Identificación de poblaciones sobresalientes de haba colectadas en el Estado de México*
Identification of outstanding faba bean populations collected in the State of Mexico
Neri Orozco Colin1, Delfina de Jesús Pérez López2§, Andrés González Huerta2, Omar Franco Mora2, Francisco Gutiérrez Rodríguez2, Martin Rubí Arriaga2, Álvaro Castañeda Vildózola2 y Artemio Balbuena Melgarejo2
1 Facultad de Ciencias Agrícolas. Universidad Autónoma del Estado de México.
]]> 2 Centro de Investigación y Estudios Avanzados en Fitomejoramiento. Facultad de Ciencias Agrícolas. Universidad Autónoma del Estado de México. Toluca, Estado de México. A. P. 435. Tel. y Fax: 017222965518. Ext.148. (agonzalezh@uaemex.mx), (ofrancom@uaemex.mx), (fgutierrezr@uaemex.mx), (m_rubi65@yahoo.com.mx), (acastañedav@uaemex.mx), balmelart@yahoo.com.mx). §Autora para correspondencia: djperezl@ uaemex.mx.
* Recibido: diciembre de 2012
Aceptado: junio de 2013
Resumen
Por el mayor consumo de haba en los sectores de bajos ingresos en México y falta de disponibilidad de variedades comerciales. Este estudio se realizó en el año 2011 en San Mateo Otzacatipan, San Nicolás Guadalupe y Metepec, para evaluar 12 características agronómicas en 36 poblaciones de haba (Vicia faba L.) colectadas en el Estado de México, con la finalidad de seleccionar las poblaciones con características fenotípicas sobresalientes. El diseño experimental fue bloques completos al azar con tres repeticiones. El análisis de los datos a través de las localidades se hizo como una serie de experimentos en espacio. La parcela experimental constó de tres surcos de 4 m de longitud y 0.80 m de ancho. Se detectaron diferencias significativas entre poblaciones (G), entre ambientes (A) y en la interacción G x A en 11 variables. En SNG se registraron los mayores promedios en peso de semilla y componentes del rendimiento; las poblaciones 36, 1, 5 y 7 fueron las más sobresalientes. Éstas cuatro poblaciones podrían emplearse en un programa de mejoramiento genético o de generación de tecnología.
Palabras clave: Vicia faba, análisis de varianza combinado, genotipos, componentes del rendimiento, rendimiento.
Abstract
]]> For the largest bean consumption in low-income sectors in Mexico and lack of availability of commercial varieties; this study was conducted in 2011 in San Mateo Otzacatipan, San Nicolás Guadalupe and Metepec, to evaluate 12 agronomic traits in 36 populations of faba bean (Vicia faba L.) collected in the State of Mexico, in order to select populations with outstanding phenotypic characteristics. The experimental design was randomized complete block with three replications. The data analysis through the locations was done as a series of experiments in space. The experimental plot consisted of three rows of 4 m length and 0.80 m width. Significant differences were detected between populations (G), among environments (A) and G x A interaction in 11 variables. In SNG were recorded the highest average in seed weight and yield components; populations 36, 1, 5 and 7 were the most outstanding. These four populations could be used in a breeding program or technology generation.Keywords: Vicia faba, combined analysis of variance, genotypes, yield components, yield.
Introducción
La diversidad genética que existe en Vicia faba L. debe explotarse para modificar las características de interés en el mejoramiento genético (El-Zaher y Mustafa, 2007; Duc et al., 2010). La expresión fenotípica y la heredabilidad del peso de semilla y otras características dependen del genotipo (G), del ambiente (A) y de la interacción G x A (Annicchiarico y Iannucci, 2008; Díaz et al., 2008). La magnitud de esas variaciones permite diseñar estrategias de mejoramiento y mejorar la respuesta a la selección. Las pruebas en varios ambientes ayudan a identificar cultivares sobresalientes con adaptación amplia o específica. Se ha estudiado la variación genética existente en haba en el Mediterráneo (Suso et al, 1993; Terzopoulos et al, 2003), pero en México existe poca información escrita sobre diversidad genética, variación fenotípica, interacción G x A y estabilidad del rendimiento.
En México, el haba se consume en fresco y en seco; contiene entre 25 y 40% de proteína (Gutiérrez et al., 2008) pero su cultivo no se ha explotado a gran escala por lo que su consumo es mínimo (0.552 kg per capita). Ésta especie es de gran importancia social y económica en los Valles Altos del Centro de México que comprende los estados de Puebla, México, Tlaxcala, Veracruz y Michoacán, donde cerca de 90% de la superficie se siembra en condiciones de temporal. En el Estado de México se siembran 256 ha de haba para semilla y 6 132 ha para la producción en verde, las cuales se establecen en condiciones de riego y temporal, con rendimientos promedio de 1.48 y 6.04 t ha-1, respectivamente (Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera, 2011).
El haba tolera bajas temperaturas y la mayor producción se destina al autoconsumo, predominando ampliamente su asociación con maíz (Zea mays L.) y frijol (Phaseolus vulgaris L), y fija nitrógeno atmosférico, por lo que se utiliza como cultivo de rotación. Su uso potencial se ha restringido por su susceptibilidad a enfermedades, ausencia de variedades estables y por el desconocimiento del adecuado y eficiente manejo tecnológico (Pérez y González, 2003; Kalia y Sood, 2004), por lo que el objetivo del presente estudio fue evaluar 12 características agronómicas en 36 poblaciones de haba colectadas en el Estado de México con la finalidad de seleccionar materiales sobresalientes.
Materiales y métodos
Características de los sitios experimentales
]]> El estudio se hizo en el Estado de México en 2011 en condiciones de temporal en San Nicolás Guadalupe, municipio de San Felipe del Progreso (L1), San Mateo Otzacatipan, municipio de Toluca (L2) y Rancho San Lorenzo municipio de Metepec (L3): L1 se encuentra a una altitud de 2 740 m, tiene una precipitación anual de 891.8 mm, se ubica a 19° 36' 30'' latitud norte y 100° 01' 44'' de longitud oeste. El clima predominante es C (W2) (w) b (i), equivalente a templado sub húmedo con lluvias en verano. La temperatura media anual varía de 12 a 18 °C, pero se registran temperaturas mínimas de 2 y máximas de 28 °C. L2 se encuentra a 2 605 msnm, tiene una precipitación anual de 1 000 a 1 200 mm., y se ubica a 19° 20' 07'' de latitud norte y 99° 36' 02''de longitud oeste. El clima es templado sub húmedo con lluvias en verano. La temperatura media anual es de 13.7 °C. Se presentan de 80 a 140 días con helada. L3 se encuentra a 2 606 msnm, tiene una precipitación anual de 785 mm y se sitúa a 19° 14' 866'' latitud norte y 99° 35'240'' latitud oeste, su clima es templado en primavera, templado húmedo con lluvias en verano, semifrío con lluvias ligeras en otoño y frío en invierno; la temperatura media anual es de 13 °C, la máxima de 28 °C y la mínima de 3.5 °C, sus suelos son planos, profundos, fértiles y ricos en materia orgánica (García, 1988).Material genético
Se consideraron 32 poblaciones de haba colectadas en el Valle Toluca-Atlacomulco y cuatro variedades comerciales del Instituto de Investigación y Capacitación Agropecuaria, Acuícola y Forestal del Estado de México (ICAMEX) (Cuadro 1).
Diseño experimental y tamaño de la parcela
Los tres ensayos se establecieron en un diseño de bloques completos al azar con tres repeticiones. La parcela constó de tres surcos de 4 m de largo y 0.80 m de ancho, pero el surco central fue la parcela útil. Las semillas se distanciaron a 0.40 m.
Manejo agronómico de los ensayos
La preparación del suelo en L1, L2, y L3 fue mecánica. La siembra se realizó el 28 (L1), el 18 (L2) y 20 de abril (L3) del 2011. La fertilización inorgánica se hizo con 60 N- 60 P- 30 K, utilizando como fuentes: urea (46%), superfosfato de calcio triple (46%) y cloruro de potasio (60%). Los aporques se realizaron 05 y 15 de julio (L1), 26 de mayo (L2) y 25 de mayo (L3). El control de malezas fue manual. Para prevenir y controlar enfermedades en L1 se suministró dos veces Manzate (Mancozeb) y Cupravit mix (Oxicloruro de cobre + Mancozeb) en dosis de 1 kg ha-1, en L2 no se hizo ninguna aplicación y en L3 se aplicó cinco veces Manzate y Cupravit mix en dosis de 1 kg ha-1 y Lannate 90 (Metamilo), Folimat (Ometoato) y Carioca (Clorpirifos etil) (1 L ha-1). La cosecha se hizo en madurez fisiológica del cultivo.
Variables de estudio
Para medir los caracteres cuantitativos se tomaron 10 plantas de la parcela útil. La altura de la planta (AP, cm) se midió con una regla desde la base hasta el ápice del tallo principal; el número de ramas por planta (NR) también se registró. Se contó el número de nudos florales (NNF) del eje central en cada planta. El número de vainas por planta (NVP) se contó al final de la madurez fisiológica. El peso de vainas por planta (PVP, g) se determinó con una báscula digital. Se cuantificó el promedio de semillas por vaina (NSV) y de semillas por planta (NSP). En peso de semilla por planta (PTS, g) se consideró la semilla manchada y se determinó con una báscula digital. Número de semillas limpias por planta (NSL) también se registró. Los pesos de semillas limpias por planta (PSL), de 100 semillas (P100S) y semilla manchada por planta (PSM) se registraron en gramos.
Análisis estadístico
]]> Se hizo un análisis de varianza y una comparación de medias con la prueba de Tukey (a= 0.01) combinado los datos de las tres localidades con el sistema para análisis estadístico (SAS, 1988).
Resultados y discusión
Análisis de varianza
Los valores de F para ambientes (A), poblaciones (G) y la interacción G x A fueron altamente significativos (p< 0.01) en 11 de las 12 variables (Cuadro 2). Annicchiarico y Iannucci (2008) encontraron diferencias altamente significativas entre G, entre A y en la interacción G x A. Éstos resultados indican que existe variabilidad fenotípica entre poblaciones que podría emplearse en programas de mejoramiento genético, como lo sugirieron Suso et al. (1993), El-Zaher y Mustafa (2007), Duc et al. (2010) y Yahia et al. (2012).
Comparación de medias entre ambientes
En San Nicolás Guadalupe (SNG) se registró la mayor altura de planta lo cual influyó favorablemente en el número de nudos por planta, número de vainas por planta, peso de la vaina por planta, número de semillas por planta y peso total de semilla; éstas incrementan el rendimiento de semilla. Neal y Mcvetty (1983) concluyeron que el peso de semilla está determinado por el número de vainas, número semillas por vaina y el peso de 100 semillas y Terzopoulos et al. (2003) lo atribuyen al número de vainas por planta, número de óvulos y de semillas por vaina, o al número de ramas y peso por planta (De Costa et al, 1997). Además, éstas fueron influenciadas por el genotipo (G), el ambiente (A) y por la interacción (G x A) (Annicchiarico y Iannucci, 2008). SNG es una región de temporal pero el establecimiento oportuno de las lluvias contribuyó a que el cultivo expresara mejores características agronómicas y sus suelos andosoles presentan excelentes condiciones de drenaje (García, 1988).
En Metepec (M) la mejor expresión fenotípica observada en número de ramas por planta no se vio reflejada en un incremento en el peso de semilla por planta y en el número de semillas por vaina y por planta. San Mateo Otzacatipan (SM) fue el ambiente menos favorable para la expresión de este componente del rendimiento. En SM y M se registró el menor peso de semilla manchada (Cuadro 3).
En la población 15, proveniente de Zaragoza de Guadalupe, se registró el mayor promedio (1.46 m) en altura de planta (AP) pero ésta sólo difirió estadísticamente de 2, 4, 5 y 29 (1.28, 1.26, 1.27, y 0.88 cm). Suso et al. (1993) comentaron que esta característica permitió discriminar cultivares de diversas regiones geográficas. LaAP depende del tamaño de la semilla; las plantas crecen más si se siembran semillas más grandes (Al-Reface et al, 2004). La AP también depende del genotipo (G), del ambiente (A) y de la interacción G x A y generalmente varía de 0.88 a 1.42 m (Cuadro 4).
Para número de ramas por planta (NR) la población 3 (6.67) mostró el mayor promedio, seguida de 33 (6.52) y 35 (6.54); éstas difirieron significativamente de las otras 33 poblaciones pero no tuvieron el mayor peso de semilla (Cuadro 4). Mohammed et al. (2010) reportaron de 3.23 a 11.5 ramas. Los cultivares de haba presentan una gran cantidad de ramas improductivas; a medida que la planta se desarrolla las ramas se expanden y se alejan del eje central y terminan quebrándose cuando las vainas llegan a madurez fisiológica (Faiguenbaum, 2003).
El número de nudos florales (NNF) fue mayor en las poblaciones 1 (15.81), 14 (15.50), 23 (15.33), 28 (15.42), 30 (15.33) y 36 (15.35); éstas superaron estadísticamente a San Isidro (P29), con el menor NNF (10.92). El gran número de flores producidas por cada nudo y en consecuencia por cada planta, demuestra el alto potencial de producción que presentan las plantas pero éste no se expresa en la cosecha debido a la abscisión de elementos reproductivos, con valores entre 75 y 90% (Bianco, 1990); el peso de la semilla están determinado por el número de vainas comerciales, pero sólo una pequeña fracción de las flores logra este objetivo (Cuadro 4).
La mayor producción de vainas por planta (NVP) se expresó en la población 36 (29.06), seguida de 4 (26.18), 5 (26.17) y 7 (26.23); éstas superaron estadísticamente a 18 (12.32), 33 (10.37) y 35 (10.20) con los valores menores. Cuatro poblaciones tuvieron el mayor NVP (26), otros 29 presentaron una producción media (25 a 13.38) y sólo tres fueron de baja producción (10 a 12). Nadal et al. (2004 a), Salih et al. (1993) y Mohammed et al. (2010) reportaron 11.0, de 30.2 a 31.3 y de 9.1 a 11.2 NVP, respectivamente.
NVP depende de la distribución de la vaina sobre el tallo y puede ser principalmente basal, distribuida uniformemente a lo largo del tallo o terminal; también depende del número de vainas por nudo, que varía de uno a tres (Terzopoulos et al, 2004) y está muy relacionada con la fecundación. Singh et al. (1987) indicaron que NVP influye favorablemente sobre el peso de la semilla (Cuadro 4). En la población 36 (97.71 g), proveniente del municipio de Lerma, se registró el mayor peso de vaina por planta (PVP), seguida de 5 (86.73 g), 1 (83.46 g) y 7 (82.83 g); la primera superó estadísticamente a 28 cultivares (Cuadro 4).
La población 7 (1.89) mostró el mayor número de semillas por vaina (NSV), seguida de 4 (1.84), 5 (1.81, 6 (1.81) y 8 (1.81) (Cuadro 4). Nadal et al. (2004 b) reportaron tres semillas por vaina. Pilbeam et al. (1992) mencionaron que el máximo rendimiento dependió del número de semillas por vaina. Esto se atribuye a un periodo prolongado de sequía y a la incidencia de heladas en tres días consecutivos, de la segunda semana de septiembre de 2011.
En NSP la población 36 (50.51) mostró la mayor cantidad, seguida de 6 (44.61), 7 (44.37), 5 (43.62), 1 (42.68), 2 (42.61) y 4 (42.54); la primera difirió estadísticamente de otras 29 (Cuadro 5). Mohammed et al. (2010) reportaron de 16.8 a 21.3 semillas por planta.
En peso total de semilla por planta (PTS) sobresalieron las poblaciones 36 (72.78 g), 5 (68.05 g), 7 (63.17 g), 1 (62.31 g) y 6 (61.02 g) y la primera difirió estadísticamente de otras 31. Salih et al. (1993) registraron 42.2, 47.1 y 47.7 g en las tres variedades más sobresalientes (Cuadro 5). El PTS es el resultado de diferentes etapas fenológicas de las plantas, las cuales están expresadas en el NVP, NSV, y PSL por planta; el mayor PST es obtenido cuando se maximizan estos componentes (Ayaz et al., 2004).
La población 36 (42.50) tuvo mayor número de semillas limpias (NSL), seguido de 7 (37.16), 5 (37.01), 4 (35.37) y 6 (35.32) y la primera difirió estadísticamente de otras 31. Ésta característica determina la producción final de una planta y la calidad fitosanitaria de la semilla. En peso de semillas limpias (PSL) las poblaciones 5 (60.08 g), 7 (56.29 g), 1 (54.32 g), 6 (53.47 g), 2 (50.82 g), 4 (50.56 g) y 3 (48.79) fueron las más sobresalientes y la primera difirió estadísticamente de otras 29 (Cuadro 5).
]]> En peso de 100 semillas (P100S) sobresalieron las poblaciones 11 (201.20 g), 13 (202.04 g), 14 (201.52 g), 12 (197.06 g), 18 (196.73 g), 24 (198.75 g) y 28 (196.73); la primera superó estadísticamente a otras 29 (Cuadro 5). Salih et al. (1993) registraron valores de 57.8 g y Mohammed et al. (2010) de 30 a 39 g.En peso de semilla manchada (PSM) la población 22 (11.73 g) mostró el mayor promedio y sólo difirió estadísticamente de 3 (5.15g), 30 (3.39 g) y 33 (3.37 g) (Cuadro 5). El daño por enfermedades disminuye la calidad de la semilla y el productor no recupera su inversión. En 34 poblaciones hubo presencia de mancha de chocolate (Botrytisfabae, Sardina) y las menos afectadas fueron Monarca y población 33 de Cacalomacan, aunque estas no produjeron el mayor peso de semilla. El estado de Puebla es el mayor productor de semilla y 93% de los campesinos consideran que la sanidad de semilla es el principal criterio en la selección, y 55% consideran importante la sanidad y el tamaño de la semilla (Diaz et al, 2008). En otro estudio se concluyó que 50% de los productores prefieren semilla más grande y 40% semilla mediana, pero un mayor número de vainas y semillas por vaina, precocidad y resistencia a enfermedades también son necesarios (Rojas et al, 2012).
Conclusiones
Se detectaron diferencias significativas entre poblaciones (G), entre ambientes (A) y en la interacción G x A en 11 de las 12 variables evaluadas. San Nicolás Guadalupe fue la mejor localidad para la evaluación del material genético. Las poblaciones identifieadas como36, 1, 5 y 7 fueron las más sobresalientes en número de nudos florales, número y peso de vainas por planta, número de semillas por planta, peso total de semillas y número y peso de semilla limpia. Éstas representan al material recomendable para iniciar un programa de mejoramiento o para generar tecnología en esta región del Estado de México.
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