Mejoramiento genético del perfil de ácidos grasos del aceite de maíz

Abstract

El aceite de maíz es un subproducto de la industria de molienda seca y húmeda, apreciado por su calidad nutricional. Los ácidos grasos saturados incrementan los niveles de colesterol total, mientras que los ácidos insaturados, como el ácido oleico, disminuyen los niveles sanguíneos de colesterol LDL (colesterol “malo”) y aumentan los de colesterol HDL (colesterol “bueno”). El objetivo general consistió en desarrollar y mejorar poblaciones de maíz por mayor contenido relativo de ácido oleico en el aceite, mediante selección recurrente fenotípica. A fin de evaluar la respuesta a la selección, se compararon los promedios de composición relativa de ácidos grasos de los granos de espigas S1 en tres ciclos consecutivos de selección. El método de selección aplicado fue efectivo para elevar el porcentaje de ácido oleico. A su vez, a partir de un panel de líneas elite de maíz desarrolladas por INTA Pergamino, se realizó la caracterización fenotípica, con el fin de determinar la variabilidad genética y heredabilidad para la composición acídica del aceite. El análisis de los componentes de varianza estimados permitió concluir que el componente genotípico fue el que contribuyó con la mayor parte a la variabilidad fenotípica. Las altas heredabilidades encontradas nos permitieron indicar una elevada confiabilidad del fenotipado llevado a cabo para la búsqueda de asociaciones con marcadores moleculares. Teniendo en cuenta la clasificación de los ácidos grasos según grupos heteróticos pudo detectarse una alta diversidad entre grupos, y un mayor contenido de oleico en el germoplasma de origen argentino comparado con el americano. Se realizaron también tres estudios a nivel molecular. El primero consistió en la búsqueda de marcadores moleculares asociados a la composición relativa de ácidos grasos a partir de poblaciones biparentales producto del cruzamiento de dos líneas contrastantes. El segundo estudio consistió en determinar cambios en la frecuencia de marcadores entre ciclos de selección recurrente de una población de maíz para incremento del porcentaje relativo de ácido oleico. En el tercer estudio se evaluó la utilización de marcadores en la conversión de líneas elite de maíz a versiones alto oleico. Se detectaron QTLs para contenido diferencial de ácido oleico y linoleico en el cromosoma 6, resultado que coincidió con lo hallado a través de las variaciones en las frecuencias alélicas a lo largo de los ciclos de selección evaluados. Por último, se pudo observar una fuerte asociación entre el contenido relativo de ácido oleico y los marcadores moleculares analizados en plantas provenientes de las líneas LP29 y LP214, a las cuales se les está incorporando el carácter alto oleico mediante cruzamientos y retrocruzamientos. Se señala, de esta forma, la relevancia de utilización de estos marcadores en programas de selección asistida para maíz alto oleico.

Maize oil is a co-product of the dry and wet milling industry, highly appreciated for its nutritional quality. Saturated fatty acids increase levels of total cholesterol, while unsaturated acids such as oleic acid, decrease blood levels of LDL-cholesterol (“bad” cholesterol) and increase HDL-cholesterol (“good” cholesterol). The general objective was to develop and improve maize populations for greater relative content of oleic acid in the embryo, through phenotypic recurrent selection. In order to evaluate the response to selection, the averages of relative fatty acid composition of S1 ear kernels were compared across three consecutive cycles of selection. The method of selection applied was effective to increase the percentage of oleic acid. In addition, a panel of elite maize inbred lines developed by INTA Pergamino, was evaluated in order to determine the genetic variability and heritability of the acidic composition of oil, for future mapping association studies. The analysis of the estimated components of variance allowed us to conclude that the genotypic component contributed most to the phenotypic variability. The high values of heritability obtained indicated a strong reliability of the phenotyping carried out for the search of associations with molecular markers. Given the classification of fatty acids according to heterotic groups, a high diversity between groups was detected, and a greater oleic acid content in the germplasm of Argentine origin compared with the American. Furthermore, three studies at the molecular level were performed. The first consisted in the search of molecular markers, SSR, associated with the relative composition of fatty acids from populations resulting of the crossing of two contrasting lines. In the second study, we determined changes in the frequency of SSR between cycles of recurrent selection of a maize population to increase the relative percentage of oleic acid. In the third study, we evaluated the use of molecular markers in the conversion of elite maize lines to high oleic versions. QTLs for differential oleic and linoleic acid content were detected on chromosome 6, a result consistent with those obtained through variations in allele frequencies over the cycles of selection evaluated. A strong association was also found between the relative content of oleic acid and the molecular markers analyzed in plants from lines LP29 and LP214, to which the high oleic character is being incorporated by means of crossings and backcrosses. The relevance of use of these markers in assisted selection programs for high oleic maize is thus indicated.