Determinación de la relación genética entre líneas de maíz usando marcadores SSR

Hilda Fernández* Félix San Vicente* Carlos Marín ** y Darío Torrealba**

* Investigadores y Técnicos Asociados a la Investigación. Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas (INIA). Centro Nacional de Investigaciones Agropecuarias (CENIAP). Apdo. 4653. Maracay 2101, estado Aragua. Venezuela.E-mail: hfernandez@inia.gov.ve

 RESUMEN

Se utilizaron 8 loci microsatélites (bnlg1484, bnlg2323, bnlg1601, bnlg1194, dupssr34, mmc0501, umc1545 y umc1594) para analizar y estimar el grado de relación genética entre 21 líneas introducidas del CIMMYT, con el objeto de comprobar su utilidad para el programa de mejoramiento genético de maíz del INIA. El análisis de distancia genética reveló que la información obtenida a partir de los 8 loci microsatélites permitió diferenciar las líneas analizadas. El algoritmo de agrupamiento de los materiales estudiados se basó en el método Ward, y el dendrograma muestra la formación de 5 grupos, los cuales en su mayoría coinciden con la información genealógica de las líneas estudiadas. Estos resultados junto con los caracteres agronómicos son de gran utilidad para planificar los cruzamientos del programa de mejoramiento. La secuencia de los loci se obtuvo de la base de datos de maíz (Maize Data Bank: http://www.maizegdb.org). El número total de bandas producidas por los 8 iniciadores fue 148, de las cuales 109 fueron polimórficas. El contenido de información polimorfica (PIC) de los marcadores fue alto para todos los loci, con un promedio de 0,91, lo que ratifica la observación general que a medida que aumenta el número de bandas obtenidas por iniciador se incrementan los valores de PIC.

Palabras Clave: Maíz; Zea mays L.; SSR; grupos heteróticos.

Determination of the genetic relationship between genetic maize lines using SSR markers

SUMMARY

Eight microsatellite loci (bnlg1484, bnlg2323, bnlg1601, bnlg1194, dupssr34, mmc0501, umc1545 y umc1594) were used to analyze and to estimate the genetic relationship among 21 maize inbred lines introduced from CIMMYT in order to determine their usefulness for INIA´s maize breeding program. Genetic distance analysis revealed that the information obtained from the 8 microsatellite loci allowed the differentiation of the lines under study. The grouping algorithm was based on Ward method, and the dendrogram resulted in 5 groups, which in most cases coincide with the line pedigree information. These results along with agronomic trait information is of great utility for planning crosses in the breeding program. The loci sequence was obtained from the maize data base (Maize Data Bank: http://www.maizegdb.org). The total number of bands produced was 148, with 109 being polymorphic. The content of polymorphic information (PIC) for the markers was high for all loci, with an average of 0,91, agreeing with the general observation that increasing the number of bands per initiator also increases the PIC values.

Key Words: Maize; Zea mays L.; SSR; heterotic groups.

RECIBIDO: febrero 20, 2006.

INTRODUCCIÓN

En Venezuela la producción de maíz, Zea mays L., es la de mayor importancia dentro del grupo de cereales, tanto en función de volumen como de valor de la producción. La misma se destina en un 80% a la fabricación de harina precocida y el resto se utiliza para el consumo fresco y para el procesamiento de maíz pilado. El 95% del área destinada al cultivo de maíz es sembrada con híbridos, concentrándose la producción en los estados Portuguesa, Guárico y Barinas (Cabrera y García, 2002).

En los programas destinados a obtener híbridos de maíz, el conocimiento de las relaciones genéticas entre las líneas es de gran utilidad para la planificación de los cruzamientos que darán origen a los híbridos (Betrán et al., 2003; Nestares et al., 1999) y para la asignación de líneas a grupos heteróticos (Pinto et al., 2003). Por estas y otras razones los fitomejoradores tienen un gran interés en la caracterización de la diversidad genética entre y dentro de los grupos heteróticos existentes, así como también las relaciones entre las líneas actuales e históricamente importantes. Para estimar la diversidad genética en plantas los marcadores morfológicos y de rendimiento han sido tradicionalmente utilizados, sin embargo los mismos no proporcionan resultados precisos sobre el genotipo de los individuos (Stuber et al., 1997). La selección asistida por marcadores moleculares promete una ganancia génica más rápida que las actuales prácticas de mejoramiento (Lipkin et al., 1998).

El objetivo de este estudio fue analizar y estimar el grado de relación genética entre 21 líneas introducidas del CIMMYT, a fin de comprobar su utilidad en el programa de mejoramiento genético de maíz del INIA.

MATERIALES Y MÉTODOS

El material de estudio lo constituyeron 21 líneas provenientes del CIMMYT. El aislamiento de ADN genómico se efectuó a partir de 0,250 g de hojas frescas de plántulas de ocho días de germinadas, siguiendo el protocolo de extracción de ADN descrito por Doyle y Doyle (1987) adicionando durante la maceración con el nitrógeno líquido, polivinil – pyrrolidina (PVP 40) y bisulfito sódico hasta una concentración final de 1% y 0,5 mM, respectivamente, para prevenir la oxidación.

Los iniciadores utilizados (bnlg1484, bnlg2323, bnlg1601, bnlg1194, dupssr34, mmc0501, umc1545 y umc1594) fueron sintetizados de acuerdo a las secuencias publicadas en la base de maíz (Maize Data Bank: http://www.maizegdb.org). Las amplificaciones de los mismos fueron efectuadas en un volumen final de 15 ul, con la mezcla de reacción compuesta por 50 ng de ADN, 2,5 mM de MgCl₂, buffer Taq 10X, 1 uM de iniciador y 5 U de Taq polymerasa. Los ciclos PCR se efectuaron en un termociclador MJ Research modelo PTC-200, y consistieron en una fase inicial de desnaturalización de 94 °C, seguida por 29 ciclos de 1 min a 95 °C, 1 min a 56 ºC, 1 min a 72 °C y una fase final de extensión de 7 min a 72 °C.

Los productos de amplificación fueron separados mediante electroforesis en geles de agarosa MICROPOR (PROMEGA) al 3% Figura 1, preparados con TBE 1X y bromuro de etidio a una concentración final de 0,5 µg/ml^-1. La electroforesis se llevó a cabo en una cámara horizontal maxigel usando solución tampón TBE 0,5X a 100V durante 2,5 h aproximadamente. Los geles fueron visualizados y digitalizados con el equipo Chemi Doc (Bio-Rad) y analizados con el software Quantity One^® versión 4,2 determinándose el tamaño de cada banda presente en pares de bases, usando el marcador 25 pb PROMEGA como referencia. El algoritmo de agrupamiento de los materiales estudiados se basó en el método Ward, el cual consiste en definir la máxima varianza entre los grupos, y la mínima dentro de ellos (Cuadras, 1991).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Los 8 loci probados en este estudio amplificaron un total de 148 bandas de las cuales 109 fueron polimorficas. El contenido de información polimorfica (PIC) de los marcadores fue alto para todos los loci, con un promedio de 0,91, lo que ratifica la observación general encontrada en la literatura que a medida que aumenta el número de bandas obtenidas por iniciador se incrementan los valores de PIC.

El análisis de distancia genética reveló que la información generada a partir de los 8 microsatélites fue suficiente para distinguir las líneas analizadas, las mismas en su mayoría se agruparon coincidiendo con la información genealógica (ver Cuadro). El dendrograma (Figura 2) muestra la formación de 5 grupos.

CONCLUSIONES

-Los resultados obtenidos corroboran a los marcadores microsatélites como una herramienta de excelente complemento a los marcadores morfológicos, utilizados normalmente para discriminar genotipos y para establecer las combinaciones con mayor potencial heterótico en la producción de híbridos de maíz.

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