Estructura genética de poblaciones de Phaseolus en parcelas de agricultores de Oaxaca

Abstract

RESUMEN: El estudio de frijol (Phaseolus spp.) en sus centros de domesticación ayuda a entender su evolución y diversificación, la dinámica del reservorio de genes útiles para el mejoramiento genético, y provee información para formular estrategias de conservación y aprovechamiento. Los agricultores frecuentemente hacen mezclas de semillas al momento de la siembra a manera de estrategia de amortiguamiento ante cambios estacionales durante el ciclo de cultivo, principalmente de las lluvias. Esta y otras prácticas están poco documentadas en relación con su efecto en la estructura genética de las poblaciones de frijol en manos de los agricultores. Por ello, es necesario documentar las poblaciones nativas con valores potenciales, en riesgo de erosión o extinción con el propósito de formular estrategias de conservación y aprovechamiento. Los objetivos de este trabajo fueron caracterizar la variabilidad agro-morfológica y la estructura genética de germoplasma de frijol cultivado por agricultores de diferentes regiones etno-territoriales de Oaxaca, México y describir las prácticas y estrategias de conservación del germoplasma de frijol por parte de agricultores oaxaqueños. El estudio se dividió en dos partes: una de caracterización agro-morfológica y genética (14 loci microsatélites genómicos y génicos) de 75 poblaciones de frijol provenientes de seis regiones de Oaxaca (Mixteca, Sierra Norte, Sierra Sur, Istmo, Valles Centrales, Cañada) y cuatro variedades mejoradas (testigos). En la segunda fase, se llevaron a cabo encuestas a agricultores de cuatro regiones de Oaxaca: Valles Centrales, Sierra Norte, Mixteca y Chinantla-Papaloapan, con el objetivo de documentar los sistemas locales de semillas. Las variables morfo-agronómicas de mayor valor explicativo de la variabilidad fueron área foliar, peso de 100 semillas, días a formación de vainas y días a formación, llenado y maduración de vainas. Aunque no hay relación entre origen y el agrupamiento con base en caracteres morfo-agronómicos, el germoplasma forma grupos con base en etnias de origen. El análisis genético identificó 297 alelos; mayor número de alelos, alelos efectivos y alelos privados se observaron en germoplasma de la Mixteca, y la mayor heterocigosidad en poblaciones de Valles Centrales y Sierra Sur. La mayor proporción de la varianza explicada entre poblaciones, dentro de poblaciones y en menor grado entre regiones de origen de las poblaciones. El análisis genético identificó tres grupos genéticos de diversidad genética: I. Mixteca-Istmo, II. Sierra Norte-Mixteca y III. Cañada-Sierra Sur-Valles Centrales. Los 2 agricultores oaxaqueños reconocen por nombre o por alguna característica sobresaliente a su diversidad fenotípica de frijol, y son sus unidades de diversidad. Conservan en promedio tres variantes o poblaciones por razones de utilización, preferencia y/o seguridad a la cosecha. Siempre preservan o multiplican sus propias semillas y en escasez o pérdida recurren a sus familiares para restaurar la población y, en algunos casos, se pierden completamente.

ABSTRACT: The study of beans (Phaseolus spp.) at their domestication centers help us to understand its evolution and diversification, dynamics of useful gene reservoirs for breeding as well as the information to develop conservation and use strategies. Farmers do seed mixes at sowing, in order to establish a cushion strategy towards seasonal changes during crop cycle, mainly rainfall patterns. This practice and others are poorly documented as well as their effects on bean genetic population structure. In addition, we suggest the documentation of native populations with potential value, under erosion or extinction risks for correct formulation of conservation and use strategies. The objectives of this work were to characterize the agro-morphological variability and genetic variation and structure of bean germplasm cultured for different ethnic regions in Oaxaca, México as well as to describe the practices and strategies conservation practices used by Oaxaca’s bean producers. The study was divided on two parts, one included the agro-morphologic and genetic (using 14 genomic and genic microsatellite loci) of 75 bean populations from six Oaxaca’s regions (Mixteca, Sierra Norte, Sierra Sur, Istmo, Valles Centrales, Cañada) as well as four bred cultivars used as controls. At second phase we applied surveys to bean farmers from four regions of Oaxaca: Valles Centrales, Sierra Norte, Mixteca, and Chinantla-Papaloapan in order of the documentation and the local seed management systems. The most explicative agro-morphological traits were leaf area, 100-seeds weight, days to pod formation, filling and maturation. Despite no relationship between origins and clustering based on agro-morphological traits were found, germplasm showed grouping on the basis of ethnic origin. Genetic analysis identified 297 alleles; the highest values of amplified, effective and private alleles were found in bean germplasm from the Mixteca region, while the highest heterozygosity was detected on populations from Valles Centrales and Sierra Sur. The high variance proportion was found within populations and the lowest detected among regions of origin. Genetic analysis identified three genetic groups based on genetic diversity patterns: I. Mixteca-Istmo, II. Sierra Norte-Mixteca, and III. Cañada-Sierra Sur-Valles Centrales. Farmers from Oaxaca recognize bean phenotype diversity based on names and outstanding traits, and they considered this genotypes as their diversity ‘units’. Farmers conserve at least three variants or populations under the basis of use, preferences and/or harvest security. Always they conserve or multiply their own sedes and towards seed shortage or lack, farmers appeal to family in order to restore bean populations; sometimes bean populations could be lost completely.