Proyecto - Biodiversidad Mexicana

Título del proyecto:
Análisis para la determinación de los centros de origen y diversidad de las especies
mexicanas del género Gossypium
Responsables de la investigación: M. en C. Ana Laura Wegier Briuolo, Biol. Lev Orlando
Jardón Barbolla, Biol.Valeria Alavez y Dr. Daniel Piñero. Instituto de Ecología de la UNAM.
Introducción
La radiación global del género Gossypium fue acompañada por la evolución substancial del
tamaño y de la estructura de los cromosomas. Se distinguen ocho grupos citogenéticos A, B, C,
D, E, F, G y K, los cuales se agrupan en tres subgéneros. El subgénero Gossypium que incluye a
los genomas distribuidos en África y Asia, C, G, y K. El subgénero australiano Sturtia, incluye a
los genomas A, B, E, y F, mientras que el subgénero Houzingenia abarca al genoma D
distribuido en América.
El género Gossypium abarca cerca de 45 especies diploides con 26 cromosomas y 5
especies del tetraploides (derivadas de la hibridación de dos genomas diploides, el genoma A y el
genoma D) con 52 cromosomas (Brubaker et al.1999). Wendel en 1992, realizó un estudio para
saber cuáles son las especies involucradas en dicha hibridización, y concluye que Gossypium
gossypioides, una especie que es actualmente endémica del estado de Oaxaca, y Gossypium
arboreum, una especie africana, fueron las que aportaron los genomas D y A respectivamente.
También compara las variedades cultivadas para inferir cuál era la más cercana a la
domesticación, y por lo tanto, la más parecida al genoma de Gossypium gossypioides; en ese
momento concluyó que la variedad cultivada llamada yucatanensii, sin embargo, no es clara la
definición y ni la clasificación de los nombres de las variedades. No obstante, lo que sí se sabe
con certeza es que la variedad yucatanensii que compara es un ejemplar de herbario que provino,
originalmente, de la Península de Yucatán.
La actual evidencia molecular indica que cada grupo del genoma es monofilético
(Wendel y Albert, 1992; Seelanan, Schnabel, y Wendel, 1997), pero las relaciones entre los
grupos fue esclarecida hace poco tiempo por una filogenia realizada con marcadores
moleculares, que incluye genes de cloroplasto y núcleo. Estimando los tiempos de divergencia,
se concluye una rápida diversificación del género. Los genes nucleares utilizados que resultaron
más informativos fueron FAD2-1 y Adh-A (Figura 1).
Figura 1. Historia evolutiva del género Gossypium, según la filogenia molecular múltiple
Actividades
El presente trabajo será realizado en tres fases:
1) Revisión de información disponible a la fecha. Durante la primera fase del presente
trabajo se realizará una revisión bibliográfica para recopilar y analizar la información
filogenética y filogeográfica del género Gossypium, en particular de las especies diploides y
tetraploides americanas, con el objetivo encontrar información que arroje herramientas para
determinar el origen geográfico de tres eventos cladogenéticos: El más antiguo es el origen de las
especies americanas (genoma D) entre las cuales se encuentran trece especies que habitan en la
actualidad en México (en ellas nos centraremos), para poder inferir cuáles tuvieron centros de
origen dentro del territorio mexicano y decidir si es necesaria mayor información para esta
determinación. El siguiente evento que nos gustaría referenciar geográficamente, es la
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hibridización de la especie del genoma A, proveniente de África, (un ancestro de G. arboreum L.
o G. herbaceum L.) y la especie del genoma D, que habitaba América, en donde se han reportado
principalmente dos especies, G. raimondii que se distribuye en Perú y G. gossypioides que es
endémica de Oaxaca. Estas evidencias nos conducirán, finalmente, a poder distinguir de mejor
manera el posible centro de origen y de diversidad genética de la especie tetraploide Gossypium
hirsutum.
2) Análisis de información genética. La segunda fase consistirá en la discusión y
elaboración de la metodología que permita contestar, cuáles son los centros de origen y de
diversidad genética de los tres eventos descritos en la primera fase, utilizando los recursos
disponibles seleccionados en la fase anterior, aunados a los datos genéticos de poblaciones de
Gossypium hirsutum obtenidos en nuestro laboratorio (Genética y evolución, Instituto de
Ecología, UNAM, en las tesis de Maestría en Ciencias Biológicas y Doctorado de Ana Wegier).
3) Integración, discusión y conclusión. Finalmente, durante la tercera fase se realizará la
integración de la información previa y los resultados, para poder realizar el análisis final.
También, se sugerirán los estudios que podrían realizarse en el futuro, tanto en el campo, como
en el laboratorio o mediante la elaboración de trabajos documentales, que permitan la
conservación y resguardo de los recursos filogenéticos de este género en nuestro país.
Meta
Contribuir a la determinación de los centros de origen y de diversidad genética de las
especies del género Gossypium mexicanas, aportando documentos científicos y
herramientas diseñadas para la facilitación de las decisiones que sobre estas especies sean
necesarias.
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Objetivos
Recopilar y analizar la información previa que ayude a la determinación de los centros de
origen y de diversidad genética de las especies mexicanas diploides del género
Gossypium, y de la especie tetraploide Gossypium hirsutum.
Analizar la información genética disponible en bases de datos y propia, así como
identificar la información faltante, para encontrar los centros de origen y de diversidad
genética de las especies mexicanas del género Gossypium.
Integración de documentos y herramientas que sirvan para la conservación de las especies
mexicanas del género Gossypium.
Preguntas relevantes
1. ¿Cuál es la diversidad de especies del género Gossypium en México y cómo se
distribuyen?
2. ¿Cuáles son las especies parentales de los miembros tetraploides del género Gossypium?
3. ¿Dónde se distribuyen las especies parentales de los miembros tetraploides del género
Gossypium?
4. ¿Cuál es el centro de origen de las especies parentales de los miembros tetraploides del
género Gossypium?
5. ¿Cual sería la metodología apropiada para la determinación del centro de origen y de
diversidad genética de Gossypium hirsutum?
6. A partir de los elementos anteriores, ¿qué regiones de México se pueden identificar como
centro de origen y de diversidad genética de las trece especies mexicanas diploides del
genero Gossypium?
7. A partir de los elementos anteriores, ¿qué regiones de México se pueden identificar como
centro de origen y de diversidad genética de Gossypium hirsutum?
8. ¿Qué investigaciones se recomienda realizar para concluir sobre el centro de origen y de
diversidad genética de las especies parentales de los miembros tetraploides del género
Gossypium?
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Documentos a entregar
1. Revisión de la información relevante sobre el origen del genoma A y las especies del
mismo, que habitan en México.
2. Revisión de la información relevante sobre el origen de los Gossypium tetraploides y de
Gossypium hirsutum.
3. Discusión y justificación de la metodología empleada para la determinación de centros de
origen y de diversidad genética de las especies del genero Gossypium.
4. Listado de bases de datos, recursos electrónicos y los marcadores moleculares y de
calidad disponibles sobre el género, con la selección y justificación de los seleccionados
para este estudio.
5. Resultados del análisis bioinformático y discusión de los mismos.
6. Documento con los elementos de la evidencia científica actual que permitan sostener a
México como Centro de origen y/o diversidad de las especies diploides del género
Gossypium. En este mismo documento se incluirán algunas recomendaciones y elementos
a considerar para la mejor conservación de la diversidad las mismas.
7. Documento con los elementos de la evidencia científica actual que permitan sostener a
México como Centro de origen y/o diversidad de Gossypium hisutum. En este mismo
documento se incluirán algunas recomendaciones y elementos a considerar para la mejor
conservación de la especie.
8. Perspectivas de las posibles investigaciones futuras para remediar las áreas en donde es
necesaria más información y propuesta de proyectos para la conservación de estas
especies en México.
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Calendario
Primera fase
Segunda fase
Tercera fase
MES
Actividades y resultados esperados
Investigación
Primer
Diseño
Análisis
Segundo
Integración
Perspectivas
documental
repote
metodológico
datos
reporte
de
para
parcial
resultados
investigaciones
parcial
Conclusiones
futuras
febrero
marzo
abril
mayo
junio
julio
agosto
septiembre
octubre
noviembre
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Presupuesto
El proyecto estima un financiamiento requerido de $100,000.00 MN, que serán utilizados para el
pago de salarios de los responsables y viáticos, y será realizado en un tiempo máximo de diez
meses. Como se describe a continuación:
Fases preliminares y entrega de reportes parciales
Períodos
Remuneraciones
Indicadores de éxito
Febrero, marzo y abril
Primer pago parcial $34,000
Primer
reporte
parcial:
listado de la información
revisada y descripción de
los datos seleccionados
para la integración con los
resultados
bioinformáticos.
Mayo, junio y julio
Segundo pago parcial $33,000
Segundo reporte parcial:
reporte
de
los
datos
obtenidos para realizar el
análisis bioinformático.
Discusión
sobre
la
apropiada metodología de
marcadores
moleculares
para responder nuestras
preguntas de interés.
Agosto, septiembre, Octubre y Tercer pago parcial $33,000
Reporte final: documento
noviembre.
con la integración, análisis
y perspectivas para las
investigaciones futuras.
Febrero – noviembre
$100,000
Siete documentos
entregados
7
Referencias
Brubaker C. L., A. H. Paterson, and J. F. Wendel. 1999. Comparative genetic mapping of
allotetraploid cotton and its diploid progenitors. Genome 42:184-203.
Wendel J. F., V. A. Albert. 1992. Phylogenetics of the Cotton Genus (Gossypium) Character
State Weighted Parsimony Analysis of Chloroplast DNA Restriction Site
Data and its
Systematic and Biogeographic Implications. Systematic Botany 17:115143
Seelanan, T., A. Schnabel, and J. F. Wendel.1997. Congruence and consensus in the cotton tribe
(Malvaceae). Systematic Botany 22: 259–290
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