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Control genético del color del grano de sorgo

Publicado: 20 de mayo de 2022
Por: René Clará Valencia (Fitomejorador y Coordinador Regional, CENTA-INTSORMIL) ; Dr. Bill Rooney (Fitomejorador y Coordinador del INTSORMIL para América Central); Ing. Ever Adalberto Hernández (Presidente Junta Directiva, CENTA El Salvador); Ing. Abraham E. López Deleón (Director Ejecutivo, CENTA El Salvador); Dr. John M. Yohe (Director del INTSORMIL-University of Nebraska, USA); Dr. Guevisa Ejeta (Contribución de fotografía Purdue University, USA)
PRÓLOGO
El convenio CENTA-INTSORMIL se está ejecutando en el Centro Nacional de Tecnología Agropecuaria y Forestal (CENTA) desde el año 2000, avalado mediante Acuerdo Ejecutivo No. 1133 del ramo de Relaciones Exteriores y Decreto Legislativo No. 183, publicado en el Diario Oficial No. 231 del 8 de diciembre de 2000. Este convenio es congruente con la importancia que merece el cultivo de sorgo en El Salvador, mediante el cual científicos del CENTA, apoyados por científicos del INTSORMIL, desarrollan actividades para generar y transferir tecnología que beneficie a productores y productoras no solo de este país, sino de toda la región.

De esta forma, muchos logros obtenidos en el desarrollo de variedades e híbridos de sorgo, generados bajo este Convenio, están beneficiando a agricultores de todos los países de Centro América y de otras latitudes. Por esta razón, el CENTA se complace en apoyar esta publicación científica, para clarificar más el concepto del color del grano de sorgo, con el propósito de mejorar su calidad, y contribuir a la obtención de mejores productos que beneficien a todos los actores de la cadena agroalimentaria de este grano.
Abraham López Deleón, Director Ejecutivo CENTA
Control genético del color del grano de sorgo - Image 1

INTRODUCCIÓN
Actualmente existe un gran interés en la utilización del grano de sorgo como fuente de energía en la elaboración de alimentos para el consumo humano y/o animal, sustituyendo al trigo en la panificación y al maíz amarillo en la elaboración de alimentos concentrados; para tal efecto es necesario conocer el control genético del color del grano para mejorar su calidad.

El objetivo de esta información es describir brevemente las características genéticas principales, actualmente conocidas y que afectan objetivamente la apariencia del grano de sorgo.

El color del pericarpio y la gluma de la flor afectan la coloración de los productos alimenticios elaborados del grano. Hasta ahora se han identificado por lo menos diez pares de genes que afectan el color del grano de sorgo. El color del pericarpio es determinado básicamente por los genes: R_,Y_,I_,S_,B1_,B2_. Los genes P_ Q_ tanto como Tp_ afectan, la expresión de este juego básico.

GRANO DE SORGO:


El grano de sorgo (Fig. 1) es simplemente el ovario fecundado y maduro, el cual básicamente consta de un embrión, endosperma y el pericarpio. El que define el color del grano es el pericarpio, en donde están concentrados los genes que controlan el color.
Control genético del color del grano de sorgo - Image 2
Figura 1. Diagrama del grano de sorgo
Genotipos y Efecto de los Genes que Afectan el Color del Grano

I - COLOR DEL EPICARPIO


El epicarpio es la capa externa delgada del pericarpio que envuelve al grano.
Los genes RR y YY definen su color y la apariencia en el color del grano, de la siguiente forma:
R_Y_ epicarpio rojo
R_yy epicarpio blanco rrY_ epicarpio amarillo limón rryy epicarpio blanco
Como puede observarse, ambos genes actúan como complementarios

Control genético del color del grano de sorgo - Image 1
Figura 2. Alta variabilidad del color del grano de sorgo.

El pericarpio amarillo limón (Fig. 3 y 4) no esta del todo relacionado al factor (s) amarillo del endosperma y podría confundirse con él.
Control genético del color del grano de sorgo - Image 2
Figura 3 Color del pericarpio

El endosperma comprende el 80-85% del tamaño del grano y también determina la calidad de este. Está constituido por dos clases de almidón: amilasa y amilopectina. Un solo locus controla el tipo de almidón en el endosperma. El alelo dominante Wx controla el amiláceo y el homocigótico recesivo (wx) el ceroso.
Control genético del color del grano de sorgo - Image 1
Figura 4 Color del endosperma

El alelo dominante del gen Intensificador (I_), actúa sobre estos colores del epicarpio intensificando el color rojo (Fig. 5) y amarillo limón, pero en el color blanco parece opaco.

Control genético del color del grano de sorgo - Image 2
Figura 5 Efecto del gen Intensificador (I_) en el color rojo del pericarpio.

II - COLOR DE LA TESTA

El color de la testa depende de los genes Tp_ , tp tp. El dominante Tp_ presenta una pigmentación café y el recesivo (tptp) una pigmentación púrpura.
La pigmentación (Fig. 6) está determinada por los genes B1B1 y B2B2, de la manera siguiente:
B1_ B2_ presenta testa pigmentada
B1_ b2b2 testa no pigmentada b1b1 B2_ testa no pigmentada b1b1 b2b2 testa no pigmentada
Si el gen propagador (S_) está presente en forma dominante (Fig. 7, 8 y 9), los pigmentos café del dominante B1_B2_ se esparcen en todo el pericarpio. Cuando es homocigótico recesivo (ss), el color café del dominante B1_B2_ está contenido solamente en la testa. En otras palabras, el color café aparece en el pericarpio si los genes B1_B2_ están presentes, de otra manera no hay este efecto.
Control genético del color del grano de sorgo - Image 3
Figura 6 Grano blanco con testa no pigmentada (izquierda) y con testa pigmentada (derecha).
Control genético del color del grano de sorgo - Image 4
Figura 7 Interacción del gen propagador (S_) en el color rojo del pericarpio delgado y grueso.
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Figura 8 Efecto del gen propagador (S_) interaccionando con los genes B1_B2_ en el color rojo del grano.
Control genético del color del grano de sorgo - Image 6
Figura 9 Efecto del gen propagador (S_) interaccionando con los genes B1_B2_ en el color blanco del grano.

La presencia de taninos en la testa está correlacionada positivamente con la presencia básica de los genes dominantes B1_B2_, es decir que la pigmentación en la testa producida por estos genes es efecto de los fenoles condensados. La mayor o menor cantidad de taninos será determinada por la presencia de los genes intensificadores (I_) y propagadores (S_) interaccionando básicamente con los genes B1_B2_,Tp_, tp tp y con los otros genes que controlan el grosor del mesocarpio.


III - MESOCARPIO


El grosor de la capa del mesocarpio está determinado por los genes Z_ y zz (Fig. 10). El gen dominante Z_ resulta en un pericarpio delgado y un grano aperlado. El pericarpio delgado es traslúcido y permite que el color de la testa y del endosperma afecte la apariencia del grano. El homocigótico recesivo (zz) presenta un pericarpio grueso con una apariencia yesosa debido a la mayor concentración de almidones.
Control genético del color del grano de sorgo - Image 7
Figura 10
Genes (Z_ zz) que controlan el grosor del pericarpio en grano blanco.

IV - COLOR DE LA PLANTA

El color de la planta está controlado por los genes PP y QQ, donde P_Q_ para el color púrpura, P_ qq para el color rojo, pp Q_ es para el color canela oscuro, pp qq para el color canela claro de la planta. El color de la gluma y de la planta generalmente está asociado a estos pares de genes (Fig. 11, 12, 13 y 14). Los genes P_Q_ afectan el tejido maternal del grano y modifican los efectos de otros factores directos del color.

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Figura 11 Color de planta y de las glumas púrpura (P_Q_)

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Figura 12 Color de planta y glumas rojas (P_ qq)
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Figura 13 Color canela claro de la planta (pp qq).

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Figura 14 Plantas color canela oscuro (pp Q_).
Hay que hacer notar que la planta de sorgo es el resultado de todos los genes, aquellos conocidos y aquellos que todavía no pueden identificarse. Esta información solamente comprende los primeros.

V. INTERACCIONES IMPORTANTES

    • Un grano blanco cruzado con otro grano blanco puede aparecer una F1 blanca, café, roja o púrpura, dependiendo si interaccionan genes R_yy, rr yy, B1_B2_,S_, I_, tp tp.
    • Un grano blanco puede ser afectado por la presencia del gen Z_, cuando es dominante, el mesocarpio es delgado y el grano tiene una apariencia de perla, pero si es homocigotico recesivo el mesocarpio es grueso y el grano tiene una apariencia blanco yesoso.
    • Un grano blanco (R_yy) con testa pigmentada (B1_B2_), mesocarpio grueso zz zz, cruzado con otro de grano amarillo (rr Y_), con propagador (S_), intensificador (I_) y testa (tp tp), la F1 tendrá un grano color púrpura.
    • La presencia de genes B1_B2_ indicará que existen taninos en la testa del grano, los cuales pueden incrementarse hacia el pericarpio si interaccionan con los genes I_, S_, zz zz, Tp_, tp tp.
    • La interacción del gen I_ con genes de color rojo o amarillo intensifica el color, pero no lo hace con los granos de color blanco.
    • Los genes P_ Q_ que afecta el color de la planta, en general están correlacionados con el color de la gluma, pero existen plantas con glumas diferentes al color de la planta.
    • Esto quiere decir que existen interacciones interalélicas que cambian la expresión básica del color del grano y que explican el por qué al cruzar grano blanco por blanco resultan granos cafés o púrpuras. Cruzas entre granos rojos resultan granos púrpura, etc…

BIBLIOGRAFíA
  • House, Leland R. 1982. “El Sorgo”, Genética del Cultivo del Sorgo pps, 178 – 180. GRUPO EDITORIAL GACETA,S.A., México1982.
  • Miller, F.R. 1992. Improvements in Sorghum During the Last 25 Years.Proc. Second Australian Sorghum Conference, Gutton, Queensland, Australia. Feb 4-6. p.8.1.
  • Miller, F.R. 1991. A review of Utilization of Sorghum. Proc. Second Australian Sorghum Conference. Gutton, Queensland, Australia. Feb. 4-6. p.R21.
  • Wall, S. y Ross, W.M. 1975. Producción y Usos del Sorgo. Editorial Hemisferio Sur, Argentina. Pp 47.
    Revisión de Texto: Lic. Berta Nely Menjívar Comunicaciones, CENTA.
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Autores:
René Clará
CENTA El Salvador
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Abraham López Deleón
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