Mejoramiento de trigos harineros (Triticum aestivum L.) en la zona Centro Sur de Chile. IV

• Introducción
• Materiales y métodos
• Resultados y discusión
• Conclusiones
• Literatura citada

(Caracterización de cultivares de trigos basado en perfiles electroforéticos de gluteninas y gliadinas)

ABSTRACT: Twenty-two wheat cultivars released between 1968 and 1996 by the Quilamapu Research Center of the Chilean Agriculture Research Institute, were analyzed for their seed storage protein profiles, including the high molecular weight glutenins (HMWG) and the acidic gliadins. HMWG showed a good reproducibility compared to previous determinations, and a high diversity, with 14 different protein bands in 12 different allelic combinations, corresponding to the loci GluA1, GluB1 and GluD1. A correlation between HMWG alleles related to quality and sedimentation values was observed, with the exception of some cultivars. The electrophoretic screening of the 22 cultivars identified the a , b , d and w gliadin types. The similarity among some cultivars, in terms of sharing HMWG or gliadin profiles, did not have any correlation with their having the same progenitors or similar pedigrees. The combination of HMWG and gliadin banding patterns represents a plausible method to differentiate the majority of the cultivars included in this study.

Key words: wheat, seed storage proteins, genetic identification.

RESUMEN : Se analizaron 22 cultivares de trigo liberados entre 1968 y 1996 en el Centro Regional de Investigación Quilamapu del Instituto de Investigaciones Agropecuarias, desde el punto de vista de los perfiles de proteínas de reserva de las semillas, incluyendo las gluteninas de alto peso molecular (G-APM) y las gliadinas ácidas. Las G-APM mostraron una buena reproducibilidad comparadas con determinaciones anteriores, y una alta diversidad, con 14 bandas proteicas en 12 diferentes combinaciones alélicas, correspondientes a los loci Glu-A1, Glu-B1 y Glu-D1. Se encontró correlación entre los alelos relacionados a calidad y los valores de sedimentación, con excepción de algunos cultivares. El análisis electroforético de los 22 cultivares identificaron los tipos de gliadinas a , b , d y w . La similitud entre algunos cultivares, en cuanto a presentar idénticos patrones de bandas de G-APM o gliadinas, no tuvo un correlato en cuanto a tener iguales progenitores o similar pedigree. La combinación de los patrones de G-APM y de gliadinas representa un método aplicable para diferenciar la mayoría de los cultivares considerados en este estudio.

Palabras clave: trigo, proteínas de acúmulo de semillas, identificación genética.

INTRODUCCIÓN

En los comienzos del mejoramiento genético de trigo los cultivares se diferenciaban casi exclusivamente a través de sus características morfológicas. Este sistema de diferenciación es eficiente cuando los cultivares presentan características contrastantes bien definidas, pero tiene limitaciones en aquellos casos en que se trata de individualizar cultivares estrechamente emparentados y por consiguiente muy similares.

Actualmente el desarrollo de herramientas de análisis molecular permite identificar cambios genéticos presentes en un cultivar, aún cuando fenotípicamente no sean perceptibles, como es el caso de las proteínas almacenadas en el grano, que representan un tipo de marcador molecular. Según Forster et al. (1997), los marcadores genéticos aplicados al mejoramiento ayudan a identificar un cultivar, a evaluar su pureza y calidad, y a proteger los derechos del obtentor. Hewstone e Hinrichsen (1994) caracterizaron las gluteninas de alto peso molecular (G-APM) de varios cultivares chilenos de trigo, y posteriormente Hinrichsen et al. (1997) usaron gliadinas, un tipo de proteínas de reserva del grano, como un marcador molecular apropiado para diferenciar cultivares, ya que cada cultivar presenta un patrón de bandas característico, y su expresión génica no está condicionada, de manera sustancial, a variaciones ambientales, como ocurriría con marcadores fenotípicos convencionales (altura de planta, porcentaje de proteína, etc.). Sin embargo, esto es materia de controversia, y Kahl (1997) señaló que estas bandas proteicas presentan una cierta variabilidad en su expresión.

Existen diversos tipos de marcadores moleculares que permiten estudiar directamente diferencias en loci específicos del DNA, como son los microsatélites, fragmentos de largo variable detectados con partidores de diseño aleatorio (acrónimo inglés, RAPD) y fragmentos de restricción amplificados por PCR (acrónimo inglés, AFLP). Varios de ellos han sido usados en trigo, encontrándose en general un bajo índice de diversidad genética (Devos y Gale, 1992), especialmente cuando se usó RAPD (He et al., 1992; Dweikat et al., 1993). Por otra parte, tanto a través del uso de marcadores de AFLP (Law et al.,1998) como de un número relativamente pequeño de microsatélites (Plaschke et al., 1995), se ha podido estimar la diversidad genética e identificar cultivares de trigo. Por su parte, Van Toai et al. (1997) demostraron que los marcadores de AFLP permiten estimar contribuciones parentales y rastrear o trazar cambios genéticos en poblaciones.

Es importante conocer el perfil molecular de los cultivares, ya que ello permitiría apoyar el trabajo de mejoramiento y proteger la propiedad intelectual del obtentor. Este último aspecto es muy relevante cuando se analizan las enormes cifras de dinero involucradas en la comercialización de las semillas mejoradas, y en las tecnologías relativas al mejoramiento. Así, una de las conclusiones del Congreso 1998 de la Asociación Internacional de Seleccionadores (ASSINSEL), realizado en Mónaco, señala que "en el marco de la propiedad intelectual, existiría una presión creciente para que las legislaciones nacionales acepten las patentes de células, órganos, genes y estructuras moleculares". (Portilla, B. 1998. INIA, Dirección Nacional. Comunicación personal).

En el presente estudio se analiza el posible uso de los perfiles electroforéticos de gluteninas y gliadinas para caracterizar los cultivares de trigo liberados por el Instituto de Investigaciones Agropecuarias, en su Proyecto de Mejoramiento Genético de Trigo del Centro Regional Quilamapu, durante el período 1968 a 1996. Además se hace referencia a la asociación entre los perfiles electroforéticos de G-APM y un aspecto o factor de la calidad de la proteína, evaluada a través del índice de sedimentación.