Naranjilla

 

Mejoramiento genético en la resistencia a Fusarium oxysporum f.sp. quitoensis en naranjilla común (Solanum quitoensis var. quitoensis)

Jennifer Espinel¹; Kelly Lara¹, Katherin Peralta¹; Grace Pinto¹, y Fabricio Verdezoto¹

¹UCE. Estudiantes de pregrado de Ingeniería Agronómica, Facultad de Ciencias Agrícolas. 17243 Av. Universitaria, Tumbaco, Ecuador.

Resumen. Las plantaciones del cultivo de Naranjilla en Ecuador están siendo severamente atacadas por Fusarium oxysporum f.sp. quitoensis, un agente patógeno que causa pudrición y marchitamiento del tallo de la planta de naranjilla, el inadecuado control químico utilizado para esta enfermedad ha provocado que este patógeno del suelo cree resistencia, como consecuencia la vida útil de la planta se reduce hasta un 50%, la única alternativa contra esta problemática es la resistencia genética. Dentro de la sección Lisocarpa de la Familia Solanum existen especies resistentes a Fusarium sp. Previamente se obtuvo 2 líneas F5 que mostraron resistencia a Fusarium oxysporum f.sp. quitoensis provenientes del cruce entre [S. quitoense (var. Baeza) x S. vestissimun]  con S. quitoense y S. quitoense (var. Dulce) x S. vestissimun. Para el desarrollo del programa de mejoramiento genético se realizó retrocruzas entre la línea F5 y Solanum quitoensis var. quitoensis hasta llegar a la F8. La selección se realizó a partir de la F2 y se evaluaron variables de calidad del fruto como tamaño, color de la pupa, grados brix y rendimiento, además de realizar inoculación con Fusarium sp. para evaluación de resistencia, además se utilizaron marcadores moleculares del tipo microsatélites (-mSq004 con 164pg) (-mSq040 con 221pb).

1.           Introducción

La naranjilla (Solanum quitoensis Lam var. quitoensis) es una especie nativa del Ecuador, las principales zonas de cultivo se ubican en las estribaciones externas de la cordillera de los andes y la llanura amazónica. Es muy cotizada y comercializada, por su sabor y aroma agradable (Ochoa, Ellis, et al., 2010) En la última década se ha reducido la superficie cultivada, provocando rendimientos bajos (Guayasamín Guanga, 2015). 

El cultivo presenta algunos problemas sanitarios como: la marchitez vascular (Fusarium oxysporum), lancha, antracnosis, el nematodo de la raíz y el gusano perforador del fruto, que producen pérdidas que pueden alcanzar hasta el 100% de la producción (Ochoa, J. 2011). La enfermedad más destructiva de la naranjilla (Solanum quitoense Lam) en la Amazonia ecuatoriana que causa cerca de un 80 % de pérdidas, es la marchitez vascular provocada por Fusarium oxysporum f. sp. quitoensis (Carrera, Herrera, et al., 2018), causada por un patógeno edáfico que se transmite por semilla (Ochoa et al, 2002). La ineficiencia de los métodos tradicionales para su control, como el uso de químicos genera una resistencia del patógeno y no se disponen de aislados debidamente caracterizados del o los agentes causales (Holguin, 2016; Viera et al., 2015).

La resistencia genética es una alternativa bien calificada para el manejo de esta enfermedad. Para S. quitoensis se han encontrado fuentes de resistencia en especies silvestres de la sección Lisocarpa del género Solanum, con excepción de S. pectinatum (Heiser, 2001). Se desarrollaron híbridos como INIAP-Palora y Puyo; ya que presentan cierta resistencia al ataque de patógenos que reemplazaron a las variedades comunes como Baeza, Baeza roja, dulce, agría y peluda. Ochoa et al. (2011) en su estudio de resistencia genética con segregantes F3 y F4 de cruzamiento entre S. quitoensis con S. hyporodium, S. felinum y S. vesstisium, identificó dos tipos de resistencia asociadas a genes mayores (cualitativa) relacionada con la colonización vascular y genes menores (cuantitativa) relacionada al tiempo de incubación del patógeno.

Bermeo (2015), obtuvo dos líneas F5 resultados de la cruza entre [S. quitoense (var. Baeza) x S. vestissimun]  con S. quitoense (100) y S. quitoense (var. Dulce) x S. vestissimun, resistentes a F. oxysporum f. sp. quitoense, presentando períodos largos de incubación de 172 y 207 días respectivamente y los niveles de colonización vascular de 2 en la escala 0-3.

Esta investigación tiene como objetivo obtener poblaciones de naranjilla en las cuales se seleccione a partir del cruzamiento de una linea de segregantes obtenidos en F5 de Naranjilla (Solanum quitoense var. baeza x Solanum vesstisimun x Solanum quitoense) con un alto grado de resistencia a Fusarium f. sp. quitoensis. y una variedad comercial (naranjilla común) (Solanum quitoensis var. quitoensis).

Hipótesis

H₀= La selección de progenitores no permite obtener una resistencia considerable para enfermedades causadas por Fusarium sp.

H₁= Una selección adecuada de progenitores permite obtener una mejor resistencia a enfermedades causadas por Fusarium sp.

1.1 Planteamiento del Problema

La naranjilla es un cultivo con gran potencial económico por su alta rentabilidad y aceptación en el mercado nacional e internacional ya que los consumidores han cambiado sus hábitos alimenticios prefiriendo frutos exóticos como la naranjilla (Guayasamín Guanga, 2015), además si se brinda un manejo adecuado, el cultivo puede llegar a generar una rentabilidad del 164 % (Fiallos, 2000).

El desarrollo alcanzado por el cultivo de naranjilla “común” o de “jugo” en la Región Amazónica ecuatoriana se ha visto afectado debido a que se han presentado pérdidas en la producción a causa de problemas fitosanitarios siendo el más grave la marchitez vascular causada por F. oxysporum, provocando también grandes pérdidas económicas para los pequeños agricultores de la Amazonía ecuatoriana (Carrera, Herrera, et al., 2018), además este patógeno ha limitado la superficie de naranjilla común al 5% del área total cultivada (Cajamarca, 2010), variedad caracterizada por su permanente fructificación, frutos redondos, de buen tamaño, pulpa verde y calidad para el consumo en fresco e industrial, pero también por ser la variedad más susceptible a esta enfermedad, del mismo modo Fusarium ha provocado que el rendimiento promedio sea bajo (3.56 t/ha), convirtiéndose en una de las principales limitantes para el cultivo de naranjilla en el Ecuador (Ochoa, Ellis, et al., 2010).

En la actualidad no existe material de naranjilla con características efectivas de resistencia a Fusarium, asimismo, el uso inadecuado de pesticidas ha provocado que F. oxysporum genere resistencia y se incremente la presencia del mismo, por tanto, el desarrollo de variedades de naranjilla con características de resistencia y calidad por medio del mejoramiento genético es una estrategia útil para afrontar los nuevos retos y garantizar mejores condiciones para los agricultores tanto en campo como en aspectos económicos.

2.           Revisión de Literatura

La producción de naranjilla (Solanum sp.) en Ecuador se cultiva principalmente en las provincias de la Amazonía con el 79% de superficie cosechada, entre los 800 y 1700 msnm, con temperaturas entre 14 y 22 °C y precipitaciones superiores a los 1500 mm año^-1, en suelos fértiles con buen drenaje; cubre una superficie de 3643 ha con rendimientos de 5,4 t ha^-1 (Guayasamín Guanga, 2015). El cultivo dura de 1 a 2 años teniendo un manejo tradicional basado en el uso excesivo de pesticidas y la deforestación de bosque primario para mantener la producción comercial del cultivo (Soto Haro, 2016, Vásquez, Viteri, et al., 2011) Generalmente la aplicación de agroquímicos tales como Carbofurán, Metamidofos y 2-4-D ponen en riesgo la salud, el ambiente e incrementando los costos de producción (Andrade, 2005; Revelo, Viteri, et al., 2010).

    Inicialmente el bosqu primario y secundario fueron lugares exclusivos para el cultivo de naranjilla, ocasionando efectos ecológicos perjudiciales; además de dificultarse el manejo del cultivo y transporte de la fruta. El agricultor para contrarrestar problemas de "Fusariosis", ha tenido que desplazar sus plantaciones cada cierto tiempo, provocando deforestación en los bosques primarios (Guayasamín Guanga, 2015)

Actualmente la Fusariosis se encuentra distribuida en todo el país y se ha convertido en una de las principales limitantes del cultivo de la naranjilla en el Ecuador (Ochoa, Ellis, et al., 2010). Reportes en Ecuador sobre la marchitez causada por F. oxysporum, afirman que el hongo reduce la vida útil de la planta en un 50 %. (Ochoa, Ellis, et al., 2010; Revelo, Viteri, et al., 2010) Mientras que otros estudios señalan que el problema con este patógeno es aún mayor, ya que existe una interacción entre este y el nematodo del nudo de la raíz (M. incognita), lo que generalmente incrementa la incidencia de la marchitez, al facilitar la penetración del hongo, causando pérdidas económicas a los agricultores (Arizala, Monsalvo, et al., 2011).

    Las plantas enfermas se distinguen fácilmente debido a su aspecto flácido y clorótico. La flacidez y la clorosis comienzan en la parte inferior de la planta y se mueven progresivamente hacia arriba, causando el marchitamiento de toda la planta. En las etapas posteriores del desarrollo de la enfermedad, se produce una defoliación progresiva, seguida de un descenso necrosis (Jarvis, 1988).

3. Materiales y Métodos

Se empleará como material parental para padre donador, segregantes (F5) desarrollados en la Universidad de la India, provenientes de la cruza intraespecífica, los cuales fueron seleccionados por presentar resistencia a Fusarium oxysporum f. sp. quitoense, así como también buenas características agronómicas, se adquirió 2000 semillas de cada progenitor para las cuales se realizó un semillero, posteriormente se realizó el trasplante en bolsas plásticas, con un sustrato compuesto por tres partes de suelo más una de materia orgánica.

Como padre recurrente se utilizó la variedad agria (Solanum quitoense var. quitoense) obtenida del germoplasma del INIAP, para los criterios de selección se tomó en cuenta características del fruto, tamaño, forma, color y frutos recolectados por planta para posteriormente evaluar las características como el rendimiento (kg/plana), peso la semilla; y contenido de azúcar de la pulpa en grados Brix.

Cuadro 1. Esquema de mejoramiento 

3.1 Cruzamiento y selección

El mejoramiento sigue el método de retrocruzamiento, para lo cual, se recolectan flores en horas de la mañana con el fin de asegurar un mayor rendimiento de polen, se las coloca sobre una superficie limpia para secarlas durante 24 horas y extraer el polen, este polen se coloca en tubos eppendorf y se almacena en recipientes plásticos bajo condiciones de refrigeración a 5 °C (Polanco, 2018). 

Se realizan cruces recíprocos manuales, empleando los dos materiales como plantas madre y padres, se eliminan las flores abiertas y botones inmaduros y se realizará la emasculación. Después de 24 horas se lleva a cabo la polinización de estos cruzamientos obteniendo la F1, los frutos serán cosechados cerca de los 35 a 45 días después de la polinización y se colocaron en bolsas de papel previamente identificadas, la colecta de la semilla se efectuó mediante la maceración del fruto en un recipiente con agua donde fue eliminado todo el mucílago que se encontraba adherido a las semillas (Polanco, 2018) Este proceso se lo realizo en un año y medio desde la obtención de los parentales hasta la recolección de la semilla de la F1. Las retrocuzas se realizarán hasta obtener la generación F8, para la identificación de los genes de resistencia a Fusarium oxysporum en F1, F4 y F8 se empleará prueba con microsatélites utilizando 2 marcadores moleculares para genotipaje de naranjilla mSq004 con 164pb y mSq040 con 221pb (Gálvez & Atalía, 2017), permitiendo identificar S. vest-1 y S. vest-2 mismos que son los genes que le dan a planta la característica de resistencia

En la generación F2 se empieza con la selección provenientes de la F1, una vez obtenidas las plantas se tomaron 2000  para la retrocuza con la línea recurrente, se realizó la recolección y emasculación con las flores de la línea recurrente, una vez obtenido los frutos de la F2 se realizó el lavado de las semillas, para esta generación (F2) se procedió a sembrar 1000 semillas de forma espaciada a fin de practicar la selección individual,  donde se escogerán las plantas con mejores características morfoagronómicas, por cada retrocruza se descarta el 30% de aquellos descendientes con pocas características de interés, en la F3, F5 Y F7 se realizará la primera prueba subjetiva de calidad y rendimiento para lo cual se evaluarán características como: tamaño y peso del fruto, color de la pulpa y grados brix; así como también se medirá el rendimiento y número de frutos cosechados por planta; para el análisis de la resistencia a Fusarium se realizará la prueba mediante inoculación en la F3 y F6.  En la octava generación se realizará prueba subjetiva y además se identificará la presencia de los genes de resistencia deseados con el uso de microsatélites.

3.2 Evaluación de resistencia a fusarium

Para la evaluación de resistencia se procederá al aislamiento de Fusarium mediante la recolección de plantas con síntomas característicos como marchitez, amarillamiento y pudrición radicular, estas muestras fueron trasladadas al laboratorio para el aislamiento. Se utilizó raíces de naranjilla, mismas que serán lavadas hasta eliminar restos de tierra, se realizaron cortes longitudinales se desinfectaron superficialmente con etanol al 70% durante 1 minuto, con Hipoclorito de Sodio al 2% por 3 minutos y finalmente colocados en papel filtro estéril para absorber los restos de agua presentes en las muestras. Se incubaron a 25° C por 7 días (Hernández, 2019).

La inoculación se colocó directamente en el sustrato, se inocularon 50 cm³ de agua destilada con fusarium. Estas plantas se mantuvieron dentro del invernadero durante 60 días, a una temperatura promedio de 23 °C y un 85 % de humedad relativa. Pasado los 60 días se evaluan lo resultados (Polanco, 2018). Se identifica plantas con sintomatología como marchitamiento, amarillamiento, a las cuales se realizará cortes longitudinales en el tallo para poder visualizar anillos concéntricos dando positivo para Fusarium.

4.     Conclusiones

Se obtendrá una variedad de naranjilla que presente resistencia vertical hacia Fusarium oxysporum f.sp. quitoensis transmitida por la línea donadora (Solanum quitoense var. baeza x Solanum vesstisimun x Solanum quitoense) hacia la variedad comercial.

Se espera que la variedad sea aceptada por los agricultores debido a que presenta características de resistencia, rendimiento y calidad comercial de fruto.

5.     Referencias

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6.     Anexos 

Anexo 1. Árbol de problema