Artículos

 

Características agronómicas y contenido de Fe y Zn en el grano de frijol tipo Rosa de Castilla (Phaseolus vulgaris L.)*

 

Agronomic traits and Fe and Zn content in the grain of common Rosa de Castilla type bean (Phaseolus vulgaris L.)

 

Yanet Jiménez-Hernández¹, Jorge Alberto Acosta-Gallegos^1§, Bertha María Sánchez-García¹ y Miguel Ángel Martínez Gamiño²

 

¹ Campo Experimental Bajío, INIFAP. Carretera Celaya a San Miguel de Allende km 6.5, C. P. 38110, Celaya, Guanajuato. México. Tel. 01 461 16115323 Ext. 200. (yajiher_1013@yahoo.com.mx), (bmsgsma@yahoo.com.mx). ^§ Autor para correspondencia: acosta.jorge@inifap.gob.mx.

² Campo Experimental San Luis, INIFAP. Domicilio conocido Ejido Palma de la cruz en Soledad de Graciano Sánchez. C. P. 78431. Tel. 01 444 8524303. (martinez.miguelangel@inifap.gob.mx).

 

* Recibido: septiembre de 2011
Aceptado: enero de 2012

 

Resumen

El frijol de tipo Rosa de Castilla (RC) es popular en áreas de Guanajuato, San Luis Potosí y Zacatecas, donde se produce bajo temporal. El objetivo fue comparar características agronómicas de 22 colectas de tipo RC con dos variedades mejoradas de tipo Flor de Mayo (FM) bajo condiciones de temporal. El experimento se estableció en 2008 en dos localidades de Guanajuato, Celaya (1 785 msnm) y Ocampo (2 200 msnm) y una de San Luis Potosí, Villa de Arriaga (2 200 msnm). Se utilizó un diseño de bloques completos al azar. En las localidades de Guanajuato se determinaron características fenologicas y la reacción a enfermedades y en las tres se determino el rendimiento y peso de 100 semillas y a una muestra de semilla de cada material se le determino el contenido de hierro y Zinc. Se observaron diferencias significativas (p< 0.01) para rendimiento, peso de 100 semillas y contenido de hierro y zinc en el grano entre localidades, genotipos y para la interacción genotipo x localidad. A través de localidades, el mayor rendimiento, > 1 300 kg ha-¹, lo obtuvieron las colectas RCG08001, RCA06001 y RCZ06001. El promedio del peso de 100 semillas más alto lo obtuvo la colecta RCSLP 08001 con 40.2 g. Las colectas sobresalientes por contenido de minerales fueron RCG 08011 y RCZ06001 con más de 65 y 40 ppm para Fe y Zn, respectivamente. En comparación con los testigos, las colectas mostraron ciclo largo y susceptibilidad a la roya y al tizón de halo.

Palabras clave: cultivo de temporal, reacción a enfermedades, rendimiento, variedades nativas.

 

Abstract

The 'Rosa de Castilla' type bean is popular in areas of Guanajuato, San Luis Potosí and Zacatecas, where it is produced under rainfed conditions. The aim of this research was to compare the agronomic characteristics of 22 RC accessions with two bred cultivars of the Flor de Mayo type beans grown under rainfed conditions. The trial was established during 2008 under rainfall conditions in two locations in the state of Guanajuato: Celaya (1 785 masl) and Ocampo (2 200 masl), as well as one in San Luis Potosí, in Villa de Arriaga (2 200 masl). A complete random block design was used. At the locations in Guanajuato, phenological characteristics and reactions to diseases were established, and in all three locations, seed yield and the weight of 100 seeds were determined; also, the iron and zinc contents were established in one seed sample for each material. Significant differences (p< 0.01) were observed for seed yield, weight of 100 seeds, and iron and zinc seed content for the effects of location, genotype and the interaction of both. Throughout locations, the greatest yield, > 1 3 00 kg ha-¹ was obtained by accessions RCG08001, RCA06001 and RCZ06001. The highest weight for 100 seeds was found in RCSLP 08001, with 40.2 g. For mineral content, outstanding accessions were RCG 08011 and RCZ06001 with > 65 and 40 ppm for Fe and Zn, respectively. In comparison to the checks, accessions displayed a long growth cycle and susceptibility to rust and halo blight.

Key words: rainfed crop, reaction to diseases, seed yield, landraces.

 

Introducción

El frijol criollo del tipo RC pertenece a la raza Jalisco (Singh et al., 1991), misma que se caracteriza por poseer variedades de hábito de crecimiento indeterminado trepador tipo IV e indeterminado postrado tipo III (Singh, 1982); en la forma trepadora la altura es superior a 3 m, el tallo y las ramas son débiles y presentan entrenudos largos, y las vainas se pueden distribuir en toda la planta; las semillas son de tamaño mediano, con frecuencia de forma redonda, oval o ligeramente alargadas (Singh et al., 1991). Éstas variedades se cultivan principalmente bajo temporal en el eje neovolcánico y la porción sur del altiplano semiárido en el norte de Guanajuato, Suroeste de San Luis Potosí y Sureste de Zacatecas.

Las actuales variedades nativas de frijol tipo Rosa de Castilla por lo general son de ciclo largo, y susceptibles a enfermedades causadas por hongos, virus y bacterias. En la porción sur de su rango de distribución las formas trepadoras son comunes, mientras que en el área semiárida son las de hábito indeterminado postrado tipo III ; las primeras adaptadas a sitios de mayor precipitación y las segundas a áreas relativamente secas, en las que deben sembrarse a de fines de junio. Este tipo de frijol tiene demanda en ciudades como Querétaro, Irapuato, León, Aguascalientes y Guadalajara y entre los mexicanos que viven en los EE.UU. por ser de grano atractivo por su forma, tamaño y color.

Además de sus propiedades nutritivas relacionadas con su contenido de proteínas, el grano de frijol contiene otros compuestos importantes, como son los minerales hierro y zinc, compuestos relacionados con la salud.

A la fecha no existen variedades mejoradas del tipo RC y como primer paso para ser desarrolladas, en 2008 se colectaron materiales de este tipo en Guanajuato, Zacatecas y SLP. Se reporta la caracterización un grupo de 22 colectas de frijol tipo RC con la finalidad de identificar materiales sobresalientes en rendimiento y contenido de minerales en el grano. Estas se compararon con dos variedades mejoradas del tipo FM, Anita y M38.

 

Materiales y métodos

Germoplasma. Las colectas estudiadas provienen de diversos municipios de Guanajuato y una de cada uno de los estados de Zacatecas, Aguascalientes y SLP (Cuadro 1). Para comparación se incluyeron como testigos a las variedades mejoradas Flor de Mayo Anita (Castellanos-Ramos et al., 2003) y Flor de Mayo M3 8 (Acosta et al., 1995).

Localidades de prueba. Durante el ciclo de temporal de 2008 se estableció un ensayo en Celaya y Ocampo, Guanajuato y en Villa de Arriaga, San Luís Potosí (Cuadro 1). En Celaya el suelo es de tipo Vertisol, mientras que en Ocampo, Guanajuato y Villa de Arriaga el suelo es típico de la región semiárida de altura del tipo Xerosol, superficial y de bajo contenido de materia orgánica.

El ensayo se estableció en julio después de haberse humedecido el perfil del suelo con las lluvias. En Villa de Arriaga se establecieron dos repeticiones por limitantes de terreno, en Ocampo seis repeticiones y tres en Celaya; en todos los casos se utilizó un diseño de bloques completos al azar y una parcela de un surco de 6 m de longitud separados a 76 cm. Antes de la siembra, la semilla se trato con los productos Lorsban^® y Vitavax 200^®, con la dosis sugerida en la etiqueta del producto. La siembra se efectúo en forma manual en surcos previamente abiertos con tractor y cultivadora. Se sembraron 15 semillas por metro lineal. El manejo agronómico del cultivo fue el convencional para frijol de temporal en la región e incluyó dos deshierbes mecánicos y uno manual; no se controlaron plagas y enfermedades.

Datos determinados. En los ensayos establecidos en Guanajuato, se determinaron días a floración y madurez después de la fecha de siembra, así como la incidencia de las enfermedades que se presentaron durante el desarrollo del cultivo. La floración se determinó cuando 50% de las plantas de una parcela presentaban al menos una flor abierta y la madurez cuando 90% de las plantas presentaban vainas maduras, color paja. Para la reacción a enfermedades se utilizó una escala de 1 a 9, donde 1= sin síntomas y 9= planta muerta o máxima severidad (Shoonhoven y Pastor-Corrales, 1987). La reacción de las colectas a las enfermedades se determinó en la fase inicial de la etapa reproductiva, entre el inicio de la floración y el inicio del llenado de vainas (R6 a R7). Después de la cosecha se determinó el rendimiento en kg por parcela y se transformo a kg ha-¹ y de cada parcela se contabilizaron y pesaron 100 semillas.

Análisis de grano. Durante la cosecha se tomaron 10 vainas por parcela de cada colecta y testigos; se seleccionaron vainas que no tocaran el suelo y se utilizaron guantes para no modificar el contenido de minerales en el grano por contacto manual. Posteriormente las semillas fueron extraídas de las vainas, también con guantes, y enviadas al laboratorio de suelos del Campo Experimental Bajío para el análisis del contenido de Hierro y Zinc. A la harina de frijol previamente desecada, se le adicionaron 5 mL de H₂NO₃ y se pre-digirieron por una noche. Se le adicionaron 2 mL de ácido perclórico y se digirieron por una hora a 120 °C, posteriormente, se incrementó la temperatura a 210 °C, durante una hora más hasta obtener un líquido transparente verdoso. Enseguida se dejaron enfriar las muestras a temperatura ambiente y se aforaron con agua desionizada a 100 mL. La cuantificación se realizó mediante espectrofotometría solar M5 (Thermo Elemental), equipado con lámparas de cátodo hueco codificadas para cada elemento analizado.

Análisis estadísticos. Los datos determinados se analizaron con el paquete SAS versión 9.1 (SAS Institute, 2002) siguiendo el diseño experimental utilizado por sitio. Se realizó también un análisis combinado bajo un diseño completamente al azar que permite diferente número de repeticiones. Los análisis combinados, uno fue con información de rendimiento y peso de 100 semillas, así como contenido de minerales en las tres localidades. Para la comparación de medias y al haber testigos designados, se utilizó la prueba de la diferencia mínima significativa (DMS) al 0.05 de probabilidad.

 

Resultados y discusión

Características agronómicas. La fenología de los genotipos evaluados resultó significativamente diferente a través de localidades, respuesta relacionada con la temperatura media de cada localidad; así, en Ocampo y Villa de Arriaga el ciclo del cultivo resulto similar y de mayor duración al observado en Celaya, sitio de menor altura y mayor temperatura media durante el ciclo del cultivo.

El rendimiento promedio obtenido en Villa de Arriaga y Ocampo resultó similar y superior al obtenido en Celaya (Cuadro 2). En términos de rendimiento, las colectas RC mostraron mayor adaptación en Ocampo y Villa de Arriaga. Asimismo, la presión por enfermedades fue mayor en Celaya y los afectaron en mayor grado que a los testigos (Cuadro 5). En cuanto al peso de 100 semillas, el de Celaya resultó ligeramente inferior al de Ocampo y Villa de Arriaga (Cuadro 2), lo que indica mayor estabilidad para ésta característica en comparación con el rendimiento que fue altamente influenciado por el ambiente de producción, como corresponde a una característica cuantitativa (Singh, 1992).

Villa de Arriaga. En esta localidad la precipitación fue favorable durante el ciclo del cultivo pero por su largo ciclo de cultivo los materiales RC fueron parcialmente dañados por una helada el 2 octubre. A pesar de lo anterior, y debido a que el cultivo tenía 105 días de establecido, varias colectas RC obtuvieron un rendimiento superior a los testigos (Cuadro 3), entre ellas RCG08010, RCG08008 y RCG08018 y dos de ellas tuvieron un peso de 100 semillas superior a los 40 g. Esta última característica es importante en la comercialización de este tipo de grano, cuyo mayor valor en comparación con el tipo FM tradicional se debe al color, forma y tamaño del mismo. Las colectas de San Felipe y Ocampo, Guanajuato provienen de una área muy similar a Villa de Arriaga, lo que en parte explica su alto rendimiento en esta localidad. La colecta RCSLP08001 (El Tepetate, Villa de Arriaga, SLP), que pudiera considerarse como el testigo local, fue superada por las colectas mencionadas.

La variación en el peso de 100 semillas es amplia dentro del tipo RC, en este caso fue de 28 g a 45.2; el peso más bajo se observó en los materiales colectados en la parte semiárida de Guanajuato y SLP (hábito tipo IIIb) y el mayor en las colectas del centro de Guanajuato (tipo IV). A pesar de que todos los productores clasificaron a sus variedades como RC, es probable que las de menor tamaño de semilla, pertenezcan al tipo FM. En las de mayor peso de semilla, ésta fue de forma oval (Singh et al. , 1991). Sólo en esta localidad se cuantificó la producción de paja, lo cual permitió calcular el índice de cosecha, índice relacionado con la eficiencia de la planta para dirigir su biomasa hacia las estructuras reproductivas (Donald y Hamblin, 1976). Por lo general, un mayor índice de cosecha se observa en plantas que guardan una proporción entre sus órganos vegetativos y reproductivos. En este caso los valores más bajos para éste índice se observaron en los materiales con alta capacidad para producir paja, sin ser necesariamente los más tardíos. Dos de los materiales de mayor rendimiento mostraron alto índice de cosecha, 0.54 y 0.65 para RCG08002 y RCG08008, respectivamente.

Ocampo. El rendimiento promedio obtenido en esta localidad (1 040 kg ha-¹) resultó superior al obtenido en Celaya (646) y similar al de Villa de Arriaga (1 121) y de manera similar a la localidad anterior, la mayoría de los materiales de tipo RC fueron superiores a los testigos FM, lo que sugiere una adaptación superior de estos materiales al ambiente de ésta y la anterior localidad. Sin embargo, el hecho de que todos los materiales evaluados resultaran más tardíos que en Celaya pudo también haber influido en el mayor rendimiento medio. Comparado con Celaya, el ciclo del cultivo se alargó 23 días (116 vs 93), con poca variación entre genotipos, lo que sugiere un fuerte efecto ambiental, probablemente por las temperaturas nocturnas subóptimas de la localidad. Las colectas de mayor precocidad corresponden a las de Tildio, Aguascalientes (RCA06001), con 113 días a madurez seguida de la de Manuel Doblado (RCG08010) y la Laguna de Guadalupe (RCG08011) con 114 días a madurez. Las más tardías fueron las del Jitomatal (RCG08008) y Dolores (RCG08016) con 119 días a madurez, de hábito de crecimiento tipo IV y IIIb, respectivamente.

Las enfermedades que se observaron en este sitio incluyeron a la roya (Uromyces appendiculatus var. appendiculatus), y el tizón común (Xantomonas campestriss pv. phaseoli) (no se tomaron datos de reacción a éstas), tizón de halo (Pseudomonas syringae pv. phaseolicola) y antracnosis (Colletotrichum lindemuthianum) (Cuadro 4). Es de notar que el tizón de halo fue generalizado entre las colectas, lo que sugiere que el material tipo RC es susceptible al ataque de esta bacteria. Fue notorio que unas colectas como RCG08013 mostraron síntomas de antracnosis aún antes de la floración, lo que sugiere la presencia de la enfermedad en la semilla original colectada; el hongo causante de esta enfermedad es capaz de infectar la semilla, misma que se convierte en su principal medio de diseminación (Rodríguez et al., 2006).

En cuanto a bacteriosis común, la colecta RCG08005 mostró el valor más alto, mientras que para antracnosis lo fue RCG08013. Las colectas con menor incidencia de enfermedades fueron RCG08011 y RCG08012 junto con el testigo Flor de Mayo M3 8 (Cuadro 4). Las colectas de mayor rendimiento fueron: RCZ06001, RCG08006, RCG08015, RCG08002, RCG08017, cuyo rendimiento resultó significativamente superior (p< 0.05) al de los testigos. Se observó diversidad en el peso de 100 semillas, y el hecho de que algunos materiales hayan cambiado de posición en esta característica y también en el rendimiento entre Villa de Arriaga y Ocampo, señala un efecto de interacción variedad por localidad y un ejemplo de ello es que al observar los materiales de mayor rendimiento en cada localidad, no fueron los mismos. Por lo general, genotipos de frijol y de otros cultivos similares con resistencia a factores bióticos y abióticos, muestran amplia adaptabilidad y rendimiento estable (López et al., 2003; Acosta-Gallegos et al., 2010).

Celaya

En esta localidad la colecta RCG08015 fue la más tardía para alcanzar la madurez fisiológica y las más precoces RCG08005 y RCG08001. La mayoría de los materiales fueron tardíos para iniciar la floración, pero la madurez se aceleró por la falta de lluvias al final de la etapa reproductiva, ya que la última lluvia registrada ocurrió el 17 de septiembre.

En cuanto a la incidencia de enfermedades, el tizón común, la Roya y el mildiú velloso (Phytopthora phaseoli) fueron las de mayor incidencia y severidad durante el ciclo del cultivo (Cuadro 5). Para Tizón común las colectas RCSLP 08001 y RCG 08011 mostraron menor incidencia, mientras que la más susceptible fue RCG08012. La precipitación durante las primeras etapas del cultivo fue conducente a la presencia de las enfermedades fungosas como la antracnosis y el mildiú velloso, enfermedades que no se presentan sistemáticamente en esta localidad. La colecta con mayor incidencia de antracnosis fue RCG08010, enfermedad que probablemente estaba presente en la semilla de la colecta original, esto lo sugirió la presencia de enfermedad en etapas tempranas del cultivo. Varias colectas y el testigo Flor de Mayo M38 no presentaron síntomas de antracnosis. En cuanto al mildiú velloso, sólo dos colectas, RCG08003 y RCG08005, mostraron tolerancia, el resto fueron susceptibles. Ésta última enfermedad se considera devastadora y no ocurre en forma sistemática en la región (Navarrete et al., 2007). La colecta RCSLP08001 mostró tolerancia a todas las enfermedades, con excepción del mildiú velloso, a la que resultó intermedia.

En cuanto al rendimiento, el mayor se obtuvo de los testigos FMA y FM M38, con 1 742 y 1 632 kg ha-¹, respectivamente; seguidos de las colectas RCA06001 con 1 407 y RCG08001 con 1 221. En cuanto al peso de 100 semillas, los testigos mostraron el menor con 23.8 y 24.5 g para FMA y FM M3 8, respectivamente; las colectas RCG08008, RCG08003, RCG08004 y RCZ06001 casi alcanzaron los 40 g (Cuadro 5).

Análisis combinado

El análisis combinado que incluyo 18 colectas, en Celaya no se sembraron cuatro por falta de semilla. Para ambas características, rendimiento y peso de 100 semillas se observó efecto significativo de localidad, genotipo y la interacción localidad por genotipo (Cuadro 6). Para el rendimiento el mayor efecto en la variación observada fue para la localidad, seguida de la interacción y el genotipo. Por lo general, el rendimiento muestra un gran efecto de interacción genotipo por ambiente (Singh, 1992), efecto incrementado entre ambientes contrastantes (Yadav et al., 2004). Para el peso de 100 semillas el efecto del genotipo fue más importante que el de la localidad. Resultados similares fueron observados con frijol tipo Flor de Mayo (Acosta et al., 2010) y tipo negro opaco (López-Salinas et al., 2010) establecidos en diferentes localidades. Esto último indica que la característica peso de 100 semillas es afectado en menor grado por el ambiente y que el efecto del genotipo es importante; es decir, se sugiere un control genético oligogénico y heredabilidad intermedia (Singh, 1992); por el contrario, el efecto del ambiente sobre el rendimiento es alto.

El rendimiento promedio más alto a través de localidades, superior a 1 300 kg ha-¹, lo obtuvieron las colectas RCG08001, RCA06001 y RCZ06001, éstas tienen en común que están entre las de ciclo corto. De los testigos, el de mayor rendimiento promedio fue Flor de Mayo Anita con 1 122 kg ha-¹. El promedio del peso de 100 semillas más alto lo obtuvo la colecta RCSLP 08001 con 40.2 g, seguida de RCG08002, RCG08010 y RCG08003. Estas colectas pueden considerarse sobresalientes ya que el tamaño de la semilla es una característica importante en la comercialización de este tipo de frijol. Como puede observarse, estas colectas no están entre las de mayor rendimiento, a pesar de que el tamaño de la semilla es un componente importante del mismo (Singh, 1992).

Contenido de minerales

En Celaya el mayor contenido de Fe lo obtuvieron las colectas de Guanajuato, entre ellas: RCG08006 y RCG08009; en cuanto a Zn, varias colectas alcanzaron los 40 ppm, sin que se observara alguna sobresaliente. En Ocampo, diferentes colectas de Guanajuato resultaron con alto contenido de Fe, entre ellas: RCG08013, RCG08011 y RCG08010; en Villa de Arriaga la colecta de Zacatecas RCZ06001 mostró el mayor contenido. Estos resultados, con diferentes colectas de mayor contenido de Fe a través de localidades demuestra la importancia de la variación que existe en cuanto al contenido de hierro en el grano del frijol (Ariza-Nieto et al., 2007) y de la interacción genotipo por localidad. Ariza-Nieto et al. (2007) observaron diferencias en biodisponibilidad de hierro en genotipos de ambos acervos, el andino y mesoamericano.

El análisis de varianza del contenido de minerales en el grano, considerando a cada localidad como una repetición (Cuadro 7), indica importancia del efecto ambiental sobre esta característica. En esta investigación el mayor y único efecto significativo fue el de la localidad; quizás el efecto de interacción localidad por genotipo también sea importante pero no pudo incluirse esa fuente de variación en el análisis de varianza por haberse obtenido sólo un valor promedio por localidad. Resultados similares fueron mencionados por Blair et al. (2009) para el contenido de minerales en el grano de frijol.

En cuanto al contenido de Zn en el grano, este fue ligeramente más alto en Villa de Arriaga, donde los materiales sobresalientes fueron la colecta de Zacatecas RCZ06001 y dos materiales de Guanajuato RCG08007 y RCG080014 (Cuadro 8); este último fue el mejor en Ocampo. En Celaya el contenido de Zn fue relativamente similar a través de materiales. En promedio de localidades los testigos resultaron similares y con valores intermedios en Fe y relativamente menores en Zn en relación a las colectas. En un estudio bajo condiciones controladas con diversas variedades de frijol, Moraghan et al. (2002) concluyeron que ambos factores, el genotipo y el suelo influyeron el contenido de Zn en el grano. Así mismo en el estudio de Blair et al. (2009) se observó mayor variación en el contenido de Hierro que en el Zinc.

En cuanto al mejoramiento de las características relacionadas con la calidad del grano, se observó variación genética entre las colectas caracterizadas en contenido de Hierro y Zinc; estudios por diversos autores (Graham et al., 1999; Forster et al., 2002a, 2002b; Blair et al., 2010) han indicado la disponibilidad de suficiente variación genética para el mejoramiento en el contenido de minerales esenciales en el grano de frijol. Se ha señalado la disponibilidad de metodologías para realizar la selección a través de análisis químicos convencionales o con el uso de marcadores moleculares (Blair et al., 2009). La combinación de las características de calidad con alto rendimiento, con seguridad incrementara los costos del mejoramiento, pero la relación beneficio/costo también será alta. En ocasiones los cultivares mejorados superiores en características de calidad no son, por alguna razón como el color o el tamaño de la semilla, del agrado de los consumidores (as), lo cual debe ser considerado por los mejoradores (Graham et al., 1999) y su utilización inicial será a través de su industrialización.

 

Conclusiones

Las colectas de mayor rendimiento y adaptación, fueron diferentes de acuerdo a la localidad de siembra; así, en Villa de Arriaga: RCG 08008, RCG 08010 y RCG 08018; en Ocampo: RCG 08002, RCG 08006 y RCG 08015; en Celaya el mayor rendimiento lo obtuvieron los testigos de tipo Flor de Mayo seguidos de la colecta RCA 06001.

En promedio de las tres localidades se identificaron colectas sobresalientes en contenido de minerales en el grano, para Fe fueron: RCG 08011, RCZ 06001 y RCG 08006, mientras que para Zn RCG 08014 y RCZ 06002; esta última sobresaliente en el contenido de ambos minerales en el grano.

En comparación con los testigos, las colectas mostraron ciclo largo y susceptibilidad a la roya y al tizón de halo.

 

Literatura citada

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