Papa

 

Esquema de mejoramiento genético de papa variedad chaucha (Solanum phureja) con tolerancia a esclerosis sobre la piel de la papa causada por la costra negra (Rhizoctonia solani) mediante el cruzamiento con la variedad comercial UCE-Allipacha en la Provincia de Bolívar.

Julián Abril¹, Karina Gualshpa¹, Francis Ortíz¹, Jorge Pacas¹, y Anahí Valencia¹

¹Universidad Central del Ecuador. Facultad de Ciencias Agrícolas. Estudiantes de la Cátedra de Geotecnia Vegetal, Quito, Ecuador.

Resumen: El presente trabajo de investigación tuvo como objetivo establecer un esquema de mejoramiento genético mediante el cruzamiento de papa chaucha Solanum phureja y variedad comercial UCE-Allipacha, para contrarrestar el daño provocado por Rhizoctonia solani en el cultivo de papa en la provincia de Bolívar.  El material fue recolectado mediante muestras de botones florales de papa chaucha S. phureja y la variedad comercial Allipacha, mediante colecciones en la Facultad de Ciencias Agrícolas de la Universidad Central del Ecuador. Durante 5 años de trabajo, iniciando con 12 000 individuos resultante de 800 cruzamientos en entre la población AA S. phureja x aa UCE Allipacha, seleccionando los mejores genotipos para volver a cruzarlos entre sí, evaluadas en campo y estimando el 50% de los individuos (Generación F1, Clonal 1, Clonal 2, Clonal 3, Clonal 4, Clonal 5, Clonal 6, Clonal 7) de acuerdo a la resistencia de la planta hacia la enfermedad R. solani. En el cuarto y quinto año se realiza una selección masal partiendo de una población de 1800 individuos sembrando en el campo con 3 repeticiones en la provincia de Bolívar, seleccionando características importantes del cultivo, para aplicar con los resultantes la propagación de meristemos y obtención de una semilla sana.

PALABRAS CLAVE: CHAUCHA/ ALIPACHA/ CRUZAMIENTO/ CLONAL/ ENFERMEDAD

1. Introducción

La papa es el cuarto alimento más consumido a nivel mundial, y es uno de los cultivos con mayor diversidad genética, lo que se refleja en una amplia disponibilidad de variedades nativas y mejoradas con elevados contenidos de almidón, vitaminas, minerales, fibra y una fuente de antioxidantes naturales. Por estas razones, la papa constituye un rubro agrícola importante para la seguridad alimentaria (Piñeros, 2009).

En Ecuador los rendimientos son bajos con un promedio de 7 t/ha, en una superficie cultivada de 3.500 has (Monar, 2010). Uno de los problemas es la mala selección de semilla por parte de los agricultores al momento de la siembra, sin embargo, se debe recordar que una buena selección semilla es importante (Montesdeoca et al., 2006). La calidad de la semilla en el Ecuador se ve afectada por la presencia de patógenos como Rhizoctonia solani que representa el 78% de los tubérculos afectados (Fankhauser, 2000). Una de las medidas usadas es el descarto de los tubérculos dañados logrando aumentar la producción un 15% (Salazar & Acatino, 1989). El cultivo de papa en la provincia de Bolívar representa una actividad económica importante y que está siendo afectada gravemente, debido a, la “costra negra” (R. solani), que pueden inducir pérdidas productivas de hasta 20 % en la Provincia de Bolívar (Cuesta et al., 2014; Mora et al., 2011; Oyarzún et al., 2002).

Ante el problema antes mencionado se propone, elaborar un esquema de mejoramiento genético entre la variedad chaucha (Solanum phureja), ya que, presenta cualidades como: tolerancia a costra negra, precocidad y adaptabilidad a los suelos andinos, mediante el cruzamiento con la variedad comercial UCE-Allipacha (clon 399072.21), por su alta productividad y estudios antes realizados, donde ésta variedad comercial presentó mejor resistencia a la enfermedad con 43,46 % de porcentaje de infección en comparación con otras variedades comerciales (Gualoto, 2019).

2. Revisión de literatura

En el Ecuador la producción de papa es de alta demanda, pero, la situación de las variedades no son las mismas, hay poca demanda y oferta, existe un promedio de 550 variedades nativas cultivadas y comercializadas por pequeños agricultores, dentro de estas encontramos la chaucha (S. phureja) (Monteros et al., 2005).

S. phureja se cultiva en los pisos interandinos con un rango de temperatura promedio de 10-20 °C, precipitación promedio anual de 900 mm (Ardila, 2001; Mosquera, 1992; Ñustez, 2001). Además, presenta características genéticas, de naturaleza diploide compatible con otras variedades, con fines de mejoramiento (Ghislain et al., 2006). Es una planta precoz con un período de reposo del tubérculo corto de 120 a 135 días, lo que obliga a ser consumida o usada como semilla inmediatamente (Cuesta, 2013).

UCE-Allipacha, variedad que ha sido desarrollada por docentes y estudiantes de la Facultad de Ciencias Agrícolas de la Universidad Central del Ecuador, por métodos naturales mediante cruzamientos entre diferentes variedades con buenas características agronómicas y que ha sido entregada al sector productivo en julio del 2016 (Chamorro, 2016), las características son: forma oblonga, piel rosada sin manchas, ojos superficiales, pulpa color crema, período de madurez  de 110 días, alto rendimiento de 31 t/ha, y mediana resistencia a infección por Rhizoctonia (Andrade et al., 2016; Quishpe, 2017).

R. solani está entre los microorganismos patógenos habitantes propios del suelo y que atacan al cultivo de la papa que se desarrolla como numerosos esclerocios sobre la piel de los tubérculos, afectando la calidad culinaria y sanitaria de los tubérculos generando pérdidas de hasta el 20 % de la producción en los suelos andinos, la enfermedad retrasa y reduce la aparición de plantas y disminuye el número de tallos, a medida que la planta madura (Ferrucho et al., 2013; Hide & Horrocks, 1994; Oyarzún et al., 2002; Torres, 2002).

La duración del esquema de mejoramiento genético es de 5 años y está diseñado con un método de selección de pedigree y selección masal, partiendo desde la generación F1 con 12000 individuos.

En S. tuberosum se denomina en generación clonal a cada ciclo de selección. Está diseñado en siete etapas o estados de selección (Generación F1, Clonal 1, Clonal 2, Clonal 3, Clonal 4, Clonal 5, Clonal 6, Clonal 7).

3. Materiales y métodos

La investigación se realizará en base a problemática identificada en la Parroquia La Asunción en la comunidad Cahuasi, se encuentra ubicada en la provincia de Bolívar en la parte noreste del cantón Chimbo en el margen noroccidental del rio del mismo nombre. Localizada a 2.631 m.s.n.m., Longitud W079.02 º 21.5, Latitud S 01.3953, 8 º, con una temperatura promedio 13 °C y humedad relativa promedio anual de 70% su terreno irregular apto para la agricultura con un clima predominante frío y seco (INAMHI, 2014).

En la selección de progenitores las semillas de (S. phureja) y UCE-Allipacha (clon 399072.21) se realizarán en función de los objetivos del cruzamiento, tomando en cuenta, que la planta madre debe llevar el carácter atribuible a alelos recesivos y para el progenitor paterno el carácter expresado por alelos dominantes. El resultado del entrecruzamiento entre los progenitores es F1, se lo llevará a cabo con una siembra para S. phureja de 0.30 x 1.00 m entre plantas y surcos respectivamente (Cotes et al., 2000). Y para UCE-Allipacha con una siembra de 0.40 m entre plantas y 1.20 m entre surcos (Quishpe, 2017).

Teniendo en cuenta que el promedio de tubérculos por planta es de 15 unidades, es necesario realizar 800 cruzamientos en entre la población AA S. phureja x aa UCE Allipacha para obtener una población F1 de 12000 individuos aproximadamente (Morales et al., 2011). Después de obtener F1 se escogerán los mejores genotipos para volver a cruzarlos entre sí, seleccionando los mejores individuos con las características fenotípicas de floración con maduración rápida, plantas de tamaño mediano con abundantes hojas, y, resistencia a R. solani, bajo los criterios de: tubérculos grandes, abundantes, y, plantas con estolones cortos (Rojas, 2009). Este proceso de selección se repetirá hasta la cuarta generación clonal. 

Posteriormente, se aplicará el método de la obtención de doble haploides, para obtener líneas homocigóticas en un solo paso. Inicialmente, se escogerán 30 muestras de botones florales de cada variedad, los cuales, serán enjuagados con agua destilada, y, llevados a una cámara de flujo laminar, donde, se sumergirán en etanol al 70 % durante 3 minutos. Finalmente pasarán a hipoclorito de sodio al 2% durante 15 minutos seguidos de 3 lavados en agua destilada estéril.  Se clasificarán en estadios de acuerdo al desarrollo de las microsporas de las anteras, que, se determinará mediante el método de tinción con orceína acética, seleccionando las anteras con microsporas en etapa uninucleada.

En el cultivo in vitro se sembraron 20 anteras por placa con medio de cultivo MS (Murashigne y Skoog, 1962). donde, se emplearon 100 % las sales y vitaminas. Por otro lado, para la inducción de embriogénesis y poliploidía se aplicará colchicina en un rango de concentración de 1.25 a 2.5 mM. Todos los cultivos se deberán mantener en oscuridad durante las primeras cinco semanas y luego en fotoperiodo de 16 horas con una intensidad lumínica de 500 lux. La temperatura debe ser constante de 27 °C y humedad relativa media 70 +- 2%. Ortiz et al. (2016) aseguran que el método de polen es una técnica viable como inductor de haploidía. Se estima que un 50% de la población tiene genes de resistencia a R. solani, sin embargo, a partir de la generación clonal 1 se seleccionan las mejores plantas de acuerdo con los criterios de estudio.

El método de mejoramiento utilizado será mixto, es decir, se combina pedigree y masal, que, nos permite realizar cruzas entre progenitores que se destacan por sus características de resistencia, rendimiento, adaptación y calidad (Estrada, 2000). Tales como resistencia a R. solani por parte de S. phureja y aprovechar el nivel de producción de UCE – Allipacha.

A partir el segundo año se seleccionará, el 50% de los individuos iniciales hasta el cuarto año dando como resultado una población de 1500 individuos. Esta selección se establecerá de acuerdo a la elección de material por aspectos agronómicos incluidas las variables de campo en la etapa de floración además de la altura y vigor de planta, incluyendo, además, el nivel de clorofila de hojas midiéndose a los 80 días después de la siembra con un medidor de contenido de clorofila SPAD (CCM-200). Las mediciones se realizarán a 6 hojas de la parte media de cada planta que se expresó en escala del equipo ICC (Índice de contenido de clorofila) (DNPV, 2017). En cuanto al tubérculo se medirá el estado de pudrición del mismo basándose en la escala descriptiva de la enfermedad ubicada en el esquema de mejoramiento.

En el cuarto y quinto año se realizará una selección masal partiendo de una población de 1800 individuos de cada uno sembrándolas en el campo con 3 repeticiones en 3 localidades de Bolívar, cada una seleccionándolas de acuerdo a las características importantes del cultivo como la adaptación y rendimiento, además de las características físicas como la forma y tamaño del tubérculo y las características sensoriales como color, sabor, textura, aceptabilidad.

En cuanto al protocolo de evaluación de R. solani, se colectarán inicialmente 20 tubérculos contaminados naturalmente. Se aíslan los tubérculos enfermos con síntomas y signos de la enfermedad que fueron colectados en las localidades de la provincia de Bolivar, Ecuador. Los tubérculos serán trasladados al Laboratorio de Fitopatología de la Facultad de Ciencias Agrícolas, Universidad Central del Ecuador (UCE), donde se lavan las muestras con agua corriente. Los esclerosios presentes sobre los tubérculos se desprenden, desinfestados durante 3min con hipoclorito de sodio al 0,5%, lavados tres veces con agua destilada estéril (ADE) y sembradas en placas con medio agua agar, agar acidificado a pH 4 con ácido láctico, a 25°C. De las colonias emergentes se realizan transferencias de ápices hifales para la obtención de cultivos puros. Como testigo se utiliza esquejes inoculados con discos de agar-agua. A las 72h se tomaron porciones de 1cm de esqueje invadido por el micelio del hongo y se trataron con buffer de extracción (0,8% NaCl, 0,02KCl, 0,115Na2HPO4, 0,02KH2PO4, 0,05% Tween 20; pH 8,3 ajustado con NaOH 1M) en frío y con agitación durante 1h. Después se realizará la multiplicación del patógeno. (Carrero et al., 2006) Esta multiplicación se la realizará en avena previamente remojada y esterilizada. (Gualoto, 2019). A los 8 días se espera que el hongo se multiplique en el medio de cultivo (Castro et al, 2005). Después de tener un sustrato se lo mezcla con la tierra de la maceta donde crecen las plantas. Es necesario mantener el suelo a capacidad de campo para facilitar el ingreso del patógeno. 

Para la obtención de una semilla libre de R. solani, y posterior propagación con los agricultores se aplicará la técnica de cultivo de meristemos, donde, se utilizará un medio de cultivo que contenía las sales de Murashige & Skoog (1962), 1 mg. l^-1 de tiamina, 100 mg. l^-1 de mioinositol, 1 mg. l^-1 de ácido giberélico y 1.8 mg. l^-1 de gelificante. Las plantas serán regeneradas a partir de los meristemos y después de dos transferencias a medios de cultivo de multiplicación, dónde se buscará conseguir un porcentaje de sanidad alto, bajo el rango de tamaño de meristemos de 0.1 a 0.06 mm (García et al., 2001). Se inducirá a la brotación temprana con ácido giberélico, la cual, es un excelente tratamiento a utilizar, ya que, permitirá disminuir el periodo de reposo de esta variedad que normalmente es de 2-3 meses a l mes permitirá obtener plantas sanas listas para ser incluidas dentro de un programa de propagación masiva (Aguirre & López, 2001).  Finalmente, después de 5 años se liberará una nueva variedad (AKFJ) de acuerdo al tonelaje y resistencia a R. solani.  En todo el proceso se evalúa la resistencia de los clones realizando incrementos de semilla de en los diferentes estados de selección. 

4. Esquema de mejoramiento propuesto

5. Conclusiones

Es de suma utilidad generar una variedad de papa en Ecuador que presente resistencia a R.solani, debido, al gran problema existente con la semilla utilizada en todo el país, y en específico en la provincia de Bolívar. Los principios genéticos utilizados en la elaboración del esquema permitieron el obtener líneas homocigotas con el cultivo de anteras, acelerando y mejoran el proceso, además, el método mixto utilizado (pedigree y masal), ayudaron en la selección correcta.  Con esto podemos garantizar al agricultor una semilla libre de R. solani, que favorecerá la producción de papa y mayor sostenibilidad del cultivo a nivel provincial en el lugar de estudio, y posteriormente a nivel Nacional.

6. Referencias bibliográficas

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