Caracterización molecular de poblaciones nativas de quinoa cultivada (Chenopodium quinoa spp. quinoa) del Noroeste Argentino (NOA) utilizando microsatélites (SSR)

COSTA TÁRTARA, S. M.; MANIFESTO, M. M.; BERTERO, H. D

Pucón, Chile

Simposio; VII Simposio de Recursos Genéticos para América Latina y el Caribe; 2009

INIA, Ministerio de Agricultura, Gobierno de Chile

Caracterización molecular de poblaciones nativas de quínoa cultivada (Chenopodium quinoa spp. quinoa) del Noroeste Argentino (NOA) utilizando microsatélites (SSR).   1Costa Tártara S. M., 2Manifesto M. M., 3Bertero H. D.   Instituto de Recursos Biológicos CIRN-INTA, Las Cabañas y de los Reseros s/n, Hurlingham (1686). 1scosta@cnia.inta.gov.ar , 2 mmanifesto@cnia.inta.gov.ar  Facultad de Agronomía (UBA), Av. San Martín 4453, Capital Federal (C1417DSE). 3bertero@agro.uba.ar   ResUmen En Argentina se evidencia una disminución potencial de la diversidad genética del germoplasma nativo de quínoa debido al progresivo abandono del cultivo y la utilización de semilla extranjera para cultivo comercial. Para conocer la magnitud y distribución de la variabilidad genética actual se caracterizaron 20 poblaciones mediante 12 loci de SSR (PIC promedio 0,82) presentando una distancia genética promedio de 0,78. El AMOVA detectó un 40% de la variación entre poblaciones, un 20% entre regiones y la variación restante entre y dentro de individuos 21% y 20%, respectivamente (P=0,001). La alta variabilidad genética detectada permitió diferenciar las poblaciones agrupándose en cuatro clusters, correspondientes a regiones agroecológicas diferentes, cada una de las cuales presentó 10 alelos privados, en promedio.   Introducción La región andina es centro de orígen y de diversidad de muchos cultivos de importancia local, regional y mundial. Se extiende ampliamente a lo largo de Sudamérica y presenta una geografía muy variable así como diferencias en las condiciones climáticas y edáficas. Una especie que se encuentra distribuida en dicha región es Chenopodium quinoa Willd. conocida por varios nombres, entre ellos “quínoa”. Pertenece a la familia Chenopodiaceae[*1] ; es considerada alotetraploide (2n = 4x = 36), exhibiendo herencia disómica en la mayoría de los casos (Ward, 2000) y con reproducción principalmente autógama. La quínoa ha sido extensamente cultivada por culturas precolombinas desde el sur de Chile al norte de Colombia. Se destaca por tener la capacidad de producir granos con un excelente nivel de proteínas en una amplia variabilidad de ambientes y continúa siendo de gran importancia en la alimentación de los habitantes de dicha región. En Argentina se evidencia el progresivo abandono del cultivo y el reciente interés por la utilización de semilla extranjera para cultivo comercial, permitiendo suponer una potencial disminución de la diversidad genética del germoplasma nativo. El objetivo principal de este trabajo es conocer la magnitud y distribución de la variabilidad genética actual de quínoa cultivada en el Noroeste Argentino (NOA). Conocer la variabilidad genética de las especies vegetales es de gran importancia para ampliar el conocimiento de las mismas, aportando criterios para su conservación y aprovechamiento de esta información para su uso en agricultura. Materiales y métodos Se seleccionaron 20 poblaciones nativas del NOA teniendo en cuenta su procedencia a fin de abarcar distintas zonas agro - ecológicas de la región de cultivo, a partir de una colección de C. quinoa conservada en el Banco Base de Germoplasma del INTA. La extracción de ADN genómico se realizó según el protocolo de Dellaporta (1983), con algunas modificaciones a partir de hojas liofilizadas de diez plantas de cada población. Se caracterizaron 12 loci de microsatélites, seleccionados de Mason et al. (2005). Los productos de amplificación de PCR se resolvieron en geles de poliacrilamida desnaturalizantes de alta resolución mediante tinción con nitrato de plata y se visualizaron utilizando un transiluminador de luz blanca. El nivel de diversidad de las poblaciones fue estimado mediante el cálculo de diferentes parámetros y se realizó un AMOVA para cuantificar la diferenciación genética utilizando el programa GenAlex 6.2 (2008). Se calculó el Índice de Contenido Polimórfico (PIC) y el Número de Alelos (NA) detectado por locus. Para determinar las relaciones genéticas entre las poblaciones se calcularon las distancias genéticas y se aplicaron métodos multivariados utilizando el programa NTSyS v 2.0. RESULtaDOS y discusión Se detecto un total de 149 alelos entre todas las poblaciones, con un promedio de 12 por locus. El PIC promedio para los loci analizados fue 0,82. A partir de las frecuencias alélicas relativas obtenidas en cada población se calcularon las distancias genéticas, utilizando la medida definida por Prevosti (Wright, 1978). Para visualizar estas relaciones se confeccionó un dendograma según el método de agrupamiento UPGMA (Figura 1). Los altos valores de distancia obtenidos indican diferenciación entre las poblaciones; a nivel de la distancia promedio = 0.78 se pueden observar cuatro grupos de poblaciones, los que corresponden a diferentes ambientes agroecológicos de la región del NOA: quebrada, altiplano, valles orientales (mas húmedos) y una zona de transición entre quebrada y valle. El AMOVA mostró una fuerte diferenciación genética entre las poblaciones (Fst[*2] = 0,594) y de las mismas dentro de las regiones (Fsr= 0,494), en concordancia con lo observado en el dendograma, detectando un 40% de la variación entre poblaciones, un 20% entre regiones y la variación restante entre y dentro de individuos[*3]  21% y 20%, respectivamente (P=0,001). Cada región presentó, a su vez, en promedio 10 alelos privados[*4] . La diversidad genética promedio entre todas las poblaciones estudiadas fue moderada (He[*5] =0.310, SE 0.017) y éste parámetro fue variable dentro de cada grupo formado, observándose mayor diversidad genética en el altiplano (He=0.469, SE= 0,096) y quebrada (He=0.302, SE=0,078) que en valle y la zona de transición (He=0.221, SE= 0,053 y He=0.268, SE= 0,053, respectivamente). Los loci de SSR caracterizados en las poblaciones de quínoa fueron altamente polimórficos, detectando altos niveles de variabilidad genética. La distribución de la misma mostró una marcada estructuración genética de las poblaciones y de las mismas en las diferentes regiones del NOA. Considerando que las poblaciones del estudio representan un tercio[*6]  de la colección de germoplasma de quínoa nativa, los resultados sugieren que se está garantizando la conservación de la diversidad genética[*7]  y esta información puede ser de mucha relevancia en un programa de mejoramiento genético o bien en la búsqueda de genotipos que se adapten a diferentes ambientes.     Quebrada Valle Zona de transición Altiplano Figura 1: Dendograma confeccionado según el método de agrupamiento UPGMA. Los diferentes colores muestran la formación de cuatro grupos de poblaciones según los diferentes ambientes en la región del NOA La línea vertical muestra la distancia elegida para la definición de grupos[*8] . Referencias Bibliograficas §         Dellaporta S., Wood, Hicks J., 1983. A plant DNA minipreparation: version II. Plant Molecular Biology Reporter 1: 19 – 21. §         Mason S., Stevens M., Jellen E., Bonifacio A., Fairbanks D., Coleman C., McCarty R., Rasmussen A., Maughan P., 2005. Development and Use of Microsatellite Markers for Germplasm Characterization in Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.). Crop Science 45: 1618 – 1630. §         Peakall R and Smouth P, 2006 GenAlEx. www.anu.edu.au/ BoZo/GenAlEx Rohlf F., 1989. NTSYS-pc numerical taxonomy and multivariate analysis system Vs 2.0 Exeter Publ. LTD, Setauket, NY.