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Evolución del maíz
Ivon Magaly Arcila Aristizabal
Asignatura: Fitomejoramiento
Profesor: Carlos E. Ñustez
2015
La coa fue el instrumento principalpara la siembra del maíz. Pinturamural de Diego Rivera, PalacioNacional, 1950.Fuente: www.arqueomex.com/S9N5n2Esp38.html
El origen y desarrollo de la agricultura en los últimos 10.000 años han hecho posible el incremento de la población yha liberado una fracción substancial de la población en la adquisición de alimentos por ellos mismos, mientras que síhay una participación en aspectos de evolución cultural (Beadle, 1980).
- La domesticación es una forma única de mutualismo que se desarrolla entre una población humana y unaplanta específica o población animal, que tiene fuertes ventajas selectivas para ambos socios.
- Lo que los diferencia de otras relaciones mutualistas, es el papel de la mediación humana constante en lapropagación y el cuidado de las plantas y los animales.
- Los humanos aumentan el fitness genético de las poblaciones objetivo, interviniendo en sus ciclos de vida, loque les permite aumentar en número, ampliar su alcance y hábitat mucho más allá de la de sus progenitoressilvestres. Esa domesticación inicial, permitió una mayor base de subsistencia segura y previsible, lassociedades humanas crecieron en tamaño y se expansión en nuevos y más desafiantes entornos (Zeder et al,2006).
Introducción
Introducción
El maíz había sidodomesticado de unagramínea anual existente -teosinte.
El maíz (Zea mays ssp. mays) se ve tan diferente a cualquier gramínea silvestre que identificar su ancestro silvestre ha sido un reto (Zeder et al, 2006).
1930
Mangelsdorf Beadle
propusieron diferentes hipótesis alternativasen relación con el origen del maíz
El maíz fue domesticado deun maíz silvestre (que estaextinto), y que la diversidadexistente en laespecie es el resultado de laintrogresión sustancial deespecies estrechamenterelacionadas como son lasgramíneas Tripsacum
1980: Técnicas bioquímicas y moleculares
Variación isoenzimatica y sitios de restricción mapeados en el genoma de cloroplastos
(Doebley, 1990)
Sci. Amer. 1980. vol. 242: 112-119, 162.
El teosinte silvestre crece en México, Guatemala y Honduras.: ésta especie es el ancestro directo del maíz moderno y fue transformado en un maíz primitivo a través de la selección humana.
El maíz fue totalmente desconocido en Europa yAsia, hasta la llegada de Colón en 1492: Cuba y enel hemisferio occidental. De 200 a 300 variedadesde maíz fueron cultivados. El desarrollo de losimperios Mayas, Aztecas e Incas se debe no sólo ala alimentación del maíz, sino a su capacidad desecado, almacenamiento y transporte.
En 1780 el explorador botánico Francisco Hernández describió el tesinte como una planta que “parece un maíz, pero tiene semilla trianguar”.
La domesticación del maíz desde la gramínea silvestre teosinte, ha sido reconstruido por experimentos de mejoramiento genético:
La espiga de teosinte es equivalente a la mazorca del maíz y consiste de una única línea de semillas en hilera, en forma de concha dura.
El cruce entre teosinte (a) y Maiz produjo un teosinte modificado, el cual puede ser similar a una forma transicional temprana.
Una sóla mutación en teosinte puede dar lugar a una variedad tunicada, en la cual el fruto duro ha sido convertido a blando, modificación de la gluma, las semillas pueden ser fácilmente desgranadas. Pudo haber sido un paso crucial en la domesticación de teosinte.
Cruces entre teosinte y maíz moderno, produjeron una pequeña y primitiva mazorca, la cual es similar al espécimen arqueológico (7000 años de antigüedad) encontrado en el sureste de EU y México.
El maíz moderno es una mostruosidad biológicacreada por domesticación prolongada. Es bienadaptado para producir granos pero incapaz desobrevivir bajo condiciones naturales.
Por evidencia: deque el teosinte hasido convertido pordomesticación a unaplanta alimenticia yun precursor lógicodel maíz: El mutantemaíz tunicado tieneunas aletas suavessemejantes a hojasque parecen glumas.
ECONOMIC BOTANY 44(3 SUPPLEMENT)
Taxonomía del maíz
Zea L. se compone de un grupo de gramíneas anuales y perennes nativas de México y Centroamérica. El género incluye taxones silvestres conocida por el nombre común "teosinte" y el cultivado, maíz.
En 1832 el botánico alemán, Schrader, registró la forma anual del teocintle con el nombre científico,Euchlaena mexicana Schrader. En 1910, el botánico estadounidense, A.S. Hitchcock, descubrió la formaperenne de teocintle, que la nombró Euchlaena perennis Hitchcock. Estas dos gramíneas son tandiferentes del maíz en la apariencia de sus mazorcas que su estrecha relación con el maíz no se reconocióen un primer momento.
Pero poco a poco, a través de los esfuerzos de varios botánicos vieron la relación entre estas especies y el maíz y Reeves y Mangelsdorf (1942) dieron reconocimiento formal a esta estrecha relación mediante la transferencia de estas especies en el género Zea, como Z. mexicana (Schrader) Kuntze y Z. perennis(Hitchcock) Reeves y Mangelsdorf.
En 1978 una nueva especie de teosinte perene (Z. diploperennis Iltis, Doebley & Guzman) fuedescubierta.
Wilkes (1967) definió seisrazas geográficas deteosinte, pero no intentósituar estas razas enalguna forma jerárquica.Cada una de éstas razastienen sus propiascaracterísticasmorfológicas.
Iltis and Doebley (1980)propusieron un Sistema declasificación jerárquicopara Zea, en el cual reflejasu presumible interacciónevolutiva. Este Sistema declasificación se basó en lascaracterísticasmorfológicas y ecológicasde cada taxón.
Taxonomía del maíz
Fuente: www.ced.agro.uba.ar/botanicovirtual/index.php?q=system/files/Division_Espermatofitas2_0.pdf
La sistemática Molecular ofrece evidencia para evaluar la clasificación taxonómica de teosinte y maíz.
Un análisis de variación isoenzimática en maiz y teosinte para 13 sistemas enzimáticos codificó para 21 loci.
Este trabajo incluyó 56 poblaciones de teosinte, representando el rango geográfico de la taxa Silvestre de Zeay 99 poblaciones de maíz desde Mexico y Guatemala.
Phylogeny of maize and Mexican annual teosinte rooted withZea mays ssp. huehuetenangensis based on microsatellites.Dashed gray line circumscribes the monophyletic maizelineage. Asterisks identify those populations of ssp.parviglumis basal to maize, all of which are from the centralBalsas river drainage. The numbers on the branches indicatethe number of times a clade appeared among 1000 bootstrapsamples. Only bootstrap values greater than 900 are shown.
Matsuoka et al. (2001) estudiaron la diversidad demaíz y teocintle a partir de microsatélites. ¿El maízes el producto de una sola o multiplesdomesticaciones de teosinte?Los análisis filogenético basado en los datos demicrosatélites favorecen fuertemente una soladomesticación. De acuerdo con los datos deisoenzimas, la única domesticación del maíz sederiva de Balsas teosinte.
Guilá Naquitz se encuentra a 5 km de la ciudad de Mitla, en el valle oriental montañosa de Oaxaca, 1926 msnm, en un bosque semiárido (matorrales espinosos). La precipitación anual no exceda de 600 mm.
Map of Mexico showing the location of Guilá Naquitz Cave and
the Tehuacán Valley, together with the modern distribution of
the populations of Zea mays ssp. parviglumis from the Central
Balsas River Valley, the molecular profiles of which suggest
that they are ancestral to maize.
Dos mazorcas halladas en cuevas desde Guilá Naquitz,
Oaxaca, México.
Se determine la edad por espectrometría de masas: 6250 años atrás. Son las mazorcas más Viejas de América.
Bloques de ligamiento de genes clave
Como parte de la teoría de la evolución del maíz, Mangelsdorf & Reeves, propusieron que los genes diferenciados de maíz y teosinte fueron agrupados en 4 o 5 bloques.
Plot de los 10 cromosomas del maíz-teosinte mostraron el efecto estimado de QTL, resumidos sobre las nuevecaracterísticas medidas en la arquitectura de la planta y la inflorescencia. La altura del área sombreada (gris) indica elefecto relativo de QTL a diferentes posiciones en los cromosomas. Seis regions de efectos importantes se reflejan enlos cromosomas del 1 al 5.
La región del cromosoma del brazo1L está más fuertemente asociadacon la arquitectura de la planta.
La región del cromosoma del brazo2S: hilera de la mazorca.
La región del cromosoma del brazo4S: controla la formación de lacúpula de la mazorca.
Regiones de amplio efecto en loscromosomas de brazos 1S, 3L y 5Stienen más efecto general enmultiples caracteres.
TIG AUGUST 1998 V OL . 14 N O . 8R EVIEWS
Maize and teosinte ears showing the effects of tga1. (a) Schematic drawings of longitudinal cross sections through teosinteand maize ears, showing the outer glume (OG) and cupule (CU). The teosinte ear has deeply invaginated cupules andhardened outer glumes that are curved upward, parallel to the axis of the ear, while the maize ear has flattened cupulesand softer, perpendicularly oriented glumes. (b) Comparison of ears from wild-type teosinte (left) and teosinte carryingtwo copies of the maize tga1 allele.
(a) Una plana de teosinte (Zea mays ssp. Mexicana, (b) una desus ramas laterales primarias con una espiguilla terminal (T) yestigmas (S) emergiendo desde la mazorca del teosinte ocultasdentro de la vaina. (c) una planta de maíz tipo silvestre. (d) unaplanta de maíz tipo silvestre con vástago de mazorca. (e) unmaíz con tb1 mutant y (f) su rama primaria laterial coninflorescencia masculina terminal pero sin mazorca.
F IGURE 1. The structure of the genic regions of the maize genome as composed of expressed genes in a sea of LTR retrotransposons with smaller miniature inverted repeat elements (MITEs) located within and adjacent to functional genes. Different retrotransposon and MITE families are represented by different colors.
Gracias.
