uato Campus-Guanaj · uato Campus-Guanaj LA BASE DE DATOS DE RESUMEN PARCIAL DE AUTORES: Dra....

Campus-Guanajuato

RESUMEN PARCIAL DE LA BASE DE DATOS DE

AUTORES:

Dra. Magdalena Segura Nieto Dr. Alfonso Aguirre Gómez

Dr. José Luis Pons Hernández

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AGRADECIMIENTOS

El CINVESTAV y el INIFAP agradecen al CONACYT-Gobierno del Estado de Guanajuato, el apoyo al proyecto "Biodiversidad Proteómica y Calidad Nutricional de las Principales Razas de Maíces Criollos de El Bajío" de Fondos Mixtos, Clave GTO-2003-CO-12029, No. de Convenio 12029.

Los resultados presentados en la base de datos sobre el cultivo del maíz, inicialmente se obtuvieron gracias al apoyo económico, técnico y científico del programa del CIMMyT (1997-1999) en coordinación con investigadores de la Facultad de Ciencias de la UNAM y del INIFAP Campo Experimental Bajío.

A la Fundación Guanajuato Produce A.C. por el financiamiento otorgado para realizar las actividades de conservación de maíces criollos, con la participación de agricultores de extensiones pequeñas. A la Secretaría de Desarrollo Agropecuario (SDA) del estado de Guanajuato por su colaboración en la colecta, evaluación y mejoramiento de las poblaciones criollas. A los Tesistas de Licenciatura y los Auxiliares de Investigación, por su valiosa participación en las diversas actividades del proyecto, que hicieron posible crear la base de datos, la cual contribuye con información sobre las características importantes que poseen algunos maíces criollos, riqueza de Guanajuato, México y el Mundo.

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ÍNDICE

Pág.

I. INTRODUCCIÓN 4II. OBJETIVOS 5

III. DIAGRAMA DE FLUJO DE LA BASE DE DATOS 6IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 7

1. Aspectos agronómicos y fisiológicos 7-161.1 Caracterización racial de las colectas 7-16

1.1.1 Color 7-161.1.2 Días a madurez 7-161.1.3 Unidades calor 7-161.1.4 Rendimiento 7-16

2. Propiedades bioquímicas 162.1 Calidad nutricional 16

2.1.1 Concentración de proteína total 172.1.2 Contenido de aminoácidos esenciales 182.1.3 Relación proteína total vs zeínas 20

2.2 Propiedades nutraceúticas 212.2.1 Antocianinas en maíces criollos 21

2.3 Perfiles proteómicos de la proteína total y de sus fracciones 21-24

3. Variabilidad genética 243.1 AFLP’s 24

3.1.1 Dendrogramas 25-27V. CONCLUSIONES 28

VI. PERSPECTIVAS 30VII. REFERENCIAS 31-32

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I. INTRODUCCIÓN Las evidencias indican que México es un centro de origen del maíz y los maíces criollos representan reservorios de diversidad genética (germoplasma), que fueron domesticados y han evolucionado a lo largo de miles de años de cultivo, en una gran variedad de razas genéticamente distintas. Éstas, han ido adaptándose a condiciones locales específicas de altitud, precipitación, temperatura, calidad de suelos, resistencia a plagas y enfermedades entre otras. Sus germoplasmas pueden ser la clave de la agricultura actual, por contener colecciones genéticas únicas. En el caso de las plagas, los mejoradores pueden acudir a estos maíces criollos y en ellos encontrar la resistencia a ciertos agentes nocivos e introducirlos a sus variedades por retrocruzas o por técnicas de ingeniería genética. Muchos de estos maíces no han sido estudiados desde el punto de vista agronómico, calidad nutricional, propiedades bioquímicas, funcionales y nutracéuticas, ni se ha evaluado su variabilidad genética, entre otras propiedades. En este proyecto se empezó a formar la base de datos, de veinte de las razas de maíces criollos, que representan la “población núcleo” de las diversas razas que aún se encuentran presentes en la región Centro y Sur de Guanajuato. De estos materiales se estudiaron algunos aspectos agronómicos, fisiológicos, fenotípicos, así como también algunas características nutricionales, proteómicas y variabilidad genética. Nuestra meta es lograr integrar la información de las poblaciones criollas de maíz, que se ubican en las regiones Suroeste y toda la región Norte de Guanajuato. De esta manera tendremos la base de datos completa con los Maíces criollos que actualmente se encuentran en nuestro Estado.

II. OBJETIVOS

Contactar a los agricultores de las distintas regiones del estado de Guanajuato y obtener muestras de los maíces criollos que ahí se siembran. Estudiar las diferentes razas de maíces criollos de “El Bajío de Guanajuato”, analizando los aspectos siguientes: 1- características de importancia agronómica que comprenden el fenotipo, el rendimiento y la precocidad; 2- la calidad nutricional incluyendo algunos aspectos bioquímicos y 3- la variabilidad genética entre ellas. Integrar toda la información obtenida hasta ahora, en una base de datos relacional que próximamente estará disponible en el sitio de “Internet” del CINVESTAV y del INIFAP en enero del 2007. Transferir la información de la base de datos en forma clara y resumida, a un Folleto como éste, con las características de importancia agronómica, nutricional y potencial nutraceútico, que tienen las razas de los maíces criollos estudiadas. Distribuir esta información a los comuneros, a los agricultores de pequeñas y grandes extensiones. Especialmente para aquellos que no tienen acceso a Internet. En una segunda etapa completar el estudio de las poblaciones criollas de las razas y colectas de maíces criollos más representativos, de las regiones, Norte, Centro-, Norte, y Sur-oeste que se siembran en el estado de Guanajuato. Así como, identificar las colectas más sobresalientes por sus características agronómicas, nutricionales y propiedades nutraceúticas, que éstas puedan tener. La información aquí obtenida permitirá dar un valor agregado que beneficiará a los agricultores que siembran estas razas de maíces criollos de “El Bajío” de Guanajuato. Toda la información recaudada permitirá integrar un panorama sobre la riqueza del germoplasma del maíz, de las regiones, Norte, Centro-norte, Centro, Centro-sur y Sur del Estado de Guanajuato, que estarán contenidas en la base de datos que estamos desarrollando. Nuestro interés es promover el consumo de los maíces criollos de calidad agrícola, nutricional y con características nutraceúticas para, incrementar su consumo y evitar su desaparición. Esta información podrá ser consultada por los Agricultores, Empresarios e Investigadores ya sea por Internet o en un Folleto como éste, que podrán adquirir en el CINVESTAV o en el INIFAP.

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III. Diagrama de flujo de la base de datos Figura 1. Diagrama de flujo de los componentes de la base de datos

BIODIVERSIDAD DE LAS RAZAS DE LOS MAÍCES CRIOLLOS DE

EL BAJÍO DE GUANAJUATO

ASPECTOS AGRONÓMICOS

CARACTERIZACIÓN RACIAL

PROPIEDADES BIOQUÍMICAS

CALIDAD NUTRICIONAL

CONCENTRACIÓN DE LAS FRACCIONES

PROTEÍNICAS

PERFILES PROTEÓMICOS DE

PROTEÍNA TOTAL Y SUS FRACCIONES

CONCENTRACIÓN DE LA PROTEÍNA

TOTAL

CONTENIDO DE AMINOÁCIDOS ESENCIALES

RELACIÓN ZEÍNAS / PROTEÍNA TOTAL

VARIABILIDAD GENÉTICA

AFLP’s

COLORDÍAS A FLORACIÓN

DÍAS A MADURACIÓNUNIDADES CALOR A MADUREZ

RENDIMIENTO Kg / ha

DENDROGRAMAS

INFORMAR Y PROMOVER LAS CUALIDADES DEL CULTIVO DE LOS

MAICES CRIOLLOS CON LOS AGRICULTORES Y

EMPRESARIOS

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IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

1 Aspectos agronómicos y fisiológicos de 20 colectas de maíces criollos seleccionadas Durante el año 2002 en la región Centro y Centro-sur del estado de Guanajuato, se colectaron 71 poblaciones de maíces criollos, seleccionadas por el Dr. Alfonso Aguirre Gómez y clasificadas racialmente por el Dr. Juan Manuel Hernández Casillas, experto en bancos de germoplasma de maíz. De estos materiales tanto agricultores como genetistas seleccionaron las 20 poblaciones mejores que representan la diversidad de esta región en el estado (población núcleo). A continuación se presenta una muestra de estos materiales.

1. COLECTA CEL0402

Color: Blanco

Raza: Celaya

Municipio: Romita

Comunidad: Ejido el Pedregal

Días a floración: 80

Días a madurez: 166

Unidades calor a madurez: 1,504.80

Rendimiento Kg/ha: 10,194.05

2. COLECTA CTUX0502

Color: Blanco

Raza: Celaya x Tuxpeño

Municipio: Silao

Comunidad:





8

3. COLECTA EOCC0602

Color: Colorado

Raza: Elotes Occidentales

Municipio: León

Comunidad:





4. COLECTA TZAM1002

Color: Blanco Amarillo

Raza: Tabloncillo Zamorano

Municipio: León

Comunidad:


Días a madurez:152



5. COLECTA ECON1502

Color: Negro

Raza: Elotes Cónicos

Municipio: Apaseo El Grande

Comunidad: Ejido Ojo Zarco




Rendimiento. Kg/ha: 8,132.58

9

6. COLECTA CEL1602

Color: Blanco Rosa

Raza: Celaya

Municipio: Celaya

Comunidad:





7. COLECTA CTAB2002

Color: Blanco

Raza: Celaya x Tabloncillo

Municipio: Apaseo El Grande

Comunidad:





8. COLECTA TAB2502

Color: Blanco

Raza: Tablilla de Ocho

Municipio: Valle de Santiago

Comunidad:





10

9. COLECTA MUS2602

Color: Blanco

Raza: Mushito x Celaya

Municipio: Valle de Santiago

Comunidad:





10. COLECTA CON3302

Color: Blanco

Raza: Cónico Norteño

Municipio: Yuriria

Comunidad: Ejido Ojo de Agua





11. COLECTA CTUX3502

Color: Blanco

Raza: Celaya x Tuxpeño

Municipio: Huanímaro

Comunidad:





11

12. COLECTA PEP3602

Color: Blanco

Raza: Pepitilla Bajío

Municipio: Yuriria

Comunidad:





13. COLECTA ANC4002

Color: Blanco

Raza: Ancho

Municipio: Tarimoro

Comunidad: Los Fierros





14. COLECTA 1000G4302

Color: Blanco

Raza: 1000 Granos (Sequía)

Municipio: Salamanca

Comunidad: S. José de Marañón





12

15. COLECTA 1000G4702

Color: Blanco

Raza: 1000 Granos (Cónico Norteño x Pepitilla) Municipio: Salamanca

Comunidad: S. José de Marañón





16. COLECTA CN5302

Color: Blanco

Raza: Cónico Norteño


Comunidad: San José Temascatio





17. COLECTA RAT5802

Color: Blanco

Raza: Ratón


Comunidad: San José Temascatio





13

18. COLECTA TAB6402

Color: Blanco

Raza: Tablilla de Ocho

Municipio: Tarimoro

Comunidad: El Acebuche

Días a floración:73

Días a madurez:166



19. COLECTA ECON6502

Color: Colorado


Municipio: Tarimoro

Comunidad: El Acebuche





20. COLECTA ECON6902

Color: Negro


Municipio: Tarandacuao

Comunidad: La Virgen





14

El clima constituye uno de los factores más importantes que afecta el crecimiento y el desarrollo de los cultivos. Las especies responden de manera diferente a los elementos climáticos, de forma tal que la producción y los rendimientos son directamente influenciados por ellos (Reddy, K.R. y cols., 1998). Unidades calor o días-grado En varios casos los procesos que desencadenan la floración y la fructificación son termodependientes. En otras palabras la temperatura es el factor principal que conduce al progreso normal del cultivo y determina su rendimiento (Constable y Shaw, 1988). Esto nos indica que cada especie necesita acumular una cierta cantidad de unidades térmicas para que se cumplan las etapas de su desarrollo. Esta acumulación térmica se expresa como días-grado y pueden calcularse progresivamente durante el período de cultivo, constituyendo un óptimo indicador de su tasa de crecimiento (Landivar J., y cols., 1998). El uso de los días-grado posibilita predecir la secuencia fenológica del cultivo en forma más precisa, que el considerar los días calendario y provee una excelente herramienta para evaluar agronómicamente las condiciones del cultivo (Peterlin y cols., 1994).

Figura 2a. Rendimiento máximo de varias colectas bajo condiciones de

temporal (Bajío 2002).

15

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

CEL040

2

CTUX05

02

OCC0602

TZAM10

02

ECON1502

CEL160

2

CTAB20

02

TAB25

02

MUS2602

CON3302

CTUX35

02

PEP3602

ANC4002

1000

G4302

1000

G4702

CN5302

RAT580

2

TAB64

02

CON6502

CON6902

Colectas

Día

s

0.00

2,000.00

4,000.00

6,000.00

8,000.00

10,000.00

12,000.00

14,000.00

Rendimiento kg/ha

Días a floraciónDías a madurez

Rendimiento

Figura 2b. Días de floración, maduración y rendimiento máximo de 20 colectas que incluyen 12 razas de maíces criollos bajo condiciones de temporal (Bajío 2002). Próximamente aparecerá en la página de Internet del CINVESTAV http://www.ira.cinvestav.mx e INIFAP http://www.inifap.gob.mx

ECON6902

1000G4302 1000G4702 CN5302 RAT5802

ANC4002 TAB6402 ECON6502

CTUX3502

CON3302 PEP3602

TAB2502 MUS2602

CEL1602

ECON1502 CTAB2002

EOCC0602 TZAM1002

CTUX0502

CEL0402

Figura 3. Localización de las 20 colectas de las razas de maíces criollos del estado de Guanajuato

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Como se observa en los datos de las 20 colectas seleccionadas y en la gráfica de las figuras 2a y 2b respectivamente, se puede concluir lo siguiente: a) La colecta 35 Celaya X tuxpeño CTUX3502 resultó ser la mas rendidora con 11,472.52 Kg./ha, con un período de floración de 80 días y su madurez a los 166 días. b) La colecta 53 Cónico Norteño CN5302 resultó ser la mas precoz con floración a los 68 días y su madurez a los 152 días, con un rendimiento de 11,115.6 Kg./ha. c) La colecta 65 Elotes Cónicos ECON6502 resultó ser la menos rendidora al producir 4, 573.38 Kg./ha, su floración ocurrió a los 75 días y su madurez a los 166 días. En el mapa de la Figura 3 están remarcadas las regiones, donde se obtuvieron las colectas de los maíces criollos seleccionados para este estudio. Ahí se observa que, la información hasta ahora recaudada corresponde a las regiones Centro-sur y Sureste del Estado de Guanajuato. Nuestro interés es completar el panorama sobre la riqueza del germoplasma del maíz, de las regiones, Norte, Centro, Centro-norte, con los hallazgos arriba mencionados. De esta manera se integrará toda la información, en la base de datos que estamos desarrollando. Nuestra principal propuesta es promover el consumo de los maíces criollos de calidad agrícola, nutricional, con propiedades nutraceúticas y evitar su desaparición. 2 Propiedades bioquímicas 2.1 Calidad nutricional Las proteínas son una parte esencial de los alimentos. A nivel mundial, las plantas son la fuente principal de las proteínas para la alimentación del hombre y del ganado. El consumo diario de proteína debe cubrir todos los requerimientos vitales, como son crecer, mantener funcionando cualquier organismo, llevando a cabo todas las funciones metabólicas diarias, durante toda la vida de éste. Por varios años el maíz junto con el trigo y el arroz han ocupado los tres principales lugares en la producción mundial, como fuente de proteína vegetal, para la alimentación del hombre y animales monogástricos (FAO, 2004). Las proteínas del maíz han sido estudiadas desde hace mas de 50 años (citado en Mertz, 1992) y se siguen estudiando en los maíces mejorados a través de diferentes técnicas, con el objetivo principal de lograr obtener proteína de maíz de mejor calidad con un contenido balanceado en los aminoácidos esenciales, especialmente en lisina, treonina y triptófano. La alimentación deficiente en uno o varios de los aminoácidos esenciales, en las concentraciones que se requieren consumir diariamente, son la causa de la desnutrición proteínica, y constituye uno de los problemas mas graves de los países en vías de desarrollo, como el nuestro. En este estudio se evaluó la calidad nutricional de las proteínas del maíz, de acuerdo a tres criterios:

1 Concentración de la proteína total. 2 Contenido de aminoácidos esenciales de la proteína total de la harina. 3 Relación de la concentración de las zeínas con la proteína total.

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2.1.1 Concentración de proteína total

El contenido de proteína total del grano de maíz, reportado en estudios, anteriores para maíces QPM, está en un rango de 8.0 a 11.0% en peso, (Mertz, 1992, Zarkadas y col. 2000). Los resultados de la cuantificación de la proteína total, de la harina de los granos de las distintas razas de los maíces criollos, se muestran en la Tabla 1 y revelan un rango de concentración de proteína total de 8.9 – 11.8% en peso de la harina entera y de 8.4% a 10.7% en peso de la proteína de harina deslipidizada. Los valores de la concentración de la proteína total de la harina entera y/o deslipidizada se encuentran dentro de los reportados para los maíces QPM y en algunos casos en concentraciones superiores a éstos, (Mertz, 1992, Zarkadas y col. 2000).

Tabla 1. Concentración de la proteína total de las harinas enteras y deslipidizadas, de los granos de maíz de diez colectas, expresada

en por ciento en peso.

No. Colecta Colecta Raza

Proteína total en harina entera

Proteína total en harina

deslipidizada4 CEL0402 Celaya - 10.06 EOCC0602 Elotes Occidentales 11.8 10.615 ECON1502 Elotes Cónicos negro 10.0 8.926 MUS2602 Mushito x Celaya 8.9 8.432 CON3202 Cónico Norteño - 9.039 TAB3902 Tablilla de Ocho - 9.740 ANC4002 Ancho 9.0 -43 1000G4302 1000 Granos (Sequía) - 10.7 58 RAT5802 Ratón 9.0 -65 ECON6502 Elotes Cónicos colorado 10.3 8.4

Método de BAC (Smith y cols. 1985) En el análisis del contenido de proteína total de la harina entera de las distintas colectas revela, que la raza Elotes occidentales, colecta EOCC0602 tiene la concentración de proteína mas alta, de 11.8% (gramos por ciento en peso), mientras que el maíz Mushito colecta MUS2602 presentó la concentración mas baja del 8.9 %. En este análisis aún falta cuantificar la concentración de la proteína total de las harinas enteras de las razas Celaya, colecta CEL0402, Cónico Norteño colecta CON3202, Tablilla de Ocho, colecta TAB3902, y 1000 Granos (Sequía), colecta 1000G4302. Durante el proceso de la extracción de la grasa de las harinas enteras (deslipidización) se extrajeron proteínas que tienen lípidos pegados (oleosinas). Por esto, la concentración de la proteína total en las harinas enteras es mayor, que en las harinas deslipidizadas. Entre las harinas deslipidizadas, la raza 1000 Granos contiene la concentración mas alta de proteína, 10.7%, casi igual que la harina

18

deslipidizada de la raza Elotes Occidentales EOCC0602 con 10.6%. Las razas de maíz Mushito x Celaya MUS2602 y Elotes Cónicos colorado ECON6502 presentaron nuevamente la concentración de proteína más baja, entre las harinas deslipidizadas con 8.4%. Existe una pérdida de proteína del orden del 5.6% para la proteína deslipidizada de Mushito por Celaya y de 18.4% para la harina deslipidizada de Elotes Cónicos colorado. Sugiriendo que esta raza tiene un mayor contenido de oleosinas en la proteína total. Esto se confirmará con estudios posteriores. Falta cuantificar el contenido de proteína total de la harina deslipidizada de las razas Ancho colecta ANC4002 y Ratón colecta RAT5802. 2.1.2 Contenido de aminoácidos esenciales de la proteína total de la harina entera y deslipidizada de los maíces criollos En cualquier sistema biológico las proteínas están formadas por 20 L-aminoácidos. En el caso de los animales monogástricos como el hombre, no producen nueve de los veinte aminoácidos que se utilizan en la síntesis de proteínas. Estos los obtiene de los alimentos que diariamente consume. A estos nueve aminoácidos se les conoce como aminoácidos esenciales y son: 1- Histidina (His), 2-Treonina (Tre), 3- Valina (Val), 4- Metionina (Met), 5- Isoleucina (Ile), 6- Leucina (Leu), 7- Fenilalanina (Fen), 8- Lisina (Lis) y 9- Triptófano (Trp). Si el hombre no ingiere alimentos con la concentración adecuada de alguno de estos los aminoácidos esenciales en la comida diaria, se desnutre. En los cereales como el maíz, trigo y arroz en general, se observa una concentración baja de lisina, triptófano y treonina. En el caso del maíz esto se debe a que el grupo de proteínas más abundantes del grano son las zeínas (prolaminas) que no contienen Lisina y Triptófano. Por esta razón puede haber una relación inversa entre la calidad del maíz y el contenido de zeínas. El análisis de la composición de los aminoácidos de las harinas enteras y deslipidizadas de las diez colectas de maíces criollos, reveló que hay una gran variabilidad en la calidad nutricional de la proteína de las harinas, con respecto a su contenido balanceado de los aminoácidos esenciales. En este análisis no se determinó triptófano, porque el método de hidrólisis ácida utilizado, lo destruye (Bidlingmeyer y col, 1984). Con excepción de la raza Ratón colecta RAT5802 que reveló una excelente calidad de proteína balanceada en ocho de sus aminoácidos esenciales, hecho inusual por tratarse de maíz, con un contenido de lisina de 5.3% en moles comparado con la concentración de 4.5% en moles, de la concentración recomendada por la FAO para este aminoácido para niños de 2 a 5 años. Otras dos razas interesantes son la raza 1000 Granos colecta 1000G4302 cuyo contenido de lisina es de 2.6% que corresponde al 58% de los requerimientos y la raza Mushito colecta MUS2602 que contiene 2.5% que corresponde al 55% de los requerimientos de la FAO. En el caso de la colecta 1000G4302 también la treonina se encuentra en 48% de los requerimientos básicos, como se observa en la Tabla 2.

Tabla 2. Composición de aminoácidos de las harinas enteras de los maíces criollos, en por ciento en moles Colecta CEL0402 EOCC0602 ECON1502 MUS2602 CON3202 TAB3902 ANC4002 1000G4302 RAT5802 ECON6502

Raza Celaya Elotes Occidentales

Elotes Cónicos

Mushito x Celaya

Cónico Norteño

Tablilla de Ocho Ancho

1000 Granos (Sequía)

Ratón Elotes Cónicos

Valores FAO1

ASX* 4.1 4.4 6.6 3.2 9.1 9.6 7.4 10.4 6.3 6.5GLX** 14.1 10.7 14.9 11.3 11.4 13.9 14.9 12.3 12.0 15.0SER 7.1 5.9 5.4 5.4 4.1 4.0 4.6 2.8 5.8 4.7GLI 5.4 7.6 5.8 6.8 4.6 5.2 4.3 5.8 6.6 4.9 HIS*** 1.7 2.7 2.2 2.9 1.8 2.3 1.8 2.0 2.9 2.3 1.4 ARG 1.9 1.7 2.3 2.1 1.8 2.1 2 3.2 3.6 1.8 TRE*** 4.1 3.7 3.4 3.8 2.6 2.0 2.3 1.6 3.8 3.3 3.4 ALA 15.5 9.9 15.2 12.1 17.2 18.8 16.8 19.0 9.8 14PRO 14.4 19.7 11.2 19.6 10.3 7.6 8.9 6.8 13.0 12.9TIR 1.9 4.0 1.5 4.6 2.6 2.1 2.3 2.2 2.3 1.5 VAL*** 5.6 4.8 5.3 2.6 4.2 4.4 5.1 5.2 6.2 4.6 3.5MET2*** 2.43 7.2 3.3 4.9 6.6 5.1 4.5 5.9 4.7 6.1 CIS2 1.03 2.8 3.0 2.8 4.8 3.7 3.0 4.4 0.0 2.1 ILE*** 3.1 2.2 2.9 2.4 1.9 2.0 2.5 2.6 3.2 2.9 2.5LEU*** 12.8 8.5 12.1 9.5 11.3 12.1 13.4 10.2 11.4 12.6 5.8 FEN*** 3.4 3.0 3.3 3.5 3.7 3.2 3.9 2.9 4.5 3.5 LIS*** 1.7 1.2 1.6 2.5 1.9 1.7 2.1 2.6 3.5 1.4 4.5 CIS + MET 3.4 10.0 6.3 7.7 11.4 8.8 7.5 10.3 4.7 8.2 3.0FEN+TIR 5.3 7.0 4.8 8.1 6.3 5.3 6.2 5.1 6.8 5.0 4.0

*** Aminoácidos esenciales. El TRP no se cuantificó porque la técnica de hidrólisis ácida lo destruye. ASX*≡ ASN + ASP; GLX**≡ GLU + GLN. (Método Bidlingmeyer y col, 1984) 1Patrón de requerimientos de la FAO para niños de 2 a 5 años de edad expresado en por ciento en moles (FAO, 1985) 2Aminoácidos oxidados para su cuantificación. 3Aminoácidos no oxidados para su cuantificación.

2.1.3 Relación de proteína total vs zeínas Aunque el maíz aporta una gran cantidad de proteína en la dieta del hombre y los animales monogástricos en el mundo. Sin embargo, la calidad de su proteína depende directamente de la composición balanceada de los aminoácidos esenciales y de manera indirecta de la concentración de las zeínas, que representan más del 50% de su proteína total de la harina. Esta demostrado que estas proteínas carecen de lisina y triptófano, dos aminoácidos esenciales. Por esto la calidad del maíz baja, cuando aumenta la concentración de las zeínas. En la Figura 4, se muestra la comparación de las concentraciones de la proteína total con las zeínas de diez colectas. La harina entera del maíz RAT5802 presentó un contenido relativamente alto de lisina en un 118% comparado con los valores de la FAO, en su composición de aminoácidos de la harina total (Tabla 2), y como era de esperarse, su contenido de zeínas es el más bajo comparado con los valores de las otras razas analizadas, Por otro lado los maíces MUS2602, ANC4002, CON3202 también siguen esta regla. Sin embargo la colecta 1000G4302 que tiene más de la mitad de los requerimientos de lisina y más del 60% de la concentración de zeínas, representa la excepción de la regla.

0

20

40

60

80

100

120

CEL040

2

OCC0602

CON1502

MUS2602

CON3202

TAB3902

ANC4002

1000

G4302

RAT5802

*

CON6502

Proteína total Zeína

*Harina entera

Figura 4. Comparación de la concentración de la proteína total contra las zeínas de diez colectas

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2.2 Propiedades nutracéuticas La palabra nutraceútico incluye a dos propiedades benéficas que tienen un grupo de componentes de los alimentos: benefician la salud y protegen contra varias enfermedades. Así el color de los granos de algunas mazorcas de los maíces criollos se debe a la presencia de las antocianinas que son compuestos flavonoides de diferente color, que se producen en las semillas de algunas razas de maíces. 2.2.1 Antocianinas en maíces criollos Las antocianinas como casi todos los flavonoides son de color morado, negro o rojo, y está aceptado que estos compuestos coloridos, no tienen efecto tóxico ni mutagénico. Por el contrario, las antocianinas pueden inhibir la mutagénesis producida por los carcinógenos ambientales. Algunas antocianinas de maíz han sido muy estudiadas por sus propiedades antitumorales contra algunos tipos de cáncer (Hagiwara y cols., 2001; Buchanan y cols., 2000). Estos compuestos están presentes en las colectas: EOCC0602, ECON1502, ECON6502 Y ECON6902. 2.3 Perfiles proteómicos de la proteína total y de sus

fracciones La obtención del extracto total de proteínas de la harina de maíz (H) y de las fracciones proteínicas obtenidas de la harina total, en dos condiciones: harinas enteras y deslipidizadas, por extracciones secuenciales con disolventes de distinta polaridad y fuerza iónica obteniéndose en cada paso las siguientes proteínas: 1-albúminas, A; 2-globulinas, G; 3-zeínas o prolaminas, Z; 4-glutelinas-1, Gt1; 5-glutelinas-2, Gt2 y finalmente el residuo R de acuerdo al método modificado, descrito por Segura-Nieto y col, 1992. De las fracciones anteriores se obtuvieron, los perfiles proteómicos de cada una de las razas a través del análisis electroforético en geles unidimensionales, desnaturalizantes de poliacrilamida (SDS-PAGE) de acuerdo al método de Laemmli, 1970). En estos perfiles proteómicos se pueden apreciar algunos grupos de proteínas (bandas teñidas) que los identifican y en otra publicación se discuten estos resultados (Pérez Sánchez 2005; Ortíz Tinoco, 2005; Vera Reyes 2005, Carranza Huerta, 2005.

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Patrón electroforético de una extracción secuencial de proteínas. Tinción de plata. Carril M: Marcadores de peso molecular, H: Harina entera

total, A: Albúminas, G: Globulinas, Z: Zeínas, Gt1: Glutelinas 1, Gt2: Glutelinas, R: Residuo.

CEL0402 Maíz criollo Celaya 4 harina entera. (Pérez Sánchez, 2005)

EOCC0602 Maíz criollo Elotes Occidentales harina deslipidizada. (Ortiz Tinoco ,2005)

CON1502 Maíz criollo de la colecta Elotes Cónicos Negro harina des-lipidizada. (Carranza Huerta, 2005)

MUS2602 Maíz criollo Mushito harina

deslipidizada. (Vera Reyes, 2005)

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Patrón de proteínas de una extracción secuencial en tinción con plata*.

M: marcadores, H: Harina entera, A: Albúminas, G: Globulinas, Z: Zeínas, Gt1: Glutelinas 1, Gt2: Glutelinas 2, R: Residuo.

CON3202 Maíz criollo Cónico Norteño harina deslipidizada.

TAB3902 Maíz criollo Tablilla de Ocho harina deslipidizada. *Tinción Coomassie.

ANC4002 Maíz criollo Ancho harina entera.

1000G4302 Maíz criollo Mil Granos harina deslipidizada. *Tinción Coomassie.

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Patrón de proteínas de una extracción secuencial en tinción con plata.

M: Marcadores, H: Harina entera, A: Albúminas, G: Globulinas, Z: Zeínas, Gt1: Glutelinas 1, Gt2: Glutelinas 2, R: Residuo.

RAT5802 Maíz Criollo de la Raza Ratón harina entera.

CON6502 Maíz criollo de la colecta 65 Elotes Cónicos Rojo harina deslipidizada. (Carranza Huerta, 2005)

Es evidente que los patrones electroforéticos de las proteínas totales y de sus grupos de proteínas de cada colecta, presentan diferencias evidentes que son difíciles de identificar en geles de una dimensión. Estudios preliminares de estas muestras en geles de dos dimensiones revelan discrepancias entre cada raza que habrá de estudiarse de una manera mas profunda. 3 Variabilidad genética 3.1 AFLP’s Para medir la cantidad de variación genética en las colectas, se realizaron tres muestreos de cinco plantas, en cada una de las colectas (M1 a M3). A cada muestra de cinco plantas se le extrajo el ADN y luego se obtuvo la huella genética, mediante la técnica de marcadores conocida como Polimorfismo en la longitud de los fragmentos de ADN amplificados o “AFLP’s” (de las siglas en inglés, Amplified, Fragment, Length, Polymorphism). Con esta técnica se identificaron 300 marcadores con los cuales se realizó el análisis de diversidad. Para ello se obtuvo una matriz de coeficientes de similitud de acuerdo con Dice (1945) y Nei y Li (1979), esta matriz posteriormente se somete a un análisis de grupos ó “clusters”, descritos por Sneath y Sokal (1973) así como por Duna y Everitt (1982) conocidos como SAHN (Sequential Agglomerative Hierarchical

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and Nested clustering methods) utilizando el promedio de grupos no ponderado o UPGMA (Unweighted Pair-Group Method, Arithmetic Average). Con los métodos anteriores se puede construir una gráfica (Dendrograma) en forma de árbol, con el apoyo del software NTSYSpc, en donde las ramas integran varias colectas según el grado de similitud entre ellas, esto quiere decir que, en una región pueden existir varios criollos que crecen en el mismo ciclo de cultivo digamos en temporal y existe intercambio de polen, por ello, en las figuras 15 a 17, los grupos de similitud entre colectas significa que entre ellas hay cierto flujo o intercambio de genes, de ahí el grado de similitud. Como un caso contrario esta la colecta CEL0402 que generalmente no ha compartido sus genes con otros materiales criollos, por ello esta colecta CEL0402, generalmente la encontramos formando un grupo aparte, es decir que este material o fue introducido a la región desde otro lugar, o bien que en esa localidad solamente se siembra este criollo y no hay otro con quien intercambiar genes. Este análisis permite por tanto, conocer como se encuentran los maíces criollos de Guanajuato, y podrá ser útil para conocer el grado de contaminación con los híbridos comerciales para riego, una vez que el estudio se complete con todas las colectas de Guanajuato. En las graficas se presentan grupos de dos colectas por ejemplo en la figura 15 (muestra 1 M1), las colectas 1000G4702 y RAT5802 tienen un parecido del 92%, posiblemente estas colectas fueron sembradas muy cerca una de la otra y han intercambiado sus genes, pero el productor las ha diferenciado más por el tipo y la forma de su mazorca. Otros casos similares los encontramos en la figura 16, obtenida con la muestra 2 (M2), en donde las colectas ANC4002 y TAB6402 tienen un parecido de 92%, estas colectas tienen pocas hileras y son de grano algo harinoso, otras colectas similares en esta muestra son las CTUX3502 y PEP3602 con un parecido de 91%, pero entre CTUX3502 con CTUX0502 solo hay un 75% de parecido, aun y que son clasificadas como pertenecientes al mismo complejo genético de “Celaya con Tuxpeño”. 3.1.1 Dendrogramas Los dendrogramas de divergencia o árboles filogenéticos estas basados en el análisis de las secuencias nucleotídicas de los genes. El análisis se basa en que a medida que las especies divergen también lo hacen la secuencia de sus genes. Cuanto mas distante sea el parentesco con entre dos especies mas diferencias habrá entre sus secuencias génicas.

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Figura 15. Similitud entre 20 colectas de maíz, M1, DICE, SAHN, UPGMA,

muestra 1.


muestra 2.

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muestra 3. Como se puede apreciar en las figuras 15 – 17 los agrupamientos de las diferentes colectas no son tan similares entre ellas. Esto se explica por el reducido numero de marcadores que se están empleando en este análisis, y se espera que la diferencia entre los dendrogramas no sea tan grande cuando se complete el análisis. Estas tres gráficas son solamente un ejemplo de la biodiversidad encontrada en una pequeña región del estado de Guanajuato. Estas se localizan en la región centro y sur de Guanajuato. También se puede apreciar que la distancia genética entre ellas no es muy grande, lo que se puede atribuir al posible flujo génico de la región por sembrarse en lugares cercanos. Con este tipo de análisis se podrá medir objetivamente, el flujo genético entre el germoplasma de maíz actualmente disponible en Guanajuato. También permitirá determinar el grado de contaminación (inmigración) o la pérdida de genes (migración) entre los maíces criollos a través del tiempo.

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V. CONCLUSIONES

En Guanajuato se cultivan varias razas de maíces criollos por los productores de temporal y de riego, entre las cuales se encuentran: Ancho, Celaya, Cónico, Cónico norteño, Elotes cónicos, Elotes occidentales, Mil granos, Mushito, Pepitilla, Ratón, Tablilla de ocho, Tabloncillo Zamorano, además de formas intermedias con influencia de dos o más razas. En este proyecto se establecieron algunos criterios para formar la base de datos de los maíces criollos de El Bajío de Guanajuato, con enfoque en tres aspectos principales: agronómicos, bioquímicos y moleculares. Aspectos agronómicos. Entre los más importantes se pueden mencionar tres: morfología, tiempo de maduración y rendimiento. De las 20 colectas seleccionadas, la colecta 35 Celaya X Tuxpeño (CTUX3502) resultó ser la más rendidora con 11,472.52 Kg/ha, con un período de floración de 80 días y su madurez a los 166 días. La colecta 53 Cónico Norteño (CN5302) fue la mas precoz con floración a los 68 días y su madurez a los 152 días, con un rendimiento de 11,115.6 Kg/ha. La colecta 65 Elotes Cónicos (ECON6502) presentó el menor rendimiento al producir 4, 573.38 Kg/ha, su floración ocurrió a los 75 días y su madurez a los 166 días. También se observó que en los ambientes con mayor potencial productivo, por disponibilidad de humedad y buenos suelos, la raza Celaya es la más común y en algunos casos la más rendidora. En los ambientes menos favorables se encuentra una mayor diversidad de razas que logran subsistir por sus características génicas (por ejemplo la colecta 43 raza 1000 Granos (Sequía) con un rendimiento de 6,965.34 kg/ha como se muestra en la base de datos. Aspectos bioquímicos La calidad nutricional de las proteínas de los maíces criollos analizados en este proyecto, se evaluó de acuerdo a tres criterios: 1. Concentración de la proteína total, 2. Contenido de aminoácidos esenciales de ésta y 3. Relación de la concentración de zeínas con la proteína total. 1. La concentración de la proteína total de los maíces criollos se encontró con valores de 9%-11.8%, siendo éstos iguales o mayores a los maíces comerciales de 8.0% a 10.5% y de los “Quality Protein Maize” (QPM) de maíces mejorados 9.6% a 11.2% (Mertz 1992, Zarkadas y col. 2000).

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Durante el proceso de extracción de la grasa de las harinas enteras (deslipidización) se extrajeron proteínas que tienen lípidos pegados (oleosinas). Por esto, la concentración de la proteína total en las harinas deslipidizadas fue menor, comparada con la concentración de la proteína total en las harinas enteras. El contenido de aminoácidos esenciales reveló que existe por lo menos un criollo (RAT5802) de alto valor nutricional, con un contenido muy bien balanceado en 7 de los 9 aminoácidos esenciales y que presentan un contenido de Lisina de alrededor del 85% de la concentración recomendada por la FAO. Falta determinar la concentración de triptófano de las harinas. Es posible que existan otros criollos como éste, por lo que se requiere la caracterización de todas las razas de El Bajío, provenientes de las regiones Norte, Centro-norte del Estado, ya que en esta base de datos solo se han estudiado 10 razas de las regiones Centro y Centro-sur del estado de Guanajuato. Con este tipo de análisis y el de variabilidad genética, se podrá medir objetivamente, el flujo genético entre los germoplasmas de los maíces criollos actualmente disponible en Guanajuato. También permitirá determinar el grado de contaminación (inmigración) o la pérdida de genes (migración) entre los maíces criollos a través del tiempo. Para mayor información sobre las razas de maíces criollos del Bajío, consulte el disco compacto de la base de datos o ingrese a las siguientes direcciones: http://www.ira.cinvestav.mx http://www.inifap.gob.mx

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VI. PERSPECTIVAS

Con el fin de preservar y utilizar en una forma más sustentable la variabilidad de razas hasta ahora observadas, se considera necesario continuar con el estudio de los maíces criollos de las regiones Suoreste, Norte y Centro-norte, del Estado, para conocer sus características, desde el punto de vista agronómico, bioquímico y genético. Lo anterior, permitirá identificar las razas de maíces criollos importantes, por sus características agronómicas, nutricionales y biotecnológicas. Se propone que se lleven a cabo estudios más profundos sobre sus características agronómicas, nutricionales, nutracéuticas y biotecnológicas para impulsar la comercialización de estas razas, como productos diferenciados. Como caracterizar las antocianinas y sus propiedades nutraceúticas antitumorales. Otro caso se refiere a caracterizar las propiedades de las oleosinas que en algunas razas se encuentran en altas concentraciones. El fenómeno de la globalización en el aspecto agronómico, plantea riesgos con la introducción de materiales genéticos no nativos, que pueden afectar en diferentes maneras a las poblaciones nativas, pudiendo llegar a la desaparición de algunas razas. Los maíces criollos representan reservorios de diversidad genética únicas (germoplasma) que hay que conocer, identificar y preservar estas especies, ya que han sido domesticadas y han ido evolucionando a lo largo de miles de años de cultivo. Es evidente que este estudio y la base de datos que aquí se presenta es incompleta y se requiere continuar analizando las otras razas que se encuentran en el estado para poder valorar y registrar los distintos aspectos aquí mencionados. La diversidad de las razas de los maíces criollos de Guanajuato, debe ser protegida para evitar su desaparición. Los estudios con marcadores moleculares tipo AFLP’s, nos permitirán obtener sus huellas moleculares. Éstas nos servirán para medir en años posteriores, los cambios en las poblaciones que naturalmente ocurren por el manejo agronómico y con el paso del tiempo. Asimismo es importante obtener los patrones proteínicos bidimensionales tanto de la harina completa y/o de alguna fracción, que las identifique junto con los AFLP’s y así reforzar su identidad y detectar sus evolución.

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VII. REFERENCIAS

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