Programa de mejoramiento para alta germinación en semillas de higuerilla (Ricinus communis) mediante el cruzamiento de las accesiones UCE-47, UCE-009, UCE-132.
Alisson Fiallos1, Ruth Granda2, Lenin Montesdeoca3, Andrea Simbaña4 y Andrés Vargas5
12345Universidad Central del Ecuador. Cátedra de Genotecnia Vegetal. Quito, Ecuador.
Resumen:
La higuerilla es un cultivo de importancia económica y social debido a su fácil manejo y resistencia a la sequía. Su semilla contiene altos porcentajes oleaginosos, pero presenta baja tasa de germinación lo cual genera problemas a los agricultores. Por lo tanto, se propuso obtener variedades con alta tasa de germinación mediante el cruzamiento de las accesiones UCE-047 - UCE-009 - UCE-132 utilizando el método de selección estratificado y emasculación manual eliminando flores inmaduras estaminadas, realizando una polinización manual con polen almacenado de la anterior cosecha. El polen se recolectará de la accesión UCE-047 (progenitor estaminado) con genes de alta germinación (CYP707A1 y CP707A2), mientras que UCE-009 y UCE-132 se utilizarán como progenitores pistilados, en donde se buscará el cruzamiento con mayor tasa germinativa, se utilizarán marcadores moleculares al inicio y final para comprobar la presencia de los genes de interés, se tomará en cuenta las siguientes variables: porcentaje de germinación, número y peso de fruto por planta, diámetro de cápsula, rendimiento por lote y peso de la semilla. Se proyecta una duración de 8 años para la propuesta de investigación, con el propósito de aumentar la producción de higuerilla en la Sierra.
Palabras clave: cruzamiento, emasculación, estratificada.
1. INTRODUCCIÓN
El cultivo de higuerilla genera trabajo a pequeños y medianos agricultores, siendo una alternativa de elevada importancia económica y social, que presenta resistencia a la sequía (Durán, 2009). La germinación es el surgimiento y desarrollo de la plántula a una etapa, donde el aspecto de sus partes esenciales, indica si es o no capaz de desarrollarse en una planta en las condiciones adecuadas en campo (ISTA, 2016). La semilla de higuerilla presenta problemas de germinación, debido a que en temperaturas inferiores de 20 °C la emergencia puede durar de 15 a 20 días, mientras que por encima de 30 °C la emergencia puede ocurrir en 7 días (Barrios et al., 2018).
La evaluación tradicional del poder germinativo depende de los diferentes sustratos para el análisis, deben proporcionar suficiente espacio de poros para aire y agua, para obtener un óptimo desarrollo del sistema radicular de la plántula. Según Barrios et al. (2018) menciona como ejemplo, al papel que este al ser considerado como sustrato tiene que ser de madera, algodón u otra celulosa, la arena como sustrato, el 90% de las partículas deben pasar por mallas de 2.0 mm de ancho, sustratos orgánicos poseen compuestos como turba, la fibra de madera o coco y partículas minerales como arena, perlita, vermiculita o dolomita. Para la evaluación depende de cada especie en estudio la duración de días y requerimiento de un pretratamiento (ISTA, 2016).
Siguiendo estos requerimientos y manejos del cultivo, en este proyecto se conocerá el poder germinación del híbrido de higuerilla, obtenido a partir de accesiones centradas en la serranía ecuatoriana, mediante el cruzamiento de estas UCE- 47-UCE-009 Y UCE-47-UCE-132, siguiendo el método de selección estratificado a fin de aumentar la producción de higuerilla.
HIPÓTESIS
· Ho: El cruzamiento de las accesiones UCE-47-UCE-132 producirá una tasa de germinación del 90%.
· Ha: El cruzamiento de las accesiones UCE-47-UCE-132 no producirá una tasa de germinación del 90%.
2. MARCO TEORICO Conservación de polen
El sistema más sencillo para la conservación de polen según INSTA (2016) es introducir este en pequeños sobrecitos de
papel y meterlos en un recipiente hermético junto con un desecante como el gel de sílice. Es importante que el polen se guarde en sobres de papel, pues estos respiran y permiten su deshidratación. Mientras se deshidrata el polen se puede
guardar el recipiente en la nevera para facilitar la conservación. Pasadas unas doce horas, el polen se habrá deshidratado lo suficiente para almacenarlo definitivamente en el congelador, dentro de un recipiente hermético con algo de desecante. Bien deshidratado y en el congelador, el polen permanece viable durante meses o años, aunque es normal que su capacidad polinizadora se vaya reduciendo lentamente. Una vez fuera del congelador, hay que usarlo cuanto antes, pues pierde viabilidad con rapidez (Dinato, et al., 2020).
Inducción a la floración
Kole et, al (2019) sostienen que las flores son unisexuales, siendo las masculinas estaminadas y las femeninas pistiladas las cuales nacen en la misma inflorescencia; las flores masculinas se encuentran en la base entre tres y 16 filas las cuales representan del 50 a 70 %. Estos autores afirman que las flores femeninas nacen en la parte superior conformando entre uno a siete cimas las cuales representan del 30 al 50 %. Para obtener una floración uniforme se necesita la inducción a la floración, que en el proyecto se realizara a través del método de emasculación manual de las 3 accesiones, siendo imprescindible la evaluación de los descriptores morfológicos y agronómicos que servirán de indicadores en el inicio de la floración.
Contenido oleaginoso
La semilla de higuerilla contiene entre el 40 a 60% de aceite, superando a la soya (G. max) 18 a 19%, el girasol (H. annuus L.) 38 a 48%, y el algodón (G. hirsutum L.) 15 a 19%, esta característica permite el desarrollo de biocombustibles (López et al., 2013). El aceite de higuerilla mantiene su viscosidad a elevadas temperaturas y resistente a bajas sin congelarse, por lo cual se emplea para motores de altas revoluciones. Además, la torta proteica residual tiene usos en la alimentación del ganado (Silitonga et al., 2016).
Importancia de la Colección Nacional de Higuerilla
La importancia de la Colección Nacional de Higuerilla (CNH) radica en tener representada y sistematizada parte de la biodiversidad de higuerilla, para posteriores estudios, análisis o investigaciones. También permite mantener una amplia variabilidad genética de alguna especie in vivo, para estudios de caracterización morfológica y molecular en busca de alguna particularidad que potencialice su uso y se preserve en estado natural a través de los años (Mazzani & Rodríguez. 2009).
Factores abióticos que afectan la germinación de la semilla
Existen factores fuera del ámbito genético que afectan a la tasa de germinación de la semilla los cuales se exponen en la Tabla 1.
3. MATERIALES Y METODOS
3.1. Ubicación del ensayo
3.1.1. Ensayos experimentales
El procedimiento que requiere el mejoramiento para mejorar la viabilidad y peso de semilla de Higuerilla se pretende realizar en Imbabura en conjunto con la Universidad Técnica del Norte (UTN), donde se utilizan sus parcelas experimentales por un periodo de 8 años.
3.1.2. Ensayos participativos
Los ensayos participativos se realizarán en un periodo de 2 años, para lo cual se requerirá una localidad por cada provincia de las que originan las accesiones, esto con el objetivo de observar y determinar si existe aceptación por parte de los agricultores de las características mejoradas.
3.2. Material vegetal
El material vegetal requerido para la investigación serán tres accesiones de higuerilla encontradas en la Sierra ecuatoriana, cuyas características se encuentran en la Tabla 2.
Tabla 2. Accesiones seleccionadas.
|
Accesiones |
Provincia |
Habito de crecimiento |
Tipo de crecimiento |
Carácter del racimo |
Dehiscencia de capsulas |
Peso de semilla (g) |
% de germinación |
|
UCE-047 |
Chimborazo |
Ramificado |
Arbustivo |
Semicompacta |
Abundante |
18 |
90 |
|
UCE-009 |
Cotopaxi |
Ramificado |
Arbustivo |
Laxa |
Ausente |
20 |
85 |
|
UCE-132 |
Imbabura |
Decumbente |
No hay dato |
Semicompacta |
Moderada |
12 |
80 |
3.3. Metodología
3.3.1. Selección masal estratificada
3.1.1. Cruzamientos
El cruzamiento iniciará con la selección de los progenitores, donde la accesión UCE-047 será el progenitor masculino, debido a su alto porcentaje de germinación, a comparación de las accesiones UCE-009 y UCE-132 utilizados como progenitores femeninos en donde se buscará el mejor cruzamiento para obtener hibrido una tasa de germinación que iguale o supere al progenitor masculino.
Se realizará la hibridación entre los 2 parentales mediante emasculación manual para asegurar que la recepción de polen sea exclusivamente de UCE-047 y no exista contaminación (Solís et al., 2016). La emasculación manual se realizará a primeras horas de la mañana para asegurar la viabilidad del polen almacenado de anteriores generaciones. A la inflorescencia de los progenitores pistilados se le retirará las flores estaminadas en un estado inmaduro, luego al progenitor
estaminado se le extraerá las anteras para extraer el polen. Por último, se pondrá en contacto el polen recolectado con el estigma de la flor pistilada y se cubrirá la flor ya polinizada para evitar que entre polen extraño y finalmente, se etiquetará las flores polinizadas.
3.1.2. Marcadores moleculares
Para determinar la diversidad entre distintas variedades de individuos se aplican métodos basados en marcadores proteicos como isoenzimas o marcadores de ADN, tales como las derivadas de las técnicas de RAPDs (Allan et al., 2008). Se realizará el análisis con distintos iniciadores utilizando la técnica de RAPD la cual permite diferenciar el material colectado con el fin de establecer características distintivas de cada una de ellas. Este análisis se llevará a cabo en el laboratorio de Genética vegetal de la facultad de Ciencias Agrícolas.
Se utilizará la técnica de RAPD debido a que es una técnica rápida y sensible para la identificación de un gran número de representativos del ADN blanco y que no se encuentran en secuencias particulares o tipos de secuencias (Walker y Rapley, 2008). Arif et al. (2010) y Sujatha et al. (2008) mencionan que, los beneficios de esta técnica son: el bajo costo, rápida y sobre todo no necesita de una excelente calidad del ADN, además de no necesita información genómica previa.
3.2. Evaluaciones de adaptación y rendimiento
3.2.1. Evaluaciones de adaptación
Se realizó la prueba de adaptación de los nuevos dos nuevos híbridos en las localidades nativas de sus progenitores (Imbabura, Chimborazo, Cotopaxi), donde se evaluó el vigor, germinación y productividad.
3.2.2. Evaluaciones de rendimiento
Al cruzar las accesiones pertenecientes a la serranía ecuatoriana, durante el proceso de mejoramiento serán evaluadas con variables relacionadas a la productividad de la planta y calidad del fruto. Se espera que estas tengan valores similares ala accesión UCE-047. El proceso de medición y valores espedo se han obtenido de los trabajos de investigación realizado por: (Meza, 2021); (Pacheco, 2019); (Camino, 2021)
3.2.2.1. Porcentaje de germinación
Se evalúa calculando las semillas germinadas dividido para las que no germinaron. Teniendo esto en cuenta se espera que la viabilidad de las semillas presente un aproximadamente un 90%.
3.2.2.2. Numero de frutos por planta
Tomar el registro de los datos de manera manual. Este conteo del total de frutos por parcela se debe de dividir para el total de plantas de la misma.
3.2.2.3. Peso promedio del fruto:
Se debe calibrar la balanza para medir el peso en una balanza. Registrando del peso total de frutos de higuerilla cosechado en la parcela, dividido par el total de frutos de la misma.
3.2.2.4. Longitud y diámetro de la capsula
Tomar 2 cápsulas maduras al momento en que el racimo se encuentre formado en su totalidad y con un calibrador se debe medir desde la base hasta la parte terminal longitudinalmente. Se debe escoger 2 cápsulas maduras y mediante un calibrador se medirá con respecto a las partes laterales de la cápsula.
3.2.2.5. Rendimiento por lote
Se obtiene mediante la sumatoria total del peso de los frutos de la parcela de un ciclo del cultivo.
3.2.2.6. Peso de la semilla
Luego de realizar el trillado y pelado las cápsulas, se debe registrar el conteo de 100 semillas de cada repetición por accesión con el 14 % de humedad. Luego en una balanza digital se pesará con los datos expresados en gramos.
Nota: Los valores esperados son referentes a la tesis de Camino (2021) realizada en el Ecuador, anexada en la bibliografía consultada, tomando como guía los resultados de las variables obtenidas bajo el manejo del cultivo.
3.3. Manejo Agronómico
3.3.1. Preparación de semillero
Se debe remojar las semillas obtenidas en F1 durante 12 horas, colocando una cama de sustrato previamente desinfectado, Carrera (2018) señala que se deben colocar las semillas a una distancia de 1-1,5 cm, aplicando fungicida de amplio espectro, controlando a su vez la temperatura promedio de 18 °C. Posteriormente cubrir la bandeja con un papel plástico, manteniendo riego. El autor indica que, al entrar en la etapa vegetativa se debe aumentar la luz.
4.5.2. Trasplante y riego
Las plántulas en el semillero deben de ser trasladadas a campo cuando obtengan diez a 15 cm de altura, la frecuencia del riego es establecida por goteo, aplicándose a una frecuencia de 15 min/día, Gonzales (2019) afirma en su investigación de colectas de higuerilla que al someter a un sistema de riego por goteo cumple con los requerimientos para el desarrollo de la planta, aplicándose riegos diarios con una duración de 15 minutos cada uno y utilizando goteros de 4 L h-1.
4.5.3. Aporque y deshierbe
Después de realizado el trasplante, el aporque obligatoriamente debe de ser realizado a los 20 días. Según Yánez (2019) el deshierbe se lo puede hacer vía manual o con maquinaria cada 15 días, esto dependerá del aumento de malezas que se presenten en campo.
4.5.4. Poda y fertilización
Cuando la planta de higuerilla está a la altura de la rodilla, es decir de 30 a 50 cm del cuello de la raíz. Se debe realizar la primera poda, las mismas se realizan hasta que comience la etapa de floración. Los niveles de absorción nutricional en la higuerilla no están bien definidos, sin embargo, este cultivo es exigente en nitrógeno y una cantidad mínima de 80 unidades de fósforo y potasio respectivamente (Herrera 2018).
4.5.5. Cosecha y pos cosecha
La cosecha iniciará entre 120 a 150 días, se realiza manualmente mediante el corte y recolección de racimos maduros en intervalos de 8 a 30 días cuando el racimo presente 60% de madurez, se realizará con cuidado para evitar daños en la cutícula. Una vez realizada la primera cosecha el agricultor podrá recolectar cada 30 o 45 días. La poscosecha inicia con el secado sobre superficies de cemento con exposición al sol entre 12 a 16 horas, el desgrane y limpieza dependerá si se realiza de forma mecánica o manual, la semilla se almacena en sacos limpios y sitios ventilados con humedad relativa del 10 % (Ruiz, 2020).
3.4. Análisis estadístico
Se realizará el análisis de varianza (ANOVA) para evaluar si existe diferencias estadísticas en el porcentaje de germinación y peso de semilla, para lo cual se manejará en dos lotes: Extensión del lote 1: 2000 metros cuadrados (0.2 ha), Extensión del lote 2: 2000 metros cuadrados (0.2 ha). Se realizará una siembra directa, una semilla por metro, a una profundidad de 8 cm. En el cultivo de higuerilla se registrarán las siguientes variables: a) Porcentaje de germinación, b) Tiempo de germinación, c) Peso de fruto y d) Numero de frutos por planta.
3.5. Pasos para obtener derechos de Autor
Se presentará una solicitud dirigida al Subsecretario de Producción Agrícola, RUC actualizado a la fecha de presentación de la solicitud; Certificado de obtención vegetal, o documento equivalente del país de origen; Genealogía del cultivar, detallando el Código experimental del cultivar y nombre comercial; Características agronómicas; País y lugar de obtención del cultivar; Descriptores varietales; Resultados de los Ensayos de Adaptación; Finalidad de uso; Pago de tasa correspondiente por concepto de registro.
Para realizar el trámite se debe presentar los requisitos en ventanilla única VUE de las Direcciones Distritales Agropecuarias o de Planta Central; Revisar y validar los requisitos ingresados por la Dirección de Gestión de Recursos
Agrícolas; Remitir por parte de la Dirección de Gestión de Recursos Agrícolas el documento de respuesta, mediante el cual se aprueba o no el Registro. El registro tiene un costo de 100 dólares, que deben ser cancelados en la institución BanEcuador y adjuntar el pago dentro de los requisitos (MAG, 2020)
1. RESULTADOS Y PRODUCTOS
Después de culminar el plan de mejoramiento se pretende obtener dos híbridos que conserven la tasa de germinación en un 90%, a los dos híbridos se les denominara como: Hibrido Big e Hibrido Ursa.
2. CONCLUSIONES
Se logrará desarrollar híbridos de higuerilla por medio de cruzamientos de las accesiones UCE-047xUCE009 y UCE- 047xUCE132 con alta tasa de germinación, manteniendo los genes paternos en localidades de la Sierra.
Mediante el aumento en la tasa de germinación se favorecerá a los agricultores obtendrán mayor rendimiento de sus semillas al usar menor densidad de siembra.
Mediante el aumento en la tasa de germinación se favorecerá a los agricultores disminuyendo los costos de producción que les permitirá usar menor cantidad de semilla por hectárea.
Las semillas resultantes de plantas que no presenten las características deseadas no continuaran con el proceso de selección por que estas no pueden desarrollar la variedad objetivo.
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