Innovación y Desarrollo de nuevas variedades vegetales

 

Selección y mejoramiento de genotipos élites de Maca (Lepidium meyenii) en fincas agroecológicas para obtener semillas con alta adaptabilidad y rendimiento

 

León Paola 1, Morocho Ronald 2 y Remache Sharon 3

1Estudiante de Genotecnia Vegetal. Universidad Central del Ecuador. 2Estudiante de Genotecnia Vegetal. Universidad Central del Ecuador. 3Estudiante de Genotecnia Vegetal. Universidad Central del Ecuador.

 

Resumen:

 

Al no existir registros de mejoramiento genético en el cultivo de maca (Lepidium meyenii) este proyecto se enfoca en la creación de una variedad con alto rendimiento y adaptabilidad con agricultura agroecológica incentivando al consumo de productos orgánicos. Para generar la nueva variedad se optó por retrocruza, partiendo desde la selección de dos ecotipos como progenitores (maca roja RR y amarilla rr) en semilla para colocarlas bajo invernadero hasta la floración. Se emasculará las flores del progenitor hembra y las flores jovenes serán eliminadas, del masculino se extraerán las anteras para ser almacenadas a bajas temperaturas hasta realizar una polinización asistida para el primer cruzamiento, germinación y liberación de F1 bajo condiciones de asepsia hasta llegar a F2 como nueva variedad con pruebas de campo y garantizar su liberación hacia los agricultores de Cutuglagua-Pichincha-Ecuador.

 

 

Palabras clave: mejoramiento genético, retrocruza, ecotipos.

1.          INTRODUCCIÓN

La maca (Lepidium meyenii) es la única planta perteneciente a la familia de las brassicaceas que se cultiva en zonas andinas con una altitud que va entre los 3700 a 4500 msnm (Aliab, 1999). Constituye una gran fuente alimenticia, medicinal, además que tiene varios genes de resistencia, haciéndole que se adapte a condiciones de baja temperatura e incluso a la radiación ultravioleta, sequías, suelos con pH <5, entre otros factores hostiles (Obregón, 1998).

En síntesis, la maca es un alimento con una gran fuente energética muy recomendable para personas que realizan esfuerzo físico como los deportistas; de hecho, en su forma pulverulenta se usa como suplemento alimenticio capaz de combatir enfermedades como la anemia (García, Gómez-Sánchez, Espinoza, Bravo, Ganoza, 2009).

Existen diferencias cualitativas y cuantitativas, la M. roja llega a rendir 11 ton/ha a partir de 3600 msnm, tolerante a heladas, raíces pivotantes 6.5cm de diámetro y 9 cm de largo, por lo contrario, la M. amarilla llega a producir de 7 a 8 ton/ha desde los 3000 msnm, no tolera las heladas, donde las raíces miden 0.6cm de diámetro y 1cm de largo (Castaño, 2018).

2.          OBJETIVOS

2.1. General

Obtener una variedad de Maca (Lepidium meyenii) con alta adaptabilidad a bajas altitudes y mayor rendimiento en fincas agroecológicas.

2.2. Específicos

·       Aplicar el retrocruzamiento entre dos ecotipos en maca (roja y amarilla).

·       Seleccionar las semillas con las mejores características agronómicas de F2 para la liberación en campo.

·       Realizar la entrega de las semillas mejoradas de maca a los agricultores de Cutuglagua en cinco años.

3.           HIPÓTESIS:

3.1.  Hipótesis Alternativa

La retrocruza de dos ecotipos de maca (Lepidium meyenii) permitirá obtener semillas que tengan una alta adaptabilidad y buen rendimiento.

3.2. Hipótesis Nula

La retrocruza de dos ecotipos de maca (Lepidium meyenii) no permitirá obtener semillas que tengan una alta adaptabilidad y buen rendimiento.

4.           MARCO TEÓRICO

La maca (Lepidium meyenii) es sembrada en Perú, Bolivia y Chile por ende es en donde más se produce este elemento ancestral. Es una planta andina, la maca se produce en Ecuador, gracias al intercambio de experiencias y conocimientos entre agricultores de Perú y Bolivia. Las áreas utilizadas para los fines indicados se encuentran en Tulcán, Riobamba y Azuay (Antonio Palaguachi, 2016).

4.1. Cultivo de maca

4.1.1.                 Origen

La maca, Lepidium meyenii o Lepidium peruvianum, también conocida como Maino, Ayak Chichita, Ayakwillku (quechua) y ginseng peruano (inglés), son nativas de las tierras altas de los Andes centrales de Perú, cultivadas durante mucho tiempo por sus gruesas raíces que son comestibles (Gonzáles, 2010).

4.1.2.             Ciclo vegetativo de la maca

La maca se siembra normalmente como planta bianual, pues el cultivo se suele hacer en dos ciclos: uno para la recogida del tubérculo/raíz para consumo y otro para la recogida de semillas. De manera general cada ciclo puede durar hasta 12 meses, por ello lo de bianual (Alvarado, 2017). La fase vegetativa tiene una duración de 8 meses que se inicia con la siembra de la semilla, esta fase es seguida por una fase reproductiva que dura 5 meses con una floración que dura 2 meses (Tello & Calderón, 1992)

4.1.3.             Materia vegetal comestible

La parte terrestre de la planta es una raíz napiforme, que constituye el hipocótilo. El eje del hipocótilo es el órgano de almacenamiento, sus dimensiones varían entre 10- 14 cm de largo y 3-5 cm de ancho con un alto contenido de agua (Gonzáles, 2010).

4.1.4.             Genoma de la maca

La muestra identificada en el año 1843 por el botánico alemán G. Walpers en Puno, al sur del Perú es un octoploide con 64 cromosomas 5 y se describe morfológicamente como de porte arrosetado, que presenta una corona de hojas basales que surgen por encima de un eje carnoso en el suelo. Se han descrito diferentes variedades de acuerdo al color del hipocótilo, reportándose 13 ecotipos de maca. Recientes estudios demostraron que las diferentes variedades de maca (de acuerdo a su color) difieren en sus propiedades biológicas (Tello & Calderón, 1992).

4.1.4.1.        Maca ecotipo roja

En el cultivo de maca roja se ha obtenido evidencias de un rendimiento de 11 ton/ha a partir de 3600 msnm, tolerante a heladas, raíces pivotantes de 6.5cm de diámetro y 9 cm de largo (Castaño, 2018).

4.1.4.2.        Propiedades biológicas

Es el ecotipo que mejor revierte la hiperplasia benigna de próstata y la osteoporosis inducida experimentalmente (Yábar & Reyes, 2019)

4.1.4.3.        Condiciones climáticas adecuadas para maca roja según Garay 2014 Altitud: 3 900 a 4 500 msnm

Temperatura: Media 7°C Máxima 15°C Mínima -5°C

Precipitación: De 500 a 900 mm/año y 625 en el periodo de crecimiento vegetativo

4.1.5.                Maca ecotipo amarilla

Al contrario de la maca roja, la amarilla se ha evidenciado que puede llegar a producir entre 7 a 8 tn/ha desde los 3000 msnm, este cultivo no es tolerante a las heladas y sus raíces tienen un diámetro de 0.6cm y 1cm de largo (Castaño, 2018).

4.1.5.1.        Propiedades biológicas

Aunque la composición está cerca a la de mca roja, el polvo de maca amarilla tiene sus propias propiedades y sus propios beneficios. Ayuda a aliviar los síntomas de la menopausia, calambres y cambios de humor, ayuda al equilibrio hormonal femenino en general.

4.1.5.2.        Condiciones climáticas adecuadas para maca amarilla según Gonzales 2010

Altitud: 2900 a 3500 msnm

Temperatura: Media 10°C Máxima 20°C Mínima -1°C

Precipitación: De 500 a 900 mm/año y 625 en el periodo de crecimiento vegetativo

4.2.  Retrocruzamiento

El retrocruzamiento es una técnica de análisis genético utilizada para distinguir entre individuos dominantes homocigotos y heterocigotos para el mismo rasgo porque ambos comparten el mismo fenotipo dominante.

Estos individuos ahora se pueden distinguir mediante técnicas modernas de ingeniería genética, pero Mendel y sus seguidores las usaron para distinguir entre individuos del mismo fenotipo, pero de diferente rango (Dellaporta 2019)

6.           MATERIALES Y METODOS

6.1.   Ubicación del Experimento y Condiciones Ambientales

La investigación se ubicará en la Estación Experimental Santa Catalina - INIAP, ubicado en la Panamericana sur km 1, Vía tambillo, Cantón Mejía, Provincia de Pichincha, a una altitud de 2750 msnm. Las coordenadas geográficas son 78° 33' 5" Longitud Oeste y 0° 22' 12" latitud Sur. Con una temperatura promedio anual 17,2°C, llegando a los 28°C como máxima y 7°C mínima, humedad relativa 70-90 %, anualmente la precipitación es 1480 mm y 1884 horas luz como heliofanía (Tonato, 2016). El sitio experimental presenta un suelo de textura franca, topografía plana y ondulada, pendiente del 2-12%, con un buen nivel de fertilidad y drenaje moderado (Veloz, 1986; Ponce, 2013).

6.2.   Diseño del experimento

El material vegetal de los progenitores será obtenido del Instituto Nacional De Innovación Agraria (Anexo 1), para luego ser trasladadas a Ecuador, una vez haya transcurrido la cuarentena de Agrocalidad, los especímenes serán trasladados a la Estación Experimental Santa Catalina. El ensayo consiste en una retrocruza de los progenitores descritos en la Tabla 1 y de los cuales se colectarán las semillas más prometedoras y que presenten mejores características de adaptabilidad y rendimiento. Estas semillas se sembrarán en fundas negras con sustrato estéril y el trasplante será 10 días después de la germinación o cuando las plantas tengan una altura aproximada de 10 cm y será en campo abierto en un área de 1000 m2. Dicho trasplante constará con una densidad de siembra de 0.5 x 0.5 m, lo que dará un total de 4000 plantas por la superficie determinada. Como actividades complementarias se implementará el riego por goteo, la fertilización se realizará una vez a los tres meses después del trasplante y el control de plagas se llevará a cabo a través de monitoreo cada semana a partir del primer mes después del trasplante.

 

Tabla 1. Cruzamiento de líneas puras de maca

	Línea 2 (Masculino)
Linea1 (Femenino)	L1L2

Leyenda: L1 (Femenino): Ecotipo roja, L2(Masculina): Ecotipo amarilla

 

6.3.   Mejoramiento Genético

Se realizará un cruzamiento con 2 líneas puras (Tabla 1.), donde se obtendrá la población F1, a partir de la cual se realizará una retrocruza obteniendo la semilla de las plantas que reúnan las características de adaptabilidad y a continuación se llevara a campo para obtener una siguiente generación, posterior se realizará una selección evaluando las características requeridas para finalmente realizar la liberación de semillas.

6.4.      Criterios de selección

6.4.1.              Adaptabilidad

 

Es la capacidad de la planta a sobrevivir y producir en altitudes a las cuales no está acostumbrada.

 

6.4.2.              Rendimiento

Es el tamaño del tubérculo que produce cada planta de maca.

6.5.   Variables

6.5.1.              Peso del tubérculo

El tamaño del tubérculo se evaluará en base a la Tabla 2

 Tabla 2. Interpretación de tamaño de tubérculo                                    

 

	PESO (g)	INTERPRETACION
Bajo	>30	DENEGADO
Medio	30-40	APROBADO
Alto	<40	APROBADO

 

 

6.5.2.              Tamaño del tubérculo

El tamaño del tubérculo se evaluará en base a la Tabla 3

Tabla 3. Escala utilizada para medir tubérculo

TUBÉRCULO	TAMAÑO	INTERPRETACIÓN
Grande	9-10 cm	APROBADO
Mediano	5-7 cm	APROBADO
Pequeño	<5 cm	DENEGADO

7.           RESULTADOS

7.1.   Producto que se obtendrá

Se obtiene una semilla de una planta a la cual denominaremos PREMIUM.

Premium: Presenta piel de color rojo, el color de la pulpa es rosa, la forma del tubérculo es redonda (ensanchada a lo ancho), cantidad de proteína 17g/100g, es adaptable a 3000-3400 msnm. Se adapta a temperaturas de entre 7 °C y 20°C. Tiene un rendimiento de 11 ton/ha. Es poco susceptible a enfermedades como mosca de la raíz (Delia radicum) y perla del suelo (Margarodes vitis).

7.2.   Beneficiarios

La variedad obtenida se entregará a los agricultores de Cutuglagua, la cual se encuentra ubicada en el cantón Mejía, Pichincha, Ecuador.

   

7.3.   Esquema de mejoramiento

 

 

8.           CONCLUSIONES

Se espera obtener una variedad de maca con alta adaptación a altitudes menores y un mayor rendimiento para desarrollarse en sistemas agroecológicos que implique un incremento en la producción al mismo tiempo que contribuya al desarrollo social y económico del agro de la sierra ecuatoriana.

Se concluye que el retrocruzamiento será una técnica exitosa porque permitirá la combinación de dos ecotipos de maca, roja y amarilla desarrollando una nueva variedad con adaptabilidad y mayor rendimiento y resistencia en un tiempo estimado de 5 años liberando la variedad en campo para agricultores de Cutuglagua y por consiguiente proceder a su comercialización o elaboración de derivados.

9.       BIBLIOGRAFIA

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10.          ANEXOS

Anexo 1. Ecotipos de maca disponibles en el Instituto Nacional De Innovación Agraria- Estación Santa Ana

 

 

ECOTIPOS	NOMBRE QUECHUA
Blanco	Yurac
Amarillo-Crema	Yurac Puca
Rojo	Pucha Milagro
Morado	Milagro Macapi Orecon
Gris	Macapi Orecon Yana
Negro	Yana Acacllu pichu