Recolección, conservación y caracterización morfológica y molecular de poblaciones "criollas" de zapallo (Cucurbita maxima) colectadas en los valles andinos de la Argentina

Abstract

Las especies cultivadas de manera tradicional por las familias rurales en los valles andinos de la Argentina, constituyen importantes recursos alimentarios y fitogenéticos. La tendencia actual en el mejoramiento genético se enfoca a la generación de cultivos comerciales uniformes con una base genética estrecha. El reemplazo de las semillas tradicionales por semillas comerciales, sumado a factores socioeconómicos y ambientales, favoreció la pérdida de cultivos mantenidos y mejorados desde épocas precolombinas. Es de importancia crítica rescatar estos recursos que han sido seleccionados por los agricultores, están adaptados a las condiciones locales, y constituyen el reservorio de genes para las generaciones futuras por su contribución a la seguridad alimentaria local. Con la premisa de recuperar y conservar estos recursos fitogenéticos, se realizaron 8 expediciones de colecta entre los años 2005 y 2008, principalmente a las regiones andinas argentinas. Se obtuvieron 1642 entradas de 46 especies de hortalizas e información asociada a su consumo y producción. Las entradas recuperadas de especies de Cucurbita, incrementaron en un 500% las colecciones de este género conservadas en el Banco de Germoplasma de INTA La Consulta. En las especies hortícolas rescatadas, se observó una predominancia de Cucurbitáceas en los valles templados centrales; pimiento en los valles Calchaquíes; maíz y papa en los valles fríos de altura. El patrón de distribución de las especies se rige por una fuerte intervención antrópica, condiciones de altitud, suelo, clima y aislamiento. Hacia el NO del país la diversidad de especies fue mayor y esto se asocia a las prácticas de manejo y conservación de los cultivos propia de los pueblos originarios. Entre las hortalizas colectadas, el zapallo criollo (Cucurbita maxima) se destaca por ser un cultivo americano de gran importancia en la dieta y economías regionales andinas. Estos cultivares se están perdiendo por el éxodo rural, la sustitución de semilla criolla por semilla comercial y las sequías frecuentes. Si bien la recolección y multiplicación son fundamentales para evitar la pérdida y/o erosión genética de los zapallos criollos, dichas acciones carecen de valor sin una caracterización que permita conocer sus cualidades y aprovecharlos fundamentalmente en planes de mejoramiento. Veintisiete entradas de zapallo colectadas en Valle Fértil, San Juan y el Noroeste Argentino se evaluaron durante dos años en la Estación Experimental Agropecuaria (EEA) INTA La Consulta, San Carlos, Mendoza. Se midieron 49 caracteres de planta, flor, fruto y semilla. Las poblaciones se agruparon principalmente por caracteres de fruto, hábito de crecimiento y semilla. Se encontró gran diversidad morfológica tanto entre como dentro de cada entrada, así como la selección de materiales con caracteres deseables, posibles de ser empleados en el mejoramiento de la especie. La caracterización morfológica obtenida a partir de las 27 poblaciones de Cucurbita maxima se complementó con un estudio a nivel molecular. Los marcadores moleculares permiten evaluar en forma exhaustiva la variabilidad observada, proporcionando información fundamental para diseñar estrategias de conservación, selección de parentales, y de caracteres valiosos para el mejoramiento. Se analizaron las 27 poblaciones caracterizadas a campo mediante la utilización de marcadores microsatélites diseñados para Cucurbita pepo y Cucumis melo. Estos marcadores moleculares se ajustaron por primera vez para evaluar germoplasma argentino de Cucurbita maxima. Los fragmentos obtenidos se visualizaron en un analizador genético y los datos se evaluaron por métodos de estadística multivariada. Siete microsatélites amplificaron 26 alelos para C. maxima con un promedio de 3,10 alelos por locus. La diversidad genética alcanzó un valor promedio de 0,26, la heterocigosis observada fue de 0,17 y la esperada de 0,23, el contenido de información polimórfica promedió en 0,20. El porcentaje de loci polimórficos varió en un rango del 14% al 86%. Más del 80% de la diversidad fue encontrada a nivel intrapoblacional. No se encontró correlación lineal entre la diversidad observada y la distribución geográfica de las poblaciones. Los marcadores moleculares y morfológicos no mostraron una clara asociación. Las entradas conformaron 4 grupos en función de los caracteres del fruto, tipo de consumo y diversidad genética. Los resultados indican que a pesar del alto grado de alogamia de C. máxima, se observa una menor diversidad genética entre entradas que podría explicarse por el efecto de diversos procesos antrópicos y ambientales.

The species cultivated following their traditional practices by rural families in the Andean valleys of the Argentina, constitute important food supplies as well as plant genetic resources. The current trend in genetic improvement programs focuses on the generation of uniform commercial crops with a narrow genetic base. The replacement of traditional seeds for commercial seed, coupled with socio-economic and environmental factors favored the loss of crops that have been maintained and improved since pre- Columbian times. It is critical to rescue these resources which have been selected by the farmers, are adapted to local conditions, and constitute the reservoir of genes to future generations for their contribution to local communities’ food security. Taking into consideration the premise of recovering and conserving these genetic resources, 8 collection expeditions were conducted mainly to the Argentine Andean regions between the years 2005 and 2008. As results of the expeditions 1642 accessions of 46 species of vegetable crops were obtained, as well as the information associated with their consumption and local production. Recovered accessions from Cucurbita species increased by 500% the number of this genus collections preserved in the Germplasm Bank of the Agricultural Research Station INTA La Consulta. Among the horticultural species rescued a predominance of Cucurbitáceas in central temperate valleys was found; pepper collections were larger in Calchaquíes valleys; and corn and potato predominated in the high cold valleys. The pattern of species distribution is governed by strong anthropic intervention, and conditions of altitude, soil, climate and isolation. Species diversity was higher in the Northern regions of the country, and this pattern is associated with practices of crops management and conservation characteristic of native peoples. Among the collected vegetables, local squash (Cucurbita maxima) stands out as an American crop of great importance in the diet and regional economies of Andean communities. These cultivars are being lost by rural exodus, the replacement of traditional seeds for commercial seeds and frequent droughts. Recuperation and multiplication are fundamental to prevent loss and/or genetic erosion of traditional squash varieties, nevertheless such actions have no value without a characterization to know its qualities and use them principally in breeding plans. Twenty-seven squash accessions collected in Valle Fértil, San Juan and the Argentine Northwest were evaluated for two years at the EEA INTA La Consulta, San Carlos, Mendoza. Forty-nine characters of vegetative parts of the plant, flower, fruit and seed were measured. Populations were grouped primarily by fruit character, habit of growth and seed. Great morphological diversity both between and within each entry was found, and promising materials with desirable characters, putative to be used in the improvement of the species, were selected. The morphological characterization obtained from 27 populations of Cucurbita maxima was complemented by a study at the molecular level. Molecular markers allow assessing in a comprehensive manner the observed variability, providing critical information to design conservation strategies, selection of parental material, and to detect valuable characters for crop improvement. The same twenty seven populations, previously characterized in field studies, were analysed through the use of microsatellites markers designed for Cucurbita pepo and Cucumis melo. These molecular markers were adjusted to evaluate for the first time Argentine germplasm of Cucurbita maxima. The obtained fragments were visualized in a genetic Analyzer, and data were evaluated by multivariate statistical methods. Seven microsatellites amplified 26 alleles for C. maxima with an average of 3.10 alleles per locus. Genetic diversity reached an average value of 0.26, the observed heterozygosis was 0.17, the expected was 0.23, and the polymorphic information content was in averaged 0.20. The percentage of polymorphic loci varied within a range of 14% to 86%. About 80% of the diversity was found at the intrapoblacional level. Linear correlation between the observed diversity and geographical distribution of populations was not found. Molecular and morphological markers did not show a clear association. Accessions were included in 4 groups according to fruit characters, type of consumption and genetic diversity. The results indicate that despite the high degree of out crossing of C. maxima, less genetic diversity than expected among entries was found, and this pattern could be explained by the effect of several anthropogenic and environmental processes.