Habilidad Combinatoria General Y Específica De Líneas Endogámicas

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. [email protected]; 3 /Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad Nacional de Colombia. A.A. 237, Palmira, Valle del Cauca, Colombia. [email protected]

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

RESUMEN Los 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

ABSTRACT Twelve 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.

INTRODUCCIÓN En suelos deficientes en P disminuye el crecimien- El 43% de la superficie en los trópicos, aproxi- to de la planta y la producción de los cultivos (Clarkson madamente 2050 millones de ha, está ocupada por y Hanson, 1980; Rao, 1996). Las deficiencias de P tienen Oxisoles, Ultisoles o Inceptisoles, que se caracterizan efecto directo sobre la expresión de algunos genes invo- por ser de naturaleza ácida y deficientes en P (Rao et lucrados en la tolerancia a bajo P, como los que codifican al., 1999). En América tropical estos órdenes edáficos fosfatasas, RNAsas (Schaffert et al., 1999). ocupan 1476 millones de ha (72.6% del área) (Howeler, Como se hace necesaria la búsqueda a través del 1990; CIMMYT, 1996) y en Colombia 57% de la su- mejoramiento genético de nuevos cultivares que toleren perficie total (67.5 millones de ha) (Salinas y Castilla, altas saturaciones de aluminio y que sean eficientes en la 1990; León, 1990). toma y uso de P, el presente trabajo tuvo como objetivo

155 ACTA AGRON (PALMIRA). 57 (3) 2008, p 155-160 evaluar la habilidad combinatoria general (HCG) y la Tabla 2. Análisis dialélico para una localidad. Hallauer y específica (HCE) de la tolerancia a bajo P de líneas Miranda (1988). endogámicas de maíz en la altillanura colombiana. Fuente de gl Cuadrados Variacion general r=3; p=12 Medios MATERIALES Y MÉTODOS Repeticiones r-1 2 En los campos experimentales del CIMMYT Entradas [p(p+1)/2]-1 77 M2 CIAT (3° 32ʼ N, 76° 18ʼ Occ) durante 2003-B se hicieron Padres (P) p-1 11 M 21 los cruzamientos dialélicos directos y recíprocos entre P Vs C 1 1 M 22 12 líneas (Tabla 1) seleccionadas de acuerdo con los Cruzas F1s (C) [p(p-1)/2]-1 65 M 23 criterios de absorción y el uso de P (Schaffert et al., ACG p-1 11 M 1999); al momento de la cosecha se mezcló la semilla de 231 ACE p(p-3)/2 54 M 232 cada cruzamiento F1. Simultáneamente se aumentaron las líneas parentales para ser incluidas en la evaluación Error (r-1){[p(p+1)/2]-1} 77 M1 de los cruzamientos F1s directos. Total [rp(p+1)/2]-1 155 La evaluación de los 66 cruzamientos F1s y los 12 padres se hizo en condiciones de estrés de aluminio de habilidad combinatoria general, específica y he- (55%) y dos niveles de P (4 y 15 ppm) en la finca Mene- terosis se estimaron con el programa GENES (Cruz, gua (MN) (Puerto López, 4° 6ʼ 39.11” N, 72° 42ʼ 34.65” 2001). Se estimó la heterosis media para cada uno de Occ). Se usó un diseño de alpha lattice de 6x13 con los cruzamientos F1. tres repeticiones, la parcela útil fue un surco de 5 m -1 y la densidad de 53.000 plantas ha . Para las pruebas RESULTADOS Y DISCUSIÓN de significancia y ajuste de medias se consideraron los Rendimiento de grano genotipos con efectos fijos y las localidades con efectos En la localidad de Menegua alto P (MNAP) el aleatorios. Las variables de respuesta fueron rendimien- -1 coeficiente de variación del rendimiento fue de 12.6%, to de grano ( t ha ) y contenido de P en la hoja de la y de 27.1% en Menegua bajo P (MNBP), resultados mazorca (%), tomada durante floración femenina. coincidentes con los encontrados en la etapa de eva- Los datos generados se analizaron usando el luación y selección de líneas. El análisis de covarianza procedimiento MIXED del programa estadístico SAS del rendimiento de grano de MNBP con MNAP mostró (SAS, 1986). Para el análisis genético se usó la meto- 27% de coeficiente de variación (Tabla 3). dología propuesta por Hallauer y Miranda (1988). En En MNBP se encontraron diferencias estadísticas la Tabla 2 se muestra el análisis de varianza para una altamente significativas para entradas y recogieron el localidad. La prueba de F se hizo contra los errores 78% de la suma de cuadrados total. La suma de cuadra- respectivos suponiendo un modelo mixto. Los efectos dos de entradas descompuestas en suma de cuadrados de padres (P), cruzas (C) y padres vs cruzas (P vs C) Tabla 1. Líneas susceptibles y tolerantes a bajo fósforo mostraron diferencias altamente significativas. Estos incluidas en el diseño dialélico. resultados sugieren la presencia de variabilidad gené- Entry Pedigree CLA Respuesta tica y heterosis en la respuesta al estrés por fósforo. El a bajo P contraste P vs C explicó 29%; los cruzamientos, 66%; y los padres, 5% de la suma de cuadrados de entradas, 1 Gordita Am-S4,5(Mez)-S1-S2B-S3B- CLA301 Susceptible S4B-9-B-B-B lo que sugiere que la heterosis y, por tanto, los efectos 2 SRR-C0SA3HC(41x18)-6-5-3-3-B-B-B CLA302 Susceptible genéticos no aditivos fueron más importantes en la 3 Pob Phaeosp01-S1-23-2-1-B-B-B CLA303 Susceptible tolerancia a bajo fósforo (Tabla 3). 4 (CLA27xCML357)HC10-3-3-3-1-B-B-B CLA304 Susceptible En la descomposición de la suma de cuadrados de 5 Pob Phaeosp01-S1-23-2-4-B-B-B CLA305 Susceptible padres sólo el contraste presentó diferencias altamente 6 Pob Tol a Insect-S1-14-2-2-B-B-B CLA306 Susceptible significativas y explicó 62% de la suma de cuadrados. 7 Pob Phaeosp01-S1-21-3-2-B-B-B CLA307 Tolerante Los resultados sugirieron que si bien la variabilidad 8 Pob Tol a Insect-S1-25-1-2-B-B-B CLA308 Tolerante 9 (CLA27xCML357)HC12-1-1-1-4-B-B-B CLA309 Tolerante genética para la expresión del carácter no se observó 10 Pob Tol a Insect-S1-27-1-2-B-B-B CLA310 Tolerante dentro de cada grupo de padres, el de tolerantes fue 11 (CLA27xCML357)HC8-3-7-4-3-B-B-B CLA311 Tolerante diferente (Tabla 3). 12 Pob Tol a Insect-S1-25-1-3-B-B-B CLA312 Tolerante Los cruzamientos de líneas tolerantes x tolerantes (TxT), líneas susceptibles x susceptibles (SxS) y líneas

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

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 Porcentajes para rendimiento de grano (t ha-1) MNAP Loc5 Alto P MNBP Loc6 Bajo Y b/a Y b Cov a P

Rep 2 0 ns 1 ns 1 ns 1 ns Entradas 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 27.0 Media 4.11 1.5 3.24 1.5 tolerantes x susceptibles (TxS) mostraron diferencias fósforo se observa mayor variación genética dentro de estadísticas altamente significativas y explicaron 12%, los grupos de padres y entre ellos. 22% y 65% de la suma de cuadrados de los cruza- En condiciones de no estrés de fósforo los cruzamientos, respectivamente. Estos resultados sugirieron mientos TxT, SxS y TxS mostraron diferencias estadís- que la expresión del rendimiento en condiciones de ticas altamente significativas. Como los cruzamientos estrés de fósforo es un carácter de tipo oligogénico a TxS explicaron 43% de la variación entre cruzamientos; poligénico. 35%, TxT; y 19%, de SxS, se sugiere que el carácter es Tanto la habilidad combinatoria general (HCG) poligénico. como la específica (HCE) presentaron diferencias es- Se encontraron diferencias estadísticas altamente tadísticas altamente significativas, pero la HCE explicó significativas para HCG y HCE. La HCE explicó 81% 71% de la expresión del carácter. Los resultados sugi- de los cruzamientos; esto sugirió que en condiciones rieron que los genes con efectos no aditivos influyeron de no estrés de fósforo los efectos genéticos no aditivos más en la expresión de la tolerancia a bajo fósforo. fueron los de mayor importancia (Tabla 3). En MNAP se encontraron diferencias estadísticas El análisis del rendimiento relativo en bajo P altamente significativas para entradas que explicaron usando como covariable el rendimiento en alto P (Y b 88% de la suma de cuadrados del total. Los padres, cru- Cov a) mostró diferencias estadísticas altamente signi- zamientos y el contraste de P vs C mostraron diferencias ficativas para las entradas y explicó 67% de la suma de estadísticas altamente significativas y explicaron 4%, cuadrados del total. De la fuente variación entradas, los 38% y 58%, respectivamente. Estos resultados sugi- cruzamientos recogieron 89% y mostraron diferencias rieron la presencia de efectos heteróticos significativos estadísticas altamente significativas. Los padres y el e importantes. Se encontraron diferencias estadística- contraste P vs C mostraron diferencias estadísticas mente significativas dentro de los padres tolerantes, altamente significativas y explicaron el 11%. Los resul- susceptibles y para el contraste de T vs S, distribuyén- tados sugirieron que los efectos genéticos aditivos y no dose en igual porcentaje la variación observada entre aditivos están involucrados en la expresión del carácter los padres; esto sugiere que cuando no hay estrés de y que la heterosis es significativa. No se encontraron

157 ACTA AGRON (PALMIRA). 57 (3) 2008, p 155-160 diferencias estadísticas dentro de los padres tolerantes 5.00 225 4.47 218 y susceptibles, pero sí para el contraste T vs S (65% 4.50 205 de la suma de cuadrados de padres). Se encontraron 4.00 3.50 diferencias estadísticas altamente significativas entre 185 los cruzamientos de líneas TxT, SxS y TxS; estas últi- 3.00 2.50 2.14 165 % mas fueron las que hicieron mayor aporte a la suma de t/ha 2.00 1.63 1.67 cuadrados de los cruzamientos (59%). Estos resultados 145 1.50 sugirieron que la herencia del carácter es poligénica. 1.00 0.76 La HCG y HCE mostraron diferencias estadísticas al- 0.53 125 0.50 109 116 tamente significativas. La HCG explicó 56%, y la HCE 0.00 105 44% de la suma de cuadrados de los cruzamientos, lo Alto Bajo Yb cov A cual sugiere que los efectos genéticos aditivos y no Cruazamientos (C) Padres (P) P vs C (%) aditivos fueron de igual importancia en la expresión del carácter (Tabla 3). Figura 1. Medias de rendimiento (t ha-1) evaluadas en el dialelo de 12 padres contrastantes a bajo P. Análisis de medias En MNBP los cruzamientos mostraron una media de 1.63 t ha-1 y los padres 0.76 t ha-1; la heterosis media descendencia. Las líneas CLA304, CLA310, CLA311, fue de 116%. En MNAP la media de los cruzamientos CLA303 y CLA305 mostraron HCG negativa y medias fue 4.47 t ha-1 y la de los padres 2.47 t ha-1, con hete- por debajo de la media general. Las líneas CLA306, rosis media de 109%. Para el análisis de covarianza la CLA301 y CLA302 mostraron HCG positiva con va- media de padres y cruzamientos fue 0.53 t ha-1 y 1.67 lores de rendimiento por debajo de la media general y t ha-1, respectivamente, con heterosis media de 218% la línea CLA307 mostró HCG negativa y media per se (Figura 1). alta (Figura 2). En MNAP, HCG fue altamente significativa para Análisis de habilidad combinatoria general y espe- todas las líneas. CLA301, CLA312 y CLA306 mostraron cífica HCG positiva y medias por encima de la media general. La HCG en MNBP fue significativa excepto para CLA304, CLA305 y CLA303 mostraron HCG negativa las líneas CLA306 y CLA309. Las líneas CLA312, y medias per se por debajo de la media general. CLA07 CLA308 y CLA309 mostraron HCG positiva y rendi- y CLA302 mostraron HCG positiva con medias per se mientos por encima de la media general de los padres, por debajo de la media general, y las líneas CLA310, sugiriendo que estas líneas, además de ser buenas per CLA309, CLA308 y CLA311 mostraron medias per se se, tienen buena capacidad de transmitir los genes a la altas y HCG negativa. (Figura 2)

0.6 0.6 CLA301 0.4 0.4 CLA302 CLA302

0.2 CLA312 CLA301 CLA312 0.2 CLA307 CLA306 CLA308 0.0 0.HCG CLA306 0.HCG CLA308 CLA311 0.0 CLA309 CLA309 CLA304 CLA304 CLA307 CLA310 CLA310 -0.2 CLA311 CLA303 -0.2 -0.4 CLA305 CLA303 CLA305 -0.4 -0.6 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 Rendimiento en bajo p (t/ha) Rendimiento en Alto p (t/ha)

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

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

Con base en el rendimiento relativo las líneas fueron E63, E59, E52, E66 y E21. La heterosis con con HCG positiva y rendimiento relativo alto fueron respecto a la media de los padres fue superior a cero CLA312, CLA08 y CLA309. CLA310, CLA305 y en todos los cruzamientos con excepción de E60 y fue CLA303 mostraron HCG negativas y rendimientos re- estadísticamente significativa para valores superiores a lativos per se por debajo de la media general. CLA306, 90%. Los cruzamientos con alto rendimiento y buena CLA304, CLA301 y CLA302 presentaron HCG posi- heterosis media están situados en el cuadrante superior tiva y valores de rendimiento per se por debajo de la derecho (Figura 4), en donde se destacan E21, E2, E24, media general. CLA307 y CLA311 mostraron valores E63, E1, E19, E11, E66 y E15. de HCG negativos con valores de rendimiento por en- En seis cruzamientos en MNAP la HCE no mostró cima de la media general (Figura 3). ser estadísticamente diferente de cero: 32 mostraron HCE negativos; y 34, efectos positivos. Los cruzamien- Habilidad combinatoria general específica y hete- tos E34, E8, E30, E17, E59, E63, E45 y E3 mostraron rosis efectos de HCE positivos y altos rendimientos. La En MNBP los efectos de HCE mostraron dife- heterosis media fue superior a cero para la mayoría de rencias estadísticas significativas con excepción de los cruzamientos, excepto para E60. La heterosis fue siete cruzamientos: 38 de los cruzamientos mostraron estadísticamente diferente de cero para cruzamientos efectos de HCE negativos; y 28, efectos positivos. Los con valores superiores a 80%. Los mejores cruzamien- cruzamientos con efectos de HCE positivos más altos tos fueron el E30, E25, E2 E34, E8 y E1 (Figura 5).

0.4 CLA302 0.6 CLA302

CLA301 0.4 CLA312 0.2 CLA301 CLA308 0.2 CLA312 CLA308 CLA309 CLA306 CLA304 0.0 0.0 CLA306 CLA309 0.HCG CLA304 CLA307 0.HCG CLA307 CLA310 CLA310 CLA311 -0.2 CLA311 -0.2

-0.4 CLA303 CLA305 CLA305 CLA303 -0.4 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 HCG Alto P Rendimiento relativo (cov)

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).

1.5 400

E2 1.0 E59 E63 E21 E3E452 E24 E66 300 E12 E15 E31E24 E1 E19 0.5 E2 E8 E21 E48 E13E31 E30E46 E16 E9 E11 E44 E36E4 E9 E11 E30 E54 E32 E19 E15 EE342 E66 E6 200 E36 E4E549 E58 E38 E1E43 0.0 E29 E39 E55E50 E12 E17 E34 E23 E28E42 E4614 E8 E63 E25 E53E14E65 EE178 E38 E16 HCE E57 E22 E37 E61 E13 E5 E40 E3 E1 E2E049 E59 E27 E62 E20 E22 E17 E35 E5 E28 E43 E47 E45 E18 E48 Heterosis media (%) E65 E6 -0.5 E33 E29 E39 E44 E50 E26 100 EE746 E52 E56 E23 E37 E64 E54 E58 E10 E51 E25 E35 E4611EE4575 -1.0 E10 E51 E42 E43 E27 E57 E60 E33 E62 E53 E56 0 E26E40 E60 -1.5 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 Rendimiento bajo P (t/ha) Rendimiento bajo P (t/ha)

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

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

2.00 300

E34 250 E25 E30 E4E559 1.00 EE3863E17 E8 E64 E2 E41 E30 E2E639E36 E45E845E266 200 E31 E6E114 E46 E21 E25 E2 E1 E22 E33 E28 E24E3E25E055 E10 E24 E34 E29 E33 E18 E915 E38 0.00 E19 E7 E6 E31 E26 E6 E1 E27 E4 E5 150 E12 E46 E49 E20 E11 E14 E36 E8 EE4432 E53 E28 E16 E54 E45 E35 E47 E13 E16 E13 E32 E39 E52 E21 E17 E22E4E062 E65 E56 E15 E44 E27 E4 E12 E329 E5 E63 HCE E3 E40 E41 EE911 E57 E23 E56 EE195E518 E48 -1.00 E23 E51 100 E53 E7 E10 E35 E64E66E59 E37 E20 E61 E58 Heterosis media (%) E49 E50 EE4432 E51 E4675 50 E44 E37 E62 -2.00 E57 E58 0 E60 E60 -3.00 -50 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00

Rendimiento altoP (t/ha) Rendimiento alto P (t/ha)

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

CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA En la tolerancia a bajo P están involucrados los 1. CIMMYT, 1996. CIMMYT South American Regional Maize efectos genéticos no aditivos y aditivos, pero predo- Program (SARMP). Final review. CIAT, Cali, Colombia. 15p. minaron los no aditivos cuando aumentó el estrés de 2. Clarkson, D. T.; Hanson, J. B. 1980. The mineral nutrition of fósforo. higher plants. Annu Rev Plant Physiol 31: 239-298 La herencia de la tolerancia a bajo P fue poligé- 3. Cruz, C. 2001. Programa Genes V. Windows. Aplicativo com- nica en condiciones de bajo y alto fósforo, cuando se putacional em genetica e estatistica. Universidade Federal de analizó a través del rendimiento relativo en los dos Viçosa. 280p. niveles de P. 4. Hallauer, A. R; Miranda, J. B. 1988. Quantitative genetics in Maize breeding. 2nd ed. Ames, USA: Iowa State University La heterosis para la tolerancia a bajo fósforo fue Press. 468 p. estadísticamente diferente de cero, y fue mayor en 5. Howeler, R.H. 1990. Técnicas efectivas de selección para buscar condiciones de estrés de bajo fósforo. tolerancia a la toxicidad del aluminio. In: Salinas, J. C.; Gourley, Las líneas CLA06, CLA312, CLA01 y CLA302 L. M. (Eds). Sorgo para suelos ácidos. Cali, Colombia. 354p. mostraron HCG positiva tanto en bajo como en alto 6. León, L. A. 1990. Disponibilidad del fósforo en los suelos ácidos del trópico americano. In: Salinas, J. C.; Gourley, L. M. (Eds). fósforo y las CLA304, CLA310, CLA311, CLA303 y Sorgo para suelos ácidos. Cali, Colombia. 354p. CLA305 mostraron HCG negativa. 7. Rao, I. M. 1996. The role of phosphorus in photosynthesis. 173-294. In: Pessarakli, M. (Ed). Handbook of Photosynthesis. AGRADECIMIENTOS New York: Marcel Dekker. 8. Rao, I. M.; Friesen, D. K.; Osaki, M. 1999. Plant adaptation to A Claudio Romero, Néstor Romero, Joel Bolaños phosphorus-limited tropical soil. 61-95. In: Pessarakli, M. (Ed). y Luz Karime Gómez, por la colaboración en el trabajo Handbook of plant and crops stress. 2nd ed. New York: Marcel de campo; a Myriam Cristina Duque, por la dirección Dekker. en la parte de análisis estadístico; y a Juan Carlos Pérez, 9. Salinas, J. G.; Castilla, C. E. 1990. Estrategias para el uso y por las correcciones del escrito. manejo de los suelos ácidos en América Tropical. In: Salinas, J. C.; Gourley, L. M. (Eds). Sorgo para suelos ácidos. Cali, El artículo se derivó de la tesis doctoral de F. A. Colombia. 354p. Salazar Villarreal, adelantada con la dirección de los 10. SAS. 1986. SAS/STAT Guide for personal computers. doctores L. A. Narro L. y F. A. Vallejo C., ﬁnanciada 11. Schaffert, R. E.; Alves, V. M. C.; Parentoni, S. N.; Ra- por el Centro Internacional de Agricultura Tropical ghothama, K. G. 1999. Genetic control of phosphorus (CIAT), Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz uptake and utilization efﬁciency in maize and sorghum y Trigo (CIMMYT) y Colciencias. under marginal soil conditions. In: http://www.cimmyt. org/ABC/map/research_tools_results/wsmolecular/ workshopmolecular/WSdroughtGeneticcontrol.htm Ac- cess: 05/08/2006

160 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: [email protected]

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

RESUMEN En 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.

ABSTRACT The 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

INTRODUCCIÓN delos de señalización celular, transporte célula a célula, La transformación genética se ha usado en la ma- importe nuclear de proteínas y ADN y mecanismos de nipulación genética de más de 120 especies por medio integración genómica (Tzﬁra y Citovsky, 2000). de Agrobacterium tumefaciens. Partiendo de un modelo Esta metodología se ha establecido para dicotile- biológico usado por la naturaleza se ha desarrollado una dóneas y recientemente en monocotiledóneas. Ofrece técnica que no sólo ha permitido transformar genética- ventajas sobre los otros sistemas de transformación, mente organismos vegetales, sino el desarrollo de mo- como transferir ADN a las células vegetales con ter-

161 ACTA AGRON (PALMIRA). 57 (3) 2008, p 161-166 minaciones definidas, fragmentos de ADN grandes con del tejido transformado. Además posee el gen reportero pocos o ningún rearreglo, con alta reproducibilidad y GUSPlus® (ß-glucuronidasa), que contiene la secuencia sin necesidad de utilizar equipos costosos. de un péptido rico en glicina (PRG), la cual facilita la Los cultivares modernos de caña de azúcar son excreción extracelular de la ß-glucuronidasa acelerando híbridos interespecíficos con alto nivel de ploidía, lo la expresión del gen GUS in vivo. El plásmido también que dificulta el mejoramiento genético convencional posee un gen fuera de la región del ADN-T, que confiere debido a la compleja base genética del cultivo. Estas resistencia a la kanamicina, antibiótico con el cual se características hacen necesario desarrollar sistemas de selecciona la bacteria. mejoramiento utilizando la ingeniería genética con el fin También se evaluaron dos cepas (EHA105 y de introducir genes de interés en variedades o híbridos LBA4404) que llevan el plásmido pCambia 2301, el comerciales (Lakshmanan et al., 2005). cual contiene el gen de selección nptII (neomicina fosfo- Son varios los reportes de éxito en la transforma- transferasa II) para la selección del tejido transformado ción de caña de azúcar usando diferentes metodologías y otorga resistencia a los antibióticos aminoglicósidos como el bombardeo de partículas (Gallo-Meagher e (neomicina, kanamicina, paromomicina y gentami- Irvine, 1996), electroporación (Arencibia et al., 2000) y cina). También posee el gen reportero GUS y un gen usando Agrobacterium (Manickavasagam et al., 2004). fuera de la región del T-DNA que confiere resistencia Algunas de las características que se han introducido en a kanamicina. el germoplasma son resistencia a herbicidas (Falco et al., Las cepas bacterianas se activaron en medio LB 2000; Leibbrandt y Snyman 2003), resistencia a virus (Sambrook et al., 1989), suplementado con 50 mgL-¹ (Rangel et al., 2002; Gilbert et al., 2005) y resistencia de kanamicina durante 16 horas a 28°C en agitación a insectos (McAllister et al., 2004). continua (240 rpm). El cultivo se diluyó hasta alcanzar El objetivo del presente trabajo fue desarrollar una una densidad óptica de 0.2600nm en el medio IM (Va- metodología de transformación genética de variedades quero, 1999), en agitación a 240 rpm a 28°C durante comerciales colombianas de caña de azúcar usando 2 horas en oscuridad. Las condiciones se establecieron Agrobacterium tumefaciens. La transformación en cada en ensayos preliminares con diferentes medios de ac- paso se evaluó mediante la expresión transitoria del gen tivación y densidades ópticas (0.2, 0.4, 0.6, 0.8 y 1.0 a GUS en callos embriogénicos y en explantes meriste- 600nm de absorbancia). máticos con alta capacidad de regeneración. Los callos se sumergieron en solución bacteriana y se sometieron a infiltración por vacío de 84.43 kPa MATERIALES Y METODOS por cinco minutos. Los explantes de rodajas de tejido Se utilizaron dos tipos de tejido (explantes me- meristemático se infiltraron durante una hora. Los te- ristemáticos y callos embriogénicos) de tres genotipos jidos se secaron en papel filtro estéril Whatman N° 1 y de caña de azúcar (CC85-92, CC84-75 y CC87-505). se transfirieron a medio de cocultivo sólido (Gallo- Me- Los callos embriogénicos se indujeron a partir de tejido agher e Irvine, 1996) suplementado con acetosiringona. meristemático de la parte basal del tallo de plantas de El cocultivo se realizó en condiciones de oscuridad y 3 meses de edad crecidas en invernadero, en medio humedad relativa de 49% y 21° C. El tiempo de cocultivo de inducción de callos MIC (Gallo-Meagher e Irvine, se evaluó desde 1 a 7 días. Después del cocultivo los tejidos se lavaron con 1996). Los callos se mantuvieron en condiciones de -¹ oscuridad a 28°C por aproximadamente seis sema- cefotaxima 500 mgL para eliminar la bacteria del teji- nas. Los callos producidos se subcultivaron cada dos do. El tejido se secó y se realizó la prueba de expresión semanas en medio nuevo de inducción. Los explantes transitoria del gen GUS. meristemáticos consistieron en rodajas tomadas de los La evaluación transitoria del gen reportero GUS- ® 10 primeros centímetros de la parte apical del tallo de Plus y GUS se realizó según Jefferson et al. (1987) plantas crecidas en campo de 6 a 8 meses de edad. Am- y McCabe et al. (1988). El tejido se mantuvo en esta bos tejidos se esterilizaron y se mostraron una capacidad solución a 37° C por 24 horas. de regeneración preliminar superior al 85%. Los ensayos de transformación se realizaron en un En los ensayos se usaron tres cepas de Agrobacte- arreglo multifactorial donde se evaluaron las variables rium (AGL-1, EHA105 y LBA4404) que llevan el vector medio de activación bacteriana (3) y fase de creci- pCambia 1305.2, el cual contiene el gen de selección miento de la bacteria (5); para variable combinación hptII (higromicina fosfotransferasa II), que confiere cepa-plásmido se evaluaron dos combinaciones cepa resistencia al antibiótico higromicina B para la selección plásmido para los genotipos CC 85-92 y CC 87-505; y

162 MARTHA LILIANA BONILLA BETANCOURT: EXPRESIÓN DEL GEN GUS EN CAÑA DE AZÚCAR tres para el genotipo CC 84-75 (Tabla 1). Se evaluaron 1100% en 30 tratamientos para los genotipos CC 85-92 y CC Explantes Callos 90% 87-505 y 45 para el genotipo CC 84-75; se evaluaron 32 80% callos embriogénicos por tratamiento. La variable de 70% respuesta fue la expresión transitoria del gen reportero 60% GUS. El análisis de los datos fue descriptivo debido a 50% la carencia de repeticiones y el bajo número de datos GUS 40% por tratamiento. Para los ensayos con los explantes 30% 20% meristemáticos (20 por tratamiento) se evaluó sólo 10% la densidad óptica de la bacteria a 0.2 a 600nm. En la (%) de expresión del gen 0% prueba transitoria del gen reportero GUSPlus® y GUS CC 85-92 CC 84-75 CC 87-505 se incluyó como control positivo tejido vegetal de arroz AGL-1- EHA105- EHA105- transformado pC 1305.2 pC 1305.2 pC 2301 Tabla 1. Variables evaluadas en los ensayos de trasformación combinaciones cepa-plásmido mediante Agrobacterium tumefaciens Figura 1. Respuesta de los genotipos a las diferentes Factores Modalidades o niveles combinaciones cepa-plásmido en callos embriogénicos y explantes meristemáticos. Genotipo CC 87-505: EHA 105/pCambia 1305.2 EHA 105/pCambia 2301 Se lograron mejores resultados cuando la bacteria Genotipo: CC 84-75: se encontraba a una D.O de 0.2600nm al momento de la EHA 105/pCambia 1305.2 Combinación cepa- plásmido AGL-1 /pCambia 1305.2 inducción con acetosiringona. A medida que la densidad EHA 105/pCambia 2301 óptica fue mayor, el porcentaje de callos GUS positivo Genotipo: CC 85-92: disminuyó, llegando en algunos casos a cero. Esto in- EHA 105/pCambia 1305.2 AGL-1 /pCambia 1305.2 dica la importancia de la concentración de la bacteria IM (Vaquero, C., 1999) al momento de inducir los genes vir. MR(Zi- Zhang et al., 2004) Medios para la activación bacteriana La respuesta en la expresión fue signiﬁcativamente Tabares, E (CIAT, comunicación personal) superior en el día 7 de cocultivo (Figura. 2). Similar 0.1 resultado reportaron Hoshi et al. (2004) en la transfor- 0.2 mación genética de lirio mediada por Agrobacterium. Densidad óptica de la bacteria a 0.4 600nm de absorbancia 0.6 Sin embargo, se ha reportado que periodos prolongados 0.8 de cocultivo pueden favorecer sobrecrecimiento de la 1.0 bacteria y muerte del tejido (Manickavasagam et al., 2004). En caña de azúcar se ha reportado como tiempo RESULTADOS Y DISCUSIÓN óptimo de cocultivo 3-4 días (Manickavasagam et al., Expresión transitoria del gen GUS utilizando callos 2004; Zi-Zhang, 2004). En el presente estudio se eva- embriogénicos luaron estos días de cocultivo, pero además se evaluaron Los resultados indicaron respuesta diferencial de los días 1 y 2 al igual que los días 5, 6 y 7. En los días los genotipos a las combinaciones cepa-plásmido eva- de cocultivo 3 y 4 las expresiones del gen GUS fueron luadas (Figura 1). El genotipo CC85-92 mostró mayor de 7.8% y 3.7% en promedio, respectivamente. En el expresión del gen GUS cuando se transformó con la cepa séptimo día de cocultivo se obtuvo en promedio para AGL-1-pCambia 1305.2 (Tabla 2). El vector pCambia los tres genotipos el 60.86% de expresión. La expresión 1305.2 evaluado con tres cepas de A. tumefaciens del gen GUS en callos embriogénicos se observa en la mostró comportamiento diferencial en la capacidad de Figura 3. transformación, similar a lo obtenido con el plásmido pCambia 2301 evaluado con dos cepas. Sin embargo, los Expresión transitoria del gen GUS utilizando ex- ensayos con las dos cepas no mostraron buena expresión plantes meristemáticos del gen GUS, excepto con el genotipo CC87-505. Con Con explantes meristemáticos se obtuvieron por- la cepa LBA 4404 no hubo expresión. Esto coincide centajes superiores de transformación (Figura. 1). El ge- con lo sugerido por Amoah et al. (2001) acerca de la notipo CC85-92 con la cepa AGL-1-pCambia 1305.2 en habilidad de diferentes vectores en la misma cepa de el medio de activación IM presentó expresión transitoria Agrobacterium para transferir el ADN-T. del gen GUS de 100%. El genotipo CC84-75 presentó la

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

Medio de Densidad Callos Variedad Activación Cepa Plásmido óptica Call os N° GUS+ Dí a. 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 3. Expresión transitoria del gen GUS en explantes meristemáticos.

Tiempo % de N° de Exp de e xpresión Variedad Cepa Plásmido D.O Expl antes Medio AC1 gus+ inoculación 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 1/ Medio de activación bacteriana

80% CC 85-92 70% 60% CC 84-75

50% CC 87-505 Figura 2. Efecto del tiempo 40% de cocultivo en la expresión

GUS transitoria del gen GUS 30% 20% positiva del gen positiva del gen (%) de expresión 10% 0% 1 2 3 4 5 6 7 Días de cocultivo mayor expresión con la cepa EHA105 pCambia 1305.2. génesis directa utilizando explantes meristemáticos. Los de 75% El genotipo CC87-505 presentó mejor expresión resultados obtenidos por Snyman et al. (2006); Desai et con la cepa EHA 105 pCambia 2301 con 100%, y 75% al. (2004) y Mulleegadoo y Dookun- Saumatally (2005) con la cepa EHA105-pCambia 1305.2 (Tabla 3). La han demostrado ciertas ventajas del uso de explantes expresión del gen GUS en explantes meristemáticos se sobre callos embriogénicos para la transformación observa en la Figura 4. utilizando el bombardeo de partículas. La regenera- En caña de azúcar se han reportado resultados ción por la vía de embriogénesis directa ha permitido positivos de transformación mediante la vía de embrio- obtener hasta 72% de plantas transgénicas a partir de

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

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. explantes meristemáticos. Estas ventajas se refieren a Moreno, Ricardo Acuña, Paul Chavarriaga, Claudia la reducción en el tiempo de cultivo. Además, se ha Flórez y Eddie Tabares, por sus valiosos aportes durante evidenciado reducción de variación somaclonal debido el desarrollo de la investigación. a que se acorta el tiempo de exposición a hormonas de El artículo se derivó de la tesis de maestría de crecimiento como el 2,4D (Hoy et al., 2003). M. L. Bonilla. Los resultados indican que con el uso de explantes meristemáticos se desarrolla un sistema rápido y efi- BIBLIOGRAFIA ciente de transformación para la obtención de plantas 1. Amoah, B.K.; Wu, H.; Sparks, C.; Jones, H.D. 2001. Factors transgénicas. Además, permitiría mejorar la eficiencia influencing Agrobacterium- mediated transient expression de transformación de genotipos recalcitrantes a la trans- of uidA in wheat inflorescence tissue. J Exp Bot 52 ( 38): formación cuando se usan callos embriogénicos. 1135-1142. 2. Arencibia, A.D.; Carmona, E.; Cornide, M.T.;Menéndez, E.; Mo- lina, P. 2000. Transgenic sugarcane (Saccharum spp). p188-206 CONCLUSIONES In: Bajaj, S.S (ed) Biotechnology in agriculture and forestry 46. Se identificó respuesta diferencial de los genotipos Heidelberg: Springer. (Transgenic crops 1). a las combinaciones cepa–plásmido evaluadas. 3. Desai, N.S.; Suprasanna, P.; Bapat, V.A. 2004. Simple and reproducible protocol for direct somatic embryogenesis from La mayor expresión del gen GUS fue evidente cultured immature inflorescence segments of sugarcane (Sac- cuando la bacteria fue inducida en el medio de acti- charum spp.). Curr Sci. 87: 764-768. vación IM conteniendo MES pH 5.6, MgCl2 y aceto- 4. Falco, M.C.; Tulmann, Neto A.; Ulian, E.C. 2000. Transformation siringona (200 µM). Así mismo, se determinó que la and expression of a gene for herbicide resistance in Brazilian sugarcane. Plant Cell Rep 19:1188–1194. bacteria debe tener una densidad óptica de 0.2 600nm al 5. Gallo-Meagher, M.; Irvine, J.E. 1996. Herbicide resistant sugar- momento de la inducción de los genes vir. La mayor cane containing the bar gene. Crop Sci 36:1367–1374. expresión del gen GUS se obtuvo después de siete días 6. Gilbert, R.A.; Gallo-Meagher, M.; Comstock, J.C.; Miler, J.D.; de cocultivo. Jain, M.; Abouzid, A. 2005. Agronomic evaluation of sugarcane Se demostró superioridad de los explantes meris- lines transformed for resistance to Sugarcane mosaic virus Strain temáticos en la respuesta a la expresión transitoria del E. Crop Sci 45: 2060–2067. gen GUS. 7. Hoshi, Y.; Kondo, M.; Mori, S.; Adachi, Y.; Nakano, M.; Kobayashi, H. 2004. Production of transgenic lily plants by Agrobacterium–mediated transformation. Plant Cell Rep 22: AGRADECIMIENTOS 359 -364. A las entidades financiadoras Colciencias (código 8. Hoy, J.W.; Bischoff,K.P.; Milligan, S.B.; Gravois, K.A. 2003. Effect of tissue culture explant source on sugarcane yield com- 22141216771) y Cenicaña; a la Universidad Nacional ponents. Euphytica 129: 237-240. de Colombia, sede Palmira, y a los doctores Carlos

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

9. Jefferson R.A.; Kavanagh T.A.; Bevan M.W. 1987. GUS fusions: 16. Rangel, M.; Tabares, E.; Lentini, Z.; Tohme, J.; Mirkov, E.; ß-glucuronidase as a sensitive and versatile gene fusion marker Victoria, J.; Ángel, F. 2002. transformación de plantas de caña in higher plants. EMBO J 6: 3901-3907. de azúcar susceptibles al síndrome de la hoja amarilla. Rev Col 10. Lakshmanan P.; Geijskes, J.; Aitken, K.; Grof, C.; Bonnett, G.; Biotec 4 (1): 54-60. Smith, G. 2005. Sugarcane Biotechnology: The challenges and 17. Sambrook, J.; Fritsch, E.F.; Maniatis, T. 1989. Molecular clo- opportunities. In Vitro Cell Develop Biol Plant 41: 345–363 ning: a laboratory manual, 2nd ed. N.Y.: Cold Spring Harbor 11. Leibbrandt, N. B.; Snyman, S.J. 2003. Stability of gene expres- Laboratory Press. (PAGINAS) sion and agronomic performance of a transgenic herbicide-resis- 18. Snyman, J.S.; Meyer, M.G.; Richards, M.J.; Haricharan, N.; tant sugarcane line in South Africa. Crop Sci 43: 671–677. Ramgareeb, S. Huckett, I.B. 2006. Refining the application of 12. Manickavasagam, M.; Gavapathi, A.; Anbazhagan, V.R.; direct embryogenesis in sugarcane: effect of the developmental Sudhakar, B.; Selvaraj, N.; Vasudevan, A.; Kasthurirengan, S. phase of leaf disc explants and the timing of DNA transfer on 2004. Agrobacterium-mediated genetic transformation and de- transformation efficiency. Plant Cell Rep 25: 1016- 1023. velopment of herbicide-resistant sugarcane (Saccharum species 19. Tzfira, T.; Citovsky V. 2000. From host recognition to T-DNA hybrids) using axillary buds. Plant Cell Rep 23: 134–143. integration: the function of bacterial and plant genes in the 13. McAllister, C.D.; Bischoff, K.P.; Gravois, K.A.; Schexnayder, Agrobacterium-plant cell interaction. Mol Plant Pathol 1( 4): H.P.; Reagan, T.E. 2004. Transgenic Bt-corn affects sugarcane 202-212. borer in Louisiana. Southwest Entomol 29: 263–269. 20. Vaquero, C. 1999. Transient expression of a tumor specific 14. McCabe, D.E.; Swain, W.F.; Martinell, B.J.; Christou, P. 1988. single- chain fragment and chimeric antibody in tobacco leaves. Stable transformation of soybean (Glycine max) by particle Proc Natl Acad Sci USA. 96: 11128-11133. acceleration. Bio/ Technol 6: 923-926. 21. Zi Zhang Wang. 2004. Trehalose synthase gene transfer me- 15. Mulleegadoo, K.D.; Dookun-Saumtally, A. 2005. Genetic diated by Agrobacterium tumefaciens enhances resistance to transformation of sugarcane by microprojectile bombardment osmotic stress in sugarcane. p 529-534. In: Proc Internl Symp. of young leaf rolls. Proc Int Soc Sugar Cane Technol 25: On Sustain Sugarcane and Sugar Production Technol, Naming, 579–583. P.R. China.

166 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 Maravilla Molecular 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: [email protected]

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

RESUMEN Se 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.

ABSTRACT A 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.

INTRODUCCIÓN especial las causadas por virus del género Begomovirus El tomate es una hortaliza de importancia eco- (familia Geminiviridae). nómica. La producción mundial de 4.599.000 ha se La mayoría de los begomovirus tienen genomas incrementó en 3.5 % entre 2000 y 2005. En Colombia, bipartitos (ADN-A y B) empaquetados en partículas mientras en 2000 se cosecharon 17.264 ha, en el 2006 se geminadas (Fauquet et al, 2003). Son transmitidos por sembraron 8.688 ha para una reducción estimada entre la mosca blanca Bemisia tabaci Genn y causan pérdidas 241.987 y 375.082 toneladas (Corporación Colombia signiﬁcativas en cosecha (Morales y Anderson, 2001). Internacional, 2006). Una de las causas principales En Colombia se han registrado brotes de begomo- de la disminución en la producción es la aparición de virus en cultivos de importancia económica en varios nuevas enfermedades virales (Morales et al., 2002), en departamentos (Morales et al. 2000, 2002). En los últi-

167 ACTA AGRON (PALMIRA). 57 (3) 2008, p 167-173 mos años el Valle del Cauca ha sufrido la incidencia de mantuvo en el invernadero para transmisión con mosca estos virus en plantaciones de tomate y habichuela. Estas blanca (B. tabaci, biotipo B) a la variedad Kyndio. Las epidemias también están asociadas con la aparición del plantas se renovaban periódicamente de acuerdo con el biotipo B de B. tabaco, más agresivo que el biotipo A. ciclo de vida de la mosca blanca. La invasión también ha sido favorecida por periodos de Se extrajo ADN de hojas jóvenes (Giltberson et sequía prolongada que favorecieron la reproducción de al., 1991). La caracterización del componente A del esta mosca blanca y el desplazamiento de Trialeurodes begomovirus se realizó mediante PCR utilizando vaporariorum Westwood (Morales et al., 2002). las parejas de cebadores PAR1c715 y PAL1v1978, El control de virus está orientado a disminuir las PAR1C496/PAL1v1978 y PAL1c1960/PAR1v722 (Zhou poblaciones del vector mediante el uso de insecticidas, et al., 1997). Para la caracterización parcial del ADN-B pero la mosca blanca ha desarrollado resistencia a los se utilizó la pareja de cebadores PCRc2 y PBL1v2040, insecticidas tradicionales y los nuevos productos son que amplifican un fragmento de aproximadamente 600 costosos y no logran controlar las altas poblaciones de pb (Rojas et al., 1993). La concentración final fue Buffer B. tabaci. Igualmente el control biológico y las prácticas 1X, 1.5 mM de MgCl2, 0.2 mM de dNTPs y 0.2 µM culturales no logran disminuir las altas poblaciones. de cebadores y una U de Taq polimerasa (Promega, Por estas razones el desarrollo y uso de variedades Madison, WI). Las condiciones de amplificación inclu- resistentes a los begomovirus son la mejor alternativa yeron un primer ciclo de denaturación a 94 ˚C durante de control. Sin embargo, a pesar de que el tomate es un minuto, alineamiento de los cebadores a 52 ˚C por una especie originaria del neotrópico, el mejoramien- 90 s y extensión a 72 ˚C por 90 s, seguido de 30 ciclos to genético se ha llevado a cabo en la zona templada de 94 ˚C por 30 s, 52 ˚C por un minuto y 72 ˚C por un (Morales, 2001) y las variedades comerciales no están minuto con una extensión final de cinco minutos a 72 adaptadas a las condiciones y plagas del trópico. ˚C. Se utilizaron como control positivo muestras de En este trabajo se evalúan líneas _desarrolladas ADN en las que se había detectado begomovirus, y en Florida, Estados Unidos, contra un begomovirus de como control de reacción la mezcla sin ADN. Los origen neo-tropical (Tomato mottle virus) e incluidas productos amplificados se observaron en geles de dentro de un grupo de fuentes de resistencia a diversos agarosa al 1.2 %, se tiñeron en solución de bromuro begomovirus por el Centro Asiático para el Mejora- de etidio y se visualizaron en luz ultravioleta. miento y Desarrollo de la Horticultura (AVRDC)_ como Los productos de tamaño esperado se clonaron posibles fuentes de resistencia para el mejoramiento en el vector pGEM-T Easy (Promega, Madison, WI), de la variedad Unapal Maravilla, con características utilizado para transformar células competentes DH5α. agronómicas deseables, pero altamente susceptible a Los plásmidos se purificaron con el Kit QIAprep (QIA- begomovirus. GEN GmbH, Hilden, Germany) utilizando los cebadores M13 y T7 y el Kit Big-Dye Terminator v1.1 Cycle MATERIALES Y MÉTODOS Sequencing (Applied Biosystems, Foster City, CA) en El trabajo se realizó en el laboratorio y los inverna- un secuenciador automático ABI Prism -377 (Applied deros de la Unidad de Virología del Centro Internacional Biosystems, Foster City, CA). de Agricultura Tropical (CIAT), Palmira, Colombia. Las secuencias se editaron en el programa SE- La evaluación de campo se realizó en el Centro Expe- QUENCHER 4.6 y se formaron grupos, contigo. La rimental de la Universidad Nacional de Colombia, sede totalidad de la secuencia ADN-A y las secuencias Palmira (CEUNP). parciales de los genes se compararon mediante el algo- Las semillas de la variedad Unapal Maravilla se ritmo blast con la base de datos del Nacional Center for www.ncbi.nlm.nih.gov obtuvieron del CEUNP. Las semillas de las líneas Biotechnology Information ( ). resistentes FLA 496-11-6-1-0, FLA 478-6-3-1-11, FLA Para estandarizar el método de inoculación del 456-4, FLA 653-3-1-0, y de la susceptible CLN 206 D virus para la evaluación de las líneas se hizo un ensayo fueron proporcionadas por el AVRDC. Las semillas preliminar en invernadero. Plantas de la variedad sus- de la variedad Kyndio fueron adquiridas a Semillas ceptible Unapal Maravilla fueron expuestas a 5, 10, 15 y Arroyave. La germinación se realizó en bandejas en 20 moscas blancas infectadas con el biotipo B del virus condiciones de casa de malla y se trabajó con plántulas en jaulas individuales (cilindros de acetato de 8 cm de en la etapa de dos hojas verdaderas. diámetro y 11 cm de alto tapados en uno de los extremos El virus se obtuvo de plantas sintomáticas prove- con tul pintado de negro) durante 48 horas. El ensayo nientes de Rozo (Valle del Cauca). El aislamiento se se montó en un diseño completamente al azar con 10

168 ANA KARINE MARTÍNEZ A.: CARACTERIZACIÓN MOLECULAR DE UN BEGOMOVIRUS DEL TOMATE. repeticiones de una planta. A las 48 horas se retiraron un diseño de bloques completos al azar con 3 repeti- por succión las moscas. En las evaluaciones posterio- ciones, cada repetición con 5 plantas. Las plántulas se res se utilizaron diez moscas por planta (incidencia del sembraron en campo a los 20 días. Se tomaron datos de 80%) y diez plantas por genotipo (28 °C durante el día rendimiento, longitud, ancho, peso y número de lóculos y 23 °C en la noche, 80% de humedad). del fruto (5 frutos por planta). Los análisis se realizaron La incidencia de la enfermedad (porcentaje de utilizando el paquete SAS versión 7 para Windows. plantas infectadas por genotipo) y la severidad se midieron semanalmente por tres veces y después de quince RESULTADOS días de la inoculación. La severidad se calificó como Caracterización molecular del virus ausencia de síntomas (0), leves visibles después de bús- queda cuidadosa (1), leves más visibles (2), moderados Se obtuvo un contig de 2.596 nucleótidos del sobre la mayoría de la planta (3) y síntomas severos (4) ADN-A del begomovirus. El aislamiento mostró (Piven et. al., 1995). La infección por begomovirus se identidad de 91% con el virus del mosaico amarillo confirmó mediante hibridación dot blot y PCR. del tomate, aislamiento de Guadalupe (Tomato yellow El ADN viral se detectó en hojas jóvenes de mosaic virus¬- ToYMV). La identidad de la secuencia plantas inoculadas por las técnicas de dot blot y PCR. de aminoácidos con el gen de la replicasa fue del 90% La PCR se hizo con la pareja de cebadores PAR1c715/ y para la proteína de la cápside fue mayor de 98%, PAL1v1978. Para el dot blot se homogenizaron 5 mg compartida con los aislamientos de ToYMV de Panamá, de tejido fresco macerado con nitrógeno líquido con Guadalupe y Venezuela. Con el clon 600 pb., obtenido de 50 µl NaOH 0.4M. Cinco microlitros de cada muestra la amplificación del ADN-B, se alcanzó 98% de identidad se puntearon en una membrana de nylon (Hybond de aminoácidos con la proteína de movimiento viral. N+- Amersham), incluyendo plantas sanas e infectadas como control positivo. La membrana se sumergió Evaluación de los genotipos para la resistencia al durante cinco minutos en solución de Tris 1M (pH ToYMV 7.4)/ NaCl 0.5 N y por 5 minutos en etanol al 95% para Los valores de incidencia fueron altos. Desde los eliminar el color verde de los puntos y se fijó el ADN 14 días después de la inoculación (DDI) las variedades utilizando luz ultravioleta. La sonda para la detección Kyndio y Unapal Maravilla ya habían alcanzado 100% se produjo a partir de un clon generado en la caracte- de incidencia. Este mismo porcentaje se presentó a los rización molecular parcial del virus con el Dig High 28 DDI en las líneas FLA 653-3-1-0 y CLN2026D, re- Prime DNA Labeling and Detection Kit II (Roche, portadas como susceptibles. La línea FLA 478-6-3-1-11 Penzberg, Germany). La prehibridación e hibridación se tuvo el valor más bajo seguida por FLA 496-11-6-1-0, hicieron a 42 °C y los lavados a temperatura ambiente. y FLA 456-4 (Tabla 1). Las membranas se expusieron a películas fotográficas Los índices de severidad mostraron diferencias en para detectar la reacción de quimioluminiscencia. la respuesta de los genotipos. En la línea FLA 653-1-0, La presencia del virus se confirmó por PCR en 100 que al final de la evaluación presentó síntomas en todas individuos. El ADN se extrajo según el método de De las plantas, el índice de severidad promedio fue uno. Barro y Driver (1997) con algunas modificaciones. Cada Las variedades Unapal Maravilla y Kyndio, en las que mosca, colocada en un eppendorf de 1.5 ml, se maceró la incidencia fue del 100%, los índices de severidad con un pistilo de vidrio humedecido con el buffer de fueron 3.4 y 3.5, respectivamente. lisis (KCl 50 mM, Tris-HCl pH 8.4 10 mM, Tween 20 Los análisis de varianza, con confiabilidad de 0.45%, NP-40 0.45%, proteinasa K 500 µg/ml) y se 95%, mostraron diferencias significativas entre los agregaron 20 µl del mismo buffer. Se incubó a 65 ºC por genotipos evaluados. Las pruebas de Duncan, a partir 20 minutos con una denaturación final por 10 minutos a de los 21 DDI, formaron el grupo de las variedades 94 ºC. Finalmente se agregaron 25µl de agua bidestilada Unapal Maravilla y Kyndio (severidad promedio 3.0), estéril, utilizando 5µl por reacción de PCR. un segundo grupo conformado por la línea CLN 2026D Se realizó análisis de varianza utilizando el pa- (1.7) y el tercer grupo que reunió las líneas FLA (seve- quete SAS versión 7 para Windows (SAS Institute Inc., ridad inferior a 1.0). Cary, NC, USA). En detección del virus la técnica dot blot fue La evaluación agromorfológica de las líneas (entre más sensible y reproducible en el tiempo; se observó abril y julio de 2007, precipitación promedio diaria de correlación general de 73% entre plantas con síntomas 2.8 mm y acumulado de 338.9 mm y 23 °C) se hizo en y plantas con ADN viral, mientras que para la PCR la

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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 Incidencia P.V. ¹ Incidencia P.V. ¹ P.V. ¹ Genotipo (%) (%) Severidad (%) (%) Severidad Incidencia (%) 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 1 ¹ P.V= Plantas con virus basado en la hibridación dot blot. 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 susceptibles 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 agromorfológica Los 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 condiciones 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 Figura 1. Hibridación dot blot de hojas jóvenes de los y FLA 653-3-1-0 tienen formato ligeramente achatado; genotipos inoculados con ToYMV. A- 14 días después de la inoculación (DDI), B- 21 DDI, C- 28 DDI. Cada punto y la línea FLA 456-4, redondeado. Esta línea se carac- corresponde a una repetición; los puntos negros indican la terizó, además, por tener frutos de color naranja. presencia de ADN viral. (+) control enfermo, (-) control sano.

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

Tabla 2. Evaluación en campo del rendimiento y formato del fruto de los genotipos evaluados para resistencia al ToYMV. No. Lóbulos Ancho Longitud Peso Producción Genotipo - (n=20 frutos) - (cm) (cm) (g planta ¹) (kg planta ¹)

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

A pesar de la alta precipitación a lo largo del en- dimiento de hibridación (dot blot) fue más efectivo sayo se observaron poblaciones de mosca blanca hacia que la técnica del PCR para detectar la presencia del el final del ciclo del cultivo y algunos síntomas virales. begomovirus en plantas sintomáticas o asintomáticas La incidencia de la enfermedad fue bastante clara en sistémicamente infectadas. La técnica dot blot permitió Unapal Maravilla y Kyndio, con síntomas de mosaico detectar ADN viral en hojas jóvenes, desde 14 DDI, generalizado pero moderado. La línea CLN2026D fue la incluso en plantas asintomáticas. La desventaja de la más afectada y presentó amarillamiento intenso, defor- técnica PCR es la dificultad de purificar el ADN, y la mación de las hojas hacia arriba (concavidad), necrosis efectividad decrece en estados avanzados de infección, foliar y muerte. En las otras líneas (FLA 478-6-3-1-11, alrededor de 30 DDI, cuando las plantas exhiben sínto- FLA 496-11-6-1-0, FLA 653-3-1-0 y FLA 456-4) no se más severos y el nivel de contaminantes incrementan los observaron síntomas de tipo viral. resultados erráticos (Picó et al., 1999). En el trabajo, la correlación entre el porcentaje de plantas con síntomas DISCUSIÓN y el porcentaje de plantas detectadas con el virus varió de 71% (14 DDI) a 46%(28 DDI). La caracterización del aislamiento del ToYMV Los genotipos evaluados incluyeron líneas selec- concuerda con lo reportado en Colombia en los depar- cionadas en Florida (FLA) como fuentes de resistencia tamentos de Cundinamarca y Tolima (Morales et al., a begomovirus del Nuevo Mundo (Tomato mottle virus) 2002; Corrales et al., en prensa) y confirma la disemi- y del Viejo Mundo (Tomato yellow leaf curld virus = nación del virus (Morales et al., 2002), asociada con la TYLCV), el control susceptible CLN2026D y varie- capacidad de adaptación del biotipo B de B. tabaci. dades comerciales utilizadas en Colombia susceptibles Para evaluar la resistencia de los genotipos al al ToYMV. Para las variedades comerciales Unapal ToYMV se hicieron inoculaciones artificiales, ya que Maravilla y Kyndio se obtuvo una incidencia del 100% las naturales en campo llevan a una infección más suave desde los 14 DDI. Sin embargo, la detección del ADN probablemente por lo tardío y por la falta de sincroni- viral no se logró en la totalidad de las plantas afectadas. zación. La inoculación en jaula individual es un buen En el desarrollo de los síntomas se observaron dife- método para diferenciar la resistencia de los cultivares y rencias entre las plantas en las que se detectó el virus también permite distribución más uniforme del vector, y aquellas en las que no. Para las primeras, el índice previniendo los mecanismos de no preferencia (Picó de severidad estuvo más cerca de 4 (síntomas severos et al., 1998). distribuidos en la totalidad de la planta), mientras que Con 10 moscas por planta se logró buena expresión en las otras estuvo en un rango de 2-3 (conspicuos, pero de síntomas e incidencia de 80%. El resultado concordó leves a moderados), principalmente en hojas viejas. La con estudios de evaluación que han utilizado de 10 a 20 respuesta diferencial podría sugerir que las dos varie- moscas por planta (Zakay et al., 1991, Santana et al., dades poseen algún mecanismo de resistencia, como la 2001, Giordano et al., 2005). La menor incidencia de habilidad de escapar a la infección, lo cual se manifiesta la enfermedad al aumentar el número de individuos de en baja incidencia de la enfermedad en presencia del B. tabaci se debió a interferencia y estrés en un espacio patógeno y del vector. limitado. En las líneas FLA hubo infección y desarrollo de El tiempo de inicio y el nivel de acumulación del síntomas, pero la severidad máxima fue 1.0 (síntomas virus son indicadores fiables de resistencia. El proce- leves visibles solo después de búsqueda cuidadosa). En

171 ACTA AGRON (PALMIRA). 57 (3) 2008, p 167-173 las líneas FLA 496-11-6-1-0 y FLA 653-3-1-0 se detectó del virus es muy baja y no se desarrollan síntomas. El el virus en plantas que desarrollaron síntomas sólo a segundo es la resistencia a la expresión de síntomas a partir de los 21 DDI; en la línea FLA 478-6-3-1-11, pesar de la existencia de un título alto del virus. Y los además de baja incidencia, no se detectó el virus. El otros dos implican la resistencia en el momento de la comportamiento sugiere un mecanismo de resistencia, inoculación o de la adquisición del virus por el vector, por el cual el virus puede o no multiplicarse en algún donde además de los factores bioquímicos puede estar grado, pero la dispersión se restringe y los síntomas involucrada la arquitectura de la planta (ej. densidad de son localizados y no evidentes. La línea FLA 456-4, tricomas). La línea FLA 456-4 fue un claro ejemplo de en la cual se detectó ADN viral en la totalidad de las la resistencia que disminuye los síntomas a pesar de la plantas evaluadas a los 28 DDI, es un caso de resisten- multiplicación irrestricta del virus a los 28 DDI. Este cia a la enfermedad en el que el virus puede moverse tipo de resistencia debe ser manejado con cuidado, pues sistémicamente en el hospedero sin manifestar síntomas según el modelo planteado este genotipo sería una buena (Kang et al., 2005). fuente de inóculo en el campo. Las líneas FLA buscaron introgresión de genes Para las otras líneas (FLA 496-11-6-1-0, FLA 653- de resistencia al TYLCV presentes en accesiones de 3-1-0 y FLA 478-6-3-1-11) el mecanismo de resistencia especies silvestres de Solanum (Lycopersicon). La línea sería similar al descrito donde la multiplicación del virus FLA 456-4 viene del cruce de LA 2779 (S. chilense), se restringe, particularmente a partir de cierta edad de que posee el gen Ty-3 (parcialmente dominante para la planta o condiciones de inoculación o adquisición del resistencia al TYLCV, y ligado a otro gen de resisten- virus, que permite el escape a la infección en algunos cia, el Ty-1) (Bian et al., 2007), y el híbrido comercial individuos, mientras en otros evita los efectos adversos ʻTykingʼ, el cual aparentemente posee otro tipo de resis- en las etapas iniciales, las más susceptibles al daño. tencia al TYLCV y a begomovirus bipartitos presentes Piven y colaboradores (1995), evaluando accesiones de en Brasil (Giordano et al., 2005). Esta línea ya había L. chilense, fuente de resistencia para las líneas FLA, sido reportada como resistente a begomovirus presentes sugieren que en algunos materiales la resistencia podría en el Valle de Zapotitán, El Salvador (Pérez y Hanson, estar asociada con evitar la transmisión del virus por el 2004). El origen de la resistencia para FLA 653-3-1-0 vector o con la inhibición de la entrada del virus. Este viene igualmente de la accesión LA 2779 de L. chilense tipo de resistencia no genera presión de selección en el y el híbrido Tyking, y se ha reportado como fuente de virus, por lo que sería más favorable en el inicio de un resistencia a infecciones de TYLCV controlada por un programa de mejoramiento en el que se busca entregar alelo recesivo (tgr-1) que afecta el movimiento del virus. cultivares que pongan la mínima presión de selección en Para la línea FLA 478-6-3 la fuente de resistencia es la el virus para que evolucione en cepas más agresivas (Van accesión LA1938 de L. chilense (Bian, et al., 2007). Den Bosch et al, 2006). Sin embargo, la experiencia con Los resultados mostraron algún grado de resisten- el mosaico dorado amarillo del fríjol común demuestra cia al ToYMV en todas las líneas FLA, con lo que se que este tipo de resistencia varía según la dosis (inci- conﬁrmó que algunos genotipos resistentes a begomovi- dencia) del virus, y que estos materiales gradualmente rus monopartito TYLCV se comportan como resistentes disminuyen el nivel de resistencia (Morales, 2001). a begomovirus bipartitos (Santana et al., 2001; Pérez Según la caracterización agromorfológica las lí- y Hanson, 2004; Lapidot y Friedmann, 2002). Las ob- neas FLA se adaptaron a las condiciones de evaluación servaciones sugieren que existen genes de resistencia a en campo y en general, a excepción de la línea FLA begomovirus, tanto monopartitos como bipartitos, en 456-4 que produce frutos pequeños de color naranja, especies silvestres de tomate, como S. chilense. todas tienen buen tamaño de fruto con características Cualquiera de las líneas FLA podría ser fuente similares al tomate milano, con rendimientos que os- potencial de resistencia al ToYMV. Sin embargo, en cilaron entre 1.5 y 2.0 kg planta-¹. un programa de mejoramiento es necesario conocer los Evaluando las características de resistencia y las mecanismos de resistencia para aumentar la vida útil de condiciones agro-morfológicas se pueden seleccionar las variedades mejoradas. Van Den Bosch y colabora- las líneas FLA 653-3-1-0, FLA 496-11-6-1-0 y FLA dores (2006) deﬁnieron cuatro tipos de resistencia que 478-6-3-1-11 como fuentes de resistencia al ToYMV pueden o no ejercer presión evolutiva sobre el virus y detectado en el Valle del Cauca. La importancia que ha disminuir la durabilidad de la resistencia. El primero cobrado la distribución del ToYMV en Colombia genera es la resistencia que reduce el título del virus (restringe la necesidad de construir programas de mejoramiento la multiplicación), como consecuencia la acumulación en tomate para el desarrollo de variedades resistentes,

172 ANA KARINE MARTÍNEZ A.: CARACTERIZACIÓN MOLECULAR DE UN BEGOMOVIRUS DEL TOMATE. base de cualquier proyecto de control de begomovirus 8. IPGRI. 1996. Descriptores para el tomate Lycopersicon spp. Ins- (Morales, 2006). La selección de fuentes de resistencia tituto Internacional de Recursos Fitogenéticos, Roma, Italia. y la estandarización de las técnicas de inoculación y 9. Kang, B-C.; Yeam, I.; Jahn, M.M. 2005. Genetics of Plant Virus Resistance. Annu. Rev. Phytopathol. 43: 581-621. detección del virus logradas en el estudio para el To- 10. Lapidot, M.; Friedmann, M. 2002. Breeding for resistance to YMV constituyen la base para el inicio de un proyecto whitefly-transmitted geminiviruses. Ann Appl Biol 140: 109- de mejoramiento para la variedad Unapal Maravilla que 127. busque reducir las pérdidas económicas provocadas por 11. Morales, F.J. 2001. Conventional breeding for resistance to las enfermedades virales en los últimos años tratando Bemisia tabaci-transmitted geminiviruses. 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173 174 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

RESUMEN Se 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.

ABSTRACT The 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.

INTRODUCCIÓN S. colombianum y S. estradae (Cerón et al., 2005). La Corporación Colombiana de Investigación Geográﬁcamente representan regiones del país (Nariño, Agropecuaria (Corpoica) está encargada de la conser- Cauca, Boyacá, Cundinamarca, Santander, Norte de vación de la Colección Central Colombiana de Papa Santander, Caldas, Quindío y Sierra Nevada de Santa (C.C.C.), conformada por 2.985 accesiones de varieda- Marta) e introducciones de Perú, Bolivia, Ecuador, des cultivadas y silvestres conservadas en condiciones México, Argentina, Inglaterra, Escocia, Alemania, de campo ( 1.607), en cuartos fríos (2.062) e in vitro Holanda y Bélgica. (818). Las especies incluidas son Solanum tuberosum La microtuberización in vitro de papa ha desper- subespecie andígena; S. tuberosum subespecie tubero- tado interés en la producción de semilla asexual y en sum (papa de año); S. phureja (papa criolla o chauchas); los bancos de germoplasma debido al tamaño, buena S. chaucha (papa amarilla) y especies silvestres como condición sanitaria e intercambio de germoplasma

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

(Jara, 1996; Borda et al., 2001; Donelly et al., 2003; – líquido) y niveles de hormonas para la producción de Gopal et al., 2004). microtubérculos. El objetivo principal de la investigación fue es- El medio de cultivo estuvo compuesto por 80% tudiar la producción de microtubérculos en cultivo in sales MS, 0.4 mg L-¹ de ácido giberélico y 20 mg L-¹ vitro de siete accesiones de papa de la Colección Central de ácido pantoténico, donde la variante entre protocolos empleando dos protocolos (líquido – líquido y sólido- fue la ausencia o presencia del gelificante (phytagel). líquido) en diferentes concentraciones de BAP (6 Benzil Los esquejes de un entrenudo se distribuyeron en grupos Amino Purina) y CCC (Cloruro de Cloro Colina) como de nueve explantes en 21 contenedores (30 ml de medio parte de los proyectos de investigación para encontrar de cultivo). Las plantas propagadas en medio de cultivo estrategias alternas para la conservación eficiente del líquido se llevaron a un agitador orbital a 45 r.p.m. para germoplasma de papa. garantizar la permanente oxigenación de los explantes y facilitar la difusión de fenoles en el medio. Las con- o MATERIALES Y MÉTODOS diciones de crecimiento fueron 16 horas-luz/día y 20 C El estudio se adelantó en la Corporación Colom- durante un mes (Jara, 1996; Gómez y Reyes, 1998). biana de Investigación Agropecuaria (Corpoica), en el Para la fase de inducción de tuberización se uti- Centro de Investigación Tibaitatá situado en el munici- lizaron 6 – Benzil Amino Purina (BAP) y Cloruro de pio de Mosquera, Cundinamarca (4º 71' 28.2'' N, 74º 18' Cloro Colina (CCC) (Tabla 2). Se adicionaron 20 ml del medio de inducción, conservándolas en total oscuridad 30.5'' W, 2516 m.s.n.m.), en el laboratorio de Cultivo de o Tejidos Vegetales del Programa Nacional de Recursos a 20 C durante un mes (Gómez y Reyes, 1998; Borda Genéticos y Mejoramiento Vegetal. Se emplearon cuatro et al., 2001) y posteriormente 15 días con fotoperiodo accesiones de S. tuberosum ssp. Andigena, y tres de S. 16h-luz/día con el fin de permitir que los microtubér- phureja, seleccionadas por la habilidad para producir culos terminaran de madurar en forma más uniforme microtubérculos (mínimo cuatro por planta) en condi- antes de la cosecha. ciones de conservación (Tabla 1). Con el fin de aumentar El diseño experimental empleado fue completa- la población se realizó la multiplicación de ápices y mente al azar con arreglo factorial (siete accesiones x entrenudos en medio convencional de propagación de dos protocolos x siete concentraciones y tres repeticio- papa, compuesto por sales Murashigue & Skoog (1962), nes). El análisis de la información se efectuó mediante tiamina (1ml L-¹), mioinositol (0.1g L-¹), sacarosa (3%) el programa estadístico SAS Versión 9.0, empleando y phytagel (3g L-¹). el análisis de varianza y la prueba de comparación de Debido a que en la literatura relacionada con promedios de Tukey para matriz desbalanceada entre este tema los resultados han sido diversos y a que el accesiones, protocolos y concentraciones para las varia- factor genético es determinante en el proceso se optó bles número de microtubérculos con tamaño inferior a por utilizar dos protocolos (líquido – líquido y sólido 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. Altitud No. de colección Especie/subespecie Nombre vulgar Municipio Vereda (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 Corregimiento 3.140 (Nariño) Muellamuez

C.C.C. 310 S. tuberosum ssp. andigena Careta blanca Manizales Mercado local, posible Sin dato (Caldas) páramo de Letras o nevado del Ruiz C.C.C. 4067 S. tuberosum ssp. andigena Sin nombre Sin dato Mercado de Junín 4.800 (Perú)

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

176 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 Referencia (%) (mg L-¹) C0 o testigo 100 8 Sin BAP, sin CCC Jaramillo et al., 2003 C1 100 8 10 de BAP, 500 de CCC. Borda et al., 2001 C2 100 8 5 de BAP, 500 de CCC. Jaramillo et al., 2003 C3 100 8 Sin BAP, 250 de CCC Salas, 2005 C4 100 8 Sin BAP, 500 de CCC C5 60 8 8 de BAP, 800 de CCC Gómez y Reyes,1998 C6 60 8 Sin BAP, 800 de CCC

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Solanum phureja 50 – SN y C.C.C. 4067 - SN. En se- Producción promedio de microtubérculos por ac- gundo lugar el proceso de inducción para tuberización cesión puede ser más lento en estas accesiones de aparente baja producción, por tanto, la producción puede también En el análisis de varianza para microtubérculos haber sido afectada por esto. con tamaño inferior o superior a 0.5cm y al número total Para el número total de microtubérculos cose- de microtubérculos se encontraron diferencias signifi- chados por accesión, según la prueba de comparación cativas al 5%, ya que la producción de microtubérculos de promedios de Tukey, la accesión de mayor produc- está determinada por el genotipo y el tamaño por la edad ción de microtubérculos fue la C.C.C. 4318 (Carriza), del estolón. Microtubérculos formados en los primeros seguida por C.C.C. 4067 -SN, C.C.C. 4981 (Guata estolones tuvieron mayor tiempo para desarrollarse y negra), Solanum phureja 50 – SN y en último lugar se realizar el llenado. Además, también influye la posición, situaron C.C.C. 310 (Careta blanca), Solanum phureja pues los desarrollados en los estolones de la parte basal 27 (Ratona chincheña) y Solanum phureja 26 (Uva), del tallo fueron de mayor tamaño. respectivamente (Tabla 3). Según la prueba de comparación de promedios de Tukey, las accesiones andigenas fueron las de mayor Tabla 3. Producción promedio de microtubérculos por accesiones. producción de microtubérculos inferiores a 0.5 cm, sin Número de microtubérculos Accesión diferenciarse significativamente; el orden fue el siguien- < 0.5 cm > 0.5 cm Total te: C.C.C. 4981 (Guata negra), C.C.C. 4318 (Carriza), Solanum phureja 50 – SN y andigena C.C.C. 4067 –SN. C.C.C. 4981 4.27 a 5.04 b 9.32 b Las de menor producción fueron la andigena C.C.C. C.C.C. 4067 3.25 a 6.3 b 9.55 b 310 (Careta blanca) y las Solanum phureja 27 (Ratona C.C.C. 310 1.32 b 2.00 c 3.32 c chincheña) y 26 (Uva) (Tabla 3). Solanum phureja 50 3.26 a 5.13 b 8.30 b Para la variable tamaño superior a 0.5cm la ac- Solanum phureja 26 0.40 b 0.83 c 1.20 c cesión C.C.C. 4318 (Carriza) presentó los promedios Solanum phureja 27 0.58 b 0.71 c 1.24 c Medias seguidas por la misma letra no fueron significativamente diferen- más altos y diferencias significativas con las demás tes. accesiones, seguida por C.C.C. 4067 – SN, Solanum phureja 50 - SN, C.C.C. 4981 (Guata negra). Las más Algunas accesiones que presentaron buena produc- bajas producciones de microtubérculos en esta variable ción de microtubérculos (Solanum phureja 50 - SN y se encontraron en C.C.C. 310 (Careta blanca), Solanum C.C.C. 4067 – SN) mostraron hiperhidratación en los phureja 26 (Uva), Solanum phureja 27 (Ratona chin- medios de propagación e inducción líquidos. Además se cheña) (Tabla 3). observó reducción en el número de yemas, aumento en La variación en la respuesta de cada una de las el tamaño de las lenticelas y formación de “callosidad” accesiones en cuanto a la producción de microtubérculos sobre el periderma de los microtubérculos; al parecer en ambas categorías de tamaño esta determinada prin- estuvieron relacionados con concentraciones de los in- cipalmente por el genotipo. En general las accesiones ductores de tuberización BAP/CCC, principalmente en C.C.C. 310 (Careta blanca), Solanum phureja 26 (Uva) la dosis alta (C5) o cuando se empleó solamente CCC y Solanum phureja 27 (Ratona chincheña) producen (C3, C4 y C6). También se observó en estos tratamientos muy baja cantidad de microtubérculos a diferencia mayor tendencia a hiperhidratarse cuando los microtu- de la buena producción en las accesiones C.C.C. 4318 bérculos se formaron dentro del medio, que en aquellos (Carriza) y C.C.C. 4981 (Guata negra), seguidas por formados a partir de las raíces de las yemas superiores

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

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.

178 ÁNGELA LILIANA RIVERA CALDERÓN: MICROTUBERIZACION DE SIETE ACCESIONES DE PAPA. de los tallos (Figura. 1 y 2). Donnelly et al. (2003) Tabla 4. Producción promedio de microtubérculos por mencionan que la presencia de BAP y CCC en los me- protocolo. Número de microtubérculos dios de cultivo causó anomalías en el cultivar Desiree, Protocolos incluyendo elongación de los tubérculos, reducción < 0.5 cm > 0.5 cm Total líquido- líquido 1.30 b 3.62 b 4.88 b del número de ojos (yemas), aumento del tamaño de sólido – líquido 4.69 a 5.71 a 10.24 a lenticelas y desorganización del periderma. Tabla 5. Producción promedio de microtubérculos por Producción de microtubérculos por protocolo concentraciones. La producción de microtubérculos para las va- Número de microtubérculos Concentración riables estudiadas fue mayor en el protocolo sólido < 0.5 cm > 0.5 cm Total –líquido (Tabla 4). Testigo o C0 2.25 abcd 3.86 ab 5.53 bc La producción de microtubérculos presentó di- C1 3.33 a 5.75 a 9.08 a ferencias significativas debido a que el desarrollo de C2 3.21 ab 4.75 ab 7.96 ab las plantas fue mayor en el protocolo sólido – líquido C3 1.86 bcd 3.63 ab 5.5 bc C4 1.22 d 3.13 b 4.26 c (Tabla 4). Las plántulas producidas en medio líquido C5 2.80 abc 4.2 ab 7.0 abc – líquido tuvieron mayor estrés, el vigor no fue muy C6 1.66 dc 4.25 ab 5.92 bc bueno y en muchos casos se observó hiperhidratación (Fig. 3 y 4). En el protocolo líquido – líquido se requirieron Las concentraciones C1, C2, C5 tuvieron las más altas 3 meses aproximadamente para la producción de los producciones de microtubérculos en total, confirmando microtubérculos, mientras en el sólido – líquido se el sinergismo entre los dos inductores de tuberización. necesitaron 2 meses. La menor producción en C6 se atribuye a la menor respuesta a esta concentración de las accesiones de S. Producción de microtubérculos por concentración phureja, especialmente S phureja 50 – SN, agravado por de BAP/CCC la hiperhidratación en plántulas y microtubérculos. Para la variable concentración, el análisis de varianza y la prueba de comparación de promedios de Tukey CONCLUSIONES mostraron diferencias significativas. En la producción La producción promedio de número total de de microtubérculos inferiores a 0.5cm no se presentaron microtubérculos de papa fue mayor en el protocolo diferencias significativas entre las concentraciones C1, C2 sólido- líquido (10.24 vs. 4.88). y C5 (Tabla 5), lo cual demuestra el sinergismo de los El protocolo sólido – líquido requirió menor tiem- dos inductores (Hussey y Stacey, 1984). A nivel bioló- po para la producción de microtubérculos (2 meses vs gico los microtubérculos en C1 y C2 presentaron buena 3 meses). esfericidad y coloración y ausencia de hiperhidratación Las accesiones de S. phureja fueron más sus- y callosidad sobre el periderma. En C5 se presentaron ceptibles a la hiperhidratación, la cual se observó en problemas de hiperhidratación y callosidad sobre el epi- 8mgBAP/800mgCCC. y en las concentraciones que derma, principalmente con phurejas. contuvieron solamente CCC. Las concentraciones con más baja producción de Los microtubérculos de las accesiones que microtubérculos con tamaño inferior a 0.5 cm fueron presentaron problemas de hiperhidratación formaron C3, C6 y C4, debido a que la ausencia de BAP no in- sobre el periderma una especie de “callosidad”, bajo crementó el efecto del CCC. El testigo (C0) se situó en número de brotes, lenticelas de mayor tamaño. un punto intermedio, debido en parte a que el medio La producción de microtubérculos estuvo de cultivo tuvo 8% de sacarosa, indispensable para la determinada por el genotipo. Las accesiones C.C.C. tuberización in vitro, sumado a la capacidad de cada 4318 (Carriza), C.C.C. 4981 (Guata negra), C.C.C. 4067 genotipo de producir microtubérculos en mayor o menor (SN) y Solanum phureja 50 (SN) presentaron las más cantidad. Para la variable microtubérculos superiores altas producciones en ambos protocolos. Las accesiones a 0.5 cm C1 mostró diferencias significativas con las C.C.C. 310 (Careta blanca), Solanum phureja 26 (Uva) demás concentraciones (Tabla 5). y Solanum phureja 27 (Ratona chincheña) presentaron Para la variable número total de microtubérculos las más bajas producciones. la mejor concentración fue C1 y presentó diferencias Entre las concentraciones utilizadas para la significativas con C2, C5, C6, C0, C3 y C4. (Tabla 5). inducción de microtubérculos se encontraron diferencias

179 ACTA AGRON (PALMIRA). 57 (3) 2008, p 175-180 signiﬁcativas, principalmente para C1 (MS 100%, 8% 3. Donnelly, D; Coleman, W.; Coleman, S. 2003. Potato microtuber Sacarosa, 10mg BAP/500mgCCC), el cual obtuvo en production and performance: A review. Am Potato J 80:103- promedio 9.083 microtubérculos. 115. 4. Gómez, M.M.; Reyes, P.L. 1998. Propagación y tuberización in vitro de tres variedades de papa criolla (Solanum phureja) de AGRADECIMIENTOS la Colección Central Colombiana. Trabajo de Grado Biología. Al Programa de Recursos Genéticos y Mejo- Bogotá: Universidad Distrital Francisco José de Caldas. 71 p. 5. Gopal, J.; Chamail, A.; Sarkar, D. 2004. In vitro production ramiento Vegetal de la Corporación Colombiana de of microtubers for conservation of potato germplasm: effect Investigación Agropecuaria (Corpoica) C.I. Tibaitatá; a of genotype, abscisic acid and sucrose. In vitro Cell. 40: 485 Alba Lucía Villa, Ligia Suescún y Pablo Edgar Jiménez – 490. del Laboratorio de Cultivo de Tejidos, Corpoica C.I. 6. Hussey. G.; Stacey, J. 1984. Factors Affecting the Formation Tibaitatá; a los profesores Edgar Iván Estrada, Mario of In vitro Tubers of Potato (Solanum tuberosum L.). Ann Bot García, Carlos Iván Cardozo y Manuel Sánchez, de la 53: 565-578. 7. Jara, G.C., 1996. Propagación in vitro y microtuberización de Escuela de Posgrados de la Universidad Nacional de cultivares de Solanum tuberosum L. ssp. tuberosum Hawkes en Colombia, sede Palmira, y a Juan Diego Palacio, del medios líquidos. Tesis de Grado Magíster en Ciencias Mención Instituto Alexander von Humboldt. Botánica. Universidad Austral de Chile. 81 p. 8. Jaramillo, A.; Rivera, A. M.; Montaño, H.; Lozano, J.J. 2003. Mi- BIBLIOGRAFÍA crotuberización in vitro de cuatro variedades de papa. (Solanum tuberosum L). http://www.uaaan.mx/DirInv/Rdos2003/ecologia/ 1. Borda, C.C.; Toledo, J.; Golmirzaie, A.; Roca., W. 2001. microtuber.pdf Descargado: Noviembre 20 de 2005. Efecto de inductores de tuberización y fotoperiodo sobre la 9. Murashigue, T.; Skoog, F. 1962. A revised medium for rapid microtuberización de Solanum tuberosum L. in vitro. http:// growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiol www.redbio.org/portal/encuentros/enc_2001/posters/01/ Plant. 15:473-497. posterpdf/01-100.pdf. Descargado: Noviembre 20 de 2005. 10. SalaS, J.E. 2005. Producción y almacenamiento de tubérculos 2. Cerón, M. S.; Valbuena, I.; Moreno, J. D. 2005. Informe técnico in vitro de papa Solanum tuberosum L. cv Granola. http://bi- de bancos de germoplasma del C. I. Tibaitatá. Bogotá: Corpoica. bagr.ucla.edu.ve/ALEXANDR/CATALOGOS/bvetucla/Cat. 22p. Tit_12.HTM Descargado: Noviembre 11 de 2005.

180 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: [email protected]

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

RESUMEN El 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

ABSTRACT This 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.

INTRODUCCIÓN forman terminalmente (Stack y Soulliere, 1984; García, Rhoeo spathacea (Swartz) Stearn es el ejemplo 1991 y 1995). clásico de los complejos de translocaciones múltiples que Esta especie monotípica originaria de América presentan anillos y/o cadenas de los doce cromosomas. tropical se utiliza ampliamente como ornamental. Se Rhoeo exhibe un sistema peculiar en meiosis en donde el reconocen tres morfotipos: R. spathacea var. Spatha- apareamiento cromosómico está restringido a regiones cea, forma típica con hojas bicoloredas, verde oscuro en terminales y en donde no hay sinapsis; los quiasmas se el envés; R. spathacea var. con color con hojas verdes

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(Baker y Mertens, 1975; Verma y Ohri, 1979); y R. Para el análisis del comportamiento meiótico spathacea var. variegata, de hojas con rayas amari- se seleccionaron por tamaño yemas florales, se di- llentas longitudinales en el haz y alternas con rayas sectaron las anteras y se aplastaron directamente en verde oscuro. Las dos primeras variedades crecen orceina propiónica; el comportamiento cromosómico silvestres y en forma simpátrica en Veracruz, Chia- se observó en células madres del polen en metafase I y pas, Tabasco, Campeche, Yucatán y Quintana Roo; fases subsecuentes. la variedad variegata no se ha localizado creciendo Se obtuvieron dibujos y fotografías de los cromo- en forma silvestre, únicamente como quimera en la somas dispersos utilizando un aditamento de dibujo a var. spathacea. X3200 y película Kodalith en un microscopio FOMI Estudios meióticos en Rhoeo incluyen triploides III con lentes X100 plan apocromáticas y neuflunar de espontáneos (Lin et al., 1984) y tetraploides (Walters y inmersión. Gerstel, 1948; García, 1991 y 1994). Plantas que forman únicamente bivalentes en meiosis fueron descubiertos RESULTADOS Y DISCUSIÓN por Wimber (1968). García (1991 y 1994) observó mu- En profase I de meiosis se observaron miles de cé- tantes desinápticos en MI, restitución cromosómica en lulas madres del polen (C.M.P.) de más de cien plantas; la segunda división (RSD), colapso de tetradas, presencia unión de los cromosomas presentó la forma de telómero- de mixoploides (en número cromosómico y comporta- con-telómero (end-to-end, en inglés) (Figuras 1 A y B). miento meiótico), presencia de cromosoma acrocéntrico Esta forma de asociación cromosómica de Rhoeo difiere y aneuploides (2n+ 1 y 2n= 4x+1). Además de estos del cigoteno común en donde la sinapsis paralela entre cambios se ha observado formación de anillos u orien- homólogos origina bivalentes en organismos diploides tación en Anafase I 6:6 (García, 1995). (Rieger et al., 1976). Los telómeros se han implicado La meiosis permanece como una de las áreas como estructuras clave de los cromosomas meióticos en el problemáticas en biología con poca información sobre proceso de apareamiento, independientemente del arreglo mecanismos y tiempo de eventos importantes como el cromosómico premeiótico (Scherthan, 1997). Entonces reconocimiento de cromosomas homólogos, sinapsis la unión que presentan los cromosomas de Rhoeo en y recombinación. El proceso presenta variaciones profase I concuerda con la función de los telómeros, y genéticas en apareamiento cromosómico, formación y seguramente serán telómeros homólogos. orientación de quiasmas. En 2884 C.M.P. de 10 individuos diploides (2n=12) La investigación describió el comportamiento el porcentaje de anillos se redujo de 100% a 17.4%, y el meiótico y el cariotipo de progenies derivadas de un de cadenas a 26.5% (García, 2000). Siempre se observó individuo diploide (2n=12) formador de anillos en meio- la unión telómero a telómero, pero no la presencia de sis y del cual se desarrollaron diploides formadores de bivalentes. Por tal razón no hay cuatro cromátidas por anillos y un desináptico y con restitución cromosómica bivalentes; no hay quiasmas y no se observó entrecru- en segunda división en F1. zamiento (Figura 1 C). Los quiasmas, característica central de la meio- MATERIALES Y MÉTODOS sis en la mayoría de los organismos, constituyen la Se utilizó una planta diploide (2n=12) formadora evidencia citológica del cruzamiento entre cromátidas de anillos y/o cadenas en meiosis y de progenies F1, F2 no-hermanas (Creighton y McClintock, 1931). Los y F3 obtenidas por autofecundación. En F1 se obtuvo un quiasmas se caracterizan por: i) ocurrir en la etapa de mutante desináptico-SDR (García, 1991), identificado cuatro cromátidas, cuando los homólogos constan de como GAVA 1.1, del cual se obtuvieron F2 y F3, igual- dos cromátidas; ii) únicamente dos de las cuatro cromá- mente por autofecundación espontánea. Estas plantas tidas de un bivalente participan en un entrecruzamiento, se mantienen en invernadero. y estas son no-hermanas; iii) con raras excepciones, en Para el conteo del número cromosómico se tomaron el intercambio se originan productos recíprocos (John ápices radicales, se trataron por 5h con solución acuosa y Lewis, 1975). Estos puntos no ocurren en la profase de 8-Hidroxiquinolina 0.002M (0.29 g/L a 16°C), por 24 I de Rhoeo, en donde no se presentan bivalentes, ni h con etanol, ácido acético glacial (3: 1). Se hidrolizaron cromátidas, ni entrecruzamientos. García (1995) obtuvo durante 8 minutos en HCl 1N a 60 °C, se colorearon por un individuo acrotrisómico en la F2 de un mutante desi- 8 minutos en reactivo de Schiff a 60°C, se maceraron 2h náptico-SDR. El cariotipo de Rhoeo es bimodal, con en citasa (jugo gástrico de caracol de jardín, Helix sp.) y cromosomas metacéntricos y submetacéntricos (Nata- se aplastaron en orceina propiónica 1.8% (P/v). rajan y Natarajan, 1972) y no tienen dos cromosomas

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A B A B

C D

E F 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 Figura 1. Comportamiento meiótico en R. spathacea. A. y B tiene un telómero en el brazo largo que se une a otro profase I, C. MI en acrotrisómico; acrocéntrico (Flecha) unión largo, lo que no ocurre en el brazo corto. telómero-telómero, D. AI, disyunción 6:6. E. MI desináptico autotetraploide, 2n=24, F. TII, tetradas, restitución. El mutante GAVA 1.1 (Figura 3) desináptico-SDR (García, 1991) dio lugar al cromosoma acrocéntrico en totalmente homólogos (García, 1995). El brazo corto la unión telómero con telómero (García, 1995). Este mu- del cromosoma acrocéntrico es muy pequeño y el largo tante con 12I en MI y AI altamente regular 6:6 (Figura es de mayor tamaño que cualquier otro brazo largo; ello 2 A y B) presenta, además, una ordenación circular o evidencia que en la meiosis del progenitor del acrocéntri- “dona” en cada núcleo, con los brazos cortos hacia el co (GAVA 1.1) ocurrió intercambio cromosómico. Los centro. Las cromátidas se conservaron unidas durante cromosomas presentan en el trisómico una relación de la primera meiosis. brazos r=12, en el acrocéntrico cuando los cromosomas Como resultado de la autofecundación del mutante meta o sub-meta presentan r=1.0 a 3.1 (García, 1995). En GAVA 1.1 se tuvieron 123 individuos. Citológicamente

Formador de anillos 2n=12

Autofecundación

F1 Desináptico-RSD 2n = 12

Autofecundación

F 2 Figura 3. Pedigree de plantas de Rhoeo Formador de - SDR Formador Desináptico Desináptico derivadas de un anillos, 2n=12 anillos, 2n=13 2n=24 2n=25 individuo diploide 90 plantas 1 planta 29 plantas 3 plantas formador de anillos.

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Tabla 1. Datos reportados en estudios sobre frecuencias de distribución cromosómica en AI en R. spathacea. Distribución cromosómica Referencia 6:6 7:5 Rezagados Otros García, 1991 47.60 33.30 16.60 2.5 Walters 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 6:1:6 García, 1995 1) 73.17 7.31 8.53 10.99 García, 1999 53.33 37.14 9.52 ___ o ___ García 2000* 61.95 18.33 12.00 7.65 12:12 13:11 14:10 12:2:10 García 2000** 37.89 19.44 14.88 4.36 1) Planta acrotrisómica (2n=13). *Promedio de 1548 CMP de 10 individuos F2, diploides. ** Promedio de 504 CMP de 10 indivuos F2, tetraploides.

se observaron dos comportamientos: los diploides (90) Rhoeo puede ser modelo para conocer más sobre la y el acrotrisómico presentaron en MI anillos y cadenas meiosis, que permanece como una de las áreas de mayor (García, 1995 y 2000). Los individuos poliploides problemática de la biología; con poco conocimiento de (2n=24 y 2n=25, con 29 y 3 individuos, respectivamen- los mecanismos de eventos importantes para el recono- te) (Figura 1E) mostraron MI con univalentes: 24 o 25 cimiento de homólogos, sinapsis y recombinación. dispersos en el citoplasma. Koduro y Rao (1981) señalan que la desinapsis es un carácter monogénico recesivo, CONCLUSIONES por lo que se esperaría que toda la F2 fuera desináptica La meiosis en Rhoeo no es el ejemplo de translo- en MI. Por este comportamiento diferente en diploides caciones heterocigóticas. y acrotrisómico (2n= 12 y 2n=13) y los poliploides se No presenta las fases de profase I de meiosis puede inferir que existen dos subgenomas, y el A no ortodoxa en donde se tiene sinapsis paralela entre cro- es portador del gene desináptico. mosomas homólogos, no hay quiasmas que indican la García (1991 y 2000) observó que los autotetra- recombinación entre homólogos. ploides resultan de la fusión de gametos 2n producidos La meiosis en Rhoeo presenta unión cromosómica por restitución en segunda división en ambos sexos y telómero-a-telómero, hay un dicarión que se evidenció necesariamente llamados diploandróginos autotetra- con la presentación de un gene desináptico y de resti- ploides. Los gametos restituidos resultan de falla en la tución cromosómica en segunda división. citocinesis reduccional y ecuacional. Por el comporta- En anafase I los cromosomas segregan regular- miento observado en AI del mutante GAVA 1.1 puede mente 6:6 y se presentan “donas” en cada genoma. suponerse que los subgenomas A y B se distribuyen en polos opuestos, por tanto en TII la restitución cromo- AGRADECIMIENTOS sómica incluirá cromátidas hermanas; en consecuencia A la doctora Creuci Maria Caetano y a la Universi- serán genéticamente desinápticos. El otro subgenoma dad Nacional de Colombia, sede Palmira, por invitarme no es portador del gen desináptico y además no produ- a participar en el II SLACE (15-18 de agosto de 2007); y ce restitución, y los individuos producto de fusión de al doctor Hernando Ramírez y a los editores anónimos, estos gametos (n) serán diploides y formarán anillo y/o por las correcciones del artículo. cadenas en MI. Este comportamiento en Rhoeo conﬁrma que es BIBLIOGRAFÍA un organismo dicarióntico. 1. Baker, R. F.; Mertens, T. R. 1975. Meiosis in variegated and Como se observa en los datos obtenidos en AI de anthocyaninless varieties of Rhoeo. J Hered 66: 381-383. Rhoeo por varios autores (Tabla 1) en diploides, trisó- 2. Creighton, H. B.; McClintock, B. 1931. A correlation of cytolo- mico y poliploides, 2n=12, 2n=13 y 2n=24, respectiva- gical and genetical crossing over in Zea mays. Proc Natl Acad Sci (U.S.A.) 17(8): 492-497. mente, la disyunción es altamente regular. Se producen 3. García, V. A. 1991. Cytogenetical studies in Rhoeo spathacea diferentes grados de esterilidad, posiblemente originada (Commelinaceae). I A desynaptic and second division restitu- por desbalance genético. tion mutant. Genome 34: 895-899.

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

4. García, V. A. 1995. Cytogenetical studies in Rhoeo spathacea 11. Natarajan, A. T.; Natarajan, S. 1972. The Heterochromatin of (Commelinaceae). II. Characterization of an acrotrisomic plant. Roheo discolor. Hereditas 72: 323-330. Cytologia 60: 319-327. 12. Rieger, A.; Micahelio, M. ;Green, M. 1976. Glossary of Gene- 5. García, V. A: 1994. A desynaptic mutant in Rhoeo spathacea tics and Cytogenetics. Berlín: Springer-Verlag. (Commelinaceae). Cytologia 59:399-404. 13. Scherthan, H. 1997. Chromosome behavior in earliest meiotic 6. García, V. A. 1999. Cytologentical studies in Rhoeo spathacea prophase. p. 217-248. In: Enriques Gil, N.; Parker, J. S. ; Puer- (Commelinaceae). III. Mixoploid derived from a desynaptic tas, M. J. (eds.) Chromosome Today. London: Champman and plant. Cytologia 64: 45-49. Hall. V 12. 7. García, V. A: 2000. Cytogenetical studies in Rhoeo spathacea 14. Stack, S. M.; Soulliere, D. L. 1984. The relation between sy- (Commelinaceae). IV. Ring-forming diploid and desynaptic napsis and chiasma formation. Chromosoma 90: 72-83. tetraploid sibs. Cytologia 65:179-197. 15. Verma, S. C.; Ohri, D. 1979. Breakdown of the classical meiotic 8. John, B.; Lewis. K. R. 1975. Chromosome hierarchy. Oxford: system in Rhoeo spathace (Commelinaceae). Cytologia 44:91- Clarendon Press. 102. 9. Koduro, F.R., Rao, M. K. 1981. Cytogenetics of synaptic mutants 16. Walters, M. S.; Gerstel D. V. A. 1948. Cytological investigations in higher plants. Theor. Appl. Genet. 59: 197-214. of a tetraploid Rhoeo discolor. Am J Bot 35: 141-150. 10. Mertens, T. R. 1973. Meiotic chromosome behavior in Rhoeo 17. Wimber, D. E. 1968. The nuclear cytology of bivalente and ring spathacea L. Heredity 64:365-368. forming Rhoeo and their hybrids. Am J Bot 55:572-574.

185 186 Producción y beneﬁcio de semilla de cilantro Production 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: [email protected]; [email protected]

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

RESUMEN Se 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.

ABSTRACT The 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.

INTRODUCCIÓN En el mundo el cilantro se consume en forma de El programa de hortalizas de la Universidad harina deshidratada a partir de los frutos secos y mo- Nacional, sede Palmira, generó el cultivar Precoso a lidos o para la obtención de aceites esenciales (Diede- partir de una población experimental básica con cinco richsen y Hammer, 2003). En Colombia se consume el ciclos de selección individual y recombinación con follaje fresco. A las tres principales plazas del mercado polinización asistida. Tradicionalmente los sistemas en Cali llegan diariamente 55 t, y en el departamento de cultivo no incorporan la multiplicación de semilla del Valle se siembran 950 ha de la superﬁcie nacional como actividad principal (Cifuentes y Quintero, 1995; de 3.200 ha (Estrada, 2003). Estrada, 2003).

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La producción de follaje y semilla en el trópico Tabla 1. Densidades de siembra y arreglos poblacionales. puede verse afectada por las altas variaciones de tem- Tratamiento No. de peratura entre el día y la noche (Calzada y Martínez, No. de Peso de Densidad Distancia abertura Semilla Semillas semilla 2003). (millones entre del disco (g/m) -1 (m) (kg ha ) de plantas surcos dosificador El rendimiento mundial de frutos oscila entre 1.5 -1 a 3.0 t ha-1 (Diederichsen, 1996; Carruba et al., 2001). ha ) (m) Pereira et al. (2006) obtuvieron valores promedios de 0.25 23 60 0.6 0.35 25 84 0.84 rendimientos de semilla de 2000 kg ha con fertiliza- 2.4 24 ciones nitrogenadas de 80 kg ha-1 a 100 kg ha-1. La 0.45 29 108 1.08 cosecha puede hacerse en forma mecanizada, por lo que 0.55 30 132 1.32 es necesario cortar los tallos florales una semana antes. 0.25 22 50 0.5 0.35 24 70 0.7 Para trillar inmediatamente la cosecha se requiere secar 2.0 20 0.45 28 90 0.9 artificialmente las umbelas (Durán y Trujillo, 1994; 0.55 29 110 1.1 Diederichsen, 1996). 0.25 20 38 0.38 La investigación tuvo como propósito general 0.35 22 53 0.53 1.5 15 evaluar el potencial de producción de semilla de ci- 0.45 24 68 0.68 lantro en diferentes alternativas de siembra, cosecha y 0.55 25 83 0.83 poscosecha. 0.25 18 25 0.25 0.35 20 35 0.35 1.0 10 MATERIALES Y MÉTODOS 0.45 22 45 0.45 Evaluación de las densidades de siembra y arre- 0.55 23 55 0.55 glos espaciales en la productividad de semilla El trabajo de campo se realizó entre marzo y días (cm); desarrollo floral a los 46 días (cm); número septiembre de 2000 en el Centro Experimental de la de nudos y de ramas a los 66 días; número de frutos al Universidad Nacional de Colombia, sede Palmira, inicio de madurez fisiológica; rendimiento de semilla -1 CEUNP (930 m. s. n. m., 24 ºC, humedad relativa del (kg ha ); germinación (%) y vigor medio como índice 72% y precipitación promedio anual de 1.056 mm). Se de velocidad de emergencia (I.V.E.). Se efectuaron sembró el cultivar Unapal – Precoso (pureza > 95% y análisis de varianza generales y específicos y pruebas germinación de 85%) en un diseño de bloques com- de Duncan para comparación de medias en los casos pletos al azar con arreglo de parcelas subdivididas donde hubo significancia estadística. con tres repeticiones; las parcelas principales fueron las densidades y las subparcelas las distancias entre Evaluación de dos métodos de cosecha surcos (Tabla 1). En un campo de multiplicación de semilla se dis- La preparación de suelo se realizó con dos pases de tribuyeron parcelas experimentales (7.5 m ancho x 13 m rastra, dos de cincel y tres de rastrillo californiano. Se de largo) en un diseño de bloques completos al azar con utilizó sembradora manual (Planet Junior Modelo 1969) tres repeticiones. Se compararon los métodos manual y y dos discos dosificadores (5459 y 5460). Se fertilizó con mecanizado. En la cosecha parcialmente mecanizada el 80 kg ha-1 (40 g surco de 15 - 15 - 15 , 60 g bomba de urea corte se realizó con guadaña (Maruyama 420, 3.5 HP, diluida y 20 g por bomba de 20 L de foliar 20-30-10). El cuchilla metálica). control de arvenses se realizó de forma manual incor- Se cuantificaron las variables de respuesta tiempo porando mulchs entre surcos y limpiezas con azadón. Se de cosecha (min); peso fresco del material cosechado aplicó riego por 30 minutos diarios con caudal inicial (tallos florales con semilla seca y follaje seco); peso de 1.5 L m-², que se fue incrementando semanalmente de semilla desgranada en campo en dos muestras de a razón de 0.5 L hasta llegar a 5.0 L m-². En el control un metro cuadrado. Se efectuaron análisis de varianza de gusano alambre (Conoderus spp) y pudrición por generales y específicos y pruebas Duncan para la com- Fusarium spp. y Alternaria spp. se utilizaron Sevin 80 paración de medias en las tres variables. (carbaril 1 - naftil metil carbamato,2 g L-1), Previcur N (propamacarb, 2 ml L-1) y Ridomil (Metalaxil, 2 g L-1). Evaluación de sistemas de trilla Se cosechó a los 99 días (Estrada y Vallejo, 2004). Se evaluaron tres sistemas de trilla: estacionario, Las variables de respuesta fueron rendimiento de manual y con garrote en marimba (cubículo protegido semilla pura (kg ha-1); desarrollo de la planta a los 46 con lona de propileno con piso falso de guadua distan-

188 BERNARDO ENRIQUE PUGA SANTOS: PRODUCCIÓN Y BENEFICIO DE SEMILLA DE CILANTRO ciada 2 cm). Los sistemas se escogieron de acuerdo El conjunto de caracteres asociados con la expre- con las experiencias de la unidad de semilla del CIAT sión del rendimiento de semilla (longitud de tallo floral, en el programa de desarrollo de pequeñas empresas de tamaño de las umbelas y prolificidad) se vieron afectados semilla PES (Garay et al., 1992). Se emplearon 430 kg negativamente con altas densidades (más de 200 plantas de biomasa seca. m-2). El resultado concuerda con ensayos desarrollados en Se utilizó un diseño completamente al azar con Brasil que permitieron determinar la alta sensibilidad de tres repeticiones. Se midieron las variables de respuesta la planta a modificar la expresión de sus componentes de tiempo para desgrane total (min); rendimiento desgrane rendimiento de semilla ante los cambios en las densidades (g); semilla pura y material total para limpieza (kg); de siembra, sin afectar la calidad de las mismas (Pereira capacidad de trilla (kg hora-1), material de descarte et al., 2006; Wanderley y Gama, 2007). después de la trilla; calidad física y fisiológica de la Respecto a los efectos independientes asociados semilla. Se efectuaron análisis de varianza generales con las distancias entre surcos (Tabla 3), se determinaron y específicos y pruebas Duncan para comparación de diferencias significativas en el crecimiento de los tallos medias. florales a los 66 y 89 días después de la emergencia, en las plantas sembradas en surcos cercanos (0.25m). El número Evaluación de operaciones de beneficio de semillas de frutos por planta fue sobresaliente en la distancia de Se evaluaron las operaciones limpieza y selección 0.45m, y fue estadísticamente similar en 0.35 o 0.55m; con máquina aire (modelo CF 71, 1/3HP, Tipo SF=1.35 el mayor rendimiento de semilla pura se logró en la dis- de alimentación continua) y zaranda MAZ (“Clipper” tancia 0.25m, superando en 17% y 22% respectivamente pequeña modelo 1969 de dos zarandas). La clasificación los surcos distanciados 0.45m y 0.55m. se realizó con cilindro indentado (alvéolo 13, semiesfé- rico, 7.5 mm de diámetro). Tabla 2. Efecto de la densidad de siembra sobre diferentes Se midieron la eficacia (remoción de los compo- variables asociadas a la producción de semilla en cilantro, nentes de la muestra), la eficiencia (recuperación de cultivar Unapal-Precoso. semilla), la capacidad (cantidad de biomasa procesada Longitud de tallo floral Número Densidad en unidad de tiempo); el rendimiento (fracción del total de frutos Rendimiento** (millones -1 -1 a los (kg ha ) que sale como semilla limpia y clasificada), la calidad ha ) 46 d.d.s 66 d.d.s 89 d.d.s (cm) (cm) (cm) 89 d. d. s. fisiológica; la germinación; el vigor medido como índice de velocidad de emergencia (I.V.E.). Las operaciones 2.4 69 90.4 111.3 525.7 1366.0 de beneficio se evaluaron siguiendo la metodología 2.0 68 88.7 117.0 481.4 1459.3 de Aguirre y Peske (1992) y los análisis de calidad de 1.5 70 93.2 114.5 472.6 1747.2 semilla por ISTA (1985). 1.0 67 87.1 119.3 596.2 1519.7 0.7419 0.4436 0.3082 Pr>F 0.6671 NS 0.4157 NS NS NS NS RESULTADOS Y DISCUSIÓN DMS 0.91 9.32 10.24 278.1 561.9 Evaluación de las densidades de siembra y arreglos **: Con humedad de 11% espaciales en la productividad de semilla No se presentaron efectos diferenciales esta- Tabla 3. Efecto de las distancias entre surcos sobre las dísticamente significativos en las variables debido a variables de crecimiento. Distancia Número las densidades en el crecimiento de los tallos flora- Longitud de tallo floral Rendimiento entre de frutos/ les, el número de frutos por planta o el rendimiento semilla pura -1 surcos planta a los -1 ( ). 46 d.d.s 66 d.d.s 89 d.d.s (kg ha ) de semilla pura ha Tabla 2 Las diferencias en (cm) (cm) (cm) (cm) 89 d.d.s. producción de semilla pura oscilaron entre 40 kg -1 -1 0.25 6.8 91.3 a 117.0 377.6 b 1746.8 a ha y 350 kg ha . Los mayores rendimientos se 0.35 6.9 82.2 b 112.9 570.4 a 1532.2 ab expresaron en la densidad de 1.5 millones de plantas 0.45 6.9 88.8 ab 115.7 581.1 a 1445.1 b y los más bajos en 2.4 millones. Densidades mo- deradas o bajas permitieron mejor expresión de la 0.55 6.8 92.1 a 116.4 546.7 a 1368.1 b 0.9575 0.1762 Pr>F 0.0258 * 0.0055 * 0.418 * capacidad productiva de semilla, comportamiento NS NS asociado con mayor desarrollo de tallos florales y DMS 0.6859 3.83 4.26 139.1 289.3 umbelas compuestas con alto número de aquenios (frutos-semillas) formados. Los datos en columna con la misma letra no difieren significativamente según la prueba de Duncan, p<0.05

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Los valores promedios de contenido de humedad, El sistema que presentó el mayor rendimiento de porcentaje de germinación y vigor no difirieron estadís- semilla limpia fue el de trilla con marimba, seguido del ticamente en ningún tratamiento (Tabla 4), lo que indica sistema de trilla con combinada estacionaria y el sistema que los tres componentes estructurales de la calidad fisiológica no fueron afectados al modificar el número Tabla 4. Efecto de la densidad sobre la calidad fisiológica de la semilla de cilantro, cultivar Unapal-Precoso. de plantas en la población. Densidad Las distancias de siembra entre surcos (Tabla 5) Humedad Germinación Vigor Millones de (%) (%) (I.V.E.) generaron comportamiento diferencial en la expresión plantas ha-¹ de la germinación y el vigor de la semilla. Surcos separados a 0.25 m y 0.35 m permitieron obtener semillas 2.4 11.43 86 3.97 con más alta germinación y vigor. 2.0 11.76 69 2.88

Evaluación de métodos de cosecha 1.5 11.29 80 3.49 El tiempo de cosecha fue cerca de tres veces ma- 1.0 11.82 84 3.39 yor en el sistema manual (Tabla 6). El total de biomasa Pr>F 0.6467 NS 0.6694 NS 0.5084 NS cosechada fue estadísticamente igual aunque fue mayor DMS 1.2 32.04 1.73 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 Tabla 5. Efecto de la distancia entre surcos sobre la calidad mayor en el sistema manual con 22% más de semilla fisiológica de la semilla de cilantro, cultivar Unapal - Precoso. pura, por menor pérdida de semilla con el desgrane y mayor recogida de umbelas que caen por agobio de los Distancia entre surcos Humedad Germinación Vigor tallos florales en el proceso de maduración. La cantidad (m) (%) (%) (I.V.E) de materia inerte incorporada en el arranque manual presentó diferencias altamente significativas, situación que debe ser considerada en lotes de multiplicación 0.25 11.24 88 a 3.98 a con suelos pesados y humedad excesiva. Las pérdidas 0.35 11.31 91 a 4.11 a de semilla fueron sensiblemente mayores en el sistema 0.45 12.09 68 ab 2.6 b mecanizado debido al desgrane que se produce con el 0.55 11.68 72 ab 3.1 ab corte de la cuchilla, hecho que se intensifica cuando se consigue secamiento excesivo en las umbelas. Pr>F 0.4656 NS 0.0256 0.0114 En calidad fisiológica de la semilla no se presen- DMS 1.3 21.61 1.16 taron diferencias estadísticamente significativas (Tabla Los valores en las columnas con la misma letra no son significativamen- 7); los valores fueron altos. te diferentes con p<0.05

Evaluación de tres sistemas de trilla Tabla 6. Evaluación de dos sistemas de cosecha en el cultivar de cilantro Unapal-Precoso. La trilla manual con garrote produjo material más limpio, con menos daño mecánico (fisuras) y mayor Métodos de cosecha recuperación de semilla pura. Los tres métodos no Variables Unidad Pr >F DMS Parcialmente afectaron la calidad física y fisiológica de la semilla Manual (Tabla 8). mecanicazada Se presentaron diferencias estadísticamente signi- Tiempo de hora-hombre 19.83 a 5.1 b 0.0015 2.43 cosecha ha-¹ ficativas en el rendimiento de la operación; los valores Biomasa total kg ha-¹ 1264.9 a 1059.8 a 0.4380 918.6 más altos se obtuvieron con el sistema de garrote y cosechada mecanizado, que superaron al de marimba en tres Productividad de kg ha-¹ 540.1 a 420.5 b 0.47 86.7 veces la cantidad de material procesado en una hora. semilla limpia El sistema de trilla con marimba presentó el valor más Pérdida de kg ha-¹ 3.67 b 20.17 a 0.2743 6.19 alto de material crudo para limpieza (semilla + más semilla en campo Peso del material kg ha-¹ 724.76 a 639.29 b 0.040 32.5 impurezas). Los sistemas garrote en piso y combinada inerte estacionaria generaron una biomasa más limpia con Valores en las filas con la misma letra no son significativamente dife- menos contaminantes inertes. rentes de acuerdo con la prueba de Duncan con P<0.01

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

Tabla 7. Efecto de los sistemas de cosecha sobre la calidad Tabla 9. Calidad física y fisiológica de la semilla de cilantro fisiológica de las semillas de cilantro, cultivar Unapal- cultivar Unapal – Precoso obtenida de tres sistemas de trilla. Precoso. Sistemas de trilla Variables Unidad Métodos de cosecha Marimba Garrote Mecánico Variables Humedad % 9.0 b 13.8 a 13.0 a Parcialmente Manual Germinación % 94.0 a 86.0 b 96.0 a mecanizado Vigor (I.V.E) Plantas/día 7.5 b 6.8 c 9.8 a Humedad (% ) 10.9 10.8 Fruto con fisura % 1.7 b 1.7 b 3.7 a Pureza física: Germinación (% ) 97.0 96.0 Semilla pura % 77.8 c 91.2 a 83.2 b Vigor I.V.E ( Plantas día-¹) 5.0 5.0 Fruto partido % 17.1 a 3.0 b 17.1 a Fruto partido (% ) 1.3 1.3 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 Tabla 8. Desempeño de la operación de trilla en el beneficio de semilla de cilantro, cultivar Unapal-Precoso. Trilla Trilla con Trilla Evaluación de las operaciones de limpieza Variable Unidad garrote combinada marimba y clasificación Tiempo de operación (h –minutos) 1h 45ʼ 1h 36ʼ 4h 23ʼ La semilla que provino del sistema de trilla con Capacidad del equipo kg/h 37.0 b 44.4 a 13.6 c garrote produjo los mejores indicadores de la operación Capacidad del equipo h/ha 39.6 a 14.2 b 13.6 b en la máquina de aire-zaranda (Tabla 10). Se destacó la Peso material en la kg 72.0 a 71.0 a 60.0 b entrada mayor recuperación de semilla pura limpia y clasificada y el más alto desempeño (capacidad) y rendimiento Peso material en la kg 21.0 c 26.0 b 38.0 a salida de semilla lista para almacenamiento o tratamiento y Peso semilla no trillada g 15.4 b 11.0 b 46.3 a empaque. En la máquina venteadora sobresalieron los Semilla pura a la salida kg 15.48 b 39.41 a 35.4 a indicadores de operación con la semilla obtenida en Semilla pura a la salida % 72.5 a 55.5 b 59.0 b trilla con garrote; sin embargo, en algunas variables Semilla fisurada a la % 1.7 b 3.7 a 1.7 b no se presentaron diferencias estadísticamente signifi- salida cativas. La recuperación de semilla pura fue igual en Fruto partido a la salida % 5.5 a 4.5 a 4.0 a todos los lotes, sugiriendo que la composición original Semilla pura descarte g 15.4 b 11.0 b 46.3 a fue homogénea. El acabado con el cilindro indentado Semilla pura recuperada % 99.9 a 99.9 a 99.86 a consiguió alta remoción de material inerte, especial- Fracción de semilla + % 62.9 a 37.7 b 36.9 b mente en semillas provenientes de la trilla con garrote material inerte y de la marimba (con mayores contenidos de impure- Descarte ( material % 36.9 b 62.2 a 62.9 a zas). El menor porcentaje de frutos partidos se obtuvo inerte) en la semilla que provenía de la trilla con marimba. Semilla limpia salida % 45.2 a 24.0 c 32.7 b (rendimiento) Este hecho resalta la importancia de usar este sistema Los valores en las filas con igual letra no son significativamente diferen- artesanal en unidades de producción de pequeños y tes con P<0.05 medianos agricultores. La venteadora produjo la menor pérdida de semi- garrote en piso. Lo anterior sugiere que a pesar de que lla y el mayor índice de remoción de materia inerte. el trillado con marimba genera más basura presenta Ninguno de los tres equipos produjo lotes de semilla la bondad de permitir mayor recuperación de semilla con pureza física por debajo del 93%. Los residuos de limpia y pura. cosecha muy finos (trocitos de tallos y pedúnculos flo- Los métodos de trilla no afectaron la calidad física rales) fueron difíciles de remover con los tres equipos. y fisiológica de la semilla; se presentaron altos valores En pruebas posteriores la zaranda cilíndrica dio buenos promedios en germinación y vigor. La humedad de la resultados. La venteadora presentó mayor capacidad - semilla estuvo en niveles seguros para la realización de (20.4 kg h ¹) de limpieza. las operaciones de beneficio (Tabla 9).

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Tabla 10. Desempeño de tres equipos de limpieza y clasiﬁcación de semilla de cilantro cultivar Unapal - Precoso. Aire - Zaranda Venteadora Cilindro indentado Variable Sistema de trilla Sistema de trilla 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.

CONCLUSIONES cosecha) cuando operó con la semilla procedente de 1. Los efectos en el rendimiento de semilla pura de las la trilla con garrote. cuatro densidades no fueron estadísticamente significativos; sin embargo, el mayor valor se consiguió AGRADECIMIENTOS con la densidad de 1.5 millones de plantas h-¹. A la Universidad Nacional de Colombia, sede 2. El arreglo poblacional a distancia de 0.25m entre Palmira; al Programa de Mejoramiento Genético, surcos con 38 semillas por metro para obtener una Agronomía y Producción de Semillas de Hortalizas, población de 1.500.000 plantas/ha permitió obtener por el apoyo financiero dado para la realización de esta los más altos rendimientos de semilla pura. investigación; al Ministerio de Desarrollo Agropecua- 3. Los sistemas de cosecha de semilla (corte mecánico rio de Panamá -MIDA, y a la Dirección Nacional de y manual) no presentaron efectos diferentes en cuan- Agricultura de Panamá-DINA. También se expresa to al peso del material cosechado, ni en el peso de la un especial reconocimiento al Instituto Panameño de semilla limpia obtenida. Se destacó alta capacidad Investigaciones Agropecuarias, a la OEA y al Centro de corte con el sistema mecánico. Internacional de Agricultura Tropical, CIAT, por el 4. La mayor capacidad y eficiencia en la trilla se con- apoyo dado al estudiante de Maestría Ing. Agr. Ber- siguió con el sistema mecanizado; sin embargo, el nardo Puga. mayor rendimiento se obtuvo con la trilla en marimba. BIBLIOGRAFÍA 5. El sistema de limpieza y clasificación en la máquina 1. Aguirre, R.; Peske, S.T. 1992. Manual para el beneficio de semi- de aire-zaranda (MAZ) y la venteadora produjeron llas. Cali: CIAT. 247 p. los más altos resultados en eficacia, rendimiento, 2. Calzada, M. C. S.; Martínez, A. R. 2003. Evaluación de 14 va- capacidad y eficiencia cuando operó con la semilla riedades de cilantro, Coriandrum sativum L. bajo condiciones ecológicas de la comarca lagunera. Agrofaz 3 (2): 343-346. procedente de la trilla con garrote. 3. Carruba, A; Latorre, R; Calabrese, I. 2001. Cultivation trials of 6. El cilindro indentado fue eficaz para separar com- Coriander (Coriandrum sativum L.) in a semi-arid Mediter- ponentes indeseados (semilla partida y residuos de ranean environment. Acta Hort 576:237-242

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

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193 194 Respuesta ﬁsiológica del cilantro a diferentes niveles de potasio y nitrógeno Physiological 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: [email protected]; [email protected]

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

RESUMEN Se 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.

ABSTRACT To 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.

INTRODUCCIÓN incrementos de 4.7 kg por cada kg de N en la producción El cilantro, Coriandrum sativum L., es una horta- de semilla hasta alcanzar un rendimiento de 1.900 kg liza de alto consumo mundial en follaje y semilla. En ha-1 (Pereira et al., 2006). Colombia se cultivan 3.000 ha, de las cuales 1.200 ha Investigaciones en Palmira, Valle del Cauca, Co- están en el Valle del Cauca; otros productores impor- lombia, establecieron el nivel óptimo de N en 100 kg tantes son Antioquia y el Viejo Caldas (Estrada, 2003; ha-1 (Arcos et al., 2002) para un alto rendimiento de Vallejo y Estrada, 2004). Acuña (1988) recomienda la materia fresca. García et al. (2002) encontraron en una aplicación de 50 kg ha-1 de nitrógeno antes de la siembra población de 200 plantas m-² de cilantro los mayores y la misma dosis al voleo con intervalos de ocho días rendimientos con la aplicación de 150 kg de N, P y K después de la emergencia. Otros autores recomiendan en relación 1:0.5:3, más un complemento foliar de 2gL-¹ aplicar entre 20 kg ha-1 y 40 kg ha-1 de nitrógeno, de nitrato de potasio. Restrepo y Estrada (2005) encon- porque dosis superiores a 50 kg ha-1 favorecen las en- traron que la aplicación de 200 kg ha-1 de un fertilizante fermedades foliares y retardan la madurez de los frutos mineral completo en relación 3: 1: 2 produjo efectos (Diederichsen, 1996). Sin embargo, se han encontrado positivos con diferencias altamente signiﬁcativas en el

195 ACTA AGRON (PALMIRA). 57 (3) 2008, p 195-198 número de hojas basales planta-1 (6.3), peso fresco de (MercK) y agua destilada. El pH se controló con HCl follaje (9.2 g planta-1) y rendimiento de follaje fresco o NaOH; la conductividad eléctrica se estabilizó con (2.895 g m-²). El cilantro extrae alrededor de 109 kg agua destilada cuando era mayor de 2.5 mmhos cm-1 de K ha-1 y 56 kg de N ha-1 y en los tejidos foliares se o con solución nutritiva si era menor de 2 mmhos cm-1 presentan concentraciones de 5.58% de K y 2.87 de N (Varela et al., 2002). (Usman et al., 2003). El volumen diario de la solución, determinado por La velocidad de deterioro del cilantro durante la la diferencia de peso entre el sustrato seco y húmedo a poscosecha es alta, principalmente por deshidratación y capacidad de campo, fue de 133 cm³ por maceta. Las marchitez del follaje (Estrada, 2003). Como el potasio fertilizaciones se realizaron dos veces a la semana, regula procesos asociados con la transpiración, la inves- cada cuatro días. tigación se propuso evaluar el efecto de la concentración Se realizaron tres muestreos cada nueve días (9, 18 de N y K en la solución nutritiva sobre la acumulación y 27 dds) para evaluar la producción de biomasa seca; a de biomasa y el deterioro del follaje en poscosecha. los 36 dds, además de la biomasa, se determinaron los pesos frescos al momento de la cosecha (T0), 45 (T1), MATERIALES Y MÉTODOS 105 (T2) y 225 minutos (T3) después de la cosecha con El experimento se realizó en casa de malla en el fin de determinar el deterioro en poscosecha. la Universidad Nacional de Colombia, Sede Palmira El análisis estadístico de la información se hizo (1.050 m.s.n.m.; 23.5°C; 77% de humedad relativa; mediante análisis de varianza usando el programa SAS evaporación de 1.604.4 mm). Se sembró el cultivar (Statistical Analysis System) versión 8.1 subrutina GLM de cilantro Unapal-Precoso, genotipo precoz de alto para efectos generales y posterior comparación de medias potencial productivo y calidad de follaje, ampliamente usando la prueba de Duncan al 5%. Se estimaron las difundido en las zonas hortícolas del Valle del Cauca varianzas y se hicieron comparaciones específicas de me- y el Viejo Caldas (Estrada et al., 1999; Estrada, 2000 dias, modelos de bondad de ajuste para acumulación de y 2003). biomasa y curvas de pérdida de peso en periodos poscose- Se utilizó un diseño completamente al azar con cha. Para determinar los rangos de concentración óptima siete tratamientos y cinco repeticiones. La unidad ex- de los elementos nutritivos se proyectó una línea paralela perimental estuvo representada por una maceta (4 kg de al eje X tomando el 95% de la producción máxima de arena de río, lavada) con cinco plantas. Se tomó como biomasa y se la trazó de manera perpendicular a dicho testigo la solución de Hougland y Arnon (Salisbury eje para situar los rangos óptimos de concentración para y Ross, 1994; Marschner 1995; Azcon Bieto y Talón, cada elemento, representados por las líneas punteadas en 2001). Los demás tratamientos fueron variaciones de cada gráfica (Howeler, 1983). las concentraciones de nitrógeno y potasio (Tabla 1). Las soluciones se prepararon con las sales NH4NO3, RESULTADOS Y DISCUSIÓN Na2HPO4, K2SO4, CaSO4, MgSO4, grado reactivo En la curva de acumulación de biomasa la fase exponencial de crecimiento se presentó entre los 9 dds Tabla 1. Concentración de los elementos en las soluciones - 27 dds; a partir de allí comenzó la etapa lineal hasta la nutritivas. cosecha (Figura 1). A los 36 dds (Tabla 2) el tratamiento Concentración mM con alta concentración de K presentó rendimiento sig- Tratamiento Solución nificativamente mayor en producción de biomasa (0.24 -1 N P K Ca Mg g planta ) y el tratamiento con menor producción fue el que tenía bajas concentraciones del elemento. El resultado 1 Completa 15.00 1.0 6.03 5.0 3.0 confirma lo indicado por Usman et al. (2003). 2 N alto 22.50 1.0 6.03 5.0 3.0 No se presentaron respuestas significativas entre los niveles de N debido posiblemente a que la adecuada 3 N medio 5.63 1.0 6.03 5.0 3.0 concentración de K en la solución nutritiva (9.04 mM) -1 4 N bajo 1.41 1.0 6.03 5.0 3.0 correspondiente a 78 kg ha ayudó a la absorción y metabolismo del N (Marschner, 1995). La suposición 5 K alto 15.00 1.0 9.04 5.0 3.0 se confirma porque el tratamiento con menor concentra- 6 K medio 15.00 1.0 2.26 5.0 3.0 ción de K presentó producción de biomasa significativamente menor, no obstante contar con una concentración 7 K bajo 15.00 1.0 0.56 5.0 3.0 de 15 mM de N (70 kg ha-1).

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

0,250 0.20 0.19 0.19 0.18 0,200 0.17 0.17 0.16 0.15 0.15 0,150 0.14 0.14 0.13 0.12 Biomasa (g) 0,100 Acumulación de biomasa (g) 0.11 0.10 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 0,050 Concentración de N (mM)

Figura 2. Respuesta del cilantro a diferentes concentraciones 0,000 de N en la solución nutritiva. El rango crítico de deﬁciencia 0 5 10 15 20 25 30 35 40 está entre 3.9 mM y 8.7 mM, calculado a partir del 95% de la Días después de la siembra (dds) producción mayor obtenida en el experimento.

Figura 1. Acumulación de biomasa en cilantro Unapal- Precoso a los 9, 18, 27 y 36 dds. Los datos corresponden al 0.25 promedio de todos los tratamientos por edad de la planta. 0.23 Las barras indican la desviación estándar. 0.20

0.16 0.15 0.15 Tabla 2. Respuesta del cilantro variedad Unapal-Precoso a diferentes niveles de N y K a los 36 dds. 0.12 0.10 Biomasa seca Tratamiento Solución -1 (g planta )

Acumulación de biomasa (g) 0.05 1 Completa 0.15 bc

2 N alto 0.14 bc 0.00 0 2 4 6 8 10 3 N medio 0.19 ab Concentración de K (mM)

4 N bajo 0.17 abc Figura 3. Respuesta del cilantro a diferentes concentraciones de K en la solución nutritiva. El nivel crítico de deﬁciencia 5 K alto 0.24 a corresponde a 8.4 mM de K, para un rendimiento de 0.22 g 6 K medio 0.16 bc de biomasa, correspondiente al 95% de la mayor producción.

7 K bajo 0.116 c El tratamiento con solución completa de Hougland Datos con letras distintas son significativamente diferentes según la prueba de Duncan (P< 0,05) dms: 0.083 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 En la respuesta del cilantro a diferentes concentra- pérdida del 6.09 % de su peso en igual tiempo (Tabla 4). ciones de N el rango óptimo de concentración se situó El tratamiento con alto nivel de potasio perdió 13.7% de entre 3.9 mM y 8.7 mM (Figura 2). La concentración humedad a los 225 minutos, mientras que en el mismo crítica de deficiencia para potasio fue de 8.4 mM (Fi- tiempo el tratamiento completo perdió 24.2%. gura 3), correspondiente a una producción de 0.22 g Tomando como referencia la producción prome- de biomasa planta-1 equivalente a 95% del rendimiento dio en la zona plana del Valle del Cauca en cultivos máximo obtenido. tecnificados de Unapal-Precoso (2 kg m-² o 20 t ha-1) Los tratamientos con N alto y el completo pre- la disminución representa cerca de 2.74 t, mientras que sentaron mayor pérdida de agua a lo largo del tiempo con dosis altas de nitrógeno y bajas en potasio pueden (Tabla 3). La menor pérdida de peso en poscosecha del llegar a casi el doble (4.84 t). La pérdida de peso así tratamiento con alta concentración de K se debió posi- como el deterioro físico del producto significan un blemente a mecanismos fisiológicos de osmorregulación riesgo para el productor que debe transportar el cilantro (Marschner, 1995). desde lugares distantes.

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

Tabla 3. Peso de la biomasa fresca en diferentes periodos de Tabla 4. Porcentaje de pérdida de peso en la biomasa fresca la poscosecha del cilantro Unapal-Precoso. en diferentes periodos de la poscosecha del cilantro Unapal- precoso. Tiempo (minutos) Tratamiento 0 (cosecha) 45 105 165 225 Tiempo (minutos) Peso fresco (g planta-1) Pérdida Tratamiento 0 45 105 165 225 de peso total Completo 1.12 ba 1.02 bc 0.94 bc 0.89 bc 0.85 bc N alto 0.91 bc 0.85 bc 0.79 bc 0.75 bc 0.71 bc Pérdida de agua (%) N medio 1.32 ba 1.25 bc 1.19 ba 1.14 ba 1.09 ba Completo 0 9.01 7.39 3.69 4.13 24.2 N bajo 1.06 bc 1.02 bc 0.97 bc 0.93 bc 0.88 bc N alto 0 6.80 6.65 4.01 4.52 22.0 K alto 1.58 a 1.53 a 1.48 a 1.42 a 1.36 a N medio 0 5.05 4.56 4.03 3.69 17.3 K medio 0.94 bc 0.91 bc 0.88 bc 0.84 bc 0.79 bc N bajo 0 3.81 4.41 4.10 4.63 17.0 K bajo 0.63 c 0.60 c 0.58 c 0.55 c 0.53 c K alto 0 2.72 3.37 3.70 3.89 13.7 Datos con letras distintas son signiﬁcativamente diferentes según la K medio 0 2.86 3.51 4.03 4.99 15.4 prueba de Duncan (P< 0,05) dms: 0.32g. K bajo 0 3.00 2.96 5.19 3.99 15.4

CONCLUSIONES 6. Estrada, E. I. 2003. Mejoramiento Genético y Producción de Semillas de Hortalizas en Colombia. Palmira: Universidad En el crecimiento del cultivar Unapal-Precoso Nacional de Colombia. 261p. de cilantro la fase exponencial de crecimiento ocurrió 7. Estrada, E. I.; Vallejo, F. A.; García, M. A.; Baena, D. 1999. Ob- entre 9 y 27 días después de siembra y la fase lineal tención de un nuevo cultivar de Cilantro, Coriandrum sativum L. entre 28 y 38 días. Programa de investigación en Hortalizas. Palmira: Universidad El mayor rendimiento, 36 días después de siembra, Nacional de Colombia. (Memoria Técnica No 5). se presentó en el tratamiento con alta concentración 8. García, R.; Zapata, A.; Estrada, E. I. 2002. Evaluación agronó- mica de sistemas de siembra para la producción de follaje en de K. cilantro Coriandrum sativum L. Trabajo de Grado (Ing. Agr.). El rango óptimo de concentración de N en la so- Palmira: Universidad Nacional de Colombia. 120 p. lución nutritiva se estimó entre 3.9 mM y 8.7 mM, y el 9. Howeler, R. H.1983. Análisis de tejido vegetal en el diagnós- nivel crítico de deficiencia para el K fue de 8.4 mM. tico de problemas nutricionales de algunos cultivos tropicales. La pérdida de peso (Velocidad de deshidratación) Palmira: CIAT. 28 p. 10. Marschner, H. 1995. Mineral nutrition of higher plants. 2nd ed. fue menor con el nivel más alto de potasio (13.7%). New York: Academics Press. 889 p. 11. Pereira de Oliveira, A.; Alves Ursulino, E.; Alcántara de Lu- AGRADECIMIENTOS cena, N.; Sander, N.. 2006. Producao e qualidade fisiológica A la Universidad Nacional de Colombia, sede de sementes de coentro, Coriandrum sativum L. en funcao de doses de nitrogeno. Rev Bras Se mentes 28 (1): 193 – 199. Palmira, y al programa de investigación de hortalizas, 12. Restrepo, C. L.; Estrada, E. I. 2005. Evaluación del efecto por haber financiado y facilitado la infraestructura y de la fertilización química y orgánica en un suelo de textura logística para el trabajo de grado del Ing. Agr. O. A. liviana sobre la producción de follaje en el cultivo de cilantro Figueroa, del cual se derivó el artículo. Coriandrum sativum L. variedad Unapal-Precoso. Trabajo de grado (Ing. Agr.) Palmira: Universidad Nacional de Colombia. 60p. BIBLIOGRAFÍA 13. Salisbury, F.; Ross, C. W. 1994. Fisiología vegetal.Trad: V. 1. Acuña, R. J. 1988. Guía para la producción de hortalizas de González. Madrid: Ibero América. 759 p. hoja para la industria. Perejil Petroselinum hortense Hoffm y 14. Usman, D. C.; Usman, R.; Bonilla, C. R.; Sánchez, M. 2003. cilantro Coriandrum sativum L. Cali Colombia. 50 p. Efecto de la fertilización orgánica sobre la producción de follaje 2. Arcos, A. L.; Estrada, E. I.; Muñoz, J. 2002. Estabilidad de cinco y rendimiento de semillas de cilantro Coriandrumsativum. L. cultivares de cilantro Coriandrum sativum L. en cinco niveles variedad Unapal-Precoso. Acta Agron (Palmira) 52 (1/4): 59 de nitrógeno y dos épocas de siembra. Trabajo de grado (Ing. – 63. Agr.). Palmira: Universidad Nacional de Colombia. 150 p. 15. Vallejo, F. A.; Estrada, E. I. 2004. El cultivo de hortalizas de 3. Azcon Bieto, J.; Talón, M. 2001. Fundamentos de fisiología clima cálido. Palmira: Universidad Nacional de Colombia. vegetal. Madrid: McGraw Hill/Interamericana. 522 p. 346p. 4. Diederichsen, A. 1996. Coriander Coriandrum sativum L. Pro- 16. Varela, J. C.; Velásquez, J. C.; Mejía de Tafur, M. S. 2002. Res- motion of conservation and use of underutilized and neglected puesta fisiológica del lulo Solanum quitoense Lam a diferentes crops. 3. Rome: IPGRI. 83 p. concentraciones de N, P, K, Ca y Mg en la solución nutritiva. 5. Estrada, E. I. 2000. El cultivo de cilantro UNAPAL-precoso. Acta Agron (Palmira) 51 (1/2): 53 – 59. Palmira:Universidad Nacional de Colombia.

198 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 ([email protected];[email protected];[email protected];ampossot@palmira. unal.edu.co;autor para correspondencia: [email protected]).

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

RESUMEN Se 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.

ABSTRACT Weevils 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.

INTRODUCCIÓN El picudo rayado, Metamasius hemipterus sericeus El picudo negro, Cosmopolites sordidus (Germar), (Olivier), es de menor importancia económica que el es la principal plaga de los cultivos de plátano y banano picudo negro; el daño de las larvas impide que los frutos en el mundo; se dispersa por semilla infestada (Grisales alcancen el desarrollo completo, causan debilitamien- y Lescot, 1999), ocasiona reducciones del 25% y 90% to y volcamientos y ayuda a diseminar la bacteriosis en los rendimientos (Castrillon, 2007). ocasionada por Erwinia chrysantemi var paradisíaca En Colombia las galerías que ocasiona el picudo (Castrillón, 2007). negro son puerta de entrada a dos patógenos muy limi- Del picudo amarillo, Metamasius hebetatus (Gy- tantes en estos cultivos, como Fusarium oxysporum y llenhad), se conoce poco de su biología. Se reporta su Ralstonia solanacearum (Castrillon, 2007). presencia en cultivos de plátano de la zona cafetera

199 ACTA AGRON (PALMIRA). 57 (3) 2008, p 199-204 y Nariño, aunque no se ha evaluado su incidencia. costo. Se ha encontrado relación entre grupos genéticos (Castrillon, 2007). y características biológicas y ubicación geográfica, El manejo químico de las poblaciones del picu- diferencia al interior de la especie, entre especies, do negro, C. Sordidus, y el rayado, Metamasius he- entre familias del mismo orden. Se ha utilizado para mipterus, es difícil debido a que se desarrollan dentro genotipificar y obtener resultados comparables con de los cormos, pseudotallos y residuos de cosecha, lo otras técnicas moleculares dominantes de alto costo, cual ocasiona resistencia a los insecticidas, aumenta porque si se emplean cámaras de secuenciación se los costos de producción, deja residuos de insecticidas obtiene un alto número de bandas. El tamaño del ce- en la fruta y causa desequilibrio ecológico por el uso bador de 18 bases influye en su reciprocidad (Muñoz, indiscriminado de los productos químicos. et al. 2008). El control se hace en forma mecánica con el uso de Por la eficacia del hongo en el control de picudos trampas cebadas con Carbofurán, clorpirifos, que matan es necesario conservar y estudiar la diversidad de la al insecto plaga y a los controladores biológicos de los especie. Por lo anterior se plantearon los siguientes generos Dermaptera sp., Ontophagus sp. y Hololepta objetivos: Contribuir al estudio de la diversidad genética sp. (Castrillón 1985, 1988, 1996). Es necesario buscar del hongo Beauveria bassiana, aislado del complejo alternativas de manejo de estas plagas, como el uso de de picudos (Cosmopolites y Metamasius), en plátano hongos entomopatógenos, que contribuyan a disminuir y banano y ampliar el cepario; crear el banco de ADN; la contaminación ambiental. y caracterizar con marcadores moleculares RAM B. bassiana es eficaz en el control de adultos y aislamientos de B. bassiana. larvas de C. sordidus y adultos de M. hemipterus y M. hebetatus (Castrillón, 1996, 2000); ha sido corroborado MATERIALES Y MÉTODOS en estudios hechos tanto en laboratorio como en campo La investigación se realizó en el laboratorio de (Brenes y Carballo, 1994; Gold et al., 2003). Se reportan Biología Molecular de la Universidad Nacional de Co- mortalidades del 30% al 60% para Cosmopolites, y del lombia, sede Palmira, ubicado a 3° 31ʼ latitud norte, 76° 54% al 80% para Metamasius hemipterus. 20ʼ longitud oeste a 1.000 m.s.n.m., departamento del B. bassiana aislado del picudo de la piña y mul- Valle del Cauca, durante el segundo semestre de 2006 tiplicado en arroz precocido controló el 51% de Meta- y el primer semestre de 2007. masius a los 27 días de su aplicación en residuos de este Los 15 aislamientos se obtuvieron de picudos cultivo y presentó mayor control que el hongo producido infectados en municipios del Valle del Cauca (Palmi- comercialmente (Vázquez et al., 2007). ra, Darién) y del Eje Cafetero (Chinchiná y Palestina La técnica RAM (Ramdon amplified microsatéli- en Caldas, y Córdoba en Quindío) donde el potencial tes) ha sido utilizada en estudios de diversidad genética productivo de plátano es alto. Se obtuvo un aislamiento en vegetales: mora Rubus sp., Morillo et al., 2005; por donación de Nancy Cardozo, de la empresa Bioeco- uchuva Physalis peruviana, Bonilla et al., 2008; en lógicos, originario de los Llanos Orientales (Tabla 1). animales: Piedrahíta et al., 2005; Oslinger et al., 2006; Se realizaron tres muestreos en el municipio de en microorganismos: Phaeoisariopsis griseola, agente Palmira, y se recolectaron 12 picudos infectados en el causal de la mancha angular en fríjol, Mahuku et al., segundo semestre del 2006 y en el primer semestre del 2002; en Sphaceloma manihoticola, agente causal de 2007. En el municipio de Darién se hizo un muestreo súper alargamiento en yuca. Mejía (2002) encontró en el segundo semestre del 2006, y se recolectaron dos que con RAM se obtuvieron resultados similares que picudos infectados. con AFLP (Amplified fragment lenght polymorphism), En los municipios del Eje Cafetero se realizó un técnica compleja y más costosa, para entender el mo- muestreo en el primer semestre del 2007; se recolectaron vimiento de la población del patógeno. cinco picudos infectados en Palestina, dos en Córdoba Hurtado et al. (2007), en municipios del Valle del y uno en Chinchiná. Cauca (Restrepo, Dagua y Rozo), encontraron una alta Los muestreos se hicieron sobre plantas que pre- diversidad genética en B. bassiana asociado a Metama- sentaban síntomas característicos de estar infestadas por sius hemipterus en cultivos de piña y banano usando picudos. Se analizaron cormos, pseudotallos y residuos marcadores RAM. de cosecha. Los RAM son una técnica molecular que combina Se colectaron insectos infectados muertos y vivos los beneficios de los RAPD (Ramdon Amplified Poly- con el fin de esperar un posible crecimiento del hongo. morphism DNA); es de fácil implementación y de bajo Según Tanada y Kaya (1993), la esporulación ocurre

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

Tabla 1. Lista de aislamientos de B. bassiana, utilizados en el Amplificación de ADN por PCR estudio. Las reacciones de amplificación se realizaron en Aislamiento Hospedero Origen geográfico un volumen total de 12,5 µl, 1.25 Buffer Taq 10X, 2 µl Bolo San Isidro (Palmira). N 3˚ 27ʼ47.8” de dNTPs 1.25 mM, 1 µl de Primer, 1.25 µl de MgCl2 UNP-Bb 053 Cosmopolites WO76˚19ʼ33.3”. 1004m 25 mM, 2 µl de ADN, 0.1 µl de Taq Polimerasa 1U, y UNP-Bb 058 Metamasius Calima Darién 4.9 µl de agua mili Q autoclavada. Se utilizaron con- Bolo San Isidro (Palmira). N 3˚ 27ʼ47.8” UNP-Bb 059 Cosmopolites troles negativos como testigos. Se seleccionaron seis WO76˚19ʼ33.3. 1004m cebadores RAMs (Tabla 2). Bolo San Isidro (Palmira). N 3˚ 27ʼ47.8” UNP-Bb 060 Cosmopolites WO76˚19ʼ33.3”. 1004m Tabla 2 Cebadores RAM utilizados Bolo San Isidro (Palmira). N 3˚ 27ʼ47.8” UNP-Bb 061 Cosmopolites WO76˚19ʼ33.3”. 1004m Cebador Secuencia (5ʼ a 3ʼ) Bolo San Isidro (Palmira). N 3˚ 27ʼ47.8” UNP-Bb 062 Cosmopolites GT VHV (GT)5 G WO76˚19ʼ33.3”. 1004m CT DVD (CT)7 C Palestina (Caldas).N 5˚4ʼ24.8” UNP-Bb 064 Cosmopolites WO75˚40ʼ19.8”. 1058m CA DBD A (CA)7 Córdoba (Quindío). N 4˚25ʼ22.7” AG HBH (AG)7 A UNP-Bb 067 Cosmopolites WO75˚41ʼ51”. 1506m TG HVH (TG)7 T Bolo La Italia (Palmira). N 3˚ 27ʼ47.8” CCA DDB (CCA) UNP-Bb 073 Cosmopolites 5 WO76˚19ʼ33.3”. 1004m Las siguientes designaciones son usadas para los sitios degenerados: UNP-Bb 075 Metamasius Chinchiná (Caldas). Cepa comercial H (A, T o C); B (G, T o C); V (G, A o C) Y D (G, A o T). UNP-Bb 076 Metamasius Llanos Orientales. Cepa comercial Palestina (Caldas) . N 5˚4ʼ24.8” UNP-Bb 077 Cosmopolites WO75˚40ʼ19.8”. 1058m La amplificación se realizó en un termociclador Palestina (Caldas) . N 5˚4ʼ24.8” Bio Rad PTC-100 Programmable Termal Controller UNP-Bb 078 Cosmopolites WO75˚40ʼ19.8”. 1058m de MJ Research Inc® con las condiciones 95 ºC por 5 Bolo San Isidro (Palmira) N 3˚ 27ʼ47.8” UNP-Bb 079 Cosmopolites minutos, seguido de 37 ciclos de 95 ºC por 30 segundos. WO76˚19ʼ33.3”. 1004m La temperatura de hibridación varió para cada cebador Palestina (Caldas) N 5˚4ʼ24.8” UNP-Bb 080 Cosmopolites WO75˚40ʼ19.8”. 1058m 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. generalmente en cadáveres, pero puede ocurrir en insectos vivos. Electroforesis Se inoculó medio de cultivo saboraud dextrosa Los productos amplificados fueron separados por agar (SDA) con micelio o esporas, y se incubaron a electroforesis en geles de poliacrilamida al 6% corri- 28 ºC. Se verificó la especie observando las estructu- dos en buffer TBE 0.5X (Tris-borato, 0045M; EDTA, ras del hongo en el microscopio utilizando la clave de 0.001M) y N, N, N, N tetrametileno diamina (TMED) Barnett y Hunter, 1998. y persulfato de amonio, teñidos con nitrato de plata. Se Para obtener cultivos monospóricos se prepararon utilizó una cámara para electroforesis Bio Rad Wide soluciones de 1% de Tween 20 en agua destilada estéril Mini-Sub Cell GT. (ADE) más esporas y se hicieron diluciones de 10-1 -11 hasta 10 estimadas en una cámara de neubauber. Se Preservación del hongo (Cepario) tomaron 5 ul y se dispersaron en medio (S. D. A). A En tubos de 50 ml se prepararon soluciones ma- los tres días se evaluaron los cultivos al estereoscopio dres de glicerol al 10% más un raspado de esporas. para observar el crecimiento concéntrico de los coni- Después de homogenización se colocaron 2 ml de la dios, que germinan en forma aislada, y se sembraron solución con esporas en tubos de 2 ml y se congelaron nuevamente. 5 repeticiones de cada aislamiento a –20 ºC y –80 ºC En un erlenmeyer de 250 ml se preparó el medio (Smith y Onions, 1994). de cultivo: extracto de levadura 0.1 g, Peptona 1 g y Glucosa 4 g, en un volumen de 100 ml de agua destilada Análisis de la información estéril (ADE). La información suministrada por los seis ceba- El medio se inoculó con micelio procedente de dores se registró en una matriz binaria, en la cual la SDA, se agitó a 100 r.p.m. a 28 °C por 5 días. Del mi- presencia de la banda es (1) y ausencia (0). Para la se- celio obtenido se obtuvo ADN utilizando el protocolo lección de bandas polimórficas se consideró como locus de Wenland et al. (1990).

201 ACTA AGRON (PALMIRA). 57 (3) 2008, p 199-204 polimórfico aquel en el cual el alelo más común tenía y cinco de ellos fueron polimórficos, con un nivel de una frecuencia menor al 99%. Con esta matriz se usa- polimorfismo de 67%. El 100% de loci polimórfico y ron los programas SIMQUAL® del paquete Numerical la heterocigocidad más alta (0.40) se obtuvieron con Taxonomy System for Personal Computer NTSYS- pc el primer AG, pero este amplificó el menor número de versión 2.0 y el programa TFPGA® (Miller, 1997). bandas. El porcentaje de loci polimórfico y la heterocigocidad más baja se presentaron con el primer GT. El Similitud genética y análisis de agrupamiento primer CT arrojó mejores resultados en la amplificación La similitud genética se calculó con el coeficiente de ADN de B. Bassiana; este permite obtener un alto de Dice Nei- Li. El análisis de agrupamiento se realizó grado de polimorfismo y detecta mejor diferencias entre con el programa SAHN de NTSYS –pc utilizando el aislamientos. La heterocigocidad total esperada fue 0.24 método UPGMA (Unweighted Pair- Group Arithmetic y el porcentaje de loci polimórfico, 67%. Mean). En el dendrograma (Figura 1) zonas geográfica- mente distintas presentaron igual patrón, por lo que los RESULTADOS Y DISCUSIÓN grupos se formaron en su mayoría con aislamientos de sitios diferentes. Esta situación se puede explicar porque Cultivos monospóricos -10 -11 Con diluciones de 10 y 10 se obtuvieron cul- Tabla 3. Porcentaje loci polimórfico y heterocigocidad tivos a partir de una espora. En una solución al 10% de esperada de los seis cebadores calculada con el programa glicerol se obtuvieron buenos resultados en germinación TFPGA. No bandas Heterocigocidad Loci y crecimiento del hongo cuando se hicieron siembras Primer No bandas en medio SDA. polimórficas esperada polimórfico (%) CCA 20 12 0.18 60.0 Las muestras de ADN se almacenaron a –20 ºC, CA 13 9 0.30 69.2 obtenidas de cultivos monospóricos para crear el banco AG 6 6 0.40 100.0 de ADN de B. bassiana del laboratorio de Biología CT 12 11 0.33 91.7 Molecular de la Universidad Nacional de Colombia, GT 17 9 0.17 52.9 sede Palmira. TG 14 8 0.21 57.1 Los cebadores generaron 82 fragmentos (Tabla Total 82 55 0.24 67 3), que variaron entre 20 (CCA) y 6 (AG). Cincuenta

UNP-Bb 53

UNP-Bb 60 UNP-Bb 61

UNP-Bb 64

UNP-Bb 73

UNP-Bb 80

UNP-Bb 77

UNP-Bb 75 Bolo San Isidro UNP-Bb 78 Palestina UNP-Bb 67 Córdoba UNP-Bb 79 UNP-Bb 76 Chinchiná UNP-Bb 59 Calima Darién UNP-Bb 58 Bolo Italia UNP-Bb 62

Llanos 0.77 0.81 0.85 0.89 0.94 Coeficient

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

202 DIEGO FERNANDO MARMOLEJO: CARACTERIZACIÓN MOLECULAR DE Beauveria bassiana ASOCIADA CON Cosmopolites y Metamasius es posible que se aplique el mismo producto comercial cigocidad de 0.24, que indica una diversidad media en diferentes zonas. a alta. A un índice de similitud 0.84 se formaron 5 gru- No hubo relación entre grupos genéticos y origen pos; un gran grupo con 11 aislamientos y los otros 4 geográfico, aunque en algunos casos se presentan altas con un solo aislamiento. 076 cepa comercial originaria similitudes con aislamientos de un mismo origen. de Llanos Orientales recolectada sobre Metamasius fue el aislamiento más cercano al gran grupo, con un AGRADECIMIENTOS índice de similitud de 0.82; 059 recolectado en Bolo San A la Universidad Nacional de Colombia, sede Isidro (Palmira) sobre Cosmopolites; 058 recolectado Palmira, y DIPAL, por la financiación del estudio; en Calima Darién sobre Metamasius; 059 recolectado a Rodrigo Salcedo y a Jorge Gutiérrez, por permitir en Bolo San Isidro (Palmira) sobre Cosmopolites; y muestreos en sus fincas; a Nancy Cardozo, de la em- 062 recolectado en Bolo San Isidro(Palmira) sobre presa Bioecológicos, por la donación de cepas; a los Cosmopolites. Este fue el aislamiento que más se alejó integrantes del Laboratorio Biología Molecular Uni- del resto, a un índice de similitud de 0.77. versidad Nacional de Colombia, sede Palmira, por la El gran grupo está formado por el 079 de Bolo colaboración prestada. San Isidro (Palmira) y 10 aislamientos más. Dentro de este grupo se formaron dos subgrupos; uno con siete BIBLIOGRAFÍA aislamientos de Palestina, Córdoba, Bolo La Italia, reco- 1. Barnett, H.; B, Hunter. 1998. Illustrated genera of imperfect lectados de Cosmopolites y otro con un aislamiento de fungi. 3rd ed. St. Paul, Minnesota: APS Press, 218 p. Chinchiná, de Metamasius. En este subgrupo se detectó 2. Bonilla, M; Espinosa, K.; Posso, A.; Vázquez, D.; Muñoz, J.E. un duplicado entre los aislamientos 073 de Bolo San 2008. Caracterización Molecular de 43 accesiones de uchuva de Isidro y 080 de Palestina. seis departamentos de Colombia. Acta Agron (Palmira) 57(2): El otro subgrupo se formó con los aislamientos 109-115 3. Brenes, S.; Carballo, M.1994. Evaluación de Beauveria bas- (053, 060 y 061) recolectados sobre Cosmopolites en el siana (Bals.) para el control biológico del picudo del plátano Bolo San Isidro. La técnica RAM permitió diferenciar Cosmopolites sordidus (Germar). Rev Manej Integr Plag 31: estos aislamientos. 17-21. No se encontró relación estrecha entre aislamientos 4. Castrillón, C. 1985. Efectividad de Tres Insecticidas Contra recolectados sobre Cosmopolites y Metamasius o zona el Picudo Negro del Plátano (Cosmopolites sordidus Germar) geográfica en la formación de grupos genéticos. Resulta- en Trampas “Disco de Cepa Modificado”. En: ICA. Simposio Internacional sobre Sanidad vegetal del Área Andina, 1ero, dos similares reportan Rivera et al. (1997); encontraron Bucaramanga. Memorias. 17p. que aislamientos de diferentes países se ubican en el 5. Castrillón, C.1988. Efecto del Pirimiphos Ethyl sobre Adultos mismo grupo. Uma et al. (2006), en estudio hecho sobre del Picudo Negro (Cosmopolites sordidus Germar) (Coleopte- diversidad genética de B. bassiana aislado de insectos ra: Curculionidae) en Plátano Dominico Hartón (Musa AAB de los órdenes coleóptera, homóptera, hemíptera y le- Simmonds). En: SOCOLEN. Congreso Colombiano de Ento- mología, 15, Manizales. Resúmenes. 76 p. pidóptera, encontraron que los grupos genéticos no se 6. Castrillón, C. 1996. Manejo Integrado del Picudo Negro del formaron de acuerdo con el orden. Plátano con Enfasis en la Utilización de Entomopatógenos. En: Los aislamientos 058, 075 y 076, obtenidos de Socolen. Congreso Sociedad Colombiana de Entomología, 23, Metamasius, se situaron en grupos diferentes cada Cartagena. Resúmenes. 87 p. uno. Resultados obtenidos por Rivera et al. (1997) 7. Castrillón, C. 2000. Distribución de las Especies de Picudo del sugieren que no se forman grupos de manera definida Plátano y Evaluación de sus Entomopatógenos Nativos en el Departamento de Risaralda. Corpoica-Comité de Cafeteros de de acuerdo con el origen geográfico. La variabilidad Risaralda. 72 p. encontrada con las pruebas enzimáticas mostraron el 8. Castrillón, C. 2007. Los picudos del plátano y banano: uso de amplio rango de hospederos asociados a B. bassiana entomopatógenos como una estrategia de manejo integrado. p y su poca especificidad. 52-63. En: Socolen. Congreso de la Sociedad Colombiana de Entomología, 34, Cartagena. Memorias. 9. Gold, C.; Peña, J.; Karamura, E. 2003. Biology and integrated CONCLUSIONES pest management for the banana weevil Cosmopolites sordidus A partir de cultivos monospóricos se amplió el (Germar) (Coleoptera: Curculionidae). Integrat Pest Manage cepario de B bassiana del laboratorio de Biología Mo- Rev 6:79-155. lecular de la Universidad Nacional, sede Palmira. 10. Grisales, L.; Lescot, T. 1999. Encuesta Diagnóstico Multifac- torial Sobre Plátano en la Zona Cafetera Central de Colombia. La técnica RAM permitió detectar duplicados; Instituto Colombiano Agropecuario, Centro Pedro Uribe M. se obtuvo un 67% de loci polimórfico y una hetero- (Boletín Técnico N° 18).

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

11. Hurtado, I.; Vásquez, H.; Muñoz, J. E.; Cano, M. 2007. Diver- 18. Piedrahíta, A.; Muñoz, J. E.; Álvarez, L.; Posso, A. 2005. sidad Genética del hongo Beauveria bassiana, recolectado de Caracterización molecular de ganado Harton del Valle usando Metamasius sp. proveniente de cultivos de piña y musáceas, marcadores moleculares RAM. Biotec sect Agrop Agroind. utilizando marcadores moleculares RAM. En: Congreso de la 3(1):15-26. Asociación Colombiana de Fitomejoramiento y Producción de 19. Rivera, A.; Bridge, P.; Bustillo , A. 1997. Caracterización bio- Cultivos, 10, Pasto. Memorias. química y molecular de aislamientos de Beauveria bassiana 12. Mahuku, G.; Henríquez, M.; Muñoz, J. E.; Buruchara, R. 2002. procedentes de la broca del café Hypothenemus hampei. Rev Molecular markers Dispute the existence of the Afro-Andean Colomb Entomol 23 (1 - 2): 51 - 57. Group of the Bean Angular Leaf Sport Pathogen, Phaeoisariop- 20. Smith, D.; Onions, A. 1994.“The preservation and maintenance sis griseola. Phytopathology 92 (6): 580-590. of living fungi”. International Mycological Institute. Walling- 13. Mejía, J. 2002. Caracterización Molecular y Patogénica de ford, United Kingdon: CAB International 122 p. aislamientos de Sphaceloma manihoticola provenientes del 21. Tanada, Y.; Kaya, H. 1993. Insect Pathology. San Diego, Cali- centro y sur del Brasil. Trabajo de grado (Ing. Agr). Palmira: fornia (USA): Academic Press. 666 p. Universidad Nacional de Colombia. 126p. 22. Uma, K.; Reineke, A.; Nageswara, N.; Uma, C.; Padmavathi, 14. Miller, M. 1997. Tools for Population Genetic Analysis J. 2006. Genetic diversity, reproductive biology, and speciation (TFPGA), 1.3: A Windows program for the analysis of allozyme in the entomopathogenic fungus Beauveria bassiana (Balsamo) and molecular population genetic data. Vuillemin. Genoma 49: 495-504. 15. Morillo, A.; Morillo, Y.; Vásquez, H.; Muñoz, J. E. 2005. Ca- 23. Vásquez, H.; Mesa, N.; Muñoz, J. E.; Ayala, J. 2007. Manejo racterización molecular con Microsatélites aleatorios RAM de del picudo Metamasius sp. (Curculionidae). Plaga potencial la Colección de mora Rubus spp, de la Universidad Nacional de la piña en el Valle del Cauca. En: ACFPC. Congreso de la de Colombia, Sede Palmira. Acta Agron. 54 (2):15-24. Asociación Colombiana de Fitomejoramiento y Producción de 16. Muñoz, J. E.; Morillo, A.; Morillo,Y. 2008. Utilización de la Cultivos, 10, Pasto. Memorias. técnica RAM en vegetales. En prensa. 24. Wendland, J.; Lengeler, K.; Kothe, E. 1990. An in- 17. Oslinger, A.; Muñoz, J. E.; Álvarez, L.; Moreno, F.; Posso, A. stant preparation method for nucleic acids of 2006. Caracterización Molecular de cerdos criollos colombianos filamentous fungi. Fungal Genet Newsl 43: 54-55. usando marcadores moleculares RAM. Acta Agron (Palmira) 55(1): 45-50.

204 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: [email protected]; [email protected]; [email protected]

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

RESUMEN Tras 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.

ABSTRACT After 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.

INTRODUCCIÓN Cuando un suelo básico se moja las partículas Por debajo de la concentración crítica de coagu- adyacentes comienzan a interactuar y desarrollan fuer- lación o nivel de electrolitos mínimo requerido para zas repulsivas; las atmósferas se traslapan, el potencial mantener estable la estructura, un suelo básico se dis- eléctrico se incrementa, las arcillas salen de los agre- persa más fácilmente ante fuerzas externas (Summer y gados y se desploma la organización de los poros en Stewart, 1992; Hillel, 2005). Los fenómenos de sella- un espesor determinado de suelo. El fenómeno también miento y encostramiento ocurren por baja concentración ocurre cuando se reduce la concentración de iones por electrolítica de coloides; generan dispersión cuando el lavado preferencial de las bases del suelo. entran en contacto con aguas de salinidad inferior y Las energías atractivas (Ea) (producidas por las la Concentración Crítica de Coagulación (CCC) es un bases divalentes y el humus) y las repulsivas (Er) (produ- parámetro que afecta las propiedades físicas y químicas cidas por la hidratación de las arcillas expansivas o por del suelo e incide con ello en la respuesta de los cultivos la sodización del suelo) se pueden sumar sobre varias al agua y a los fertilizantes. distancias de separación de partículas para obtener el

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

Diagrama de Interacción de Energía Neta (En = Er - Ea), o bien con manejo adecuado de la calidad del agua de que señala la dimensión de la “barrera de energía” que riego. La salinidad ideal en la superﬁcie de los suelos obstaculiza el acercamiento de las partículas coloidales de las terrazas medias del Valle del Cauca no se ha (Figuras 1 y 2). cuantiﬁcado y no se han tenido en cuenta en fenómenos de sellamiento y encostramiento. Repulsión en la doble capa Se pretendió comprobar las siguientes hipótesis: para tres concentraciones • Alcanzar la concentración crítica de coagulación electrolíticas o valencias de BAJA contraiones (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.

ALTA INTERMEDIA • Los mapas de CCC se podrán estimar a partir de los SEPARACIÓN DE PARTÍCULAS contenidos de carbono orgánico, arcilla y Conduc- �� tividad Eléctrica (CE). ATRACCIÓN • Los suelos en estudio mejorarán la capacidad de van der Waals lavado por acción de las sales solubles aplicadas. • El análisis espacial puede servir de soporte a los análisis de correlación lineal Figura 1. Diagrama de interacción de energía neta en un sistema coloidal como el suelo (Summer y Stewart, 1992). MATERIALES Y MÉTODOS En terrazas aluviales medias y bajas del Valle del BARRERA DE Cauca, situadas entre 3º29ʼ-3º47ʼNorte y 76º12ʼ-76º28ʼ ENERGÍA 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 X de suelos (IGAC, 1969) (Figuras 3 y 4). El muestreo se �� basó en la metodología propuesta por Rieezebos (1989).

ENERGÍA DE INTERACCIÓN ENERGÍA �� MÍNIMO SECUNDARIO MÍNIMO PRIMARIO Diluido Concentrado

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 Figura 3. Localización geográfica del área del estudio en medidas de manejo que lo mantengan floculado, tales los municipios Palmira, El Cerrito y Guacarí, en el Valle del como incrementar significativamente el humus nativo, Cauca.

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

RIO N SONSO 2900

5200 7320 GINEBRA

EL CERRITO

RIO 600 CAUCA 1040

RIO AMAIME

PALMIRA 60

208

5000m

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

El número de repeticiones en el primer nivel fue de 14 El método de Rengasamy y colaboradores se y los demás niveles presentaron dos réplicas, resultando modificó como se describe a continuación: a 2.4 g un factorial de 14x2x2x2. La ecuación de regresión de de suelo se agregaron 12 ml de solución de CaCl2 en los semivariogramas de cada característica responderá concentraciones de 0, 2, 4, 7, 10, 12 y 14 me gL-¹, y por la validez de estos muestreos. Cada muestra de suelo se agitaron durante una hora. Después de seis horas se recolectó de los 5 cm superficiales por triplicado en de reposo se leyó en el espectrómetro la transmitancia un área de 1 m2 y se mezcló homogéneamente para a 450 nm. obtener una muestra compuesta; luego se secó al aire y La curva de regresión de transmitancia vs concen- se tamizó por malla 10. tración se ajustó para todas las muestras con el fin de En el laboratorio se determinó la CCC que mo- conocer el máximo valor de transmitancia (Figura 5), el dificaba la metodología de Rengasamy et al. (1984); cual se tomó como el valor de la CCC y que correspondió la textura, por Bouyoucos; el porcentaje de carbono a 80%. Esta metodología se adoptó para evitar preparar orgánico, por Walkey Black; la conductividad eléctrica una solución salina especial a cada suelo al momento de (CE) en suspensión de relación 1:1 debido a la versati- hacer la prueba de conductividad hidráulica saturada. lidad del método; la conductividad hidráulica saturada Se analizaron por geoestadística las variables con agua destilada y con cloruro de calcio a CCC por arcilla (%), carbono orgánico (%) y CCC (me L-¹) ha- el método de cabeza constante en muestras disturbadas ciendo uso del programa Arc Gis 8.3. No se analizó la y consolidadas con ciclos de humedecimiento y secado mineralogía de arcillas porque se parte de la premisa de (So y Cook, 1993; USDA, 1993). A los percolados se que la CCC opera solo en arcillas de carga negativa neta, les midió pH y C.E. como es el caso de los suelos en el área de estudio.

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

S = 14.69903406 incluyendo 16 muestras con muy altas conductividades r = 0.90908073 hidráulicas que no reportaron incrementos, pero se man- 100 tuvieron en el rango (Tabla 1). El 13% restante mostró decremento de la conductividad, que se podría explicar 80 por subestimación de la CCC al 80% de transmitancia en estas muestras. 60 Concentración electrolítica del agua de drenaje 40 La composición o concentración de la solución salina en el agua percolada fue superior a la aplicada,

Tansmitancia (%) Tansmitancia 20 lo que indica que son suelos de alta eﬁciencia de lavado

0 y con tendencia a recuperar la conductividad eléctrica 0 2 4 6 8 10 12 14 original (Figura 6). La separación entre la solución Cloruro de Calcio en Solución (m Eq L-1) interna (capa difusa) y la solución externa (plano de deslizamiento) se considera como una membrana de Figura 5. Curva de transmitancia (%) a 450nm vs. Donan que ejerce un fenómeno osmótico, mantiene -1 Concentración de cloruro de calcio en solución (mEq L ) la capa difusa compactada e impide la dispersión del para muestras de suelo y determinación de la CCC (número de repeticiones: 120). coloide y mejora la permeabilidad, por esto la solución percolante se acerca a la solución salina. A partir de una matriz de correlación se analizó Características relacionadas con la CCC la relación entre las variables; para cada variable se interpoló la información georreferenciada, y a partir En suelos saturados de bases como los del área de operadores booleanos (análisis espacial que permite de estudio se espera que la concentración salina sea escoger zonas de características comunes) se crearon cercana a la CCC (Figura 7). Un indicio de ello se ve al mapas de conﬂicto entre las variables. comparar los mapas de CCC y los de pH: la distribución espacial del pH se incrementó de oriente a occidente RESULTADOS Y DISCUSIÓN hacia el río Cauca, que es opuesto y complementario al decremento que sufre la CCC; las distribuciones Comportamiento de la conductividad hidráulica espaciales fueron opuestas y complementarias (Figuras 8 y 9). De los mapas booleanos (Figuras 10 y 11) se Con la aplicación de una cantidad de CaCl2 equivalente a la CCC la conductividad hidráulica aumentó deduce que los suelos donde hay más bases son los de signiﬁcativamente (p < 0.004) en el 87% de los puntos,

1:1 15 ) -1

10 CCC (mEq L

Figuras 6. Regresión 5 entre la cantidad de sales aplicadas para alcanzar la CCC y las sales lixiviadas después de la prueba de conductividad 0 hidráulica-CEKhCCC 0 5 10 15 20 25 r = 0.63 (SC = 0.05, -1 2 CEKh CCC(mEq L ) r = 0.56, n = 112)

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

Tabla 1. Valores de las características determinadas

Khccc KhH2O Ar CO pH Cinicial CCC ID -1 -1 -1 -1 Prueba t (mm h ) (mm h ) (%) (%) (mEqL ) (mEqL ) 1 192.03 27.97 41.5 0.67 0.47 5.5 P<0.004 2 17.58 3.13 52.6 0.75 7.55 1.11 4.5 3 101.14 112.02 17.5 0.75 8.51 1.38 10.5 Kh ccc 4 11.67 8.75 26.4 0.77 7.99 0.94 3.5 2143.09 5 11.6 8.75 26.4 0.77 7.55 0.59 3.5 2.79 6 74.58 26.77 18.3 0.77 7.8 1.31 4.5 99.67 7 10.92 13.2 26.6 0.77 7.5 8 27.73 19 55.5 0.77 7.35 0.47 11.5 C inicial 9 10.3 8.21 41.4 0.85 8.13 1.60 4.5 5.00 10 47.18 10.76 29 0.86 7.88 0.74 5.5 0.47 11 10.1 4.89 41.7 0.86 7.67 0.73 6.5 1.38 12 107.67 46.18 15.5 0.94 7.63 1.16 12.5 13 35.09 15.6 27.6 0.96 8.04 0.85 3.5 CCC 14 105.59 46.68 27.2 0.96 8.06 1.22 9.5 15.5 15 239.27 276.68 12.1 0.96 7.46 0.64 13.5 3.5 16 24.69 20.35 40.3 1.03 0.47 5.5 9.89 17 30.96 32.53 13.9 1.03 8.04 1.46 15.5 18 30.05 20.74 41.1 1.06 7.71 1.05 5.5 CO 19 19.27 25.29 30.9 1.06 8.26 1.73 6.5 4.42 20 11.96 2.84 24.5 1.06 7.87 0.98 11.5 0.67 21 2.79 2.28 28.5 1.06 8.26 1.36 11.5 1.67 22 14.5 13.49 48.5 1.06 0.00 14.5 23 140.3 130.51 41.4 1.13 7.88 0.90 5.5 24 62.29 32.97 49.6 1.13 8.01 2.50 5.5 25 215.34 100.39 8.3 1.15 7.76 1.23 5.5 26 123.98 57.1 38.5 1.15 7.92 0.79 6.5 27 26.75 13.77 37 1.15 7.51 0.79 13.5 28 102.03 298.31 34.2 1.22 7.67 1.28 6.5 29 129.2 119.63 23.3 1.22 8.26 1.30 9.5 30 159.87 137.03 17.9 1.22 8.26 1.35 10.5 31 61.99 71.05 36.5 1.22 8.03 2.52 11.5 32 97.29 46..24 26.2 1.25 8.17 1.10 7.5 33 24.5 11.08 56.4 1.25 8.22 0.78 8.5 34 40.5 2.4 28.3 1.25 8.12 0.82 8.5 35 43.5 32.81 32.8 1.25 7.97 0.94 8.5 36 45.9 34.8 26.4 1.25 7.86 1.43 8.5 37 12.89 16.56 55.7 1.25 7.99 1.14 9.5 38 491.58 752.6 31.1 1.25 7.78 1.67 10.5 39 127.61 39.15 29.5 1.25 7.69 1.10 11.5 40 75.04 47.72 25.1 1.25 7.6 1.09 13.5 41 34.26 3.69 37.8 1.31 8.09 1.43 4.5 42 44.45 9.16 49 1.32 7.8 1.29 4.5 43 74.87 14.38 36.5 1.32 8.2 1.31 9.5 44 76.77 93.36 30.7 1.32 8.09 1.34 11.5 45 116.27 96.02 37.7 1.34 7.85 0.85 9.5 46 369.77 448.08 7 1.34 7.8 1.19 10.5 47 44.37 24.92 16.8 1.34 7.98 2.62 11.5 48 103.32 31.75 21.6 1.34 7.5 0.63 12.5 49 261.02 242.75 26.5 1.34 6.97 0.52 14.5 50 27.62 35.31 26.5 1.41 7.73 240 9.5 51 50.34 81.57 12.5 1.41 8.06 1.84 14.5 52 9.09 4.05 16.3 1.44 7.73 2.33 8.5 53 7.89 8.3 25.1 1.44 7.6 1.18 8.5 54 45.13 5.99 20.9 1.44 7.5 1.10 14.5 55 90.42 239.27 20.4 1.46 7.56 1.22 6.5 56 138.81 39.53 26.5 1.5 8.06 1.26 11.5 57 146.82 126.95 13.4 1.5 8.17 2.82 14.5 58 115.08 47.15 32.3 1.54 8.18 1.27 7.5 59 47.85 54 35.1 1.54 7.95 1.10 10.5 60 29.69 9.56 27.8 1.54 7.63 2.25 11.5 61 42.54 12.2 48.3 1.54 7.71 0.91 11.5 62 110.93 45.68 27.6 1.54 7.71 0.73 12.5 63 56.38 35.7 30.9 1.6 7.39 0.89 8.5 64 25.79 18.16 21.8 1.6 8.2 1.90 11.5 65 103.4 43.17 12.5 1.62 7.9 0.81 13.5 66 17.87 18.42 25.2 1.63 0 8.5 67 7.75 5.5 47.1 1.63 8.02 1.78 10.5 68 35.67 7.04 7.2 1.63 7.51 1.22 12.5 69 115.45 62.77 23.6 1.73 7.88 1.74 13.5 70 30.71 12.59 32.2 1.73 7.55 1.72 14.5

Continúa

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

Continúa Tabla 1. Valores de las características determinadas

Khccc KhH2O Ar CO pH Cinicial CCC ID -1 -1 -1 -1 Prueba t (mm h ) (mm h ) (%) (%) (mEqL ) (mEqL ) 71 123.39 86.46 23.3 1.77 8.06 5.00 5.5 72 205.08 238.64 14.6 1.77 8.17 3.18 6.5 73 8.28 6.97 24.5 1.77 8.26 1.32 9.5 78 65.25 24.54 38.6 1.92 7.9 1.12 7.5 79 234.92 126.59 37.0 1.92 7.99 1.64 10.5 80 9.08 9.47 35.3 1.92 7.6 0.67 10.5 81 73.41 17.07 31.9 1.92 7.85 1.05 11.5 82 18.07 53.34 22.9 1.92 7.31 1.54 11.5 83 24.86 9.32 48.2 1.92 7.73 1.88 14.5 84 7.42 8.21 27.3 2.0 7.99 1.90 7.5 85 76.44 208.81 23.6 2.0 8.06 1.64 14.5 86 169.66 163.14 20.6 2.02 8.02 2.23 10.5 87 208.81 129.2 20.7 2.02 8.13 1.96 13.5 88 13.87 18.64 23.1 2.08 7.91 1.42 9.5 89 6.82 5.69 28.8 2.08 7.94 1.06 13.5 90 52.77 11.03 37.7 2.11 8.22 1.50 9.5 91 17.18 29.14 24 2.16 7.54 3.55 6.5 92 66.7 38.31 27.2 2.16 7.43 0.83 14.5 93 4.28 10.2 28.3 2.2 7.51 0.92 6.5 94 83.38 67.31 28.1 2.21 8.46 2.59 8.5 95 118.64 46.11 40 2.21 8.09 1.15 13.5 96 45.68 37.04 30.7 2.3 8.02 2.01 9.5 97 17.15 14.25 31.6 2.39 7.88 1.91 13.5 98 30.67 6.69 15.8 2.4 8.15 1.39 13.5 99 31.54 19.89 24.4 2.5 7.94 1.02 7.5 100 130.51 16.23 18.7 2.54 8.24 0.95 12.5 101 56.18 21.99 23.1 2.6 7.71 1.50 4.5 102 30.69 44.95 18.9 2.6 7.6 1.05 6.5 103 7.19 7.68 43.2 2.7 7.76 1.37 5.5 104 132.14 186.44 39.2 3.01 7.65 1.43 14.5 105 54.58 68.88 21.1 3.05 8.13 1.57 12.5 106 7.61 16.31 29.9 3.16 7.69 1.02 9.5 107 64.63 29.62 25.7 3.2 7.62 1.25 14.5 108 169.66 41.83 5.1 3.46 8.13 2.82 11.5 109 294.95 61.34 16.9 3.46 8.13 1.19 13.5 110 173.39 108.53 12.5 3.55 8.31 3.88 15.5 111 2143.09 16.8 4.22 7.27 1.32 12.5 112 513.33 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.

18 16 14

) 12 -1 10 8 6 CCC (mEq L 4 2 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

-1 CEKh CCC(mEq L )

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

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

1070000 1080000 1090000 1100000

GUACARI 000 000 0 0 1 1 9 9

LEYENDA CCC (meq/) EL CERRITO

000 000 5-6 0 0

90 90 6-8 8-9 9-10 10-11 11-13 000 000 90 90 8 8 CONVENCIONES Municipios Curvas de nivel Carreteras PALMIRA División Política Valle del Cauca 000 000 0 0 88 88

1070000 1080000 1090000 1100000 Figura 8. Mapa de la CCC. Kilómetros 0 2 4 8 12 16

1070000 1080000 1090000 1100000

GUACARI 000 0000 0 0 1 1 9 9

LEYENDA pH EL CERRITO 000 0000 0

0 7.4-7.59 90 90 7.6-7.77 7.78-7.93 7.94-8.08 8.09-8.23 000 0000 CONVENCIONES 90 90 8 8 Municipios Carreteras PALMIRA Curvas de nivel División Política Valle del Cauca 000 0000 0 0 88 88

Figura 9 Mapa del pH del suelo. 1070000 1080000 1090000 1100000 Kilómetros 0 2 4 8 12 16

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

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)

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

1070000 1080000 1090000 1100000

GUACARI 000 000 0 0 1 1 9 9

1800 LEYENDA Arcilla (%) 14.09 - 22.59 EL CERRITO 000 000 0 0 22. 6 - 26.84 90 90 26. 85 - 31.21 31. 22 - 36.49 36. 5 - 46.92

CONVENCIONES 000 000 90 90

8 8 Municipios Carreteras Curvas de nivel PALMIRA División Política Valle del Cauca 000 000 0 0 88 88

1070000 1080000 1090000 1100000 Fig. 12. Mapa de los contenidos de arcilla Kilómetros 0 2 4 8 12 16

1070000 1080000 1090000 1100000

GUACARI 000 000 0 0 1 1 9 9

LEYENDA Carbono Orgánico (x100) EL CERRITO 109.61 - 143.07 000 000

0 0 143.08 - 173.95 90 90 173.96 - 219.42 219.43 - 271.75 271.76 - 328.37

CONVENCIONES 000 000 90 90

8 8 Municipios Carreteras Curvas de nivel División Política Valle del Cauca PALMIRA 000 000 0 0 88 88

1070000 1080000 1090000 1100000 Figura 13. Mapa de los Kilómetros 0 2 4 8 12 16 contenidos de carbono orgánico

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

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 occidente fue inversa a la del contenido de arcilla y posiciones más altas y de ganancia en las posiciones algo directa a la del carbono orgánico. La Figura 14, más bajas, de modo que donde se encuentra mayor obtenida mediante operadores boléanos, definió que acumulación de bases y sales la CCC será menor; sin el área de mayor acumulación de Ar también fue la de embargo, en la superficie de los suelos no se halló menor CCC. correlación entre la CCC obtenida en el laboratorio y Podría esperarse entonces que los terrenos con la concentración inicial de sales en una suspensión de suelos de más baja CCC sean más susceptibles a sellarse suelo, posiblemente debido a que la cantidad de sales con el mojamiento por lluvias o por aguas de riego de obtenidas de una suspensión 1:1 no es comparable a la baja conductividad eléctrica, debido a que las partículas obtenida por el método estándar de pasta de saturación de arcilla con más cargas negativas libres sufren mayor para predecir la CE. repulsión de las fuerzas estructurales dispersivas del La CCC tuvo además dependencia importante de agua. Hay que recordar que el sellado de los suelos no los contenidos de arcilla (Ar) y carbono orgánico (CO), es exclusivo del salpique de las gotas sobre suelo desnu- de acuerdo con la siguiente expresión matemática: do. De otra parte, puede afirmarse que la CCC de estos CCCe= 9.428**– (0.06**x Ar) + (1.298**x suelos estimada a partir de los factores Ar y CO es una CO) r =0.40*, 1-r2=0.84** aproximación aceptable al momento de elegir la dosis (* P≤0.05 ** P≤0.01) de la enmienda por aplicar. Ar: Porcentaje de arcilla CO: Porcentaje de Carbono Orgánico Concentración salina correspondiente a la CCC CCCe: Concentración crítica de coagulación es- El rango de valores de CCC para la mayoría de -1 timada (mEq L ). suelos osciló entre 3 y 9 mEq L-1, equivalente a aplicar Las Figuras 12 y 13 aportan evidencia en este entre 0.9 y 2.7 t ha-1 de sales de calcio o llevar la CE sentido, ya que la cartografía de la CCC de oriente a del agua de riego a 0.34 y 1.1 dSm-1 respectivamente,

214 EDGAR ENRIQUE MADERO MORALES: CONCENTRACIÓN IDEAL DE ELECTROLITOS EN LA SUPERFICIE DE SUELOS para garantizar que el agua infiltre adecuadamente en Dependencia espacial estos suelos (Tabla 2). La relación se obtuvo a partir de Las ecuaciones de regresión de los semivariogra- la curva de calibración de conductividad eléctrica vs mas indicaron que es posible predecir con seguridad la concentración electrolítica (C) de cloruro de calcio en distribución de las variables analizadas, ya que en los solución [CE (dSm-1) = 0.1059 C (mEq L-1) + 0.0318, 2 cuatro casos hubo alta dependencia espacial con coefi- r =0.99]. cientes de determinación cercanos o superiores a 0.90 La recomendación anterior puede convertirse en (Figura 15). Las cuatro variables estudiadas se pueden estrategia útil y económica para los cañicultores del agrupar en función del comportamiento de las semiva- Valle como antesala a metodologías más sofisticadas rianzas: Ar en un grupo, y CCC, C.O y pH en otro. para mejorar la eficiencia del riego, y, a partir de este En el de Ar la dependencia espacial, al leer la pen- estudio, la práctica de ajustar la concentración salina del diente del semivariograma, fue marcada en los rangos suelo para prevenir el sellamiento-encostramiento puede de distancia mediano y corto, como se puede deducir planificarse con base en la variabilidad espacial de la por los fuertes incrementos de la semivarianza en 60 m, CCC y las demás características cartografiadas. 600 m y 2.900 m, que llevan al punto de máxima semi-

Tabla 2. Estadística de características importantes Concentración Kh H2O Kh ccc CCC CO Ar Prueba pareada para Característica inicial -1 (mm/h) (mm/h) -1 (mEqL ) (%) (%) Kh vs Kh (mEqL ) H2O CCC Máximo 752.6 2143.09 5 15.5 4.42 56.4 P<0.004 Mínimo 2.28 2.79 0.47 3.5 0.67 5.1 Promedio 62.20 99.67 1.38 9.89 1.67 28.32 Desv. Prom. 58.10 86.54 0.51 2.78 0.55 8.75

Semivariograma de Arcilla Semivariograma CCC

140 5

105 3

70 2 Semivarianza

35 Semivarianza 1

0 0 0,00 7316,48 14632,97 21949,45 29265,93 0,00 7316,48 14632,97 21949,45 29265,93 Lag Lag

Exponential model (Co= 41,7000; Co + C = 129, 3000; Ao = 3080,00; r2 = 0,934; Spherical model (Co = 0,1400; Co + C = 5,2890; Ao = 58370,00; r2 = 0,867; RSS = 652,); distancia efectiva= 9240 m RSS = 1,84); Distancia efectiva = 58370 m

Semivariograma Carbono Orgánico Semivariograma pH

6804 0

5103 0

3402 0

Semivarianza 1701 Semivarianza 0

0 0 0 7500 15000 22500 30000 0,00 7316,48 14632,97 21949,45 29265,93 Distancia Separación Lag

2 Exponential model (Co= 1500,0000; Co + C = 6770,0000; Ao = 9390,00; r2 = 0,918; Spherical model (Co = 0,0331; Co + C = 0,1202; Ao = 37070,00; r = 0,975; RSS = 3,415E+06); distancia efectiva= 37070 m RSS = 8,319E-05); Distancia efectiva = 28170 m

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

215 ACTA AGRON (PALMIRA). 57 (3) 2008, p 205-216 varianza en los 9.240 m con inicio o nugget (intercepto • Las correlaciones matemáticas entre CCC y otros o variación en un mismo punto) relativamente bajo. factores del suelo se pudieron soportar mediante En el grupo de CCC, CO y pH la dependencia análisis espacial. espacial fue marcada en las distancias de largo rango, con semivarianzas que parten de nuggets muy bajos AGRADECIMIENTOS y bajos, y crecen paulatinamente más allá de los 7.320 A los ingenios Pichichí, Providencia, Manuelita m, lo que se reflejó en curvas más tendidas y distancias y Central Tumaco, que oportunamente colaboraron en efectivas relativamente muy grandes: 58.370 m, 28.170 la etapa de muestreo; al investigador Jesús Galvis, del m y 37.070 m, respectivamente (Figura 15). CIAT, por la asesoría en el montaje del experimento; La intensa variabilidad espacial de la arcilla en y a la Universidad Nacional, por facilitar recursos los primeros cinco centímetros va de acuerdo con una económicos y talento humano para el desarrollo de la forma más compleja de aparición de los sedimentos investigación. finos en el paisaje aluvial, ya que provienen tanto de la dinámica fisiográfica de los aportes este a oeste de los BIBLIOGRAFÍA ríos que desembocan en el Cauca, como de los desbordes 1. Botero, P. 1987. Fisiografía y suelos. Bogotá: CIAF. 65p. transversales de los mismos en las épocas invernales 2. Hillel, D. 2005. Introduction to Environmental Soil Physics. (Botero, 1987; Thompson y Turk, 1998). En cambio, el Europ J Soil Sci 56 (5):681-684. desarrollo de las variables químicas, que evoluciona- 3. Instituto Geográfico Agustín Codazzi. 1969. Mapas del Estudio ron a partir de un material predominantemente ígneo Detallado de Suelos y Aptitud Agropecuaria del área plana básico en un clima semiárido, estaría más en función de los municipios de Palmira, Guacarí, Ginebra y El Cerrito, departamento del Valle. del drenaje natural y del manejo del suelo imperantes 4. Riezebos, H. Th. 1989. Application of nested analysis of vari- (Summer y Stewart, 1992). ance in mapping procedures for land evaluation. Soil Use Manag 5 (1): 25-30. CONCLUSIONES 5. Rengasamy, P; Greene, G; Mehanni, A. H. 1984. Identification of dispersive behaviour and management of red brown earths. • La CCC de los primeros centímetros del suelo me- Aust J Soil Res. 22 : 413-431. joró significativamente la conductividad hidráulica 6. So, H. B; Cook, G. D. 1993. The effect of slaking and disperssion en la mayoría de los puntos analizados. on the hydraulic conductivity of clay soils. Catena, Supplement • La CCC mostró correlación negativa con el porcen- 24: 55-64. taje de arcilla y positiva con el de carbono orgáni- 7. Summer, M.E.; Stewart, B. A. 1992. Soil Crusting, chemical and physical processes. Boca Ratón, Florida: Lewis Pub. 372p. co. (Advances in Soil Science). • Se obtuvo una ecuación de regresión altamente 8. Thompson, G.; Turk, J. 1998.Physical geology. Orlando-FA:. significativa para estimar la CCC con base en los Saunders College Publishing. 372p. factores Ar y CO. 9. USDA. 1993. Soil Survey Manual. 133 p. (Handbook 18). • Se comprobó que los suelos estudiados mejoraron la capacidad de lavado.

216 Guía abreviada para la redacción Manual simplificado para a redaçao de manuscritos de manuscritos Antes de redactar el manuscrito lea el documento Antes de redigir o manuscrito leia o documento “Instrucciones a los autores” “Instruçoes aos autores” (http:// www.revistas.unal.edu.co/index.php/acta_ (http:// www.revistas.unal.edu.co/index.php/acta_ agronomica ).Use papel tamaño carta, tinta negra, doble agronomica ). espacio y letras de fuentes no inferiores a 11 puntos; Use papel tamanho carta, tinta negra, espaço duplo e letras margine a 3cm. Estructure el manuscrito en las siguientes de fontes nao secciones: inferiores a 11 pontos, margem a 3cm. Estruture o manuscrito nas seguintes seçoes: Preliminar: En la primera página escriba el título en la lengua de los autores y en otra lengua, la lista de autores, Preliminar: Na primeira página escreva o título no la afiliación institucional (departamento, Facultad, idioma dos autores e em outro, a lista de autores, a filiaçao institucional (departamento, Faculdade, Universidade, Universidad, dirección postal) y las abreviaturas de endereço postal) e as abreviaturas de recebido (REC) e recibido (REC) y aceptado (ACEPT). En la segunda aceito (ACEPT). Na segunda página página digite el RESUMEN y el ABSTRACT (220 digite o RESUMO e o ABSTRACT (220 palavras), as palabras), las Palabras clave y Key-words (entre 3 y 5, Palavras-chave e según AGROVOC). Key-words (3-5, segundo AGROVOC). Cuerpo del artículo : Introducción, Materiales y Métodos, Corpo do artigo: Introduçao, Materiais e Métodos, Resultados y Discusión, Conclusiones, Agradecimientos, Resultados e Discussao, Conclusoes, Agradecimentos, Bibliografía. Bibliografia. Escriba la lista de referencias bibliográficas en hoja aparte, numeradas. Sólo deberán aparecer las citadas en el Escreva a lista de referencias bibliográficas em folhas a texto (apellido de autor, año). Redáctelas según se ilustra a parte, numeradas. Somente deverao aparecer as citadas continuación: no texto (sobrenome do autor, ano). Redigí-las segundo se ilustra a seguir: Artículos de revistas RESTREPO S., E. F.; VALLEJO C., F. A.; LOBO A., Artigos de Revistas M. 2008. Fenología de la floración en tomate cultivado y RESTREPO S., E. F.; VALLEJO C., F. A.; LOBO A., especies silvestres relacionadas. Acta Agron (Palmira) 57 M. 2008. Fenología de la floración en tomate cultivado y (2): 89-93 especies silvestres relacionadas. Acta Agron (Palmira) 57 (2): 89-93 Libros Livros VALLEJO, F. A.; ESTRADA E. I. 2002. Mejoramiento VALLEJO, F. A.; ESTRADA E. I. 2002. Mejoramiento genético de plantas. Palmira: Universidad Nacional de genético de plantas. Palmira: Universidad Nacional de Colombia. 401p. Colombia. 401p. Complementarios: Tablas (una por página), Títulos de Complementares: Tabelas (uma por página), títulos de tablas, Figuras (una por página), Leyendas de figuras. tabelas, Figuras (una por página), Legendas de figuras. Guía de trámite de manuscritos Envíe el artículo junto con la carta remisoria (Formato Manual de tramitaçao dos manuscritos 1). El Comité Editorial asignará fecha de recibido (REC) Envie o artigo junto com uma carta de remissao (Modelo cuando se ajuste a las normas básicas de la revista. 1). O Comitê Editorial registrará a data do recebido (REC) Dos árbitros afiliados a una institución diferente a la de quando se ajuste às normas básicas da revista. los autores calificarán el manuscrito como publicable Dois revisores vinculados a uma instituiçao diferente da (con correcciones menores o mayores) o no. Al recibir la dos autores qualificarao o manuscrito como publicável versión final corregida el Comité Editorial fijará la fecha (com poucas ou muitas correçoes) ou nao. Ao receber a de ACEPTACIÓN. versao final corrigida o Comitê Editorial fixará a data de ACEITAÇAO.

217 218 SI LE INTERESA SEGUIR RECIBIENDO NUESTRA PUBLICACIÓN O DESEA SUSCRIBIRSE POR PRIMERA VEZ, SÍRVASE DESPRENDER LA HOJA Y DEVOLVER DILIGENCIADO EL FORMULARIO QUE APARECE AL RESPALDO.

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