Recolecta de germoplasma y tratamiento de la semilla

Las vainas de 30 plantas se cosecharon por población de cada especie (Cuadro 1), con las que se formó una muestra masal por población-especie. De cada población, 200 semillas se desinfestaron con hipoclorito de sodio 0.35 % por 5 min (^{Vega et al., 1996}) y se escarificaron manualmente con una lija de grano medio para madera.

Siembra y manejo de la planta

Las semillas se sembraron en tubetes de plástico negro con un sustrato de perlita, turba y corteza de pino en una proporción de 15:15:70 v/v/v. El riego fue aplicado con agua corriente a capacidad de campo cada tercer día, por un periodo de 60 d, hasta que las plantas alcanzaron en promedio 25 cm de altura.

La plantación se realizó en el municipio de Tlachichuca, Puebla (19º 05’ 42.27” latitud N, 97º 25’ 10.42” longitud O), a 2654 msnm, temperatura media de 13.1 ºC, mínima 1 ºC y máxima 19.8 ºC, con una precipitación media anual de 564 mm. Las plantas se distribuyeron bajo un diseño de bloques completos al azar con seis repeticiones y seis individuos por unidad experimental.

Variables registradas

La supervivencia se registró cuando la planta presentó la inflorescencia. Las variables morfológicas evaluadas fueron altura y biomasa por planta, longitud de inflorescencia, además de las características de biomasa y dimensiones de vainas, número de semillas llenas (bien formadas), vanas, dañadas por plagas y óvulos abortados, y el peso de 100 semillas llenas. Los equipos empleados fueron flexómetro Truper®, vernier digital, balanza analítica (SMÒ, Chyo Balance Corporation, Kyoto, Japón) y balanza electrónica con aproximación a 0.1 g (N08110Ò, Ohaus Corporation, Parsippany, New Jersey, USA). Para determinar la materia seca (biomasa), las plantas se deshidrataron en un horno de secado (Riossa, México) a 65 ºC por 48 h.

Análisis estadístico

Se realizaron análisis de varianza para determinar diferencias entre las especies y poblaciones, considerando a las especies y poblaciones como efectos fijos y a los bloques como efecto aleatorio. Se obtuvieron los valores ajustados debido al desbalance causado por la mortalidad (^{Littell et al., 1996}). Se utilizó el siguiente modelo anidado mixto: donde: Yijkl es el valor observado en l-ésima planta de la k-ésima población de la j-ésima especie en el i-ésimo bloque, µ es la media general; Bi el efecto del .-ésimo bloque, E. el efecto de la j-ésima especie, BEij es el efecto de interacción del i-ésimo bloque con la j-ésima especie, P(E)jk es el efecto de la k-ésima población anidada en la j-ésima especie; BP(E)ijk es el efecto de la interacción del i-ésimo bloque con la k-ésima población anidada en la j-ésima especie y εijkl el error.

Yijkl = µ + Bi + Ej + BEij + P(E)jk + BP(E)ijk + εijkl

Para la variable supervivencia se consideraron porcentajes por parcela, los cuales se transformaron con la función arcoseno (valor)^-0.5 (^{Quinn y Keough, 2002}). Se utilizaron los procedimientos PROC MIXED con la opción LSMEANS (^{SAS Institute, 2004}) para obtener los valores de las medias ajustadas debido al desbalance causado por la mortalidad.

Supervivencia

La supervivencia promedio fue de 43.3 %, con diferencias significativas entre las especies y entre poblaciones de Lupinus, con intervalos en L. campestris de 36.1 a 66.6 %, en L. exaltatus de 55.5 a 66.6 % y en L. montanus de 16.6 a 38.8 % (Cuadros 2 y 3). En experimentos con diferentes especies del género Lupinus se ha determinado que la supervivencia de las plantas depende tanto de su condición genética como de las condiciones ambientales del sitio de prueba (^{Walker y Luckett, 2011}). La mayoría de las poblaciones probadas en este ensayo provinieron de una altitud mayor. ^{Allen et al. (1998)} mencionaron que al mover germoplasma hacia lugares de menor altitud las plantas son sometidas a un diferencial de estrés hídrico derivado de una tasa mayor de evapotranspiración en los lugares más calurosos (en sitios de menor altitud). Lo anterior pudiera ser un factor determinante para L. montanus, que crece a mayor altitud y mayor precipitación, dado que sus poblaciones presentaron valores menores de supervivencia, lo cual puede deberse a la falta de adaptación al nuevo ambiente (^{Devall, 2009}). Las poblaciones de L. campestris y L. exaltatus, provenientes de mayor altitud, presentaron una supervivencia mayor que las de L. montanus, lo que puede atribuirse a que el traslado altitudinal fue menor en las primeras y están en niveles de humedad similar al sitio de prueba. Igualmente, las primeras pueden tener plasticidad fenotípica (^{McDowell et al., 2008}; ^{Mátyás et al., 2010}). Este comportamiento es similar a lo reportado para L. elegans Kunth (^{Soto-Correa et al., 2015}).

Cuadro 1 Poblaciones de Lupinus campestris, L. exaltatus y L. montanus de centro-oriente de Puebla, México probadas en ensayo en campo. 

^†Temperatura media anual y precipitación media anual con ANUSPLIN, software para modelar datos en superficies geográficas considerando la latitud (^{Sáenz-Romero et al. 2010}).

Características agronómicas

En la mayoría de las variables se detectaron diferencias significativas entre especies y poblaciones. En biomasa y longitud de vaina las diferencias fueron sólo entre poblaciones (Cuadro 2). El número de óvulos abortados y semillas dañadas totales no presentó diferencias entre especies y entre poblaciones (Cuadro 2). Las plantas de L. montanus presentaron el mayor valor en altura (136 cm promedio) y L. exaltatus el menor (98 cm) (Cuadro 3), datos que son similares a los reportados por ^{Lagunes-Espinoza et al. (2012)} en poblaciones naturales de L. campestris con amplitudes entre 30 y120 cm, en L. exaltatus entre 30 y110 cm y en L. montanus entre 70 y 240 cm, así como por ^{Zamora-Natera y Terrazas (2012)}, quienes refieren valores menores a 150 cm en L. montanus y de 190 cm en L. exaltatus, respectivamente. El rendimiento de biomasa ha-1 con densidad de 1 semilla m-2 fue de 2.12 t ha-1para L. campestris, de 2.08 t ha-1 para L. exaltatus y de 2.05 t ha-1 para L. montanus. Estos valores podrían aumentar si se cultivaran en densidades mayores y posiblemente alcanzarían rendimientos similares a lo reportado para L. albus L. (11.2 t ha-1) y L. mutabilis Sweet (9.8 t ha-1) en una densidad de 100 y 120 semillas m-2, respectivamente (^{Mikić et al., 2013}). Otro factor que origina las diferencias en altura y peso en diferentes especies vegetales es la diferenciación genética y su interacción con el ambiente (^{López-Baez et al.; 2018}; ^{Rehfeldt, 2004}; ^{Viveros-Viveros et al., 2009}).

Cuadro 2 Análisis de varianza en supervivencia y variables morfológicas de varias poblaciones de Lupinus campestris, L. exaltatus y L. montanus establecidas en un ensayo de campo en Tlachichuca, Puebla. 

^.Letras diferentes en hileras indican diferencias entre las especies de Lupinus (P ≤ 0.05).

Lupinus montanus presentó la mayor longitud de las inflorescencias y L. campestris la menor (Cuadro 4). La longitud de la inflorescencia totalmente desarrollada de las tres especies analizadas fue de 4 a 18.5 cm, de 1.5 a 9.5 cm y de 11.6 a 45 cm para L. campestris, L. exaltatus . L. montanus respectivamente, similar a la reportada para las mismas especies en poblaciones naturales por ^{Lagunes- Espinoza et al. (2012)}. Las flores de Lupinus forman racimos al final de la rama, y de acuerdo con ^{Walker (2011)}, su formación tarda de 4 a 8 semanas aproximadamente. Para las especies analizadas tal duración fue de 4 a 5 semanas en promedio.

Walker y Luckett (2011) mencionaron que la formación de flores inicia una vez que se detiene el crecimiento del tallo y de las hojas, y el tamaño final de la inflorescencia depende de la especie, fase vegetativa de la planta y del tamaño de la planta en particular; además, la floración depende del número de horas frío acumuladas por la planta y la respuesta de la planta varía con la especie de Lupinus e incusive con la variedad. La falta de horas frío permite crecimiento continuo de hojas, sin floración, o genera flores anormales, con pétalos estrechos. Así, la temperatura puede llegar a retrasar la fenología de las especies y originar daño en fechas posteriores por heladas repentinas (^{Reader et al., 1995}; ^{Walker y Luckett, 2011}).

Cuadro 3 Supervivencia y variables morfológicas de varias poblaciones de L campestris L exaltatus y L montanus  

^.Letras diferentes en columnas indican diferencias entre las poblaciones de Lupinus (P ≤ 0.05).

El factor temperatura puede ser crucial para L. montanus, especie en la cual no se desarrolló la inflorescencia de forma adecuada. Las nueve poblaciones evaluadas de esta especie fueron trasladadas de sus lugares de origen a un sitio de menor elevación, mayor temperatura promedio y menor precipitación (Cuadro 1); por lo tanto, estuvo sujeta a un menor número de horas frío y humedad insuficiente para la iniciación floral y formación de estructuras reproductivas.

Lupinus campestris fue la especie que presentó la mayor producción de vainas (347 vainas/planta) y L. montanus la menor (170 vainas/planta); así mismo, entre las poblaciones se presentó variabilidad (Cuadro 4), lo que sugiere diferencias entre genotipos moldeados por la interacción ambiental, donde la temperatura y humedad juegan un papel crucial (^{Dracup y Kirby, 1996}; ^{Pospišil y Pospišil, 2015}). En el caso de L. campestris, ^{Águila et al. (2018)} reportaron para la población de Tlalmotolo valores menores (290 vainas), mientras que en el presente estudio los valores fueron de 358 a 604 vainas para Tlalmotolo II y Tlalmotolo I, respectivamente, en un ambiente donde la temperatura promedio es menor.

Se menciona que la producción de vainas depende de una polinización adecuada (^{Parker y Edwards, 2011}). De cualquier forma, estas especies silvestres presentan una productividad mayor en comparación con especies cultivadas o domesticadas; por ejemplo, las variedades Fedora y Energy de L. albus, así como la variedad Arabella de L. angustifolius presentaron de 4 a 9 vainas/planta (^{Pospišil y Pospišil, 2015}), aunque en trabajos con L. albus que crecieron en diferentes ambientes se han reportado valores desde 9 hasta 45 vainas/plantas (^{Annicchiarico et al., 2010}; ^{González-Andrés et al., 2007}; ^{Teferi et al., 2015}).

Las tres especies presentaron una longitud de vaina similar, de 3.90 cm en promedio. L. montanus presentó 10 % más anchura de vainas que las otras dos especies (Cuadro 4), valor semejante a lo reportado por Lagunes- Espinoza et al. (2012) en poblaciones naturales.

El número de semillas por vaina fue similar para L. campestris . L. exaltatus (seis semillas); mientras que L. montanus presentó valores de cinco y seis semillas. La variación entre poblaciones puede ser efecto de las condiciones ambientales en el momento de la formación de la estructura floral y la polinización (Walker, 2011).

El número de óvulos abortados fue mayor para L. campestris, con un promedio de 277, valor mayor al de poblaciones naturales de los mismos sitios (^{Águila et al., 2018}). En L. montanus esta variable mostró el menor valor, con 188. En semillas llenas por planta L. campestris tuvo el valor mayor con 1006 mientras que L. montanus fue la especie con menos semillas por planta. Los mayores valores promedio en semillas vanas fueron para L. exaltatus, en tanto que L. montanus presentó los valores más bajos (Cuadro 3). L. montanus exhibió el promedio menor de semillas dañadas por insectos por planta y L. campestris el valor mayor (Cuadro 3).

Cuadro 4 Características de inflorescencia y semillas de Lupinus campestris, L. exaltatus y L. montanus establecidos en un ensayo de campo en Tlachichuca, Puebla. 

^.Letras diferentes en columnas indican diferencias entre las poblaciones de Lupinus (P ≤ 0.05).

Los valores observados en óvulos abortados pueden deberse a la falta de polen derivado por la asincronia de las estructuras reproductivas, falta de polen y baja disponibilidad de insectos polinizadores, todo ello indispensable para la polinización cruzada (^{Dracup et al., 1998}; ^{Farrington y Pate, 1981}). En estudios con L. angustifolius . L. albus se ha determinado que el ambiente es más importante en la sincronización floral que el componente genético (^{Walker y Luckett, 2011}). ^{Ma et al. (1998)} señalaron que el porcentaje de semillas dañadas y vanas es producto de efectos ambientales, principalmente por temperatura y aspectos nutrimentales o por el ataque de insectos, hongos o áfidos (^{Hertel et al., 2013}).

Con respecto a los caracteres de la semilla, L. montanus presentó, en promedio, el mayor ancho y L. exaltatus el menor (Cuadro 4). El mayor largo de la semilla fue para L. montanus, con un promedio de 3.79 mm. ^{Pablo-Pérez et al. (2013}) reportó valores menores para la misma especie. El intervalo para el peso de 100 semillas en las poblaciones de las tres especies fue entre 1.36 y 1.84 g. Las semillas más pesadas las produjo L. montanus con un valor promedio de 1.70 g, mientras que las más ligeras fueron las de L. exaltatus con 1.41 g por 100 semillas. En general estas semillas resultaron menos pesadas en comparación con las producidas in situ, de acuerdo con ^{Lagunes-Espinoza et al. (2012)}, en las mismas poblaciones muestreadas que para este experimento. Lo anterior sugiere que el mover estas especies de Lupinus a sitios con diferentes condiciones ambientales influye sobre la productividad de la semilla. Para la producción de semilla por hectárea con densidad de 1 semilla m^-2, y considerando el promedio por planta (Cuadro 2), se estima que podría ser de 146.4, 138.6 y 61.3 kg ha^-1 en L. campestris, L. exaltatus . L. montanus, respectivamente.

En cada especie se detectó diversidad significativa entre las poblaciones probadas; sin embargo, para este tipo de evuaciones es importante considerar la procedencia de las poblaciones, pues la temperatura y humedad son importantes para cada una de las especies, en particular para obtener alto porcentaje de supervivencia y de producción en campo. Es necesario establecer ensayos que permitan delimitar el movimiento para las tres especies, las cuales, al parecer muestran escasa plasticidad fenotípica, lo que tendría implicaciones agronómicas y ecológicas.