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Revista mexicana de ciencias agrícolas

Print version ISSN 2007-0934

Rev. Mex. Cienc. Agríc vol.9 n.1 Texcoco Jan./Feb. 2018

https://doi.org/10.29312/remexca.v9i1.854 

Artículo

Diferencias fenológicas, morfológicas y de componentes del rendimiento entre una forma silvestre y domesticada de frijol común

Marisol Jazmín Flores de la Cruz1 

Antonio García Esteva1  § 

José Rodolfo García Nava1 

Josué Kohashi Shibata1 

Ma. Carmen Ybarra Moncada2 

1Postgrado en Botánica-Colegio de Postgraduados. Montecillo, Texcoco, Estado de México. 56230. Tel. 01(595) 9520200, ext. 1318. (mjazminf@gmail.com; esteva@colpos.mx; jkohashi@colpos.mx).

2Departamento de Ingeniería Agroindustrial-Universidad Autónoma Chapingo, Carretera Méx-Tex km 38.5, Texcoco, Estado de México. CP. 56230. Tel. 01(595) 9521500, ext. 1687. (ycydrive@gmail.com).


Resumen

En 2014 se cultivaron en invernadero dos formas de frijol común (Phaseolus vulgaris L.), una silvestre y otra domesticada, ambas de hábito de crecimiento indeterminado tipo IV, trepador. El cultivo se realizó en hidroponía permitiendo la máxima expresión de su potencial genético. La forma silvestre y la domesticada de P. vulgaris son importante reservorio de genes para el fitomejoramiento. El objetivo fue realizar una comparación mutua de caracteres fenológicos, morfológicos y de los componentes del rendimiento, así como de algunas variables fisiológicas como duración del área foliar, tasa de asimilación neta, índice de llenado de la vaina e índice de cosecha. La forma silvestre presenta un ciclo de cultivo más largo que la domesticada y un mayor número de vainas desde la etapa de llenado de la vaina hasta la de madurez de cosecha y en esta última un mayor número de semillas por planta, aunque las semillas de un menor tamaño y peso individual; asimismo, el porcentaje de germinación fue similar en ambas formas sin necesidad de escarificar la semilla. En la forma silvestre, la producción total de materia seca por planta y la duración del área foliar son mayores, esta última característica debido a que su follaje permanece funcional más tiempo en comparación con la domesticada. La tasa de asimilación neta es mayor en la domesticada, lo cual indica su precocidad. El índice de cosecha tradicional y modificado (incluyendo y excluyendo la raíz en ambos casos) es mayor en la forma domesticada debido a la selección bajo domesticación.

Palabras clave: Phaseolus vulgaris L.; crecimiento indeterminado; germoplasma; peso de semilla por planta

Abstract

In 2014, two forms of common bean (Phaseolus vulgaris L.), one wild and the other domesticated, both of undetermined growth habit type IV, climber, were cultivated in the greenhouse. The culture was performed in hydroponics allowing the maximum expression of its genetic potential. The wild and domesticated form of P. vulgaris is an important reservoir of genes for plant breeding. The objective was to make a mutual comparison of phenological, morphological characters and yield components, as well as some physiological variables such as leaf area duration, net assimilation rate, pod filling index and harvest index. The wild form has a longer cultivation cycle than the domesticated one and a greater number of pods from the stage of filling the pod to the maturity of harvest and in the latter a greater number of seeds per plant, although the seeds of a smaller size and individual weight; likewise, the percentage of germination was similar in both forms without the need to scarify the seed. In the wild form, the total production of dry matter per plant and the duration of the leaf area are greater, this last characteristic due to the fact that its foliage remains functional longer compared to the domesticated one. The net assimilation rate is higher in the domesticated, which indicates its precocity. The traditional and modified harvest index (including and excluding the root in both cases) is higher in the domesticated form due to selection under domestication.

Keywords: Phaseolus vulgaris L.; germplasm; indeterminate growth; seed weight per plant

Introducción

La domesticación de las plantas está relacionada con el afán de satisfacer las necesidades del hombre, las cuales según Hill (1952) son de alimentación, vestido, abrigo, entre otras. El frijol común, durante un periodo de por lo menos 7 000 a 8 000 años que comprende la fase de domesticación inicial y subsecuente evolución bajo cultivo, ha evolucionado de su forma silvestre con un tipo de guía hasta uno de mata, llegando a ser en el mundo, una leguminosa domesticada muy importante para la alimentación. Dicha evolución ha sido el resultado de la mutación, selección, migración y deriva genética, actuando en la materia prima proporcionada por el P. vulgaris (Gepts y Debouck, 1991).

Los centros de domesticación que se han determinado para el frijol común son el Mesoamericano y el Andino, siendo un caso de domesticación múltiple e independiente (Kaplan y Lynch, 1999). Se ha propuesto la existencia de un tercer centro, sin embargo, las evidencias actuales no permiten justificarlo (Hernández et al., 2013). México forma parte del centro de domesticación Mesoamericano contando con una gran diversidad de Phaseolus que va desde silvestres, criollos y mejorados (Peña et al., 2012). Estrictamente, se consideraría que las plantas de P. vulgaris en su forma silvestre crecerían vigorosamente en una vegetación no perturbada; sin embargo, en un futuro podrían encontrarse con mayor frecuencia en áreas secundarias (Delgado et al., 1988).

En los restos arqueológicos de P. vulgaris sólo se han encontrado formas de frijol completamente domesticado, pero no se tiene evidencia de la secuencia de domesticación (Gepts y Debouck, 1991). Se hacen deducciones sobre el aspecto del frijol común silvestre con base a lo observado actualmente; los restos arqueológicos muestran un aumento de tamaño de la semilla en la forma domesticada (aunque también el tamaño de la semilla aumenta a medida que avanza hacia el sur del rango de la distribución de la forma silvestre, dependiendo del centro de domesticación en el que se encuentre) (Toro et al., 1990). El frijol común es predominantemente autógamo (Gepts, 1998).

La dehiscencia en las vainas de la forma silvestre es clave como principal característica (Schwanitz, 1966; Miranda, 1979; Delgado et al., 1988; Toro et al., 1990; Gepts y Debouck, 1991) e incluso Smartt (1988) la considera explosiva y Gentry (1969) al describir la dehiscencia, señala que las semillas son proyectadas violentamente. Según Gepts y Debouck (1991) la dehiscencia se presenta en el frijol domesticado cuando es destinado para grano pero no para ejote. El hábito de crecimiento del frijol silvestre in situ comúnmente es indeterminado trepador (Miranda, 1979; Delgado et al., 1988; Gepts y Debouck, 1991) y para el domesticado puede ser de crecimiento indeterminado trepador o también determinado (Gepts y Debouck, 1991).

Las hojas en el frijol silvestre son pequeñas (Gepts y Debouck, 1991); los foliolos pueden medir de 3.2 a 9 cm de longitud y de 3 a 7 cm de ancho (Delgado et al., 1988), mientras que en el domesticado pueden ser de pequeños a grandes (Gepts y Debouck, 1991). Las inflorescencias en el frijol silvestre casi siempre son laterales y en el domesticado pueden ser laterales o terminales, dependiendo del hábito de crecimiento (Gepts y Debouck, 1991). El estandarte de las flores en el frijol silvestre puede estar curvado hacia atrás y en el domesticado es usualmente erecto (Gepts y Debouck, 1991). García-Hernández et al. (1999) registraron que el color lila y morado de la flor son los más frecuentes para frijol silvestre; según Gepts y Debouck (1991) son raramente blancas, mientras que en el domesticado el color blanco es el predominante.

La forma domesticada de P. vulgaris L. muestra valores mayores a la silvestre en longitud y anchura de vaina (Lépiz et al., 2010), en el frijol silvestre son pequeñas midiendo de 6 a 8 cm de largo con 5 a 8 óvulos, a diferencia del domesticado el cual pueden medir de 4 hasta 30 cm y con 2 a 9 óvulos (Gepts y Debouck, 1991); asimismo, en el domesticado es mayor la longitud, anchura y espesor de semilla (Vázquez y Cárdenas, 1992; Lépiz et al., 2010) y mayor el peso de 100 semillas (Vázquez y Cárdenas, 1992; Guzmán-Maldonado et al., 2003; Lépiz et al., 2010). En resumen, de los resultados de diversos autores (Bayuelo-Jiménez et al., 1995, 1996, 1997; Lépiz et al., 2010) se tiene que el peso de la semilla en la forma domesticada es 9 veces mayor en relación con la silvestre, similar a los límites que señalan Gepts y Debouck (1991), los cuales son de 20 a 100 g/100 semillas en la forma domesticada y de 6 a 14 g/100 semillas en la silvestre.

Según los resultados de Herrera y Acosta (2008) y García-Nava et al. (2014) quienes reportan el peso de 100 semillas para el caso del frijol silvestre “S13” y Fanjul et al. (1982) para el caso del frijol domesticado “Flor de Mayo X16441” (sembrado en campo, bajo condiciones de riego y a una densidad de 1 planta m-2 en Chapingo, Estado de México), los cuales fueron los que se emplearon en el presente estudio, el peso de la semilla del frijol “Flor de Mayo X16441” es 10 a 12 veces mayor respecto al del frijol silvestre “S13”.

Miranda (1979) señala que así como en el caso de las vainas, para las semillas es difícil establecer un límite único de tamaño para el frijol silvestre y el domesticado, debido a que las dimensiones de dichos órganos en la forma silvestre se traslapan con las que presenta la forma domesticada. Para el caso de algunos materiales de la forma silvestre se reportan valores del número de semillas por planta de 383 (Bayuelo-Jiménez et al., 1997). En el caso del frijol silvestre “S13” García-Nava et al. (2014) reportan 1 120 semillas por planta, cultivado en macetas pequeñas (4.5 kg de sustrato).

En la forma domesticada de P. vulgaris existe aún una riqueza de diversidad genética que no ha sido utilizada en programas de mejoramiento (Acosta-Gallegos et al., 2007). También la forma silvestre es un valioso recurso, por ejemplo, Guzmán-Maldonado et al., 2003 encontraron mayor contenido de proteína, calcio, hierro y zinc en frijol silvestre (G-22837) que en el domesticado Bayo Baranda; por su parte López et al. (2005) mencionan que las variedades tradicionales son más heterogéneas y menos productivas, están bien adaptadas a su ambiente local y poseen una gran diversidad genética, por lo que es importante conservar estos recursos fitogenéticos.

En el presente trabajo se eligió el frijol silvestre “S13” por tratarse de un material con alto contenido de proteína (28%) (Pérez y Acosta, 2002; Herrera y Acosta, 2008) y por haber sido empleado como progenitor de poblaciones segregantes, habiendo dado como resultado un mayor número de plantas con rendimiento significativamente superior al progenitor domesticado Negro Tacaná como lo reportan Herrera y Acosta (2008). Por otra parte, se eligió al frijol domesticado “Flor de Mayo X16441” por tener el mismo hábito de crecimiento que el frijol silvestre “S13” (indeterminado tipo IV trepador). El objetivo del presente trabajo fue establecer las diferencias entre ambos materiales en cuanto a su fenología, morfología, componentes del rendimiento y algunos estimadores fisiológicos.

Materiales y métodos

El estudio se llevó a cabo en invernadero en Montecillo, Estado de México (19º 30’ latitud de norte y 98º 51’ longitud oeste y a 2 250 msnm). Se utilizó la forma silvestre de Phaseolus vulgaris L. con número de registro G23429 (S13) (CIAT, 2017) y una forma domesticada X16441 de tipo Flor de Mayo (FM), ambas con crecimiento indeterminado tipo IV trepador. La forma S13 se colectó en Santa Isabel, Cholula, estado de Puebla, México (18.97° latitud de norte y 98.38° longitud oeste, a 1 430 msnm) y nos fue proporcionada por el Dr. Jorge A. Acosta Gallegos, del INIFAP. La forma FM es una variedad registrada con el número X-16441 en el banco de plasma germinal del Colegio de Postgraduados de la Secretaría de Agricultura y Recursos Hidráulicos, en Chapingo, Estado de México y colectada por Efraím Hernández Xolocotzi en Queréndaro, Michoacán, situada a 1 800 msnm, proveniente de un criollo de Ixmiquilpan, Hidalgo, México (Fanjul, 1978).

La siembra se realizó el 06 de mayo de 2014 en vasos de poliuretano de 250 mL de capacidad con tezontle de granulometría menor o igual a un centímetro, como sustrato. A los 20 días después de la siembra (dds) las plantas con la primera hoja compuesta desplegada correspondiente a la etapa V2 según Fernández et al. (1986) se trasplantaron a macetas de plástico (una planta por maceta) con 18 kg de tezontle con la granulometría ya citada. Los primeros cinco dds, se regó con agua de la llave y posteriormente con solución nutritiva de Steiner (1984). A los 42 dds se instalaron espalderas empleando hilo para guiar individualmente las plantas.

Se llevó un registro de las etapas fenológicas (Fernández et al., 1986), el final del ciclo de cultivo se consideró como madurez de cosecha a la cual se identificó como R9F. Se realizaron tres muestreos destructivos durante la fase reproductiva, correspondientes a la etapa R6 (floración), a la R8 (llenado de vaina) y a la R9F. En cada muestreo destructivo se registraron: el número de vainas por planta, el área foliar determinada mediante un medidor electrónico de área (Li-cor, LI-3100). Las plantas se disectaron en raíz, tallos, pecíolos, peciólulos y raquis, se pusieron a secar, conjuntamente con los órganos caídos, en una estufa (Blue M) a 70 °C, hasta alcanzar el peso constante. Para determinar el peso se empleó una báscula digital (Scout Pro).

Se calculó la duración de área foliar (DAF) empleando el índice de área foliar (IAF) según Tanaka y Yamaguchi (2014), así como el índice de llenado de la vaina (IV) de acuerdo con la fórmula propuesta por Kohashi (Escalante y Kohashi, 2015). En R9F, se registraron para la semilla: peso por planta, número por planta, peso de 100 semillas. El número promedio de semillas por vaina se estimó con base en una muestra aleatoria de 20 vainas normales por planta. El índice de cosecha (IC) se calculó según la fórmula de Wallace et al. (1972). Asimismo, el índice de cosecha modificado (ICM) propuesto por Kohashi et al. (1980). Para la prueba de germinación se emplearon cuatro repeticiones de 25 semillas, de acuerdo con la metodología llamada “entre papel” (ISTA, 2014). No se escarificó la semilla en ninguna de las dos formas de frijol. Bajo este método de germinación, se contabilizaron las plántulas que desarrollaron estructuras normales. La temperatura se registró con un “data logger” (Extech® RTH10).

Diseño experimental y análisis estadístico. Se empleó un diseño completamente al azar, con cinco repeticiones para cada muestreo; la unidad experimental consistió en una planta por maceta. Se realizó una comparación de medias con la prueba de Mann-Whitney para las variables: número de vainas, número de semillas por planta y número de semillas por vaina. Asimismo, se empleó la prueba de “t” de Student para las variables: peso y volumen de la raíz, peso del vástago, área foliar, rendimiento de semilla, peso de una semilla y germinación de la semilla, DAF, IV e IC. Asimismo, al comparar algunas de las variables anteriores entre etapas, se realizó un análisis de varianza. Para las pruebas estadísticas se empleó el programa Infostat (2016) y para los gráficos SIGMA PLOT (2008) versión 11.

Resultados y discusión

Temperatura. La temperatura media semanal en todo el ciclo del cultivo se mantuvo en el intervalo de 20 a 25 °C, la cual según Masaya y White (1991) es la óptima para el crecimiento del frijol, ya que promueve la fotosíntesis, la respiración, la germinación de la semilla, asignación de materia seca, funcionamiento de la raíz y procesos reproductivos.

Fenología. Para S13, en el presente estudio, su ciclo fue de 137 d (Cuadro 1), lo cual discrepa con lo reportado por García-Urióstegui (2015), quien consignó un ciclo de 94 d bajo las mismas condiciones de cultivo del presente trabajo, pero como su estudio estaba enfocado al secado del grano, el muestreo lo realizó antes de que la planta llegara a madurez de cosecha. En el presente estudio el ciclo de FM fue de 118 dds (Cuadro 1). Fanjul et al. (1982) reportaron una duración de 153 d después de la emergencia (175 dds) para este mismo material sembrado en campo. La forma silvestre S13 exhibió un ciclo más largo (19 d) que FM en condiciones de invernadero. La duración del ciclo del cultivo es multifactorial.

Cuadro 1 Días después de la siembra para cada etapa fenológica en frijol silvestre (S13) y domesticado (Flor de Mayo X16441). 

Tipo de frijol V1 V2 V3 V4 R5 R6 R7 R8 R9 R9F
Silvestre 8 14 21 30 63 67 71 83 119 137
Domesticado 6 9 20 29 51 57 60 71 102 118

V1= emergencia; V2= hojas primarias; V3= primera hoja compuesta; V4= tercera hoja compuesta; R5= prefloración; R6= floración; R7= formación de vainas; R8= llenado de vainas; R9= inicio de maduración y R9F= madurez de cosecha.

Fernández et al. (1986) mencionan que la duración de las distintas etapas fenológicas está afectada además por el hábito de crecimiento, por el clima, el suelo y el genotipo. Desde la etapa de prefloración (R5) S13 fue más tardío que FM. Posiblemente una temperatura más alta en el invernadero influyó para acelerar las etapas fenológicas en FM respecto a su cultivo en campo por Fanjul et al. (1982), quienes reportan un intervalo de temperatura media entre 14 y 20 °C. Se puede suponer que con el S13 también se han acelerado sus etapas fenológicas; sin embargo, al no contar con registros de temperatura de su cultivo en campo, esto no se puede confirmar.

El inicio de la etapa de floración (R6) en S13 fue a los 67 dds, mientras García-Urióstegui (2015) reporta 61 dds (bajo las mismas condiciones); en FM en el presente trabajo fue a los 57 dds vs 86 d después de la emergencia (108 dds) reportado por Fanjul et al. (1982). En S13 la etapa R8 se inició a los 16 días después de la antesis, contrastando con lo reportado por García-Urióstegui (2015) donde se inició aproximadamente 9 días después de la antesis; asimismo se observó que la duración entre las etapas R6 y la R8 son muy similares entre S13 y FM (Cuadro 1).

Componentes morfológicos y fisiológicos

La presencia de botones en R8 y R9F indica que la fase vegetativa presentó traslapo durante el ciclo de cultivo con todas las etapas reproductivas tanto en S13 como en FM, lo cual se podría atribuir al tipo de hábito de crecimiento indeterminado trepador que presentan ambos materiales de frijol. No se observaron diferencias en el número de vainas por planta en la etapa R6 entre S13 y FM (Cuadro 2), mientras que en R8 y R9F (en R9F no se contabilizaron las vainas vanas) el número fue notablemente mayor en S13 (1014) que en FM (131), lo cual para el caso de S13 puede apreciarse la similitud con lo reportado por García-Urióstegui (2015) al señalar 817 vainas por planta (dato poco menor debido a que el objetivo de su invetigación no demandaba esperar la madurez de cosecha), lo cual representa una ventaja para el frijol silvestre ya que es una variable correlacionada con el número de semillas por planta (Bayuelo-Jiménez et al., 1999).

Cuadro 2 Número de vainas por planta en tres etapas fenológicas del frijol silvestre (S13) y del domesticado (Flor de Mayo X16441). 

Etapa fenológica Tipo de frijol Número de vainas
R6 Silvestre 4 a
Domesticado 6 a
R8 Silvestre 45 a
Domesticado 197 b
R9F Silvestre 1014†† a
Domesticado 131†† b

Medias con distinta letra son estadísticamente diferentes (p< 0.05); la comparación es entre tipo de frijol por cada etapa; R6= inicio de la etapa de floración; R8= inicio de la etapa de llenado de vainas; R9F= madurez de cosecha; = número de vainas totales (se incluyen vainas mayores o menores a 3 cm); ††= número de vainas normales que llegaron a madurez.

El peso de una semilla de S13 representó 14% del de FM (Cuadro 3). El peso de una semilla de S13 en el presente trabajo está de acuerdo con lo reportado por García-Nava et al. (2014) y por García-Urióstegui (2015), quienes también lo cultivaron en invernadero. El peso de la semilla por planta fue menor en S13 con respecto a FM (Cuadro 3). El número de semillas por planta para S13 fue 4.4 veces mayor que para FM, lo cual está en relación directa con un mayor número de vainas normales en S13 (Cuadro 3) condición que según Schwanitz (1966) caracteriza a las plantas silvestres. García-Nava et al. (2014) obtuvieron valores menores (1120) al cultivarlo en una maceta más pequeña (4.5 kg de sustrato).

Cuadro 3 Producción, peso de una semilla, número de semillas por planta y por vaina en frijol silvestre (S13) y domesticado (Flor de Mayo X16441) en la etapa R9F

Tipo de frijol Producción de semilla (g pl-1) Peso de una semilla (mg) Número de semillas por planta†† Número de semillas por vaina
Silvestre 129.65 b 42.38 b 3067 a 4 (± 1.19) b
Domesticado 213.8 a 305 a 698 b 6 (± 1.03) a

Medias con distinta letra son estadísticamente diferentes (p< 0.05); = dato de peso al 12% de humedad; ††= se determinó con base en el peso de semilla por planta y el peso de 100 semillas al momento de la cosecha.

Un mayor número de semillas por planta es una estratagema fisiológica de la forma silvestre para asegurar su supervivencia en ambientes naturales (Schwanitz, 1966 ), mientras en el domesticado aun cuando el número de semillas es menor, se incrementan algunos valores de importancia antropogénica como el aumento de tamaño en la semilla (Peña et al., 2012). Existe diferencia en el número de semillas por vaina entre S13 con 4 y FM con 6 semillas por vaina, lo que coincide para S13 con García-Urióstegui (2015), y para FM con lo indicado por Fanjul et al. (1982).

La prueba de germinación se realizó aproximadamente 15 días despúes de la cosecha. S13 alcanzó 100% de germinación a las 24 h después de iniciada la prueba, mientras que FM lo alcanzó a las 48 h, disminuyendo el porcentaje de plantas sanas al noveno día, llegando a ser estadísticamente igual en ambos tipos de frijol (88 y 84%, respectivamente). Se ha considerado que el frijol silvestre posee latencia física (Korban et al., 1981), causada por la impermeabilidad de la testa según Gepts y Debouck (1991). En el presente estudio no se detectó latencia, adicionalmente, Gómez et al. (1999) indican que para el caso de S13 el hilo es la principal estructura por donde se lleva a cabo la imbibición, aún cuando la testa es impermeable. En relación al área foliar en ambas formas de frijol, el máximo valor se registró en la etapa R8, en el caso de S13 la planta conservó gran cantidad de hojas en el lapso de R8 a R9F sin diferencia estadística entre estas. En FM se presentó un marcado descenso del área foliar (más de 50%) en la R9F respecto a la máxima. El área foliar por planta entre S13 y FM fue estadísticamente igual en las etapas R6 y R8, mientras que en la R9F fue superior en S13 (comparación no mostrada en la Figura 1).

Figura 1 Área foliar de frijol silvestre (S13) y de domesticado Flor de Mayo X16441 (FM) en tres etapas fenológicas, cultivados en hidroponía e invernadero. Barras con distinta letra dentro de tipos son estadísticamente diferentes (p< 0.05). R6= inicio de la etapa de floración; R8= inicio de la etapa de llenado de vainas, R9F= madurez de cosecha. 

Peso seco de órganos. En R8, el peso seco (PS) de las láminas foliares fue estadísticamente menor en S13 (65.27 g) respecto a FM (81.35 g). Es importante destacar que el PS del pericarpio por planta fue mayor en el S13 que en FM (144.91 g vs 82.28 g) (pesos implícitos en el total del Cuadro 4), este mayor peso en el S13 está relacionado con lo que señala Miranda (1979) al indicar que en el pericarpio el contenido de fibra y sus componentes se ha reducido en el frijol domesticado. Smartt (1988) señala que los tejidos de las vainas primitivas se encuentran sumamente lignificadas, lo cual explicaría el mayor peso del pericarpio en la forma silvestre. El PS del vástago presentó diferencias entre S13 y FM en las etapas R8 y R9F (Cuadro 4).

Cuadro 4 Peso seco de órganos y total por planta (g) en frijol silvestre (S13) y domesticado (Flor de Mayo X16441) en tres etapas fenológicas. 

Etapa fenológica Tipo de frijol Órganos caídos Vástago Raíz Total
R6 S13 0.13 a 36.71 a 3.34 b 40.06 a
FM 0.35 a 39.49 a 4.55 a 44.03 a
R8 S13 2.8 a 177.14 b 13.43 a 190.57 b
FM 2.07 a 207.28 a 13.73 a 221.01 a
R9F S13 73.87 a 575.33 a 16.83 a 592.16 a
FM 73.18 a 512.96 b 18.95 a 531.91 b

Medias con distinta letra son estadísticamente diferentes (p<0.05); R6= inicio de la etapa de floración; R8= inicio de la etapa de llenado de vainas; R9F= madurez de cosecha; = se incluyó el peso seco de las vainas con sus semillas, pero sólo en R9F el peso seco de las semillas se encuentran 12% de humedad.

En la etapa R8 fue mayor el peso en FM, debido a que las vainas han comenzado su llenado y el peso que representa la semilla en crecimiento, juntamente con el peso de las láminas foliares que persistieron, hacen que sea mayor. En la R9F, el peso total por planta en el FM fue mayor con respecto al de S13; de acuerdo con Miranda (1979) la domesticación ha reducido el número de ramas por planta, de hojas y de nudos por inflorescencia, entre otras variables. Lo anterior, se deduce que en la forma domesticada una mayor proporción de fotoasimilados se asignó a la semilla, mientras en la forma silvestre se asignan a los otros órganos. Dichos fotoasimilados en el S13 y FM prioritariamente se asignaron al tallo y ramas, ya que el peso de las hojas (implícito en el peso de vástago del Cuadro 4), órganos caídos y raíz no mostraron diferencias estadísticas en R9F. Un mayor peso seco total por planta en S13 muestra una actividad más prolongada de las hojas para producir fotoasimilados reflejada por un mayor valor de la DAF (Cuadro 5).

Cuadro 5 Duración de área foliar e Índice de llenado de vaina en frijol silvestre (S13) y domesticado (Flor de Mayo X16441) cultivados en hidroponía e invernadero. 

Tipo de frijol DAF (días) IV (%)
R6-R8 R8-R9F
Silvestre 50.04 a 178.23 a 47.3 b
Domesticado 49.2 a 95.41 b 72.07 a

Medias con distinta letra son estadísticamente diferentes (p< 0.05); la comparación es entre tipo de frijol; DAF= duración de área foliar; IV= índice de llenado de vaina; R6= inicio de la etapa de floración; R8=Inicio de la etapa de llenado de vainas; R9F= madurez de cosecha; = cálculo con peso de semilla 12% de humedad.

El peso seco de la raíz en S13 respecto a la de FM fue diferente únicamente en la etapa R6 donde FM fue mayor y pudiera estar indicando también la precocidad de este; para las etapas R8 y R9F no hay diferencias entre ambos materiales. El peso seco de la raíz refleja que hubo un desarrollo de ésta en ambos tipos de frijol tanto de la etapa R6 a la R8, como de la R8 a la R9F (Figura 2).

Figura 2 Peso seco de la raíz en frijol silvestre (S13) y domesticado (Flor de Mayo X16441) en tres etapas fenológicas. Medias con distinta letra son estadísticamente diferentes (p< 0.05); R6= inicio de la etapa de floración; R8= inicio de la etapa de llenado de vainas; R9F= madurez de cosecha. 

La DAF fue mayor en S13 en el lapso de R8 a R9F (Cuadro 5). Lo anterior debido a que el IAF de R8 a R9F permanece igual en S13 (3.91 y 3.22, respectivamente), mientras que en FM disminuyó drásticamente de 3.45 a 1.32. La DAF proporciona una estimación del tiempo en el cual el follaje es funcional como maquinaria productora de fotosintatos (Rodríguez-Montero y Leihner, 2006). Lo anterior indica que S13 podría tener un periodo mayor para la formación de nuevos frutos; sin embargo, no tenemos evidencia que esto ocurra necesariamente porque en un domesticado de hábito de crecimiento tipo I se pudo observar que aunque se producen muchas flores en la segunda mitad del periodo de floración, estas no se tradujeron en frutos (Prieto y Kohashi, 1981). El índice de llenado de vaina (IV) en el FM es mayor respecto al S13 (Cuadro 5), lo cual juntamente con los resultados del peso de pericarpio, reafirma que probablemente en las valvas del frijol silvestre se asigna una mayor cantidad de fotoasimilados. La DAF fue menor en el periodo comprendido entre R6 y la R8 respecto al periodo comprendido de la etapa R8 a la R9F, tanto en FM como en S13 (Cuadro 5).

La tasa de asimilación neta es la velocidad de incremento en peso por unidad de área foliar (Tanaka y Yamaguchi, 2014), para la S13 fue de 0.05 (g dm-2 día-1) y 0.07 para FM, entre la etapa R8 y R9F, siendo estadísticamente diferentes, lo cual implica que FM acumula biomasa más rápidamente. En el presente estudio, cuando al cálculo del IC no se incluye el Peso seco (PS) de los órganos caídos ni de la raíz se le ha llamado Índice de cosecha tradicional (ICT) (Wallace et al., 1972). Asimismo, se llama Índice de cosecha modificado (ICM) a aquél en que se incluyó el PS de los órganos caídos (Kohashi et al., 1980), pero no necesariamente el de la raíz. Tanto el ICT como el ICM es mayor en el frijol domesticado, lo cual ya se esperaba debido a que la domesticación de este material se ha basado en un mayor tamaño de semillas. Concomitantemente se tiene como resultado que, tanto para el frijol domesticado como para el silvestre, la inclusión del PS de los órganos caídos simultáneamente con el PS de la raíz en el cálculo del IC, resulta ser significativamente diferente comparado con el ICT (Cuadro 6).

Cuadro 6 Índice de cosecha en frijol silvestre (S13) y domesticado (Flor de Mayo X16441) cultivados en hidroponía e invernadero. 

Tipo de frijol ICT ICTCR ICM ICMCR
Silvestre 0.26 b 0.25 b 0.23 b 0.22 b
Domesticado 0.49 a 0.47 a 0.42 a 0.4 a

Medias con distinta letra son estadísticamente diferentes (p< 0.05); ICT= índice de cosecha tradicional, donde no se incluye peso seco de órganos caídos; ICM= índice de cosecha modificado, incluye peso seco de órganos caídos. ICMCR= incluye peso seco de raíz; = peso de semilla 12% de humedad. En rendimiento biológico se incluyó peso seco del pericarpio.

Conclusiones

En cuanto a la fenología, la forma silvestre S13, presenta un ciclo mayor que la domesticada FM lo que está relacionado con una mayor producción de materia seca y representa una ventaja de S13 en climas que no presentan heladas porque puede aprovechar por más tiempo la energía solar para producir semilla. La anterior característica es concomitante con una mayor área foliar y su duración en S13 respecto al FM por lo que tiene mayores posibilidades de seguir generando fotosintatos para ser empleados en las estructuras reproductivas que están en desarrollo. Las características mencionadas favorecen su supervivencia en ambientes naturales y podrían ser aprovechadas para el mejoramiento genético de la forma domesticada. La forma domesticada FM presentó un mayor: tamaño de semilla, índice de cosecha, índice de llenado de vaina, mismas que representan una ventaja con respecto a S13. Un valor más alto del índice de cosecha en FM, indica que se asignan mayor proporción de fotosintatos hacia la producción de semilla (planta más eficiente para rendimiento de grano). El mayor índice de llenado de la vaina en FM respecto a S13 indica una proporción más alta de fotosintatos asignados al grano que al pericarpio.

Agradecimientos

Al Dr. Jorge Acosta Gallegos, por proporcionar el material del frijol silvestre S13. Al Colegio de Postgraduados por el financiamiento del presente estudio y al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) por la beca otorgada al primer autor en sus estudios de Maestría.

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Recibido: 00 de Enero de 2018; Aprobado: 00 de Febrero de 2018

§Autor para correspondencia: garcianr@colpos.mx.

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