México como Centro de Origen del Algodón

Centro de origen de Gossypium hirsutum
Adriana Otero Arnaiz y Mario Eduardo Pérez Hernández
1. Introducción
El algodón Gossypium hirsutum pertenece a la familia Malvácea, a la tribu
Gossypieae y al género Gossypium (Cronquist, A. 1981). Las 50 especies que
comprende el género Gossypium se clasifican de acuerdo a su nivel de ploidia. El
número cromosómico básico de este género es 13, y se catalogan comúnmente
en ocho grupos genómicos diploides (2n= 2X= 26) clasificados de la A a la G y K,
y un grupo genómico tetraploide (2n= 4x= 52) denominado AD (Endrizzi, et al,
1985). De las especies descritas
para género Gossypium, sólo cuatro son
comúnmente cultivadas y se conocen con el término genérico de algodón. La
mayor parte del algodón cultivado deriva de dos especies tetraploides: G. hirsutum
(aproximadamente el 90% de la producción mundial) y G. barbadense
(aproximadamente 5% de la producción mundial) (Wu, et al., 2005). Por otra parte,
las especies diploides cultivadas son G. herbaceum (cultivado principalmente en la
India) y G.arboreum, (cultivado en zonas áridas de Asia y África). A nivel mundial
estas dos especies tienen una producción mínima ya que has sido desplazadas
por las especies tetraploides (Rajendran et al., 2005). Las cuatro especies de
algodón cultivado fueron domesticadas independientemente como fuente de fibra
para la manufactura de textiles (Brubaker, et al., 1999).
2. Evolución de las especies tetraploides de Gossypium
De acuerdo a estudios filogenéticos, se sugieren que cerca de 6 – 7 millones de
años, a partir de un evento de dispersión transoceánico, un taxón de linaje
Africano con genoma A (diploide), pudo dar eventualmente origen al genoma D
(diploide) americano. Se considera que este evento de divergencia pudo darse
principalmente en México (Senchina et al., 2003; Wendel y Cronn, 2003).
El origen de las especies tetraploides se remonta a alrededor de uno a dos
millones de años, a partir de la hibridación de un taxón divergente del grupo
africano, asociado al grupo genómico A, con un taxón asociado al grupo genómico
D. Después de la poliploidización, el nuevo grupo AD dio origen a las especies
tetraploides, incluyendo a G. hirsutum (Wendel et al., 1992; Senchina et al., 2003).
Probablemente G. herbaceum sea en la actualidad el organismo más relacionado
con aquel antecesor de genoma A, mientras que G. raimondii es la especie
diploide que conserva muchas de las características ancestrales de las plantas de
genoma D involucradas en el proceso de hibridación.
3. Centro de Origen y Domesticación
Los centros de domesticación para este género se ubican en África y el sur de
Asia Central, México y Sudamérica. Las dos especies de mayor cultivo a nivel
mundial son originarias del continente Americano, G. hirsutum y G. barbadense.
G. barbadense
es originaria de Suramérica (Perú). Por otra parte, desde los
trabajos de Vavilov (1992) en 1930 se considera que Mesoamérica (México y
América Central) es el centro de origen de la especie G. hirsutum (Wendel et al.,
1992; Brubaker and Wendel, 1994). Los restos arqueológicos más antiguos de G.
hirsutum datan de 3500 – 2300 años AC., probablemente de formas domesticadas
encontradas en cuevas del valle de Tehuacán, en el centro de México. Este
material arqueológico es más cercano a las razas modernas punctatum y latifolium
que a otras razas de G. hirsutum. (Smith and Stephens, 1971).
Por otra parte,
Brubaker y Wendel (1994), sugieren que el posible centro de domesticación se
localiza en el sureste de México, probablemente en la península de Yucatán, y que
este evento se dio durante el periodo precolombino. Diferentes muestras de
diversas regiones presentan características variables de domesticación, por
ejemplo, en cuanto al tamaño de las capsulas y las semillas, diferencias en la
latencia de semillas, y fibras mucho más delgadas (Stephens, 1958; Fryxell, 1992).
La dispersión de estas formas de algodón al resto de Mesoamérica y Sudamérica
presenta evidencias de que la población paso por un evento de cuello de botella,
durante el cual se redujo la variabilidad genética como consecuencia de la presión
de selección por la domesticación. Los genotipos seleccionados, con amplia
similitud a las variedades actuales, comprenden reducción en la latencia de la
semilla, hábito de crecimiento anual y fotoperiodo independiente de la floración
(Iqbal et al, 2001).
Estudios realizados por Hutchinson (1951), basados en los hábitos de crecimiento
y morfología de los ejemplares de mayor distribución, determinaron seis razas
domesticadas: morrilli, palmeri, richmondi, punctatum yucatanense, latifolium y
marie-galante; y una raza silvestre. Estas razas tiene diferente distribución
geográfica, y la mayor diferenciación de los tipos domesticados se encuentra en el
sureste de México.
El tipo de tierras altas de G. hirsutum, y sus variedades derivadas son la principal
materia prima para la industria textil del algodón en todo el mundo (Wu, et al.,
2005). Se considera que el centro de origen y diversidad del algodón de tierras
altas se encuentra cerca de los límites entre Guatemala y México (Hutchinson,
1951; Brubaker y Wendel, 1994), aparentemente dentro de la zona de distribución
de la raza latifolium.
Anexo
Cuadro 1. Especies del género Gossypium distribuidas en México
Especie
Grupo
Genómico
Distribución
1
G. thurberi Tod.
D1
Sonora, Baja California Sur,
Chihuahua
2
G. armourianum Kearn.
D2-1
Baja California Sur
3
G. harknessii Brandg.
D2-2
Baja California Sur
4
G. davidsonii Kell
D3-d
Baja California Sur, Sonora
5
G. aridum (Rose and Standl) Skov.
D4
Veracruz, Puebla, Guerrero,
Michoacán, Jalisco, Colima,
Sinaloa
6
G. raimondii Ulbr.
D5
México
7
G. gossypioides (Ulbr.) Standl.
D6
Oaxaca, Sinaloa
8
G. lobatum Gentry.
D7
Michoacán
9
G. laxum Phillips.
D8
Guerrero
10
G. trilobum (DC.) Skov.
D9
Michoacán, Morelos, Puebla,
Sinaloa
11
G. turneri Fryx.
D
Sonora
12
G. schwendimanii Fryxell y Koch
D
Michoacán
13
G. lanceolatum Tod.
D
Oaxaca, Guerrero, Michoacán,
Nayarit
14
G. hirsutum L.
AD1
*América central, Sureste de
México.
* *Baja California Sur, Sinaloa,
Oaxaca, Veracruz, Tabasco,
Chiapas, Yucatán
(Tomado de The biology of Gossypium Hirsutum L. and Gossypium babadense, Australian
Government, 2008; ARS-USDA).
*Distribución de las variedades silvestres de G. hirsutum L. Las zonas de cultivo de las variedades
comerciales se extienden hasta la parte norte del país.
**G. barbadense L. es una especie introducida originaria de Sudamérica (Percy y Wendel, 1990).
15
G. barbadense L.
AD2
Referencias
• Cronquist, A. 1981. An integrated system of classification of flowering
plants. Columbia University Press, New York. 1202 p.
• Brubaker C.L. & Wendel J. F. 1994. Reevaluating the origin of domesticated
cotton (Gossypium hirsutum; Malvaceae) using nuclear restriction fragment
length polymorphisms (RFLPs). American journal of botany. 81(10) p. 13091326.
•
Endrizzi, J.E., E.L. Turcotte and R.J. Kohel. 1985. Genetics, cytology and
evolution of Gossypium. Advances in Genetics 23: 271-375.
•
Wendel, J.F., and R.C. Cronn. 2003. Polyploidy and the evolutionary
history of cotton. Advances in Agronomy 78: 139-186.
• Wendel, J.F., Albert, V.A. 1992. Phylogenetics of the cotton genus
(Gossypium): Character-State Weighted Parsimony Analysis of chloroplast
DNA restrictions site data and its systematic and biogeographic implications.
Systematics Botany 17:115-143.
•
Seelanan, T., A. Schnabel and J.F. Wendel. 1997. Congruence and
consensus in the cotton tribe (Malvaceae). Systematic Botany 22: 259-290.
•
Senchina, D.S., I. Álvarez, R.C. Cronn, B. Liu, J. Rong, R.D. Noyes, A.H.
Paterson, R.A. Wing, T.A. Wilkins and J.F. Wendel. 2003. Rate variation
among nuclear genes and the age of polyploidy in Gossypium. Molecular
Biology and Evolution 20: 633-643.
•
Smith Jr., C.E., and S.G. Stephens. 1971. Critical identification of Mexican
archaeological cotton remains. Economic Botany 25: 160-168.
•
Stephens, S.G. 1958. Factors Affecting Seed Dispersal in Gossypium and
their Possible Evolutionary Significance. North Carolina Agricultural
Experiment Station Technical Bulletin No. 131. 32 pp.
•
Fryxell, P.A. 1992. A revised taxonomic interpretation of Gossypium L.
(Malvaceae). Rheedea 2: 108-165.
• Iqbal M.J., Reddy O.U.K., El-Zik K.M. and Pepper A.E. 2001. A genetic
bottleneck in the ‘evolution under domestication’ of upland cotton
Gossypium hirsutum L. examined using DNA fingerprinting. Theoretical and
Applied Genetics. 103:547–554
•
Hutchinson, J.B. 1951. Intra-specific differentiation in Gossypium hirsutum.
Heredity 5: 161-193.
•
Vavilov, N (1992) Mexico and Central America as a basic center of origin
of cultivated plants in the New World. Origin and Geography of cultivated
plants. UK. Cambridge University Press. 207-238.
•
Wu, J., X. Luo, Z. Wang, Y. Tian, A. Liang and Y. Sun. 2008. Transgenic
cotton expressing synthesized scorpion insect toxin AaHIT gene confers
enhanced resistance to cotton bollworm (Heliothis armigera) larvae.
Biotechnology Letters 30: 547-554.