que se cubrieron en el invernadero se comportaron de la siguiente manera: primavera- verano, 2001 57 fértiles y 47 estériles; primavera- verano, 2002 92 fértiles y 106 estériles; y primavera- verano, 2003 152 fértiles y 141 estériles. Para todos los casos las espigas estériles lo fueron 100% y las espigas fértiles lo fueron 100%. Por otra parte, las plantas producto de la semilla de las plantas estériles siempre segregaron en 1:1 para estéril: fértil, y las plantas provenientes de la semilla de las plantas fértiles siempre segregaron a 100% fértiles, lo que determinó que la esterilidad está controlada por un gene simple dominante. En el Cuadro 1 se presenta la prueba de Ji2 para la segregación de fértiles y estériles; cabe mencionar que la evaluación se realizó en 31 condiciones de temporal contrastantes, si se considera que el rendimiento medio del Ensayo Nacional (ERTHT) puede ser un indicador (Villaseñor y Espitia, 2000a), en donde varío de 1715 kg ha-1 (Terrenate 2011) a 8087 kg ha-1 (Juchitepec 2011); la altitud también fue variable entre los sitios, con un rango de 2 240 msnm (Chapingo) a 2 890 msnm (Juchitepec). En cada siembra se cubrieron de 153 a 968 espigas del mismo número de plantas, y se observa que para los 31 sitios la Ji2 de Tablas fue mayor a la Ji2 Calculada, lo que determina que la segregación se ajusta a la relación 1:1 (fértiles: estériles). También se constató que las espigas (plantas) siempre fueron 100% fértiles ó 100% estériles.

Cuadro 1 Segregación del gen androestéril "Oly" en diversas localidades y prueba de 2009 a 2012. 

*=kg ha-1 de la media del experimento ERTHT; **= Ji- cuadrada calculada; *** = Ji- cuadrada de tablas. al 0.05 de probabilidad.

En el Cuadro 2 se presenta la comparación entre las 8 variedades y su reconversión hacia androesterilidad, en donde se observa que la similitud en las variedades fue de 80% a100%, es decir en el peor de los casos en 8 descriptores de 10 la reconversión fue semejante. Los efectos deletéreos son comunes en los mutantes en trigo (Ramage, 1979; Zhou et al, 2008) y no tienen buena expresión fenotípica; para el caso del mutante androestéril dominante aislado, denominó "Oly", se corrobora por la descripción fenotípica y por la evaluación de más de 7 000 plantas, que no está ligado a efectos deletéreos, lo que permitirá manipularlo para formar poblaciones y practicar la MSFRS.

Cuadro 2 Similitud entre ocho variedades y sus respectivas F1 fértiles después de la cuarta retrocruza en base a 10 descriptores manejados por la UPOV, Roque, Guanajuato otoño- invierno, 2011-2012.  

Agradecimientos

Los autores (a) agradecen al Fondo CONACYT-SAGARPA, Proyecto Núm. 146788 por el financiamiento parcial de la presente investigación y su publicación.

Literatura citada

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Recibido: Enero de 2014; Aprobado: Febrero de 2014

§Autor para correspondencia: villasenor.hector@inifap.gob.mx.

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