Innovación y Desarrollo de nuevas variedades vegetales

 

Selección de genotipos de Colocasia esculenta para obtener clones con alto rendimiento y calidad organoléptica.

Guamán D.1, Lanchimba S.1, Llamuco K.1 y Suntaxi M.1

 

¹ Estudiantes Universidad Central del Ecuador

 

Resumen: En el Ecuador la malanga se ha visto afectada por las escasas estrategias de producción y desconocimiento del producto en los mercados nacionales, a pesar de poseer un alto valor nutricional y estar entre los países exportadores como materia prima hacia EE. UU. de un mínimo de productores dedicados al cultivo; aspectos que contribuyen al PIB del país, mejorar la economía de los productores y favorecer a la soberanía alimentaria. Por tal, el objetivo del proyecto es incrementar el rendimiento y calidad organoléptica mediante mejoramiento, donde se utilizarán dos clones: Malanga lila y BLSM158, cada una con distintas características, que mediante la fusión de protoplastos y selección clonal se obtendrá 10 clones élites que ayudará a la especie a incrementar la fuente de variabilidad en el país y beneficiará a las localidades que se dedican a la producción del cultivo.

Palabras claves: Fusión de protoplastos, Selección clonal.

INTRODUCCIÓN

La economía ecuatoriana se basa en la exportación de materias primas, las cuales se han caracterizado a nivel mundial por su alta calidad y variabilidad, puesto que, han demostrado altos rendimientos (Solano, 2010). Entre los principales productos son: banano, café, cacao, mango, entre otros. (Yar & Romeo, 2015) Sin embargo, existen diferentes cultivos menores que presentan un gran potencial al exportar, pero, no han recibido apoyo para su diversificación como en el caso del cultivo de malanga (Colocasia esculenta), que posee gran valor nutricional para el ser humano y animal. (Zapata & Velásquez, 2013).

En el Ecuador, la producción promedio es de 4000 a 5000 hectáreas por año, donde se cosecha 600 cajas por hectárea y su precio oscila entre 14 a 24 dólares por caja de 40 libras, además para exportación se obtiene 1500 contenedores al año de producción en fresco (Solano, 2010). Las principales zonas productoras de malanga se encuentran en la provincia de Santo Domingo de los Tsáchilas y sus alrededores (vía a Quevedo, Chone, Esmeradas) y las provincias de Morona Santiago, Sucumbíos y Orellana (Yanez, 2009).

A nivel nacional, el cultivo de malanga representa un importante ingreso económico para los pequeños productores dedicados a este cultivo (Arias & et al, 2009), por lo que se convierte en una fuente de obtención de materia prima para exportación, para ello deben cumplir con estrictos procesos de recolección y selección, la producción que no es calificada se desechada, obligando a los agricultores a vender en precios poco rentables o también como alimento animal (López, 2008). Debido a los bajos rendimiento y cormos de características organolépticas no deseadas, se ha realizado investigaciones para desarrollar nuevos clones con alto rendimiento.

Un estudio realizado en el laboratorio INIVIT, desarrolló una nuevo clon donde se obtuvo alto rendimiento de 25 t ha^-1 y mostró buena calidad culinaria en cormos y cormelos se realizó mediante la clonación in vitro por técnicas de cultivo de tejidos de una planta de malanga (C. esculenta), las plantas producidas in vitro fueron plantadas en condiciones de campo y la evaluaciones se realizó mediante la aplicación de los descriptores (Medero-Vega et al., 2021).

OBJETIVO GENERAL

Evaluar la selección clonal y fusión de protoplastos como método para mejoramiento en el rendimiento y calidad organoléptica en malanga (C. esculenta)

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

-        Determinar el rendimiento de los clones de malanga mediante las variables cuantitativas (peso, largo, ancho y números de cormos).

-        Generar clones de malanga que presenten características sobresalientes en textura, color y sabor mediante encuestas al consumidor.

HIPOTESIS.

H1. Mediante fusión de protoplastos es factible obtener clones con rendimientos y calidad organoléptica en fincas agroecológicas.

H0: Mediante fusión de protoplastos no es factible obtener clones con rendimientos y calidad organoléptica en fincas agroecológicas.

MARCO TEÓRICO.

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA MALANGA

La malanga es un tubérculo comestible conocido desde la antigüedad, pertenece a la familia de las Araceae, se originó en el Sur de Asia Central, entre Malasia y la India, estos cultivos se extendieron a través de la zona tropical llegando a África Occidental, con el paso del tiempo estos cultivos se han trasladado a casi todas las zonas tropicales y subtropicales del mundo (Saucedo, et al.2009).

Se considera una planta herbácea de aproximadamente 2 m de altura, suculenta, sin tallos aéreos, las hojas provienen directamente de un cormo subterráneo, el cual es más o menos vertical, donde se forman cormelos laterales y horizontales, que son los comestibles. Flores en espigas o espádices, cubiertas de una espata de color verde pálido; en la parte femenina la base es tan larga como la masculina. La inflorescencia es toda fértil. El fruto es una baya (Agama, et al. 2011).

BASE GENÉTICA

La malanga es una especie que se reproduce por polinización cruzada y es altamente heterocigota. Es por ello que los mejoradores deben realizar un alto número de hibridaciones para encontrar las mejores combinaciones heteróticas (Bradshaw, 2010). Por lo cual esta es una planta alógama y presenta protoginia por lo que rara vez produce semillas (Figueroa et. al, 2018).

Muchas aráceas cultivadas se han propagado a través de medios vegetativos por mucho tiempo, es por lo que ha perdido su capacidad de reproducirse sexualmente. En las plantas de

C. esculenta las flores femeninas maduran antes que las flores masculinas y también porque

muchos cultivares de C. esculenta son triploides (3n=42). Sin embargo, ciertos cultivares tienen una producción estable de semilla natural en Asia y el Pacífico (Amadi et. al, 2015).

Por otra parte, los programas de mejoramiento de la malanga estaban basados en cruzamientos de cultivares biparentales locales y dirigidos a la mejora del rendimiento y la calidad. Se ha observado variación fenotípica relativamente estrecha, pero alta dentro de progenies; así los mejoradores lograron seleccionar híbridos con calidad, para cruzarlos con los mejores clones conservados en la base genética mediante hibridación (Okpul, 2002).

El método empleado estuvo basado en la introgresión horizontal o de resistencias duraderas a través de numerosos ciclos de selección recurrente. El principal inconveniente de estos programas ha sido eliminar rasgos indeseables, tales como: formas irregulares del cormo, alto número de estolones, y altos niveles de acritud (Figueroa et. al, 2016).

La accesión de Malanga lila posee mejores características en número de cormos, largo y ancho de cormo y peso de cormelos, mientras que la accesión BLSM158 tiene posee características de textura, color, sabor y aroma.

MEJORAMIENTO

-        RENDIMIENTO

El rendimiento en los cultivos depende del volumen e índice de área foliar y la duración de esta, ya que las plantas reciben la mayor proporción de energía radiante, para llevar a cabo la fotosíntesis y realizar procesos bioquímicos que favorezcan los rendimientos (Martínez, 2019). Los rendimientos promedios del cultivo van de 6 a 12 t/ha, por tanto, en ciertos estudios mencionan que la producción y calidad del cultivo, dependen de la distancia de plantación utilizada, es decir que a mayor distancia existe mayor número de hojas y mayor producción de cormos (López & Ujukam, 2020).

Las clases y calibres empleadas para exportación son los cormelos de tamaño grande y mediano corresponden a las clases A y B, existe una clase C, de cormelos de tamaño pequeño destinada a la alimentación familiar y mercados locales y la última clase D, para la propagación del cultivo (González, 1987).

-        CALIDAD ORGANOLÉPTICA

La calidad organoléptica del cormo como textura, sabor, color y aroma son variables importantes que se deben tomar en cuenta al iniciar con el plan de mejora genética en este cultivo, ya que determinan su uso potencial para la industria o su consumo como producto fresco (Porras & Brenes, 2015).

MÉTODOS DE MEJORAMIENTO GENÉTICO

C. esculenta es usada en los programas de mejoramiento para ampliar la base genética que contará con genotipos superiores que pueden ser usados como progenitores, la selección se realiza tomando en cuenta características dirigidas a la resistencia, calidad o rendimiento tras una evaluación realizada en campo (Arévalo, 2012).

Se puede usar diferentes técnicas de mejoramiento como el desarrollo de híbridos o clones, se debe tener en cuenta que para para obtener resultados confiables, la especie tiene que ser evaluada durante uno o dos ciclos como mínimo para que pueda ser liberada, en esta fase se consideran ensayos multilocales en los que se puede implementar parcelas demostrativas que permitan observar el desempeño de los genotipos en diferentes sistemas (Phillips y otros, 2012).

SELECCIÓN CLONAL.

Consiste en elegir una serie de plantas que destacan respecto al resto por ciertas características, si estas cepas se multiplican por vía vegetativa, obtendremos plantas con el carácter seleccionado (Renedo, 1995).

Un clon es el material vegetal obtenido por multiplicación vegetativa de una sola planta (Cubero, 2013). La selección de clones se efectúa analizando dicha población y eligiendo una cepa madre de características adecuadas, realizando la multiplicación vegetativa de dicha cepa aseguramos que su descendencia tendrá las mismas características varietales (Cabrera, 2016).

FUSIÓN DE PROTOPLASTOS

Un protoplasto es la parte viva de una célula vegetal, estas cultivadas en un medio nutritivo, permiten formar protoplastos cargados con información de fuentes diferente, de una misma especie o distinta (Gutiérrez et. al, 2006). Para inducir la fusión de protoplastos se han desarrollado diversas técnicas eficientes: la adición de polietilenglicol (PEG) al medio de cultivo en presencia de una alta concentración de iones de calcio en un pH de 8-10 y la aplicación de pulsos cortos de corriente eléctrica directa (electro-fusión) (Lee et. al, 1996).

MATERIALES Y MÉTODO.

Se utilizará cormos de malanga Lila y BLSM158 libres de enfermedades para la obtención de hojas jóvenes. Los cormos serán sometidos a un proceso de desinfección superficial, se lavarán tres veces con agua corriente y jabón líquido comercial, luego serán sumergidos en alcohol al 70% por un minuto, después se sumergirán por 30 minutos en una solución de NaClO al 30% (v/v) (cloro líquido comercial con hipoclorito de sodio al 4.72% de ingrediente activo). Las cámaras de flujo laminar serán encendidas 30 minutos antes de la siembra y desinfectadas con alcohol al 70%, las herramientas se esterilizaron con calor seco a 250°C por 15 segundos. Los explantes colocados en la solución de NaClO 30% (v/v) (cloro líquido comercial con hipoclorito de sodio al 4.72% de ingrediente activo) serán enjaguados 3 veces con agua destilada estéril, luego se procederá a la remoción de las capas externas hasta obtener el meristema apical dejándolo con una altura de aproximadamente un centímetro, los meristemas apicales ya desinfectados serán llevados al cuarto de crecimiento donde permanecerán 28 días a una temperatura de 22°C, 60% de humedad relativa y un fotoperiodo de 16 horas luz y 8 de oscuridad, hasta obtener el primer par de hojas verdaderas.

AISLAMIENTO DE PROTOPLASTOS.

-Se prepara una solución de sorbitol 0,4 m con 10 ml de celulasa 0,5% y macerosina 0,05% luego seleccionará hojas jóvenes de M. Lila y BLSM 158, que se cortara finamente y se encubarán en la solución enzimática por una noche.

-Una vez liberadas las células, se utilizará un tamiz con un tamaño de 60 a 90 micras para que pasen solo las células deseadas e impedir el paso de restos de epidermis de los tejidos conductores.

-Se realizará una centrifugación en una solución densa (solución de azúcar al 30% de sacarosa), sobre esta se colocarán los protoplastos que se llevará acabo a 1000 rpm por 10 min, en la parte superior de la suspensión flotaran los protoplastos en forma de capa quedando en la parte inferior los residuos.

-Con la pipeta paster se absorberá la capa formada y se trasladará a un plato petri con el medio de cultivo donde se van a regenerar la célula fusionadas dando paso a los callos.

- Los callos con tamaño aproximado de 4 a 5 mm serán subcultivados para inducir la diferenciación de yemas en medio MS, así obtener el nuevo cultivar.

Luego del establecimiento de las 1500 plantas se realizarán las 3 generaciones clonales en los años 2032, 2035 y 2038 consecutivamente. Para los cuales se consideran criterios de selección como:

1.           Generación clonal 1: Uniformidad de cormos y apariencia de los cormos (color, textura, sabor y aroma).

2.           Generación clonal 2: Uniformidad de cormos, apariencia de los cormos (color, textura, sabor y aroma) con un total de 150 genotipos evaluando 5 clones por cada genotipo.

3.           Generación clonal 3: Uniformidad, rendimiento, características comerciales, tolerancia a enfermedades y plagas, calidad de almendra y asimilación de cadmio, con un total de 50 genotipos y evaluando 8 clones por cada genotipo.

A partir de la generación clonal 3 se esperaría obtener 10 clones.

 

VARIABLES PARA EVALUAR RENDIMIENTO

Número de cormelos: Para determinar el número de cormelos por planta se realizará el conteo manual de cormelos en el mismo campo y al momento de la cosecha de los cormos (Lastra et al., 2008).

Peso del cormo: El peso de cormos por planta se determinará en la balanza de precisión y se registrará en gramos. (Lastra et al., 2008)

Diámetro ecuatorial (ancho) y polar (largo) del cormo: La medida para el diámetro ecuatorial la será en la parte central del cormo y para el diámetro polar será de extremo a extremo del cormo. El instrumento para utilizar será una regla graduada con vernier. La información se registrará en cm. Se utilizarán las mismas muestra para el diámetro ecuatorial y polar de los cormos (Lastra et al., 2008).

CALIDAD ORGANOLÉPTICA

-Textura: una vez cocida la masa es porosa. Tabla 2. Parámetros para determinar la textura

Escala	Características
1	Firme poroso
2	Suave
3	Pegajosa
4	Harinosa

(Góngora, 2016)

-Sabor

Tabla 3. Parámetro para determinar el sabor

 

Puntaje	Calificación
5	Me gusta muchísimo
4	Me gusta mucho
3	Ni me gusta, ni me disgusta
2	Me disgusta mucho
1	Me disgusta muchísimo

(Paucar, 2016).

-Color: una vez cocida la masa es rosado-violáceo

RESULTADO Y PRODUCTO.

Esta propuesta de mejoramiento busca beneficiar a las localidades de Santo Domingo, Morona Santiago y Sucumbíos que se dedican mayormente a la producción de Malanga en el Ecuador ya que se pretende obtener 10 clones elites, los beneficiarios serán los productores agrícolas quienes serán los promotores de la masificación de este cultivo en el país y a su vez obtendrán ingresos rentables por los cultivos, los comerciantes quienes tendrán un margen de ganancia en la comercialización y distribución de este producto en el mercado, el consumidor final que se beneficiará del valor nutritivo.

CONCLUSIÓN

La selección clonal realizada considerara todos los caracteres de interés en forma conjunta, evita la confusión que se generara al realizarse con base en variables independientes, lo cual se reflejara en la obtención de una variedad de malanga con mayor rendimiento y mejor calidad organoléptica a los agricultores del territorio ecuatoriano representando una alternativa productiva para la economía del país.

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