Desarrollo de una variedad comercial de cacao (Theobroma cacao) con calidad organoléptica-sabor “arriba”

Vanessa Aldás¹, Andrés Anchatipán¹, Steven Caiza¹, y Nikole Cajas¹. 

¹Estudiantes de la Cátedra de Genotecnia Vegetal, Universidad Central del Ecuador (Grupo 5).

 

Resumen: Actualmente los productores de cacao han apostado por la producción del cacao CCN-51 debido a las excelentes características agronómicas en cuanto a resistencia y rendimiento, excluyendo de sus fincas a los cacaos de tipo criollo los cuales guardan en su genotipo una calidad organoléptica única, pero sí de rendimiento y resistencia se trata son deficientes. Esto ha provocado la pérdida de variabilidad genética en el cacao y con ello la calidad por la cual Ecuador es reconocido a nivel mundial. Por esta razón es importante realizar un mejoramiento genético que permita la creación de variedades con características agronómicas y de calidad deseadas por el agricultor y el mercado exterior, debido a esto en el presente trabajo se realizaron cruzamientos con  6 progenitores de cacao tipo acriollado y forastero hasta F2, para posteriormente las mejores F2 sean cruzadas con el cacao CCN-51 y de esta manera integrar la calidad organoléptica del cacao nacional en el híbrido. El programa de mejoramiento se dividió en dos partes y en ambas se utilizó la técnica de bulk de polen y su correspondiente análisis de los segregantes con marcadores moleculares AFLPs, para evaluar la presencia y heredabilidad del carácter deseado.

PALABRAS CLAVE: Cacao, mejoramiento, segregantes, AFLPs.

1.       Introducción

La pérdida de variabilidad genética del cacao en el Ecuador ha sido un factor determinante para reducir la identidad nacional debido a que con el tiempo se ha ido introduciendo variedades mejoradas de otros países como el CCN-51 que como consecuencia se han desplazado a las variedades nacionales para obtener mejores beneficios, dejando de lado la conservación y ocasionando un déficit de la pureza del cacao nativo en nuestro país (Ortega & Kafuri, 2007).

Las variedades de cacao, Nacional y CCN-51 son las que predominan en las plantaciones cacaoteras del Ecuador, de las cuales, a la variedad de cacao Nacional se le ha reconocido mundialmente por sus características de sabor y aroma, apreciadas en la preparación de chocolates, contrastándose con la variedad CCN-51 la cual no alcanza las características organolépticas del cacao Nacional (Díaz & Pinoargote, 2012).

El cacao CCN-51, el cual tiene excelente comportamiento agronómico, productivo y tolerancia a las enfermedades; sin embargo, es cuestionado en su calidad, ya que la industria demanda cacao de origen Nacional (Guerrón, 2009; Zambrano et al., 2010) por lo que es necesario implementar técnicas de mejoramiento genético en cuanto a la calidad del cacao. Por tal razón el presente estudio se ha centrado en la búsqueda de variedades que permitan el mejoramiento genético del cacao a través del análisis segregante de bulk y selección recurrente, obteniendo genes que expresen características de calidad y cantidad que puedan ser introducidas en el cacao CCN-51.

2.       Problema de estudio

El cacao CCN-51 posee óptimas características de resistencia y rendimiento, sin embargo, no alcanza la calidad organoléptica del cacao nacional y a pesar de los estudios realizados no se ha logrado introducir esta característica cuantitativa a la variedad mejorada.

3.       Objetivos

3.1 Objetivo General:

Determinar si el análisis segregante de bulk, permite introducir la calidad organoléptica del cacao nacional al genotipo del cacao CCN-51.

3.2 Objetivo específico:

• Identificar variedades hibridas forasteras y acriolladas que contengan características de sabor, aroma, rendimiento y resistencia a enfermedades.

•  Brindar una colección de recursos fitogenéticos para poder encontrar una variedad mejorada conservando la calidad y sin perder variabilidad genética.

4.       Hipótesis

4.1 Hipótesis nula

No existen variedades locales y silvestres que presentan en su genotipo características deseables de calidad en cuanto a sabor y aroma; y no permiten a través del mejoramiento genético realizar cruzamientos con el cacao CCN-51, para combinarse con sus características de productividad y resistencia.

4.2 Hipótesis alternativa

Existen variedades locales y silvestres que presentan en su genotipo características deseables de calidad en cuanto a sabor y aroma; los cuales permiten a través del mejoramiento genético realizar cruzamientos con el cacao CCN-51, para combinarse con sus características de productividad y resistencia.

5.       Marco teórico

5.1.1.  Caracterización de las variedades a utilizar

EET 575 y EET 576: Estos clones de cacao presentan buena resistencia y sanidad, además de un alto rendimiento similar al cacao CCN-51, el pico de floración ocurre en el primer y tercer trimestre del año. Son autocompatibles e intercompatibles con los clones de cacao Nacional. Las mazorcas son amarillas de tamaño mediano y grande con un buen índice de semilla y mazorca, además su pasta presenta notas sensoriales que los ubica dentro de los cacos finos de aroma (Amores et al., 2009).

EET-454: Presenta característica genética altamente productiva, con sabor y roma. Tiene alto rendimiento y adaptabilidad. Tiene un buen índice de granos por mazorca, sus semillas por mazorca se caracterizan por ser grandes. Es un clon autocompatible que se adapta a climas tropicales (Cortez et al., 2010).

EET-95: También llamado Tenguel-33 pertenece al grupo de clones que poseen sabor y aroma del nivel de cacao arriba, su floración es alta en los meses de diciembre, enero y febrero. La mazorca cuando se encuentra inmadura es de color verde, cuando llega a su punto de madurez máximo es amarilla, es altamente auto-compatible y compatible con diversos cultivares (Aranzazu H., 2008).

EET-103: Es tolerante a enfermedades, además posee un buen sabor y aroma. Es un clon precoz que su primera producción se da a los 12 meses de haberse establecido en campo (Vasco, 2008). Tiene resistencia a mal de machete y es susceptible a monillia, es autocompatible (Enríquez, 2004).

EET-19: Posee buenos caracteres en cuanto a producción y tolerancia a escoba de bruja, además de poseer genes recesivos homocigotos para el color del fruto verde. Es autocompatible, su mazorca es cilíndrica y alargada. El color del fruto es amarillo rojizo o totalmente amarillo. Las semillas son grandes y redondas por lo que el rendimiento promedio es de 1277 a 2073 kg/ha, además contiene una buena calidad organoléptica (Vera et al., 2004).

CCN-51: Tiene un mayor potencial de rendimiento y resistencia a enfermedades fungosas. Posee un alto índice de semilla y mazorca y alto contenido de grasa. Es un clon autocompatible, precoz (producción a los 24 meses) y se adapta a casi todas la zonas tropicales (Carrión, 2012).

5.1.2. Reproducción del cacao

El cacao es una planta altamente alógama, pues se estima que la polinización cruzada es aproximadamente del 95 %. En cultivo se practica la polinización artificial (manual): con unas pinzas se toma un estambre con las anteras abiertas de una flor del progenitor masculino. Las anteras se frotan sobre toda la longitud del pistilo (Quiroz, 2010).

5.1.3. Tipo de flor

Las flores son hermafroditas y están receptivas desde las primeras horas de la mañana. La flor del cacao comienza a abrirse gradualmente por la tarde, y continúa por la noche hasta que está completamente abierta justo antes del amanecer. Una porción muy grande de flores no son polinizadas y caen al cabo de 48 horas. Se ha desarrollado la protoginia para prevenir la autopolinización. Las flores funcionalmente son hembras primero y después machos. Existe cuando menos un sistema de incompatibilidad que opera y que favorece la fecundación cruzada (manteniendo la heterocigosidad) pero que no excluye por completo la autofecundación (Quiroz, 2010).

5.1.4. El sabor

El sabor del cacao fino de aroma posee características distintivas, sus granos tienen un sabor aromático, delicadamente amargo. Tiene toques florales, frutales, nueces, almendras o especias, todo esto sobresale de su nivel "sabor arriba" (Chávez et al., 2015).

6.       Materiales y Métodos

6.1 Ubicación el Experimento y Condiciones Ambientales

El presente estudio se realizará en la a Estación Experimental Tropical Pichilingue del INIAP, ubicada en el km 5 de la vía Quevedo-El Empalme. La estación se encuentra a una altitud de 85 msnm. Las coordenadas geográficas son 79° 21’ Longitud Oeste y 1° 6’ latitud Sur. El suelo en el sitio experimental presenta textura franco-limosa con un buen nivel de fertilidad y drenaje moderado. La topografía del sitio es ligeramente ondulada. La temperatura media es 24,1 °C, precipitación anual 2252 mm y heliofanía 894 horas luz (INAMHI, 2019).

6.2 Diseño del experimento

El material vegetal será obtenido en la Estación Experimental Tropical Pichilingue del INIAP, el ensayo se dividirá en 2 partes, en primer lugar, para obtener variedades con las características deseadas (rendimiento, resistencia, calidad organoléptica) se realizará el análisis segregante de bulk de polen cruzando las líneas detalladas en la Anexo 1. Y en segunda instancia con las variedades obtenidas se realizará bulk de polen con el cacao CCN-51.

Las plántulas de los clones se obtendrán por parte del INIAP, y se sembrarán a campo abierto en un área de 10000m², a una distancia plantación de 3 x 3 m, profundidad de 0.40 m. y ancho 0.40 m, obteniendo una densidad de 1100.

Para el manejo del cultivo se realizará riego por goteo, la fertilización será cada 4 meses a partir de la primera ejecutada durante el trasplante y el control de plagas se llevará a cabo cada mes. Al final de cada ciclo se evaluará el índice de mazorca por planta e índice de semilla además de la resistencia a plagas y enfermedades. Se seleccionarán las mejores plantas y frutos para finalmente realizar el secado y tostado y evaluar la calidad organoléptica del producto.

6.3 Mejoramiento Genético

Para el mejoramiento genético se utilizarán 6 clones de cacao: 3 clones forasteros (EET 575, EET 576 Y EET 454) y 3 clones acriollados (EET 95, EET 103 Y EET 19) (Tabla). Para la F1 se realizará un bulk de polen de todos los clones y se seleccionarán las semillas de las plantas con las mejores características para la F2. Se repetirá el proceso en el siguiente ciclo, seleccionando las mejores semillas de F2, en las cuales se evaluará con la ayuda de marcadores moleculares la presencia de los genes que expresan la calidad organoléptica del cacao Nacional.

Las nuevas variedades que presenten esta característica serán utilizadas para un posterior cruzamiento basado en el bulk de polen con los mejores cacaos del híbrido CCN-51. Finalmente se seleccionaran los mejores frutos en la F2, posteriormente se evaluarán con marcadores moleculares la presencia de la calidad organoléptica del cacao Nacional en el cacao CCN-51 y se lanzará la nueva variedad al mercado.

6.4 Criterios de selección

6.4.1 Rendimiento

Es el número de frutos (mazorcas) sanos obtenidos por planta de cada genotipo.

6.4.2 Índice de mazorca

Es el número de mazorcas maduras y sanas necesarias de cada genotipo, para obtener un kg de cacao seco. Esta variable se calcula dos veces al año, en coincidencia con cada pico de cosecha (uno en invierno y otro en verano) (Loor et al., 2010). Para su cálculo, se utiliza la siguiente fórmula:

6.4.3 Índice de semilla

Es el peso de una semilla fermentada y seca. Para determinar esta característica, se registra el peso en gramos de 100 almendras tomadas al azar (Loor et al., 2010). Para efectos de cálculo, se aplica la siguiente fórmula:

6.5 Variables

6.5.1 Calidad organoléptica

Las evaluaciones sensoriales se realizarán en el panel de catación del laboratorio de calidad de cacao de la EET-Pichilingue. Se evaluarán los sabores y aromas (Tabla 1) de los granos de cacao seleccionados, calificando con una escala sensorial de 0 a 10 puntos (Tabla 2).

Tabla 1. Descripción de los sabores en el cacao

SABORES	Descripción
Acidez	Sabor ácido, se la percibe a los lados y al centro de la lengua. Semejante a frutas cítricas y vinagre.
Cacao	Sabor típico a granos bien fermentados, tostados y libre de defectos.
Amargor	Sabor fuerte, falta de fermentación. Se percibe en la parte posterior del paladar y en la garganta.
Astringencia	Sensación seca y áspera en la lengua debido a falta de fermentación, produce salivación y se percibe en toda la boca.
Frutal	Sabor a fruta madura, nota de aroma a dulce agradable.
Floral	Sabor y aroma a flores, casi perfumada.
Nuez	Sabor similar a nuez.
Caramelo	Presencia de azúcares, se percibe en la punta de la lengua.

Fuente: INIAP, 2010.

Tabla 2. Escala para determinar los sabores del cacao.

ESCALA	CRITERIO
0	Ausente
1 a 2	Intensidad baja
3 a 5	Intensidad media
6 a 8	Intensidad alta
9 a 10	Intensidad muy alta o fuerte

Fuente: Braudeau, 1970.

6.5.2 Análisis de las características organolépticas con marcadores moleculares (Amplificación selectiva de los fragmentos de restricción)

La obtención de AFLP se empezará con el proceso de extracción de ADN del material vegetal de cacao con mejores características agronómicas (hojas o semilla), seguido de la digestión del mismo mediante enzimas de restricción y se unen los fragmentos digeridos con la ayuda de ligasas (bacterias). Se prosigue con la amplificación preselectiva en un termociclador y posteriormente a la refrigeración. Se realizará la evaluación de la eficiencia del ligamiento mediante una foto documentación para pasar a la amplificación selectiva mediante electroforesis y por último se analizará las bandas que expresen las características del “sabor arriba” como resultado final (Ramos, 2007).

6.6 Esquema de mejoramiento

     7. Conclusiones

Se obtuvo una variedad mejorada de cacao, con las características resaltantes del CCN-51 (alto rendimiento y resistencia) y la calidad organoléptica del cacao nacional "fino de aroma" (sabor arriba), realizando el análisis de segregante con bulk de polen con la ayuda de AFLPs, que permitieron identificar la presencia del carácter deseado.

Para los cruzamientos se utilizaron clones desarrollados en la EET Pichilingue, de tipo acriollado y forastero, aprovechando la variabilidad genética que poseen estos tipos de cacao para ser integrada en una nueva variedad y no perder la expresión de características únicas que posee el cacao nacional en cuanto a sabor y aroma, cualidades reconocidas a nivel mundial.

La técnica de bulk de polen, junto a la evaluación de caracteres con marcadores moleculares (AFLPs), permitió combinar características agronómica deseadas y además, evaluar la heredabilidad de los genes que expresan estas características en la progenie, hasta estabilizar la expresión en la nueva variedad.

Gracias a la nueva variedad obtenida, los productores cacaoteros podrán contar con un cacao de alto rendimiento, resistente a las enfermedades comunes y más devastadoras, pero además tienen la posibilidad de ofrecer un cacao de calidad organoléptica igual al cacao nacional, que podrán vender al mercado internacional, aumentando sus ganancias y la rentabilidad de su finca.

 

 

8. Referencias bibliográficas

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Centro de Investigaciones en Ecosistemas, Universidad Nacional Autónoma de
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9. Anexos:

Anexo 1. Distribución de los cruzamientos de las líneas de cacao para el análisis de segregación de bulk de polen.

	Línea 1	Línea 2	Línea 3	Línea 4	Línea 5	Línea 6
Línea 1	L1 x L1	L1 x L2	L1 x L3	L1 x L4	L1 x L5	L1 x L6
Línea 2	L2 x L1	L2 x L2	L2 x L3	L2 x L4	L2 x L5	L2 x L6
Línea 3	L3 x L1	L3 x L2	L3 x L3	L3 x L4	L3 x L5	L3 x L6
Línea 4	L4 x L1	L4 x L2	L4 x L3	L4 x L4	L4 x L5	L4 x L6
Línea 5	L5 x L1	L5 x L2	L5 x L3	L5 x L4	L4 x L5	L5 x L6
Línea 6	L6 x L1	L6 x L2	L6 x L3	L6 x L4	L4 x L5	L6 x L6

Leyenda: Forasteros: Línea 1: EET-575, Línea 2: EET-576, Línea 3: EET-454

Acriollados: Línea 4: EET-95, Línea 5: EET-103, Línea 6: EET-19.