Variabilidad morfológica y genética de especies del género Lupinus en el estado de Puebla.

Abstract

Lupinus es un género con más de 200 especies, con importancia ecológica por su capacidad de fijar N2 a través de la asociación mutualista con bacterias, así como de solubilizar fósforo por medio de sus raíces denominadas proteoides, aunado a su potencial económico por sus propiedades nutrimentales debido a su alto porcentaje de proteína y aceite. En el presente trabajo se analizó la variabilidad morfológica en cinco especies, Lupinus montanus Kunth, L. campestris Schltdl. & Cham., L. exaltatus Zucc., L. barkeri Lindl. y L. marschallianus Sweet, de la región centro-oriente de Puebla, México. Primero, el estudio se enfocó a determinar los caracteres de plántulas durante 60 días que permitieron distinguir las especies. El análisis de componentes principales indicó que la longitud del cotiledón, el diámetro del cuello de la raíz, la altura de la planta, el número de hojas, el número de foliolos por hoja y la longitud del foliolo central permiten delimitar en etapas tempranas a las especies. Segundo, se realizó un estudio de la estructura y diversidad genética en L. campestris, L. exaltatus y L. montanus con marcadores moleculares (SSR), especies cuyas características morfológicas y nutrimentales de las semillas las hace transcendentales. Los resultados mostraron que el promedio de alelos totales varió entre las especies de 11.4 a 23.6. Los índices de diversidad fueron significativamente diferentes entre las siete poblaciones de L. campestris y nueve orígenes de L. montanus para los índices de diversidad. En L. exaltatus el porcentaje de loci polimórficos fue alto (90.5%) aunque sólo tres poblaciones se muestrearon. La heterocigocisidad esperada en las tres especies varió entre 0.17-0.50. El índice de fijación mostró un alto grado de heterocigosis. L. exaltatus tuvo un índice mayor de diversidad (H´=0.80). El índice de fijación promedio dentro de cada población (FIS) fue negativo en los tres taxa, y sólo L. montanus presentó valores negativos en el índice de fijación total (FIT). En los índices de fijación entre poblaciones (FST), L. montanus (0.041) mostró una menor diferenciación. No existió una correlación significativa entre las distancias genéticas y las geográficas en L. exaltatus y L. montanus. La diversidad fue alta en las tres especies, con altas tasas de migración en L. montanus y L. exaltatus, pero baja en L. campestris. Para finalizar, se estudió la variación en la supervivencia y variables agronómicas de diversas especies y procedencias en un ensayo de campo en la región de origen y en un ambiente común fuera de su región de origen (jardín). La supervivencia fue mayor en campo con un 43 % en promedio, con valores superiores en L. campestris y L. exaltatus. La variación fue significativa en la mayoría de los caracteres evaluados. En semillas llenas se estimó que L. campestris produjo 1458 kg ha-1, L. exaltatus 1358 kg ha-1 y L. montanus 665 kg ha-1 . Por lo anterior, L. campestris y L. exaltatus son las especies con mejores atributos agronómicos, lo cual las hace promisorias para su aprovechamiento y conservación. _______________ MORPHOLOGIC AND GENETIC VARIATION OF GENUS Lupinus SPECIES IN PUEBLA STATE. ABSTRACT: Genus Lupinus encloses more than 200 species, has ecological importance because of its capacity to fix N2 through a mutualist association with bacteria, as well as to solubilize phosphorus through its proteoid roots. This genus possesses economic transcendence due to its nutrimental properties specially because of its oil and high protein percentage. There was analyzed the morphologic variability of Lupinus montanus Kunth, L. campestris Schltdl. & Cham., L. exaltatus Zucc., L. barkeri Lindl. y L. marschallianus Sweet, from the central east region of Puebla, México. This study consisted in verifying which 60 days old seedling characters help to distinguish them. The principal components analysis determinate that cotyledon length, neck root diameter, plant length, leaf number, leaflets per leaf and central leaflet length, delimits this species in early stages of development as taxonomic classification elements. In addition, a study about genetic diversity structure of the transcendental species because of its morphological and nutrimental characteristics, L. campestris, L. exaltatus y L. montanus, was recognized with molecular markers (SSR), and shows that the total alleles average between species varies from 11.4 to 23.6. For diversity indices, there were found significant differences between seven L. campestris and nine L. montanus populations. In despite of only three populations were sampled. the polymorphic loci percentage for L. exaltatus was high (90.5). The expected heterozygosity for this species varies between 0.17-0.50. The fixation index shows a heterozygosity high degree. L. exaltatus had the higher diversity index (H’= 0.80). The average fixation index into each population (FIS) was negative for the three taxa and only L. montanus showed negative values in total fixation index (FIT). At the same time, L. montanus showed the least differentiation for fixation indices between populations (FST). No significant correlation occurred among genetic and geographic distances for L. exaltatus and L. montanus. The diversity was wide for the three species, with high migration rates for L. montanus and L. exaltatus, but lower for L. campestris. Finally, survival and agronomic features were studied in common garden field and field trials, tacking account several populations from five species. The survival was higher in field trial with 43%. The higher survival values were showed by L. campestris and L. exaltatus. The variation was significant for the majority of the evaluated features. With respect to filled seeds, L. campestris produced 1458 kg ha-1, L. exaltatus 1358 kg ha-1 and L. montanus 665 kg ha-1. Therefore, L. campestris and L. exaltatus display better seed production making them promissory species for conservation and use.