Puntos críticos en el manejo integral de mango: floración, antracnosis y residuos industriales*

Critical aspects on the integral management of mango: flowering, anthracnosis and industrial waste

Sergio de los Santos-Villalobos¹, Stefan de-Folter¹, John Paul Délano-Frier¹, Miguel Ángel Gómez-Lim¹, Doralinda Asunción Guzmán-Ortiz¹, Prometeo Sánchez-García² y Juan José Peña-Cabriales^1§

¹ Centro de Investigación y de Estudios Avanzados. Unidad Irapuato. IPN. Carretera Irapuato-León, km 9.6, libramiento norte. Irapuato, Guanajuato, México. C. P. 36821. Tel. 01 462 6239600. Ext. 642. (sdfolter@ira.cinvestav.mx), (jdelano@ira.cinvestav.mx), (mgomez@ira.cinvestav.mx), (dgusman@ira.cinvestav.mx). ^§Autor para correspondencia: jpena@ira.cinvestav.mx.

* Recibido: junio de 2010
Aceptado: abril de 2011

Resumen

A nivel mundial, México se ubica como un participante importante en la producción y comercio de mango fresco, destacando como productor (2*10⁶ t año^-1) y exportador (2*10⁵ t año^-1) de dicho fruto e importador de cantidades mínimas con respecto a su producción y exportación. La actividad económica en torno al mango, está integrada por un conjunto de etapas que van desde la producción del fruto hasta su consumo, a la cual se le ha llamado cadena de valor de mango; con base en el conocimiento científico y empírico en relación a este cultivo, los puntos críticos de mayor impacto sobre esta cadena de valor en México que hemos detectado, con repercusiones negativas para la economía de los fruticultores, se ubican en las etapas de: producción (floración y antracnosis) e industrialización (aprovechamiento de los residuos vegetales generados en el proceso de industrialización del mango fresco). Esta revisión presenta un análisis global de las etapas que ponen en riesgo a esta cadena de valor en México, así como las causas y posibles soluciones a éstas, mediante alternativas que optimicen su manejo integral.

Palabras clave: colletotrichum gloeosporioides, análisis proximal, genes, metabolitos, ruta floral.

Abstract

Key words: colletotrichum gloeosporioides, floral route, genes, metabolytes, proximal analysis.

INTRODUCCIÓN

El árbol de mango es uno de los principales miembros de la familia de Anacardiaceae, de acuerdo con Galán (1998) su clasificación taxonómica actual es: clase: Dicotyledoneae, subclase: Rosidae, orden: Sapindales, familia: Anacardiaceae, genero: Mangifera, especie: indica. Su punto exacto de origen es desconocido, pero se considera que probablemente es nativo de los bosques montañosos bajos del este de la India, Bangladesh y Myanmar en latitud norte comprendida entre los 16° y 28° (Bailey, 1941; Opeke, 1982; Bodner y Gereau, 1988).

Este frutal se introdujo en México y Brasil a finales del siglo XVII y de Brasil a las Indias occidentales durante el siglo XVIII de acuerdo con Bailey (1941), desde entonces, ha sido cultivado y naturalizado tan extensamente que su distribución se puede considerar como pantropical; dicha distribución ha propiciado que la producción mundial anual de mango sea aproximadamente de 3010⁶ t; ésta se encuentra integrada de la siguiente manera: India ocupa el primer lugar, al producir aproximadamente 1110⁶ t (36% del total de la producción), China con una aportación de 11%, Pakistán con 7% de la producción total y México con una aportación de más de 6%, lo que equivale aproximadamente a 210⁶ t (FAO, 2006).

Para México el panorama cambia al considerar las exportaciones de mango fresco en el mercado internacional, debido que es el segundo exportador a nivel mundial con una participación de 21%, que representa cerca de 210⁵ t, exportando a Estados Unidos de América, Canadá, Japón, Países Bajos, Francia y España (FAO, 2007); traduciéndose aproximadamente en USD $ 86 millones. India es el principal exportador, con 24% y Brasil en tercero con 12%.

Dentro de los principales países importadores se encuentra Estados Unidos de América, quien realiza 35% de las importaciones totales de mango, generando poco más de USD $ 180 millones, que representa una ventana de oportunidades y permite identificar hacia qué mercado se puede dirigir la comercialización de este fruto (fresco y procesado), para así desarrollar una estrategia competitiva en la producción de mango en México (IPD, 2008).

En México, la producción de mango oscila alrededor de 210⁶ t (6^to. lugar dentro de los principales cultivos perennes), producidas en una superficie de 1810⁴ ha, localizadas principalmente en los estados del Pacífico, desde Sinaloa hasta Chiapas y Veracruz en el Golfo de México (SAGARPA, 2007).

De acuerdo con la FAO (2006), las variedades de mango de mayor producción en México, en orden decreciente, son: Manila, Ataulfo, Haden y Tommy Atkins. Cabe mencionar que el mayor precio medio rural (PMR) lo posee la variedad Ataulfo, el cual es aproximadamente de USD $ 300 t^-1, traduciéndose de acuerdo a su volumen de producción nacional anual (308 544 t) en un monto por año aproximado de USD $ 100 millones (SAGARPA, 2007).

La cadena de valor del mango (Figura 1) es un conjunto de etapas interrelacionadas que integran acciones indispensables para el aprovechamiento óptimo e integral del mango, desde su producción hasta su consumo final. Dentro de esta cadena hemos identificado etapas frágiles, debido a la escasez de conocimiento científico en torno a ellas, lo que perjudica la estabilidad de la cadena entera. Proponemos, en base a la información científica y empírica disponible, que los puntos críticos que desestabilizan la cadena de valor de mango en México dentro de la etapa de producción son: floración y antracnosis; en industrialización, se refiere al aprovechamiento de los residuos de industrialización del mango fresco.

Producción

Inducción floral en Arabidopsis thaliana. Investigación sobre la floración en la planta modelo A. thaliana, ha generado conocimiento sobre la compleja red génica que controla cuantitativamente el tiempo de la transición floral (Figura 2); en esta figura las flechas en verde indican efecto promotor, mientras que los conectores en rojo indican efectos represivos; dos elipses unidas indican interacción proteína-proteína; los asteriscos indican regulación transcripcional directa. AGL24, AGAMOUS-LIKE 24; AP1, APETALA1; CAL, CAULIFLOWER; FLC, FLOWERING LOCUS C; FM, meristemo floral; FT, FLOWERING LOCUS T; FUL, FRUITFULL; IM, meristemo inflorescente; LFY, LEAFY; SAM, meristemo apical del brote; SOC1, SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CONSTANS 1; SVP, SHORT VEGETATIVE PHASE.

Los genes participan en diferentes rutas que integran señales ambientales y señales endógenas. Básicamente, cinco rutas que interactúan entre sí han sido descritas: ruta de respuesta a giberelinas, respuesta autónoma, respuesta a vernalización, respuesta termosensorial y respuesta a fotoperiodo (Liu et al., 2009); estas rutas convergen en dos genes llamados "integradores de la ruta floral" que incluyen: flowering locus t (ft), y suppressor of overexpression of constans (soc1) (Nilsson et al., 1998; Kardailsky et al., 1999; Kobayashi et al., 1999; Blázquez y Weigel, 2000; Lee et al., 2000; Samach et al., 2000).

Los genes integradores de la ruta floral tienen como blanco a genes que confieren identidad floral a los nuevos primordios emergentes llamados "genes de identidad del meristemo floral", los cuales activan a los llamados "genes de identidad de organos florales" cuya expresion regionalizada, mediante interacciones de proteínas de identidad del meristemo floral, conduce a un arreglo adecuado de los organos florales (Blázquez, 2000; Liu et al., 2009). Algunos factores ambientales y su impacto sobre la floración, debido a su complejidad, aún no han sido ubicados en estas rutas. Por ejemplo, el efecto de la disponibilidad de nutrientes sobre la floración es incierto, aunque los niveles de carbohidratos, actividad y localización de las enzimas relacionadas con su biosíntesis tienen un efecto sobre ésta (Rolland et al., 2006), pudiendo ser parte de algunas de las rutas descritas anteriormente o ser rutas completamente independientes.

Inducción floral en Mangifera indica. En relación a la inducción floral en la especie M. indica, la iniciación del crecimiento de los ápices (tallos en dormancia), es el primer evento que debe ocurrir para inducir dicho fenómeno (Figura 3), en donde las líneas continuas indican efecto promotor, mientras que, líneas punteadas indican efecto represor, líneas sin cabeza de flecha indican efecto sin ser determinado con certeza (Davenport y Núñez, 1997). Este involucra la división y elongación de células en dormancia del primordio de las hojas, meristemos axilares o ambos, y posteriormente del meristemo apical (Davenport, 2007).

Dicha iniciación es influenciada por la poda, defoliación, irrigación bajo condiciones de sequía, fertilizantes nitrogenados y otros factores como etileno o cambios de temperatura. Según Reece et al. (1949), el destino de las yemas no está determinado hasta que su crecimiento es iniciado y depende de los factores (no relacionados a la iniciación), que se encuentran presentes en el momento que ésta ocurre. El crecimiento vegetativo se ve incrementado en árboles jóvenes o en árboles maduros con altos niveles de nitrógeno y agua; lo cual lleva al siguiente evento que es la inducción (vegetativa y floral), que difiere del modelo de floración en plantas herbáceas (Bernier et al., 1993), debido que la inducción en el mango puede ser reversible dependiendo de la temperatura a la cual es sometido el árbol en el desarrollo temprano del ápice (Núñez et al., 1996).

Se piensa que la relación de citocininas y auxinas en las yemas, es lo que determina la iniciación del crecimiento de los ápices; a su vez, el evento de inducción parece estar gobernado, según Davenport y Núñez (1997), por la relación de un promotor florigénico dependiente de temperatura (FP) (potenciado a bajas temperaturas) y un promotor vegetativo dependiente de la edad (VP) (potenciado a edades tempranas). Así, la inducción floral en el subtrópico es regulada principalmente por la intensidad y duración de las bajas temperaturas, pero la edad del crecimiento vegetativo anterior influye en la respuesta; mientras que en el trópico, la floración es dictada por la duración del crecimiento vegetativo previo y posiblemente modificada por las bajas temperaturas (Davenport, 2007).

La duración del crecimiento vegetativo así como el resto de los estadios fenológicos presentes en el árbol de mango, varían de acuerdo a su genotipo, nivel de fertilización, humedad, condiciones ambientales, entre otros factores (Avilán, 1971; Avilán et al., 1995). De esta manera, la época de aplicación del fertilizante es necesario asociarla con los momentos de ocurrencia de los periodos de crecimiento vegetativos, floración y fructificación, ya que éstos son los periodos en los cuales existe una mayor demanda de nutrimentos, como ha sido evidenciado por un marcado descenso en las concentraciones de N, P, K durante las etapas de formación del fruto (N: 10.4, P: 0.9 y K: 5.3 g kg^-1 de materia seca) en relación a la etapa de dormancia (N: 12.4, P: 1.1. y K: 7.5 g kg^-1 de materia seca) (Avilán, 1971). La cantidad de fertilizantes que se va a emplear durante un ciclo de producción, se fracciona y aplica antes de la ocurrencia de los periodos críticos citados (Avilán et al., 1993).

Zhang et al. (2005); Davenport et al. (2006) aislaron un gen nombrado MicOL (cONSTANS-like) de la hoja del árbol de mango. CONSTANS es un gen de expresión circadiana en la ruta de fotoperiodo en A. thaliana (Putterill et al., 2004). Debido que el mango no es sensible al fotoperiodo, el papel de este gen permanece incierto; así mismo, se han realizado esfuerzos >>sin éxito<< para aislar el gen FT u ortólogos responsable de la síntesis de la proteína FP (Davenport, 2007). Por otra parte, se ha concluido que la proteína FP, la cual posee un tiempo de vida corto in situ (6 a 10 días) se transporta hasta una distancia de 100 cm, siendo acarreado por fotosintatos en el floema desde las hojas donadoras a las yemas receptoras; dicho transporte del FP mediado por los fotosintatos, es apoyado por experimentos de sombreado (90% y 100% de hojas sombreadas), en los cuales se detuvo la producción fotosintética completamente, observando sólo crecimiento vegetativo (aún en condiciones de inducción floral) (Davenport, 2007).

De igual manera, el proceso llamado anillado o constricción parece apoyar esta idea, el cual es usado para el control del flujo vascular basipetalo, con la finalidad de interferir en la circulación de los compuestos que se desplazan a través del árbol mediante los haces vasculares. Éste se efectúa mediante un corte o bien aplicando una fuerte presión sobre éstos, que forza la floración del árbol de mango y por consiguiente, estimula la generación de frutos (Avilán et al., 1995).

Davenport (2007) sugiere que la proteína VP está cercanamente ligada a la ruta de biosíntesis de giberelinas, debido a que inhibidores (v. gr. triazoles) de esta ruta retrasan el crecimiento vegetativo induciendo foración temprana en el árbol de mango.

El estudio detallado a nivel molecular del evento de floración en el árbol de mango, es una herramienta que ayudará a desarrollar alternativas biotecnológicas, que permitan adelantar o retrasar dicho evento, evitando la estacionalidad de la cosecha, la cual se genera al concentrarse la producción de mango en un periodo relativamente corto (en México de junio a julio), lo que conlleva que el exceso de oferta sature el mercado y como consecuencia desplome los precio del fruto, generando grandes pérdidas económicas a los productores (Vázquez y Pérez, 2006).

Estudios enfocados en adelantar o retrasar la floración de mango en México, se han centrado en el uso de sales de nitrato, inhibidores de la síntesis de giberelinas, aplicación de fitohormonas, en algunos casos con buenos resultados, como ha sido reportado por Salazar et al. (2000) logrando adelantar la cosecha en las variedades de mango "Manila" y "Ataulfo", con la aplicación 2% de nitrato de amonio en 45 y 22 días respectivamente y en la variedad "Haden" con la aplicación 4% de nitrato de amonio en 30 días. No obstante, Davenport y Nuñez-Elisea (1991) encontraron que el nitrato de potasio es efectivo para promover la floración del mango, cuando éste es cultivado en condiciones tropicales, no así en condiciones subtropicales.

Las alternativas utilizadas actualmente para adelantar o retrasar la floración en mango, presentan inconvenientes como inconsistencia en su efecto positivo, elevados costo de producción por la adopción de estas tecnologías, problemas de contaminación ambiental y residualidad de los mismos, como ha sido evidenciado por la detección en cantidades mínimas de Paclobutrazol en el fruto, cuando se aplicó a huertas de mango en años consecutivos (Davenport y Nuñez-Elisea, 1991; Osuna-García et al., 2001).

Con base a lo mencionado anteriormente, es necesario conducir estudios sobre la floración en mango a nivel molecular, que permiten entender cuáles son los mecanismos que regulan dicho evento, lo cual conlleve a generar alternativas con mayor probabilidad de éxito, evitando los problemas mencionados anteriormente de las prácticas actuales. Cabe mencionar que en México la investigación del evento de floración en mango a nivel molecular es nula.

Antracnosis

El mango como cualquier otra planta, es susceptible a enfermedades, dentro de las cuales la antracnosis, causada por el hongo colletotrichum gloeosporioides Penz., es la de mayor impacto en la productividad y calidad del fruto, esta enfermedad se ha distribuido en todas las zonas productoras de mango en el mundo (Litz, 2000).

La clasificación taxonómica actual de este hongo fitopatógeno es clase: Sordariomycetes, subclase: Hypocreomycetidae, orden: Hypocreomycetidae incertaesedis, familia: Glomerellaceae, género: Glomerella, especie: cingulata (NCBI, 2010).

Las especies de colletotrichum sp. causantes de la antracnosis en diversos cultivos, presentan dos fases principales de nutrición durante la colonización de la planta (Figura 4): la fase inicial biotrófica, en la cual obtienen nutrientes de las células vivas del hospedero, y la segunda fase tardía, necrotrófica, donde los nutrientes se obtienen de células hospederas muertas a causa del ataque del patógeno (Bailey et al., 1992).

La fase biótrofa es de corta duración y en ésta se asegura el establecimiento del patógeno, sin daños severos en el tejido vegetal. La actividad enzimática requerida para degradar la pared vegetal está estrictamente limitada durante esta fase y la planta hospedera parece no reconocer al patógeno, en consecuencia, no se desencadenan respuestas de defensa por la planta (Perfect et al., 1999). La fase necrotrófica se asocia la aparición de los síntomas de la antracnosis, ya que existe una estrecha relación entre su aparición, el incremento en la expresión enzimática para degradar la pared celular vegetal y la virulencia del patógeno (Centis et al., 1997).

Esta enfermedad se presenta en todas las etapas fenológicas del cultivo y causa pérdidas considerables en la producción, tanto en precosecha como en poscosecha (Cook, 1975). Se ha reportado que la mayor concentración de esporas de c. gloeosporioides coincide con la mayor humedad relativa, que concuerda con la fase fenológica del crecimiento vegetativo del mango (Mena et al., 1999). Las enfermedades causadas por hongos del género colletotrichum, han sido encontradas en casi todos los países del mundo, ocasionando daños en varias especies de frutales y especies vegetales (Bailey et al., 1992), afectando en todos los estados de desarrollo a las hojas, ramas y frutos, siento estos últimos donde se presentan los daños más notorios, lo cual impacta negativamente la calidad del mismo (Saldarriaga et al., 1997). Los síntomas se manifiestan con mayor frecuencia en el ápice o en los puntos en que varios frutos de una misma inflorescencia quedan en contacto, debido que allí se presenta acumulación de agua por un intervalo de tiempo mayor, favoreciendo el desarrollo inicial del hongo (Girard, 1980; Pérez, 1993).

Los síntomas de ésta enfermedad sobre hojas jóvenes se manifiestan como pequeñas manchas café-oscura, rodeadas de un halo clorótico que pueden coalescer para formar lesiones irregulares de 0.3 a 1 cm de diámetro; en muchas ocasiones, estas lesiones tienen como consecuencia el desprendimiento del tejido. En la floración los síntomas se inician como pequeñas manchas negras sobre las flores, pedúnculos, pedicelos y raquis de la inflorescencia, ocasionando la caída de flores (Espinosa et al., 2004) y pudiendo afectar el porcentaje de retención de los frutos (Mendoza, 1977).

La antracnosis impacta negativamente a la cadena de valor de mango en México, debido que el daño puede manifestarse en todas los estadios fenológicos del árbol, disminuyendo así la productividad hasta 90%, teniendo como consecuencias pérdidas económicas fuertes de los productores (Espinosa et al., 2004); además en la actualidad, el uso excesivo de fungicidas químicos para el control de la antracnosis, ha conducido a fuertes problemas, tales como: contaminación ambiental, resistencia de los patógenos, residuos tóxicos en los frutos, etc. (Siddiqui, 2005; Wu et al., 2009). Por lo cual, el uso de agentes de control biológico es una alternativa prometedora para la sustitución del uso de los fungicidas actuales (Michel et al., 2001; Guigón y González, 2004; Verma et al., 2007).

Industrialización

Aprovechamiento de los residuos de la industrialización.

Según Ordoñez (2002), el valle del Cauca, Colombia, genera en el despulpado de mango entre 50% y 55% de residuos (cáscara, semilla, resto de pulpa y fibra), los cuales pueden ser utilizados como materia prima en procesos que le confieran valor agregado. El análisis proximal de éstos, de acuerdo con Mejía et al., (2007) presenta las siguientes características: humedad 68.55% y materia seca 31.45%, proteína 7.03%, extracto etéreo 5.5%, cenizas 3.48%, carbohidratos 15.44% y el pH se mantiene alrededor de 4.2.

Los residuos del despulpado del mango, son una alternativa potencial para la aplicación de diversas estrategias para su aprovechamiento, como la producción de biocombustibles (bioetanol, biodiesel, etil ter-butil éter, metil ter-butil éter, biogás, etc.), que son combustibles obtenidos de una fuente biológica, de manera renovable, a partir de restos orgánicos, así como de metabolitos o microorganismos de interés agrícola, industrial, etc., mediante sistemas de cultivo convenientes para este fin (Liimatainen et al., 2004; Bai et al., 2008; Kaparaju et al., 2009).

Couto y Sanromán (2006) sugieren que el cultivo en estado sólido, es un sistema costo-efectivo para la utilización de residuos agroindustriales, como los desechos de uva y vinería. Otro uso potencial de los residuos de industrialización del mango es la biosorción de Hg²⁺ y Cr³⁺ en la biomasa muerta de mango (M. indica), la cual se detectó mediante una evaluación a microescala, en relación a las concentraciones del trazador a partir de soluciones acuosas empleando la técnica de radiotrazadores (Tiwari et al., 1999).

En el caso de México, no se ha reportado el porcentaje de residuos que genera la industrialización de mango fresco, probablemente sea muy similar a lo reportado en otros países; como es el caso de Colombia, aproximadamente 50% de dichos residuos presentan problemas graves de contaminación en su disposición final, debido a su alto contenido de azúcares y elevados volúmenes de generación. Actualmente, se han realizado esfuerzos en el aprovechamiento de estos residuos como alimento para ganado, preparación de pectina y fibra dietética, extracción de grasa vegetal de la semilla del mango (Fundación Produce Sinaloa, 2010) y posibles usos en procesos de elaboración de jugos, como intensificador de color y aumentar el rendimiento del proceso en la producción de harinas (Trejo-Márquez, 2010).

CONCLUSIONES

La floración es un punto crítico en la cadena de valor de mango en México, debido que las alternativas utilizadas actualmente para adelantar o retrasar la floración, presentan inconvenientes desde su inconsistente eficiencia en campo hasta problemas económicos y ambientales por su uso; por lo cual estudios a nivel molecular de los mecanismos que controlan el evento de floración en la especie Mangifera indica aunque aún permanecen inciertos, presentan una alternativa para incrementar la posibilidad de éxito de las alternativas actuales.

La antracnosis impacta fuertemente a la cadena de valor de mango, debido a las grandes pérdidas que genera en la cosecha, hasta 90%; por lo cual es indispensable el desarrollo y optimización de alternativas, que minimicen el impacto tanto de dicha enfermedad sobre la producción de mango, como el generado a la economía del productor y al ambiente, por el abuso de los fungicidas químicos utilizados actualmente.

LITERATURA CITADA

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