Desarrollo de una variedad comercial de oca (Oxalis tuberosa) con resistencia a Rhizoctonia solani mediante cruzamiento de una variedad peruana (Yana oca) y nacional (Oca blanca).
Sofia Andaluz1, Jeanneth Chanatasig1, Fernando Tuqueres1 y Fernanda Ulcuango1.
1Estudiantes de la Cátedra de Genotecnia Vegetal, Universidad Central del Ecuador.
Resumen.
Oxalis tuberosa, conocida como oca en Perú, Ecuador y Bolivia es después de la papa, el tubérculo más conocido en la región Andina. La producción nacional de la oca para el año 2015 fue menor a 1 000 ton, presentando una marcada disminución en su producción si comparamos con datos registrados de años anteriores. Esto debido a la constate acumulación de patógenos que afectan principalmente al tubérculo ocasionando la degeneración de variedades locales. En diversos países para combatir las enfermedades los productores realizan un control integrado, en Ecuador los productores han optado por frenar su producción, debido a la presencia de Rhizoctonia solani, un hongo potencial que ocasiona pérdidas del 37 – 40 % de su producción, este alto índice se asocia con el tipo de material genético utilizado, por eso se ha visto como una alternativa la creación de una nueva especie resistente a este patógeno.
Palabras clave: Cruzamientos, clonal, tubérculos.
1. Introducción
Oxalis tuberosa, conocida como oca en Perú, Ecuador y Bolivia es después de la papa, el tubérculo más conocido en la región Andina, sus tubérculos amiláceos constituyen un componente básico para la alimentación (Cadima X, et.al 2004). La oca se cultiva en la sierra ecuatoriana, principalmente en sistemas agrícolas entre 2 000 y 4 000 msnm, siendo las principales zonas de producción en el Ecuador las provincias de Imbabura, Tungurahua, Cotopaxi y Chimborazo (Alvarado Aguayo, et.al 2016).
La producción nacional de la oca para el año 2015 fue menor a 1 000 ton, presentando una marcada disminución en su producción si comparamos con datos registrados de años anteriores como en el 2001 con 1 861 ton y en 1994 con 3 487 ton (Alvarado Aguayo, et.al 2016). El descenso en la producción de oca en el Ecuador está limitado por los fitopatógenos presentes en la misma y el manejo por parte de los productores (Biondi Thorndike, 2006). En diversos países para combatir las enfermedades los productores combinan el control integrado y el uso de genotipos resistentes ya que es la estrategia de mayor viabilidad para el cultivo, mientras que en Ecuador los productores han optado por frenar su producción (Paucar Quispe, 2019). Lo que ha ocasionado pérdidas a nivel comercial y por ende una sustitución del producto. Debido a estos factores el objetivo del presente proyecto fue el desarrollo de una variedad de alto rendimiento y resistente a Rhizoctonia solani, un hongo que ocasiona las mayores pérdidas del 37 – 40 % de la producción, este alto índice se asocia con el tipo de material genético utilizado y el manejo del cultivo, en las regiones del país. El proyecto se llevará a cabo en la ciudad de Riobamba, en la comunidad Las Cuatro Esquinas, a una altitud de 4 000 msnm. Las variedades utilizadas en la presente propuesta de investigación será la oca blanca quien presenta altos índices de contaminación del tubérculo en el Ecuador,
extraída del banco de germoplasma de la Estación Experimental INIAP – Santa Catalina – Ecuador, mientras que para el progenitor con resistencia a Rhizoctonia solani se solicitará el ejemplar de yana oca (PER008154) al banco de germoplasma de la Estación Experimental INIA – Lima – Perú (Nina Montiel V, et.al 2020).
Dentro de la propuesta se desarrollará un cruzamiento entre 2 líneas puras para obtener la población F1 de la cual se realizará una selección clonal, hasta la obtención de la C5 a través de los diferentes variables y criterios de selección por cada ciclo.
2. Objetivos
2.1. Objetivo general
Desarrollar un ideotipo de oca resistente a Rhizoctonia solani por medio de cruzamientos específicos, en oca blanca y yana oca.
2.2. Objetivos específicos
Evaluar características de resistencia e interacción con el medio ambiente de los diferentes genotipos en las poblaciones de estudio.
Llevar a cabo el método de selección clonal para la obtención del ideotipo.
3. Hipótesis
3.1. Hipótesis nula
La hibridación de progenies de oca blanca y yana oca favorecen en el desarrollo de una variedad resistente a Rhizoctonia solani.
3.2. Hipótesis alternativa
La hibridación de progenies de oca blanca y yana oca no favorecen en el desarrollo de una variedad resistente a Rhizoctonia solani.
4. Marco teórico
Para los productores, la Oca representa un cultivo endémico muy importante para el país. No obstante, la presencia de rizoctoniasis constituye una limitante en la producción y calidad de esta. Este problema ha generado un desaliento entre los productores por pérdidas que en el peor de los casos pueden llegar a superar el 40% (García et al., 2014).
4.1. Biología reproductiva
4.1.1. Morfología de la flor
La inflorescencia de la oca consta de cuatro a cinco flores, tiene cinco pétalos amarillos con rayas moradas, tiene 10 estambres y un pistilo de tamaño variable: la estructura floral facilita la polinización cruzada. En la madurez presentan una dehiscencia longitudinal y presentan heterostilia también llamada hercogamia recíproca, esta es una estrategia que presentan aquellas flores en las cuales las anteras y estigmas están muy separados unos de otros, generalmente reduce la autopolinización intrafloral, tal como la dicogamia (Arbo et al., 2001)
4.1.2. Morfología del fruto
El fruto de la oca es una cápsula con dehiscencia loculicida que a la madurez expele la semilla en forma explosiva, estas semillas forman en número de uno a tres o más en cada lóculo, son elipsoidales, de superficie granulosa y de color amarillentas (Orbegoso, 1957; Carrión et al., 1995).
La obtención de semillas es casi nula debido a que la abscisión de la flor ocurre antes de que
estas maduren. Esto sucede en la gran mayoría de las flores de oca. Sin embargo, se han encontrado algunas flores fecundadas que no sufrieron la abscisión y cuyas semillas eran normales (Orbegoso, 1957). Emshwiller (2002), demostró que la oca cultivada produce semillas viables y que es factible desarrollar programas de conservación de germoplasma utilizando semilla botánica.
4.1.3. Morfología del tubérculo
El tallo subterráneo tipo tubérculo es un tallo especializado para la propagación vegetativa. Los tubérculos presentan formas variables pudiendo ser cilíndricos, ovoides, claviformes o elipsoidales (Cárdenas, 1969; IPGRI-CIP, 2001). Los tubérculos presentan hojas escamosas que ocultan los ojos que presentan verdaderos meristemos primarios (Adrianzen, 2007).
4.1.4. Problemas de enfermedades énfasis en rhizoctonia
Entre las principales enfermedades están rizoctoniasis (Rhizoctonia solani), considerada de importancia económica y biológica del cultivo debido a las condiciones climáticas de clima frío y húmedo en las que se desarrolla semejantes a las del cultivo (Rivadeneira et al., 2020). Rhizoctonia solani se caracteriza por ser un hongo que ataca principalmente en tejido estresado y debilitado del hospedante. El ataque en los frutos se produce en condiciones húmedas y calurosas. Ocurre en frutos que tocan el suelo y que son invadidos en forma directa o en frutos más o menos distantes del suelo donde el inóculo llega por el salpicado de la lluvia
o riego por aspersión (Mora,2008).
4.1.5. Mejoramiento de la oca y método
El cultivo de oca en los últimos años ha presentado varios problemas fitosanitarios, entre ellos la acumulación de los hongos fitopatógenos como Rhizoctonia solani, lo cual ha ocasionado la degeneración progresiva de la semilla causando pérdidas del 25.24% y 12.78%, hasta en la actualidad, donde las pérdidas ascienden al 30% (Arcos, J., & Zúñiga ,2015).
Para el mejoramiento genético, la clonación de la oca se considera una etapa necesaria para optimizar la explotación de los beneficios directos de un genotipo seleccionado que responda a los requerimientos de resistencia a este problema fitosanitario y altos rendimiento (Tola, 1985).
4.1.6. Resistencias de la oca
La resistencia genética a Rhizoctonia solani. (Rhizoctonia solani), que es el principal factor limitante del cultivo en varios países de Sudamérica (Campos, 2004).La resistencia de tipo horizontal, denominada también resistencia de campo, general o poligénica es controlada por genes menores y aditivos, de baja expresividad, con una mayor estabilidad en el tiempo por mantenerse en presencia de nuevas razas del patógeno (Burbano, 2020).
4.1.7. Resistencia de parentales a Rhizoctonia solani
Existen dos variedades de oca una peruana que es la Yana oca la que contiene las ocatinas, que son las principales proteínas de almacenamiento y constituyen el 40 – 60 % del total de proteínas solubles de este tubérculo. La ocatina posee 153 residuos de aminoácidos, además, exhiben actividad antimicrobiana, actuando contra diversas especies de bacterias fitopatógenas (Pseudomonas aureofaciens, Serratia marcescens, Agrobacterium tumefaciens y Agrobacterium radiobacter) y hongos (Nectria hematococcus, F. oxysporum, Phytopthora cinnamomi y R. solani), que atacan muchos cultivos (Carvalho & Gomes, 2009). Mientras que la otra variedad que se utilizará será una nacional correspondiente a la oca blanca, la cuál presenta mayor susceptibilidad ante el patógeno sin posee características favorables ante rendimientos en producción (Barrera, 2003).
4.1.8. Patosistema de Rhizoctonia solani
El hongo (Rhizoctonia solani Kuhn), que se encuentra distribuida en todas las zonas productoras de papa del mundo como en nuestro país, enfermedad que afecta brotes, estolones y tubérculos (Mora, LLerena, & Reinoso, 2010).
Es una enfermedad que causa daño considerable a los brotes cuando el suelo está muy húmedo y frío. La incidencia es mayor en suelos con monocultivo intenso y con drenaje malo, su diseminación se efectúa por la semilla, suelo infestado, implementos agrícolas y agua de riego, el inoculó está presente en el suelo y también en forma de esclerocios en la superficie de los tubérculos semillas.
5. Materiales y Métodos
5.1. Ubicación del Experimento y Condiciones Ambientales
La investigación se ubicará en la ciudad de Riobamba, en la comunidad las Cuatro Esquinas en diferentes localidades (San Ramon,Ashingua,Barracas), a una altitud de 4 000 msnm. Las coordenadas geográficas son 1.56o Longitud Oeste y 78.76o latitud Sur. La temperatura media es 14.5 °C, precipitación anual 1462 mm y heliofanía 1904.3 horas luz (INAMHI, 2019). El suelo en el sitio experimental presente son histosoles con una textura esponjosa debido a su alta presencia de materia orgánica y agua, estos suelos tienen un alto nivel de fertilidad y drenaje moderado. La topografía del sitio es ligeramente inclinada con un ángulo menor a 5o.
El material genético será obtenido del banco de germoplasma de la Estación Experimental INIAP – Santa Catalina – Ecuador y la Estación Experimental INIA – Lima – Perú (Tabla 1), estas muestras serán transportadas al lugar en el cual se llevará a cabo el estudio.
Los tubérculos de los progenitores se sembrarán bajo condiciones de invernadero en macetas de 10 litros de capacidad con sustrato estéril, primero los progenitores masculino (yana oca) 500 plantas y después de dos semanas los progenitores femeninos (oca blanca) 1000 plantas, con el objetivo de facilitar la polinización. Cuando los progenitores masculinos han iniciado su floración, se recolectará las flores para extraer el polen, el que se usará posteriormente en la polinización de los progenitores femeninos.
La recolección se realizará antes de las 10 de la mañana de tal forma que se asegure un óptimo estado de las flores y permita un mayor rendimiento de polen. Una vez recolectadas las flores, se doblarán los pétalos y se separa el pistilo. El polen se recolecta en cápsulas y se almacenará en pequeños recipientes bajo condiciones de refrigeración.
Para la emasculación y polinización una vez iniciada la época de floración en las plantas madre, se eliminarán las flores abiertas y botones inmaduros, procediendo a la emasculación, la cual consiste en retirar las anteras de las flores que van a ser polinizadas. Las polinizaciones se realizarán usualmente en la mañana antes de las 10 am. Una vez fecundadas las flores de los progenitores femeninos, se iniciará la formación de los frutos o cápsulas. Cuando las cápsulas hayan alcanzado un desarrollo adecuado y están maduras, lo que normalmente ocurre de diez a doce semanas después de la polinización, se procederá a la cosecha de 2000 frutos.
La semilla sexual obtenida del cruzamiento será sometida a un tratamiento con ácido giberélico (500 – 1,500 ppm) para promover su germinación, las mismas que serán ubicadas en cajas petri. Una vez germinadas las semillas se realizará una prueba de germinación y como resultado se escogerán 2000 semillas viables y serán trasplantadas a bandejas germinadoras, las cuales contendrán un sustrato de compost. Cuando las plántulas alcancen un desarrollo entre 5 a 12 cm serán trasplantadas a vasos plásticos de 220 cc conteniendo compost. Las plántulas serán trasplantadas a campo en surcos de 1.35 m a una distancia de
0.60 m entre plántulas, en bloques de 10 m de longitud.
En campo los progenitores serán sometidos a dosis elevadas de fertilizantes nitrogenados (el doble de lo recomendado), con esta práctica se logrará el crecimiento vigoroso de las plantas. En este caso se dejará que la planta se desarrolle hasta la obtención de tubérculos alrededor de 9 meses obteniendo la F1.
Al sembrar en campo los tubérculos obtenidos de la F1, serán distribuidos al azar junto a una variedad resistente (Yana oca) y a la variedad susceptible (Oca blanca), ya que estos nos permitirán evaluar los deferentes criterios de selección, los cuáles son: rendimiento, desarrollo de follaje y susceptibilidad.
Con la obtención de las evaluaciones observadas en campo se seleccionarán 2000 tubérculos como producto de la F1, los cuáles serán seleccionados por su mayor grado de resistencia y mejores características agronómicas. Los mismos que serán identificados mediante una codificación previo a la obtención de las primeras generaciones clonales.
Los clones de las primeras fases clonales C1 (700 clones) y C2 (300 clones) se sembrarán bajo condiciones de campo en la ciudad de Riobamba en las Cuatro Esquinas, lugar donde existe un alto porcentaje de presencia del patógeno, en cuál se realizará un manejo del control de Rhizoctonia solani, bajo los parámetros realizados en el ensayo de García, García, & Garnica, 2002.Durante estas fases se evaluará los mismos criterios de selección realizados en la obtención de la F1.
En cuanto a la tercera generación clonal C3 (200 clones) se realizarán dos ensayos tanto en campo como en invernadero, con diferentes tratamientos los mismos que se encuentran desarrollados en el ensayo de García, García, & Garnica, 2002.Considerando a los tratamientos testigos aquellos clones sin ninguna aplicación. Esto se lo realizará en bloques de 1.5 m separados por 0.50, durante estos ciclos se evaluará, susceptibilidad, rendimiento, tamaño de la lesión y desarrollo del follaje.
Seguido a esto también se realizará una prueba de progenie con la inoculación de la raza AG3 bajo a la metodología de Oswald et al, (2010) bajo invernadero en 10 plántulas. Y se evaluará presencia de la enfermedad con el tipo de esporulación
Con los 200 tubérculos obtenidos de C3 bajo los criterios de selección se evaluará ensayos en tres localidades de Riobamba con el objetivo de medir el efecto de la interacción genotipo x ambiente (GxE).Se lo realizará en tres ciclos, en el primero se evaluarán los clones seleccionados de los ensayos de las pruebas preliminares (160 clones).En el Ciclo 2: Se evaluarán entre 85-90 clones seleccionados del primer ciclo. En ciclo 3: Se evaluarán 50 clones seleccionados del segundo ciclo, para la obtención del C4 (80 clones).En esta fase se evaluará la resistencia a factores abióticos como el alto contenido de humedad.
En la generación C4 se realizará un ensayo de validación en el que se evaluará diferentes criterios selección como: cobertura, vigor, rendimiento. Con lo cual se obtendrá C5 (25 clones).
Finalmente se liberá 10 clones, de la cual, previo a su liberación se deberá registrar toda su información técnica de los tubérculos obtenidos de estos clones que servirán como semilla. Para su posterior difusión y multiplicación por un periodo de tiempo.
Tabla 1. Cruza de parentales de Oca.
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Línea 1 |
Línea 2 |
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Línea 1 |
- |
L1 x L2 |
Leyenda: Línea 1: Yana oca (PER008154), Línea 2: Oca blanca.
5.3. Mejoramiento genético
5.4.1. Rendimiento
Se eliminarán las plantas con estolones largos, tubérculos deformes y rendimientos menores a 0.5 kg /planta.
5.4.2. Desarrollo del follaje
Se descartarán plantas defectuosas y se utilizará una escala arbitraria (1= SI; 2 = NO).
5.4.3. Susceptibilidad
Se realizarán evaluaciones visuales de la presencia de enfermedades, se eliminarán las susceptibles.
5.5. Variables
5.5.1. Tamaño de lesión en la planta
El tamaño de la lesión se evaluará en porcentaje en base a la Tabla 3
Tabla 2. Escala utilizada para medir el área afectada de Moniliasis en el fruto
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Cobertura por la enfermedad (% área) |
Grado de severidad |
Clasificación |
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1 – 10 % |
1 |
Resistente |
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11 – 20% |
2 |
Medianamente resistente |
|
21 – 30% |
3 |
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31 – 40% |
4 |
Susceptible |
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41 – 50% |
5 |
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> 50% |
6 |
Muy susceptible |
Fuente: Rodríguez y Flores (2018)
5.5.2. Tipo de esporulación
Para evaluar la esporulación del patógeno en las plantas y tubérculos de oca se utilizará la siguiente escala para su evaluación.
Tabla 3. Escala para determinar la esporulación en plantas y tubérculos de oca.
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Grados |
Características |
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0 |
Plantas y tubérculos de oca sin esporulación |
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1 |
1 a 25 % de esporulación con Rhizoctonia en oca |
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2 |
26 a 50 % de esporulación con Rhizoctonia en oca |
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3 |
51 a 75 % de esporulación con Rhizoctonia en oca |
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4 |
76 a 100 % de esporulación con Rhizoctonia en oca |
Fuente: Rodríguez y Flores (2018)
5.5.3. Cobertura (Llenado del surco): se evaluará entre los 60-80 días después de la siembra, mediante la siguiente escala tomando en cuenta la cobertura del surco con el follaje de la planta:
1. Regular: hasta el 50% de cobertura del surco
2. Bueno: entre el 50 al 75% de cobertura
3. Muy Bueno: >75% de cobertura
6.5.2. VIGOR: se evaluará entre los 60 -80 días. Para calificar se utilizará la siguiente escala:
Tabla 4.-Categorías de vigor
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Escala |
Estado |
Descripción |
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1 |
Muy débil |
Todas las plantas son pequeñas (<20 cm), pocas hojas, plantas débiles, tallos muy delgados. |
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2 |
Débil |
75% de las plantas son pequeñas (<20 cm) o todas las plantas son entre 20 y 30 cm, las plantas tienen pocas hojas, tallos muy delgados y/o color verde clara |
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5 |
Intermedio |
Intermedio o normal |
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7 |
Vigoroso |
75% de las plantas tienen más de 50cm, robustas, con follaje color verde oscuro, tallos gruesos y hojas muy desarrolladas. |
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9 |
Muy vigoroso |
Todas las plantas son de más de 70 cm y la cobertura del suelo es completa. |
Fuente: Rodríguez y Flores (2018)
6.-PRODUCTO OBTENIDO
resistente a Rhizoctonia solani, mismos que se obtendrán mediante cruzamiento de dos parentales de líneas puras; Yana oca (P1) y Oca blanca (M1) que al obtener F1 y mediante el proceso de criterios de selección clonal desde las generaciones Clon(n+1) hasta la Clon
5 generarán la nueva variedad mejorada. La misma que será de gran utilidad para los agricultores del sector de Riobamba de las distintas localidades, en las cuáles el índice del patógeno ocasiona pérdidas de producción de un 37-40%.Además de lograr una mayor inserción del producto en el mercado, lo cual no es posible por la sustitución de otros productos con mayor aceptabilidad por parte de los consumidores, como es el caso de la papa. Finalmente con este perfil de investigación lo que se pretende es conservar este tubérculo andino que ha ido pereciendo a lo largo de los años, ocasionando la pérdida de su diversidad genética.
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