Introducción

Diversos países en el mundo han apoyado la utilización de especies productoras de biocombustibles con el objetivo de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (^{Zamarripa et al., 2012}). Una de las alternativas es la higuerilla (Ricinus communis L.), especie oleaginosa que se encuentra ampliamente distribuida en México, y posee alto potencial de producción de semilla para la obtención de aceite. (^{Martínez et al., 2012}). Más de 95% de la producción de higuerilla en el mundo está concentrada en India, China y Brasil (^{Sailaja et al., 2008}). India con 840,000 ha^-1, cosechadas; China con 210,000 ha^-1; Brasil con 159,205 ha^-1 con una producción de grano de 1.09, 0.190 y 0.09 millones de t, respectivamente (^{FAOSTAT, 2011}). El desarrollo del cultivo de higuerilla puede originar una cadena de nuevos negocios, tecnologías y productos (^{Mazzani, 1983}; ^{Brigham, 1993}; ^{Stachetti et al., 2007}). Diversos autores mencionan que el desarrollo progresivo de los combustibles de la aviación y el empleo de motores de altas revoluciones, generan gran demanda de aceite de higuerilla, esto genera una necesidad de información técnica y científica sobre este cultivo en diversos nichos ecológicos (^{Tobar, 1981}; ^{Scholz y Da Silva, 2007}; ^{Sepúlveda, 2012}).

La higuerilla es originaria de África, encontrándose en la República de Yemen al Norte de África, y en el Cercano y Medio Oriente (^{Purseglove, 1974}; ^{Vavilov, 1992}). Es una planta de hábito anual o perenne de acuerdo a las condiciones ambientales (^{Vibrans, 2009}), planta de dosel alto, a veces algo arbustiva, de color verde claro a grisáceo, en ocasiones rojiza, con tallo erecto de hasta 6 m de altura. (^{Rzedowski y Rzedowski, 2001}). La semilla es ovalada, rara vez esférica o alargada, de 0.8 a 3 cm de longitud, 0.6 a 1.5 cm de ancho y 0.4 a 1.0 cm de espesor (^{Moshkin, 1986}).

Presenta color variable con manchas rojizas y parduzcas, tiene una cubierta exterior dura y quebradiza y otra inferior muy fina de color blanquecino. Ambas protegen la semilla, la cual consta de un embrión pequeño con sus dos cotiledones delgados y el albumen blando, compacto y aceitoso (^{Rzedowski y Rzedowski, 2001}; ^{Weiss, 1983}). La semilla contiene toxinas como ricina (la cual es una albúmina perteneciente a la familia de proteínas desactivadoras de ribosomas, detienen la síntesis de proteínas, causando la muerte de las células por apoptosis) y la ricinina, alcaloide muy tóxico que atacan la hígado y al páncreas, (^{Rzedowski y Rzedowski, 2001}; ^{Fanan et al., 2009}). El aceite de higuerilla reúne características fisicoquímicas que la posicionan como una opción en la producción de biocombustibles (^{Martínez et al., 2012}). Además de su uso en la fabricación de surfactantes, revestimientos, grasas, fungistáticos, productos farmacéuticos, cosméticos y muchos otros productos (^{Lima et al., 2013}).

Los estudios sobre los componentes del rendimiento proporcionan una orientación para lograr una producción óptima. Estos son interdependientes y cambian en respuesta a las condiciones ambientales. Las correlaciones negativas entre los componentes de rendimiento son muy frecuentes (^{Kumar et al., 1997}; ^{Rajala et al., 2009}; ^{Soratto et al., 2011}, ^{Sadras y Slafer, 2012}). Algunos autores señalan que para la selección de variantes altamente productivas de higuerilla se debe hacer énfasis en el número de racimos y peso de fruto; así como en la longitud de los racimos y peso de semillas (^{Sarwar y Boota, 2008}). En algunos estudios, el número de semillas por racimo se descompone en número de frutos por racimo y el número de semillas por fruto; sin embargo, estos dos componentes se analizan preferiblemente juntos porque hay una variación insignificante en el número de semillas por fruto (^{Fanan et al., 2009}; ^{Machado et al., 2009}). El peso individual de las semillas juega un papel importante (^{Severino, 2012}).

El peso de semilla está determinado por el potencial genético de la planta (^{Egli et al., 1987}), pero la variabilidad en el peso de la semilla puede ser causada por muchos procesos fisiológicos que son sensibles a los cambios ambientales. En especies de polinización cruzada, el origen del embrión diploide y la naturaleza del endospermo triploide es una fuente potencial de variabilidad en el peso de la semilla (^{Hay et al., 2010}). Por todo lo anterior, el objetivo del presente trabajo fue estudiar la variabilidad y adaptación de un grupo de variedades de higuerilla en Montecillo, Estado de México, de abril a diciembre de 2013.

Materiales y métodos

El experimento se desarrolló en el periodo abril-diciembre de 2013 en el Campo Experimental del Colegio de Postgraduados, localizado en Montecillo, Texcoco, Estado de México, con coordenadas geográficas 19° 28’ 02.9’’ de latitud norte y 98° 54’02.3’’ de longitud oeste y una altitud de 2 240 msnm. El clima de acuerdo a la clasificación climática de Köppen modificada por ^{García (2005)} es C (Wo) (W) b (i´), correspondiente al clima templado subhúmedo con lluvias en verano. La precipitación y la temperatura media anual son de 625 mm y 16 °C respectivamente. La precipitación del año del experimento inicio en abril y duró a mediados de octubre con un régimen bimodal, con sequia intraestival (SI) en el mes de agosto y la gran sequía invernal (GSI) de mediados de octubre hasta mediados de marzo. La precipitación acumulada durante la estación de crecimiento del cultivo fue de 639 mm (Figura 1). Se presentaron heladas de inicios de diciembre a mediados de febrero (Figura 2). Los datos de las variables meteorológicas se obtuvieron de las estaciones ubicadas en el Colegio de Postgraduados y de la Universidad Autónoma Chapingo.

Figura 1 Precipitación pluvial durante la estación de crecimiento del cultivo en Montecillo, ciclo abril-diciembre de 2013. 

Figura 2 Temperaturas mínimas diarias al final del ciclo del cultivo en Montecillo, ciclo abril-diciembre de 2013. 

Se analizó el suelo del Campo Experimental (Cuadro 1), se trata de un suelo franco arenoso, moderadamente básico y ligeramente salino, con porcentajes de materia orgánica (M.O.) de 2 a 3%

Se evaluaron 11 variedades de higuerilla: 10 mejoradas y la colecta CP13 “no mejorada” (Cuadro 2). Las variedades del INIFAP fueron seleccionados de acuerdo a resultados previos obtenidos por ^{Zamarripa et al. (2010)}. En la no mejorada, se utilizó semilla colectada en el año 2013 en el Colegio de Postgraduados en Montecillo. El experimento se estableció el 6 de abril de 2013. La parcela experimental fue de 6 metros de largo por 1.5 metros de ancho (9 m²), con cinco plantas por surco, en cuadrado a 1.5 x 1.5 m. La densidad de población fue de 4 444 plantas ha^-1. Las cinco plantas formaron la parcela útil. Se usó un diseño de bloques al azar, con cuatro repeticiones. En aquellas variables en que se realizaron lecturas en varias fechas se generó un diseño factorial con dos factores, variedades y lecturas, bajo un arreglo de parcelas divididas en donde las lecturas correspondieron a las parcelas grandes y las variedades las subparcelas. El modelo es el siguiente:

Donde: Y= variación total de la variable respuesta; Rep= variación de repeticiones; Lec= variación de lecturas; error a = variación asociada a parcelas grandes; Var= variación de las variedades; Var x Lec= interacción de variedades por lecturas; error b= variación asociada a subparcelas.

Las variables evaluadas con más de una fecha de lectura fueron: altura de la planta (AP) medida desde la superficie del suelo hasta el extremo más alto, diámetro de tallo (DT) 40 cm arriba del suelo, número de hojas (NH) contadas a partir de la base del tallo hasta el extremo más alto, número de ramas (NR) de la base del tallo hasta la primera bifurcación, área del dosel vegetal (ABS): para ello se tomó el ancho (ADS) y largo (LDS) del dosel.

Las variables que se registraron una vez corresponden a los días a floración (DF), número de racimos por planta (NRP), longitud del racimo (LR), número de frutos por racimo (NF), diámetro ecuatorial (DE) y polar (DP) de fruto y peso de fruto (PF). Así mismo se midieron características en semilla: longitud (LS), ancho (AS), grosor (GS), volumen (VL), relación largo/ancho (RLA), peso de 100 semillas (PCS) así como la producción de semilla (REN). El modelo para el análisis de estas variables correspondió a un experimento simple con bloques, variedades y error como factores de variación según se indica en seguida.

Donde: Y= variación total de la variable respuesta; rep= variación de repeticiones; var= variación de las variedades; error= variación asociada al error.

Los análisis se hicieron a través del programa estadístico SAS 9.0 (SAS Insitute Inc., Cary, NC, USA) y las medias comparadas por la prueba de Duncan, con un nivel de significación del 5%. Para elaborar un índice de selección (IS), en que intervengan todas las variables de respuesta se asignó un “1” por cada “a” en el renglón de cada variedad. La suma de los “1” constituyó el IS. Así el índice integra el efecto adaptativo de todas las características en que la variedad mostró buena respuesta en el ambiente de Montecillo. Finalmente las medias de variedades de todas las variables en estudio fueron sometidas a análisis multivariados de componentes principales.

Resultados y discusión

Variación de las características de semillas e índice de selección entre variedades

Las variedades 5(Riric10), 6(Riric19) y 10(Riric1) fueron las de mejor índice de selección con valores de 6 (Cuadro 8). Los resultados obtenidos para la variable peso de 100 semillas muestran una amplitud en las medias obtenidas para variedades que da una idea de la variabilidad que existe entre estos materiales cultivados. Ésta misma variabilidad fue observada en Morelos por ^{Barrios et al. (2013)}. De la misma forma, ^{Mazzani (1983)}, reporta resultados similares a esta investigación en Maracay, Venezuela encontrando peso de 100 semillas entre 19 y 91.8 g.

Cuadro 8 Comparación de medias de las características de semillas e IS de las variedades de higuerilla en Montecillo, ciclo abril-diciembre de 2013. 

Variedades	LS (cm)	AS (cm)	GS (cm)	VL (ml)	RLA	PCS(g)	REN (g ρ1)	IS
1	1.53 e	1.21 ed	0.73 d	0.60 ef	1.27 cd	60.28 cd	1102 a	1
2	1.86 ab	1.50 abe	0.82 be	0.93 ab	1.24 def	88.22 a	663 b	4
3	1 81 bc	1.50 bc	0 83 be	0.85 ¿c	1.20f	83.96 ab	585 b	2
4	1 74 cd	1.44 c	0.81 с	0.78 cd	1 21 f	73 25 bc	868 ab	1
5	1.95 a	1 58 a	0.85 ab	0.93 ab	1.23 ef	93.88 a	771 ab	6
6	1.96 a	1.57 ab	0.86 ab	0.95 a	1.25 ede	93 25 a	794 ab	6
7	1.69 d	1.26 d	0.74 d	0.67 de	1.34b	67.88 cd	801 ab	1
8	1.77 bcd	1.44 c	0.80 c	0.82bc	1.23 ef	82 38 ab	1106 a	2
9	1.36 f	1 16 e	071 d	0.53 f	1.17 g	54.80 d	914 ab	1
10	1.96 a	1.54 ab	0.87 a	0.91 ab	1.27 c	88 52 a	767 ab	6
11	1.21 g	0.76 f	0.54 e	0.21g	1.60 a	22.85 e	297 b	1
Media	1.71	1.36	0.78	0.74	1.27	73.57	787.85
+Frec-pc	4	4	3	5	1	6	8

TLS= longitud de semilla (cm); AS= ancho de semilla (cm); GS= grosor de semilla (cm); VL= volumen de semilla (ml); RLA= relación largo- ancho; PCS= peso de 100 semillas (g); REN= rendimiento de semillas (g p^-1); IS= índice de selección o frecuencia de “aes” por variedad, ⁺frecuencia de “aes” por característica, Promedios con la misma letra dentro de columnas son estadísticamente iguales según la prueba de Duncan (p≤ 0.05).

Las variedades que tuvieron las mayores frecuencias en los índices de selección: V6 (Riric19), V2 (Riric 265-1) y V10 (Riric1) se conglomeraron en el grupo III del ACP con la diferencia que en las componentes principales las variables están confundidas y en los índices están explicitas (Figura 3).

Figura 3 Distribución de las variedades de higuerilla en Montecillo, ciclo abril- diciembre de 2013: v1, v2, v3, v4, v5, v6, v7, v8, v9, v10 y v11. 

Las variables que más se correlacionaron con REN fueron: AP (r= 0.82, p< 0.01), NR (r= 0.70, p< 0.05), LDS (r= 0.74, p< 0.05) y NRP(r= 0.79, p< 0.01), otras variables que también se correlacionaron positivamente fueron. NRP/PCS, DP/ PCS, DE/PCS, PF/PCS, así como LS; AS y GS con el PCS. Se encontraron correlaciones negativas en días a floración; DF/ NRP (r= -0.69, p< 0.05); DF/FR (r= 0.84, p< 0.01); DF/PF (r= -0.50, p< 0.05); DF/ PCS (r= -0.69, p< 0.05); DF/REN (r= -0.54, p< 0.05), LR/PF (r= -0.81, p< 0.01), LR/PCS (r= -0.84, p< 0.01), FR/PF (r= -0.83, p< 0.01) y FR/PCS (r= -0.91, p< 0.01) .

Conclusiones

Se encontró variabilidad en las variedades de higuerilla, en cuanto a las características morfológicas de planta así como en los rasgos de racimos, frutos y sobre todo el tamaño de semilla. Esto permitió diferenciar grupos, los cuales presentaron diferentes potenciales de producción, superando a la variedad no mejorada CP13 utilizada como testigo. Al comparar las variedades mejoradas con la no mejorada incluida en este estudio, se infiere que DT, NR, NH, LDS, porte bajo y precocidad (DF) son las características de más énfasis en el mejoramiento. La no mejorada mostró mayor longitud de racimo y número de frutos por racimo que pueden agregarse a las mejoradas mediante esquemas de mejoramiento. De acuerdo a los mejores índices de selección las variedades V2 (Riric 265-1) de Barranca Honda, Michoacán, V6 (Riric19) de Villa Corzo y V10 (Riric1) de Cacahoatán, Chiapas fueron las de mejor adaptación a las condiciones de siembra de abril en Montecillo. No obstante, de las heladas severas, se logró producción de semilla lo que sugiere la posibilidad de generar material mejorado adaptado a este nivel altitudinal. El método de índices de selección utilizado fue eficiente para precisar las mejores variedades e informa claramente las características que determinan el índice lo que permite dirigir mejor el mejoramiento y concordó con los agrupamientos determinados por componentes principales.