Análisis molecular de 79 accesiones de maíz (<i>zea mays</i> l.) recolectadas en la provincia de el oro

Rodas Solano, Cesar Nicolay

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Análisis molecular de 79 accesiones de maíz (<i>zea mays</i> l.) recolectadas en la provincia de el oro

Rodas Solano, Cesar Nicolay

URI: http://repositorio.utmachala.edu.ec/handle/48000/16566

Fecha: 2021

Resumen:

Maize (Zea mays L.) is one of the crops with a great genetic diversity, which can be exploited mainly for plant breeding programs, food production and identity conservation. The objective of this work is the genotyping of 79 maize accessions using ISSR molecular markers. The research work was carried out in the province of El Oro, the accessions to be used were obtained from the germplasm bank of the Semillero de Investigación en Recursos Fitogenéticos (SIRF), the fresh leaf samples were sent to the molecular identification laboratory (IDgen), the methodology used was DNA extraction and amplification by conventional PCR. The banding patterns obtained with the ISSR primers analyzed the genetic relationships between the 79 maize accessions, and a pairwise similarity matrix was calculated using the Dice coefficient, which was used to make a dendrogram by the method of groups of unweighted pairs with arithmetic averages, which showed a high difference between them due to the low cophenetic correlation (r = 0.3). It is observed that with a coefficient of cophenetic correlation of 0.32, the evaluated accessions form six main groups. The first group was composed of those that showed high divergence, among them SIRF 62, SIRF 52 and SIRF 37. However, the second group was the one that presented the most divergent accession among all, composed only by SIRF 20. The third group is formed by two subgroups, the first one is composed by SIRF 22, SIRF 23 and SIRF 21, the second subgroup is established by only two accessions SIRF 38 and SIRF 07. The fourth group is formed by two subgroups, the first one is located from SIRF 66 to SIRF 64, the second subgroup is formed by several associations and is composed from SIRF 79 to SIRF 17. The fifth group was established from accession SIRF 60 to SIRF 53. The sixth and last group is made up of the majority of the accessions, forming two large subgroups, the first is made up of several associations and is established from SIRF 46 to SIRF 16, the second large subgroup is constituted from SIRF 30 to SIRF 01. The accessions that showed the greatest similarity were SIRF 18 and SIRF 19 with a correlation coefficient of 0.85, SIRF 48 and SIRF 50 presented a coefficient of 0.83. However, the most interesting ones to take advantage of in a conservation and plant improvement program are those that presented greater divergence in relation to the others, as was the case of SIRF 20 with a correlation coefficient of 0.34, and SIRF 37 with a coefficient of 0.36 associated with SIRF 52 and SIRF 62. Likewise, an analysis of principal coordinates in the plane of two dimensions was carried out, with the purpose of corroborating the results obtained in the dendrogram, visualizing a separation in all the accessions, being the positive quadrant of coordinate 1 and negative of coordinate 2, where most of them were located, followed by the negative quadrant of coordinate 1 and negative of coordinate 2. It should be noted that the accessions that presented greater divergence in the dendrogram SIRF 37, SIRF 52, SIRF 62 and SIRF 20, in terms of the analysis of principal coordinates were observed distant from each other, with the exception of SIRF 37 and 62 that were located in the positive quadrant of coordinate 1 and negative of coordinate 2, SIRF 20 was located nearby. However, SIRF 52 was the most dissimilar to the others, as were SIRF 68, SIRF 55 and SIRF 28, all in different quadrants. However, SIRF 17, SIRF 25, SIRF 30, SIRF 07 and SIRF 26 had the highest degree of similarity with the exception of the others. SIRF 18 and SIRF 19 that showed more similarity in the dendrogram were located in the same quadrant, close to coordinate 1 and negative to coordinate 2. The 3D plane (Figure 7), allows us to visualize in a better way the genetic variability that exists among the accessions of study, in the same way the two-dimensional plane is ratified with respect to SIRF 52, SIRF 55, SIRF 68 and SIRF 28 that remained distant in their quadrants, in the same way it is verified that SIRF 17, SIRF 25, SIRF 30, SIRF 07 and SIRF 26 are found with a greater improvement with respect to the others. It is concluded that the results of variability that exist within the germplasm bank of SIRF suggest the conservation of those accessions, especially those that presented greater dissimilarity, in order to carry out genetic improvement programs in the maize crop.

Descripción:

El maíz (Zea mays L.), es uno de los cultivos que presenta una gran diversidad genética, que puede ser aprovechada principalmente para programas de fitomejoramiento, producción de alimentos y conservación de identidad. El objetivo de este trabajo es la determinación genotípica entre 79 accesiones de maíz, mediante la utilización de marcadores moleculares ISSR. El trabajo de investigación fue realizado en la provincia de El Oro, las accesiones a utilizarse fueron obtenidas del banco de germoplasma del Semillero de Investigación en Recursos Fitogenéticos (SIRF), las muestras de hoja fresca fueron enviadas al laboratorio de identificación molecular (IDgen), la metodología empleada fue la de extracción de ADN, y amplificación por PCR convencional. Los patrones de bandas que fueron obtenidos mediante los cebadores ISSR, analizaron las relaciones genéticas que existen entre las 79 accesiones de maíz, de este modo se calculó una matriz de similitud por pares utilizando el coeficiente de Dice, el cual se empleó para realizar un dendrograma, por el método de grupos de pares no ponderados con promedios aritméticos, que demostró una alta diferencia entre ellas debido a la baja correlación cofenética (r = 0.3). Se observa que con un coeficiente de correlación cofenética de 0.32, las accesiones evaluadas forman seis grupos principales. El primer grupo lo integraron las que mostraron alta divergencia, entre ellas SIRF 62, SIRF 52 y SIRF 37. Sin embargo, el segundo grupo fue el que presentó la accesión más divergente entre todas, integrada únicamente por SIRF 20. El tercer grupo está formado por dos subgrupos, el primero lo compone SIRF 22, SIRF 23 y SIRF 21, el segundo subgrupo está establecido por dos únicas accesiones SIRF 38 y SIRF 07. El cuarto grupo lo constituyen dos subgrupos, en el primero se ubica desde SIRF 66 hasta SIRF 64, el segundo subgrupo lo conforman varias asociaciones y está compuesto desde SIRF 79 hasta SIRF 17. El quinto grupo se estableció desde la accesión SIRF 60 hasta SIRF 53. El sexto y último grupo está conformado por la mayoría de las accesiones, formando dos grandes subgrupos, el primero lo integran varias asociaciones y está establecido desde SIRF 46 hasta SIRF 16, el segundo gran subgrupo está constituido desde SIRF 30 hasta SIRF 01. Las accesiones que mostraron una mayor similitud fueron SIRF 18 y SIRF 19 con un coeficiente de correlación de 0.85, SIRF 48 y SIRF 50 presentaron un coeficiente de 0.83. No obstante, las más interesantes para aprovechar en un programa de conservación y mejoramiento vegetal, son las que presentaron mayor divergencia en relación a las demás, como fue en el caso de SIRF 20 con un coeficiente de correlación de 0.34, y SIRF 37 con un coeficiente de 0.36 asociándose con SIRF 52 y SIRF 62. Así mismo se realizó un Análisis de coordenadas principales en el plano de dos dimensiones, con la finalidad de corroborar los resultados obtenidos en el dendrograma, visualizándose una separación en todas las accesiones, siendo el cuadrante positivo de la coordenada 1 y negativo de la coordenada 2, donde se ubicó la mayor parte de ellas, seguido del cuadrante negativo de la coordenada 1 y negativo de la coordenada 2. Es preciso destacar que las accesiones que presentaron mayor divergencia en el dendrograma SIRF 37, SIRF 52, SIRF 62 y SIRF 20, en cuanto al análisis de coordenadas principales se observaron distantes entre sí, a excepción de SIRF 37 y 62 que se ubicaron en el cuadrante positivo de la coordenada 1 y negativo de la coordenada 2, SIRF 20 se ubicó cerca. Sin embargo, SIRF 52 fue la que más disimilitud presentó con relación a las demás, al igual que SIRF 68, SIRF 55 y SIRF 28, todas en cuadrantes diferentes. No obstante, SIRF 17, SIRF 25, SIRF 30, SIRF 07 y SIRF 26 fueron las que tuvieron un mayor grado de similitud a excepción de las otras. SIRF 18 y SIRF 19 que mostraron más similitud en el dendrograma se ubicaron en el mismo cuadrante, cerca de la coordenada 1 y negativo de la coordenada 2. El plano 3D (Figura 7), nos permite visualizar de mejor forma la variabilidad genética que existe entre las accesiones de estudio, del mismo modo se ratifica el plano bidimensional con respecto a SIRF 52, SIRF 55, SIRF 68 y SIRF 28 que se mantenían distantes en sus cuadrantes, de igual modo se comprueba que SIRF 17, SIRF 25, SIRF 30, SIRF 07 y SIRF 26 se encuentran con un mayor mejoramiento con respecto a las demás. Se concluye que los resultados de variabilidad que existen dentro del banco de germoplasma del SIRF, sugieren la conservación de aquellas accesiones, sobre todo las que presentaron mayor disimilitud, a fin de realizar programas de mejoramiento genético en el cultivo de maíz.

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