Maíz ( Zea mays L.)

1. CARACTERIZACIÓN MOLECULAR DE LAS RAZAS DE CANGUIL, TUSILLA Y MEZCLAS DE MAÍZ DEL BANCO DE TRABAJO DEL PROGRAMA DE MAÍZ DEL INIAP Elaborado por María Cristina Silva Cisneros Directora PhD. Karina Proaño Codirector Ing. Marco Taipe

2. Antecedentes Maíz (Zea maysL.) • Componentes básico en la dieta de la población. • Gran cantidad de terreno destinado a su producción. Fuente importante de diversidad genética. Ecuador 29 razas. Sierra (17 razas) y región litoral y la amazonia (12) Maíces criollos se debe al incremento de cultivos con variedades comerciales de mayor rendimiento, la introducción de modelos de producción de agricultura moderna, expansión de la frontera agrícola y la modificación en los sistemas de producción. En las últimas décadas se ha presentado erosión genética

3. Maíces criollos Canguil Tusilla Mezclas Germoplasma conservado en el Banco de Trabajo del Programa de Maíz Reventón (2260 msnm). Plantas pequeñas con hojas angostas. Mazorca es de color amarillo, blanco, rojo. Granos puntiagudos. (90 a 1500 msnm). Plantas desarrolladas. Hojas largas, delgadas y rígidas. Mazorcas medianas, flexibles, delgadas y cilíndricas. Granos redondos duros de color amarillo.

4. MaízCriollo (1) Sal Prieta (2) Diente de león (1) Maicena (5) morochillo (1) Maiz suave común (1) MaizChazo (1), MaizChillo (1), variedadesINIAP (7), Pob. Chulpi (1), Pob. Rac de uva (1), Pob. Uña de gato (1), Pob. Blanco precoz (1) Mezclas Zhubay (2), Morocho (4), Zhima (7), Cuzco (3), Maizrojo (1), Maiz negro (1), Negro pajizo (1), MorochoMizhado (1), Rojo Negro (1), Abuelito (1), Moteado (1), BancoBCOM (1), BCOPunton (1), RojoPajiro (1), Blanco M (1), Amarillo (1), Cola de zorro (1).

5. Avances registrados PM: Evaluación y caracterización morfológica molecular por microsatélites de maíz (Zea mays) de altura (Morales, 2003). DNB: Caracterización molecular de la colección núcleo de maíz (Zea mays) de altura del banco de germoplasma del INIAP mediante marcadores moleculares microsatélites (Garrido, 2010).

6. Justificación SSR Erosión genética- perdida recursos Caracterización del germoplasma Caracterización molecular Canguil->rescatar, conservar y usar el germoplasma Tusilla-> información genética base en programas de fitomejoramiento Diferencias y similitudes entre las variedades criollas de maíz a nivel de secuencias de ADN

7. Objetivos GENERAL • Caracterizar molecularmente las razas de canguil, tusilla y mezclas de maíz del Banco de Trabajo del Programa de Maíz del INIAP. ESPECÍFICOS • Determinar la variabilidad genética de las razas de canguil, tusilla y mezclas de maíz a través de 9 marcadores moleculares microsatélites. • Analizar la diversidad genética existente del germoplasma en estudio, mediante herramientas bioinformáticas que determinen accesiones potenciales para futuros programas de fitomejoramiento.

8. Hipótesis de investigación • Las variedades de canguil y tusilla no se diferencian del resto de materiales a nivel genético, utilizando nueve marcadores moleculares microsatélites.

9. MATERIALES Y MÉTODOS

12. 251 pb 242 pb

14. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

16. Dúplex y triplex con primersSSR para maíz

17. AnálisisEstadistico

18. Análisis global de diversidad genética

19. Estructura genética-Análisis de agrupamiento Alelos compartidos (SharedAlleleDistance, DAS)

20. Estructura genética-Análisis multivariado • Canguil blanco proveniente de Cotopaxi • Mezclas de maíz (accesionesaustro: Cuzco, Zhima) Análisis de coordenadas principales (PCO) de 256 muestras de maíz analizados con 9 primers SSRs. Elaborado por: Silva, 2014.

21. Análisis estadístico de diversidad genética por razas-Canguil y Tusilla AMOVA Los niveles de variación indican una mayor diferenciación genética dentro de cada individuo Porcentajes obtenidos en el AMOVA de las razas canguil y tusilla de 100 muestras con 9 primersSSRs. Elaborado por: Silva, 2014.

22. Estadísticas F Correlación entre genes homólogos tomados de un nivel de subdivisión (endogamia) y por tanto, es posible medir este efecto en términos de la reducción en la proporción de genotipos heterocigótico (Eguiarteet al.,2010). Fis ~ 0 frecuencias genotípicas estrictamente al azar. Fst ~ 0 frecuencias alélicasiguales. Aún no exite diferenciación. Nm ~ 1 derivagénica actúaindependiente cadapoblación. Elaborado por: Silva, 2014

23. Distanciagenética de Nei Canguil (13 accesiones) Poca diferenciación entre accesiones, con valores cercanos a 1, debido al parentesco genético. Tusilla (21 accesiones) Diferenciación entre razas, debido a que los valores de distancia fueron cercanos a 0. • La mayor similitud: tusillade Manabí con tusilla de Napo (0.998) • La mayor diferencia: tusillade Orellana con tusilla de Sucumbíos (0.099)

24. Análisis estadístico de diversidad genética por mezclas de maíz AMOVA Porcentajes obtenidos en el AMOVA de las mezclas de maíz de 123 muestras con 9 primersSSRs. Elaborado por: Silva, 2014. Los niveles de variación indican una mayor diferenciación genética dentro de cada individuo.

25. Estadísticas F Fis ~ 0 frecuencias genotípicas estrictamente al azar. Fst ~ 0 frecuencias alélicasiguales. Aún no exite diferenciación. Nm ~ 1 derivagénica actúaindependiente cadapoblación. Elaborado por: Silva, 2014

26. Distanciagenética de Nei Si las frecuencias alélicas son idénticas entonces I=1 (identidad máxima posible) Mezclas de maíz (52 accesiones) Mientras si no comparten ningún alelo I=0 (identidad mínima posible) • La mayor similitud: Sal prieta y Rojo Pajiro (0.977) • La mayor diferencia: Rojo Pajiro y Abuelito (0.043)

27. Bootstrap Medida de variabilidad a partir de la muestra original sin Bootstrap para 3 poblaciones con 9 primersSSR Pob1: Canguil Pob2: Tusilla Pob3: Mezclas maíz

28. Canguil bootstrap: 75.6% -> es: 3.4% Estimaciones por Bootstrap Tusilla bootstrap: 74.1% -> es: 2.5% Mezclas de maíz bootstrap: 79.3%, -> es: 1.2% Errores estándares por Bootstrap primer phi059polimórfico (PIC=0.74)

29. Conclusiones • Existe una alta diversidad genética (0.63) • En el análisis de diversidad genética por razas de canguil y tusilla, el AMOVA dio un 7% de variabilidad genética. En los estadísticos F se observó un valor de diferenciación genética de 0.5% entre las razas. La mayor similitud en la distancia genética fue observada en las variedades tusilla de Manabí con tusilla de Napo. • En el análisis de diversidad genética para las mezclas de maíz el AMOVA dio un 4% de variabilidad genética. En los estadísticos F se observó un valor de diferenciación genética de 1.8% entre las variedades. La mayor similitud en la distancia genética fue para las variedades Sal prieta y Rojo Pajiro. • Con el análisis Bootstrap se obtuvo que el locus phi053 es el más polimórfico en las poblaciones. • La colección del Banco de Trabajo del Programa de Maíz posee diversidad genética, la mayor parte ocurre dentro de las poblaciones más que entre las razas.

30. Recomendaciones • Se recomienda el uso un mayor número de marcadores moleculares SSRs para posteriores estudios de variabilidad genética en maíz. • Debido a la información existente sobre el genoma del maíz se podrían escoger primers que se encuentren ligados a genes de interés para obtener variedades mejoradas con características agronómicas deseadas. • Se debería realizar un análisis georeferenciado para identificar si existe relación del flujo génico de acuerdo a la ubicación geográfica de los materiales de maíz colectados. • Para estudios de estructura genética más precisos de Zea maysse recomienda usar técnicas moleculares con el ADN cloroplastidico para determinar el origen y la relación entre variedades.

31. Agradecimientos • Instituto Autónomo de Investigaciones Agropecuarias (INIAP) • Programa de Maíz-Departamento Nacional de Biotecnología. • Ing. Msc. Carlos Yánez y Dr. Eduardo Morillo • Universidad de las Fuerzas Armadas – ESPE • Directora • PhD. Karina Proaño • Codirector • Ing. Marco Taipe

32. Gracias por su atención…