2023.08.03.11
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Caracterización fenotípica en flores de Cacao (Theobroma cacao l.) en 40 híbridos experimentales en la finca experimental La Represa
Phenotypical characterization of Cocoa flowers (Theobroma cacao l.) in 40 experimental hybrids at La Represa experimental farm
Cyntia Erazo-Solorzano
1 , Jaime Vera-Chang1, Diego Tuarez-García2*, Luis Vásquez-Cortez2,3,6, Kerly Alvarado-Vásquez2,3,6, Carlos Zambrano1, Karen Mindiola Véliz1, Raúl Mora Yela1, karol Revilla Escobar1
1 , Jaime Vera-Chang1, Diego Tuarez-García2*, Luis Vásquez-Cortez2,3,6, Kerly Alvarado-Vásquez2,3,6, Carlos Zambrano1, Karen Mindiola Véliz1, Raúl Mora Yela1, karol Revilla Escobar1 1 Facultad de Ciencias de la Industria y Producción Universidad Técnica Estatal de Quevedo
2 Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí
3Instituto de Posgrados, Universidad Técnica de Manabí.
4 Universidad Americana de Europa México-Cancún; Universidad Técnica del Estado de Quevedo-(UTEQ), Ubicado en el km 7 ½ vía Quevedo – El Empalme, entrada a Mocache Quevedo, Los Ríos, Ecuador.
5 Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria, Departamento de Recursos Fitogenéticos
6Universidad del Cuyo-Argentina
*Autor de correspondencia. Diego Tuarez García ([email protected])
Available from: http://dx.doi.org/10.21931/RB/2023.08.03.11
RESUMEN
La polinización es una de las prácticas más determinantes en el cultivo de cacao; por ello con el objetivo de determinar la autocompatibilidad, y evaluar la morfología de la flor, la presente investigación se realizaó en la finca experimental “La Represa”, Quevedo, Ecuador. Para el efecto, se empleó un diseño completamente al azar DCA, con cuarenta tratamientos, considerando como tratamientos a los híbridos de cacao utilizados, con tres repeticiones. Para determinar las diferencias entre las medias, se aplicó la prueba de rangos múltiples de Tukey (Pocompat Se realizaron pruebas de polinización manual para determinar el porcentaje de fecundación con quince flores por tratamiento, cuyo porcentaje de polinización sobresalieron los tratamientos T26 y T38 con el 100% de autocompatibilidad, seguido del T15 y T35 con 80% de autoimcompatibilidad. También se registraron variables como el largo y ancho de sépalo y pétalo, largo de pedúnculo, largo del estaminoide y pistilo, y el peso de la flor en donde sobresalieron diferentes híbridos, tales como el T1 y T11 para largo y ancho del sépalo con 2.70 y 8.20 mm respectivamente. En el largo y ancho del pétalo resaltaron los tratamientos T10 y T26 con 2.50 mm. En el largo del pedúnculo resalto el T20 con 1.81 mm y T6 con 6.20 mm para el largo del estaminoide. El largo del pistilo, el T10 obtuvo el mayor índice con 2.50 mm. No obstante el peso de la flor resaltaron los tratamientos T13 y T20, registrando el promedio más alto con 0.065 g, con relación a los demás híbridos estudiados.
Palabras claves: Autocompatibilidad , cacao , híbridos , polinización ; flores .
ABSTRACT
Pollination is one of the most decisive practices in cocoa cultivation; therefore, to determine the self-compatibility and evaluate the morphology of the flower, it was carried out in the experimental farm "La Represa", Quevedo, Ecuador. For this purpose, a completely randomized DCA design was used, with forty treatments, considering treatments the cocoa hybrids used, with three repetitions. Tukey's multiple range test (P≤0.05) was applied to determine the differences between the means. Manual pollination tests were performed to determine the percentage of fertilization with fifteen flowers per treatment, whose pollination rate stood out in the T26 and T38 treatments with 100% self-compatibility, followed by T15 and T35 with 80% anti-incompatibility. Variables such as the length and width of sepal and petal, peduncle length, length of staminoid and pistil, and the weight of the flower were also recorded where different hybrids stood out, such as T1 and T11 for sepal length and width with 2.70 and 8.20 mm respectively. In the height and width of the petal, the T10 and T26 treatments stood out with 2.50 mm. In the size of the peduncle, I highlight the T20 with 1.81 mm and T6 with 6.20 mm for the length of the staminoid. The length of the pistil, the T10, obtained the highest index at 2.50 mm. However, the weight of the flower highlighted the T13 and T20 treatments, registering the highest average with 0.065 g, concerning the other hybrids studied.
Keywords: Autocompatibility, cocoa , hybrids , pollination ; flowers .
INTRODUCCIÓN
El cacao (Theobroma cacao L.), es uno de los cultivos más importantes en la agricultura y es originario de las zonas tropicales de América. Actualmente se cultiva en más de 60 países, la producción mundial se concentra en África occidental, Centro y Sudamérica y las regiones tropicales de Asia 1. En el Ecuador el cacao se encuentra históricamente enlazado con la actividad, política, económica y social del país. Debido a su producción y calidad de aroma único en el mundo ha generado una gran demanda de mano de obra en la región, tanto como en el sector agrícola o industrial 2.
En Ecuador se cultivan varios tipos de cacao, pero la variedad conocida como “Nacional” es la más requerida por los fabricantes de chocolate por su calidad y aroma. Anecacao afirma que más del 70% de la producción mundial de cacao fino y de aroma corresponde al Nacional. El orden socio-económico ecuatoriano se desarrollaba en gran medida alrededor del mercado internacional del cacao, la “pepa de oro” dominó por varios siglos la generación de divisas para el país antes del boom petrolero, dando lugar a los primeros capitales y desarrollando sectores importantes como la banca, industria y el comercio 3, el la actudalidad el Ecuador es el tercer exportador de cacao a nivel mundial por su calidad y apreciación en el mercado mundial, durante el primer trimestre del 2023 el pais exporto USD 284 millones lo cual es un indicador economico muy bueno para los agircultores 4.
Los bajos rendimientos del cacao Nacional han contribuido a que los agricultores lo sustituyan por materiales de origen trinitario más productivos y tolerantes a enfermedades, ocasionando una erosión genética, especialmente de genes relacionados con la calidad 5.
La caracterización fenotípica en flores de cacao consiste en evaluar el tamaño, forma y demás descriptores físicos que caracterizan a la variedad. De esta manera se consigue determinar si las variedades del tipo fino de aroma “Nacional” son diferentes estructural o morfológicamente a las otras variedades en calidad y si son susceptibles a enfermedades 6.
Uno de los principales problemas de los productores cacaoteros ecuatorianos es la falta de conocimiento en caracteristicas floral, componentes importante en el que radica la base de una buena producción, además una de las debilidades fundamentales en el programa genético para establecer nuevas plantaciones de cacao, siendo una de ellas las causantes de que las plagas y enfermedades sean resistentes, lo cual no generan una producción deseadas, a esto se suma el problema de la incompatbilidad, y demás factores ambientales. El objetivo principal de la investigación fue evaluar las caracteristicas fenotípicas de flores provenientes de 40 híbridos experimentales de cacao (Theobroma cacao L.) provenientes de la Finca Experimental la Represa.
MATERIALES Y MÉTODOS
Localización
La presente investigación se llevó a cabo en la finca experimental “La Represa” propiedad de la Universidad Técnica Estatal de Quevedo (UTEQ), localizada en el recinto Faita, Kilómetro 7.5 de la vía San Carlos, en Quevedo, provincia de Los Ríos, Republica del Ecuador. Su ubicación geográfica corresponde a 01º03`18`` de latitud Sur y 79º25`24`` de longitud Oeste localizada en una zona clasificada como bosque húmedo-tropical a una altura de 73 msnm. El ensayo se estableció entre los meses de enero a mayo del 2017 (ver tabla 1).
Tabla 1. Características agroclimáticas de la zona implantada del proyecto de investigación 7.
Diseño de la investigación
En la presente investigación se utilizó un Diseño Completamente al Azar (DCA), donde se determinó la caracterización fenotípica de las flores de cacao pertenecientes a 40 híbridos (consideradas los tratamientos en estudio), el experimento estuvo conformado por 40 tratamientos y tres repeticiones. Cada unidad experimental estuvo constituida por un grupo de diez flores de cacao, totalizando treinta flores por tratamiento. Luego de este análisis se procedió a realizar las correspondientes tablas y gráficos para una mejor interpretación de los resultados podemos observar en la tabla 2 el análisis de varianza. Para la comparación de medias se utilizo la prueba de rango multiples de Tukey a la probabilidad (P≤0.05).
Tabla 2. Análisis de varianza en la caracterización de la flor.
Técnicas de autopolinización
Para polinizar las flores de un mismo hibrido, se utilizó la técnica manual o controlada, la cual consistió en colocar en los botones florales un tubo eppendorf transparente de 1 cm de diámetro por 1.5 cm de largo para que de este modo la flor no sea polinizada por ningún insecto polinizador.
Para polinizar las flores de un mismo hibrido, se utilizó la técnica manual o controlada, la cual consistió en colocar en los botones florales un tubo eppendorf transparente de 1 cm de diámetro por 1.5 cm de largo para que de este modo la flor no sea polinizada por ningún insecto polinizador.
Cuando los botones estaban completamente abiertos se retiró el tubo sin dañar a la flor para realizar la polinización, se utilizaron pinzas de metal para retirar los estaminoides, estambres y pétalos para dejar libre el estigma y poder polinizar a la flor donante; de este modo se procedió a frotar las anteras sobre el estigma o estilo de la flor de abajo hacia arriba hasta haber depositado el polen en el órgano femenino. Cabe mencionar que los resultados de esta variable de autopolinización se obtuvieron con un total de quince flores por tratamiento.
Número e identificación de flores
Para la identificación de flores polinizadas se utilizaron alfileres, los cuales sujetaron pequeñas láminas plásticas que indicaron los datos de cada clon, nombre de la autora y fecha de polinización. Luego se procedió a registrar el número de flores polinizadas, fecundadas y el porcentaje de fecundación.
Variables evaluadas y gestión de ensayos.
Laro del pendúnculo (mm)
Para registrar esta variable se procedió a medir el pedúnculo desde la base de la flor hasta la unión de los sépalos con la ayuda de una hoja milimetrada.
Largo y ancho de sépalo (mm)
Se registró la longitud desde el punto de unión con el receptáculo hasta su ápice, mientras que el ancho se midió registrando la parte más ancha del sépalo entro los bordes laterales utilizando papel milimetrado mediante observación directa.
Largo y ancho del pétalo (mm)
La longitud y ancho del pétalo se midió en la misma hoja milimetrada de la misma manera como se realizó con el sépalo de la flor.
Largo del estaminoide (mm)
Para registrar esta variable se procedió a medir con una hoja milimetrada la longitud desde el encuentro con la columna estaminal hasta el ápice.
Largo del pistilo (mm)
Para registrar esta variable se procedió a medir con una hoja milimetrada la longitud desde el estigma hasta el ovario de cada flor.
Peso de la flor (g)
Se pesaron 10 flores enteras, con una balanza de precisión para luego extraer el promedio de este parámetro.
Material genético
Se utilizaron 40 híbridos, con características similares de producción, tolerantes a las principales enfermedades, pertenecientes al Departamento de Investigación Científica y Tecnológica de la Universidad Técnica Estatal de Quevedo. En la tabla 3 se muestran las características de los híbridos en estudio experimental.
Tabla 3. Características de los híbridos interclonales de la finca experimental “La Represa” utilizadas en este estudio.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Porcentajes de frecundación (autopolinización)
De acuerdo a la prueba de Tukey (P≤0.05) se encontraron diferencias estadísticas en la variable porcentaje de autopolinización. Sin embargo se observa que los tratamientos T26 (DYRCYT-H -297), y T38 (DYRCYT-H -309) resultaron ser autocompatibles con un porcentaje del 100% de autocompatibilidad, seguido del T15 (DYRCYT-H -286) y T35 (DYRCYT-H -306) que registraron un promedio de 80% de autocompatibilidad.
Por otro lado, los tratamientos T21 (DYRCYT-H -292) y T24 (DYRCYT-H -295) fueron autoincompatibles con una fecundación del 0%, seguido del T4 (DYRCYT-H -275), T5 (DYRCYT-H -276), que obtuvieron un promedio de 6.67%.
Estos promedios registrados concuerdan con la investigación realizada por Mendoza 8, quien obtuvo un índice de autocompatibilidad de 1.00. Por su parte, Meza (9) al evaluar el sistema de reproducción sexual y morfología floral de cinco clones de cacao encontró que el clon DIRCYT 186 presentó el mayor índice de auto compatibilidad 0.93.
Arciniegas 10 estudió la compatibilidad de clones de cacao y encontró que un 67.7% de los 62 árboles evaluados fueron autocompatibles, mientras que 32.2% fueron autoincompatibles. Valores de compatibilidad superiores fueron registrados en la presente investigación.
En general es necesario mencionar que se clasificaron los materiales en grupos de acuerdo al porcentaje de prendimiento >40% para determinar la autocompatibilidad, razón por la cual, no se puede asegurar que niveles inferiores a este indiquen que los árboles sean incompatibles, si no que posiblemente, esto se deba a que en ocasiones el polen no queda bien adherido al estigma de la flor o que las temperaturas en las cuales se realizaron dichos eventos no sean la sugeridas.
Figura 1. Promedio de autocompatibilidad y autoincompatibilidad floral de los 40 hibridos estudiados.
El gráfico expuesto demuestra los valores de autocompatibilidad y autoincompatibilidad de 40 líneas hibridas de cacao. Estos valores corresponden a los porcentajes obtenidos luego de la polinización manual, en donde se observa que el 75% de las flores son autocompatibles, mientras que el 25% restante son autoincompatibles. Entendiéndose como autocompatibilidad a aquellos valores que superen el 40%, y como autoincompatibilidad a los valores comprendidos entre 0 y 40% (Ver tabla 4).
Tabla 4. Porcentajes de fecundación (autopolinización) en 40 híbridos experimentales en la Finca Experimental “La Represa”.
Parámetros de producción
a. Largo del sépalo.
Los resultados de la variable largo del sépalo presentaron diferencias estadísticas entre los tratamientos evaluados. De acuerdo al análisis de varianza aplicado, esta variable alcanzó el mayor promedio en el T11 (DYRCYT-H -282) con 8.2 mm. No obstante, el menor promedio lo presento el T22 (DYRCYT-H -293) con un promedio de 7.0 mm.
Estos valores coinciden con Hardy, 11, quien señala que el sépalo posee 7.0 a 11.0 mm de longitud. A pesar de esto, el estudio realizado por Pacheco, 12 muestra un promedio inferior de 6.0 a 8.0 mm. El coeficiente de variación para esta variable fue de 13%. Además Meza, 9 en su investigación y registró un promedio de 8.49 mm longitud del sépalo. Por su parte, Villegas y Astorga, 13, en su estudio de “caracterización morfológica del cacao Nacional Boliviano”, registraron promedios aproximados de 8.4 mm para el largo del sépalo.
b. Ancho de sépalo
En el análisis de varianza aplicado no se encontraron diferencia estadísticas para la variable ancho del sépalo entre los híbridos de cacao evaluados. Sin embargo, el promedio más alto lo presentaron los tratamientos T1 (DYRCYT-H -272) y T3 (DYRCYT-H -274) con 2.7 mm. el tratamiento que presento el menor valor fue el T 22 (DYRCYT-H -293) con 2.0 mm.
Laje, 14, evaluó la Autocompatibilidad en algunos cultivares de cacao Tipo Nacional y Trinitario, en donde mencionó que el ancho de sépalo pueden alacanzar un promedio de 2.0 mm. Estos valores se encontraron dentro del rango encontrado por Dostert et al. 15, quienes reportaron un promedio entre 1.5–2.0 mm de ancho de sépalo. El coeficiente de variación fue de 19.46%.
c. Largo de pétalo
El largo del pétalo presentó diferencias significativas entre los híbridos evaluados, de acuerdo a la prueba de Tukey (P≤0.05), siendo T10 (DYRCYT-H -281) el tratamiento que registró el mayor promedio con 25.0 mm, a diferencia de T3 (DYRCYT-H -274) y T19 (DYRCYT-H -290) que registraron el menor valor (19.0 mm). El coeficiente de variación para esta variable fue de 25.07%.
En relación a lo anterior, estos valores fueron inferiores a los reportados por Veliz 16 en el 2015, que obtuvo un promedio de 7.0 mm de longitud.
d. Ancho de pétalo
Para el ancho de pétalo se encontraron diferencias estadísticas entre los híbridos de cacao evaluados, siendo T26 (DYRCYT-H -297) el tratamiento que obtuvo el mayor promedio (2.0 mm) mientras que T22 (DYRCYT-H -293) obtuvo el menor promedio (1.6 mm).
Estos valores estuvieron dentro del rango encontrado por Veliz 16 cuyos promedios de ancho de pétalo no superaron los 2.0 mm. De la misma forma Mendoza,8 registró un promedio aproximado de 2.19 mm para el ancho de sépalo.
e. Largo de Pénduculo
El largo del pedúnculo, presentó diferencias estadísticas entre todos los tratamientos evaluados, tal como se muestra en la (Tabla 5), donde el tratamiento que presentó la mejor característica fue el T20 (DYRCYT-H -291) con un promedio de (18.1 mm), con lo que respecta al tamaño del pénduculo, el cual fue el de mayor promedio, mientras que el tratamiento T23 (DYRCYT-H -294) presentó el menor promedio (12.1 mm).
Por su parte, Baena y García 17 mencionan que la longitud del pedúnculo es de entre 10.0 a 30.0 mm, lo que concuerda con lo registrado en la presente investigación.
Meza, 9 en su investigación en flores de cacao Nacional y Trinitario encontró un promedio de 21.9 mm para la longitud del pedúnculo.
f. Largo de Estaminoide
Se encontraron diferencias estadísticas (P≤0.05) entre los tratamientos analizados, por cuanto T6 (DYRCYT-H -277), obtuvo el mayor promedio (6.2 mm); sin embargo T 21 (DYRCYT-H -292) presento el menor valor (4.8 mm).
Peña 18, estudió el largo del estaminoide en flores de cacao y encontró promedios de 6.5 a 7.5 mm de longitud, por lo tanto estos valores fueron superiores a los registrados en la presente investigación, en donde se obtuvieron promedios comprendidos entre 4.8 y 6.2 mm. Por su parte, Meza 9, encontró un promedio de 7.1 mm para longitud del estaminoide. Villegas y Astorga, 13 demostraron un promedio de 7.6 mm para el largo del estaminodio.
g. Largo de Pistilo
De acuerdo con el análisis de la variancia se evidenciaron diferencias estadísticas entre los híbridos de cacao. Fácilmente se observa que el T10 (DYRCYT-H -281) obtuvo el mayor promedio en el largo del pistilo (2.5 mm) y el menor promedio lo presentarón los tratamientos T3 (DYRCYT-H -274) y T19 (DYRCYT-H -290) con 1.90 mm. Cabe recalcar que esta variable presentó un coeficiente de variación de 25.07%.
Estos promedios guardan relación a los mencionados por Villegas y Astorga (13)con 2.20 mm de longitud. Por su parte, Mendoza 8, registró un promedio superior con 2.90 mm en longitud de pistilo. Meza 9, registró un promedio de 4.88 mm para longitud del pistilo en su caracterización floral en clones de cacao de tipo Nacional y Trinitario.
Tabla 5. Varibales de índice de caracterización floral (Largo del sépalo, ancho del sépalo, largo del pétalo, ancho del pétalo, largo del pedúnculo, largo del estaminoide, y largo del pistilo) en 40 híbridos experimentales en la Finca Experimental “La Represa”.
Peso de Flor
El análisis de varianza realizado al peso de la flor reportó diferencias estadísticas entre los tratamientos de cacao (P≤0.05), con un promedio general de todos los tratamientos o híbridos experimentales estudiados de 0.05 g.
El T13 (DIRCYT-H 284) y T20 (DIRCYT-H 291), registraron el promedio más alto del peso de la flor con 0.06 g, con relación a los demás híbridos estudiados. Por otro lado el análisis indicó que el promedio más bajo (0.04 g) fue obtenido en la mayoría de los híbridos estudiados, como se observa en la Tabla 6. Estos valores promedios fueron similares a los citados por Mendoza 8, quien obtuvo un valor de 0.063 g en el peso de la flor. Po su parte, Véliz, 19 encontró un promedio inferior de 0.040 g en el peso de la flor, con un coeficiente variación de 13.72%.
Meza, (9) menciona que en la caracterización de la estructura floral se identificó que el tamaño de los órganos florales influye en la compatibilidad genética. Concuerda con lo encontrado en la presente investigación, siendo el clon DIRCYT 217 quien registró el mayor peso de la flor con 0.0749 g, en el mismo sentido Mendoza, 8 en su estudio reportó un promedio del peso de la flor de 0.063 g, el cual guarda realción con los datos encontrados en esta investigación.
Tabla 6. Peso de la flor en 40 líneas híbridas experimentales en la finca experimental “La Represa”.
CONCLUSIONES
De acuerdo a los resultados expuestos, se plantean las siguientes conclusiones:
Los híbridos de cacao evaluados que resultaron ser autocompatibles fueron los T15 DYRCYT-H 286, T26 DYRCYT-H 297, T35 DYRCYT-H 306 y T38 DYRCYT-H 309 con porcentajes comprendidos entre 80 y 100 %.
La mayoría de los tratamientos evaluados obtuvieron porcentajes muy bajos de fecundación entre 0 y 50%.
En cuanto al peso de la flor los híbridos T13 DYRCYT-H 284 y T20 DYRCYT-H 291 alcanzaron el mayor peso de la flor con 0.065 g.
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Received: 28 May 2023/ Accepted: 15 July 2023 / Published:15 September 2023
Citation: Erazo-Solorzano C, Vera-Chang J, Tuarez-García D, Vásquez-Cortez L, Alvarado-Vásquez K, Zambrano C, Mindiola Véliz K, Mora Yela R, Revilla Escobar k. Caracterización fenotípica en flores de Cacao (Theobroma cacao l.) en 40 híbridos experimentales en la finca experimental La Represa, Revis Bionatura 2023;8 (3) 11. http://dx.doi.org/10.21931/RB/2023.08.03.11