Babaco

 Obtención    de    híbrido    con    cruzamiento    de   Babaco (Vasconcellea × heilbornii) y Jigacho (Vasconcella stipulata V. Badillo) mediante fusión de protoplastos.

Baquero Vallejo Gioconda Mishell¹, Chaluiza Charro Daniel Alexander ², Mantilla Caisaguano Erik Andrés³, Salazar Alcivar Juan Aurelio⁴ Valencia Mafla Dennis Bladimir ⁵.

Ecuador is a megadiverse country and place of origin of several fruit species, which is an important comparative advantage, which must be exploited and strengthened to improve competitiveness within the global context of the economy, opening of markets and current integration. For this, it is important to diversify and prioritize items that have high national and international demand and contribute to the generation of employment, economic resources for producers and foreign exchange earnings to the country. The production of fruit products in the country plays a very important role in awakening the interest of national and international markets, however, they require excellent product quality, safety, nutritional value and good organoleptic characteristics, for this reason it represents a challenge for producers and phyto-improvers, to seek new alternatives for fruit improvement, which are attractive and novel for the national and international consumer

 

Introducción

La fusión de protoplastos, es una técnica muy utilizada en la actualidad para el estudio de varias técnicas moleculares como transporte y división celular, mutagénesis, morfogénesis, variación somaclonal y en especial transformación genética mediante hibridación somática o fusión, dicha técnica consiste en fusionar dos células de Babaco y Jigacho respectivamente para obtener un genotipo con características de los dos progenitores (INIAP, 2016).

 Una gran parte de las especies del género Vasconcellea presentan excelentes características como resistencia a fitopatógenos o buenas propiedades organolépticas del fruto de gran interés para programas de mejoramiento genético en especies cultivables tales como Vasconcellea x heilbornii (Badillo) Badillo (‘Babaco’) o incluso de la papaya común, Carica papaya. La especie Vasconcellea stipulata Badillo (jigacho), además de poseer dichas características ha sido reportada junto con Vasconcellea pubescens (chamburo) como los posibles parentales del babaco, uno de los cultivos de gran importancia económica en Ecuador (Scheldeman, X., 2002).

 Conocer las características citogenéticas de estas especies permitirá entender su historia evolutiva y establecer las bases para programas de mejoramiento en el cultivo de babaco. El objetivo del presente trabajo de investigación es la obtención de variedades hibridas nuevas que mejores las características tanto de adaptabilidad como comercial del babaco tradicional (Garcés et al., 2001).

 A pesar de la importancia mencionada es muy reducido el conocimiento genético, taxonómico y filogenético que se tienen de estas especies de Vasconcellea. A diferencia de Carica papaya, una fruta tropical internacionalmente comercializada, V. x heilbornii a pesar de su potencial comercial, no ha sido ampliamente estudiado. En Ecuador, el babaco es nacionalmente comercializado a gran escala, sin embargo, no se conoce aún con certeza su verdadero origen y su historia evolutiva que permitan tener conocimiento de sus parentales más cercanos para el desarrollo de programas de mejoramiento (Morales, A. & Morales, M., 2006).

 El babaco es un híbrido natural procedente del cruce entre V. stipulata y V. pubescens. Esto resulta en una especie estéril con un fruto partenocárpico que solo puede propagarse vegetativamente. La mayor desventaja resulta en que al no existir una variabilidad genética en las plantas los problemas fitosanitarios aumentan e impiden que la producción a nivel nacional crezca” (Alvarez, R. & Cornejo, J., 2017).

 V.  stipulata, es uno de los potenciales padres del babaco, presenta características de interés como la resistencia a Fusarium oxysporum f.sp caricae, principal patógeno fúngico que más daño causa en los cultivos de babaco, entre otras. No existen estudios citogenéticos aún de esta especie que podría ayudar al entendimiento del origen del babaco y sobre todo permitir realizar mejoramientos en este después de tener claro el parentesco evolutivo con V. stipulata (Freire, 2015).

Objetivo general

Obtener un hibrido simple resultante de la fusión de protoplastos entre babaco Vasconcellea × heilbornii y Jigacho o chamburo Vasconcellea stipulata, para obtener un genotipo con características de los dos progenitores, es decir, un babaco con un tamaño menor al comercial, y satisfacer las exigencias de los mercados nacionales e internacionales, y sus respectivos consumidores.

 

Objetivos específicos

              ·         Elegir progenitores que tenga fruto de tamaño reducido, para cruzarlo con el babaco comercial.

•          Obtener un hibrido F1 proveniente de la fusión de protoplastos con características de tamaño de fruto menor o igual a 25 cm.
•          Comprobar la aplicación de cultivo de protoplastos, para obtener híbridos que puedan superar ciertos inconvenientes de calidad, como el tamaño del fruto y lograr un mejoramiento genético eficiente y duradero.
•         Establecer el fitomejoramiento en 6 ciclos con una duración de 4 años 6 mese logrando obtener las características deseadas.

Hipótesis

El hibrido proveniente de la fusión de protoplastos entre los progenitores (Babaco Vasconcellea × heilbornii y Jigacho Vasconcellea stipulata) cumple con la característica deseable que es fruto pequeño.

Hipótesis nula

El hibrido proveniente de la fusión de protoplastos entre los progenitores (Babaco Vasconcellea × heilbornii y Jigacho Vasconcellea stipulata) no cumple con la característica deseable que es fruto pequeño.

Planteamiento del problema

Dado que las plantas de babaco tienen una fruta partenocarpica, se limita a la reproducción asexual por esquejes, brotes, injertos o estacas, ya que esto conduce a la obtención de una planta madura en aproximadamente dos años y aumenta la propagación de enfermedades, además las plantas partenocárpicas tienen un problema para generar variabilidad, por lo tanto debido a esta condición no son capaces de producir semillas sexuales, sin embrago en caso de estar presentes estas no son viables, por lo que su multiplicación depende de procedimientos asexuales, existen diferentes tipos de partenocarpia, la obligada o autonómica y la estimulativa, la primera se encarga del cuajado de los frutos sin ninguna estimulación externa, mientras que la segunda requiere de factores externos para le cuajado y producción de frutos, dentro de este tipo de plantas se encuentran la gran mayoría del género Vasconcellea como el Babaco Vasconcellea × heilbornii, que es un hibrido natural capaz de generar solo flores femeninas, siendo incapaces también de realizar polinizaciones en forma natural como artificial, estos factores han obligado a buscar la aplicación de técnicas biotecnológicas indispensables para obtener plantas con mejores características como tamaño pequeño, que actualmente es lo que demanda el mercado, la técnica más usada para mejoramiento de este tipo de cultivares es la fusión de protoplastos, esta técnica nos permite obtener híbridos con características deseables y que nos brinden la facilidad para multiplicar este material vegetal forma asexual, y cuyas características obtenidas permanezcan duraderas en su descendencia.

Esquema de mejoramiento

Esquema de fitomejoramiento de Babaco x Jigacho

Materiales y Métodos

Ø  Ubicación de obtención del material vegetal.

Para la ejecución de este proyecto primero se realiza una selección de buenos progenitores o plantas madre, las cuales serán posteriormente multiplicadas in vitro para luego obtener sus protoplastos.

La obtención de material vegetal del Jigacho (Vasconcella  stipulata V. Badillo) se realizará en la provincia de Tungurahua, cantón Baños, parroquia Ulba, comunidad Vizcaya, en la propiedad de la señora Cecilia Iglesias, a 1826 m.s.n.m  cuya ubicación geográfica es 1°19'49.1" Sur y 78°32'52.6" Oeste.

El material vegetal del Babaco (Vasconcellea x heilbornii), se obtendrán en la provincia de Tungurahua, cantón Pelileo, parroquia García Moreno, en la finca del señor Jaime Medina, a 2.600 m.s.n.m cuyas coordenadas geográficas son 1°19'18.5"Sur 78°32'42.7"Oeste.

Ø  Ubicación en fase de laboratorio.

Para el proceso de laboratorio en la  obtención de plantas in vitro, la generación de protoplastos para las dos especies y multiplicación de células hibridas,  se va  realizar en la ciudad de Quito, parroquia de  Tumbaco,  en el Centro Académico Docente Experimental “La Tola” (CADET), en el laboratorio de la cátedra de  Geotecnia vegetal perteneciente a la facultad de Ciencias Agrícolas de la Universidad Central del Ecuador, cuya ubicación geográfica  en coordenadas corresponde a  0°13'45.3"Sur 78°22'19.2"Oeste.

Para el desarrollo de la fase in vitro, los frascos con el material vegetal cultivado se van a colocar en cámaras de crecimiento a una temperatura de 21-23°C, la humedad dentro de los frascos siempre será del 100%. Posteriormente los protoplastos obtenidos se van a colocar en oscuridad a 24 a 28ºC.

Ø  Ubicación fase de campo.

Para las evaluaciones en invernadero, se realizará en una de las estructuras ubicadas en el interior del “CADET”, la cual se encuentra en la ubicación geográfica de 0°13'41.3"Sur 78°22'20.3"Oeste.

Las condiciones bajo invernadero óptimas a tomar en cuenta para el desarrollo y fructificación del material vegetal evaluado, es a una temperatura de 15 a 20ºC, con una humedad relativa del 60 al 80 %.

Ø  Ubicación fase de evaluación.

Los híbridos obtenidos finalmente se evaluarán bajo condiciones de invernadero en tres localidades diferentes que se describirán a continuación, considerando principalmente que son zonas de mayor producción de Babaco en el callejón interandino, por sus condiciones óptimas de clima y suelo para el desarrollo del cultivo.

·         Valle del chota, ubicado en la provincia de Imbabura a unos 1500 m.s.n.m, cuya ubicación geográfica es 0°26'05.3"Norte 77°57'54.5"Oste. Presenta condiciones óptimas para el desarrollo del cultivo, este valle es muy cálido con un promedio de temperatura de 20ºC, y su tipo de suelo es franco arenoso, el cual es óptimo ya que el tipo de suelo no permite exceso de humedad, lo cual puede desarrollar el ataque de enfermedades fúngicas. 

·         Catamayo, ubicado en la provincia de Loja a 1270 m.s.n.m, cuya ubicación geográfica es 3°59'56.6"Sur 79°21'45.0"Oeste. Este cantón es posee un clima subtropical seco con una temperatura promedio de 19 – 21ºC, se tiene indicios de que el Babaco es originaria de esta provincia, debido a que existe una mayor producción de cultivo, además de su óptimo desarrollo bajo las condiciones de clima y suelo de este cantón.

·         Patate, cantón de la provincia de Tungurahua con una altitud de 2.650 m.s.n.m, y una ubicación geográfica de 1°19'03.8"Sur 78°30'06.2"Oeste. Posee una temperatura anual de 16ºC, con unos suelos de textura muy suave, franco limoso, lo que favorece para el desarrollo del cultivo.

Conclusiones

 Ø  El cultivo de protoplastos, al poder controlar las condiciones, en un futuro podría ser una alternativa a los cultivos vegetales tradicionales.

Ø  Mediante el cultivo de protoplastos se podría optimizar el rendimiento de los metabolitos de interés, tanto en su producción como en su extracción.

 Ø  La aplicación de la ingeniería genética a los protoplastos podría mejorar el desarrollo de determinadas especies de interés farmacéutico.

Ø  La fusión de protoplastos sirve como herramienta para superar la incompatibilidad entre cruces, existe también la posibilidad de transmitir información de una especie a otra de forma limitada.

Bibliografía

Alvarez, R., & Cornejo, J. (2017). Characterization of a not so new potexvirus from babaco (Vasconcellea x heilbornii). Oklahoma: PLOS ONE.

Aravind, G., Bhowmik, D., Duraivel, S., & G., H. (2013). Health benefits and medicinal properties of Carica papaya.Ann. Plant Sci.

Castillo, I. M. (2019). Evaluación De Tres Sistemas De Podas En Jigacho (Vasconcella Stipulata. Badillo) Bajo Condiciones De Invernadero. Investigación Y Desarrollo, 2(3), 5-14.

Copens, G.  (2003). Aprovechamiento de los recursos genéticos de las papayas para su mejoramiento y promoción.

Cossio, F. (1988). Il Babaco.Bologna: Edagricoles.

Fischer, M. (1990). Aplicaciones de la biotecnología en la mejora de cereales. (Mimeografiado). Colegio de Postgraduados. Montecillo, Méx. p. 48.

Foronda, J. R. (2011). Cultivo de papayo de altura.Vasconcellea stipulataa. Huanuco, Perú: Manual del cultivo de vasconcellea stipulata.

Freire, D. (2015). Reproducción asexual del babaco (Vasconcellea x heilbornii cv.) Sobre portainjertos de chamburo (Vasconcellea cundinamarcensis) y toronche (Vasconcellea stipulata). Quevedo, Ecuador: Universidad Técnica Estatal de Quevedo.

Garcés, E., Orozco, M., Bautista, G., & Valencia, H.  (2001). Fusarium oxysporum,El hongo que nos falta conocer (Vol. 6). Universidad Nacional de Colombia

Gravina A., Fornero C., Gliger, S., Izurralde C., & Fasiolo C. (2011). Partenocarpia, polinización cruzada y presencia de semillas en mandarina “Afourer”. Agrociencia uruguaya, 15(2), 40-47.

Márquez, F. (2019). “El cultivo de protoplastos como herramienta biotecnológica aplicable a las plantas medicinales”. Facultad de farmacia universidad complutense.  Madrid, España.

Montero Carmona, W., & Jiménez García, V. (2009). Identificación y selección de híbridos somáticos obtenidos mediantefusión de protoplastos.

Morales, A., & Morales, M.  (2006). Interespecific croos breeding in Vasconcellea. Loja, Ecuador: Universidad de Loja.

Muñoz, C. (1987). Propagación del babaco.Uso  de  estacas  herbáceas  bajo  neblina intermitente.Se obtiene cerca de un 100% de enraizamiento y sobreviviencia.IPA La Platina.

Kyndt, T., Van Damme Els, J., Van Beeumen, J., & Gheysen, G. (2007). Purification and characterization of the cysteine proteinases in the latex of Vasconcelleaspp.FEBS J.

Rivera, Ma. (2010). Aislamiento, purificación y fusión de protoplastos de Babaco (V. heilbornii) y jigacho (V. stipulata). Universidad Tecnológica Equinoccial. Quito, Ecuador.

Szabados, L. (1986). La fusion de protoplastos y el mejoramiento de plantas de interes agronomico.

Scheldeman, X. (2002). Distribution and potential of cherimoya (Annona cherimola Mill.) and highland papayas (Vasconcellea spp.) in Ecuador. Belgium: Faculty of Agricultural and applied Biological Sciences.University Ghent.