Desarrollo de una variedad de cebolla paiteña colorada (Allium cepa) que presente características de bajo nivel de pungencia a través de cruzamientos dirigidos entre variedades altamente pungentes y dulces.
Daniela Chamorro1, María Lamiña²,
Erika, Lasluisa3, Nathaly Poaquiza4
1, 2,3 4 UCE, Cátedra de
Genotecnia Vegetal, Ecuador
Abstract. The
pungency of the paiteña onion is a characteristic of the species and is due to
the fact that its composition contains sulfur compounds called cysteine sulfoxides
(SCs), a characteristic little appreciated among consumers. This study was
developed to obtain a variety of onion with lower pungency for which onion
bulbs of the variety Chalote (female parent) and Lara (male parent) were used.
In the laboratory phase, through the use of micro satellite techniques,
directed crosses were carried out, which consist of obtaining hybrids and then
selecting them by pedigree and later by three backcrosses, all this with the
purpose of establishing the commercial characteristics of the variety. Shallot
in the new variety. In the field phase (greenhouse), the clonal selection was
carried out, which consists of evaluating the clones obtained in the last
backcross in order to determine the percentage of pungency of the new variety
and in this way socialize its propagation with the farmers of the area. For the
study to project adequate agronomic feasibility of the obtained germplasm, it
is intended to adapt the cultivar, first, under greenhouse conditions and once
positive results have been obtained, it would be implemented in home gardens of
farmers in the area of the Quero canton, Tungurahua province.
1.
Introducción
La cebolla paiteña colorada (Allium cepa)
es originaria del Asia central y
corresponde a una de las hortalizas más antiguas. Su cultivo se ha extendido
por el mundo y se debe principalmente al gran número de variedades existentes
con distinta adaptación a los diferentes climas que influyen en su vegetación
(Alvarado, 2013).
La producción mundial de cebollas alcanzó
en 2016 casi 85 billones de toneladas, principalmente en países como China,
India, Estados Unidos, Irán y Rusia. En el Ecuador, las zonas de mayor
producción de cebolla paiteña o cebolla colorada se encuentran en las
provincias de Chimborazo y Tungurahua, en donde el promedio de ciclo de cultivo
está entre 180 y 270 días a partir de semilla vegetativa y en las áreas
templadas y subtropicales entre 120 a 150 días a partir de semilla (Quimi,
2015).
La producción ecuatoriana de cebolla ha
tenido un decrecimiento desde el año 2000 al 2012, en un 6.89%, debido a que
las condiciones del mercado en los últimos años no han sido favorables, siendo
los bajos precios, lo que ha generado que los productores reduzcan sus áreas de
siembra y por ende la producción. En el censo del año 2000 se reportó una
producción cercana de 42 mil toneladas y en 2012 (MAGAP) disminuyó a 39 mil
toneladas. (Quimi, 2015). Además de la competencia de la producción peruana que
la ofrece en menor precio, que ha impedido el desarrollo y la competencia
contra productos de importación nacional (Mera, 2011).
La pungencia de la cebolla paiteña es una
característica propia de la especie y se debe a los compuestos azufrados que
hay en su composición (Frances, 2017), esta característica no es apreciada por
los consumidores, estudios realizados por Quimi (2015), muestran que el 80% de
población evaluada elige una buena cebolla fijándose en que su sabor no sea
amargo ni muy ácido, tamaño intermedio, prefiriendo variedades dulces. Por esta
razón se realizan estudios de fitomejoramiento para mejorar la aceptación del
mercado en cuanto a esta característica (Raigon et al., 2019; Mera, 2012). Es por
esto que el objetivo del presente estudio es desarrollar una variedad de
cebolla colorada (A. cepa) que
presente características de bajo nivel de pungencia a través de cruzamientos
dirigidos entre variedades altamente pungentes y dulces.
2. Objetivos
2.2. General
Desarrollar una variedad de cebolla paiteña o colorada
(A. cepa) que presente un bajo nivel
de pungencia a través de cruzamientos dirigidos entre la variedad Chalote
(pungente) y la variedad Lara (dulce).
2.3. Específicos
-
Evaluar
cruzamientos entre una variedad de cebolla paiteña pungente con una variedad dulce.
-
Emplear
la técnica de selección de pedigree con microsatélites en los genes de los cromosomas
3 y 5 responsables de la pungencia.
-
Obtener
un cultivar con menor nivel de pungencia que contribuya al aumento de la
demanda en el mercado nacional frente a importaciones
3. Hipótesis
H0: El
cruzamiento dirigido entre la cebolla paiteña colorada variedad Chalote con
alto contenido de pungencia y la
variedad Lara con bajo nivel de pungencia inhibirá la biosíntesis de los
sulfóxidos de cisteína que provocan el picor en la cebolla.
H1: El
cruzamiento dirigido entre la cebolla paiteña colorada variedad Chalote con
alto contenido de pungencia y la
variedad Lara con bajo de pungencia no inhibirá la biosíntesis de los
sulfóxidos de cisteína que provocan el picor en la cebolla.
4. Revisión
de literatura
4.1. Descripción
morfológica
La
cebolla (A. cepa) es una especie alógama, autocompatible o apomíptica, de crecimiento
anual cuando el objetivo es la recolección de sus bulbos, pero también se la
cultiva como bianual (fase reproductiva) si su destino es la obtención de semillas.
El bulbo está formado por capas gruesas y carnosas,
que tienen funciones de reserva de sustancias nutritivas necesarias para la
alimentación de los brotes. Además está compuesto por células grandes que le
dan la forma larga y ovalada. Estas sustancias se encuentran unidas entre sí
por la pectina (sustancia producida por la pared celular) siendo su función
principal darle estructura firme y protección al bulbo de la cebolla. El
sistema radicular es fasciculado, corto y poco ramificado. Posee
inflorescencias hermafroditas, pequeñas, verdosas, blancas o
violáceas, que se agrupan en umbelas y de forma redonda. El fruto es
una cápsula trilocular, de ángulos redondeados, que contienen semillas de color negro, angulosas, aplastadas y
de superficie rugosa
4.2. Factores
que influyen en la pungencia de la cebolla
4.2.1.
Factores genéticos
La pungencia de la
cebolla está relacionada directamente a la variedad, es decir, con la capacidad
que presenten las diferentes variedades para acumular compuestos sulfurados en
sus células
4.2.2.
Factores agronómicos
Vinculados al
proceso de produccion de esta hortaliza. Entre ellos el tipo de suelo es
importante pues, en suelos pobres de azufre se podría cultivar cebollas más
dulces. El agua de riego es otro factor vinculado a la pungencia ya que las
cebollas que se cultivan con escasa disponibilidad de agua son más pungentes
que las cultivadas en condiciones hídricas adecuadas porque inciden, esto se
debe a que, al no tener agua aumenta el contenido de materia seca en los bulbos
y por tanto el nivel de pungencia incrementa. También la temperatura, la
fertilización y el almacenamiento pos cosecha
(el picor aumenta al incrementarse el tiempo de conservación) son
factores determinantes en la pungencia
de la cebolla. Por lo tanto debe existir control y equilibrio en el manejo pos
cosecha y aplicación de fertilizantes
4.3. Compuestos
responsables de la pungencia en la cebolla
La cebolla
contiene compuestos azufrados, fenólicos y fructooligosacáridos. Los compuestos
azufrados son responsables del sabor de la cebolla, entre estos se encuentran
los tiosulfinatos (TSs) son los compuestos azufrados volátiles muy inestables
predominantes en alliums y se forman a partir del azufre que las plantas
absorben como sulfato, el cual es usado para sintetizar los aminoácidos
cisteína y glutatión, los cuales, a su vez, dan origen a los γ-glutamil
péptidos. Estos péptidos sirven como reserva de azufre y nitrógeno y como
sustrato para la formación de los S-alquenilsulfóxidos de cisteína (ACSOs)
Los Sulfóxidos de
cisteína (SCs) son precursores de la
pungencia, aroma y sabor de la cebolla. Son compuestos azufrados volátiles,
inestables y altamente reactivos que, al ser hidrolizados por la enzima
allinasa (S-alqu (en) il-L-cisteina sulfóxido liasa; (EC 4.4.1.4), desencadena
una serie de reacciones originando gran variedad de compuestos azufrados
aromáticos y dan origen a TSs, piruvato y amonio (Figura 1). Se ubican en el
citoplasma de las células del mesofilo separados de la enzima allinasa, que se
ubica en la vacuola. Cuando se produce ruptura del tejido, los SCs son
hidrolizados por la enzima allinasa dando origen a ácido pirúvico, amonio y TSs
compuestos responsables de los aromas primarios característicos de las especies
de Allium.
Existen escalas
para medir contenido de pungencia de la cebolla. Una escala simplificada es la
que usa The Sweet Onion Industry in Georgia (USA) donde los niveles de ácido
pirúvico varían desde 0 a 18 µmoles/gramo de cebolla fresca. Cuando los valores
se encuentran entre 0 y 3 µmoles son consideradas cebollas con baja pungencia,
cuando están entre 3 y 7 µmoles son caracterizadas de pungencia media y si son
superiores a 7 µmoles se clasifican como cebollas de alta pungencia
4.4. Control
genético de la pungencia en cebolla
A pesar de que la pungencia de la cebolla
es una característica controlada por la acción de pocos genes, el alto grado de
alogamia de la cebolla, así como el gran tamaño de su genoma que incluye un
elevado número de repeticiones, han dificultado la identificación de genes
relacionados con la biosíntesis de los Sulfóxidos de cisteína así como de las
rutas metabólicas en las que intervienen
El contenido de SCs se ve influenciado por factores ambientales, el
riego, la disponibilidad de azufre y nitrógeno en el medio de cultivo o el
tiempo de almacenamiento como se mencionó anteriormente. En estudios de mapeo
de QTLs (locus de carácter cuantitativo) realizados por Fayos, Mallor, & Garcés
La pungencia de la cebolla como carácter heredable se correlaciona
positivamente con el contenido en sólidos solubles y materia seca total ya que
se estima entre 0,5-0,71. Pero esta correlación disminuye rápidamente en las
siguientes generaciones, obteniéndose en programas de mejora una buena
respuesta a la selección de variedades dulces de cebolla, independientemente
del contenido en sólidos solubles. En los programas de mejora, la determinación
del contenido de SCs mediante técnicas analíticas precisas es fundamental, para
una buena selección de variedades de cebolla adaptadas a la demanda del
consumidor
5.
Materiales y métodos
5.1. Ubicación del ensayo
El presente estudio se realizara en el
cantón Quero localizado en la provincia de Tungurahua a 18,5 km al suroeste de
Ambato , se encuentra a una altura de entre los 2760 en la confluencia de la
Quebrada Masacho con el Río Quero hasta los 4430 msnm sobre la cumbre del monte
Igualata , con una superficie de 174 km2.
5.2. Material vegetal
El
material utilizado para este estudio fueron
bulbos de cebolla de la variedad Chalote considerada como el
progenitor femenino y la variedad Lara como el progenitor masculino, los mismo que
se sembrarán y posteriormente se
realizará cruces para la obtención de híbridos. Los bulbos seleccionados suponen una presión de selección del 10%.
5.2.1 Descripción de las
características de la variedad Lara
La
variedad utilizada como progenitor masculino es Lara, se caracteriza por ser
precoz, forma aglobada, tiene un color amarillo suave. Entre sus
características especiales son: excelente tamaño con un solo centro de anillos
gruesos, ciclo vegetativo de 130 días y una producción de 37000 a 45000 kg/ha
(Yungán, 2010).
Se
escogió esta variedad porque presenta una baja pungencia esta es la
característica necesaria para el cruzamiento.
5.2.2 Descripción de las
características de la variedad Chalote
La
variedad chalote es posee un tamaño promedio de entre 2 a 3 pulgadas de
diámetro, bulbo de forma ovalada y con la pulpa de color morado, su ciclo
vegetativo es de 160 a 180 días
en áreas frías y a partir de semilla vegetativa,
en las áreas templadas y subtropical 110 -150 días.
Se tomó
en cuenta esta variedad comercial para el presente proyecto por su tamaño y
forma, sin embargo el sabor de dicha variedad es picante lo que no es muy
apreciado en el mercado (Alvarado, 2013)
5.2.3 Características mono génicas
Todos
los genes sirven de patrón para la producción de diferentes proteínas y juntos
proporcionan la información necesaria para su estructural y sus funciones.
Cuando uno de ellos es anormal, puede producir una proteína anormal o en
cantidades anormales que altere estas funciones.
5.3 Marcadores Microsatélites
Actualmente, los microsatélites son los marcadores genéticos más populares en
los estudios de caracterización genética gracias a su reproductibilidad, su
elevada variabilidad alélica debido a una alta tasa de mutación, su
comportamiento selectivamente neutro, una herencia codominante, abundancia
relativa y buena cobertura a lo largo del genoma. . Entre sus múltiples
aplicaciones se encuentra por ejemplo la estimación de la variación genética a
nivel molecular en una colección de germoplasma que ayude a la correcta
elección de progenitores para cruces en un programa de mejora.
En las plantas, los microsatélites se localizan en
regiones no repetitivas del ADN, es decir, en regiones anteriores a la
expansión del genoma. A pesar de ello, están localizados uniformemente a lo
largo del genoma, aunque son muy variables en el número de unidades repetidas
entre individuos
5.4. Fase de laboratorio
5.4.1.
Cruzamientos dirigidos
5.4.1.1 Híbridos
El
presente proyecto de mejora genética para buscar una especie de cebolla
con menor grado de pungencia a través de
cruzamientos entre la variedad chalote con la variedad Lara de característica
dulce y de baja pungencia, y del empleo de técnicas de micro satélites. El
material se obtendrá a través de siembra de los bulbos, y se realizara 200
cruces para la obtención de híbridos.
5.4.1.2 Selección por pedigree
Se
realiza selección mediante los marcadores micro satélites en los cuales se va escogiendo los híbridos que presentes los genes de menor pungencia
seleccionando los 150 mejores bulbos.
5.4.1.3 Retrocruzamiento
Para
fijar las características comerciales de la variedad Chalote se procede a
realizar 3 retro cruzas. La primera retrocruza se hará con F1 y el padre donante (Variedad Chalote), en la
cual se obtendrá el 25% de genes de F1y 50% de genes del padre donante, se
eliminara los especímenes que no son de nuestro interés y se seleccionaran 80
bulbos para una nueva retrocruza. En la segunda retrocruza con el padre donante
y la F1 obtenida se obtendrá 12,5% de genes de la F1 y 87,5% de genes de
Chalote se eliminara los especímenes que no son de nuestro interés y se
seleccionaran 40 bulbos para una nueva retrocruza. se eliminara los especímenes
que no son de nuestro interés y se seleccionaran 100 bulbos para una nueva
retrocruza.. En el tercer cruce del padre donante con la F2 obtenida se tendrá
un 6,25% de genes de la F3 y 93,75% de genes del padre donante se eliminara los
especímenes que no son de nuestro interés y se seleccionaran los mejores 20
bulbos.
5.5. Fase de campo
5.5.1
Selección clonal
Se
realiza una evaluación de los 20 clones generados en la tercera retrocruza que
durara un periodo de 2 a 3 años en campo (bajo invernadero), transcurrido este
tiempo se realiza la selección clonal de los híbridos obtenidos se evalúa las
características agronómicas y el porcentaje de pungencia, se elimina todos los
que no es de nuestro interés.
5.6 Socialización con agricultores
A partir del sexto año se empezaran a realizar ensayos demostrativos a escala comercial con la semilla obtenida a los productores en el cantón Quero y el cantón Mocha que está ubicado en la parte sur- de la provincia de Tungurahua, a una distancia de 23 kilómetros de Ambato, se encuentra a 3.272 m.s.n.m políticamente se divide en dos parroquias : la matriz en el área urbana Mocha y la rural Pinguili, cuenta con los caseríos de Yanahurco , el Rosal , Acapulco, El Porvenir , Cochalata, Chilcapamba y Altillo. En donde se pretende mostrar los resultados de la obtención de un cultivar de cebolla con bajo nivel de pungencia.
5.7. Esquema de mejoramiento para el desarrollo de una variedad de cebolla paiteña (A. cepa) a través de cruzamientos dirigidos entre la cebolla paiteña variedad Chalote y la variedad Lara.
6.
Conclusiones
Se logró desarrollar una variedad de cebolla paiteña con un bajo nivel de pungencia a través
de cruzamientos dirigidos con la variedad Lara, empleando la técnica de
selección de pedigree con marcadores de micro satélites correspondiente a los
genes del cromosoma 3 y 5 los cuales son responsables de la pungencia.
Con este mejoramiento genético se obtiene un cultivar
comercial con menor nivel de pungencia que contribuye al aumento de la demanda
en el mercado nacional frente a importaciones.
Para
que el estudio proyecte factibilidad agronómica adecuada del germoplasma
obtenido, se pretende adaptar el cultivar, primero, bajo condiciones de invernadero y una vez obtenido resultados positivos,
se implementaría en huertos caseros de agricultores de la zona, manteniendo in
situ el germoplasma de la nueva variedad.
7. Referencias
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Mallor, C., & Garcés, A. (2018). Evolución del conocimiento sobre la
pungencia de la cebolla (Allium cepa L.) y del pimiento (Capsicum spp.):
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Quimí, M.
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Estudio bioagrónomico de 14 cultivares de cebollas amarillas híbridas (Allium
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de Chimborazo, Riobamba-Ecuador.
Trujillo, J. C. (2000). De la exclusión a la
participación: Pueblos indigenas y sus derechos colectivos en el Ecuador.
Quito- Ecuador: Abya Yala.
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