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Análisis para la determinación de los centros de origen y diversidad de las especies mexicanas del género Gossypium

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Academic year: 2021

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Título del proyecto:

Análisis para la determinación de los centros de origen y diversidad de las especies mexicanas del género Gossypium

Responsables de la investigación: M. en C. Ana Laura Wegier Briuolo, Biol. Lev Orlando Jardón Barbolla, Biol.Valeria Alavez y Dr. Daniel Piñero. Instituto de Ecología de la UNAM.

Introducción

La radiación global del género Gossypium fue acompañada por la evolución substancial del tamaño y de la estructura de los cromosomas. Se distinguen ocho grupos citogenéticos A, B, C,

D, E, F, G y K, los cuales se agrupan en tres subgéneros. El subgénero Gossypium que incluye a

los genomas distribuidos en África y Asia, C, G, y K. El subgénero australiano Sturtia, incluye a los genomas A, B, E, y F, mientras que el subgénero Houzingenia abarca al genoma D

distribuido en América.

El género Gossypium abarca cerca de 45 especies diploides con 26 cromosomas y 5 especies del tetraploides (derivadas de la hibridación de dos genomas diploides, el genoma A y el genoma D) con 52 cromosomas (Brubaker et al.1999). Wendel en 1992, realizó un estudio para saber cuáles son las especies involucradas en dicha hibridización, y concluye que Gossypium

gossypioides, una especie que es actualmente endémica del estado de Oaxaca, y Gossypium

arboreum, una especie africana, fueron las que aportaron los genomas D y A respectivamente.

También compara las variedades cultivadas para inferir cuál era la más cercana a la domesticación, y por lo tanto, la más parecida al genoma de Gossypium gossypioides; en ese momento concluyó que la variedad cultivada llamada yucatanensii, sin embargo, no es clara la definición y ni la clasificación de los nombres de las variedades. No obstante, lo que sí se sabe con certeza es que la variedad yucatanensii que compara es un ejemplar de herbario que provino, originalmente, de la Península de Yucatán.

La actual evidencia molecular indica que cada grupo del genoma es monofilético (Wendel y Albert, 1992; Seelanan, Schnabel, y Wendel, 1997), pero las relaciones entre los grupos fue esclarecida hace poco tiempo por una filogenia realizada con marcadores moleculares, que incluye genes de cloroplasto y núcleo. Estimando los tiempos de divergencia,

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se concluye una rápida diversificación del género. Los genes nucleares utilizados que resultaron más informativos fueron FAD2-1 y Adh-A (Figura 1).

Figura 1. Historia evolutiva del género Gossypium, según la filogenia molecular múltiple

Actividades

El presente trabajo será realizado en tres fases:

1) Revisión de información disponible a la fecha. Durante la primera fase del presente trabajo se realizará una revisión bibliográfica para recopilar y analizar la información filogenética y filogeográfica del género Gossypium, en particular de las especies diploides y tetraploides americanas, con el objetivo encontrar información que arroje herramientas para determinar el origen geográfico de tres eventos cladogenéticos: El más antiguo es el origen de las especies americanas (genoma D) entre las cuales se encuentran trece especies que habitan en la actualidad en México (en ellas nos centraremos), para poder inferir cuáles tuvieron centros de origen dentro del territorio mexicano y decidir si es necesaria mayor información para esta

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hibridización de la especie del genoma A, proveniente de África, (un ancestro de G. arboreum L.

o G. herbaceum L.) y la especie del genoma D, que habitaba América, en donde se han reportado

principalmente dos especies, G. raimondii que se distribuye en Perú y G. gossypioides que es endémica de Oaxaca. Estas evidencias nos conducirán, finalmente, a poder distinguir de mejor manera el posible centro de origen y de diversidad genética de la especie tetraploide Gossypium

hirsutum.

2) Análisis de información genética. La segunda fase consistirá en la discusión y elaboración de la metodología que permita contestar, cuáles son los centros de origen y de diversidad genética de los tres eventos descritos en la primera fase, utilizando los recursos disponibles seleccionados en la fase anterior, aunados a los datos genéticos de poblaciones de

Gossypium hirsutum obtenidos en nuestro laboratorio (Genética y evolución, Instituto de

Ecología, UNAM, en las tesis de Maestría en Ciencias Biológicas y Doctorado de Ana Wegier).

3) Integración, discusión y conclusión. Finalmente, durante la tercera fase se realizará la integración de la información previa y los resultados, para poder realizar el análisis final. También, se sugerirán los estudios que podrían realizarse en el futuro, tanto en el campo, como en el laboratorio o mediante la elaboración de trabajos documentales, que permitan la conservación y resguardo de los recursos filogenéticos de este género en nuestro país.

Meta

Contribuir a la determinación de los centros de origen y de diversidad genética de las especies del género Gossypium mexicanas, aportando documentos científicos y herramientas diseñadas para la facilitación de las decisiones que sobre estas especies sean necesarias.

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Objetivos

Recopilar y analizar la información previa que ayude a la determinación de los centros de origen y de diversidad genética de las especies mexicanas diploides del género

Gossypium, y de la especie tetraploide Gossypium hirsutum.

Analizar la información genética disponible en bases de datos y propia, así como identificar la información faltante, para encontrar los centros de origen y de diversidad genética de las especies mexicanas del género Gossypium.

Integración de documentos y herramientas que sirvan para la conservación de las especies mexicanas del género Gossypium.

Preguntas relevantes

1. ¿Cuál es la diversidad de especies del género Gossypium en México y cómo se distribuyen?

2. ¿Cuáles son las especies parentales de los miembros tetraploides del género Gossypium? 3. ¿Dónde se distribuyen las especies parentales de los miembros tetraploides del género

Gossypium?

4. ¿Cuál es el centro de origen de las especies parentales de los miembros tetraploides del género Gossypium?

5. ¿Cual sería la metodología apropiada para la determinación del centro de origen y de diversidad genética de Gossypium hirsutum?

6. A partir de los elementos anteriores, ¿qué regiones de México se pueden identificar como centro de origen y de diversidad genética de las trece especies mexicanas diploides del genero Gossypium?

7. A partir de los elementos anteriores, ¿qué regiones de México se pueden identificar como centro de origen y de diversidad genética de Gossypium hirsutum?

8. ¿Qué investigaciones se recomienda realizar para concluir sobre el centro de origen y de diversidad genética de las especies parentales de los miembros tetraploides del género

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Documentos a entregar

1. Revisión de la información relevante sobre el origen del genoma A y las especies del mismo, que habitan en México.

2. Revisión de la información relevante sobre el origen de los Gossypium tetraploides y de

Gossypium hirsutum.

3. Discusión y justificación de la metodología empleada para la determinación de centros de origen y de diversidad genética de las especies del genero Gossypium.

4. Listado de bases de datos, recursos electrónicos y los marcadores moleculares y de calidad disponibles sobre el género, con la selección y justificación de los seleccionados para este estudio.

5. Resultados del análisis bioinformático y discusión de los mismos.

6. Documento con los elementos de la evidencia científica actual que permitan sostener a México como Centro de origen y/o diversidad de las especies diploides del género

Gossypium. En este mismo documento se incluirán algunas recomendaciones y elementos

a considerar para la mejor conservación de la diversidad las mismas.

7. Documento con los elementos de la evidencia científica actual que permitan sostener a México como Centro de origen y/o diversidad de Gossypium hisutum. En este mismo documento se incluirán algunas recomendaciones y elementos a considerar para la mejor conservación de la especie.

8. Perspectivas de las posibles investigaciones futuras para remediar las áreas en donde es necesaria más información y propuesta de proyectos para la conservación de estas especies en México.

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Calendario

Primera fase Segunda fase Tercera fase MES

Actividades y resultados esperados Investigación documental Primer repote parcial Diseño metodológico Análisis datos Segundo reporte parcial Integración de resultados Perspectivas para investigaciones futuras Conclusiones febrero marzo abril mayo junio julio agosto septiembre octubre noviembre

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Presupuesto

El proyecto estima un financiamiento requerido de $100,000.00 MN, que serán utilizados para el pago de salarios de los responsables y viáticos, y será realizado en un tiempo máximo de diez meses. Como se describe a continuación:

Fases preliminares y entrega de reportes parciales

Períodos Remuneraciones Indicadores de éxito

Febrero, marzo y abril Primer pago parcial $34,000 Primer reporte parcial: listado de la información revisada y descripción de los datos seleccionados para la integración con los resultados

bioinformáticos.

Mayo, junio y julio Segundo pago parcial $33,000 Segundo reporte parcial: reporte de los datos obtenidos para realizar el análisis bioinformático. Discusión sobre la apropiada metodología de marcadores moleculares para responder nuestras preguntas de interés. Agosto, septiembre, Octubre y

noviembre.

Tercer pago parcial $33,000 Reporte final: documento con la integración, análisis y perspectivas para las investigaciones futuras.

Febrero – noviembre $100,000 Siete documentos

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Referencias

Brubaker C. L., A. H. Paterson, and J. F. Wendel. 1999. Comparative genetic mapping of allotetraploid cotton and its diploid progenitors. Genome 42:184-203.

Wendel J. F., V. A. Albert. 1992. Phylogenetics of the Cotton Genus (Gossypium) Character State Weighted Parsimony Analysis of Chloroplast DNA Restriction Site Data and its Systematic and Biogeographic Implications. Systematic Botany 17:115143

Seelanan, T., A. Schnabel, and J. F. Wendel.1997. Congruence and consensus in the cotton tribe (Malvaceae). Systematic Botany 22: 259–290

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