Variación genética mejoraría adaptación del frijol al calor

Con el cruzamiento del frijol común y una especie silvestre adaptada a los desiertos se creó una población de mapeo genético que permite analizar la tolerancia al calor, la cual incrementaría la capacidad de adaptación a las condiciones ambientales del frijol común.

Dentro de la población de estudio se observaron variables como rendimiento por hectárea, peso promedio de semilla, peso seco de cáscaras y peso seco de tallos en condiciones de estrés por calor.

En desarrollo de la investigación se encontraron diferentes regiones genéticas que explican la adaptabilidad a las altas temperaturas y que dejan claro que dicha tolerancia es un carácter que depende de múltiples genes.

Así lo señala el ingeniero agrónomo Sergio Andrés Cruz Ruiz en su trabajo de grado titulado “Identificación de QTLs asociados a la resistencia al estrés por calor usando poblaciones de frijol común interespecíficas derivadas de Phaseolus acutifolius”.

El trabajo fue dirigido por el doctor Steve Beebe, director del Programa de Mejoramiento Genético de Frijol para el Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT) Colombia, y la docente Diana Carolina López Álvarez, doctora en Ciencias Agrarias y del Medio Natural, y presentado en la Maestría en Ciencias Agrarias de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Palmira.

“Esta investigación busca usar una especie silvestre adaptada a condiciones de poca humedad para contrarrestar la vulnerabilidad de ciertos cultivos al cambio climático, en este caso el frijol”, afirma el agrónomo Cruz.

La población interespecífica se creó a partir del frijol común (Phaseolus vulgaris) y una especie de frijol silvestre (Phaseolus acutifolius) que fue evaluada como una fuente potencial de genes asociados con la tolerancia al calor.

Desde el desierto de Sonora

“Phaseolus acutifolius es una especie que evolucionó en un ambiente desértico, especialmente en el desierto de Sonora México, entonces se sabe que cuenta con los mecanismos para tolerar muy bien las altas temperaturas” afirma el investigador.

“Se identificaron regiones genéticas a lo largo del genoma, heredadas del frijol silvestre y presentaron un efecto negativo en condiciones de estrés por calor reduciendo el tamaño promedio de la semilla y el rendimiento” señala.

Como resultado destacable se encontró que algunas familias de esta población, al estar en condiciones de alto calor lograron superar el tamaño promedio de la semilla y mejorar el rendimiento con respecto a sus parentales, contrarrestando el efecto.

Según datos del Centro de Investigación de Agricultura Tropical (hoy Alianza Bioversity International – CIAT), el frijol es de las leguminosas más importantes para el consumo humano. Se cultiva en 129 países de los cinco continentes y se estima que 400 millones de personas lo consumen. América Latina es la zona de mayor producción y consumo, se calcula que más del 45 % proviene de esta región, donde es considerado como uno de los productos básicos de la economía campesina.

Cruces de frijol común y silvestre

Aunque P. acutifolius y P. vulgaris son especies diferentes poseen una organización muy similar dentro de los cromosomas de los genes, ya que son especies hermanas y se separaron evolutivamente hace poco tiempo.

Esta característica permitió cruzar cinco líneas de parentales vulgaris con dos parentales silvestres, los cuales se combinaron de 14 formas diferentes para obtener una población que se fue incrementando hasta llegar a 302 familias. A partir de la sexta generación se obtuvieron materiales estables en los cuales realizar el análisis.

Para este proceso se usaron dos invernaderos de calor con temperatura regulada –en la noche temperaturas por encima de los 25 oC y durante el día temperaturas mayores a 32 oC. Como el frijol común tiene un rango que se mueve entre 20 oC  nocturnos y 30 oC diurnos, el estudio se hizo con un grado de estrés moderado.

Para obtener la secuencia genética del material se usó el método de genotipado por secuenciación (GBS), y un análisis de asociación genética (BLINK) para delimitar las regiones asociadas con la resistencia al estrés por calor. Se encontraron 4 que explicaron más del 20 % de la variación fenotípica para las variables de rendimiento.

Esta investigación fue desarrollada en las instalaciones de la Alianza Bioversity International – CIAT, en Palmira (Valle del Cauca), a través de su Programa de Mejoramiento Genético.

El autor del estudio destaca que es la primera vez que se hace un estudio de asociación genética en Phaseolus acutifolius evaluando específicamente la tolerancia al calor, y señala que también es un punto de partida para analizar esta especie silvestre por el interés genético que se tiene en esta población.

Al respecto, recomienda realizar estudios más detallados de este material y en un ambiente natural en condiciones de calor real, ya que estos resultados se obtuvieron en ambientes controlados.