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Habilidad combinatoria general y específica de líneas endogámicas de maíz tolerantes a bajo fósforo

General and specific combining ability of efficient corn inbreeds to low phosphorus

Fredy Antonio Salazar Villarreal,1 Luis Alberto Narro León,2 Franco Alirio Vallejo Cabrera3

1/Programa AgroSalud, CIAT. Cali, Km 17 recta Cali - Palmira, A.A. 6713. Autor para correspondencia: f.salazar@cgiar.org; 2 /Programa global de maíz, CIMMYT, Colombia. CIMMYT / CIAT, Km 17 recta Cali - Palmira. AA 6713. l.narro@cgiar.org; 3 /Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad Nacional de Colombia. A.A. 237, Palmira, Valle del Cauca, Colombia. francoavallejo@yahoo.es

REC.:21-11-07 ACEPT.:31-07-08

RESUMENLos cruzamientos dialelos de 12 padres contrastantes en la toma y uso de fósforo se evaluaron en dos niveles de fósforo (4 y 15 ppm) usando un diseño experimental de alpha lattice con tres repeticiones. Se usó el diseño genético propuesto por Hallauer y Miranda. En bajo y alto fósforo se encontraron diferencias altamente significativas entre los genotipos, i.e. cruzamientos (C), padres (P) y PvsC. En alto fósforo, PvsC explicaron 58% de la suma de cuadrados de los genotipos y los cruzamientos 66% en bajo fósforo. En bajo fósforo se encontraron diferencias altamente significativas para el contraste de tolerantes (T) vs susceptibles (S). Los cruzamientos de padres TxT, SxS y TxS fueron estadísticamente diferentes, lo que sugirió que el carácter es poligénico. HCG y HCE fueron altamente significativas en los dos ambientes y HCE fue tres veces más grande, lo que sugirió que en la tolerancia a bajo fósforo son más importantes los efectos genéticos no aditivos.

Palabras clave: Fósforo; herencia; suelo ácido; dialelo

ABSTRACTTwelve corn inbreeds contrasting in P use efficiency available at CIMMYT collection of CIAT, Colombia were studied. The inbreeds and their diallel crosses were evaluated under 2 P levels (4 and 15 ppm) using the alpha lattice design. The genetic design was performed according to Hallauer and Miranda (1986). Highly significant differences were found among parents (P), crosses (C) and P vs C in both environments (low and high P levels). At low P, crosses sum of squares (SS) accounted for 66% of genotype SS while at high P, P vs C accounted for 58% of genotype SS, meaning that heterosis was more important at high P. At low P, significant differences were found for tolerant (T) parents vs susceptible ones (S). Crosses among TxT, SxS and TxS parents were different, suggesting a polygenic inheritance for this trait. General (GCA) and specific combining ability (SCA) were highly significant at low and high P but SCA was 3 fold the GCA, meaning that no additive gene effects were more important for P use efficiency.

Key words: Phosphorus; inheritance; acid soil; diallel.

INTRODUCCIÓNEl 43% de la superficie en los trópicos, aproxi-

madamente 2050 millones de ha, está ocupada por Oxisoles, Ultisoles o Inceptisoles, que se caracterizan por ser de naturaleza ácida y deficientes en P (Rao et al., 1999). En América tropical estos órdenes edáficos ocupan 1476 millones de ha (72.6% del área) (Howeler, 1990; CIMMYT, 1996) y en Colombia 57% de la su-perficie total (67.5 millones de ha) (Salinas y Castilla, 1990; León, 1990).

En suelos deficientes en P disminuye el crecimien-to de la planta y la producción de los cultivos (Clarkson y Hanson, 1980; Rao, 1996). Las deficiencias de P tienen efecto directo sobre la expresión de algunos genes invo-lucrados en la tolerancia a bajo P, como los que codifican fosfatasas, RNAsas (Schaffert et al., 1999).

Como se hace necesaria la búsqueda a través del mejoramiento genético de nuevos cultivares que toleren altas saturaciones de aluminio y que sean eficientes en la toma y uso de P, el presente trabajo tuvo como objetivo

156

evaluar la habilidad combinatoria general (HCG) y la específica (HCE) de la tolerancia a bajo P de líneas endogámicas de maíz en la altillanura colombiana.

MATERIALES Y MÉTODOSEn los campos experimentales del CIMMYT

CIAT (3° 32ʼ N, 76° 18ʼ Occ) durante 2003-B se hicieron los cruzamientos dialélicos directos y recíprocos entre 12 líneas (Tabla 1) seleccionadas de acuerdo con los criterios de absorción y el uso de P (Schaffert et al., 1999); al momento de la cosecha se mezcló la semilla de cada cruzamiento F1. Simultáneamente se aumentaron las líneas parentales para ser incluidas en la evaluación de los cruzamientos F1s directos.

La evaluación de los 66 cruzamientos F1s y los 12 padres se hizo en condiciones de estrés de aluminio (55%) y dos niveles de P (4 y 15 ppm) en la finca Mene-gua (MN) (Puerto López, 4° 6ʼ 39.11” N, 72° 42ʼ 34.65” Occ). Se usó un diseño de alpha lattice de 6x13 con tres repeticiones, la parcela útil fue un surco de 5 m y la densidad de 53.000 plantas ha-1. Para las pruebas de significancia y ajuste de medias se consideraron los genotipos con efectos fijos y las localidades con efectos aleatorios. Las variables de respuesta fueron rendimien-to de grano ( t ha-1 ) y contenido de P en la hoja de la mazorca (%), tomada durante floración femenina.

Los datos generados se analizaron usando el procedimiento MIXED del programa estadístico SAS (SAS, 1986). Para el análisis genético se usó la meto-dología propuesta por Hallauer y Miranda (1988). En la Tabla 2 se muestra el análisis de varianza para una localidad. La prueba de F se hizo contra los errores respectivos suponiendo un modelo mixto. Los efectos

de habilidad combinatoria general, específica y he-terosis se estimaron con el programa GENES (Cruz, 2001). Se estimó la heterosis media para cada uno de los cruzamientos F1.

RESULTADOS Y DISCUSIÓNRendimiento de granoEn la localidad de Menegua alto P (MNAP) el

coeficiente de variación del rendimiento fue de 12.6%, y de 27.1% en Menegua bajo P (MNBP), resultados coincidentes con los encontrados en la etapa de eva-luación y selección de líneas. El análisis de covarianza del rendimiento de grano de MNBP con MNAP mostró 27% de coeficiente de variación (Tabla 3).

En MNBP se encontraron diferencias estadísticas altamente significativas para entradas y recogieron el 78% de la suma de cuadrados total. La suma de cuadra-dos de entradas descompuestas en suma de cuadrados de padres (P), cruzas (C) y padres vs cruzas (P vs C) mostraron diferencias altamente significativas. Estos resultados sugieren la presencia de variabilidad gené-tica y heterosis en la respuesta al estrés por fósforo. El contraste P vs C explicó 29%; los cruzamientos, 66%; y los padres, 5% de la suma de cuadrados de entradas, lo que sugiere que la heterosis y, por tanto, los efectos genéticos no aditivos fueron más importantes en la tolerancia a bajo fósforo (Tabla 3).

En la descomposición de la suma de cuadrados de padres sólo el contraste presentó diferencias altamente significativas y explicó 62% de la suma de cuadrados. Los resultados sugirieron que si bien la variabilidad genética para la expresión del carácter no se observó dentro de cada grupo de padres, el de tolerantes fue diferente (Tabla 3).

Los cruzamientos de líneas tolerantes x tolerantes (TxT), líneas susceptibles x susceptibles (SxS) y líneas

Tabla 1. Líneas susceptibles y tolerantes a bajo fósforo incluidas en el diseño dialélico.

Entry Pedigree CLA Respuesta a bajo P

1 Gordita Am-S4,5(Mez)-S1-S2B-S3B-S4B-9-B-B-B

CLA301 Susceptible

2 SRR-C0SA3HC(41x18)-6-5-3-3-B-B-B CLA302 Susceptible3 Pob Phaeosp01-S1-23-2-1-B-B-B CLA303 Susceptible4 (CLA27xCML357)HC10-3-3-3-1-B-B-B CLA304 Susceptible5 Pob Phaeosp01-S1-23-2-4-B-B-B CLA305 Susceptible6 Pob Tol a Insect-S1-14-2-2-B-B-B CLA306 Susceptible7 Pob Phaeosp01-S1-21-3-2-B-B-B CLA307 Tolerante8 Pob Tol a Insect-S1-25-1-2-B-B-B CLA308 Tolerante9 (CLA27xCML357)HC12-1-1-1-4-B-B-B CLA309 Tolerante10 Pob Tol a Insect-S1-27-1-2-B-B-B CLA310 Tolerante11 (CLA27xCML357)HC8-3-7-4-3-B-B-B CLA311 Tolerante12 Pob Tol a Insect-S1-25-1-3-B-B-B CLA312 Tolerante

ACTA AGRON (PALMIRA). 57 (3) 2008, p 155-160

Tabla 2. Análisis dialélico para una localidad. Hallauer y Miranda (1988).

general r=3; p=12

Repeticiones r-1 2Entradas [p(p+1)/2]-1 77 M2

Padres (P) p-1 11 M 21P Vs C 1 1 M 22Cruzas F1s (C) [p(p-1)/2]-1 65 M 23

ACG p-1 11 M 231ACE p(p-3)/2 54 M 232

Error (r-1){[p(p+1)/2]-1} 77 M1Total [rp(p+1)/2]-1 155

gl Cuadrados Medios

Fuente de Variacion

157

Tabla 3. Suma de cuadrados (%) para rendimiento de grano (t ha-1) evaluado en niveles de bajo (BP) y alto fósforo (AP) en Menegua (MN), Puerto López (Meta, Colombia).

FV gl

Rep 2 0 ns 1 ns 1 ns 1 nsEntradas

Porcentajes para rendimiento de grano (t ha-1)

77 88 *** 78 *** 49 *** 67 *** P vs C 1 58 *** 29 *** 5 *** 3 *** Padres (P) 11 4 *** 5 *** 27 *** 8 ***

Tol (T) 5 33 ** 35 ns 29 * 29 ns Susc (S) 5 33 ** 2 ns 35 ** 6 ns T vs S 1 34 *** 62 *** 37 *** 65 ***

Cruzas 65 38 *** 66 *** 68 *** 89 *** SxS 14 19 *** 12 *** 10 ns 13 *** TxT 14 35 *** 22 *** 16 ns 22 *** TxS 35 43 *** 65 *** 66 *** 59 *** Homo vs Hetero 1 3 *** 1 ns 6 ** 3 *** TxT vs SxS 1 0 ns 0 ns 1 ns 3 ***

ACG 11 19 *** 29 *** 25 ** 56 *** ACE 54 81 *** 71 *** 75 * 44 ***Error 154 12 22 50 32

CV 12.6 27.1 42.8 27.0Media 4.11 1.5 3.24 1.5

Y b Cov aMNAP Loc5 Alto P MNBP Loc6 Bajo P

Y b/a

tolerantes x susceptibles (TxS) mostraron diferencias estadísticas altamente significativas y explicaron 12%, 22% y 65% de la suma de cuadrados de los cruza-mientos, respectivamente. Estos resultados sugirieron que la expresión del rendimiento en condiciones de estrés de fósforo es un carácter de tipo oligogénico a poligénico.

Tanto la habilidad combinatoria general (HCG) como la específica (HCE) presentaron diferencias es-tadísticas altamente significativas, pero la HCE explicó 71% de la expresión del carácter. Los resultados sugi-rieron que los genes con efectos no aditivos influyeron más en la expresión de la tolerancia a bajo fósforo.

En MNAP se encontraron diferencias estadísticas altamente significativas para entradas que explicaron 88% de la suma de cuadrados del total. Los padres, cru-zamientos y el contraste de P vs C mostraron diferencias estadísticas altamente significativas y explicaron 4%, 38% y 58%, respectivamente. Estos resultados sugi-rieron la presencia de efectos heteróticos significativos e importantes. Se encontraron diferencias estadística-mente significativas dentro de los padres tolerantes, susceptibles y para el contraste de T vs S, distribuyén-dose en igual porcentaje la variación observada entre los padres; esto sugiere que cuando no hay estrés de

fósforo se observa mayor variación genética dentro de los grupos de padres y entre ellos.

En condiciones de no estrés de fósforo los cruza-mientos TxT, SxS y TxS mostraron diferencias estadís-ticas altamente significativas. Como los cruzamientos TxS explicaron 43% de la variación entre cruzamientos; 35%, TxT; y 19%, de SxS, se sugiere que el carácter es poligénico.

Se encontraron diferencias estadísticas altamente significativas para HCG y HCE. La HCE explicó 81% de los cruzamientos; esto sugirió que en condiciones de no estrés de fósforo los efectos genéticos no aditivos fueron los de mayor importancia (Tabla 3).

El análisis del rendimiento relativo en bajo P usando como covariable el rendimiento en alto P (Y b Cov a) mostró diferencias estadísticas altamente signi-ficativas para las entradas y explicó 67% de la suma de cuadrados del total. De la fuente variación entradas, los cruzamientos recogieron 89% y mostraron diferencias estadísticas altamente significativas. Los padres y el contraste P vs C mostraron diferencias estadísticas altamente significativas y explicaron el 11%. Los resul-tados sugirieron que los efectos genéticos aditivos y no aditivos están involucrados en la expresión del carácter y que la heterosis es significativa. No se encontraron

FREDY ANTONIO SALAZAR VILLARREAL: HABILIDAD COMBINATORIA EN MAÍCES TOLERANTES A BAJO FÓSFORO

158

diferencias estadísticas dentro de los padres tolerantes y susceptibles, pero sí para el contraste T vs S (65% de la suma de cuadrados de padres). Se encontraron diferencias estadísticas altamente significativas entre los cruzamientos de líneas TxT, SxS y TxS; estas últi-mas fueron las que hicieron mayor aporte a la suma de cuadrados de los cruzamientos (59%). Estos resultados sugirieron que la herencia del carácter es poligénica. La HCG y HCE mostraron diferencias estadísticas al-tamente significativas. La HCG explicó 56%, y la HCE 44% de la suma de cuadrados de los cruzamientos, lo cual sugiere que los efectos genéticos aditivos y no aditivos fueron de igual importancia en la expresión del carácter (Tabla 3).

Análisis de mediasEn MNBP los cruzamientos mostraron una media

de 1.63 t ha-1 y los padres 0.76 t ha-1; la heterosis media fue de 116%. En MNAP la media de los cruzamientos fue 4.47 t ha-1 y la de los padres 2.47 t ha-1, con hete-rosis media de 109%. Para el análisis de covarianza la media de padres y cruzamientos fue 0.53 t ha-1 y 1.67 t ha-1, respectivamente, con heterosis media de 218% (Figura 1).

Análisis de habilidad combinatoria general y espe-cífica

La HCG en MNBP fue significativa excepto para las líneas CLA306 y CLA309. Las líneas CLA312, CLA308 y CLA309 mostraron HCG positiva y rendi-mientos por encima de la media general de los padres, sugiriendo que estas líneas, además de ser buenas per se, tienen buena capacidad de transmitir los genes a la

descendencia. Las líneas CLA304, CLA310, CLA311, CLA303 y CLA305 mostraron HCG negativa y medias por debajo de la media general. Las líneas CLA306, CLA301 y CLA302 mostraron HCG positiva con va-lores de rendimiento por debajo de la media general y la línea CLA307 mostró HCG negativa y media per se alta (Figura 2).

En MNAP, HCG fue altamente significativa para todas las líneas. CLA301, CLA312 y CLA306 mostraron HCG positiva y medias por encima de la media general. CLA304, CLA305 y CLA303 mostraron HCG negativa y medias per se por debajo de la media general. CLA07 y CLA302 mostraron HCG positiva con medias per se por debajo de la media general, y las líneas CLA310, CLA309, CLA308 y CLA311 mostraron medias per se altas y HCG negativa. (Figura 2)

4.47

1.63 1.67

2.14

0.530.76

116

218

109

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5 225

205

185

165

145

125

105

.00

Alto Bajo Yb cov A

t/ha

%

Cruazamientos (C) Padres (P) P vs C (%)

Figura 1. Medias de rendimiento (t ha-1) evaluadas en el dialelo de 12 padres contrastantes a bajo P.

CLA302

0.6

0.4

0.2

0.2 0.4 0.6 0.8

Rendimiento en bajo p (t/ha)

1.0 1.2 1.4

0.0

0.H

CG

-0.2

-0.4

CLA301

CLA306

CLA304CLA310

CLA311

CLA303 CLA305

CLA312

CLA308

CLA307

CLA309

CLA301

CLA302

CLA307

CLA304

CLA303

CLA305

CLA311CLA308CLA309

CLA310

CLA312

CLA306

0.6

0.4

0.2

0.5 1.0 1.5 2.0

Rendimiento en Alto p (t/ha)

2.5 3.0

0.0

0.H

CG

-0.2

-0.6

-0.4

Figura 2. Habilidad combinatoria general vs rendimiento evaluada en dos niveles de P, Menegua, Puerto López (Meta, Colombia).

ACTA AGRON (PALMIRA). 57 (3) 2008, p 155-160

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Con base en el rendimiento relativo las líneas con HCG positiva y rendimiento relativo alto fueron CLA312, CLA08 y CLA309. CLA310, CLA305 y CLA303 mostraron HCG negativas y rendimientos re-lativos per se por debajo de la media general. CLA306, CLA304, CLA301 y CLA302 presentaron HCG posi-tiva y valores de rendimiento per se por debajo de la media general. CLA307 y CLA311 mostraron valores de HCG negativos con valores de rendimiento por en-cima de la media general (Figura 3).

Habilidad combinatoria general específica y hete-rosis

En MNBP los efectos de HCE mostraron dife-rencias estadísticas significativas con excepción de siete cruzamientos: 38 de los cruzamientos mostraron efectos de HCE negativos; y 28, efectos positivos. Los cruzamientos con efectos de HCE positivos más altos

fueron E63, E59, E52, E66 y E21. La heterosis con respecto a la media de los padres fue superior a cero en todos los cruzamientos con excepción de E60 y fue estadísticamente significativa para valores superiores a 90%. Los cruzamientos con alto rendimiento y buena heterosis media están situados en el cuadrante superior derecho (Figura 4), en donde se destacan E21, E2, E24, E63, E1, E19, E11, E66 y E15.

En seis cruzamientos en MNAP la HCE no mostró ser estadísticamente diferente de cero: 32 mostraron HCE negativos; y 34, efectos positivos. Los cruzamien-tos E34, E8, E30, E17, E59, E63, E45 y E3 mostraron efectos de HCE positivos y altos rendimientos. La heterosis media fue superior a cero para la mayoría de los cruzamientos, excepto para E60. La heterosis fue estadísticamente diferente de cero para cruzamientos con valores superiores a 80%. Los mejores cruzamien-tos fueron el E30, E25, E2 E34, E8 y E1 (Figura 5).

0.4

0.2

0.0

-0.2

-0.4-0.4 -0.2 0.2 0.4 0.60.0

HCG Alto P

0.H

CG

CLA308

CLA302

CLA301CLA312

CLA306

CLA307CLA304CLA310

CLA311

CLA309

CLA305 CLA303

0.6

0.4

0.2

0.0

-0.2

-0.4

-0.6

Rendimiento relativo (cov)

0.H

CG CLA308

CLA302

CLA301CLA312

CLA306

CLA307

CLA304

CLA310CLA311

CLA309

CLA305CLA303

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

Figura 3. Habilidad combinatoria general evaluada en dos ambientes de P y habilidad combinatoria general vs el rendimiento relativo, evaluado en Menegua, Puerto López (Meta, Colombia).

FREDY ANTONIO SALAZAR VILLARREAL: HABILIDAD COMBINATORIA EN MAÍCES TOLERANTES A BAJO FÓSFORO

0.5 1.0 1.5

Rendimiento bajo P (t/ha)

2.0 2.5 3.0

HC

E

E1

E2

E3

E4

E5

E6

E7

E8

E9

E10

E11

E12

E13E14

E15

E16

E17

E18

E19

E20

E21

E22

E23

E24

E25

E26

E27

E28E29

E30

E31

E32

E33

E34

E35

E36

E37

E38E39

E40

E41E42

E43

E44

E45

E46

E47

E48

E49E50

E51

E52

E53

E54

E55

E56

E57

E58

E59

E60

E61E62

E63

E64E65

E66

1.5

1.0

0.5

0.0

-0.5

-1.0

-1.5

400

300

200

100

0

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

Rendimiento bajo P (t/ha)

Het

eros

is m

edia

(%

)

E1

E2

E3

E4

E5

E6E7

E8

E9

E10

E11

E12

E13

E14

E15

E16

E17

E18

E19

E20

E21

E22

E23

E24

E25

E26

E27

E28

E29

E30

E31

E32

E33

E34

E35

E36

E37

E38

E39

E40

E41E42E43

E44E45

E46

E47

E48

E49

E50

E51

E52

E53

E54

E55

E56E57

E58

E59

E60

E61

E62

E63

E64

E65

E66

Figura 4. Habilidad combinatoria específica (HCE) y porcentaje de heterosis media de 66 cruzamientos evaluados en bajo P, Menegua, Puerto López (Meta, Colombia).

160

CONCLUSIONESEn la tolerancia a bajo P están involucrados los

efectos genéticos no aditivos y aditivos, pero predo-minaron los no aditivos cuando aumentó el estrés de fósforo.

La herencia de la tolerancia a bajo P fue poligé-nica en condiciones de bajo y alto fósforo, cuando se analizó a través del rendimiento relativo en los dos niveles de P.

La heterosis para la tolerancia a bajo fósforo fue estadísticamente diferente de cero, y fue mayor en condiciones de estrés de bajo fósforo.

Las líneas CLA06, CLA312, CLA01 y CLA302 mostraron HCG positiva tanto en bajo como en alto fósforo y las CLA304, CLA310, CLA311, CLA303 y CLA305 mostraron HCG negativa.

AGRADECIMIENTOSA Claudio Romero, Néstor Romero, Joel Bolaños

y Luz Karime Gómez, por la colaboración en el trabajo de campo; a Myriam Cristina Duque, por la dirección en la parte de análisis estadístico; y a Juan Carlos Pérez, por las correcciones del escrito.

El artículo se derivó de la tesis doctoral de F. A. Salazar Villarreal, adelantada con la dirección de los doctores L. A. Narro L. y F. A. Vallejo C., financiada por el Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT), Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) y Colciencias.

Figura 5. Habilidad combinatoria específica (HCE) y porcentaje de heterosis media de 66 cruzamientos evaluados en alto P, Menegua, Puerto López (Meta, Colombia).

Rendimiento altoP (t/ha)

E1E2

E3

E4 E5E6E7

E8

E9E10

E11

E12

E13

E14

E15

E16

E17

E18E19

E20

E21

E22

E23

E24E25

E26

E27

E28E29

E30

E31

E32E33

E34

E35

E36

E37

E38

E39

E40

E41

E42E43

E44

E45

E46

E47

E48

E49

E50

E51

E52

E53

E54

E55

E56

E57

E58

E59

E60

E61

E62

E63E64

E65

E66

2.00

2.00 3.00 4.00 5.00 6.00

1.00

0.00

HC

E

-1.00

-2.00

-3.00

Rendimiento alto P (t/ha)

2.00 3.00 4.00 5.00 6.00

Het

eros

is m

edia

(%

)

E1

E2

E3 E4 E5

E6

E7

E8

E9E10

E11

E12

E13E14

E15

E16 E17

E18E19

E20

E21

E22

E23

E24

E25

E26

E27

E28

E29

E30

E31

E32

E33 E34

E35

E36

E37

E38

E39

E40 E41

E42E43

E44

E45E46

E47

E48

E49 E50

E51

E52

E53

E54

E55E56

E57

E58

E59

E60

E61

E62

E63

E64

E65

E66

300

250

200

150

100

50

0

-50

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Program (SARMP). Final review. CIAT, Cali, Colombia. 15p.

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ACTA AGRON (PALMIRA). 57 (3) 2008, p 155-160

161

Expresión transitoria del gen GUS en caña de azúcar usando Agrobacterium tumefaciens

Transient gene expression in sugarcane using Agrobacterium tumefaciens

Martha Liliana Bonilla Betancourt,1 Jaime Eduardo Muñoz Flórez,2 Fernando Ángel Sánchez3

1,3Centro de Investigación de la Caña de Azúcar de Colombia, Cenicaña, AA 9138, Cali, Valle del Cauca, Colombia. 2Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad Nacional de Colombia, AA 237. Palmira, Valle del Cauca, Colombia. Autor para correspondencia: mlbonilla@cenicana.org

REC.: 27-02-08 ACEPT.: 06-08-08

RESUMENEn el estudio se desarrolló una metodología de transformación genética mediante Agrobacterium tumefaciens en cultivares colombianos de caña de azúcar. La transformación se evaluó mediante la expresión del gen GUS. Callos embriogénicos y explantes meristemáticos de los genotipos CC85-92, CC84-75 y CC87-505 se transformaron usando tres cepas (AGL-1, LBA4404 y EHA105) con el plásmido pCambia 1305.2 y dos (EHA105 y LBA4404) con pCambia 2301. Se usó el medio de infiltración (IM) con acetosiringona y se evaluó el tiempo de cocultivo y la densidad óptica de la bacteria al momento de la inducción. Los genotipos mostraron respuesta diferencial con las combinaciones cepa-plásmido: obtuvieron mayor expresión del gen GUS cuando el genotipo CC85-92 se transformó con la cepa AGL-1-pCambia 1305.2. CC84-75 y CC87-505 mostraron mayor expresión cuando se transformaron con la cepa EHA105-pCambia 1305.2. Mayor eficiencia en la expresión se obtuvo cuando la bacteria se indujo en IM después de siete días de cocultivo y cuando la densidad óptica de la bacteria fue de 0.2600nm al momento de la inducción. Se demostró superioridad de los explantes en la eficiencia de transformación.

Palabras clave: Agrobacterium tumefaciens; Saccharum spp; caña de azúcar; transformación genética.

ABSTRACTThe aim of the present study was to develop a transformation method mediated by Agrobacterium in Colombian cultivars of sugarcane. Transformation was evaluated in each step through transient GUS expression. Embryogenic calli and meristematic explants of CC85-92, CC84-75 y CC87-505 cultivars, were transformed using Agrobacterium tumefaciens AGL-1, LBA 4404 and EHA 105 strains, harboring pCambia 1305.2 plasmid. Furthermore, strains LBA 4404 and EHA 105 harboring pCambia 2301 were also tested. Bacterian activator medium, named infiltration media (IM) with acetosyringone was used. Co-cultivation time and bacteria optical density before induction were tested. Sugarcane cultivars evaluated showed differential response to different strain-plasmid combinations, obtaining higher GUS expression when CC85-92 was transformed using AGL-1 strain harboring the vector pCambia 1305.2. CC84-75 and CC87-505 cultivars showed higher GUS expression using EHA 105 strain harboring pCambia 1305.2 vector. The most efficient expression was evident after 7 days of co-cultivation and when bacteria optical density was 0.2600nm before induction in IM medium. This study demonstrated that meristematic explant is more suitable than embryogenic callus as a target to be transformed by Agrobacterium tumefaciens.

Keywords: Agrobacterium tumefaciens; Saccharum spp; sugarcane; genetic transformation

INTRODUCCIÓNLa transformación genética se ha usado en la ma-

nipulación genética de más de 120 especies por medio de Agrobacterium tumefaciens. Partiendo de un modelo biológico usado por la naturaleza se ha desarrollado una técnica que no sólo ha permitido transformar genética-mente organismos vegetales, sino el desarrollo de mo-

delos de señalización celular, transporte célula a célula, importe nuclear de proteínas y ADN y mecanismos de integración genómica (Tzfira y Citovsky, 2000).

Esta metodología se ha establecido para dicotile-dóneas y recientemente en monocotiledóneas. Ofrece ventajas sobre los otros sistemas de transformación, como transferir ADN a las células vegetales con ter-

162

ACTA AGRON (PALMIRA). 57 (3) 2008, p 161-166

minaciones definidas, fragmentos de ADN grandes con pocos o ningún rearreglo, con alta reproducibilidad y sin necesidad de utilizar equipos costosos.

Los cultivares modernos de caña de azúcar son híbridos interespecíficos con alto nivel de ploidía, lo que dificulta el mejoramiento genético convencional debido a la compleja base genética del cultivo. Estas características hacen necesario desarrollar sistemas de mejoramiento utilizando la ingeniería genética con el fin de introducir genes de interés en variedades o híbridos comerciales (Lakshmanan et al., 2005).

Son varios los reportes de éxito en la transforma-ción de caña de azúcar usando diferentes metodologías como el bombardeo de partículas (Gallo-Meagher e Irvine, 1996), electroporación (Arencibia et al., 2000) y usando Agrobacterium (Manickavasagam et al., 2004). Algunas de las características que se han introducido en el germoplasma son resistencia a herbicidas (Falco et al., 2000; Leibbrandt y Snyman 2003), resistencia a virus (Rangel et al., 2002; Gilbert et al., 2005) y resistencia a insectos (McAllister et al., 2004).

El objetivo del presente trabajo fue desarrollar una metodología de transformación genética de variedades comerciales colombianas de caña de azúcar usando Agrobacterium tumefaciens. La transformación en cada paso se evaluó mediante la expresión transitoria del gen GUS en callos embriogénicos y en explantes meriste-máticos con alta capacidad de regeneración.

MATERIALES Y METODOSSe utilizaron dos tipos de tejido (explantes me-

ristemáticos y callos embriogénicos) de tres genotipos de caña de azúcar (CC85-92, CC84-75 y CC87-505). Los callos embriogénicos se indujeron a partir de tejido meristemático de la parte basal del tallo de plantas de 3 meses de edad crecidas en invernadero, en medio de inducción de callos MIC (Gallo-Meagher e Irvine, 1996). Los callos se mantuvieron en condiciones de oscuridad a 28°C por aproximadamente seis sema-nas. Los callos producidos se subcultivaron cada dos semanas en medio nuevo de inducción. Los explantes meristemáticos consistieron en rodajas tomadas de los 10 primeros centímetros de la parte apical del tallo de plantas crecidas en campo de 6 a 8 meses de edad. Am-bos tejidos se esterilizaron y se mostraron una capacidad de regeneración preliminar superior al 85%.

En los ensayos se usaron tres cepas de Agrobacte-rium (AGL-1, EHA105 y LBA4404) que llevan el vector pCambia 1305.2, el cual contiene el gen de selección hptII (higromicina fosfotransferasa II), que confiere resistencia al antibiótico higromicina B para la selección

del tejido transformado. Además posee el gen reportero GUSPlus® (ß-glucuronidasa), que contiene la secuencia de un péptido rico en glicina (PRG), la cual facilita la excreción extracelular de la ß-glucuronidasa acelerando la expresión del gen GUS in vivo. El plásmido también posee un gen fuera de la región del ADN-T, que confiere resistencia a la kanamicina, antibiótico con el cual se selecciona la bacteria.

También se evaluaron dos cepas (EHA105 y LBA4404) que llevan el plásmido pCambia 2301, el cual contiene el gen de selección nptII (neomicina fosfo-transferasa II) para la selección del tejido transformado y otorga resistencia a los antibióticos aminoglicósidos (neomicina, kanamicina, paromomicina y gentami-cina). También posee el gen reportero GUS y un gen fuera de la región del T-DNA que confiere resistencia a kanamicina.

Las cepas bacterianas se activaron en medio LB (Sambrook et al., 1989), suplementado con 50 mgL-¹ de kanamicina durante 16 horas a 28°C en agitación continua (240 rpm). El cultivo se diluyó hasta alcanzar una densidad óptica de 0.2600nm en el medio IM (Va-quero, 1999), en agitación a 240 rpm a 28°C durante 2 horas en oscuridad. Las condiciones se establecieron en ensayos preliminares con diferentes medios de ac-tivación y densidades ópticas (0.2, 0.4, 0.6, 0.8 y 1.0 a 600nm de absorbancia).

Los callos se sumergieron en solución bacteriana y se sometieron a infiltración por vacío de 84.43 kPa por cinco minutos. Los explantes de rodajas de tejido meristemático se infiltraron durante una hora. Los te-jidos se secaron en papel filtro estéril Whatman N° 1 y se transfirieron a medio de cocultivo sólido (Gallo- Me-agher e Irvine, 1996) suplementado con acetosiringona. El cocultivo se realizó en condiciones de oscuridad y humedad relativa de 49% y 21° C. El tiempo de cocultivo se evaluó desde 1 a 7 días.

Después del cocultivo los tejidos se lavaron con cefotaxima 500 mgL-¹ para eliminar la bacteria del teji-do. El tejido se secó y se realizó la prueba de expresión transitoria del gen GUS.

La evaluación transitoria del gen reportero GUS-Plus® y GUS se realizó según Jefferson et al. (1987) y McCabe et al. (1988). El tejido se mantuvo en esta solución a 37° C por 24 horas.

Los ensayos de transformación se realizaron en un arreglo multifactorial donde se evaluaron las variables medio de activación bacteriana (3) y fase de creci-miento de la bacteria (5); para variable combinación cepa-plásmido se evaluaron dos combinaciones cepa plásmido para los genotipos CC 85-92 y CC 87-505; y

163

MARTHA LILIANA BONILLA BETANCOURT: EXPRESIÓN DEL GEN GUS EN CAÑA DE AZÚCAR

tres para el genotipo CC 84-75 (Tabla 1). Se evaluaron en 30 tratamientos para los genotipos CC 85-92 y CC 87-505 y 45 para el genotipo CC 84-75; se evaluaron 32 callos embriogénicos por tratamiento. La variable de respuesta fue la expresión transitoria del gen reportero GUS. El análisis de los datos fue descriptivo debido a la carencia de repeticiones y el bajo número de datos por tratamiento. Para los ensayos con los explantes meristemáticos (20 por tratamiento) se evaluó sólo la densidad óptica de la bacteria a 0.2 a 600nm. En la prueba transitoria del gen reportero GUSPlus® y GUS se incluyó como control positivo tejido vegetal de arroz transformado

Factores Modalidades o niveles

Combinación cepa- plásmido

Genotipo CC 87-505:EHA 105/pCambia 1305.2EHA 105/pCambia 2301 Genotipo: CC 84-75:EHA 105/pCambia 1305.2 AGL-1 /pCambia 1305.2 EHA 105/pCambia 2301Genotipo: CC 85-92:EHA 105/pCambia 1305.2 AGL-1 /pCambia 1305.2

Medios para la activación bacteriana

IM (Vaquero, C., 1999)MR(Zi- Zhang et al., 2004)Tabares, E (CIAT, comunicación personal)

Densidad óptica de la bacteria a 600nm de absorbancia

0.10.20.40.60.81.0

Tabla 1. Variables evaluadas en los ensayos de trasformación mediante Agrobacterium tumefaciens

Se lograron mejores resultados cuando la bacteria se encontraba a una D.O de 0.2600nm al momento de la inducción con acetosiringona. A medida que la densidad óptica fue mayor, el porcentaje de callos GUS positivo disminuyó, llegando en algunos casos a cero. Esto in-dica la importancia de la concentración de la bacteria al momento de inducir los genes vir.

La respuesta en la expresión fue significativamente superior en el día 7 de cocultivo (Figura. 2). Similar resultado reportaron Hoshi et al. (2004) en la transfor-mación genética de lirio mediada por Agrobacterium. Sin embargo, se ha reportado que periodos prolongados de cocultivo pueden favorecer sobrecrecimiento de la bacteria y muerte del tejido (Manickavasagam et al., 2004). En caña de azúcar se ha reportado como tiempo óptimo de cocultivo 3-4 días (Manickavasagam et al., 2004; Zi-Zhang, 2004). En el presente estudio se eva-luaron estos días de cocultivo, pero además se evaluaron los días 1 y 2 al igual que los días 5, 6 y 7. En los días de cocultivo 3 y 4 las expresiones del gen GUS fueron de 7.8% y 3.7% en promedio, respectivamente. En el séptimo día de cocultivo se obtuvo en promedio para los tres genotipos el 60.86% de expresión. La expresión del gen GUS en callos embriogénicos se observa en la Figura 3.

Expresión transitoria del gen GUS utilizando ex-plantes meristemáticos

Con explantes meristemáticos se obtuvieron por-centajes superiores de transformación (Figura. 1). El ge-notipo CC85-92 con la cepa AGL-1-pCambia 1305.2 en el medio de activación IM presentó expresión transitoria del gen GUS de 100%. El genotipo CC84-75 presentó la

1

(%)

de

ex

pre

sió

n d

el

ge

n

GU

S

100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%

0%CC 85-92

AGL-1-

pC 1305.2

CC 84-75

combinaciones cepa-plásmido

EHA105-

pC 1305.2

CC 87-505

EHA105-

pC 2301

Explantes Callos

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Expresión transitoria del gen GUS utilizando callos embriogénicos

Los resultados indicaron respuesta diferencial de los genotipos a las combinaciones cepa-plásmido eva-luadas (Figura 1). El genotipo CC85-92 mostró mayor expresión del gen GUS cuando se transformó con la cepa AGL-1-pCambia 1305.2 (Tabla 2). El vector pCambia 1305.2 evaluado con tres cepas de A. tumefaciens mostró comportamiento diferencial en la capacidad de transformación, similar a lo obtenido con el plásmido pCambia 2301 evaluado con dos cepas. Sin embargo, los ensayos con las dos cepas no mostraron buena expresión del gen GUS, excepto con el genotipo CC87-505. Con la cepa LBA 4404 no hubo expresión. Esto coincide con lo sugerido por Amoah et al. (2001) acerca de la habilidad de diferentes vectores en la misma cepa de Agrobacterium para transferir el ADN-T.

Figura 1. Respuesta de los genotipos a las diferentes combinaciones cepa-plásmido en callos embriogénicos y explantes meristemáticos.

164

Variedad Medio de Activación Cepa Plásmido

Densidadóptica

Call os N°

CallosGUS+ Día. Coc % Exp . GUS

CC 84-75 IM EHA 105 pC1305.2 0.2 32 11 5,6,7 34.37

CC 84-75 IM EHA 105 pC1305.2 0.4 32 6 5,7 18.75

CC 84-75 IM EHA 105 pC1305.2 0.6 32 2 7 6.25

CC 84-75 IM EHA 105 pC1305.2 0.8 32 2 5,8 6.25

CC 84-75 IM EHA 105 pC1305.2 1.0 32 0 0 0

CC 87-505 IM EHA 105 pC1305.2 0.2 32 5 5,6,7 15.62

CC 87-505 IM EHA 105 pC1305.2 0.4 32 4 5,7 12.5

CC 87-505 IM EHA 105 pC1305.2 0.6 32 2 5,7 6.25

CC 87-505 IM EHA 105 pC1305.2 0.8 32 1 7 3.125

CC 87-505 IM EHA 105 pC1305.2 1.0 32 0 0 0

CC 85-92 IM A GL -1 pC1305.2 0.2 32 17 5,6,7,8 53.12

CC 85-92 IM A GL -1 pC1305.2 0.4 32 10 5,6,7,8 31.25

CC 85-92 IM A GL -1 pC1305.2 0.6 32 2 7,8 6.25

CC 85-92 IM A GL -1 pC1305.2 0.8 32 1 5 3.125

CC 85-92 IM A GL -1 pC1305.2 1.0 32 2 6,7 6.25

Tabla 2. Expresión transitoria del gen GUS en callos embriogénicos.

(%)

de e

xp

resió

n

po

sit

iva d

el g

en

GUS

80%

70%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

1 2 3 4 5 6 7

0%

CC 87-505

Días de cocultivo

CC 85-92

CC 84-75

Variedad Cepa Plásmido D.O N° de

Expl antes Medio AC1

Exp gus+

Tiempo de

inoculación

% de e xpresión

GUS

CC 85-92 A GL -1 pC1305.2 0.2 20 IM 20 1h 100

CC 84-75 EHA 105 pC1305.2 0.2 20 IM 16 1h 80

CC 87-505 EHA 105 pC2301 0.2 20 IM 15 1h 100

Tabla 3. Expresión transitoria del gen GUS en explantes meristemáticos.

mayor expresión con la cepa EHA105 pCambia 1305.2. de 75% El genotipo CC87-505 presentó mejor expresión con la cepa EHA 105 pCambia 2301 con 100%, y 75% con la cepa EHA105-pCambia 1305.2 (Tabla 3). La expresión del gen GUS en explantes meristemáticos se observa en la Figura 4.

En caña de azúcar se han reportado resultados positivos de transformación mediante la vía de embrio-

Figura 2. Efecto del tiempo de cocultivo en la expresión transitoria del gen GUS

ACTA AGRON (PALMIRA). 57 (3) 2008, p 161-166

1/ Medio de activación bacteriana

génesis directa utilizando explantes meristemáticos. Los resultados obtenidos por Snyman et al. (2006); Desai et al. (2004) y Mulleegadoo y Dookun- Saumatally (2005) han demostrado ciertas ventajas del uso de explantes sobre callos embriogénicos para la transformación utilizando el bombardeo de partículas. La regenera-ción por la vía de embriogénesis directa ha permitido obtener hasta 72% de plantas transgénicas a partir de

165

Figura 3. Expresión transitoria del gen GUS. A. Genotipo CC 85-92 transformado con la cepa AGL-1-pCambia 1305.2. B. CC 84-75 transformado con la cepa EHA

105-pCambia 1305.2. C. CC 87-505 transformado con la cepa EHA

105-pCambia 1305.2.

Figura 4. Expresión transitoria del Gen GUS en explantes meristemáticos. A. Variedad CC85-92 cepa AGL-1-pCambia 1305.2 B. Variedad CC84-75 cepa EHA 105-pCambia 1305.2. C. Variedad CC84-75, cepa AGL-1-pCambia 1305.2 D.Variedad CC87-505 cepa EHA105-pCambia 1305.2 E. Variedad CC87-505 cepa EHA105-pCambia 2301.

Moreno, Ricardo Acuña, Paul Chavarriaga, Claudia Flórez y Eddie Tabares, por sus valiosos aportes durante el desarrollo de la investigación.

El artículo se derivó de la tesis de maestría de M. L. Bonilla.

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MARTHA LILIANA BONILLA BETANCOURT: EXPRESIÓN DEL GEN GUS EN CAÑA DE AZÚCAR

explantes meristemáticos. Estas ventajas se refieren a la reducción en el tiempo de cultivo. Además, se ha evidenciado reducción de variación somaclonal debido a que se acorta el tiempo de exposición a hormonas de crecimiento como el 2,4D (Hoy et al., 2003).

Los resultados indican que con el uso de explantes meristemáticos se desarrolla un sistema rápido y efi-ciente de transformación para la obtención de plantas transgénicas. Además, permitiría mejorar la eficiencia de transformación de genotipos recalcitrantes a la trans-formación cuando se usan callos embriogénicos.

CONCLUSIONESSe identificó respuesta diferencial de los genotipos

a las combinaciones cepa–plásmido evaluadas.La mayor expresión del gen GUS fue evidente

cuando la bacteria fue inducida en el medio de acti-vación IM conteniendo MES pH 5.6, MgCl2 y aceto-siringona (200 µM). Así mismo, se determinó que la bacteria debe tener una densidad óptica de 0.2 600nm al momento de la inducción de los genes vir. La mayor expresión del gen GUS se obtuvo después de siete días de cocultivo.

Se demostró superioridad de los explantes meris-temáticos en la respuesta a la expresión transitoria del gen GUS.

AGRADECIMIENTOSA las entidades financiadoras Colciencias (código

22141216771) y Cenicaña; a la Universidad Nacional de Colombia, sede Palmira, y a los doctores Carlos

166

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ACTA AGRON (PALMIRA). 57 (3) 2008, p 161-166

167

Caracterización molecular de un begomovirus del tomate en el Valle del Cauca, Colombia, y búsqueda de fuentes de resistencia para el mejoramiento de la

variedad Unapal MaravillaMolecular characterization of a begomovirus affecting tomato in the Cauca Valley- Colombia

and identification of sources of resistance to improve the variety Unapal Maravilla

Ana Karine Martínez A.;1 Francisco José Morales G.; 1 Franco Alirio Vallejo Cabrera2

1 Unidad de Virología. Centro Internacional de Agricultura Tropical. A. A. 6713. Palmira, Valle del Cauca, Colombia. 2 Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad Nacional de Colombia, A.A. 237. Palmira, Valle del Cauca, Colombia. Autor para correspondencia: f.morales@cgiar.org

REC.: 16-11-07 ACEPT.: 31-07-08

RESUMENSe caracterizó un virus transmitido por la mosca blanca Bemisia tabaci al tomate en el Valle del Cauca como una variante del Virus del mosaico amarillo del tomate (Tomato yellow mosaic virus = ToYMV). Plantas de tomate (FLA 496-11-6-1-0, FLA 478-6-3-1-11, FLA 456-4 y FLA 653-3-1-0) de 20 días de edad se confinaron en jaulas individuales con 10 individuos virulíferos de B. tabaci (biotipo B) por planta, en condiciones de invernadero. La infección por el virus se confirmó por el desarrollo de los síntomas y las pruebas moleculares de PCR e hibridación dot blot. Las características agromorfológicas se evaluaron en campo en un diseño de bloques completos al azar con tres repeticiones. Las líneas FLA 653-3-1-0, FLA 496-11-6-1-0 y FLA 478-6-3-1-11 desarrollaron síntomas muy leves; el ADN viral fue apenas detectable para algunos individuos y presentaron características del fruto y rendimientos deseables.

Palabras clave: Solanum lycopersicum; Bemisia tabaci; ToYMV.

ABSTRACTA virus transmitted by the whitefly Bemisia tabaci to tomato was characterized in the Cauca Valley like a variant of Tomato yellow mosaic virus (ToYMV). Artificial whitefly-mediated inoculation in the greenhouse was done with 20 days-old tomato plants (FLA 496-11-6-1-0, FLA 478-6-3-1-11, FLA 456-4 y FLA 653-3-1-0) exposed to 10 viruliferous individuals of B. tabaci (biotype B) per plant in individual insect-proof cages. The presence of the begomovirus was evaluated by symptoms development and was confirmed using dot blot hybridization and PCR. Agronomical characteristics were evaluated in the field in a completely randomized blocks design with 3 replications. The lines FLA 653-3-1-0, FLA 496-11-6-1-0 and FLA 478-6-3-1-11 developed mild symptoms, viral DNA was barely detectable in some individuals, and they showed characteristics of the fruit and desirable yield.

Key words: Solanum lycopersicum; Bemisia tabaci; ToYMV.

INTRODUCCIÓNEl tomate es una hortaliza de importancia eco-

nómica. La producción mundial de 4.599.000 ha se incrementó en 3.5 % entre 2000 y 2005. En Colombia, mientras en 2000 se cosecharon 17.264 ha, en el 2006 se sembraron 8.688 ha para una reducción estimada entre 241.987 y 375.082 toneladas (Corporación Colombia Internacional, 2006). Una de las causas principales de la disminución en la producción es la aparición de nuevas enfermedades virales (Morales et al., 2002), en

especial las causadas por virus del género Begomovirus (familia Geminiviridae).

La mayoría de los begomovirus tienen genomas bipartitos (ADN-A y B) empaquetados en partículas geminadas (Fauquet et al, 2003). Son transmitidos por la mosca blanca Bemisia tabaci Genn y causan pérdidas significativas en cosecha (Morales y Anderson, 2001).

En Colombia se han registrado brotes de begomo-virus en cultivos de importancia económica en varios departamentos (Morales et al. 2000, 2002). En los últi-

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mos años el Valle del Cauca ha sufrido la incidencia de estos virus en plantaciones de tomate y habichuela. Estas epidemias también están asociadas con la aparición del biotipo B de B. tabaco, más agresivo que el biotipo A. La invasión también ha sido favorecida por periodos de sequía prolongada que favorecieron la reproducción de esta mosca blanca y el desplazamiento de Trialeurodes vaporariorum Westwood (Morales et al., 2002).

El control de virus está orientado a disminuir las poblaciones del vector mediante el uso de insecticidas, pero la mosca blanca ha desarrollado resistencia a los insecticidas tradicionales y los nuevos productos son costosos y no logran controlar las altas poblaciones de B. tabaci. Igualmente el control biológico y las prácticas culturales no logran disminuir las altas poblaciones.

Por estas razones el desarrollo y uso de variedades resistentes a los begomovirus son la mejor alternativa de control. Sin embargo, a pesar de que el tomate es una especie originaria del neotrópico, el mejoramien-to genético se ha llevado a cabo en la zona templada (Morales, 2001) y las variedades comerciales no están adaptadas a las condiciones y plagas del trópico.

En este trabajo se evalúan líneas _desarrolladas en Florida, Estados Unidos, contra un begomovirus de origen neo-tropical (Tomato mottle virus) e incluidas dentro de un grupo de fuentes de resistencia a diversos begomovirus por el Centro Asiático para el Mejora-miento y Desarrollo de la Horticultura (AVRDC)_ como posibles fuentes de resistencia para el mejoramiento de la variedad Unapal Maravilla, con características agronómicas deseables, pero altamente susceptible a begomovirus.

MATERIALES Y MÉTODOSEl trabajo se realizó en el laboratorio y los inverna-

deros de la Unidad de Virología del Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT), Palmira, Colombia. La evaluación de campo se realizó en el Centro Expe-rimental de la Universidad Nacional de Colombia, sede Palmira (CEUNP).

Las semillas de la variedad Unapal Maravilla se obtuvieron del CEUNP. Las semillas de las líneas resistentes FLA 496-11-6-1-0, FLA 478-6-3-1-11, FLA 456-4, FLA 653-3-1-0, y de la susceptible CLN 206 D fueron proporcionadas por el AVRDC. Las semillas de la variedad Kyndio fueron adquiridas a Semillas Arroyave. La germinación se realizó en bandejas en condiciones de casa de malla y se trabajó con plántulas en la etapa de dos hojas verdaderas.

El virus se obtuvo de plantas sintomáticas prove-nientes de Rozo (Valle del Cauca). El aislamiento se

mantuvo en el invernadero para transmisión con mosca blanca (B. tabaci, biotipo B) a la variedad Kyndio. Las plantas se renovaban periódicamente de acuerdo con el ciclo de vida de la mosca blanca.

Se extrajo ADN de hojas jóvenes (Giltberson et al., 1991). La caracterización del componente A del begomovirus se realizó mediante PCR utilizando las parejas de cebadores PAR1c715 y PAL1v1978, PAR1C496/PAL1v1978 y PAL1c1960/PAR1v722 (Zhou et al., 1997). Para la caracterización parcial del ADN-B se utilizó la pareja de cebadores PCRc2 y PBL1v2040, que amplifican un fragmento de aproximadamente 600 pb (Rojas et al., 1993). La concentración final fue Buffer 1X, 1.5 mM de MgCl2, 0.2 mM de dNTPs y 0.2 µM de cebadores y una U de Taq polimerasa (Promega, Madison, WI). Las condiciones de amplificación inclu-yeron un primer ciclo de denaturación a 94 ˚C durante un minuto, alineamiento de los cebadores a 52 ˚C por 90 s y extensión a 72 ˚C por 90 s, seguido de 30 ciclos de 94 ˚C por 30 s, 52 ˚C por un minuto y 72 ˚C por un minuto con una extensión final de cinco minutos a 72 ˚C. Se utilizaron como control positivo muestras de ADN en las que se había detectado begomovirus, y como control de reacción la mezcla sin ADN. Los productos amplificados se observaron en geles de agarosa al 1.2 %, se tiñeron en solución de bromuro de etidio y se visualizaron en luz ultravioleta.

Los productos de tamaño esperado se clonaron en el vector pGEM-T Easy (Promega, Madison, WI), utilizado para transformar células competentes DH5α. Los plásmidos se purificaron con el Kit QIAprep (QIA-GEN GmbH, Hilden, Germany) utilizando los cebado-res M13 y T7 y el Kit Big-Dye Terminator v1.1 Cycle Sequencing (Applied Biosystems, Foster City, CA) en un secuenciador automático ABI Prism -377 (Applied Biosystems, Foster City, CA).

Las secuencias se editaron en el programa SE-QUENCHER 4.6 y se formaron grupos, contigo. La totalidad de la secuencia ADN-A y las secuencias parciales de los genes se compararon mediante el algo-ritmo blast con la base de datos del Nacional Center for Biotechnology Information (www.ncbi.nlm.nih.gov).

Para estandarizar el método de inoculación del virus para la evaluación de las líneas se hizo un ensayo preliminar en invernadero. Plantas de la variedad sus-ceptible Unapal Maravilla fueron expuestas a 5, 10, 15 y 20 moscas blancas infectadas con el biotipo B del virus en jaulas individuales (cilindros de acetato de 8 cm de diámetro y 11 cm de alto tapados en uno de los extremos con tul pintado de negro) durante 48 horas. El ensayo se montó en un diseño completamente al azar con 10

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repeticiones de una planta. A las 48 horas se retiraron por succión las moscas. En las evaluaciones posterio-res se utilizaron diez moscas por planta (incidencia del 80%) y diez plantas por genotipo (28 °C durante el día y 23 °C en la noche, 80% de humedad).

La incidencia de la enfermedad (porcentaje de plantas infectadas por genotipo) y la severidad se mi-dieron semanalmente por tres veces y después de quince días de la inoculación. La severidad se calificó como ausencia de síntomas (0), leves visibles después de bús-queda cuidadosa (1), leves más visibles (2), moderados sobre la mayoría de la planta (3) y síntomas severos (4) (Piven et. al., 1995). La infección por begomovirus se confirmó mediante hibridación dot blot y PCR.

El ADN viral se detectó en hojas jóvenes de plantas inoculadas por las técnicas de dot blot y PCR. La PCR se hizo con la pareja de cebadores PAR1c715/PAL1v1978. Para el dot blot se homogenizaron 5 mg de tejido fresco macerado con nitrógeno líquido con 50 µl NaOH 0.4M. Cinco microlitros de cada muestra se puntearon en una membrana de nylon (Hybond N+- Amersham), incluyendo plantas sanas e infecta-das como control positivo. La membrana se sumergió durante cinco minutos en solución de Tris 1M (pH 7.4)/ NaCl 0.5 N y por 5 minutos en etanol al 95% para eliminar el color verde de los puntos y se fijó el ADN utilizando luz ultravioleta. La sonda para la detección se produjo a partir de un clon generado en la caracte-rización molecular parcial del virus con el Dig High Prime DNA Labeling and Detection Kit II (Roche, Penzberg, Germany). La prehibridación e hibridación se hicieron a 42 °C y los lavados a temperatura ambiente. Las membranas se expusieron a películas fotográficas para detectar la reacción de quimioluminiscencia.

La presencia del virus se confirmó por PCR en 100 individuos. El ADN se extrajo según el método de De Barro y Driver (1997) con algunas modificaciones. Cada mosca, colocada en un eppendorf de 1.5 ml, se maceró con un pistilo de vidrio humedecido con el buffer de lisis (KCl 50 mM, Tris-HCl pH 8.4 10 mM, Tween 20 0.45%, NP-40 0.45%, proteinasa K 500 µg/ml) y se agregaron 20 µl del mismo buffer. Se incubó a 65 ºC por 20 minutos con una denaturación final por 10 minutos a 94 ºC. Finalmente se agregaron 25µl de agua bidestilada estéril, utilizando 5µl por reacción de PCR.

Se realizó análisis de varianza utilizando el pa-quete SAS versión 7 para Windows (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA).

La evaluación agromorfológica de las líneas (entre abril y julio de 2007, precipitación promedio diaria de 2.8 mm y acumulado de 338.9 mm y 23 °C) se hizo en

un diseño de bloques completos al azar con 3 repeti-ciones, cada repetición con 5 plantas. Las plántulas se sembraron en campo a los 20 días. Se tomaron datos de rendimiento, longitud, ancho, peso y número de lóculos del fruto (5 frutos por planta). Los análisis se realizaron utilizando el paquete SAS versión 7 para Windows.

RESULTADOS

Caracterización molecular del virusSe obtuvo un contig de 2.596 nucleótidos del

ADN-A del begomovirus. El aislamiento mostró identidad de 91% con el virus del mosaico amarillo del tomate, aislamiento de Guadalupe (Tomato yellow mosaic virus¬- ToYMV). La identidad de la secuencia de aminoácidos con el gen de la replicasa fue del 90% y para la proteína de la cápside fue mayor de 98%, compartida con los aislamientos de ToYMV de Panamá, Guadalupe y Venezuela. Con el clon 600 pb., obtenido de la amplificación del ADN-B, se alcanzó 98% de identidad de aminoácidos con la proteína de movimiento viral.

Evaluación de los genotipos para la resistencia al ToYMV

Los valores de incidencia fueron altos. Desde los 14 días después de la inoculación (DDI) las variedades Kyndio y Unapal Maravilla ya habían alcanzado 100% de incidencia. Este mismo porcentaje se presentó a los 28 DDI en las líneas FLA 653-3-1-0 y CLN2026D, re-portadas como susceptibles. La línea FLA 478-6-3-1-11 tuvo el valor más bajo seguida por FLA 496-11-6-1-0, y FLA 456-4 (Tabla 1).

Los índices de severidad mostraron diferencias en la respuesta de los genotipos. En la línea FLA 653-1-0, que al final de la evaluación presentó síntomas en todas las plantas, el índice de severidad promedio fue uno. Las variedades Unapal Maravilla y Kyndio, en las que la incidencia fue del 100%, los índices de severidad fueron 3.4 y 3.5, respectivamente.

Los análisis de varianza, con confiabilidad de 95%, mostraron diferencias significativas entre los genotipos evaluados. Las pruebas de Duncan, a partir de los 21 DDI, formaron el grupo de las variedades Unapal Maravilla y Kyndio (severidad promedio 3.0), un segundo grupo conformado por la línea CLN 2026D (1.7) y el tercer grupo que reunió las líneas FLA (seve-ridad inferior a 1.0).

En detección del virus la técnica dot blot fue más sensible y reproducible en el tiempo; se observó correlación general de 73% entre plantas con síntomas y plantas con ADN viral, mientras que para la PCR la

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correlación fue de 68%. Para las líneas FLA 653-3-1-0 y FLA 496-11-6-1-0 la detección del virus se hizo solo después de los 21 DDI y en porcentaje bajo. En la línea FLA 478-6-3-1-11, que tuvo la menor incidencia y el menor valor de severidad, no se detectó el virus. En la línea FLA456-4 las plantas con virus (100%) fueron mayores que la incidencia (70%). En los genotipos sus-ceptibles Unapal Maravilla y Kyndio la incidencia fue de 100% desde los 14 DDI, pero no se registraron los mismos valores de detección del virus aunque en Kyn-dio alcanzó el 80% de las plantas. La línea CLN2026D también alcanzó el 100% de las plantas infectadas a los 28 DDI y se detectó el virus por dot blot en 70% (Figura 1). La presencia del virus se confirmó en 60% de las moscas blancas evaluadas.

Evaluación agromorfológicaLos resultados se vieron fuertemente afectados por

el barrenador del fruto (Neoleucinodes elegantalis). El análisis de varianza mostró que, con significan-

cia de 95%, el bloqueo no era necesario en las condi-ciones en las que se desarrolló el ensayo. Sin embargo, se lograron observar diferencias significativas entre los tratamientos (genotipos evaluados) para las variables evaluadas (Tabla 2).

La línea con mayor peso de fruto fue FLA 478-6-3-1-11, pero tuvo una de las producciones más bajas. La línea FLA 456-4 tuvo los frutos de menor tamaño, pero la producción fue de 1.8 kg planta-1. La variedad Kyndio fue la de mayor producción.

Las variedades comerciales utilizadas como control tienen formato de fruto tipo redondo-alargado (chonto), al igual que la línea CLN2026D (IPGRI, 1996); las líneas FLA 478-6-3-1-11, FLA 496-11-6-1-0 y FLA 653-3-1-0 tienen formato ligeramente achatado; y la línea FLA 456-4, redondeado. Esta línea se carac-terizó, además, por tener frutos de color naranja.

Tabla 1. Evaluación de la respuesta de los genotipos a la inoculación en jaula individual del begomovirus ToYMV. Días después de la inoculación

14 21 28

Genotipo Incidencia(%)

P.V. ¹(%) Severidad Incidencia

(%)P.V. ¹

(%) Severidad Incidencia P.V. ¹(%) Severidad

FLA 478-6-3-1-11 30 0 0.3 30 0 0.3 30 0 0.3

FLA 496-11-6-1-0 66 0 0.8 66 16 0.8 66 33 1

CLN 2026D 50 40 1.3 90 70 1.7 100 70 2.5

Kyndio 100 70 2.8 100 80 3 100 80 3.5

FLA 456-4 70 10 0.9 70 50 0.8 70 100 0.7

Unapal-Maravilla 100 60 2.9 100 60 3.1 100 60 3.4

FLA 653-3-1-0 20 0 0.2 40 20 0.4 100 20 1¹ P.V= Plantas con virus basado en la hibridación dot blot.

Figura 1. Hibridación dot blot de hojas jóvenes de los genotipos inoculados con ToYMV. A- 14 días después de la inoculación (DDI), B- 21 DDI, C- 28 DDI. Cada punto corresponde a una repetición; los puntos negros indican la presencia de ADN viral. (+) control enfermo, (-) control sano.

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A pesar de la alta precipitación a lo largo del en-sayo se observaron poblaciones de mosca blanca hacia el final del ciclo del cultivo y algunos síntomas virales. La incidencia de la enfermedad fue bastante clara en Unapal Maravilla y Kyndio, con síntomas de mosaico generalizado pero moderado. La línea CLN2026D fue la más afectada y presentó amarillamiento intenso, defor-mación de las hojas hacia arriba (concavidad), necrosis foliar y muerte. En las otras líneas (FLA 478-6-3-1-11, FLA 496-11-6-1-0, FLA 653-3-1-0 y FLA 456-4) no se observaron síntomas de tipo viral.

DISCUSIÓNLa caracterización del aislamiento del ToYMV

concuerda con lo reportado en Colombia en los depar-tamentos de Cundinamarca y Tolima (Morales et al., 2002; Corrales et al., en prensa) y confirma la disemi-nación del virus (Morales et al., 2002), asociada con la capacidad de adaptación del biotipo B de B. tabaci.

Para evaluar la resistencia de los genotipos al ToYMV se hicieron inoculaciones artificiales, ya que las naturales en campo llevan a una infección más suave probablemente por lo tardío y por la falta de sincroni-zación. La inoculación en jaula individual es un buen método para diferenciar la resistencia de los cultivares y también permite distribución más uniforme del vector, previniendo los mecanismos de no preferencia (Picó et al., 1998).

Con 10 moscas por planta se logró buena expresión de síntomas e incidencia de 80%. El resultado concordó con estudios de evaluación que han utilizado de 10 a 20 moscas por planta (Zakay et al., 1991, Santana et al., 2001, Giordano et al., 2005). La menor incidencia de la enfermedad al aumentar el número de individuos de B. tabaci se debió a interferencia y estrés en un espacio limitado.

El tiempo de inicio y el nivel de acumulación del virus son indicadores fiables de resistencia. El proce-

Tabla 2. Evaluación en campo del rendimiento y formato del fruto de los genotipos evaluados para resistencia al ToYMV.

Genotipo Ancho(cm)

Longitud(cm)

Peso(g planta-¹)

No. Lóbulos(n=20 frutos) Producción

(kg planta-¹)

FLA 478-6-3-1-11 67.3 61.6 182.8 5 1.53FLA 496-11-6-1-0 67.7 62.5 169.6 4 2.01FLA 653-3-1-0 62.1 64.2 147.1 3 1.89Kyndio 54.5 62.3 117.6 3 2.26Unapal Maravilla 51.9 58.8 98.7 3 1.80CLN 2026D 49.6 57.3 88.2 2,5 1.35FLA 456-4 44.5 39.3 55.4 3 1.80

dimiento de hibridación (dot blot) fue más efectivo que la técnica del PCR para detectar la presencia del begomovirus en plantas sintomáticas o asintomáticas sistémicamente infectadas. La técnica dot blot permitió detectar ADN viral en hojas jóvenes, desde 14 DDI, incluso en plantas asintomáticas. La desventaja de la técnica PCR es la dificultad de purificar el ADN, y la efectividad decrece en estados avanzados de infección, alrededor de 30 DDI, cuando las plantas exhiben sínto-más severos y el nivel de contaminantes incrementan los resultados erráticos (Picó et al., 1999). En el trabajo, la correlación entre el porcentaje de plantas con síntomas y el porcentaje de plantas detectadas con el virus varió de 71% (14 DDI) a 46%(28 DDI).

Los genotipos evaluados incluyeron líneas selec-cionadas en Florida (FLA) como fuentes de resistencia a begomovirus del Nuevo Mundo (Tomato mottle virus) y del Viejo Mundo (Tomato yellow leaf curld virus = TYLCV), el control susceptible CLN2026D y varie-dades comerciales utilizadas en Colombia susceptibles al ToYMV. Para las variedades comerciales Unapal Maravilla y Kyndio se obtuvo una incidencia del 100% desde los 14 DDI. Sin embargo, la detección del ADN viral no se logró en la totalidad de las plantas afectadas. En el desarrollo de los síntomas se observaron dife-rencias entre las plantas en las que se detectó el virus y aquellas en las que no. Para las primeras, el índice de severidad estuvo más cerca de 4 (síntomas severos distribuidos en la totalidad de la planta), mientras que en las otras estuvo en un rango de 2-3 (conspicuos, pero leves a moderados), principalmente en hojas viejas. La respuesta diferencial podría sugerir que las dos varie-dades poseen algún mecanismo de resistencia, como la habilidad de escapar a la infección, lo cual se manifiesta en baja incidencia de la enfermedad en presencia del patógeno y del vector.

En las líneas FLA hubo infección y desarrollo de síntomas, pero la severidad máxima fue 1.0 (síntomas leves visibles solo después de búsqueda cuidadosa). En

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las líneas FLA 496-11-6-1-0 y FLA 653-3-1-0 se detectó el virus en plantas que desarrollaron síntomas sólo a partir de los 21 DDI; en la línea FLA 478-6-3-1-11, además de baja incidencia, no se detectó el virus. El comportamiento sugiere un mecanismo de resistencia, por el cual el virus puede o no multiplicarse en algún grado, pero la dispersión se restringe y los síntomas son localizados y no evidentes. La línea FLA 456-4, en la cual se detectó ADN viral en la totalidad de las plantas evaluadas a los 28 DDI, es un caso de resisten-cia a la enfermedad en el que el virus puede moverse sistémicamente en el hospedero sin manifestar síntomas (Kang et al., 2005).

Las líneas FLA buscaron introgresión de genes de resistencia al TYLCV presentes en accesiones de especies silvestres de Solanum (Lycopersicon). La línea FLA 456-4 viene del cruce de LA 2779 (S. chilense), que posee el gen Ty-3 (parcialmente dominante para resistencia al TYLCV, y ligado a otro gen de resisten-cia, el Ty-1) (Bian et al., 2007), y el híbrido comercial ʻTyking ,̓ el cual aparentemente posee otro tipo de resis-tencia al TYLCV y a begomovirus bipartitos presentes en Brasil (Giordano et al., 2005). Esta línea ya había sido reportada como resistente a begomovirus presentes en el Valle de Zapotitán, El Salvador (Pérez y Hanson, 2004). El origen de la resistencia para FLA 653-3-1-0 viene igualmente de la accesión LA 2779 de L. chilense y el híbrido Tyking, y se ha reportado como fuente de resistencia a infecciones de TYLCV controlada por un alelo recesivo (tgr-1) que afecta el movimiento del virus. Para la línea FLA 478-6-3 la fuente de resistencia es la accesión LA1938 de L. chilense (Bian, et al., 2007).

Los resultados mostraron algún grado de resisten-cia al ToYMV en todas las líneas FLA, con lo que se confirmó que algunos genotipos resistentes a begomovi-rus monopartito TYLCV se comportan como resistentes a begomovirus bipartitos (Santana et al., 2001; Pérez y Hanson, 2004; Lapidot y Friedmann, 2002). Las ob-servaciones sugieren que existen genes de resistencia a begomovirus, tanto monopartitos como bipartitos, en especies silvestres de tomate, como S. chilense.

Cualquiera de las líneas FLA podría ser fuente potencial de resistencia al ToYMV. Sin embargo, en un programa de mejoramiento es necesario conocer los mecanismos de resistencia para aumentar la vida útil de las variedades mejoradas. Van Den Bosch y colabora-dores (2006) definieron cuatro tipos de resistencia que pueden o no ejercer presión evolutiva sobre el virus y disminuir la durabilidad de la resistencia. El primero es la resistencia que reduce el título del virus (restringe la multiplicación), como consecuencia la acumulación

del virus es muy baja y no se desarrollan síntomas. El segundo es la resistencia a la expresión de síntomas a pesar de la existencia de un título alto del virus. Y los otros dos implican la resistencia en el momento de la inoculación o de la adquisición del virus por el vector, donde además de los factores bioquímicos puede estar involucrada la arquitectura de la planta (ej. densidad de tricomas). La línea FLA 456-4 fue un claro ejemplo de la resistencia que disminuye los síntomas a pesar de la multiplicación irrestricta del virus a los 28 DDI. Este tipo de resistencia debe ser manejado con cuidado, pues según el modelo planteado este genotipo sería una buena fuente de inóculo en el campo.

Para las otras líneas (FLA 496-11-6-1-0, FLA 653-3-1-0 y FLA 478-6-3-1-11) el mecanismo de resistencia sería similar al descrito donde la multiplicación del virus se restringe, particularmente a partir de cierta edad de la planta o condiciones de inoculación o adquisición del virus, que permite el escape a la infección en algunos individuos, mientras en otros evita los efectos adversos en las etapas iniciales, las más susceptibles al daño. Piven y colaboradores (1995), evaluando accesiones de L. chilense, fuente de resistencia para las líneas FLA, sugieren que en algunos materiales la resistencia podría estar asociada con evitar la transmisión del virus por el vector o con la inhibición de la entrada del virus. Este tipo de resistencia no genera presión de selección en el virus, por lo que sería más favorable en el inicio de un programa de mejoramiento en el que se busca entregar cultivares que pongan la mínima presión de selección en el virus para que evolucione en cepas más agresivas (Van Den Bosch et al, 2006). Sin embargo, la experiencia con el mosaico dorado amarillo del fríjol común demuestra que este tipo de resistencia varía según la dosis (inci-dencia) del virus, y que estos materiales gradualmente disminuyen el nivel de resistencia (Morales, 2001).

Según la caracterización agromorfológica las lí-neas FLA se adaptaron a las condiciones de evaluación en campo y en general, a excepción de la línea FLA 456-4 que produce frutos pequeños de color naranja, todas tienen buen tamaño de fruto con características similares al tomate milano, con rendimientos que os-cilaron entre 1.5 y 2.0 kg planta-¹.

Evaluando las características de resistencia y las condiciones agro-morfológicas se pueden seleccionar las líneas FLA 653-3-1-0, FLA 496-11-6-1-0 y FLA 478-6-3-1-11 como fuentes de resistencia al ToYMV detectado en el Valle del Cauca. La importancia que ha cobrado la distribución del ToYMV en Colombia genera la necesidad de construir programas de mejoramiento en tomate para el desarrollo de variedades resistentes,

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base de cualquier proyecto de control de begomovirus (Morales, 2006). La selección de fuentes de resistencia y la estandarización de las técnicas de inoculación y detección del virus logradas en el estudio para el To-YMV constituyen la base para el inicio de un proyecto de mejoramiento para la variedad Unapal Maravilla que busque reducir las pérdidas económicas provocadas por las enfermedades virales en los últimos años tratando de no afectar la producción y calidad del cultivo.

AGRADECIMIENTOSAl doctor Peter Jones, del Centro Asiático para el

Desarrollo e Investigación de Vegetales (AVRDC), por el envío de las semillas de las líneas FLA y CLN2026D; a Alejandro Quintero del CIAT, por la colaboración en los trabajos en invernadero y campo; y a los trabajadores de CEUNP, por la colaboración en el montaje y control de los ensayos de campo que hicieron parte de la tesis de maestría de A. K. Martínez A.

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ANA KARINE MARTÍNEZ A.: CARACTERIZACIÓN MOLECULAR DE UN BEGOMOVIRUS DEL TOMATE.

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Microtuberización in vitro de siete accesiones de papa de la colección central colombiana

In vitro microtuberization of seven accessions of potato from colombian central collection

Ángela Liliana Rivera Calderón,¹ Raúl Iván Valbuena Benavides,² Rigoberto Hidalgo Hidalgo,³ José Dilmer Moreno Mendoza4

1 y 3 Universidad Nacional de Colombia, A.A. 237. Palmira, Valle;2 y4 Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria (Corpoica), C.I. Tibaitatá, km 14 vía Mosquera-Bogotá. Autor para correspondencia: rhidalgoh@palmira.unal.edu.co

REC.: 09-04-07 ACEPT.: 08-07-08

RESUMENSe evaluó la producción in vitro de microtubérculos de papa (cuatro accesiones de S. tuberosum ssp andigena y tres de S. phureja de la Colección Central Colombiana). Se emplearon dos protocolos (líquido-líquido y sólido-líquido) en un diseño completamente al azar con arreglo factorial. Las variables evaluadas al momento de la cosecha fueron número de microtubérculos con tamaño inferior a 0.5cm, superior a 0.5cm y número total. La producción de microtubérculos estuvo determinada por el genotipo, el protocolo y las diferentes concentraciones de las hormonas Benzilaminopurina (BAP) y Cloruro de Cloro Colina (CCC). La producción fue mayor en el protocolo sólido – líquido, y entre concentraciones la de mejor producción de microtubérculos fue C1 (Sales MS 100%, sacarosa 8%, 10mg BAP/ 500mg CCC y oscuridad). Los mejores productores de microtubérculos fueron las accesiones C.C.C. 4318 (Carriza), C.C.C. 4981 (Guata negra) y Solanum phureja 50 (sin nombre).

Palabras clave: Solanum tuberosum ssp. andigena; S. phureja; microtuberización, Benzilaminopurina; Cloruro de Cloro Colina.

ABSTRACTThe in vitro microtuberization of potato, four accessions of S. tuberosum ssp. andigena and three accessions of S. phureja of the Colombian Central Collection was evaluated. Two protocols were used (liquid-liquid and solid-liquid) in a complete random analysis design with a factorial arrangement. The traits evaluated at the time crop were: number of microtubers with size under 0.5cm, microtubers with size over 0.5cm and total number of microtubers. The microtubers production was higher in the solid-liquid protocol. On the other hand, when comparing the microtuber production among the hormones BAP and CCC, the C1 (MS salts at 100%, sucrose 8%, 10mg BAP / 500mg CCC and darkness) showed the higher microtubers production.The most efficient microtubers producer were the accessions C.C.C. 4318 (Carriza), C.C.C. 4981 (Guata negra) and Solanum phureja 50 (without common name).

Key words: Solanum tuberosum ssp. andigena, S. phureja, microtuberization, benzylaminopurine, chlorocholine chloride.

INTRODUCCIÓNLa Corporación Colombiana de Investigación

Agropecuaria (Corpoica) está encargada de la conser-vación de la Colección Central Colombiana de Papa (C.C.C.), conformada por 2.985 accesiones de varieda-des cultivadas y silvestres conservadas en condiciones de campo ( 1.607), en cuartos fríos (2.062) e in vitro (818). Las especies incluidas son Solanum tuberosum subespecie andígena; S. tuberosum subespecie tubero-sum (papa de año); S. phureja (papa criolla o chauchas); S. chaucha (papa amarilla) y especies silvestres como

S. colombianum y S. estradae (Cerón et al., 2005). Geográficamente representan regiones del país (Nariño, Cauca, Boyacá, Cundinamarca, Santander, Norte de Santander, Caldas, Quindío y Sierra Nevada de Santa Marta) e introducciones de Perú, Bolivia, Ecuador, México, Argentina, Inglaterra, Escocia, Alemania, Holanda y Bélgica.

La microtuberización in vitro de papa ha desper-tado interés en la producción de semilla asexual y en los bancos de germoplasma debido al tamaño, buena condición sanitaria e intercambio de germoplasma

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ACTA AGRON (PALMIRA). 57 (3) 2008, p 175-180

(Jara, 1996; Borda et al., 2001; Donelly et al., 2003; Gopal et al., 2004).

El objetivo principal de la investigación fue es-tudiar la producción de microtubérculos en cultivo in vitro de siete accesiones de papa de la Colección Central empleando dos protocolos (líquido – líquido y sólido-líquido) en diferentes concentraciones de BAP (6 Benzil Amino Purina) y CCC (Cloruro de Cloro Colina) como parte de los proyectos de investigación para encontrar estrategias alternas para la conservación eficiente del germoplasma de papa.

MATERIALES Y MÉTODOSEl estudio se adelantó en la Corporación Colom-

biana de Investigación Agropecuaria (Corpoica), en el Centro de Investigación Tibaitatá situado en el munici-pio de Mosquera, Cundinamarca (4º 71' 28.2'' N, 74º 18' 30.5'' W, 2516 m.s.n.m.), en el laboratorio de Cultivo de Tejidos Vegetales del Programa Nacional de Recursos Genéticos y Mejoramiento Vegetal. Se emplearon cuatro accesiones de S. tuberosum ssp. Andigena, y tres de S. phureja, seleccionadas por la habilidad para producir microtubérculos (mínimo cuatro por planta) en condi-ciones de conservación (Tabla 1). Con el fin de aumentar la población se realizó la multiplicación de ápices y entrenudos en medio convencional de propagación de papa, compuesto por sales Murashigue & Skoog (1962), tiamina (1ml L-¹), mioinositol (0.1g L-¹), sacarosa (3%) y phytagel (3g L-¹).

Debido a que en la literatura relacionada con este tema los resultados han sido diversos y a que el factor genético es determinante en el proceso se optó por utilizar dos protocolos (líquido – líquido y sólido

– líquido) y niveles de hormonas para la producción de microtubérculos.

El medio de cultivo estuvo compuesto por 80% sales MS, 0.4 mg L-¹ de ácido giberélico y 20 mg L-¹ de ácido pantoténico, donde la variante entre protocolos fue la ausencia o presencia del gelificante (phytagel). Los esquejes de un entrenudo se distribuyeron en grupos de nueve explantes en 21 contenedores (30 ml de medio de cultivo). Las plantas propagadas en medio de cultivo líquido se llevaron a un agitador orbital a 45 r.p.m. para garantizar la permanente oxigenación de los explantes y facilitar la difusión de fenoles en el medio. Las con-diciones de crecimiento fueron 16 horas-luz/día y 20oC durante un mes (Jara, 1996; Gómez y Reyes, 1998).

Para la fase de inducción de tuberización se uti-lizaron 6 – Benzil Amino Purina (BAP) y Cloruro de Cloro Colina (CCC) (Tabla 2). Se adicionaron 20 ml del medio de inducción, conservándolas en total oscuridad a 20oC durante un mes (Gómez y Reyes, 1998; Borda et al., 2001) y posteriormente 15 días con fotoperiodo 16h-luz/día con el fin de permitir que los microtubér-culos terminaran de madurar en forma más uniforme antes de la cosecha.

El diseño experimental empleado fue completa-mente al azar con arreglo factorial (siete accesiones x dos protocolos x siete concentraciones y tres repeticio-nes). El análisis de la información se efectuó mediante el programa estadístico SAS Versión 9.0, empleando el análisis de varianza y la prueba de comparación de promedios de Tukey para matriz desbalanceada entre accesiones, protocolos y concentraciones para las varia-bles número de microtubérculos con tamaño inferior a 0.5 cm, superior a 0.5cm y total de microtubérculos.

Tabla 1. Datos de pasaporte de las accesiones seleccionadas para la producción de microtubérculos.

No. de colección Especie/subespecie Nombre vulgar Municipio Vereda Altitud (m. s. n. m.)

C.C.C. 4318 S. tuberosum ssp. andigena Carriza Belén (Boyacá) El Bosque 2.900

C.C.C. 4981 S. tuberosum ssp. andigena Guata negra Guachucal (Nariño)

Corregimiento Muellamuez

3.140

C.C.C. 310 S. tuberosum ssp. andigena Careta blanca Manizales (Caldas)

Mercado local, posible páramo de Letras o

nevado del Ruiz

Sin dato

C.C.C. 4067 S. tuberosum ssp. andigena Sin nombre Sin dato Mercado de Junín (Perú)

4.800

Solanum phureja 26 S. phureja Uva Nariño Sin dato Sin dato

Solanum phureja 27 S. phureja Ratona Chincheña Nariño Sin dato Sin dato

Solanum phureja 50 S. phureja Sin nombre Sin dato (Bolivia) Sin dato

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ÁNGELA LILIANA RIVERA CALDERÓN: MICROTUBERIZACION DE SIETE ACCESIONES DE PAPA.

Tabla 2. Concentraciones para la inducción de microtuberización in vitro utilizando diferentes niveles de BAP/CCC.Concentraciones MS

(%)Sacarosa (%) BAP/CCC

(mg L-¹)Referencia

C0 o testigo 100 8 Sin BAP, sin CCC Jaramillo et al., 2003C1 100 8 10 de BAP, 500 de CCC. Borda et al., 2001C2 100 8 5 de BAP, 500 de CCC. Jaramillo et al., 2003C3 100 8 Sin BAP, 250 de CCC Salas, 2005C4 100 8 Sin BAP, 500 de CCCC5 60 8 8 de BAP, 800 de CCC Gómez y Reyes,1998C6 60 8 Sin BAP, 800 de CCC

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Producción promedio de microtubérculos por ac-cesión

En el análisis de varianza para microtubérculos con tamaño inferior o superior a 0.5cm y al número total de microtubérculos se encontraron diferencias signifi-cativas al 5%, ya que la producción de microtubérculos está determinada por el genotipo y el tamaño por la edad del estolón. Microtubérculos formados en los primeros estolones tuvieron mayor tiempo para desarrollarse y realizar el llenado. Además, también influye la posición, pues los desarrollados en los estolones de la parte basal del tallo fueron de mayor tamaño.

Según la prueba de comparación de promedios de Tukey, las accesiones andigenas fueron las de mayor producción de microtubérculos inferiores a 0.5 cm, sin diferenciarse significativamente; el orden fue el siguien-te: C.C.C. 4981 (Guata negra), C.C.C. 4318 (Carriza), Solanum phureja 50 – SN y andigena C.C.C. 4067 –SN. Las de menor producción fueron la andigena C.C.C. 310 (Careta blanca) y las Solanum phureja 27 (Ratona chincheña) y 26 (Uva) (Tabla 3).

Para la variable tamaño superior a 0.5cm la ac-cesión C.C.C. 4318 (Carriza) presentó los promedios más altos y diferencias significativas con las demás accesiones, seguida por C.C.C. 4067 – SN, Solanum phureja 50 - SN, C.C.C. 4981 (Guata negra). Las más bajas producciones de microtubérculos en esta variable se encontraron en C.C.C. 310 (Careta blanca), Solanum phureja 26 (Uva), Solanum phureja 27 (Ratona chin-cheña) (Tabla 3).

La variación en la respuesta de cada una de las accesiones en cuanto a la producción de microtubérculos en ambas categorías de tamaño esta determinada prin-cipalmente por el genotipo. En general las accesiones C.C.C. 310 (Careta blanca), Solanum phureja 26 (Uva) y Solanum phureja 27 (Ratona chincheña) producen muy baja cantidad de microtubérculos a diferencia de la buena producción en las accesiones C.C.C. 4318 (Carriza) y C.C.C. 4981 (Guata negra), seguidas por

Solanum phureja 50 – SN y C.C.C. 4067 - SN. En se-gundo lugar el proceso de inducción para tuberización puede ser más lento en estas accesiones de aparente baja producción, por tanto, la producción puede también haber sido afectada por esto.

Para el número total de microtubérculos cose-chados por accesión, según la prueba de comparación de promedios de Tukey, la accesión de mayor produc-ción de microtubérculos fue la C.C.C. 4318 (Carriza), seguida por C.C.C. 4067 -SN, C.C.C. 4981 (Guata negra), Solanum phureja 50 – SN y en último lugar se situaron C.C.C. 310 (Careta blanca), Solanum phureja 27 (Ratona chincheña) y Solanum phureja 26 (Uva), respectivamente (Tabla 3).Tabla 3. Producción promedio de microtubérculos por accesiones.

AccesiónNúmero de microtubérculos

< 0.5 cm > 0.5 cm Total

C.C.C. 4981 4.27 a 5.04 b 9.32 bC.C.C. 4067 3.25 a 6.3 b 9.55 bC.C.C. 310 1.32 b 2.00 c 3.32 c

Solanum phureja 50 3.26 a 5.13 b 8.30 b Solanum phureja 26 0.40 b 0.83 c 1.20 cSolanum phureja 27 0.58 b 0.71 c 1.24 c

Algunas accesiones que presentaron buena produc-ción de microtubérculos (Solanum phureja 50 - SN y C.C.C. 4067 – SN) mostraron hiperhidratación en los medios de propagación e inducción líquidos. Además se observó reducción en el número de yemas, aumento en el tamaño de las lenticelas y formación de “callosidad” sobre el periderma de los microtubérculos; al parecer estuvieron relacionados con concentraciones de los in-ductores de tuberización BAP/CCC, principalmente en la dosis alta (C5) o cuando se empleó solamente CCC (C3, C4 y C6). También se observó en estos tratamientos mayor tendencia a hiperhidratarse cuando los microtu-bérculos se formaron dentro del medio, que en aquellos formados a partir de las raíces de las yemas superiores

Medias seguidas por la misma letra no fueron significativamente diferen-tes.

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Figura 1. Hiperhidratación de plántulas inducidas para tuberización con BAP/CCC.

Figura 2. Hiperhidratación de microtubérculos y formación de callosidad sobre el periderma.

Figura 3. Plantas producidas en el protocolo líquido-líquido. Figura 4. Plantas producidas en el protocolo sólido-líquido.

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de los tallos (Figura. 1 y 2). Donnelly et al. (2003) mencionan que la presencia de BAP y CCC en los me-dios de cultivo causó anomalías en el cultivar Desiree, incluyendo elongación de los tubérculos, reducción del número de ojos (yemas), aumento del tamaño de lenticelas y desorganización del periderma.

Producción de microtubérculos por protocoloLa producción de microtubérculos para las va-

riables estudiadas fue mayor en el protocolo sólido –líquido (Tabla 4).

La producción de microtubérculos presentó di-ferencias significativas debido a que el desarrollo de las plantas fue mayor en el protocolo sólido – líquido (Tabla 4). Las plántulas producidas en medio líquido – líquido tuvieron mayor estrés, el vigor no fue muy bueno y en muchos casos se observó hiperhidratación (Fig. 3 y 4).

En el protocolo líquido – líquido se requirieron 3 meses aproximadamente para la producción de los microtubérculos, mientras en el sólido – líquido se necesitaron 2 meses.

Producción de microtubérculos por concentración de BAP/CCC

Para la variable concentración, el análisis de varian-za y la prueba de comparación de promedios de Tukey mostraron diferencias significativas. En la producción de microtubérculos inferiores a 0.5cm no se presentaron diferencias significativas entre las concentraciones C1, C2 y C5 (Tabla 5), lo cual demuestra el sinergismo de los dos inductores (Hussey y Stacey, 1984). A nivel bioló-gico los microtubérculos en C1 y C2 presentaron buena esfericidad y coloración y ausencia de hiperhidratación y callosidad sobre el periderma. En C5 se presentaron problemas de hiperhidratación y callosidad sobre el epi-derma, principalmente con phurejas.

Las concentraciones con más baja producción de microtubérculos con tamaño inferior a 0.5 cm fueron C3, C6 y C4, debido a que la ausencia de BAP no in-crementó el efecto del CCC. El testigo (C0) se situó en un punto intermedio, debido en parte a que el medio de cultivo tuvo 8% de sacarosa, indispensable para la tuberización in vitro, sumado a la capacidad de cada genotipo de producir microtubérculos en mayor o menor cantidad. Para la variable microtubérculos superiores a 0.5 cm C1 mostró diferencias significativas con las demás concentraciones (Tabla 5).

Para la variable número total de microtubérculos la mejor concentración fue C1 y presentó diferencias significativas con C2, C5, C6, C0, C3 y C4. (Tabla 5).

Las concentraciones C1, C2, C5 tuvieron las más altas producciones de microtubérculos en total, confirmando el sinergismo entre los dos inductores de tuberización. La menor producción en C6 se atribuye a la menor respuesta a esta concentración de las accesiones de S. phureja, especialmente S phureja 50 – SN, agravado por la hiperhidratación en plántulas y microtubérculos.

CONCLUSIONESLa producción promedio de número total de

microtubérculos de papa fue mayor en el protocolo sólido- líquido (10.24 vs. 4.88).

El protocolo sólido – líquido requirió menor tiem-po para la producción de microtubérculos (2 meses vs 3 meses).

Las accesiones de S. phureja fueron más sus-ceptibles a la hiperhidratación, la cual se observó en 8mgBAP/800mgCCC. y en las concentraciones que contuvieron solamente CCC.

Los microtubérculos de las accesiones que presentaron problemas de hiperhidratación formaron sobre el periderma una especie de “callosidad”, bajo número de brotes, lenticelas de mayor tamaño.

La producción de microtubérculos estuvo determinada por el genotipo. Las accesiones C.C.C. 4318 (Carriza), C.C.C. 4981 (Guata negra), C.C.C. 4067 (SN) y Solanum phureja 50 (SN) presentaron las más altas producciones en ambos protocolos. Las accesiones C.C.C. 310 (Careta blanca), Solanum phureja 26 (Uva) y Solanum phureja 27 (Ratona chincheña) presentaron las más bajas producciones.

Entre las concentraciones utilizadas para la inducción de microtubérculos se encontraron diferencias

Tabla 4. Producción promedio de microtubérculos por protocolo.

Protocolos Número de microtubérculos

< 0.5 cm > 0.5 cm Total líquido- líquido 1.30 b 3.62 b 4.88 bsólido – líquido 4.69 a 5.71 a 10.24 a

Tabla 5. Producción promedio de microtubérculos por concentraciones.

ConcentraciónNúmero de microtubérculos

< 0.5 cm > 0.5 cm Total Testigo o C0 2.25 abcd 3.86 ab 5.53 bc

C1 3.33 a 5.75 a 9.08 aC2 3.21 ab 4.75 ab 7.96 abC3 1.86 bcd 3.63 ab 5.5 bcC4 1.22 d 3.13 b 4.26 cC5 2.80 abc 4.2 ab 7.0 abcC6 1.66 dc 4.25 ab 5.92 bc

ÁNGELA LILIANA RIVERA CALDERÓN: MICROTUBERIZACION DE SIETE ACCESIONES DE PAPA.

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significativas, principalmente para C1 (MS 100%, 8% Sacarosa, 10mg BAP/500mgCCC), el cual obtuvo en promedio 9.083 microtubérculos.

AGRADECIMIENTOSAl Programa de Recursos Genéticos y Mejo-

ramiento Vegetal de la Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria (Corpoica) C.I. Tibaitatá; a Alba Lucía Villa, Ligia Suescún y Pablo Edgar Jiménez del Laboratorio de Cultivo de Tejidos, Corpoica C.I. Tibaitatá; a los profesores Edgar Iván Estrada, Mario García, Carlos Iván Cardozo y Manuel Sánchez, de la Escuela de Posgrados de la Universidad Nacional de Colombia, sede Palmira, y a Juan Diego Palacio, del Instituto Alexander von Humboldt.

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Meiosis en mutantes desinápticos con restitución cromosómica en Rhoeo spathacea (Commelinaceae)

Meiosis in desynaptic-chromosomal restitution mutants in Rhoeo spathacea (Commelinaceae)

Armando García-Velázquez

Colegio de Postgraduados, Campus Montecillo. Recursos Genéticos y Productividad –Genética, México. Autor para correspondencia: garciav@colpos.mx

REC.: 28-06-07 ACEPT.: 16-05-08

RESUMENEl estudio se llevó a cabo en recolectas de Rhoeo spathacea realizadas en Veracruz, Chiapas, Tabasco, Yucatán, Quintana Roo y Michoacán, México. Las plantas presentaron número diploide de cromosomas (2n=12) en mitosis. En meiosis los individuos formaron anillo y/o cadenas en metafase I, con excepción de varios mutantes desinápticos-RSD (separación de cromosomas apareados). En meiosis de Rhoeo no se observan bivalentes ni hay posibilidades de entrecruzamiento, y consecuentemente no habrá quiasmas ya que no hay cuatro cromátidas de las cuales dos deberían ser no-hermanas. Sin embargo, en anafase I hay disyunción altamente regular 6:6 que se presentan como “anillos o donas” con los brazos cortos hacia el interior de esas figuras. De la autofecundación de un mutante desináptico-RSD (GAVA 1.1) se obtuvo una progenie F2 de 123 individuos: 90 diploides-formadores de anillos y 1 acrotrisómico (2n=13). Esto es, 91 individuos “revirtieron” el comportamiento y 29 fueron diploandróginos tetraploides desinápticos (2n=24) y 3 hipertetraploides (2n=25 desinápticos). Este comportamiento diferente entre hermanos confirma que Rhoeo es dicarión: los diploides- con anillo tendrán el subgenoma A, y los tetraploides el B, que incluyen cromatidas hermanas en la restitución en segunda división (2n).

Palabras clave: Meiosis no ortodoxa; apareamiento no paralelo; unión telomero-atelomero

ABSTRACTThis study was carried out with collected material of Rhoeo spathacea in the states of Veracruz, Chiapas, Tabasco, Yucatan, Quintana Roo and Michoacan, Mexico. All material exhibited a diploid chromosome number (2n =12) in mitosis. In meiosis, all individuals showedring and /or chains at metaphase I. Exceptionally several desynaptic mutants resulted desynaptic – SDR (dissociation of paired chromosomes). Therefore, in meiosis Rhoeo did not exhibit synapsis in parallel-fashion instead the chromosomes are united in end-to-end (no chiasmata-) fashion. Then, there are not bivalents, no chiasmata-achiasmata- as there are not four chromatids two of which resulted sister-chromatids. But in anaphase I, there is high regular 6:6 disyuction and observed as “Rings or donuts”. In which short arms are oriented to the center of those figures. From selfed a desynaptic- SDR (GAVA 1.1) mutant, a progeny of 123 individuals resulted: 90 diploid-ring forming, 1 acrotrisomic (2n=13) equally ring-forming reverts its “meiotic behavior”, but 29 diplandrogynous tetraploids (2n=24) and 3 hypertetraploids (2n=25) resulted desynaptics. The cytological behaviour is due to the fact that Rhoeo Is a dikaryon: diploids-ring forming and the trisomic also and present subgenome A, but polyploids present subgenome B which includes a desynaptic gene in both sister chromatids as result of restitution at second division(2n).

Key words: No orthodox meiosis; no parallel pairing; telomere-to-telomere attachment.

INTRODUCCIÓNRhoeo spathacea (Swartz) Stearn es el ejemplo

clásico de los complejos de translocaciones múltiples que presentan anillos y/o cadenas de los doce cromosomas. Rhoeo exhibe un sistema peculiar en meiosis en donde el apareamiento cromosómico está restringido a regiones terminales y en donde no hay sinapsis; los quiasmas se

forman terminalmente (Stack y Soulliere, 1984; García, 1991 y 1995).

Esta especie monotípica originaria de América tropical se utiliza ampliamente como ornamental. Se reconocen tres morfotipos: R. spathacea var. Spatha-cea, forma típica con hojas bicoloredas, verde oscuro en el envés; R. spathacea var. con color con hojas verdes

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(Baker y Mertens, 1975; Verma y Ohri, 1979); y R. spathacea var. variegata, de hojas con rayas amari-llentas longitudinales en el haz y alternas con rayas verde oscuro. Las dos primeras variedades crecen silvestres y en forma simpátrica en Veracruz, Chia-pas, Tabasco, Campeche, Yucatán y Quintana Roo; la variedad variegata no se ha localizado creciendo en forma silvestre, únicamente como quimera en la var. spathacea.

Estudios meióticos en Rhoeo incluyen triploides espontáneos (Lin et al., 1984) y tetraploides (Walters y Gerstel, 1948; García, 1991 y 1994). Plantas que forman únicamente bivalentes en meiosis fueron descubiertos por Wimber (1968). García (1991 y 1994) observó mu-tantes desinápticos en MI, restitución cromosómica en segunda división (RSD), colapso de tetradas, presencia de mixoploides (en número cromosómico y comporta-miento meiótico), presencia de cromosoma acrocéntrico y aneuploides (2n+ 1 y 2n= 4x+1). Además de estos cambios se ha observado formación de anillos u orien-tación en Anafase I 6:6 (García, 1995).

La meiosis permanece como una de las áreas problemáticas en biología con poca información sobre mecanismos y tiempo de eventos importantes como el reconocimiento de cromosomas homólogos, sinapsis y recombinación. El proceso presenta variaciones genéticas en apareamiento cromosómico, formación y orientación de quiasmas.

La investigación describió el comportamiento meiótico y el cariotipo de progenies derivadas de un individuo diploide (2n=12) formador de anillos en meio-sis y del cual se desarrollaron diploides formadores de anillos y un desináptico y con restitución cromosómica en segunda división en F1.

MATERIALES Y MÉTODOSSe utilizó una planta diploide (2n=12) formadora

de anillos y/o cadenas en meiosis y de progenies F1, F2 y F3 obtenidas por autofecundación. En F1 se obtuvo un mutante desináptico-SDR (García, 1991), identificado como GAVA 1.1, del cual se obtuvieron F2 y F3, igual-mente por autofecundación espontánea. Estas plantas se mantienen en invernadero.

Para el conteo del número cromosómico se tomaron ápices radicales, se trataron por 5h con solución acuosa de 8-Hidroxiquinolina 0.002M (0.29 g/L a 16°C), por 24 h con etanol, ácido acético glacial (3: 1). Se hidrolizaron durante 8 minutos en HCl 1N a 60 °C, se colorearon por 8 minutos en reactivo de Schiff a 60°C, se maceraron 2h en citasa (jugo gástrico de caracol de jardín, Helix sp.) y se aplastaron en orceina propiónica 1.8% (P/v).

Para el análisis del comportamiento meiótico se seleccionaron por tamaño yemas florales, se di-sectaron las anteras y se aplastaron directamente en orceina propiónica; el comportamiento cromosómico se observó en células madres del polen en metafase I y fases subsecuentes.

Se obtuvieron dibujos y fotografías de los cromo-somas dispersos utilizando un aditamento de dibujo a X3200 y película Kodalith en un microscopio FOMI III con lentes X100 plan apocromáticas y neuflunar de inmersión.

RESULTADOS Y DISCUSIÓNEn profase I de meiosis se observaron miles de cé-

lulas madres del polen (C.M.P.) de más de cien plantas; la unión de los cromosomas presentó la forma de telómero-con-telómero (end-to-end, en inglés) (Figuras 1 A y B). Esta forma de asociación cromosómica de Rhoeo difiere del cigoteno común en donde la sinapsis paralela entre homólogos origina bivalentes en organismos diploides (Rieger et al., 1976). Los telómeros se han implicado como estructuras clave de los cromosomas meióticos en el proceso de apareamiento, independientemente del arreglo cromosómico premeiótico (Scherthan, 1997). Entonces la unión que presentan los cromosomas de Rhoeo en profase I concuerda con la función de los telómeros, y seguramente serán telómeros homólogos.

En 2884 C.M.P. de 10 individuos diploides (2n=12) el porcentaje de anillos se redujo de 100% a 17.4%, y el de cadenas a 26.5% (García, 2000). Siempre se observó la unión telómero a telómero, pero no la presencia de bivalentes. Por tal razón no hay cuatro cromátidas por bivalentes; no hay quiasmas y no se observó entrecru-zamiento (Figura 1 C).

Los quiasmas, característica central de la meio-sis en la mayoría de los organismos, constituyen la evidencia citológica del cruzamiento entre cromátidas no-hermanas (Creighton y McClintock, 1931). Los quiasmas se caracterizan por: i) ocurrir en la etapa de cuatro cromátidas, cuando los homólogos constan de dos cromátidas; ii) únicamente dos de las cuatro cromá-tidas de un bivalente participan en un entrecruzamiento, y estas son no-hermanas; iii) con raras excepciones, en el intercambio se originan productos recíprocos (John y Lewis, 1975). Estos puntos no ocurren en la profase I de Rhoeo, en donde no se presentan bivalentes, ni cromátidas, ni entrecruzamientos. García (1995) obtuvo un individuo acrotrisómico en la F2 de un mutante desi-náptico-SDR. El cariotipo de Rhoeo es bimodal, con cromosomas metacéntricos y submetacéntricos (Nata-rajan y Natarajan, 1972) y no tienen dos cromosomas

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Figura 1. Comportamiento meiótico en R. spathacea. A. y B profase I, C. MI en acrotrisómico; acrocéntrico (Flecha) unión telómero-telómero, D. AI, disyunción 6:6. E. MI desináptico autotetraploide, 2n=24, F. TII, tetradas, restitución.

totalmente homólogos (García, 1995). El brazo corto del cromosoma acrocéntrico es muy pequeño y el largo es de mayor tamaño que cualquier otro brazo largo; ello evidencia que en la meiosis del progenitor del acrocéntri-co (GAVA 1.1) ocurrió intercambio cromosómico. Los cromosomas presentan en el trisómico una relación de brazos r=12, en el acrocéntrico cuando los cromosomas meta o sub-meta presentan r=1.0 a 3.1 (García, 1995). En

Figura 2. Meiosis en un mutante desináptico. A. MI, 2n=12 I. B. AI, disyunción 6:6. Escala: 10 µm.

MI del acrotrísomico el cromosoma ACRO- se une por el brazo largo (Figura 1C, flecha) o se mantiene como univalente. Entonces puede decirse que este cromosoma tiene un telómero en el brazo largo que se une a otro largo, lo que no ocurre en el brazo corto.

El mutante GAVA 1.1 (Figura 3) desináptico-SDR (García, 1991) dio lugar al cromosoma acrocéntrico en la unión telómero con telómero (García, 1995). Este mu-tante con 12I en MI y AI altamente regular 6:6 (Figura 2 A y B) presenta, además, una ordenación circular o “dona” en cada núcleo, con los brazos cortos hacia el centro. Las cromátidas se conservaron unidas durante la primera meiosis.

Como resultado de la autofecundación del mutante GAVA 1.1 se tuvieron 123 individuos. Citológicamente

Autofecundación

Autofecundación

Formador de - SDRanillos, 2n=12

90 plantas

Formador de anillos 2n=12

Formador anillos, 2n=13

1 planta

Desináptico2n=25

3 plantas

Desináptico2n=24

29 plantas

2n = 12Desináptico-RSDF1

F2 Figura 3. Pedigree de plantas de Rhoeo derivadas de un individuo diploide formador de anillos.

ARMANDO GARCÍA-VELÁZQUEZ: MEIOSIS EN MUTANTES DESINÁPTICOS EN RHOEO SPATHACEA.

A B

C D

E F

A B

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se observaron dos comportamientos: los diploides (90) y el acrotrisómico presentaron en MI anillos y cadenas (García, 1995 y 2000). Los individuos poliploides (2n=24 y 2n=25, con 29 y 3 individuos, respectivamen-te) (Figura 1E) mostraron MI con univalentes: 24 o 25 dispersos en el citoplasma. Koduro y Rao (1981) señalan que la desinapsis es un carácter monogénico recesivo, por lo que se esperaría que toda la F2 fuera desináptica en MI. Por este comportamiento diferente en diploides y acrotrisómico (2n= 12 y 2n=13) y los poliploides se puede inferir que existen dos subgenomas, y el A no es portador del gene desináptico.

García (1991 y 2000) observó que los autotetra-ploides resultan de la fusión de gametos 2n producidos por restitución en segunda división en ambos sexos y necesariamente llamados diploandróginos autotetra-ploides. Los gametos restituidos resultan de falla en la citocinesis reduccional y ecuacional. Por el comporta-miento observado en AI del mutante GAVA 1.1 puede suponerse que los subgenomas A y B se distribuyen en polos opuestos, por tanto en TII la restitución cromo-sómica incluirá cromátidas hermanas; en consecuencia serán genéticamente desinápticos. El otro subgenoma no es portador del gen desináptico y además no produ-ce restitución, y los individuos producto de fusión de estos gametos (n) serán diploides y formarán anillo y/o cadenas en MI.

Este comportamiento en Rhoeo confirma que es un organismo dicarióntico.

Como se observa en los datos obtenidos en AI de Rhoeo por varios autores (Tabla 1) en diploides, trisó-mico y poliploides, 2n=12, 2n=13 y 2n=24, respectiva-mente, la disyunción es altamente regular. Se producen diferentes grados de esterilidad, posiblemente originada por desbalance genético.

Tabla 1. Datos reportados en estudios sobre frecuencias de distribución cromosómica en AI en R. spathacea.

ReferenciaDistribución cromosómica

6:6 7:5 Rezagados OtrosGarcía, 1991 47.60 33.30 16.60 2.5Walters y Gerstel 1948 70.00 30.00 ___ o ___ ___ o ___

Merters, 1973 59.47 21.37 19.14 ___ o ___

Baker y Merters 1975 56.30 19.20 24.50 ___ o ___

6:7 5:8 6:1:6García, 1995 1) 73.17 7.31 8.53 10.99García, 1999 53.33 37.14 9.52 ___ o ___

García 2000* 61.95 18.33 12.00 7.6512:12 13:11 14:10 12:2:10

García 2000** 37.89 19.44 14.88 4.361) Planta acrotrisómica (2n=13). *Promedio de 1548 CMP de 10 individuos F2, diploides.

** Promedio de 504 CMP de 10 indivuos F2, tetraploides.

Rhoeo puede ser modelo para conocer más sobre la meiosis, que permanece como una de las áreas de mayor problemática de la biología; con poco conocimiento de los mecanismos de eventos importantes para el recono-cimiento de homólogos, sinapsis y recombinación.

CONCLUSIONESLa meiosis en Rhoeo no es el ejemplo de translo-

caciones heterocigóticas.No presenta las fases de profase I de meiosis

ortodoxa en donde se tiene sinapsis paralela entre cro-mosomas homólogos, no hay quiasmas que indican la recombinación entre homólogos.

La meiosis en Rhoeo presenta unión cromosómica telómero-a-telómero, hay un dicarión que se evidenció con la presentación de un gene desináptico y de resti-tución cromosómica en segunda división.

En anafase I los cromosomas segregan regular-mente 6:6 y se presentan “donas” en cada genoma.

AGRADECIMIENTOSA la doctora Creuci Maria Caetano y a la Universi-

dad Nacional de Colombia, sede Palmira, por invitarme a participar en el II SLACE (15-18 de agosto de 2007); y al doctor Hernando Ramírez y a los editores anónimos, por las correcciones del artículo.

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ARMANDO GARCÍA-VELÁZQUEZ: MEIOSIS EN MUTANTES DESINÁPTICOS EN RHOEO SPATHACEA.

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Producción y beneficio de semilla de cilantroProduction and Post-harvest Handling of Coriander Seed

Bernardo Enrique Puga Santos, Edgar Iván Estrada Salazar

Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad Nacional de Colombia, A.A.237. Palmira, Valle del Cauca, Colombia. Autor para correspondencia: bpuga28@yahoo.com; eiestradas@palmira.unal.edu.co

REC: 27-02-08 ACEP: 18-06-08

RESUMENSe evaluó el potencial de rendimiento de semilla del cultivar Unapal – Precoso utilizando cuatro densidades de siembra, dos métodos de cosecha, tres sistemas de trilla y tres operaciones de limpieza y clasificación. Se usó un diseño de bloques completos al azar con arreglo de parcelas subdivididas con tres repeticiones. La densidad de 1.5 millones ha-1 presentó el mayor rendimiento de semilla pura (1747.2 kg ha-1), aunque no se encontraron diferencias estadísticamente significativas. La cosecha manual rindió 1.264.9kg ha-1 y requirió 19.83 horas-hombre ha-1; la mecánica rindió 1.059kg ha-1 con 5.1 horas-hombre ha-1. El sistema de trilla estacionaria rindió 44.42 kg hora-1, seguido de trilla con garrote (36.97 kg h-1) y trilla con marimba (11.41 kg h-1). La trilla con garrote produjo el material más limpio y con menos fisuras; el porcentaje de frutos partidos fue similar en los tres sistemas de trilla. La venteadora produjo la menor pérdida de semilla (92.3% de recuperación) y el mayor índice de remoción de material inerte (78.1%). Las densidades, método de cosecha, trilla y beneficio no afectaron la calidad física y fisiológica de las semillas. La germinación promedio fue de 92% y el índice de velocidad de emergencia (I. V. E.) de 8.0 plántulas día-1. La humedad fue de 11.9%.

Palabras clave: Coriandrum sativum; densidad de siembra; métodos de cosecha; acondicionamiento; germinación; trilla.

ABSTRACTThe seed yield potential of coriander cultivar Unapal-Precoso was evaluated using four plant populations, two harvest methods, three threshing systems, and three clean-up and classification processes. A randomized complete block design was used with split-split plots and three replicates. The highest pure seed yield (1747.2 kg ha-1) was obtained with a population of 1.5 million plants/ha, although no statistically significant differences were found among treatments. Manual harvest of seed yielded 1264.9 kg ha-1 and required 19.83 man-hours ha-1, whereas mechanical harvest yielded 1059 kg ha-1 and required 5.1 man-hours ha-1. Stationary threshing yielded 44.42 kg hour-1, followed by threshing by beating with a stick (36.97 kg hour-1) and use of a threshing board (11.41 kg hour-1). Threshing by beating produced the cleanest material with the fewest fissures. The percentage of broken fruits was similar for the three threshing systems. Winnowing produced the lowest seed loss (92.3% recovery) and the highest index of removal of inert material (78.1%). Plant population, harvest method, threshing system, and post-harvest handling did not affect the physical and physiological quality of coriander seed. Average germination was 92%, and plant vigor, measured as the speed of emergence index, was, on average, 8 seedlings day-1. Average seed moisture was 11.9%.

Key words: Coriandrum sativum; plant population; harvest methods; post-harvest handling; germination; threshing.

INTRODUCCIÓNEn el mundo el cilantro se consume en forma de

harina deshidratada a partir de los frutos secos y mo-lidos o para la obtención de aceites esenciales (Diede-richsen y Hammer, 2003). En Colombia se consume el follaje fresco. A las tres principales plazas del mercado en Cali llegan diariamente 55 t, y en el departamento del Valle se siembran 950 ha de la superficie nacional de 3.200 ha (Estrada, 2003).

El programa de hortalizas de la Universidad Nacional, sede Palmira, generó el cultivar Precoso a partir de una población experimental básica con cinco ciclos de selección individual y recombinación con polinización asistida. Tradicionalmente los sistemas de cultivo no incorporan la multiplicación de semilla como actividad principal (Cifuentes y Quintero, 1995; Estrada, 2003).

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ACTA AGRON (PALMIRA). 57 (3) 2008, p 187-193

La producción de follaje y semilla en el trópico puede verse afectada por las altas variaciones de tem-peratura entre el día y la noche (Calzada y Martínez, 2003).

El rendimiento mundial de frutos oscila entre 1.5 a 3.0 t ha-1 (Diederichsen, 1996; Carruba et al., 2001). Pereira et al. (2006) obtuvieron valores promedios de rendimientos de semilla de 2000 kg ha con fertiliza-ciones nitrogenadas de 80 kg ha-1 a 100 kg ha-1. La cosecha puede hacerse en forma mecanizada, por lo que es necesario cortar los tallos florales una semana antes. Para trillar inmediatamente la cosecha se requiere secar artificialmente las umbelas (Durán y Trujillo, 1994; Diederichsen, 1996).

La investigación tuvo como propósito general evaluar el potencial de producción de semilla de ci-lantro en diferentes alternativas de siembra, cosecha y poscosecha.

MATERIALES Y MÉTODOSEvaluación de las densidades de siembra y arre-

glos espaciales en la productividad de semillaEl trabajo de campo se realizó entre marzo y

septiembre de 2000 en el Centro Experimental de la Universidad Nacional de Colombia, sede Palmira, CEUNP (930 m. s. n. m., 24 ºC, humedad relativa del 72% y precipitación promedio anual de 1.056 mm). Se sembró el cultivar Unapal – Precoso (pureza > 95% y germinación de 85%) en un diseño de bloques com-pletos al azar con arreglo de parcelas subdivididas con tres repeticiones; las parcelas principales fueron las densidades y las subparcelas las distancias entre surcos (Tabla 1).

La preparación de suelo se realizó con dos pases de rastra, dos de cincel y tres de rastrillo californiano. Se utilizó sembradora manual (Planet Junior Modelo 1969) y dos discos dosificadores (5459 y 5460). Se fertilizó con 80 kg ha-1 (40 g surco de 15 - 15 - 15 , 60 g bomba de urea diluida y 20 g por bomba de 20 L de foliar 20-30-10). El control de arvenses se realizó de forma manual incor-porando mulchs entre surcos y limpiezas con azadón. Se aplicó riego por 30 minutos diarios con caudal inicial de 1.5 L m-², que se fue incrementando semanalmente a razón de 0.5 L hasta llegar a 5.0 L m-². En el control de gusano alambre (Conoderus spp) y pudrición por Fusarium spp. y Alternaria spp. se utilizaron Sevin 80 (carbaril 1 - naftil metil carbamato,2 g L-1), Previcur N (propamacarb, 2 ml L-1) y Ridomil (Metalaxil, 2 g L-1). Se cosechó a los 99 días (Estrada y Vallejo, 2004).

Las variables de respuesta fueron rendimiento de semilla pura (kg ha-1); desarrollo de la planta a los 46

Tabla 1. Densidades de siembra y arreglos poblacionales.

TratamientoNo. de

abertura del disco

dosificador

No. de Semillas

(m)Semilla (g/m)

Peso de semilla

(kg ha-1) Densidad (millones de plantas

ha-1 )

Distancia entre

surcos (m)

2.4

0.25 23 60 0.6

240.35 25 84 0.840.45 29 108 1.080.55 30 132 1.32

2.0

0.25 22 50 0.5

200.35 24 70 0.70.45 28 90 0.90.55 29 110 1.1

1.5

0.25 20 38 0.38

150.35 22 53 0.530.45 24 68 0.680.55 25 83 0.83

1.0

0.25 18 25 0.25

100.35 20 35 0.350.45 22 45 0.450.55 23 55 0.55

días (cm); desarrollo floral a los 46 días (cm); número de nudos y de ramas a los 66 días; número de frutos al inicio de madurez fisiológica; rendimiento de semilla (kg ha-1); germinación (%) y vigor medio como índice de velocidad de emergencia (I.V.E.). Se efectuaron análisis de varianza generales y específicos y pruebas de Duncan para comparación de medias en los casos donde hubo significancia estadística.

Evaluación de dos métodos de cosechaEn un campo de multiplicación de semilla se dis-

tribuyeron parcelas experimentales (7.5 m ancho x 13 m de largo) en un diseño de bloques completos al azar con tres repeticiones. Se compararon los métodos manual y mecanizado. En la cosecha parcialmente mecanizada el corte se realizó con guadaña (Maruyama 420, 3.5 HP, cuchilla metálica).

Se cuantificaron las variables de respuesta tiempo de cosecha (min); peso fresco del material cosechado (tallos florales con semilla seca y follaje seco); peso de semilla desgranada en campo en dos muestras de un metro cuadrado. Se efectuaron análisis de varianza generales y específicos y pruebas Duncan para la com-paración de medias en las tres variables.

Evaluación de sistemas de trillaSe evaluaron tres sistemas de trilla: estacionario,

manual y con garrote en marimba (cubículo protegido con lona de propileno con piso falso de guadua distan-

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BERNARDO ENRIQUE PUGA SANTOS: PRODUCCIÓN Y BENEFICIO DE SEMILLA DE CILANTRO

Tabla 2. Efecto de la densidad de siembra sobre diferentes variables asociadas a la producción de semilla en cilantro, cultivar Unapal-Precoso.

Densidad(millones

ha-1)

Longitud de tallo floral Número de frutos

a los 89 d. d. s.

Rendimiento**(kg ha-1)46 d.d.s

(cm)66 d.d.s

(cm)89 d.d.s

(cm)

2.4 69 90.4 111.3 525.7 1366.02.0 68 88.7 117.0 481.4 1459.31.5 70 93.2 114.5 472.6 1747.21.0 67 87.1 119.3 596.2 1519.7

Pr>F 0.7419 NS

0.4436 NS

0.3082 NS 0.6671 NS 0.4157 NS

DMS 0.91 9.32 10.24 278.1 561.9

**: Con humedad de 11%

Tabla 3. Efecto de las distancias entre surcos sobre las variables de crecimiento.

Distancia entre

surcos (cm)

Longitud de tallo floral Número de frutos/

planta a los 89 d.d.s.

Rendimientosemilla pura

(kg ha-1)46 d.d.s(cm)

66 d.d.s(cm)

89 d.d.s (cm)

0.25 6.8 91.3 a 117.0 377.6 b 1746.8 a

0.35 6.9 82.2 b 112.9 570.4 a 1532.2 ab

0.45 6.9 88.8 ab 115.7 581.1 a 1445.1 b

0.55 6.8 92.1 a 116.4 546.7 a 1368.1 b

Pr>F 0.9575 NS 0.0258 * 0.1762

NS 0.0055 * 0.418 *

DMS 0.6859 3.83 4.26 139.1 289.3

Los datos en columna con la misma letra no difieren significativamente según la prueba de Duncan, p<0.05

ciada 2 cm). Los sistemas se escogieron de acuerdo con las experiencias de la unidad de semilla del CIAT en el programa de desarrollo de pequeñas empresas de semilla PES (Garay et al., 1992). Se emplearon 430 kg de biomasa seca.

Se utilizó un diseño completamente al azar con tres repeticiones. Se midieron las variables de respuesta tiempo para desgrane total (min); rendimiento desgrane (g); semilla pura y material total para limpieza (kg); capacidad de trilla (kg hora-1), material de descarte después de la trilla; calidad física y fisiológica de la semilla. Se efectuaron análisis de varianza generales y específicos y pruebas Duncan para comparación de medias.

Evaluación de operaciones de beneficio de semillasSe evaluaron las operaciones limpieza y selección

con máquina aire (modelo CF 71, 1/3HP, Tipo SF=1.35 de alimentación continua) y zaranda MAZ (“Clipper” pequeña modelo 1969 de dos zarandas). La clasificación se realizó con cilindro indentado (alvéolo 13, semiesfé-rico, 7.5 mm de diámetro).

Se midieron la eficacia (remoción de los compo-nentes de la muestra), la eficiencia (recuperación de semilla), la capacidad (cantidad de biomasa procesada en unidad de tiempo); el rendimiento (fracción del total que sale como semilla limpia y clasificada), la calidad fisiológica; la germinación; el vigor medido como índice de velocidad de emergencia (I.V.E.). Las operaciones de beneficio se evaluaron siguiendo la metodología de Aguirre y Peske (1992) y los análisis de calidad de semilla por ISTA (1985).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Evaluación de las densidades de siembra y arreglos espaciales en la productividad de semilla

No se presentaron efectos diferenciales esta-dísticamente significativos en las variables debido a las densidades en el crecimiento de los tallos flora-les, el número de frutos por planta o el rendimiento de semilla pura ha-1 (Tabla 2). Las diferencias en producción de semilla pura oscilaron entre 40 kg ha-1 y 350 kg ha-1. Los mayores rendimientos se expresaron en la densidad de 1.5 millones de plantas y los más bajos en 2.4 millones. Densidades mo-deradas o bajas permitieron mejor expresión de la capacidad productiva de semilla, comportamiento asociado con mayor desarrollo de tallos florales y umbelas compuestas con alto número de aquenios (frutos-semillas) formados.

El conjunto de caracteres asociados con la expre-sión del rendimiento de semilla (longitud de tallo floral, tamaño de las umbelas y prolificidad) se vieron afectados negativamente con altas densidades (más de 200 plantas m-2). El resultado concuerda con ensayos desarrollados en Brasil que permitieron determinar la alta sensibilidad de la planta a modificar la expresión de sus componentes de rendimiento de semilla ante los cambios en las densidades de siembra, sin afectar la calidad de las mismas (Pereira et al., 2006; Wanderley y Gama, 2007).

Respecto a los efectos independientes asociados con las distancias entre surcos (Tabla 3), se determinaron diferencias significativas en el crecimiento de los tallos florales a los 66 y 89 días después de la emergencia, en las plantas sembradas en surcos cercanos (0.25m). El número de frutos por planta fue sobresaliente en la distancia de 0.45m, y fue estadísticamente similar en 0.35 o 0.55m; el mayor rendimiento de semilla pura se logró en la dis-tancia 0.25m, superando en 17% y 22% respectivamente los surcos distanciados 0.45m y 0.55m.

190

Tabla 4. Efecto de la densidad sobre la calidad fisiológica de la semilla de cilantro, cultivar Unapal-Precoso.

DensidadMillones de plantas ha-¹

Humedad(%)

Germinación(%)

Vigor(I.V.E.)

2.4 11.43 86 3.97

2.0 11.76 69 2.88

1.5 11.29 80 3.49

1.0 11.82 84 3.39

Pr>F 0.6467 NS 0.6694 NS 0.5084 NS

DMS 1.2 32.04 1.73

Los valores promedios de contenido de humedad, porcentaje de germinación y vigor no difirieron estadís-ticamente en ningún tratamiento (Tabla 4), lo que indica que los tres componentes estructurales de la calidad fisiológica no fueron afectados al modificar el número de plantas en la población.

Las distancias de siembra entre surcos (Tabla 5) generaron comportamiento diferencial en la expresión de la germinación y el vigor de la semilla. Surcos sepa-rados a 0.25 m y 0.35 m permitieron obtener semillas con más alta germinación y vigor.

Evaluación de métodos de cosechaEl tiempo de cosecha fue cerca de tres veces ma-

yor en el sistema manual (Tabla 6). El total de biomasa cosechada fue estadísticamente igual aunque fue mayor en el sistema manual debido a que el arranque de las plantas incorpora biomasa de raíces y algo de material inerte del suelo. La productividad de semilla limpia fue mayor en el sistema manual con 22% más de semilla pura, por menor pérdida de semilla con el desgrane y mayor recogida de umbelas que caen por agobio de los tallos florales en el proceso de maduración. La cantidad de materia inerte incorporada en el arranque manual presentó diferencias altamente significativas, situación que debe ser considerada en lotes de multiplicación con suelos pesados y humedad excesiva. Las pérdidas de semilla fueron sensiblemente mayores en el sistema mecanizado debido al desgrane que se produce con el corte de la cuchilla, hecho que se intensifica cuando se consigue secamiento excesivo en las umbelas.

En calidad fisiológica de la semilla no se presen-taron diferencias estadísticamente significativas (Tabla 7); los valores fueron altos.

Evaluación de tres sistemas de trillaLa trilla manual con garrote produjo material más

limpio, con menos daño mecánico (fisuras) y mayor recuperación de semilla pura. Los tres métodos no afectaron la calidad física y fisiológica de la semilla (Tabla 8).

Se presentaron diferencias estadísticamente signi-ficativas en el rendimiento de la operación; los valores más altos se obtuvieron con el sistema de garrote y mecanizado, que superaron al de marimba en tres veces la cantidad de material procesado en una hora. El sistema de trilla con marimba presentó el valor más alto de material crudo para limpieza (semilla + más impurezas). Los sistemas garrote en piso y combinada estacionaria generaron una biomasa más limpia con menos contaminantes inertes.

Tabla 5. Efecto de la distancia entre surcos sobre la calidad fisiológica de la semilla de cilantro, cultivar Unapal - Precoso.

Distancia entre surcos(m)

Humedad(%)

Germinación(%)

Vigor(I.V.E)

0.25 11.24 88 a 3.98 a

0.35 11.31 91 a 4.11 a

0.45 12.09 68 ab 2.6 b

0.55 11.68 72 ab 3.1 ab

Pr>F 0.4656 NS 0.0256 0.0114

DMS 1.3 21.61 1.16

Los valores en las columnas con la misma letra no son significativamen-te diferentes con p<0.05

El sistema que presentó el mayor rendimiento de semilla limpia fue el de trilla con marimba, seguido del sistema de trilla con combinada estacionaria y el sistema

Tabla 6. Evaluación de dos sistemas de cosecha en el cultivar de cilantro Unapal-Precoso.

Variables Unidad

Métodos de cosecha

Pr >F DMS

Manual Parcialmente mecanicazada

Tiempo de cosecha

hora-hombre ha-¹

19.83 a 5.1 b 0.0015 2.43

Biomasa total cosechada

kg ha-¹ 1264.9 a 1059.8 a 0.4380 918.6

Productividad de semilla limpia

kg ha-¹ 540.1 a 420.5 b 0.47 86.7

Pérdida de semilla en campo

kg ha-¹ 3.67 b 20.17 a 0.2743 6.19

Peso del material inerte

kg ha-¹ 724.76 a 639.29 b 0.040 32.5

Valores en las filas con la misma letra no son significativamente dife-rentes de acuerdo con la prueba de Duncan con P<0.01

ACTA AGRON (PALMIRA). 57 (3) 2008, p 187-193

191

Tabla 7. Efecto de los sistemas de cosecha sobre la calidad fisiológica de las semillas de cilantro, cultivar Unapal-Precoso.

Variables

Métodos de cosecha

Manual Parcialmente mecanizado

Humedad (% ) 10.9 10.8

Germinación (% ) 97.0 96.0

Vigor I.V.E ( Plantas día-¹) 5.0 5.0

Fruto partido (% ) 1.3 1.3

garrote en piso. Lo anterior sugiere que a pesar de que el trillado con marimba genera más basura presenta la bondad de permitir mayor recuperación de semilla limpia y pura.

Los métodos de trilla no afectaron la calidad física y fisiológica de la semilla; se presentaron altos valores promedios en germinación y vigor. La humedad de la semilla estuvo en niveles seguros para la realización de las operaciones de beneficio (Tabla 9).

Evaluación de las operaciones de limpieza y clasificación

La semilla que provino del sistema de trilla con garrote produjo los mejores indicadores de la operación en la máquina de aire-zaranda (Tabla 10). Se destacó la mayor recuperación de semilla pura limpia y clasificada y el más alto desempeño (capacidad) y rendimiento de semilla lista para almacenamiento o tratamiento y empaque. En la máquina venteadora sobresalieron los indicadores de operación con la semilla obtenida en trilla con garrote; sin embargo, en algunas variables no se presentaron diferencias estadísticamente signifi-cativas. La recuperación de semilla pura fue igual en todos los lotes, sugiriendo que la composición original fue homogénea. El acabado con el cilindro indentado consiguió alta remoción de material inerte, especial-mente en semillas provenientes de la trilla con garrote y de la marimba (con mayores contenidos de impure-zas). El menor porcentaje de frutos partidos se obtuvo en la semilla que provenía de la trilla con marimba. Este hecho resalta la importancia de usar este sistema artesanal en unidades de producción de pequeños y medianos agricultores.

La venteadora produjo la menor pérdida de semi-lla y el mayor índice de remoción de materia inerte. Ninguno de los tres equipos produjo lotes de semilla con pureza física por debajo del 93%. Los residuos de cosecha muy finos (trocitos de tallos y pedúnculos flo-rales) fueron difíciles de remover con los tres equipos. En pruebas posteriores la zaranda cilíndrica dio buenos resultados. La venteadora presentó mayor capacidad (20.4 kg h-¹) de limpieza.

Tabla 8. Desempeño de la operación de trilla en el beneficio de semilla de cilantro, cultivar Unapal-Precoso.

Variable Unidad Trilla garrote

Trilla con combinada

Trilla marimba

Tiempo de operación (h –minutos) 1h 45ʼ 1h 36ʼ 4h 23ʼCapacidad del equipo kg/h 37.0 b 44.4 a 13.6 c

Capacidad del equipo h/ha 39.6 a 14.2 b 13.6 bPeso material en la entrada

kg 72.0 a 71.0 a 60.0 b

Peso material en la salida

kg 21.0 c 26.0 b 38.0 a

Peso semilla no trillada g 15.4 b 11.0 b 46.3 a

Semilla pura a la salida kg 15.48 b 39.41 a 35.4 aSemilla pura a la salida % 72.5 a 55.5 b 59.0 bSemilla fisurada a la salida

% 1.7 b 3.7 a 1.7 b

Fruto partido a la salida % 5.5 a 4.5 a 4.0 aSemilla pura descarte g 15.4 b 11.0 b 46.3 aSemilla pura recuperada % 99.9 a 99.9 a 99.86 a

Fracción de semilla + material inerte

% 62.9 a 37.7 b 36.9 b

Descarte ( material inerte)

% 36.9 b 62.2 a 62.9 a

Semilla limpia salida (rendimiento)

% 45.2 a 24.0 c 32.7 b

Los valores en las filas con igual letra no son significativamente diferen-tes con P<0.05

Tabla 9. Calidad física y fisiológica de la semilla de cilantro cultivar Unapal – Precoso obtenida de tres sistemas de trilla.

Variables UnidadSistemas de trilla

Marimba Garrote Mecánico

Humedad % 9.0 b 13.8 a 13.0 a

Germinación % 94.0 a 86.0 b 96.0 a

Vigor (I.V.E) Plantas/día 7.5 b 6.8 c 9.8 a

Fruto con fisura % 1.7 b 1.7 b 3.7 a

Pureza física:

Semilla pura % 77.8 c 91.2 a 83.2 b

Fruto partido % 17.1 a 3.0 b 17.1 a

Material inerte % 22.2 a 8.8 c 16.8 b

Los valores en las filas con igual letra, no son significativamente diferentes con P<0.05

BERNARDO ENRIQUE PUGA SANTOS: PRODUCCIÓN Y BENEFICIO DE SEMILLA DE CILANTRO

192

Tabla 10. Desempeño de tres equipos de limpieza y clasificación de semilla de cilantro cultivar Unapal - Precoso.

VariableAire - Zaranda

Sistema de trillaVenteadora

Sistema de trillaCilindro indentado

Sistema de trilla

*Ga *Me *Ma x¯ Ga Me Ma x¯ *Ga *Me *Ma x¯

Peso del lote a la entrada (g) 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500

Peso del lote a la salida (g) 389 a* 309 b 273 c 323.6 349 a 386.2 a 302 b 345.7 344 c 487 a 420 b 469

Semilla pura a la entrada (%) 72.5 a 55.5 b 59.0 b 62.3 72.5 a 55.5 b 59.0 b 62.3 72.5 a 55.5 b 59.0 b 62.3

Semilla pura a la salida (%) 86.5 a 76.5 b 89.0 a 84 93 a 66.5 b 92.0 a 83.8 75.0 a 48.0 c 65.0 b 62.7

Fruto Partido a la entrada (%) 5.5 a 4.5 b 4.0 b 4.6 5.5 a 4.5 b 4.0 b 4.6 5.5 a 4.5 b 4.0 b 4.6

Fruto Partido a la salida (%) 1.5 a 1.0 b 1.0 b 1.2 0.5 b 2.0 a 2.0 a 1.5 7.0 a 6.0 b 1.5 c 4.8

Semilla pura recuperada (%) 92.8 a 85.9 b 82.3 b 87 89.5 a 93.3 a 94.2 a 92.3 77.8 c 93.8 a 84.6 b 85.4

Material inerte removido (%) 45.6 c 73.8 b 93.0 a 70.8 97.3 a 42.4 b 94.6 a 78.1 32.9 a 5.0 c 37.5 a 25.1

Capacidad del equipo (kg/h) 11.9 a 12.0 a 9.2 b 11 25.7 a 22.5 b 13.1 c 20.4 10.7 a 10.2 a 10.2 b 10.4

Rendimiento (%) 77.8 a 61.8 a 54.8 c 64.8 69.9 a 77.2 a 60.4 b 69.2 68.8 c 97.4 a 84.0 b 83.4

*Ga= Garrote; Me=Mecánico; Ma=Marimba.

Los valores en las filas con igual letra no son significativamente diferentes con p<0,05.

CONCLUSIONES1. Los efectos en el rendimiento de semilla pura de las

cuatro densidades no fueron estadísticamente signi-ficativos; sin embargo, el mayor valor se consiguió con la densidad de 1.5 millones de plantas h-¹.

2. El arreglo poblacional a distancia de 0.25m entre surcos con 38 semillas por metro para obtener una población de 1.500.000 plantas/ha permitió obtener los más altos rendimientos de semilla pura.

3. Los sistemas de cosecha de semilla (corte mecánico y manual) no presentaron efectos diferentes en cuan-to al peso del material cosechado, ni en el peso de la semilla limpia obtenida. Se destacó alta capacidad de corte con el sistema mecánico.

4. La mayor capacidad y eficiencia en la trilla se con-siguió con el sistema mecanizado; sin embargo, el mayor rendimiento se obtuvo con la trilla en ma-rimba.

5. El sistema de limpieza y clasificación en la máquina de aire-zaranda (MAZ) y la venteadora produjeron los más altos resultados en eficacia, rendimiento, capacidad y eficiencia cuando operó con la semilla procedente de la trilla con garrote.

6. El cilindro indentado fue eficaz para separar com-ponentes indeseados (semilla partida y residuos de

cosecha) cuando operó con la semilla procedente de la trilla con garrote.

AGRADECIMIENTOSA la Universidad Nacional de Colombia, sede

Palmira; al Programa de Mejoramiento Genético, Agronomía y Producción de Semillas de Hortalizas, por el apoyo financiero dado para la realización de esta investigación; al Ministerio de Desarrollo Agropecua-rio de Panamá -MIDA, y a la Dirección Nacional de Agricultura de Panamá-DINA. También se expresa un especial reconocimiento al Instituto Panameño de Investigaciones Agropecuarias, a la OEA y al Centro Internacional de Agricultura Tropical, CIAT, por el apoyo dado al estudiante de Maestría Ing. Agr. Ber-nardo Puga.

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BERNARDO ENRIQUE PUGA SANTOS: PRODUCCIÓN Y BENEFICIO DE SEMILLA DE CILANTRO

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195

Respuesta fisiológica del cilantro a diferentes niveles de potasio y nitrógenoPhysiological response of coriander to different levels of potassium and nitrogen

María Sara Mejía de Tafur, Edgar Iván Estrada, Olfer Andrés Figueroa

Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad Nacional de Colombia, A.A.237. Palmira, Valle del Cauca, Colombia. Autores para correspondencia: smejiat@palmira.unal.edu.co; eiestradas@palmira.unal.edu.co

REC.: 27-02-08 ACEPT.: 30-05-08

RESUMENSe realizó un experimento con el fin de evaluar la respuesta del cilantro cv. Unapal-Precoso a diferentes niveles de N y K. Se sembraron plantas en potes con 4 kg de arena de río, lavada, y se regaron con soluciones nutritivas (Testigo: solución completa de Hougland y Arnon; tratamientos restantes: concentraciones variables de N y K). Se utilizó un diseño completamente al azar con siete tratamientos y cinco repeticiones. Se realizaron cuatro muestreos cada nueve días hasta la cosecha final. Con la concentración alta de K se observó mayor acumulación de biomasa y menor pérdida de agua en poscosecha. El rango óptimo de concentración de N en la solución nutritiva se estimó entre 3.9 y 8.7 mM y el nivel crítico de deficiencia de K en 8.4 mM.

Palabras clave: Coriandrum sativum; solución nutritiva; requerimientos de N y K.

ABSTRACTTo evaluate the response of coriander cv. Unapal-Precoso at different levels of N and K an experiment was carried out. Plants were sown in pots with 4 kg of river washed sand and irrigated with nutrient solutions (Control: solution of Hougland and Arnon, other treatments: different concentrations of N and K). A complete randomized design with seven treatments and five repetitions was used. Four sampling every nine days until the final harvest were taken. With the high concentration of K greater biomass accumulation and the lowest post-harvest loss of water was observed. The optimum range of N concentration in the nutrient solution was estimated between 3.9-8.7 mM and the critical level of K deficiency was 8.4 mM.

Key Words: Coriandrum sativum; nutritive solution; requirements of N and K.

INTRODUCCIÓNEl cilantro, Coriandrum sativum L., es una horta-

liza de alto consumo mundial en follaje y semilla. En Colombia se cultivan 3.000 ha, de las cuales 1.200 ha están en el Valle del Cauca; otros productores impor-tantes son Antioquia y el Viejo Caldas (Estrada, 2003; Vallejo y Estrada, 2004). Acuña (1988) recomienda la aplicación de 50 kg ha-1 de nitrógeno antes de la siembra y la misma dosis al voleo con intervalos de ocho días después de la emergencia. Otros autores recomiendan aplicar entre 20 kg ha-1 y 40 kg ha-1 de nitrógeno, porque dosis superiores a 50 kg ha-1 favorecen las en-fermedades foliares y retardan la madurez de los frutos (Diederichsen, 1996). Sin embargo, se han encontrado

incrementos de 4.7 kg por cada kg de N en la producción de semilla hasta alcanzar un rendimiento de 1.900 kg ha-1 (Pereira et al., 2006).

Investigaciones en Palmira, Valle del Cauca, Co-lombia, establecieron el nivel óptimo de N en 100 kg ha-1 (Arcos et al., 2002) para un alto rendimiento de materia fresca. García et al. (2002) encontraron en una población de 200 plantas m-² de cilantro los mayores rendimientos con la aplicación de 150 kg de N, P y K en relación 1:0.5:3, más un complemento foliar de 2gL-¹ de nitrato de potasio. Restrepo y Estrada (2005) encon-traron que la aplicación de 200 kg ha-1 de un fertilizante mineral completo en relación 3: 1: 2 produjo efectos positivos con diferencias altamente significativas en el

196

ACTA AGRON (PALMIRA). 57 (3) 2008, p 195-198

número de hojas basales planta-1 (6.3), peso fresco de follaje (9.2 g planta-1) y rendimiento de follaje fresco (2.895 g m-²). El cilantro extrae alrededor de 109 kg de K ha-1 y 56 kg de N ha-1 y en los tejidos foliares se presentan concentraciones de 5.58% de K y 2.87 de N (Usman et al., 2003).

La velocidad de deterioro del cilantro durante la poscosecha es alta, principalmente por deshidratación y marchitez del follaje (Estrada, 2003). Como el potasio regula procesos asociados con la transpiración, la inves-tigación se propuso evaluar el efecto de la concentración de N y K en la solución nutritiva sobre la acumulación de biomasa y el deterioro del follaje en poscosecha.

MATERIALES Y MÉTODOSEl experimento se realizó en casa de malla en

la Universidad Nacional de Colombia, Sede Palmira (1.050 m.s.n.m.; 23.5°C; 77% de humedad relativa; evaporación de 1.604.4 mm). Se sembró el cultivar de cilantro Unapal-Precoso, genotipo precoz de alto potencial productivo y calidad de follaje, ampliamente difundido en las zonas hortícolas del Valle del Cauca y el Viejo Caldas (Estrada et al., 1999; Estrada, 2000 y 2003).

Se utilizó un diseño completamente al azar con siete tratamientos y cinco repeticiones. La unidad ex-perimental estuvo representada por una maceta (4 kg de arena de río, lavada) con cinco plantas. Se tomó como testigo la solución de Hougland y Arnon (Salisbury y Ross, 1994; Marschner 1995; Azcon Bieto y Talón, 2001). Los demás tratamientos fueron variaciones de las concentraciones de nitrógeno y potasio (Tabla 1). Las soluciones se prepararon con las sales NH4NO3, Na2HPO4, K2SO4, CaSO4, MgSO4, grado reactivo

Tabla 1. Concentración de los elementos en las soluciones nutritivas.

Tratamiento SoluciónConcentración mM

N P K Ca Mg

1 Completa 15.00 1.0 6.03 5.0 3.0

2 N alto 22.50 1.0 6.03 5.0 3.0

3 N medio 5.63 1.0 6.03 5.0 3.0

4 N bajo 1.41 1.0 6.03 5.0 3.0

5 K alto 15.00 1.0 9.04 5.0 3.0

6 K medio 15.00 1.0 2.26 5.0 3.0

7 K bajo 15.00 1.0 0.56 5.0 3.0

(MercK) y agua destilada. El pH se controló con HCl o NaOH; la conductividad eléctrica se estabilizó con agua destilada cuando era mayor de 2.5 mmhos cm-1 o con solución nutritiva si era menor de 2 mmhos cm-1 (Varela et al., 2002).

El volumen diario de la solución, determinado por la diferencia de peso entre el sustrato seco y húmedo a capacidad de campo, fue de 133 cm³ por maceta. Las fertilizaciones se realizaron dos veces a la semana, cada cuatro días.

Se realizaron tres muestreos cada nueve días (9, 18 y 27 dds) para evaluar la producción de biomasa seca; a los 36 dds, además de la biomasa, se determinaron los pesos frescos al momento de la cosecha (T0), 45 (T1), 105 (T2) y 225 minutos (T3) después de la cosecha con el fin de determinar el deterioro en poscosecha.

El análisis estadístico de la información se hizo mediante análisis de varianza usando el programa SAS (Statistical Analysis System) versión 8.1 subrutina GLM para efectos generales y posterior comparación de medias usando la prueba de Duncan al 5%. Se estimaron las varianzas y se hicieron comparaciones específicas de me-dias, modelos de bondad de ajuste para acumulación de biomasa y curvas de pérdida de peso en periodos poscose-cha. Para determinar los rangos de concentración óptima de los elementos nutritivos se proyectó una línea paralela al eje X tomando el 95% de la producción máxima de biomasa y se la trazó de manera perpendicular a dicho eje para situar los rangos óptimos de concentración para cada elemento, representados por las líneas punteadas en cada gráfica (Howeler, 1983).

RESULTADOS Y DISCUSIÓNEn la curva de acumulación de biomasa la fase

exponencial de crecimiento se presentó entre los 9 dds - 27 dds; a partir de allí comenzó la etapa lineal hasta la cosecha (Figura 1). A los 36 dds (Tabla 2) el tratamiento con alta concentración de K presentó rendimiento sig-nificativamente mayor en producción de biomasa (0.24 g planta-1) y el tratamiento con menor producción fue el que tenía bajas concentraciones del elemento. El resultado confirma lo indicado por Usman et al. (2003).

No se presentaron respuestas significativas entre los niveles de N debido posiblemente a que la adecuada concentración de K en la solución nutritiva (9.04 mM) correspondiente a 78 kg ha-1 ayudó a la absorción y metabolismo del N (Marschner, 1995). La suposición se confirma porque el tratamiento con menor concentra-ción de K presentó producción de biomasa significativa-mente menor, no obstante contar con una concentración de 15 mM de N (70 kg ha-1).

197

MARÍA SARA MEJÍA DE TAFUR: RESPUESTA DEL CILANTRO A POTASIO Y NITRÓGENO

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Días después de la siembra (dds)

Bio

mas

a (g

)

Figura 1. Acumulación de biomasa en cilantro Unapal-Precoso a los 9, 18, 27 y 36 dds. Los datos corresponden al promedio de todos los tratamientos por edad de la planta. Las barras indican la desviación estándar.

Tabla 2. Respuesta del cilantro variedad Unapal-Precoso a diferentes niveles de N y K a los 36 dds.

Tratamiento Solución Biomasa seca(g planta-1)

1 Completa 0.15 bc

2 N alto 0.14 bc

3 N medio 0.19 ab

4 N bajo 0.17 abc

5 K alto 0.24 a

6 K medio 0.16 bc

7 K bajo 0.116 c

Datos con letras distintas son significativamente diferentes según la prueba de Duncan (P< 0,05) dms: 0.083

0.14

0.15

0.19

0.17

0.10

0.11

0.12

0.13

0.14

0.15

0.16

0.17

0.18

0.19

0.20

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00

Concentración de N (mM)

Acu

mu

laci

ón

de

bio

mas

a (g

)

Figura 2. Respuesta del cilantro a diferentes concentraciones de N en la solución nutritiva. El rango crítico de deficiencia está entre 3.9 mM y 8.7 mM, calculado a partir del 95% de la producción mayor obtenida en el experimento.

0.12

0.160.15

0.23

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0 2 4 6 8 10

Acu

mu

laci

ón

de

bio

mas

a (g

)

Concentración de K (mM)

Figura 3. Respuesta del cilantro a diferentes concentraciones de K en la solución nutritiva. El nivel crítico de deficiencia corresponde a 8.4 mM de K, para un rendimiento de 0.22 g de biomasa, correspondiente al 95% de la mayor producción.

En la respuesta del cilantro a diferentes concentra-ciones de N el rango óptimo de concentración se situó entre 3.9 mM y 8.7 mM (Figura 2). La concentración crítica de deficiencia para potasio fue de 8.4 mM (Fi-gura 3), correspondiente a una producción de 0.22 g de biomasa planta-1 equivalente a 95% del rendimiento máximo obtenido.

Los tratamientos con N alto y el completo pre-sentaron mayor pérdida de agua a lo largo del tiempo (Tabla 3). La menor pérdida de peso en poscosecha del tratamiento con alta concentración de K se debió posi-blemente a mecanismos fisiológicos de osmorregulación (Marschner, 1995).

El tratamiento con solución completa de Hougland presentó mayor pérdida de peso del follaje (16.4 g) 105 minutos después del primer tiempo de muestreo com-parado con el tratamiento de potasio alto, que presentó pérdida del 6.09 % de su peso en igual tiempo (Tabla 4). El tratamiento con alto nivel de potasio perdió 13.7% de humedad a los 225 minutos, mientras que en el mismo tiempo el tratamiento completo perdió 24.2%.

Tomando como referencia la producción prome-dio en la zona plana del Valle del Cauca en cultivos tecnificados de Unapal-Precoso (2 kg m-² o 20 t ha-1) la disminución representa cerca de 2.74 t, mientras que con dosis altas de nitrógeno y bajas en potasio pueden llegar a casi el doble (4.84 t). La pérdida de peso así como el deterioro físico del producto significan un riesgo para el productor que debe transportar el cilantro desde lugares distantes.

198

CONCLUSIONESEn el crecimiento del cultivar Unapal-Precoso

de cilantro la fase exponencial de crecimiento ocurrió entre 9 y 27 días después de siembra y la fase lineal entre 28 y 38 días.

El mayor rendimiento, 36 días después de siembra, se presentó en el tratamiento con alta concentración de K.

El rango óptimo de concentración de N en la so-lución nutritiva se estimó entre 3.9 mM y 8.7 mM, y el nivel crítico de deficiencia para el K fue de 8.4 mM.

La pérdida de peso (Velocidad de deshidratación) fue menor con el nivel más alto de potasio (13.7%).

AGRADECIMIENTOSA la Universidad Nacional de Colombia, sede

Palmira, y al programa de investigación de hortalizas, por haber financiado y facilitado la infraestructura y logística para el trabajo de grado del Ing. Agr. O. A. Figueroa, del cual se derivó el artículo.

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Tabla 3. Peso de la biomasa fresca en diferentes periodos de la poscosecha del cilantro Unapal-Precoso.

TratamientoTiempo (minutos)

0 (cosecha) 45 105 165 225Peso fresco (g planta-1)

Completo 1.12 ba 1.02 bc 0.94 bc 0.89 bc 0.85 bcN alto 0.91 bc 0.85 bc 0.79 bc 0.75 bc 0.71 bcN medio 1.32 ba 1.25 bc 1.19 ba 1.14 ba 1.09 baN bajo 1.06 bc 1.02 bc 0.97 bc 0.93 bc 0.88 bcK alto 1.58 a 1.53 a 1.48 a 1.42 a 1.36 aK medio 0.94 bc 0.91 bc 0.88 bc 0.84 bc 0.79 bcK bajo 0.63 c 0.60 c 0.58 c 0.55 c 0.53 c

Datos con letras distintas son significativamente diferentes según la prueba de Duncan (P< 0,05) dms: 0.32g.

Tabla 4. Porcentaje de pérdida de peso en la biomasa fresca en diferentes periodos de la poscosecha del cilantro Unapal-precoso.

Tratamiento

Tiempo (minutos)

0 45 105 165 225 Pérdida de peso total

Pérdida de agua (%)

Completo 0 9.01 7.39 3.69 4.13 24.2

N alto 0 6.80 6.65 4.01 4.52 22.0

N medio 0 5.05 4.56 4.03 3.69 17.3

N bajo 0 3.81 4.41 4.10 4.63 17.0

K alto 0 2.72 3.37 3.70 3.89 13.7

K medio 0 2.86 3.51 4.03 4.99 15.4

K bajo 0 3.00 2.96 5.19 3.99 15.4

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ACTA AGRON (PALMIRA). 57 (3) 2008, p 195-198

199

Caracterización molecular de 15 aislamientos de Beauveria bassiana asociados con Cosmopolites y Metamasius en plátano y banano en tres regiones de Colombia

Molecular characterization of 15 isolations of Beauveria bassiana related to Cosmopolites and Metamasius in plantain and banana in three regions of Colombia

Diego Fernando Marmolejo, Rosa Mejía, Ifigenia Hurtado Tenorio, Andrés Mauricio Posso Terranova, Jaime Eduardo Muñoz Flórez

Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad Nacional de Colombia. AA 237. Palmira, Valle del Cauca, Colombia (dfmarmolejoc@palmira.unal.edu.co;rmejiac@palmira.unal.edu.co;ihurtadot@palmira.unal.edu.co;ampossot@palmira.unal.edu.co;autor para correspondencia: jemunozf@palmira.unal.edu.co).

REC. 16-11-07 ACEPT. 04-04-08

RESUMENSe colectaron picudos de Cosmopolites y Metamasius en municipios del Valle del Cauca, Caldas y Quindío. Se obtuvieron cultivos monospóricos con diluciones de 10-10 y 10-11. Los aislamientos fueron almacenados a -80ºC con glicerol al 10% y el ADN a –20ºC. Los marcadores moleculares RAM generaron 82 fragmentos de los cuales 67% fueron polimórficos con una heterocigocidad de 0.24, que indica diversidad media a alta. A un índice de similitud 0.84 se formaron 5 grupos: uno con 11 aislamientos y 4 con un solo aislamiento. En el gran grupo se detectó un duplicado y se encontró diversidad del hongo en los sitios muestreados. No se encontró relación entre aislamientos sobre Cosmopolites y Metamasius o zona geográfica en la formación de grupos genéticos.

Palabras clave: Entomopatógenos; Deuteromicetes; marcadores moleculares; RAM; diversidad genética; picudos; Coleoptera Rhinchophorinae; Musa spp.

ABSTRACTWeevils Cosmopolites and Metamasius in municipalities of the Valle del Cauca, Caldas and Quindío departaments of Colombia were collected. Monosporic cultures were obtained from10-10 and 10-11 dilutions of Beauveria bassiana. Isolates were kept at –80ºC with 10% glycerol and DNA stored at -20ºC. RAMs molecular markers generated a total of 82 fragments of which 67% were polymorphic. A heterozygosity value of 0.24 indicated a medium - high diversity. Five groups were formed which have a similarity value of 0.84 and one big group with 11 isolates and four groups with only one isolate. In the big group was detected a duplicate and fungi genetic diversity in the sampled places. Neither relationship among isolates of Cosmopolites and Metamasius nor geographical zone related to the formation of genetic groups.

Keywords: Entomopathogen; Deuteromicetes; molecular markers; RAMs; genetic diversity; weevils; Coleoptera Rhinchophorinae; Musa spp.

INTRODUCCIÓNEl picudo negro, Cosmopolites sordidus (Germar),

es la principal plaga de los cultivos de plátano y banano en el mundo; se dispersa por semilla infestada (Grisales y Lescot, 1999), ocasiona reducciones del 25% y 90% en los rendimientos (Castrillon, 2007).

En Colombia las galerías que ocasiona el picudo negro son puerta de entrada a dos patógenos muy limi-tantes en estos cultivos, como Fusarium oxysporum y Ralstonia solanacearum (Castrillon, 2007).

El picudo rayado, Metamasius hemipterus sericeus (Olivier), es de menor importancia económica que el picudo negro; el daño de las larvas impide que los frutos alcancen el desarrollo completo, causan debilitamien-to y volcamientos y ayuda a diseminar la bacteriosis ocasionada por Erwinia chrysantemi var paradisíaca (Castrillón, 2007).

Del picudo amarillo, Metamasius hebetatus (Gy-llenhad), se conoce poco de su biología. Se reporta su presencia en cultivos de plátano de la zona cafetera

200

y Nariño, aunque no se ha evaluado su incidencia. (Castrillon, 2007).

El manejo químico de las poblaciones del picu-do negro, C. Sordidus, y el rayado, Metamasius he-mipterus, es difícil debido a que se desarrollan dentro de los cormos, pseudotallos y residuos de cosecha, lo cual ocasiona resistencia a los insecticidas, aumenta los costos de producción, deja residuos de insecticidas en la fruta y causa desequilibrio ecológico por el uso indiscriminado de los productos químicos.

El control se hace en forma mecánica con el uso de trampas cebadas con Carbofurán, clorpirifos, que matan al insecto plaga y a los controladores biológicos de los generos Dermaptera sp., Ontophagus sp. y Hololepta sp. (Castrillón 1985, 1988, 1996). Es necesario buscar alternativas de manejo de estas plagas, como el uso de hongos entomopatógenos, que contribuyan a disminuir la contaminación ambiental.

B. bassiana es eficaz en el control de adultos y larvas de C. sordidus y adultos de M. hemipterus y M. hebetatus (Castrillón, 1996, 2000); ha sido corroborado en estudios hechos tanto en laboratorio como en campo (Brenes y Carballo, 1994; Gold et al., 2003). Se reportan mortalidades del 30% al 60% para Cosmopolites, y del 54% al 80% para Metamasius hemipterus.

B. bassiana aislado del picudo de la piña y mul-tiplicado en arroz precocido controló el 51% de Meta-masius a los 27 días de su aplicación en residuos de este cultivo y presentó mayor control que el hongo producido comercialmente (Vázquez et al., 2007).

La técnica RAM (Ramdon amplified microsatéli-tes) ha sido utilizada en estudios de diversidad genética en vegetales: mora Rubus sp., Morillo et al., 2005; uchuva Physalis peruviana, Bonilla et al., 2008; en animales: Piedrahíta et al., 2005; Oslinger et al., 2006; en microorganismos: Phaeoisariopsis griseola, agente causal de la mancha angular en fríjol, Mahuku et al., 2002; en Sphaceloma manihoticola, agente causal de súper alargamiento en yuca. Mejía (2002) encontró que con RAM se obtuvieron resultados similares que con AFLP (Amplified fragment lenght polymorphism), técnica compleja y más costosa, para entender el mo-vimiento de la población del patógeno.

Hurtado et al. (2007), en municipios del Valle del Cauca (Restrepo, Dagua y Rozo), encontraron una alta diversidad genética en B. bassiana asociado a Metama-sius hemipterus en cultivos de piña y banano usando marcadores RAM.

Los RAM son una técnica molecular que combina los beneficios de los RAPD (Ramdon Amplified Poly-morphism DNA); es de fácil implementación y de bajo

costo. Se ha encontrado relación entre grupos genéticos y características biológicas y ubicación geográfica, diferencia al interior de la especie, entre especies, entre familias del mismo orden. Se ha utilizado para genotipificar y obtener resultados comparables con otras técnicas moleculares dominantes de alto costo, porque si se emplean cámaras de secuenciación se obtiene un alto número de bandas. El tamaño del ce-bador de 18 bases influye en su reciprocidad (Muñoz, et al. 2008).

Por la eficacia del hongo en el control de picudos es necesario conservar y estudiar la diversidad de la especie. Por lo anterior se plantearon los siguientes objetivos: Contribuir al estudio de la diversidad genética del hongo Beauveria bassiana, aislado del complejo de picudos (Cosmopolites y Metamasius), en plátano y banano y ampliar el cepario; crear el banco de ADN; y caracterizar con marcadores moleculares RAM aislamientos de B. bassiana.

MATERIALES Y MÉTODOSLa investigación se realizó en el laboratorio de

Biología Molecular de la Universidad Nacional de Co-lombia, sede Palmira, ubicado a 3° 31̓ latitud norte, 76° 20ʼ longitud oeste a 1.000 m.s.n.m., departamento del Valle del Cauca, durante el segundo semestre de 2006 y el primer semestre de 2007.

Los 15 aislamientos se obtuvieron de picudos infectados en municipios del Valle del Cauca (Palmi-ra, Darién) y del Eje Cafetero (Chinchiná y Palestina en Caldas, y Córdoba en Quindío) donde el potencial productivo de plátano es alto. Se obtuvo un aislamiento por donación de Nancy Cardozo, de la empresa Bioeco-lógicos, originario de los Llanos Orientales (Tabla 1).

Se realizaron tres muestreos en el municipio de Palmira, y se recolectaron 12 picudos infectados en el segundo semestre del 2006 y en el primer semestre del 2007. En el municipio de Darién se hizo un muestreo en el segundo semestre del 2006, y se recolectaron dos picudos infectados.

En los municipios del Eje Cafetero se realizó un muestreo en el primer semestre del 2007; se recolectaron cinco picudos infectados en Palestina, dos en Córdoba y uno en Chinchiná.

Los muestreos se hicieron sobre plantas que pre-sentaban síntomas característicos de estar infestadas por picudos. Se analizaron cormos, pseudotallos y residuos de cosecha.

Se colectaron insectos infectados muertos y vivos con el fin de esperar un posible crecimiento del hongo. Según Tanada y Kaya (1993), la esporulación ocurre

ACTA AGRON (PALMIRA). 57 (3) 2008, p 199-204

201

Tabla 1. Lista de aislamientos de B. bassiana, utilizados en el estudio.

Aislamiento Hospedero Origen geográfico

UNP-Bb 053 Cosmopolites Bolo San Isidro (Palmira). N 3˚ 27 4̓7.8”WO76˚19ʼ33.3”. 1004m

UNP-Bb 058 Metamasius Calima Darién

UNP-Bb 059 Cosmopolites Bolo San Isidro (Palmira). N 3˚ 27 4̓7.8”WO76˚19ʼ33.3. 1004m

UNP-Bb 060 Cosmopolites Bolo San Isidro (Palmira). N 3˚ 27 4̓7.8”WO76˚19ʼ33.3”. 1004m

UNP-Bb 061 Cosmopolites Bolo San Isidro (Palmira). N 3˚ 27 4̓7.8”WO76˚19ʼ33.3”. 1004m

UNP-Bb 062 Cosmopolites Bolo San Isidro (Palmira). N 3˚ 27 4̓7.8”WO76˚19ʼ33.3”. 1004m

UNP-Bb 064 Cosmopolites Palestina (Caldas).N 5 4̊ʼ24.8”WO75 4̊0ʼ19.8”. 1058m

UNP-Bb 067 Cosmopolites Córdoba (Quindío). N 4˚25ʼ22.7”WO75 4̊1ʼ51”. 1506m

UNP-Bb 073 Cosmopolites Bolo La Italia (Palmira). N 3˚ 27 4̓7.8”WO76˚19ʼ33.3”. 1004m

UNP-Bb 075 Metamasius Chinchiná (Caldas). Cepa comercial

UNP-Bb 076 Metamasius Llanos Orientales. Cepa comercial

UNP-Bb 077 Cosmopolites Palestina (Caldas) . N 5 4̊ʼ24.8”WO75 4̊0ʼ19.8”. 1058m

UNP-Bb 078 Cosmopolites Palestina (Caldas) . N 5 4̊ʼ24.8”WO75 4̊0ʼ19.8”. 1058m

UNP-Bb 079 Cosmopolites Bolo San Isidro (Palmira) N 3˚ 27 4̓7.8”WO76˚19ʼ33.3”. 1004m

UNP-Bb 080 Cosmopolites Palestina (Caldas) N 5 4̊ʼ24.8”WO75 4̊0ʼ19.8”. 1058m

generalmente en cadáveres, pero puede ocurrir en insectos vivos.

Se inoculó medio de cultivo saboraud dextrosa agar (SDA) con micelio o esporas, y se incubaron a 28 ºC. Se verificó la especie observando las estructu-ras del hongo en el microscopio utilizando la clave de Barnett y Hunter, 1998.

Para obtener cultivos monospóricos se prepararon soluciones de 1% de Tween 20 en agua destilada estéril (ADE) más esporas y se hicieron diluciones de 10-1 hasta 10-11 estimadas en una cámara de neubauber. Se tomaron 5 ul y se dispersaron en medio (S. D. A). A los tres días se evaluaron los cultivos al estereoscopio para observar el crecimiento concéntrico de los coni-dios, que germinan en forma aislada, y se sembraron nuevamente.

En un erlenmeyer de 250 ml se preparó el medio de cultivo: extracto de levadura 0.1 g, Peptona 1 g y Glucosa 4 g, en un volumen de 100 ml de agua destilada estéril (ADE).

El medio se inoculó con micelio procedente de SDA, se agitó a 100 r.p.m. a 28 °C por 5 días. Del mi-celio obtenido se obtuvo ADN utilizando el protocolo de Wenland et al. (1990).

Amplificación de ADN por PCRLas reacciones de amplificación se realizaron en

un volumen total de 12,5 µl, 1.25 Buffer Taq 10X, 2 µl de dNTPs 1.25 mM, 1 µl de Primer, 1.25 µl de MgCl2 25 mM, 2 µl de ADN, 0.1 µl de Taq Polimerasa 1U, y 4.9 µl de agua mili Q autoclavada. Se utilizaron con-troles negativos como testigos. Se seleccionaron seis cebadores RAMs (Tabla 2).

Tabla 2 Cebadores RAM utilizados

Cebador Secuencia (5ʼ a 3ʼ)

GT VHV (GT)5 GCT DVD (CT)7 CCA DBD A (CA)7AG HBH (AG)7 ATG HVH (TG)7 T

CCA DDB (CCA)5

Las siguientes designaciones son usadas para los sitios degenerados: H (A, T o C); B (G, T o C); V (G, A o C) Y D (G, A o T).

La amplificación se realizó en un termociclador Bio Rad PTC-100 Programmable Termal Controller de MJ Research Inc® con las condiciones 95 ºC por 5 minutos, seguido de 37 ciclos de 95 ºC por 30 segundos. La temperatura de hibridación varió para cada cebador 50 ºC (AG y AG), 55 ºC (CCA, TG y CT) y 58 ºC GT por 45 segundos; 72 ºC por 2 minutos y una extensión final de 72 ºC por 7 minutos.

ElectroforesisLos productos amplificados fueron separados por

electroforesis en geles de poliacrilamida al 6% corri-dos en buffer TBE 0.5X (Tris-borato, 0045M; EDTA, 0.001M) y N, N, N, N tetrametileno diamina (TMED) y persulfato de amonio, teñidos con nitrato de plata. Se utilizó una cámara para electroforesis Bio Rad Wide Mini-Sub Cell GT.

Preservación del hongo (Cepario)En tubos de 50 ml se prepararon soluciones ma-

dres de glicerol al 10% más un raspado de esporas. Después de homogenización se colocaron 2 ml de la solución con esporas en tubos de 2 ml y se congelaron 5 repeticiones de cada aislamiento a –20 ºC y –80 ºC (Smith y Onions, 1994).

Análisis de la informaciónLa información suministrada por los seis ceba-

dores se registró en una matriz binaria, en la cual la presencia de la banda es (1) y ausencia (0). Para la se-lección de bandas polimórficas se consideró como locus

DIEGO FERNANDO MARMOLEJO: CARACTERIZACIÓN MOLECULAR DE Beauveria bassiana ASOCIADA CON Cosmopolites y Metamasius

202

polimórfico aquel en el cual el alelo más común tenía una frecuencia menor al 99%. Con esta matriz se usa-ron los programas SIMQUAL® del paquete Numerical Taxonomy System for Personal Computer NTSYS- pc versión 2.0 y el programa TFPGA® (Miller, 1997).

Similitud genética y análisis de agrupamiento La similitud genética se calculó con el coeficiente

de Dice Nei- Li. El análisis de agrupamiento se realizó con el programa SAHN de NTSYS –pc utilizando el método UPGMA (Unweighted Pair- Group Arithmetic Mean).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Cultivos monospóricosCon diluciones de 10-10 y 10-11 se obtuvieron cul-

tivos a partir de una espora. En una solución al 10% de glicerol se obtuvieron buenos resultados en germinación y crecimiento del hongo cuando se hicieron siembras en medio SDA.

Las muestras de ADN se almacenaron a –20 ºC, obtenidas de cultivos monospóricos para crear el banco de ADN de B. bassiana del laboratorio de Biología Molecular de la Universidad Nacional de Colombia, sede Palmira.

Los cebadores generaron 82 fragmentos (Tabla 3), que variaron entre 20 (CCA) y 6 (AG). Cincuenta

Tabla 3. Porcentaje loci polimórfico y heterocigocidad esperada de los seis cebadores calculada con el programa TFPGA.

Primer No bandas No bandaspolimórficas

Heterocigocidadesperada

Locipolimórfico (%)

CCA 20 12 0.18 60.0CA 13 9 0.30 69.2AG 6 6 0.40 100.0CT 12 11 0.33 91.7GT 17 9 0.17 52.9TG 14 8 0.21 57.1

Total 82 55 0.24 67

y cinco de ellos fueron polimórficos, con un nivel de polimorfismo de 67%. El 100% de loci polimórfico y la heterocigocidad más alta (0.40) se obtuvieron con el primer AG, pero este amplificó el menor número de bandas. El porcentaje de loci polimórfico y la hetero-cigocidad más baja se presentaron con el primer GT. El primer CT arrojó mejores resultados en la amplificación de ADN de B. Bassiana; este permite obtener un alto grado de polimorfismo y detecta mejor diferencias entre aislamientos. La heterocigocidad total esperada fue 0.24 y el porcentaje de loci polimórfico, 67%.

En el dendrograma (Figura 1) zonas geográfica-mente distintas presentaron igual patrón, por lo que los grupos se formaron en su mayoría con aislamientos de sitios diferentes. Esta situación se puede explicar porque

Figura 1. Árbol de distancia Nei para 15 aislamientos de Beauveria bassiana.

Bolo San Isidro

Palestina

Córdoba

Chinchiná

Calima Darién

Bolo Italia

Llanos0.77 0.81 0.85

Coeficient

0.89 0.94

UNP-Bb 53

UNP-Bb 60

UNP-Bb 61

UNP-Bb 64

UNP-Bb 73

UNP-Bb 80

UNP-Bb 77

UNP-Bb 75

UNP-Bb 78

UNP-Bb 67

UNP-Bb 79

UNP-Bb 76

UNP-Bb 59

UNP-Bb 58

UNP-Bb 62

ACTA AGRON (PALMIRA). 57 (3) 2008, p 199-204

203

es posible que se aplique el mismo producto comercial en diferentes zonas.

A un índice de similitud 0.84 se formaron 5 gru-pos; un gran grupo con 11 aislamientos y los otros 4 con un solo aislamiento. 076 cepa comercial originaria de Llanos Orientales recolectada sobre Metamasius fue el aislamiento más cercano al gran grupo, con un índice de similitud de 0.82; 059 recolectado en Bolo San Isidro (Palmira) sobre Cosmopolites; 058 recolectado en Calima Darién sobre Metamasius; 059 recolectado en Bolo San Isidro (Palmira) sobre Cosmopolites; y 062 recolectado en Bolo San Isidro(Palmira) sobre Cosmopolites. Este fue el aislamiento que más se alejó del resto, a un índice de similitud de 0.77.

El gran grupo está formado por el 079 de Bolo San Isidro (Palmira) y 10 aislamientos más. Dentro de este grupo se formaron dos subgrupos; uno con siete aislamientos de Palestina, Córdoba, Bolo La Italia, reco-lectados de Cosmopolites y otro con un aislamiento de Chinchiná, de Metamasius. En este subgrupo se detectó un duplicado entre los aislamientos 073 de Bolo San Isidro y 080 de Palestina.

El otro subgrupo se formó con los aislamientos (053, 060 y 061) recolectados sobre Cosmopolites en el Bolo San Isidro. La técnica RAM permitió diferenciar estos aislamientos.

No se encontró relación estrecha entre aislamientos recolectados sobre Cosmopolites y Metamasius o zona geográfica en la formación de grupos genéticos. Resulta-dos similares reportan Rivera et al. (1997); encontraron que aislamientos de diferentes países se ubican en el mismo grupo. Uma et al. (2006), en estudio hecho sobre diversidad genética de B. bassiana aislado de insectos de los órdenes coleóptera, homóptera, hemíptera y le-pidóptera, encontraron que los grupos genéticos no se formaron de acuerdo con el orden.

Los aislamientos 058, 075 y 076, obtenidos de Metamasius, se situaron en grupos diferentes cada uno. Resultados obtenidos por Rivera et al. (1997) sugieren que no se forman grupos de manera definida de acuerdo con el origen geográfico. La variabilidad encontrada con las pruebas enzimáticas mostraron el amplio rango de hospederos asociados a B. bassiana y su poca especificidad.

CONCLUSIONESA partir de cultivos monospóricos se amplió el

cepario de B bassiana del laboratorio de Biología Mo-lecular de la Universidad Nacional, sede Palmira.

La técnica RAM permitió detectar duplicados; se obtuvo un 67% de loci polimórfico y una hetero-

cigocidad de 0.24, que indica una diversidad media a alta.

No hubo relación entre grupos genéticos y origen geográfico, aunque en algunos casos se presentan altas similitudes con aislamientos de un mismo origen.

AGRADECIMIENTOSA la Universidad Nacional de Colombia, sede

Palmira, y DIPAL, por la financiación del estudio; a Rodrigo Salcedo y a Jorge Gutiérrez, por permitir muestreos en sus fincas; a Nancy Cardozo, de la em-presa Bioecológicos, por la donación de cepas; a los integrantes del Laboratorio Biología Molecular Uni-versidad Nacional de Colombia, sede Palmira, por la colaboración prestada.

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DIEGO FERNANDO MARMOLEJO: CARACTERIZACIÓN MOLECULAR DE Beauveria bassiana ASOCIADA CON Cosmopolites y Metamasius

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ACTA AGRON (PALMIRA). 57 (3) 2008, p 199-204

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Concentración ideal de electrolitos en la superficie de suelos de los municipios de Palmira, El Cerrito y Guacarí en el Valle del Cauca, Colombia

Ideal electrolite concentration in soil surface from Palmira, El Cerrito and Guacarí, Valle del Cauca, Colombia

Edgar Enrique Madero Morales, Claudia Ipaz Cuastumal, Andrés Mauricio Bravo Clavijo

Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad Nacional de Colombia, A.A.237. Palmira, Valle del Cauca, Colombia. Autores para correspondencia: emadero@unal.edu.co; ipazclau@gmail.com; bigambravo@gmail.com

REC.: 02- 09- 07 ACEPT.: 17- 07- 08

RESUMENTras añadir cantidades variables de CaCl2, equivalentes a la Concentración Crítica de Coagulación (CCC), llamada concentración de electrolitos ideal, se evaluó el movimiento de agua en muestras de suelo superficial y se relacionó con los contenidos de carbono orgánico, arcilla y pH en 112 muestreos distribuidos en esquema logarítmico sobre 84.000 ha; se utilizó el programa ArcGIS 8.3 para producir mapas geoestadísticos. La CCC mejoró significativamente la conductividad hidráulica saturada en la mayoría de los suelos analizados y mostró correlación inversa con el contenido de arcilla y el pH, y directa con el porcentaje de carbono orgánico. Por interpolación se obtuvieron las áreas más susceptibles a sellarse con agua lluvia.

Palabras clave: Salinidad ideal; concentración crítica de coagulación.

ABSTRACTAfter addition of variable quantities of CaCl2 equivalent to critical coagulation concentration (CCC) (ideal soil electrolyte concentration) the water movement in surface soil samples was evaluated and was also related with organic carbon, clay content, and soil pH in 112 soil samples distributed in a logarithmic squeme over 84.000 ha. The Arc GIS 8.3 software to produce geoestadistical maps was used. The CCC improved significantly the saturated soil hydraulic conductivity in majority of soils, showed inverse correlation with clay content and pH and direct correlation with organic carbon percentage. Using the interpolation procedure the most susceptible areas to soil sealing were obtained.

Key words: Ideal salinity; critical coagulation concentration.

INTRODUCCIÓNPor debajo de la concentración crítica de coagu-

lación o nivel de electrolitos mínimo requerido para mantener estable la estructura, un suelo básico se dis-persa más fácilmente ante fuerzas externas (Summer y Stewart, 1992; Hillel, 2005). Los fenómenos de sella-miento y encostramiento ocurren por baja concentración electrolítica de coloides; generan dispersión cuando entran en contacto con aguas de salinidad inferior y la Concentración Crítica de Coagulación (CCC) es un parámetro que afecta las propiedades físicas y químicas del suelo e incide con ello en la respuesta de los cultivos al agua y a los fertilizantes.

Cuando un suelo básico se moja las partículas adyacentes comienzan a interactuar y desarrollan fuer-zas repulsivas; las atmósferas se traslapan, el potencial eléctrico se incrementa, las arcillas salen de los agre-gados y se desploma la organización de los poros en un espesor determinado de suelo. El fenómeno también ocurre cuando se reduce la concentración de iones por el lavado preferencial de las bases del suelo.

Las energías atractivas (Ea) (producidas por las bases divalentes y el humus) y las repulsivas (Er) (produ-cidas por la hidratación de las arcillas expansivas o por la sodización del suelo) se pueden sumar sobre varias distancias de separación de partículas para obtener el

206

ACTA AGRON (PALMIRA). 57 (3) 2008, p 205-216

Diagrama de Interacción de Energía Neta (En = Er - Ea), que señala la dimensión de la “barrera de energía” que obstaculiza el acercamiento de las partículas coloidales (Figuras 1 y 2).

��

BAJA

ALT

A

ATRACCIÓNvan der Waals

Repulsión en la doble capapara tres concentracioneselectrolíticas o valencias decontraiones

SEPARACIÓN DE PARTÍCULAS

INTERMEDIA

��

X

Diluido Concentrado

MÍNIMOPRIMARIO

MÍNIMOSECUNDARIO

BARRERA DEENERGÍA

EN

ER

GÍA

DE

INTE

RA

CC

IÓN ��

��

��

��

��

����

Figura 1. Diagrama de interacción de energía neta en un sistema coloidal como el suelo (Summer y Stewart, 1992).

Figura 2. Barrera de energía que oponen las partículas coloidales al acercamiento y traslape en diferentes estados de hidratación (Summer y Stewart, 1992).

En un ambiente con alta concentración electrolíti-ca (o de contraiones de alta valencia), como ocurre en terrenos fértiles básicos de relieve cóncavo o influencia fluvial, Ea excederá a Er en todo el rango de separación de partículas, y en tales condiciones serán exitosas la mayoría de las colisiones y sobrevendrá la rápida floculación.

En el proyecto “Indicadores sencillos de degrada-ción”, de la Universidad Nacional de Colombia, sede Palmira, surgió la necesidad de controlar el slaking (aflojamiento de la estructura del suelo superficial) y el encostramiento de los suelos más fértiles del Valle con medidas de manejo que lo mantengan floculado, tales como incrementar significativamente el humus nativo,

o bien con manejo adecuado de la calidad del agua de riego. La salinidad ideal en la superficie de los suelos de las terrazas medias del Valle del Cauca no se ha cuantificado y no se han tenido en cuenta en fenómenos de sellamiento y encostramiento.

Se pretendió comprobar las siguientes hipótesis:• Alcanzar la concentración crítica de coagulación

(CCC) de los primeros centímetros del suelo mejo-rará la conductividad hidráulica.

• La CCC mostrará correlaciones negativas con los contenidos de carbono orgánico (CO) y arcilla.

• Los mapas de CCC se podrán estimar a partir de los contenidos de carbono orgánico, arcilla y Conduc-tividad Eléctrica (CE).

• Los suelos en estudio mejorarán la capacidad de lavado por acción de las sales solubles aplicadas.

• El análisis espacial puede servir de soporte a los análisis de correlación lineal

MATERIALES Y MÉTODOS En terrazas aluviales medias y bajas del Valle del

Cauca, situadas entre 3º29 -̓3º47ʼNorte y 76º12 -̓76º28ʼ Oeste sobre suelos con predominio de arcillas con carga neta negativa, se hizo un muestreo en malla de 112 pun-tos georreferenciados con un sistema logarítmico a 60, 600, 2.900 y 7320 m, ploteada sobre el estudio detallado de suelos (IGAC, 1969) (Figuras 3 y 4). El muestreo se basó en la metodología propuesta por Rieezebos (1989).

Figura 3. Localización geográfica del área del estudio en los municipios Palmira, El Cerrito y Guacarí, en el Valle del Cauca.

207

EDGAR ENRIQUE MADERO MORALES: CONCENTRACIÓN IDEAL DE ELECTROLITOS EN LA SUPERFICIE DE SUELOS

RIOSONSO

2900

7320

RIOCAUCA

ELCERRITO

RIOAMAIME

PALMIRA

5000m

GINEBRA

5200

600

1040

208

60

N

Figura 4. Distribución de los puntos de muestreo en campo.

El número de repeticiones en el primer nivel fue de 14 y los demás niveles presentaron dos réplicas, resultando un factorial de 14x2x2x2. La ecuación de regresión de los semivariogramas de cada característica responderá por la validez de estos muestreos. Cada muestra de suelo se recolectó de los 5 cm superficiales por triplicado en un área de 1 m2 y se mezcló homogéneamente para obtener una muestra compuesta; luego se secó al aire y se tamizó por malla 10.

En el laboratorio se determinó la CCC que mo-dificaba la metodología de Rengasamy et al. (1984); la textura, por Bouyoucos; el porcentaje de carbono orgánico, por Walkey Black; la conductividad eléctrica (CE) en suspensión de relación 1:1 debido a la versati-lidad del método; la conductividad hidráulica saturada con agua destilada y con cloruro de calcio a CCC por el método de cabeza constante en muestras disturbadas y consolidadas con ciclos de humedecimiento y secado (So y Cook, 1993; USDA, 1993). A los percolados se les midió pH y C.E.

El método de Rengasamy y colaboradores se modificó como se describe a continuación: a 2.4 g de suelo se agregaron 12 ml de solución de CaCl2 en concentraciones de 0, 2, 4, 7, 10, 12 y 14 me gL-¹, y se agitaron durante una hora. Después de seis horas de reposo se leyó en el espectrómetro la transmitancia a 450 nm.

La curva de regresión de transmitancia vs concen-tración se ajustó para todas las muestras con el fin de conocer el máximo valor de transmitancia (Figura 5), el cual se tomó como el valor de la CCC y que correspondió a 80%. Esta metodología se adoptó para evitar preparar una solución salina especial a cada suelo al momento de hacer la prueba de conductividad hidráulica saturada.

Se analizaron por geoestadística las variables arcilla (%), carbono orgánico (%) y CCC (me L-¹) ha-ciendo uso del programa Arc Gis 8.3. No se analizó la mineralogía de arcillas porque se parte de la premisa de que la CCC opera solo en arcillas de carga negativa neta, como es el caso de los suelos en el área de estudio.

208

S = 14.69903406r = 0.90908073

100

80

60

40

20

0

0 2 4 6

Cloruro de Calcio en Solución (m Eq L-1)

Tan

smit

anci

a (%

)

8 10 12 14

A partir de una matriz de correlación se analizó la relación entre las variables; para cada variable se interpoló la información georreferenciada, y a partir de operadores booleanos (análisis espacial que permite escoger zonas de características comunes) se crearon mapas de conflicto entre las variables.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Comportamiento de la conductividad hidráulicaCon la aplicación de una cantidad de CaCl2 equi-

valente a la CCC la conductividad hidráulica aumentó significativamente (p < 0.004) en el 87% de los puntos,

Figura 5. Curva de transmitancia (%) a 450nm vs. Concentración de cloruro de calcio en solución (mEq L-1) para muestras de suelo y determinación de la CCC (número de repeticiones: 120).

incluyendo 16 muestras con muy altas conductividades hidráulicas que no reportaron incrementos, pero se man-tuvieron en el rango (Tabla 1). El 13% restante mostró decremento de la conductividad, que se podría explicar por subestimación de la CCC al 80% de transmitancia en estas muestras.

Concentración electrolítica del agua de drenajeLa composición o concentración de la solución

salina en el agua percolada fue superior a la aplicada, lo que indica que son suelos de alta eficiencia de lavado y con tendencia a recuperar la conductividad eléctrica original (Figura 6). La separación entre la solución interna (capa difusa) y la solución externa (plano de deslizamiento) se considera como una membrana de Donan que ejerce un fenómeno osmótico, mantiene la capa difusa compactada e impide la dispersión del coloide y mejora la permeabilidad, por esto la solución percolante se acerca a la solución salina.

Características relacionadas con la CCCEn suelos saturados de bases como los del área

de estudio se espera que la concentración salina sea cercana a la CCC (Figura 7). Un indicio de ello se ve al comparar los mapas de CCC y los de pH: la distribución espacial del pH se incrementó de oriente a occidente hacia el río Cauca, que es opuesto y complementario al decremento que sufre la CCC; las distribuciones espaciales fueron opuestas y complementarias (Figuras 8 y 9). De los mapas booleanos (Figuras 10 y 11) se deduce que los suelos donde hay más bases son los de

0

5

10

15

20

0 5 1

CEKh CCC(mEq L-1)

0 15 20 25

CC

C (

mE

q L

-1)

1:1

Figuras 6. Regresión entre la cantidad de sales aplicadas para alcanzar la CCC y las sales lixiviadas después de la prueba de conductividad hidráulica-CEKhCCCr = 0.63 (SC = 0.05, r2 = 0.56, n = 112)

ACTA AGRON (PALMIRA). 57 (3) 2008, p 205-216

209

Tabla 1. Valores de las características determinadas

ID Khccc(mm h-1)

KhH2O(mm h-1)

Ar(%)

CO (%)

pH Cinicial(mEqL-1)

CCC(mEqL-1) Prueba t

1 192.03 27.97 41.5 0.67 0.47 5.5 P<0.0042 17.58 3.13 52.6 0.75 7.55 1.11 4.53 101.14 112.02 17.5 0.75 8.51 1.38 10.5 Kh ccc4 11.67 8.75 26.4 0.77 7.99 0.94 3.5 2143.095 11.6 8.75 26.4 0.77 7.55 0.59 3.5 2.796 74.58 26.77 18.3 0.77 7.8 1.31 4.5 99.677 10.92 13.2 26.6 0.77 7.58 27.73 19 55.5 0.77 7.35 0.47 11.5 C inicial9 10.3 8.21 41.4 0.85 8.13 1.60 4.5 5.0010 47.18 10.76 29 0.86 7.88 0.74 5.5 0.4711 10.1 4.89 41.7 0.86 7.67 0.73 6.5 1.3812 107.67 46.18 15.5 0.94 7.63 1.16 12.513 35.09 15.6 27.6 0.96 8.04 0.85 3.5 CCC14 105.59 46.68 27.2 0.96 8.06 1.22 9.5 15.515 239.27 276.68 12.1 0.96 7.46 0.64 13.5 3.516 24.69 20.35 40.3 1.03 0.47 5.5 9.8917 30.96 32.53 13.9 1.03 8.04 1.46 15.518 30.05 20.74 41.1 1.06 7.71 1.05 5.5 CO19 19.27 25.29 30.9 1.06 8.26 1.73 6.5 4.4220 11.96 2.84 24.5 1.06 7.87 0.98 11.5 0.6721 2.79 2.28 28.5 1.06 8.26 1.36 11.5 1.6722 14.5 13.49 48.5 1.06 0.00 14.523 140.3 130.51 41.4 1.13 7.88 0.90 5.524 62.29 32.97 49.6 1.13 8.01 2.50 5.525 215.34 100.39 8.3 1.15 7.76 1.23 5.526 123.98 57.1 38.5 1.15 7.92 0.79 6.527 26.75 13.77 37 1.15 7.51 0.79 13.528 102.03 298.31 34.2 1.22 7.67 1.28 6.529 129.2 119.63 23.3 1.22 8.26 1.30 9.530 159.87 137.03 17.9 1.22 8.26 1.35 10.531 61.99 71.05 36.5 1.22 8.03 2.52 11.532 97.29 46..24 26.2 1.25 8.17 1.10 7.533 24.5 11.08 56.4 1.25 8.22 0.78 8.534 40.5 2.4 28.3 1.25 8.12 0.82 8.535 43.5 32.81 32.8 1.25 7.97 0.94 8.536 45.9 34.8 26.4 1.25 7.86 1.43 8.537 12.89 16.56 55.7 1.25 7.99 1.14 9.538 491.58 752.6 31.1 1.25 7.78 1.67 10.539 127.61 39.15 29.5 1.25 7.69 1.10 11.540 75.04 47.72 25.1 1.25 7.6 1.09 13.541 34.26 3.69 37.8 1.31 8.09 1.43 4.542 44.45 9.16 49 1.32 7.8 1.29 4.543 74.87 14.38 36.5 1.32 8.2 1.31 9.544 76.77 93.36 30.7 1.32 8.09 1.34 11.545 116.27 96.02 37.7 1.34 7.85 0.85 9.546 369.77 448.08 7 1.34 7.8 1.19 10.547 44.37 24.92 16.8 1.34 7.98 2.62 11.548 103.32 31.75 21.6 1.34 7.5 0.63 12.549 261.02 242.75 26.5 1.34 6.97 0.52 14.550 27.62 35.31 26.5 1.41 7.73 240 9.551 50.34 81.57 12.5 1.41 8.06 1.84 14.552 9.09 4.05 16.3 1.44 7.73 2.33 8.553 7.89 8.3 25.1 1.44 7.6 1.18 8.554 45.13 5.99 20.9 1.44 7.5 1.10 14.555 90.42 239.27 20.4 1.46 7.56 1.22 6.556 138.81 39.53 26.5 1.5 8.06 1.26 11.557 146.82 126.95 13.4 1.5 8.17 2.82 14.558 115.08 47.15 32.3 1.54 8.18 1.27 7.559 47.85 54 35.1 1.54 7.95 1.10 10.560 29.69 9.56 27.8 1.54 7.63 2.25 11.561 42.54 12.2 48.3 1.54 7.71 0.91 11.562 110.93 45.68 27.6 1.54 7.71 0.73 12.563 56.38 35.7 30.9 1.6 7.39 0.89 8.564 25.79 18.16 21.8 1.6 8.2 1.90 11.565 103.4 43.17 12.5 1.62 7.9 0.81 13.566 17.87 18.42 25.2 1.63 0 8.567 7.75 5.5 47.1 1.63 8.02 1.78 10.568 35.67 7.04 7.2 1.63 7.51 1.22 12.569 115.45 62.77 23.6 1.73 7.88 1.74 13.570 30.71 12.59 32.2 1.73 7.55 1.72 14.5

Continúa

EDGAR ENRIQUE MADERO MORALES: CONCENTRACIÓN IDEAL DE ELECTROLITOS EN LA SUPERFICIE DE SUELOS

210

ID Khccc(mm h-1)

KhH2O(mm h-1)

Ar(%)

CO (%)

pH Cinicial(mEqL-1)

CCC(mEqL-1) Prueba t

71 123.39 86.46 23.3 1.77 8.06 5.00 5.572 205.08 238.64 14.6 1.77 8.17 3.18 6.573 8.28 6.97 24.5 1.77 8.26 1.32 9.578 65.25 24.54 38.6 1.92 7.9 1.12 7.579 234.92 126.59 37.0 1.92 7.99 1.64 10.580 9.08 9.47 35.3 1.92 7.6 0.67 10.581 73.41 17.07 31.9 1.92 7.85 1.05 11.582 18.07 53.34 22.9 1.92 7.31 1.54 11.583 24.86 9.32 48.2 1.92 7.73 1.88 14.584 7.42 8.21 27.3 2.0 7.99 1.90 7.585 76.44 208.81 23.6 2.0 8.06 1.64 14.586 169.66 163.14 20.6 2.02 8.02 2.23 10.587 208.81 129.2 20.7 2.02 8.13 1.96 13.588 13.87 18.64 23.1 2.08 7.91 1.42 9.589 6.82 5.69 28.8 2.08 7.94 1.06 13.590 52.77 11.03 37.7 2.11 8.22 1.50 9.591 17.18 29.14 24 2.16 7.54 3.55 6.592 66.7 38.31 27.2 2.16 7.43 0.83 14.593 4.28 10.2 28.3 2.2 7.51 0.92 6.594 83.38 67.31 28.1 2.21 8.46 2.59 8.595 118.64 46.11 40 2.21 8.09 1.15 13.596 45.68 37.04 30.7 2.3 8.02 2.01 9.597 17.15 14.25 31.6 2.39 7.88 1.91 13.598 30.67 6.69 15.8 2.4 8.15 1.39 13.599 31.54 19.89 24.4 2.5 7.94 1.02 7.5100 130.51 16.23 18.7 2.54 8.24 0.95 12.5101 56.18 21.99 23.1 2.6 7.71 1.50 4.5102 30.69 44.95 18.9 2.6 7.6 1.05 6.5103 7.19 7.68 43.2 2.7 7.76 1.37 5.5104 132.14 186.44 39.2 3.01 7.65 1.43 14.5105 54.58 68.88 21.1 3.05 8.13 1.57 12.5106 7.61 16.31 29.9 3.16 7.69 1.02 9.5107 64.63 29.62 25.7 3.2 7.62 1.25 14.5108 169.66 41.83 5.1 3.46 8.13 2.82 11.5109 294.95 61.34 16.9 3.46 8.13 1.19 13.5110 173.39 108.53 12.5 3.55 8.31 3.88 15.5111 2143.09 16.8 4.22 7.27 1.32 12.5112 513.33 8.03 14.5 4.42 7.63 1.42 13.5

KhH2O : Conductividad hidráulica bajo cabeza constante del suelo con agua destilada.

Khccc : Conductividad hidráulica bajo cabeza constante del suelo con cloruro de calcio en solución, equivalente a la CCC.

Continúa Tabla 1. Valores de las características determinadas

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

CC

C (

mE

q L

-1)

CEKh CCC(mEq L-1)

Figura 7. Correlación entre la CCC determinada (Cd) en laboratorio para cada muestra de suelo-CCC y la concentración inicial de sales-CEi.

ACTA AGRON (PALMIRA). 57 (3) 2008, p 205-216

211

1070000 1080000 1090000 110000091

0000

9000

0089

0000

8800

00

9100

0090

0000

8900

0088

0000

CONVENCIONES

LEYENDA

CCC (meq/)

5-6

6-8

8-9

9-10

10-11

11-13

Municipios

Curvas de nivel

Carreteras

División Política Valle del Cauca

GUACARI

EL CERRITO

PALMIRA

0 2 4 8 12 16

1070000 1080000 1090000 1100000

1070000 1080000 1090000 1100000

1070000 1080000 1090000 1100000

9100

0090

0000

8900

0088

0000

9100

000

9000

000

8900

000

8800

000

0 2 4 8 12 16

Kilómetros

Kilómetros

LEYENDA

pH

CONVENCIONES

Municipios

Carreteras

Curvas de nivel

División Política Valle del Cauca

7.4-7.59

7.6-7.77

7.78-7.93

7.94-8.08

8.09-8.23

PALMIRA

GUACARI

EL CERRITO

Figura 9 Mapa del pH del suelo.

Figura 8. Mapa de la CCC.

EDGAR ENRIQUE MADERO MORALES: CONCENTRACIÓN IDEAL DE ELECTROLITOS EN LA SUPERFICIE DE SUELOS

212

Figura 10. Mapa construido mediante operadores booleanos de pH (>=7.84) y CCC (<=9 mEq L-1).

Figura 11. Mapa construido mediante operadores booleanos de pH (<=7.84) y CCC (>=8 mEq L-1)

ACTA AGRON (PALMIRA). 57 (3) 2008, p 205-216

213

Fig. 12. Mapa de los contenidos de arcilla

Figura 13. Mapa de los contenidos de carbono orgánico

EDGAR ENRIQUE MADERO MORALES: CONCENTRACIÓN IDEAL DE ELECTROLITOS EN LA SUPERFICIE DE SUELOS

1070000 1080000 1090000 1100000

9100

0090

0000

8900

0088

0000

CONVENCIONES

LEYENDA

Arcilla (%)14.09 - 22.59

Municipios

Curvas de nivel

Carreteras

División Política Valle del Cauca

GUACARI

EL CERRITO

PALMIRA

0 2 4 8 12 16Kilómetros

1070000 1080000 1090000 1100000

22. 6 - 26.84

26. 85 - 31.21

31. 22 - 36.49

36. 5 - 46.92

1800

1070000 1080000 1090000 1100000

1070000 1080000 1090000 1100000

9100

0090

0000

8900

0088

0000

9100

0090

0000

8900

0088

0000

0 2 4 8 12 16Kilómetros

PALMIRA

GUACARI

EL CERRITO

CONVENCIONES

LEYENDACarbono Orgánico (x100)

109.61 - 143.07

Municipios

Curvas de nivel

Carreteras

División Política Valle del Cauca

143.08 - 173.95

173.96 - 219.42

219.43 - 271.75

271.76 - 328.37

9100

0090

0000

8900

0088

0000

214

Figura 14. Mapa construido mediante operadores booleanos de Ar (30-40%) y CCC (5-9 meql-1)

menor CCC debido a los fenómenos de pérdida en las posiciones más altas y de ganancia en las posiciones más bajas, de modo que donde se encuentra mayor acumulación de bases y sales la CCC será menor; sin embargo, en la superficie de los suelos no se halló correlación entre la CCC obtenida en el laboratorio y la concentración inicial de sales en una suspensión de suelo, posiblemente debido a que la cantidad de sales obtenidas de una suspensión 1:1 no es comparable a la obtenida por el método estándar de pasta de saturación para predecir la CE.

La CCC tuvo además dependencia importante de los contenidos de arcilla (Ar) y carbono orgánico (CO), de acuerdo con la siguiente expresión matemática:

CCCe= 9.428**– (0.06**x Ar) + (1.298**x CO) r =0.40*, 1-r2=0.84**

(* P≤0.05 ** P≤0.01)Ar: Porcentaje de arcillaCO: Porcentaje de Carbono Orgánico CCCe: Concentración crítica de coagulación es-

timada (mEq L-1).Las Figuras 12 y 13 aportan evidencia en este

sentido, ya que la cartografía de la CCC de oriente a

occidente fue inversa a la del contenido de arcilla y algo directa a la del carbono orgánico. La Figura 14, obtenida mediante operadores boléanos, definió que el área de mayor acumulación de Ar también fue la de menor CCC.

Podría esperarse entonces que los terrenos con suelos de más baja CCC sean más susceptibles a sellarse con el mojamiento por lluvias o por aguas de riego de baja conductividad eléctrica, debido a que las partículas de arcilla con más cargas negativas libres sufren mayor repulsión de las fuerzas estructurales dispersivas del agua. Hay que recordar que el sellado de los suelos no es exclusivo del salpique de las gotas sobre suelo desnu-do. De otra parte, puede afirmarse que la CCC de estos suelos estimada a partir de los factores Ar y CO es una aproximación aceptable al momento de elegir la dosis de la enmienda por aplicar.

Concentración salina correspondiente a la CCCEl rango de valores de CCC para la mayoría de

suelos osciló entre 3 y 9 mEq L-1, equivalente a aplicar entre 0.9 y 2.7 t ha-1 de sales de calcio o llevar la CE del agua de riego a 0.34 y 1.1 dSm-1 respectivamente,

ACTA AGRON (PALMIRA). 57 (3) 2008, p 205-216

215

Figura 15. Semivariogramas de arcilla, CCC, Carbono orgánico y pH.

140 5

3

2

1

0

0

0

0

0

00,00 7316,48 14632,97

Lag21949,45 29265,93

0,00

Spherical model (Co = 0,1400; Co + C = 5,2890; Ao = 58370,00; r2 = 0,867;RSS = 1,84); Distancia efectiva = 58370 m

Spherical model (Co = 0,0331; Co + C = 0,1202; Ao = 37070,00; r2 = 0,975;RSS = 8,319E-05); Distancia efectiva = 28170 m

7316,48 14632,97Lag

21949,45 29265,93

105

6804

5103

3402

1701

00 7500 15000

Distancia Separación

22500 30000

70

35

00,00 7316,48

Exponential model (Co= 41,7000; Co + C = 129, 3000; Ao = 3080,00; r2 = 0,934;RSS = 652,); distancia efectiva= 9240 m

Exponential model (Co= 1500,0000; Co + C = 6770,0000; Ao = 9390,00; r2 = 0,918;RSS = 3,415E+06); distancia efectiva= 37070 m

14632,97

Semivariograma de Arcilla Semivariograma CCC

Semivariograma pHSemivariograma Carbono Orgánico

Lag

Sem

ivar

ianz

a

Sem

ivar

ianz

a

Sem

ivar

ianz

a

Sem

ivar

ianz

a

21949,45 29265,93

para garantizar que el agua infiltre adecuadamente en estos suelos (Tabla 2). La relación se obtuvo a partir de la curva de calibración de conductividad eléctrica vs concentración electrolítica (C) de cloruro de calcio en solución [CE (dSm-1) = 0.1059 C (mEq L-1) + 0.0318, r2=0.99].

La recomendación anterior puede convertirse en estrategia útil y económica para los cañicultores del Valle como antesala a metodologías más sofisticadas para mejorar la eficiencia del riego, y, a partir de este estudio, la práctica de ajustar la concentración salina del suelo para prevenir el sellamiento-encostramiento puede planificarse con base en la variabilidad espacial de la CCC y las demás características cartografiadas.

Dependencia espacialLas ecuaciones de regresión de los semivariogra-

mas indicaron que es posible predecir con seguridad la distribución de las variables analizadas, ya que en los cuatro casos hubo alta dependencia espacial con coefi-cientes de determinación cercanos o superiores a 0.90 (Figura 15). Las cuatro variables estudiadas se pueden agrupar en función del comportamiento de las semiva-rianzas: Ar en un grupo, y CCC, C.O y pH en otro.

En el de Ar la dependencia espacial, al leer la pen-diente del semivariograma, fue marcada en los rangos de distancia mediano y corto, como se puede deducir por los fuertes incrementos de la semivarianza en 60 m, 600 m y 2.900 m, que llevan al punto de máxima semi-

Tabla 2. Estadística de características importantes

Característica Kh H2O(mm/h)

Kh ccc(mm/h)

Concentracióninicial

(mEqL-1)CCC

(mEqL-1)CO(%)

Ar(%)

Prueba pareada para Kh H2O vs KhCCC

Máximo 752.6 2143.09 5 15.5 4.42 56.4 P<0.004Mínimo 2.28 2.79 0.47 3.5 0.67 5.1

Promedio 62.20 99.67 1.38 9.89 1.67 28.32Desv. Prom. 58.10 86.54 0.51 2.78 0.55 8.75

EDGAR ENRIQUE MADERO MORALES: CONCENTRACIÓN IDEAL DE ELECTROLITOS EN LA SUPERFICIE DE SUELOS

216

varianza en los 9.240 m con inicio o nugget (intercepto o variación en un mismo punto) relativamente bajo.

En el grupo de CCC, CO y pH la dependencia espacial fue marcada en las distancias de largo rango, con semivarianzas que parten de nuggets muy bajos y bajos, y crecen paulatinamente más allá de los 7.320 m, lo que se reflejó en curvas más tendidas y distancias efectivas relativamente muy grandes: 58.370 m, 28.170 m y 37.070 m, respectivamente (Figura 15).

La intensa variabilidad espacial de la arcilla en los primeros cinco centímetros va de acuerdo con una forma más compleja de aparición de los sedimentos finos en el paisaje aluvial, ya que provienen tanto de la dinámica fisiográfica de los aportes este a oeste de los ríos que desembocan en el Cauca, como de los desbordes transversales de los mismos en las épocas invernales (Botero, 1987; Thompson y Turk, 1998). En cambio, el desarrollo de las variables químicas, que evoluciona-ron a partir de un material predominantemente ígneo básico en un clima semiárido, estaría más en función del drenaje natural y del manejo del suelo imperantes (Summer y Stewart, 1992).

CONCLUSIONES• La CCC de los primeros centímetros del suelo me-

joró significativamente la conductividad hidráulica en la mayoría de los puntos analizados.

• La CCC mostró correlación negativa con el porcen-taje de arcilla y positiva con el de carbono orgáni-co.

• Se obtuvo una ecuación de regresión altamente significativa para estimar la CCC con base en los factores Ar y CO.

• Se comprobó que los suelos estudiados mejoraron la capacidad de lavado.

• Las correlaciones matemáticas entre CCC y otros factores del suelo se pudieron soportar mediante análisis espacial.

AGRADECIMIENTOSA los ingenios Pichichí, Providencia, Manuelita

y Central Tumaco, que oportunamente colaboraron en la etapa de muestreo; al investigador Jesús Galvis, del CIAT, por la asesoría en el montaje del experimento; y a la Universidad Nacional, por facilitar recursos económicos y talento humano para el desarrollo de la investigación.

BIBLIOGRAFÍA1. Botero, P. 1987. Fisiografía y suelos. Bogotá: CIAF. 65p.2. Hillel, D. 2005. Introduction to Environmental Soil Physics.

Europ J Soil Sci 56 (5):681-684.3. Instituto Geográfico Agustín Codazzi. 1969. Mapas del Estudio

Detallado de Suelos y Aptitud Agropecuaria del área plana de los municipios de Palmira, Guacarí, Ginebra y El Cerrito, departamento del Valle.

4. Riezebos, H. Th. 1989. Application of nested analysis of vari-ance in mapping procedures for land evaluation. Soil Use Manag 5 (1): 25-30.

5. Rengasamy, P; Greene, G; Mehanni, A. H. 1984. Identification of dispersive behaviour and management of red brown earths. Aust J Soil Res. 22 : 413-431.

6. So, H. B; Cook, G. D. 1993. The effect of slaking and disperssion on the hydraulic conductivity of clay soils. Catena, Supplement 24: 55-64.

7. Summer, M.E.; Stewart, B. A. 1992. Soil Crusting, chemical and physical processes. Boca Ratón, Florida: Lewis Pub. 372p. (Advances in Soil Science).

8. Thompson, G.; Turk, J. 1998.Physical geology. Orlando-FA:. Saunders College Publishing. 372p.

9. USDA. 1993. Soil Survey Manual. 133 p. (Handbook 18).

ACTA AGRON (PALMIRA). 57 (3) 2008, p 205-216

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Manual simplificado para a redaçao de manuscritos

Antes de redigir o manuscrito leia o documento “Instruçoes aos autores” (http:// www.revistas.unal.edu.co/index.php/acta_agronomica ).Use papel tamanho carta, tinta negra, espaço duplo e letras de fontes nao inferiores a 11 pontos, margem a 3cm. Estruture o manuscrito nas seguintes seçoes:

Preliminar: Na primeira página escreva o título no idioma dos autores e em outro, a lista de autores, a filiaçao institucional (departamento, Faculdade, Universidade, endereço postal) e as abreviaturas de recebido (REC) e aceito (ACEPT). Na segunda página digite o RESUMO e o ABSTRACT (220 palavras), as Palavras-chave e Key-words (3-5, segundo AGROVOC).

Corpo do artigo: Introduçao, Materiais e Métodos, Resultados e Discussao, Conclusoes, Agradecimentos, Bibliografia.

Escreva a lista de referencias bibliográficas em folhas a parte, numeradas. Somente deverao aparecer as citadas no texto (sobrenome do autor, ano). Redigí-las segundo se ilustra a seguir:

Artigos de RevistasRESTREPO S., E. F.; VALLEJO C., F. A.; LOBO A., M. 2008. Fenología de la floración en tomate cultivado y especies silvestres relacionadas. Acta Agron (Palmira) 57 (2): 89-93 Livros

VALLEJO, F. A.; ESTRADA E. I. 2002. Mejoramiento genético de plantas. Palmira: Universidad Nacional de Colombia. 401p.

Complementares: Tabelas (uma por página), títulos de tabelas, Figuras (una por página), Legendas de figuras.

Manual de tramitaçao dos manuscritosEnvie o artigo junto com uma carta de remissao (Modelo1). O Comitê Editorial registrará a data do recebido (REC) quando se ajuste às normas básicas da revista.

Dois revisores vinculados a uma instituiçao diferente da dos autores qualificarao o manuscrito como publicável (com poucas ou muitas correçoes) ou nao. Ao receber a versao final corrigida o Comitê Editorial fixará a data de ACEITAÇAO.

Guía abreviada para la redacción de manuscritos

Antes de redactar el manuscrito lea el documento “Instrucciones a los autores” (http:// www.revistas.unal.edu.co/index.php/acta_agronomica ).Use papel tamaño carta, tinta negra, doble espacio y letras de fuentes no inferiores a 11 puntos; margine a 3cm. Estructure el manuscrito en las siguientes secciones:

Preliminar: En la primera página escriba el título en la lengua de los autores y en otra lengua, la lista de autores, la afiliación institucional (departamento, Facultad, Universidad, dirección postal) y las abreviaturas de recibido (REC) y aceptado (ACEPT). En la segunda página digite el RESUMEN y el ABSTRACT (220 palabras), las Palabras clave y Key-words (entre 3 y 5, según AGROVOC).

Cuerpo del artículo: Introducción, Materiales y Métodos, Resultados y Discusión, Conclusiones, Agradecimientos, Bibliografía. Escriba la lista de referencias bibliográficas en hoja aparte, numeradas. Sólo deberán aparecer las citadas en el texto (apellido de autor, año). Redáctelas según se ilustra a continuación:

Artículos de revistasRESTREPO S., E. F.; VALLEJO C., F. A.; LOBO A., M. 2008. Fenología de la floración en tomate cultivado y especies silvestres relacionadas. Acta Agron (Palmira) 57 (2): 89-93

LibrosVALLEJO, F. A.; ESTRADA E. I. 2002. Mejoramiento genético de plantas. Palmira: Universidad Nacional de Colombia. 401p.

Complementarios: Tablas (una por página), Títulos de tablas, Figuras (una por página), Leyendas de figuras.

Guía de trámite de manuscritosEnvíe el artículo junto con la carta remisoria (Formato 1). El Comité Editorial asignará fecha de recibido (REC) cuando se ajuste a las normas básicas de la revista.Dos árbitros afiliados a una institución diferente a la de los autores calificarán el manuscrito como publicable (con correcciones menores o mayores) o no. Al recibir la versión final corregida el Comité Editorial fijará la fecha de ACEPTACIÓN.

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