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Mejoramiento genetico de frijol

Mejoramiento genético del frijo
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Concepto:Es el arte y la ciencia de incrementar el rendimiento o la productividad, la resistencia a agentes abióticos y bióticos adversos y la calidad o el rango de adaptación del frijol por medio de los cambios en el genotipo (la constitución genética).

Mejoramiento genético

Fitomejoramiento del frijol

Banco de Germoplasma

En el Banco de Germoplasma del Programa de Recursos Genéticos (PRG) del Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT) se conserva la colección de fríjol más grande y diversa del mundo con cerca de 36.000 materiales de Phaseolus spp, correspondientes a 44 taxa provenientes de 109 países. Estos materiales han sido designados a la FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación) dentro del marco del acuerdo FAO-CGIAR y vienen registrados en el Sistema Multilateral de Acceso y Distribución de Beneficios del Tratado Internacional sobre Recursos Fitogenéticos.

La mayor representación corresponde a los centros primarios de origen en el Neotrópico, especialmente México, Perú, Colombia y Guatemala, pero también se mantienen colecciones importantes de Europa y África, y en menor proporción de Asia. Aunque falta todavía trabajo de colecta y estudio de las especies silvestres, la colección ya cuenta con 1.855 materiales de éstas, aparte de más de 33.000 materiales de formas cultivadas. Para estas últimas, el mayor uso es a manera de legumbres secas, pero la colección cuenta con un grupo de más de 300 fríjoles reventones o Nuñas. La diversidad de la colección también se refleja en los hábitos de crecimiento, desde los arbustivos hasta los trepadores indeterminados, siendo estos últimos los más representativos con cerca de 16.000 materiales, muchos de ellos por haber sido tradicionalmente asociados con el maíz. En esta diversidad no podían faltar los materiales precoces, dando su cosecha a los dos meses, mientras varios se demorarán unos años antes de producir sus semillas. Como era de esperarse, la colección alberga la mayor parte de los genes de resistencia a las enfermedades, plagas, y problemas de estrés abiótico conocidos en el cultivo. Niveles mayores para varios micronutrientes ya han sido identificados.

Aplicaciones del fitomejoramiento clásico y biotecnología

La aplicación de metodologías de fitomejoramiento participativo (FP) ha sido sugerida como una valiosa alternativa para facilitar el acceso a los agricultores a materiales mejorados con una base genética más amplia; así como, la aplicación de procesos de selección y validación para el desarrollo de cultivares más productivos y estables, adaptados a sus condiciones agro-eco-lógicas específicas y con mejor aceptación de consumo y comercial. Al seguir procesos de FP, fitomejoradores y agricultores desarrollan cultivares a partir de poblaciones segregantes bajo ambientes metas específicos. Para algunos investigadores, las alternativas de FP deben aplicarse cuando los enfoques convencionales resultan incapaces de proveer a los agricultores con varie-dades adecuadas para sus condiciones específicas.

Los fitomejoradores pueden sacar ventajas de verse involucrados en actividades de FP y obtener algunos beneficios de estos métodos, como logran oportunidad de utilizar localidades específicas para evaluación de germoplasma y la colaboración de socios que combinan experiencia en la conducción de ensayos de campo con el conocimiento local, los cuales muchas veces son difíciles de tener en programas convencionales. Bajo métodos de FP, los agricultores tienen mayor oportunidad de probar líneas mejoradas bajo sus propias condiciones; esto podría representar un camino más rápido y efectivo para incrementar la adopción de germoplasma.

GENES DE INTERES AGRICOLA

El objetivo principal de esta investigación fue aislar e identificar genes inducidos por salinidad en una variedad de frijol reportada como tolerante a estrés hídrico. Por lo tanto los pasos preliminares para alcanzar dicho objetivo fueron llevar a cabo un análisis comparativo entre la variedad Pinto Villa, tolerante a deshidratación, y la variedad Canario 60, sensible a deshidratación. Para empezar, se analizaron parámetros bioquímicos y fisiológicos como el contenido de poliaminas (PAs), prolina, clorofila, así como el potencial hídrico de las hojas (Ψw), para caracterizar la respuesta de ambas variedades ante el tratamiento con NaCl, resultando la variedad Pinto Villa más tolerante a salinidad que la variedad Canario 60. Con base en los resultados anteriores se decidió continuar el estudio construyendo una genoteca sustractiva en la variedad tolerante Pinto Villa bajo estrés por salinidad, a partir de la cual se aislaron 71 unigenes sobreexpresados bajo esta condición. Los genes identificados fueron clasificados en 8 categorías funcionales: genes relacionados a estrés (41%), mantenimiento celular y desarrollo (22 %), transporte (10 %), fotosíntesis y cloroplasto (7 %), factores transcripcionales (6 %),señalización (4 %), fotorespiración (4 %) y otros (6 %). Algunos de estos genes fueron seleccionados para ensayos de RT-PCR y de esta manera se confirmó su expresión diferencial en agobio por salinidad. A partir de esta SSH se aisló un nuevo gen de samdc, el cual codifica una S- adenosilmetionina descarboxilasa de frijol (Pvsamdc1), el cual junto a los genes biosintéticos de poliaminas (Pvadc, Pvsamdc2, Pvspds), aislados previamente, fueron analizados transcripcionalmente bajo estrés salino así como con otros tratamientos tales como frío, ABA y PAs exógenas. Con este experimento se pudo observar que la variedad Pinto Villa responde más activamente a la adición exógena de PAs respecto a Canario 60, y además que Pvadc, Pvsamdc1, Pvsamdc2 y Pvspds son genes de respuesta a ABA en Pinto Villa. Finalmente, cinco de los genes identificados en la SSH se estudiaron en líneas mutantes Salk de Arabidopsis thaliana con la finalidad de conocer su probable participación en la respuesta de la planta a diversos tipos de estrés, entre ellos el estrés salino por NaCl. Se encontró que plantas mutantes de Arabidopsis para una proteína rica en glicina, presentaron un daño evidente, además de menor tamaño y número de hojas, bajo 150 mM de NaCl, respecto a plantas control Columbia 0. Por lo tanto esta proteína rica en glicina, aislada a partir de la SSH de frijol, parece jugar un papel importante en la tolerancia a estrés salino en plantas.

LUGAR DE ORIGEN DEL FRIJOL

El frijol es de origen americano. Los restos más antiguos de esta planta, ya domesticada, se encontraron en las cuevas de Coxcatlán, en el valle de Tehuacan Puebla y datan de hace 4975 años AC. Debido a la gran variedad arqueológica de P. vulgaris y tal vez a su grado de endemismo, se ha sugerido una domesticación múltiple dentro de Mesoamérica a partir de una especie ancestral, la cual era polimórfica y estaba ampliamente distribuida. La planta de fríjol mas antigua encontrada en Perú data de hace unos 2200 años; debido a esto se cree que el fríjol fue introducido a las costas de Perú por América Central. Fue llevada a Europa por los españoles y portugueses en el siglo XVI. México, como parte de Mesoamérica es considerado como uno de los centros de origen más importantes del mundo de varios tipos de frijoles del género Phaseolus, entre ellos el que más destaca por su valor comercial es el phaseolus vulgaris. Existen antecedentes de que esta planta se viene cultivando desde hace aproximadamente 8 mil años. La gran diversidad de climas y nichos ecológicos, así como culturales de nuestro país, llevó durante este gran periodo de la historia a que se desarrollaran una gran diversidad de tipos o calidades de frijoles: negros, azulados, flores, bayos, pintos, ayacotes, espolón, ibes, cambas, y muchos otros más, lo cual constituye un mercado muy variado en cuanto a preferencias y precios. Esta selección llevada por los agricultores mexicanos durante miles de años no sólo generó diferentes calidades por sus características de color y sabor, sino también materiales genéticos más productivos, con adaptación a una gran diversidad de climas, resistentes a plagas y enfermedades, resistentes a sequías, así como otras cualidades desde el punto de vista agronómico. Con la llegada de los españoles a nuestro continente, permitió que esta leguminosa se introdujera al viejo mundo a comienzos del siglo XVI y se difundiera a todo el mundo, de tal forma que hoy ubicamos a los principales países productores en diversas zonas del planeta: India, China, Brasil, EE.UU., etc.

VARIEDADES MEJORADAS

Actualmente en México con aportes de países centroamericanos están desarrollando variedades que resistan enfermedades ya que las variedades se han vuelto vulnerables a muchos fitopatógenos en especial los de pudrición radicular y otros virales, en el INIFAP, COLPOS, IPN, UACh y la UAM, trabajan conjuntamente para hacer mejores variedades e híbridos para el mercado nacional e internacional. 1999-2001, evaluación de líneas y variedades de frijol Cranberry, Red kidney y pallares de grano verde, introducidas del CIAT de Colombia y EUA. • 2002, inicio de programa de cruzamientos entre variedades mejoradas locales y líneas y variedades experimentales introducidas. • Se utilizaron progenitores con genes útiles (resistencia a enfermedades, tipo de grano, potencial de rendimiento), para mejorar variedades locales. • 2007-2009, selección y evaluación de líneas bajo pruebas de rendimiento, con el co-financiamiento INCAGRO. Líneas y variedades mejoradas de frijol y pallar de grano verde, con genes de resistencia a enfermedades y buena adaptación. Líneas y variedades comerciales, de frijol y pallar, de buena adaptación y potencial de rendimiento.

GENES DE INTERES AGRICOLA

Dada la gran variabilidad genética del frijol (criollos, silvestres, extremos), este cultivo ofrece muchas ventajas para mejorarlo y características para recuperar la autosuficiencia considerándolo un cultivo prioritario de subsistencia nacional y mundial.

¿ PORQUE FITOMEJORAR EL FRIJOL (Phaseolus vulgaris)?

Para acceder a una gama lo mas amplia y diversa posible, que nos ofrezca la capacidad de seleccionar, producir, recursos óptimos para los agricultores y finalmente brindarle un producto de excelente calidad a los consumidores manteniendo la seguridad alimentaria en el mundo por la importancia de dicha leguminosa.

Es decir realizar los estudios pertinentes para la producción de materiales comerciales que sean resistentes a plagas, enfermedades, condiciones climáticas adversas, la tolerancia a sequía, frío, suelos ácidos, entre otros estreses, agilizar la fenología, calidad de la semilla y rendimiento del cultivo. El constante crecimiento de la población y la creciente demanda de alimentos para sostenerla han hecho necesario disponer de alimentos y materias primas industrializables en mayor cantidad, por unidad de superficie cultivable. Los notorios resultados prácticos alcanzados en los últimos años por la mejora genética de plantas en la producción de especies cultivadas, superiores a las existentes, han demostrado la importancia de esta ciencia, ya universalmente reconocida y aceptada. En su mayoría, las plantas alimenticias comenzaron a cultivarse en los albores de la historia; sin embargo, a la fecha queda mucho por mejorarlas y hacerlas aptas para su utilización bajo las mas diversas condiciones agronómicas. Por lo tanto, el objetivo principal del fitomejoramiento genético es incrementar la producción y la calidad de los productos agrícolas por unidad de superficie, en el menor tiempo, con el mínimo esfuerzo y al menor costo posible. Esto se logrará mediante la obtención de nuevas variedades o híbridos de alto potencial, es decir, que produzcan más grano, más forraje, más fruto, o más verduras en la menor Área de terreno posible, y que se adapten a las necesidades del agricultor y consumidor. Con el mejoramiento genético de las plantas se espera contribuir sustancialmente a una mayor productividad agrícola; sin embargo, esto no se puede llevar a cabo simplemente con el potencial genético de las variedades, sino mediante la obtención de variedades que estabilicen su producción a través de la resistencia o tolerancia a malezas, a daños causados por plagas y enfermedades, a la sequía, al calor, frío, viento o a otros factores negativos. Además, estas variedades deben poseer mayor eficiencia fisiológica en la absorción de nutrientes; deben ser capaces de aprovechar mejor el agua, los fertilizantes y, en general, ser tolerantes a determinado factor ambiental, características que tienden a controlar las fluctuaciones extremas de los rendimientos. Otros de los factores que deben tomarse en cuenta para incrementar la producción consiste en mejorar las practicas agrícolas, incluyendo entre éstas la buena fertilización (abonado) de las tierras, una efectiva rotación de cultivos, mejores metodologías para trabajar la tierra y una lucha más eficaz contra las malas hierbas, enfermedades y plagas. También debe considerarse la utilización de maquinaria agrícola adecuada a la producción, conservación, almacenamiento y transporte. La importancia de la fitogenética estriba principalmente en los resultados logrados por la investigación de la genética aplicada, los cuales consisten en corregir todas aquellas características agronómicas indeseables, por medio de hibridaciones o métodos específicos de mejoramiento, a fin de incrementar rendimientos, calidad del producto o alguna otra característica que se quiera mejorar con objeto de aumentar su eficiencia. De todo lo anterior se resume lo siguiente:

1. Incremento de la producción agrícola, el cual esta dado por:
   a) Mayor eficiencia fisiológica por planta y por hectárea.
   b) Mayor adaptación a determinada región agrícola o amplia adaptación a diversos ambientes.
   c) Mejores características agronómicas (resistencia al acame, desgrane, buena cobertura, etc.).
   d) Resistencia a plagas y enfermedades.
   e) Resistencia a la sequía, temperaturas bajas o altas, etc.

2. Mejoramiento para la calidad de los productos:

   a) Alto valor nutritivo (proteínas y vitaminas).
   b) Mayor coloración, sabor y/o tamaño de los frutos.
   c) Resistencia al transporte y almacenamiento.
   d) Reducción de la cantidad de ciertas sustancias indeseables en los productos, etc.

Hibridación

Hibridación: consiste en el proceso de cruzamientos genéticos, por medio de la polinización cruzada, con el fin de obtener recombinación genética que brinde nuevas y mejores características deseables.

Los objetivos de la hibridación son: · Desarrollar variedades que presenten un mejor comportamiento y adaptación del cultivo. · Lograr nuevas variedades que se adapten a la oferta ambiental, mejorando el rendimiento. · Obtener plantas con resistencia a enfermedades a plagas y enfermedades.


Fuentes

  • Mejoramiento en frijol. Disponible en:Hibri Frijol. Consultado el 5 de julio del 2017.
  • Mejoramiento en frijol. Disponible en:Mag. Consultado el 5 de julio del 2017.
  • Mejora genética en plantas. Disponible en:Info Agro. Consultado el 5 de julio del 2017.
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