Caracterización fenotípica y genotípica de 18 accesiones del banco de germoplasma de achiote (Bixa orellana L.) de la Universidad EARTH.

Abstract

El achiote (Bixa orellana L.) es una especie valiosa debido al contenido de bixina presente en el arilo de sus semillas, este pigmento es utilizado en la industria alimentaria, cosmética y medicinal, además tiene un estrecho vínculo ancestral con el desarrollo evolutivo de la especie en el proceso de domesticación desde materiales silvestres hasta llegar a ser una especie cultivada. Este estudio se enfocó en caracterizar el fenotipo por medio de descriptores botánicos y generales y el genotipo a partir del análisis de la región ITS2 del ADN ribosómico para establecer relaciones filogenéticas entre las 18 accesiones de achiote del Banco de Germoplasma de la Universidad EARTH. De igual forma se realizaron ensayos de extracción de ADN genómico mediante el protocolo CTAB, ensayos de autopolinización y reproducción in vitro de anteras para evaluar la respuesta de las accesiones a estas tecnologías del fitomejoramiento. Los resultados a partir del dendrograma permitieron diferenciar cinco grupos filogenéticos los cuales poseen una estrecha asociación con base a la característica grado de espinosidad de las cápsulas. Al condensar el dendrograma a un 50 % se obtuvieron dos grupos diferenciados por la presencia o ausencia de espinas en las cápsulas, esto posiciona a esta característica como la determinante para el agrupamiento de los cultivares. Estos dos grupos presentaron diferencias estadísticamente significativas para las variables cuantitativas analizadas, siendo el grupo que posee cápsulas sin espinas el que presenta mayores resultados en las características peso seco de 100 semillas (g) y contenido de bixina (%); por otra parte, el grupo con presencia de espinas presenta mayor media para la variable número de semillas por cápsula. Los ensayos de extracción de ADN genómico sugieren en una siguiente fase establecer mejoras en la purificación; los ensayos de autopolinización revelaron una aparente autoincompatibilidad de acción tardía en algunos germoplasmas; por otra parte el cultivo in vitro de anteras sugiere incorporar ajustes al protocolo como la implementación de reguladores de crecimiento. Este estudio ha generado información importante sobre la identificación de morfotipos, la alta variabilidad genética de los materiales y además brinda una primera fase encaminada a la obtención líneas homocigotas con el fin de conservar la identidad genética de las accesiones del Banco de Germoplasma de la Universidad EARTH.Annatto (Bixa orellana L.) is a valuable species due to the content of bixin present in the aril of its seeds. The dye is used in the food, cosmetic and medicinal industry, and it has a close ancestral linkage with the evolutionary development of the species in the process of domestication from wild materials to cultivated species. This study focused on characterizing the phenotype through botanical and general descriptors and the genotype from the analysis of the ITS2 region of ribosomal DNA to establish phylogenetic relationships among the 18 annatto accessions from the EARTH University Germplasm Bank. Furthermore, genomic DNA extraction assays using the CTAB protocol, self-fertilization assays and anther culture assays were carried out to evaluate the response of accessions to these plant breeding technologies. The results from the dendrogram revealed the differentiation of five phylogenetic groups that have a close association based on the characteristic spinosity of the capsules. When condensing the dendrogram to 50 %, two different groups were obtained that were characterized by the presence or absence of spines in the capsules. This positions this feature as the determining factor for the grouping of cultivars. These two groups presented statistically significant differences for the quantitative variables analyzed: the group that had capsules without spines presented greater results in the characteristics of dry weight of 100 seeds (g) and bixin content (%); on the other hand, the group with the presence of spines presented a higher mean in the variable number of seeds per capsule. Genomic DNA extraction assays suggest in the next step set up improvements in DNA purification; self-fertilization assays revealed an apparent late-acting self-incompatibility in some germplasms; moreover in vitro anther culture suggests set up adjustments to the protocol such as the implementation of plant‑growth regulators. This study has generated important information on the identification of morphotypes, high genetic variability of materials and furthermore established a first phase seeking to obtain homozygous lines to preserve the genetic identity of the accessions in the Annatto Germplasm Bank at EARTH University.