miércoles, 9 de noviembre de 2016

Evolución y conservación de maíces criollos

La diversidad de semillas es el seguro para el futuro (Feria del Maíz en Ixtenco, Tlaxcala, 2014)

Hace dos semanas anuncié una conferencia en el Seminario de Genética del Colegio de Postgraduados. Se llamaba "Factores e indicios de conservación in situ y evolución bajo domesticación de maíz en México en el último siglo" y fue presentado por el Dr. Rafael Ortega Paczka de la Universidad Autónoma Chapingo.

Quisiera compartir aquí con ustedes algunas ideas y conclusiones del Dr. Ortega, uno de los principales expertos sobre maíces nativos o criollos de México, e ilustrarlo con algunas diapositivas. El texto en cursivas es tomado de sus últimas diapositivas. En letra normal son unos comentarios y complementos míos.

En México predomina la siembra de la gran diversidad de maíces criollos, solo alrededor del 23% está ocupada con híbridos de primera generación y alguna superficie menor con generaciones avanzadas de maíces mejorados.

Esta situación persiste a pesar de que el fin del maíz nativo ha sido anunciado desde hace décadas. Y persiste no por la ignorancia o la inaccesibilidad de variedades mejoradas, sino porque así les conviene a los campesinos y agricultores, por razones muy diversas.

Para los campesinos, los maíces mejorados se pueden manejar como los criollos, no tienen en mente la dicotomía ciollos vs. mejorados de los agrónomos.

Muchos campesinos hacen experimentos con los híbridos, o las usan para cruzarlas con sus criollos, de manera de experimento.

En el país en su conjunto recientemente se acaba de lograr colectar todas las razas de máiz reportadas por trabajos anteriores, excepto la raza Palomero de Chihuahua, aunque hay otros reportes de que algunas otras razas están en peligro, como el Jala. Lo anterior sugiere que ha sido eficiente la conservación in situ espontánea que realizan los campesinos de México.

El Dr. Ortega se refiere al Proyecto Global de Maíces Nativos de la CONABIO. El Jala es el maíz con las mazorcas más largas.

Aquí unas estimaciones sobre el efecto previsto del cambio climático sobre algunas razas:


Cuando los agricultores seleccionan las mazorcas para semilla intentan conservar características de sus cultivares pero también hacen selección para mejorarlos, por lo que practican a la vez conservación y mejoramiento in situ.

Cabe mencionar que esta selección a menudo la llevan a cabo las mujeres a la hora de seleccionar las mazorcas a desgranar para alimento, y las que se guardarán para semilla.

Muy importantes son los esfuerzos que hacen los agricultores y campesinos en recuperar la diversidad de maíces nativos después de graves sequías o huracanes.

Se sabe que a veces hacen viajes largos o incluso recurren a bancos de germoplasma. Ahora hay varias iniciativas de bancos de germoplasma regionales o locales.

Se conocen casos muy exitosos de introducción de un maíz nativo a nuevas áreas de cultivo. También se han registrado varios casos de prácticas de combinación de poblaciones de maíz y selección por parte de agricultores con fines de adaptación a nuevas áreas o para mejorar las caraterísticas de sus maíces nativos.

Un ejemplo es la tesis de mi alumna Jessica González Regalado, quien estudió la adaptación de maíces anchos, que son tropicales, a un sistema de humedad residual en los valles altos. O consideren estas historias:




En el último siglo, quizás la mayor evolución in situ que registran los maíces nativos en México es en adaptación a una multitud de nuevos ambientes naturales y de cultivo a consecuencia de las reparticiones de tierra, colonizacion de nuevas áreas, crecimeinto de las poblaciones rurales, en especial de las poblaciones indígenas, que lleva a intensificar la agriculturo o a abrir nuevas tierras al cultivo, así como el desplazamiento del cultivo de maíz de importantes valles a tierras marginales y la adaptación de dichos maíces a innovaciones en el manejo agrícola.

Quiere decir, que los movimientos y desgracias del siglo pasado aceleraron la evolución.

La evolución bajo domesticación para adaptación a nuevos ambientes en el caso de los maíces nativos de México adquiere especial relevancia ante el cambio climático que tiene lugar en el mundo.

Pues si.

Entre algunos indicios de la importancia de la selección de agricultores y campesinos para el mejoramiento del rendimiento del grano están:
a) Algunos datos que indican que varias poblaciones nativas de maíz sobresalientes en rendimiento, entre ellas varias de las que se derivan líneas que ha entrado en la formación de híbridos comerciales, evolucionaron por lo menos en parte en manos de agricultores de vanguardia;
b) Algunos resultados de comparar colecciones realizadas en  las mismas regiones con diferencia de 20 o más años.

Hay varios estudios (no todas publicadas) que intentan comparar maíces criollos que se usaban hace décadas, con las del mismo lugar y aspecto general que se utilizan actualmente. Generalmente, lo que se observa es un aumento en el rendimiento.



Pero, estos estudios tienen sus problemas metodológicos - es problemático comparar plantas que originan con semillas de diferentes edades. Además, hay que ver que los bancos de germoplasma, si bien son muy importantes, tampoco son la panacea para todo. Ellos cultivan sus accesiones de vez en cuando en parcelas pequeñas (porque las semillas se mueren después de cierto tiempo). Durante estos recultivos siempre hay cierta selección y con esto una disminución de la variación genética dentro de la población; además, cabe la posibilidad de contaminación con polinización cruzada.

El Dr. Fernando Castillo, del Colegio de Postgraduados, a menudo cuenta de un experimento donde se enseñó a agricultores aplicar una selección en el campo a sus criollos, que tomaba en cuenta no solo la mazorca, sino también la planta. Se mejoraron los rendimientos en 1.5% al año en promedio, más o menos al mismo ritmo que los mejoradores profesionales.

Algunos agricultores han adoptado y adaptado algunas técnicas de mejoramiento genético moderno.

Unos ejemplos:





La evolución bajo domesticación del maíz en manos de agricultores debe ser protegida e impulsada por el Estado Mexicano.

Esto no quiere decir que sobra el mejoramiento científico. Pero cada tipo de mejoramiento tiene sus ventajas y desventajas, y conviene a todos nosotros mantener el mayor número de opciones posibles frente a condiciones cambiantes y impredicibles.

Si aún sin autorización legal de siembra de maíces transgénicos se registra una creciente presencia de transgenes en poblaciones nativas de maíz, es preocupante que tenga lugar dicha autorización en cualquier región de México porque pone en peligro de contaminación tanto a los criollos de la mima, como de las restantes regiones.

Obviamente.

Rafael Ortega y Angel Kato (en el fondo), dos maiceros importantes de México.

martes, 8 de noviembre de 2016

Curso sobre mejoramiento de caña de azucar

El Colegio de Postgraduados, campus Tabasco, invita a un curso sobre el mejoramiento de caña. Dura dos semanas, del 14 al 25 de noviembre de 2016, y cuesta 5000 pesos. Los datos de contacto vienen en el cartel:



lunes, 7 de noviembre de 2016

¿Que son los rizobios?


Al igual que nosotros, las plantas también requieren nutrientes para su desarrollo. Estos nutrientes son elementos que existen en la naturaleza, algunos en mayores cantidades que otros, y en diferentes formas químicas. Un ejemplo de estos elementos es el nitrógeno.

El nitrógeno es uno de los elementos codiciados por las plantas ya que lo necesitan en cantidades relativamente altas para formar proteinas: por esto es llamado macronutriente. La fuente principal de nitrógeno es la atmósfera en donde se encuentra en forma molecular (N2). Sin embargo esta forma no es asimilable por las plantas, por lo que necesitan que esta molécula sea transformada a NO3 y NH4, para que lo puedan utilizar como nutriente. Uno de los procesos que modifican este N2, es el que efectúan un tipo de microorganismos simbiontes llamados rizobios, los cuales se pueden encontrar en las plantas de la familia de las leguminosas.

Leguminosa

Estos rizobios son bacterias que habitan de forma natural en los suelos. Al encontrarse cerca de alguna leguminosa reaccionan a los flavonoides liberados por las raíces de estas. Entonces inician la síntesis y secreción del factor de nodulación (NF) que desencadena el desarrollo de nódulos en las raíces de las plantas (Kobayasi et al., 2004).

Raíz de Phaseolus vulgaris con nódulos
Existen dos formas físicas de nódulos. Los nódulos determinados (mas redondos) y los indeterminados (mas alargados), diferenciados por el acomodo de las etapas de desarrollo. Leguminosas como Glycine max (soya) y Phaseolus vulgaris (frijol) forman nódulos determinados y Medicago sativa (alfalfa) y Pisum sativum (chícharo) forman nódulos indeterminados. En éstas últimas, los que las etapas de desarrollo permanecen a lo largo del eje del nódulo.

Nódulos determinados

Nódulos indeterminados
Una vez que los rizobios alcanzan un pelo radical, causan simultáneamente modificaciones en la forma de estos pelos absorbentes y la liberación de los NF, que a su vez permiten la entrada de las bacterias al interior de la célula del pelo radical. Luego provocan un cambio o una regresión de las células, ya especializadas, del cortex a células no especializadas, llamadas primordios meristematicos.

Sigue una invaginación de las membranas plasmáticas de los pelos radicales formando una estructura tubular que es un conducto que pasa por las paredes celulares (el hilo de infección), dedicado al transporte de rizobios. Cuando se llega al centro del futuro nódulo, este hilo de infección se comienza a ramificar y los rizobios quedan envueltos en una membrana generada por la planta, llamada simbiosoma, que es liberado en el interior de las células vegetales. Alternativamente los rizobios también pueden penetrar en las raíces de las leguminosas por cortes de la capa epidérmica.

Este video explica el proceso (está en inglés):




Dentro de estos nódulos formados, se fija el nitrógeno con la ayuda de la nitrogenasa, una enzima formada por dos componentes: la ferro proteína y la fierromolibdeno proteína. Ambas son sensibles a la presencia de oxigeno (Soto-Urzúa & Baca, 2001). Por esto el nódulo cuenta con otro complejo enzimatico llamado leg-hemoglobina.

Esta molécula mantiene el oxígeno a un muy bajo nivel, para evitar la inactivación de la nitrogenasa, pero suficiente para permitir la respiración célular. Este complejo leg-hemoglobina le da una coloración rosada al centro del nódulo, indicando también que el nódulo se encuentra maduro.

Corte de nódulo indeterminado

Una vez que las bacterias habitan en el nódulo, sufren modificaciones morfológicas como alargamientos y bifurcaciones, transformandose en bacteroides que serían incapaces de vivir en vida libre.
Vista de los bacteroides a 40X

Después del periodo activo de fijación de nitrógeno, que depende de la etapa de desarrollo de la planta y las condiciones ambientales, los nódulos se vuelven senescentes (viejos). Los nódulos de algunas leguminosas cuentan con muchos bacteroides poliploides que son incapaces de diferenciarse y consecuentemente mueren después de la senescencia. Sin embargo, en algunos casos, una fracción de rizobios pueden mantenerse indeferenciados y así son capaces de dividirse y regresar a su estilo de vida libre en la rizosfera (Ratcliff et al., 2008; Schumpp & Deakin, 2010).

El termino rizobio es un termino colectivo usado para referirse a un grupo de bacterias fijadoras de nitrógeno pertenecientes al phylum Proteobacterias. Se encuentran distribuidas en diferentes clases. Es importante no confundirlas únicamente con las bacterias pertenecientes al genero Rhizobium que también son fijadoras de nitrógeno.

Las bacterias en general pertenecen al dominio Eubacteria, que se divide en 23 phyla que a su vez se subdividen en 28 clases. Para propositos prácticos este dominio se subdivide en tres subgrupos fenotípicos (Ramirez-Gama et al., 2015):

a) Con pared celular gramnegativa
b) Con pared celular grampositiva
c) Células que carecen de pared celular

Los rizobios pertenecen al phylum de las proteobacterias que pertenecen a las bacterias que tienen pared celular gramnegativa, por lo que la técnica de la tinción de Gram es un primer paso para su identificación.


Actualmente se ha avanzado en el desarrollo de biotecnologías con rizobios para mejorar el desarrollo de los cultivos generando fertilizantes biológicos.

Para resumir, las plantas necesitan nutrientes y estos son elementos que en algunas ocaciones estan presentes en diferentes formas que pueden no ser "digeribles" por las plantas. Entonces las plantas pueden recurrir a la ayuda de las bacterias que viven cerca de ellas, en la rizosfera (alrededores de la raíz). Algunas de estas bacterias "creen" conveniente vivir dentro de las plantas para ahorrarse la energía de producir sus propios nutrientes para su subsistencia. A cambio estas bacterias digieren este N2 para que la planta lo pueda usar. Asi se forma una endosimbiosis, por definición mutualista.

Literatura citada

Kobayashi H., Y. Naciri-Graven, W. J. Broughton, X. Perret. 2004. Flavonoids induce temporal shifts in geneexpression of nod-box controlled loci in Rhizobium sp. NGR234. Mol. Microbiol. 51, 335–347.

Ramírez-Gama, R. N., Luna, M. B., Mejía, C. A., Velázquez, M. O., Tsuzuki, R. G., Vierna, G. L., Hernández, G. L., Müggenburg, I. 2015. Manual de Prácticas de Microbiología General. Facultad de Química, UNAM, México, 300 pp.

Ratcliff W. C., S. V. Kadam, R. F. Denison. 2008. Poly-3-hydroxybutyrate (PHB) supports survival and reproduction in starving rhizobia. FEMS Microbiol. Ecol. 65, 391–399.

Soto-Úrzua L., B. E. Baca. 2001. Mecanismos de protección de la nitrogenasa a la inactivavción por oxígeno. Revista Latinoamaericana de Microbiología. 43,37-49.

Schumpp O., W. J. Deakin. 2010. How inefficient rhizobia prolong their existence within nodules. Trends in Plant Science 15(4), 189-19.

jueves, 3 de noviembre de 2016

Los nueve manantiales

Buen día a todos los visitantes del blog, ahora les hablaré de los nueve manantiales, una poza ubicada en el municipio de Chignautla, Puebla. El nombre de este municipio procede de los vocablos "chiconahui" nueve, "atl" agua y "uhtla" sinónimo de "tla" abundancia, que quiere decir "Nueve aguas abundantes". El municipio se ubica en la parte noreste del estado de Puebla.

Hermosa vista aérea de Chignautla, Puebla 

La poza de los nueve manantiales es llamada así debido que se alimenta por nueve brotes de agua, este acuífero surte de agua a la población del municipio de Chignautla y al municipio vecino de Teziutlán, Puebla.

Vista aérea ampliada de Chignautla, Puebla

La leyenda de Chignautla cuenta que tres doncellas subieron a las tres cumbres del cerro de Chignautla y ahí se pusieron a llorar a sus muertos, y sus lágrimas formaron los nueve manantiales.

Las tres doncellas, leyenda de Chignautla, Puebla

Los nueve manantiales son visitados por varios turistas de la región, que llegan para bañarse y hacer ejercicio, son aguas muy frías, dicen los turistas.

La poza de los nueve manantiales

La vegetación del municipio de Chignautla Puebla pertenece al bosque de pino-encino. Estos bosques se encuentran en las regiones montañosas, así como en las partes no demasiado áridas de los valles altos de México.
Los nueve manantiales en el bosque de pino-encino 

Chignautla, Puebla tiene hermosos paisajes y centros turísticos como los humeros, el cerro de Chignautla y el Balneario de los nueve manantiales.
Hermosa vista del balneario de los nueve manantiales

Espero les haya gustado conocer los nueve manantiales, su vegetación y su leyenda. Ojalá algún día puedan visitar Chignautla en la sierra nororiental de Puebla.

Bibliografía

INAFED (2016) Instituto Nacional para el Federalismo "Los municipios de Puebla". En línea. Disponible en: http://www.inafed.gob.mx/work/enciclopedia/EMM21puebla/municipios/21054a.html

Revista UNAM (2016) Universidad Nacional Autónoma de México "Bosque de pino y encino". En línea. Disponible en: http://www.revista.unam.mx/vol.1/num2/sabias/paisajes/pino.html

martes, 1 de noviembre de 2016

Conferencia sobre la genética de la conservación y biodiversidad del algodón en México

Un algodón cultivado como ornamental, en Cuicatlán, Oaxaca, en 2002.

Quien vive en el centro del país y no tuvo oportunidad para ver la conferencia de Ana Wegier en el pasado Congreso Mexicano de Botánica, tiene ahora otra (y gratuita!):


Ella dará la conferencia en el marco del seminario de posgrado de Genética en el Colegio de Postgraduados un poco al sur de la ciudad de Texcoco. La cita es pasadomañana, jueves, 3 de noviembre de 2016, a las 12.30. El Aula GEN-1 se encuentra entrando al edificio de Genética, a mano izquierda, la primera puerta.

lunes, 31 de octubre de 2016

El maguey en el Día de Muertos


Como en muchas instituciones, cada año se arma una ofrenda en el Instituto de Biología de la UNAM. Lo que distingue esta ofrenda de otras, es que cada año tiene un tema (y además suele ser grande, al ocupar el patio interior del instituto). Este año fue dedicado al maguey, o sea, las plantas del género Agave.

Decoración con ixtle.

La entrada

Vista desde arriba.

La parte de los alimentos

El pedregal

Calabazas y un perrito

Ya más tarde

Mayahuel, la diosa del maguey

La pulquería

Los destilados

El quito multiusos, que no solo sirve para construcción y para colgar cosas, sino nos da -

... los dulces de quiote ...

... así como instrumentos musicales (hompack).

El ixtle, la fibra del maguey

Calabazas

Diversos alimentos ...



... todos con su letreritos con el nombre científico y el origen ...

... así como otras explicaciones.


Finalmente, podemos contemplar un difunto, en este caso un jaguar, cuyos cenizas están integrados.

Aquí está su triste historia.

Ahora de salida.