Introducción

En años recientes, ha crecido el interés en recuperar y valorar cultivos de alto contenido proteínico y valor nutricional, que tienen un prometedor potencial de explotación y que contribuyan a reducir la desnutrición, un ejemplo de éstos es la chía roja (Chenopodium berlandieri subsp. nuttalliae), el huauzontle (Chenopodium berlandieri subsp. nuttalliae) y la quinua, (Chenopodium quinoa Willd), pseudocereales de grano comestible (^{García, 2017}).

Los pseudocereales tienen gran relevancia dado que se trata de un recurso biológico de alto valor nutritivo y gran rusticidad, ya que toleran climas fríos, sequía, salinidad y suelos pobres (^{Eisa et al., 2012}; ^{Jacobsen et al., 2012}). Por estas características constituyen una alternativa de cultivo para las regiones marginales del país (^{De la Cruz et al., 2010}).

Dentro de este grupo se encuentran la quinua, la chía roja y el huauzontle y especies del género Amaranthus (^{Xingú-López, 2018}). Estos cultivos tuvieron gran importancia alimenticia, económica y religiosa entre las civilizaciones prehispánicas, dado que constituían la base de la alimentación al igual que el maíz (Zea maiz L.) y el frijol (Phaseolus vulgaris L.); sin embargo, a la llegada de los españoles su cultivo y consumo quedó rezagado e incluso prohibido, sobreviviendo en zonas muy apartadas (^{Ramírez et al., 2011}). La chía roja, el huauzontle, así como la quinua poseen cualidades nutricionales excepcionales (12.5 a 16.7% de proteína, 5% de lípidos y de 58 al 76.2% de carbohidratos) (^{Yasui et al., 2016}).

El estudio de la diversidad genética es muy importante para la conservación, evaluación y utilización de los recursos genéticos para el mejoramiento vegetal y para determinar la autenticidad de cultivares o variedades, facilitando las prácticas de una agricultura sustentable, que pueda llevar a una soberanía alimentaria (^{Xingú, 2010}).

En la actualidad existen varias técnicas moleculares, que permiten conocer la variabilidad genética en las poblaciones naturales. Así, existen varios tipos de marcadores moleculares, que se utilizan en el mejoramiento genético para obtener estimaciones de las distancias genéticas entre poblaciones, variedades, líneas o híbridos, así como para el establecimiento de relaciones de parentesco entre líneas o variedades detectando polimorfismos en loci únicos o múltiples de tipo dominante o co-dominante (^{Xingú, 2010}).

También se emplean marcadores moleculares, para la caracterización genética del germoplasma de Chenopodium ya que se han utilizado para diferenciar genotipos bajo condiciones ambientales, que confundieron sus fenotipos (^{Nolasco et al., 2013}). Las repeticiones simples de secuencia (SSR) son uno de los marcadores moleculares frecuentemente usados para genotipificación en cultivos (^{Jarvis et al., 2008}).

Los microsatélites simples sequence repeats (SSR) o también conocidos como secuencias cortas o simples, son repeticiones de mono-, di-, tri- y tetranucleótidos, constituidos de 2 a 10 pares de bases como unidad básica, se encuentran en todo el genoma de los organismos eucariontes ya sea en regiones codificantes y no codificantes. Su técnica que requiere poco ADN, sin tener una alta calidad de pureza, y brindan resultados altamente polimórficos, siendo su interpretación es relativamente sencilla (^{Allende, 2014}).

Con el objetivo determinar la variabilidad genética en el germoplasma de chía roja, huauzontle (Chenopodium, berlandieri subsp. nuttalliae) y quinua (Chenopodium quinoa Willd.) colectado en zonas productoras del Estado de México y materiales silvestres de USA, se realizó la caracterización molecular de 48 materiales, que incluyen la colección del Instituto Nacional de investigaciones Nucleares de México y del Plant Genetic Resources Laboratory of Brigham Young University, USA, utilizando 14 iniciadores para microsatélites desarrollados específicamente para Chenopodium por ^{Maughan et al. (2013}).

Esta caracterización permitió determinar el grado de variabilidad dentro de especies, así como la afinidad dentro de quinua, huauzontle y chía, para diseñar estrategias de mejoramiento genético mediante hibridación, que permitan combinar caracteres deseables. Este estudió también corroboró trabajos evolutivos, dado que se considera que Chenopodium quinoa Willd. y Chenopodium berlandieri que se domesticaron independientemente esta última en Mesoamérica y Norteamérica, mientras que la primera se domesticó en Sudamérica de (^{Maughan et al., 2024}).

Materiales y métodos

Se evaluaron 48 genotipos entre variedades (grupo de plantas producto de un trabajo de mejoramiento) y colectas (muestras tomadas en campo de ejemplares cultivados y silvestres) del Banco de Germoplasma del Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares (ININ) y del Banco de Germoplasma del Plant Genetic Resources Laboratory of Brigham Young University.

Se utilizó semilla del género Chenopodium: tres colectas de Chenopodium berlandieri subsp. nuttalliae var. huauzontle (H3, H16 y H18 del Valle de Toluca), cinco colectas de Chenopodium berlandieri subsp. nuttalliae var. chía roja (J. Silva, D. Oros, R. Rguez, P. Bravo y Zumbaro de la rivera del Lago de Pátzcuaro, Michoacán), dos líneas avanzadas de Chenopodium quinoa donadas por el Banco Nacional de Germoplasma del Colegio de Postgraduados (640304 y 11L240), cuatro líneas de Chenopodium quinoa obtenidas por mutagénesis radioinducida (ININ136, ININ240, ININ311 y ININ333), una línea F₁ procedente de la cruza (42AdeM x Chía roja) y 33 colectas de Chenopodium berlandieri ssp. donadas del Banco de Germoplasma del Plant Genetic Resources Laboratory de BYU (Tabla 1 y 2).

Resultados y discusión

Los resultados indican que dentro de la población de 48 genotipos de los Bancos de Germoplasma del Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares y el Plant Genetic Resources Laboratory de BYU, produjeron 175 alelos en 14 loci SSR. Estos alelos varían de 8 (KGA16, QCA88) a 16 (QCA37, QAAT74, QCA57), siendo estos los loci con mayor cantidad de alelos observados.

El iniciador QAAT74, según el trabajo de Ormeño (2015), es uno de los que presentó mayor cantidad de alelos observados, mientras que el QCA88 presentó la menor cantidad de alelos y fue utilizado en el trabajo de ^{Donaire (2018}), donde también se registró un alto número de alelos. Esto indica que en cada trabajo donde son utilizados actúan de manera diferente.

Análisis de agrupamiento

El análisis se realizó utilizando los datos obtenidos de 14 locus registrados para 48 genotipos. De los resultados obtenidos se puede tener una idea aproximada acerca de la diversidad genética de las muestras analizadas contenida en la información de los microsatélites. El objetivo del análisis de conglomerados es formar grupos en donde los individuos en cada grupo sean lo más parecido entre sí que con los individuos de otro grupo (^{Allende, 2017}). Para visualizar las relaciones entre poblaciones según su distancia se construyó un dendrograma jerárquico.

En el dendrograma de la Figura 1, se puede apreciar que a un coeficiente de similitud de 0.9 se formaron cinco grupos que a diferencia de Ormeño (2015) donde solo se evaluaron 16 genotipos, se formaron seis grupos y en ^{Xingú-López (2018}), donde evaluó 38 genotipos, 10 menos que en este estudio y se formaron seis grupos.

Figura 1 Dendrograma de 48 genotipos de Chenopodium berlandieri subsp. nuttalliae y Chenopodium quinoa a partir de datos moleculares de SSR basado en la distancia genética por el método UPGMA. 

El grupo 1, constó de cuatro genotipos, dos líneas avanzadas (11L240 y 640304) de quinua, una F1 de cruza simple entre quinua y chía roja (42AdeMXCR) y una chía roja (D. Oros).

El grupo dos, se constituyó de siete genotipos, una chía roja (Zumbaro), tres quinuas mutantes (ININ311, ININ136 y ININ240), dos genotipos de Huauzontle (H-3 y H-18) y una colecta de BYU de Chenopodium berlandieri (HBYUMEX) que, a diferencia de ^{Allende (2014}), hay una separación entre los huauzontles y las chías.

Los grupos 3, 4 y 5 solo tuvieron dos genotipos cada uno: El grupo 3 un huauzontle (H-16) y una chía roja (J. Silva). El grupo 4, dos genotipos de chía roja (R. rguez y P. Bravo). El grupo 5 se formó de una colecta de BYU de C. berlandieri (BYU14108) y una quinua mutante (ININ333).

Conclusiones

De la presente investigación se derivaron las siguientes conclusiones: Se detectó gran afinidad genética entre las especies C. quinoa Willd. y C. berlandieri, dado que los iniciadores diseñados para quinua amplificaron adecuadamente para huauzontle. Se detectó gran afinidad genética entre los genotipos cultivados de C. quinoa y C. berlandieri subsp. nuttalliae razas locales chía roja y huauzontle, las cuales se ubicaron sólo en los grupos 1, 2, 3 y 4.

La afinidad genética entre accesiones cultivadas permite prever resultados favorables en trabajos de mejoramiento genético por hibridación entre C. quinoa Willd y C. berlandieri subesp. nuttalliae. El dendrograma muestra dos grupos muy interesantes como el grupo 1 y 2 donde las líneas avanzadas de quinua se unen con chía roja y quinuas mutantes con chía roja y huauzontle y en los grupos 3 y 4 todo el germoplasma del Plant Genetic Resources Laboratory of BYU.