Caracterización de genotipos criollos de frijol Tepari (Phaseolus acutifolius A. Gray) y común (Phaseolus vulgaris L.) bajo temporal*

Characterization of creole genotypes of tepary bean (Phaseolus acutifolius A. Gray) and common (Phaseolus vulgaris L.) under rainfed

José Cruz Jiménez Galindo¹ y Jorge Alberto Acosta Gallegos^2§

¹ Campo Experimental Sierra de Chihuahua. Ave. Hidalgo 1213. Col. Centro Cd. Cuauhtémoc, Chihuahua. C. P. 31500. jimenez.cruz@inifap.gob.mx.

* Recibido: diciembre de 2011
Aceptado: septiembre de 2012

Resumen

México es considerado como un centro primario de diversidad de algunas especies cultivadas, entre ellas los frijoles común y Tepari. El objetivo fue identificar variedades criollas de las especies mencionadas con características agronómicas sobresalientes para su utilización en el mejoramiento genético del frijol común. De un grupo de materiales recolectados en Chihuahua, Durango y Sonora, se seleccionaron 11 genotipos contrastantes en cuanto a tamaño de grano, precocidad y rendimiento. Se evaluaron durante 2010 y 2011 bajo condiciones de temporal en Bachiniva, Chihuahua (28° 47' 19.32", latitud norte, 107° 16' 11.64" longitud oeste, 2012 msnm), nueve genotipos de frijol común y dos de frijol tepari y se compararon con la variedad dominante en el mercado, Pinto Saltillo. Se utilizó un diseño experimental en bloques completos al azar con cuatro repeticiones. Se utilizó la dosis de fertilización 3050-00 de N-P-K incorporada al suelo durante la siembra. En 2010 el genotipo de frijol común 'Amarillo Guachochi' fue el de mayor rendimiento con 1 599 kg ha^-1, 25.4% más que Pinto Saltillo. El frijol Tepari Café, a pesar de su bajo peso de 100 semillas, estuvo entre los de mayor rendimiento en 2010, mostrando un potencial de rendimiento similar al del testigo. En 2011 las condiciones fueron de extrema sequía, así, el genotipo Rosa La Bufa con 376 kg ha^-1, fue el de mayor rendimiento. A través de años, Pinto Saltillo fue el más estable en peso del grano cuyo peso en 2011 se redujo en menos del 1% en comparación con 2010; también los dos genotipos de frijol Tepari mostraron el mismo peso de grano en ambos años. Se identificaron genotipos de frijol común de mayor precocidad, potencial de rendimiento y tamaño de grano que el testigo que pudieran ser utilizados en el mejoramiento.

Palabras clave: frijol Tepari, frijol común, mejoramiento genético, precocidad.

Abstract

Key word: common bean, earliness, genetic improvement, tepary bean.

Introducción

En la región productora de frijol de Chihuahua, comprendida principalmente por los municipios de Namiquipa, Riva Palacio, Cuauhtémoc, Cusihuriachi y Guerrero, el rendimiento promedio de frijol en años normales en precipitación (precipitación adecuada para el cultivo) es de 1 337 kg ha^-1, en años regulares es de 785 kg ha^-1y en años con sequía severa es de 367 kg ha^-1 (Ávila et al. 2003). Esta situación es similar en todo el altiplano semiárido, que abarca desde Chihuahua hasta el centro de Querétaro. La necesidad de aumentar la productividad y producción del frijol común en México es urgente, ya que el rendimiento medio de este cultivo se ha mantenido en alrededor de 760 kg ha^-1 (SAGARPA, 2010), e inclusive en 2011 por efecto de una severa sequía registrada en el Altiplano, la cosecha solo representó 35% de lo que obtiene normalmente en el ciclo primavera-verano.

La diversidad genética es la base del fitomejoramiento de cualquier especie; así, el éxito de un programa de mejoramiento depende de la disponibilidad de diversidad genética y la elección del método o métodos más apropiados para resolver el o los problemas que se van a atacar (Cárdenas, 2000; Singh, 2002). En la actualidad se sabe que México es un centro de origen y diversidad primaria de los frijoles común (Bitocchi et al, 2012) y Tepari (Debouck, 1999; Muñoz et al, 2006), entre otros. En un estudio sobre la distribución de 25 especies silvestres el género Phaseolus en México, López et al. (2005) señalaron que por su distribución P. acutifolius se encuentra entre las de menor requerimiento de humedad, con alta adaptación a ambientes cálidos; es decir, es tolerante al calor.

La principal área de distribución, y probablemente de origen, de P. acutifolius es el desierto sonorense de Norte América; esta planta es de ciclo corto y produce grano de alta calidad proteína adecuada a la nutrición humana y posee resistencia al tizón común (Xanthomonas campestris pvphaseoli). Sin embargo, la mayor parte de la diversidad disponible en la forma silvestre y variedades criollas de esas especies permanece sin utilizase y debido a un efecto de 'cuello de botella' ocurrido durante el proceso de domesticación a partir de un reducido número de poblaciones silvestres, existe mayor diversidad en la forma silvestre de ambas especies. En particular, la diversidad disponible en el frijol Tepari cultivado, es muy baja (Debouck, 1999).

Por otra parte, el desarrollo de variedades de fríjol de mayor potencial de rendimiento en condiciones de temporal, es fundamental para mejorar la competitividad del sistema producto y son un factor que podría mitigar el déficit nacional para suplir las necesidades alimenticias de la población con una fuente de bajo costo, rica en aminoácidos y carbohidratos (López y Ligarreto, 2006). Para lograr lo anterior, además de recursos económicos, es necesario contar con recursos genéticos diversos que permitan identificar y utilizar fuentes de características específicas superiores, como son la precocidad y resistencia a la sequía, características importantes para disminuir los riesgos en la producción de frijol bajo temporal en la región semiárida.

La generación de variedades con alto rendimiento y tolerancia a los principales factores bióticos y abióticos, con las características de calidad de grano que demandan los consumidores, es uno de los objetivos primordiales del programa de mejoramiento genético del frijol (Acosta et al, 2004). Para lograr avances sistemáticos en el mejoramiento es necesario disponer de una amplia base genética (Singh, 2002).

El objetivo de esta investigación fue determinar el rendimiento de doce genotipos de frijol común y Tepari recolectados en Chihuahua, Durango y Sonora, con el fin de detectar materiales con mayor rendimiento, mayor tamaño de grano y mayor precocidad que la variedad de frijol Pinto Saltillo, con fines de mejoramiento genético. Se evaluaron bajo condiciones de temporal genotipos contrastantes en cuanto a tamaño de grano, precocidad y rendimiento.

Materiales y métodos

Localidad de prueba. La investigación se llevó a cabo durante los ciclos primavera-verano 2010 y 2011 en terrenos de la Estación Experimental del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias en Bachiniva, Chihuahua, México: 28° 47' 19.32", de latitud norte, 107° 16' 11.64" longitud oeste, a una altitud de 2012 msnm. El suelo del sitio experimental es un suelo franco arcilloso con 43% de arena, 28.72% de limo y 28.28% de arcilla, libre de sales, alto contenido de materia orgánica (2.01%); el terreno tiene una leve pendiente menor de 1%. Este suelo se considera representativo de los suelos cultivables de la región.

Conducción del ensayo. Se establecieron doce genotipos de frijol (Cuadro 1), 12 semillas porm lineal de surco; la siembra se realizó en 2010, el 3 y 15 de julio en 2011. Se determinaron las siguientes características: días a floración y a madurez fisiológica determinados a partir de la siembra, rendimiento en kg ha^-1 y peso de 100 semillas en g. Se utilizó la dosis de fertilización 30-50-00 de N-P-K, aplicada al momento de la siembra. De los genotipos evaluados, ocho fueron recolectados en áreas de temporal del estado de Chihuahua: Amarillo Guachochi, Ojo de Cabra 098, Blanco California, Pinto 343, Cabra La Bufa, Pinto Saltillo, Morado 420, Rosa la Bufa, dos en Durango: Rojo Cuarentero y Bayo Blanco y dos en Sonora: Tepari Café y Tepari RS, éstos dos últimos de la especie Phaseolus acutifolius L., mientras que los diez primeros de P. vulgaris L. Todos los genotipos son de habito indeterminado postrado tipo III (Singh, 1982).

Se utilizó un diseño experimental en bloques completos al azar con cuatro repeticiones. Cada repetición constó de dos surcos de 6 m de longitud. Para calcular el rendimiento por hectárea el grano fue estandarizado a 11% de humedad. Para analizar los datos determinados en los ensayos, se utilizó el paquete estadístico SAS V.1.0 (SAS, Institute, 2004) y para la comparación de cada genotipo con el testigo Pinto Saltillo la prueba de la diferencia mínima significativa (DMS) a unap< 0.05.

Contrastes ortogonales. Con los resultados del rendimiento de cada ciclo de cultivo se realizó un análisis de contrastes ortogonales (Steel y Torrie, 1996), para ello se utilizo el paquete SAS arriba mencionado. Los contrastes evaluados fueron: 1) Tepari vs frijol común; 2) Tepari vs Pinto Saltillo; y 3) criollos de frijol común vs Pinto saltillo. Se realizaron por año porque los resultados de cada año fueron diferentes debido a las diferencias entre años en la precipitación ocurrida en el sitio experimental (Figura 1) y en consecuencia en el nivel de rendimiento obtenido.

Resultados y discusión

La precipitación durante el ciclo de cultivo en 2010 fue de 351 mm, considerándose como adecuada para la producción de frijol de temporal, principalmente por su distribución. En 2011 sólo llovió 246mm (Figura 1) con una severa sequía intraestival provocada por un periodo de 24 días sin precipitación, considerándose como un año con sequía severa para la para producir frijol de temporal en el estado (Ávila et al, 2009).

Rendimiento de grano

En este ciclo, debido a la presencia de patógenos del suelos hubo incidencia de pudriciones de raíz, probablemente por Fusarium spp. y el Tepari Café presentó mayor mortandad de plantas con 44.5% y el Blanco California el menor grado con 25% (Cuadro 1). Estos porcentajes de reducción se calcularon al considerar la siembra de 12 semillas por m lineal de surco y el número de plantas cosechadas por parcela. Resultados similares de rendimiento para Pinto Saltillo baj o condiciones de temporal fueron reportados por Sánchez et al. (2001). Rendimientos similares para frijol Tepari han sido reportados (Nabhan y Felger, 1978; Nahban y Teiwes, 1983; Pratt y Nahban, 1988; Debouck, 2011). A pesar del alto porcentaje de plantas muertas por pudriciones de raíz y de haber sido recolectado en Sonora, el Tepari Café mostró alto potencial de rendimiento en el sitio experimental; sin embargo, su uso en el mejoramiento del frijol común no será en el corto plazo por problemas inherentes a la dificultad de recuperar progenies viables en cruzas inter especificas ya que esta especie forma parte del acervo terciario del frijol común (Debouck, 1999).

Por otra parte, el genotipo Blanco California se podrá utilizar como fuente de resistencia a las pudriciones de la raíz, característica rara en genotipos con este color de grano, los que se consideran susceptibles por falta de pigmentos en la testa (Basra, 1995).

En 2011 se observaron diferencias estadísticas altamente significativas (p< 0.01) para rendimiento de grano, siendo el mejor genotipo de frijol común el Rosa La Bufa con un rendimiento de 376 kg ha^-1, 105% más que Pinto Saltillo; también fueron superiores en rendimiento todos los demás genotipos excepto Pinto 343. En forma similar a 2010, el Tepari Café presentó mayor mortalidad de plantas por pudriciones de raíz con 54.1% y Cabra La Bufa tuvo el menor grado de mortalidad con 20.5%. Resultados similares de rendimiento en ambientes adversos reportó Sánchez et al. (2001) para Pinto Saltillo. Rendimientos similares para frijol Tepari fueron reportados por Debouck, (2011); sobre esta especie, también se puede consultar Nabhan y Felger, (1978), Nahban y Teiwes, (1983) y Pratt y Nahban, (1988). Los resultados observados en la disminución de plantas cosechadas en los genotipos de frijol Tepari indican su susceptibilidad a las pudriciones de raíz causadas por patógenos del suelo.

Peso de 100 semillas. En 2010 el genotipo de mayor peso de grano fue Morado 420 de frijol común, recolectado en Chihuahua; 27% mayor peso que Pinto Saltillo (Cuadro 1). También mostraron tamaño grande el Blanco de California 27% más que Pinto Saltillo, Amarillo Guachochi con 22%, y Bayo Blanco 21%, los cuales pueden ser utilizados como fuente de peso o tamaño de grano en el mejoramiento; por el contrario, los dos genotipos de frijol Tepari mostraron el menor peso de 100 semillas. El tamaño y aspecto físico del grano (color y forma), conforman un fuerte atractivo visual para los consumidores (Castellanos et al, 1997).

En 2011 el genotipo de mayor tamaño de grano fue el Pinto Saltillo; en éste ciclo con una menor precipitación el Morado 420 presentó 26% menos peso de 100 semillas que Pinto Saltillo. Los genotipos con menor peso fueron los dos Tepari, Café y RS con 12 y 13.2 g por 100 semillas, peso característico de la especie (Idourime y Weber, 1995), peso ligeramente mayor al presentado a 2010; es decir, el tamaño o peso del grano del frijol Tepari es de manera intrínseca de menor tamaño que el de frijol común (Debouck, 1999) y también conservaron su peso en condiciones de extrema sequía.

Al analizar la reducción del peso de 100 semillas en los dos ciclos, se observa que Pinto Saltillo es de los genotipos más estables con tan sólo 0.86 % de reducción de 2010 a 2011. La reducción observada en el peso del grano se debió a la reducción en la duración de la etapa reproductiva por la aceleración de la madurez causada por la sequía ocurrida durante la etapa reproductiva (Figura 1). El genotipo más inestable fue Blanco California con 41% de reducción. Se destacan los genotipos Rojo Cuarentero, Tepari Café y Tepari RS que presentaron un ligero incremento del peso de 100 semillas (Cuadro 1) y que también podrían ser considerados como estables para ésta característica. Resultados similares para peso de 100 semillas en Pinto Saltillo fueron reportados por Sánchez et al. (2001). Una singularidad importante contrastante entre el frijol Tepari y el frijol común, es el tamaño del grano, el cual es significativamente menor en el frijol Tepari (Debouck, 1999). Lo cual es peculiar, éstas especies difieren en características morfológicas de las hojas y vainas y componentes del grano (Idouraime y Weber, 1995).

Días a floración y madurez. En 2011 la etapa vegetativa fue más reducida que en 2010, en parte porque la fecha de siembra de 2011 se realizó 12 días después que la de 2010, respuesta normal si se considera que la mayoría de los genotipos criollos de frijol común del Altiplano de México son sensibles al fotoperíodo (White y Laing, 1989) y conforme se retrasa la fecha de siembra, se acorta el día, responden reduciendo su periodo vegetativo, lo cual se considera una característica adaptativa (Acosta-Gallegos y White, 1997). En 2010 y 2011 todos los genotipos estudiados fueron más precoces que Pinto Saltillo para los días a la floración (Cuadro 2), destacando Rosa La Bufa y Morado 420. Similares días a floración fueron reportados por Sánchez et al. (2001) para Pinto Saltillo; así como un número similar de días a floración de los frijoles Tepari fueron reportados por CIAT (1979) y Debouck (2011).

En 2010 se observaron diferencias altamente significativas (p< 0.01) para madurez fisiológica, destacando los de frijol Tepari que maduraron 18 d antes que Pinto Saltillo (Cuadro 1). Rojo Cuarentero, Rosa La Bufa y Bayo Blanco maduraron 10 días antes; Blanco California, Pinto 343, Morado 420, Ojo de Cabra 098, Amarillo Guachochi y Cabra La Bufa maduraron seis días antes que Pinto Saltillo. Los días a madurez fisiológica son de especial importancia para ambas condiciones riego y temporal.

En el caso de riego, los productores necesitan variedades de ciclo corto que maduren en un determinado número de días, para poder realizar siembra y cosecha tempranas para vender el grano al mejor precio. Esas variedades también pueden usarse en temporal en caso de que la temporada de lluvias se retrase; esta característica se considera valiosa en temporal porque a medida que la siembra es más tardía, se incrementa el riesgo de daño por heladas al final del ciclo (Osuna et al, 2011) y permite el escape a la sequía terminal que ocurre al final del ciclo del cultivo.

Contrastes ortogonales

En 2010. El análisis de contrastes ortogonales del rendimiento, mostró diferencias estadísticas significativas entre el frijol Tepari vs frijol común (p< 0.01) (Cuadro 3). El rendimiento promedio de los dos Tepari fue de 1 180 kg ha^-1 mientras que el del frijol común (n= 10) de 1 288 kg ha^-1. El frijol común superó al Tepari, y a pesar de que el rendimiento de ambas especies se considera alto, la demanda por el frijol Tepari es muy baja, concentrada en el noroeste del país y su utilidad sería como una fuente de resistencia a enfermedades (Singh y Muñoz, 1999) y a factores abióticos como son sequía y alta temperatura a los que se consideran resistentes (Parsons y Howe, 1984; Debouck, 1999). Para la utilización directa del frijol Tepari, ya sea para el consumo humano directo o para la industria, es necesario el mejoramiento per se de la especie, cuyo tamaño de grano no es atractivo para los consumidores(as). Su consumo en los estados del noroeste del país, así como del suroeste de los EE. UU., probablemente se debe a la tradición ancestral de los grupos nativos. En lo que se refiere a la comparación de los Tepari con Pinto Saltillo, éste último resulto significativamente superior (1 599 vs 1 180 kg ha^-1); asimismo, Pinto Saltillo superó al promedio de los genotipos criollos de P. vulgaris (contraste 3). Por sus características de resistencia sequía y calidad de grano, entre las de su tipo, Pinto Saltillo se ha convertido en la variedad dominante en el mercado estatal y nacional (Ávila et al., 2003).

Para 2011. En éste ciclo el contraste entre los Tepari y el frijol común fue similar a 2010, resultando los genotipos criollos de P. vulgaris superiores al Tepari, mientras que al comparar los Tepari y criollos de P. vulgaris con Pinto Saltillo, estos fueron superiores al testigo. Esto indica que bajo condiciones de sequía extrema, en ambas especies existen genotipos criollos superiores al testigo y podrían ser fuente de resistencia útil contra ese factor abiótico, como ha sido señalado por varios autores (Parsons y Howe, 1984; Debouck, 1999). Debido a los efectos del calentamiento global, el frijol Tepari es objeto de renovado interés porque posee atributos agronómicos interesantes como son tolerancia a sequía, salinidad y alta temperatura (Bayuelo-Jiménez et al., 2002; Turen et al, 2005).

En un estudio sobre la expresión diferencial génica en la raíz, se comparó bajo condiciones de sequía a través de microarreglos a P. acutifolius con P. vulgaris (Micheletto et al., 2007). Los genes de mayor expresión bajo sequía se secuenciaron y su función inferida con base en su similitud con genes anotados en bases de datos. En P. vulgaris sólo 65 genes fueron responsivos a sequía en comparación con 488 en P. acutifolius. La mayor clase funcional en P. acutifolius fueron genes novedosos relacionados con la respuesta a sequía. El determinar la función de esos genes novedosos en la fisiología de las raíces y su resistencia a sequía, seria una contribución valiosa para el mejoramiento per se de la especie o para cruzas inter específicas.

La importancia de las variedades criollas de ambas especies, P. vulgaris y P. acutifolius, con su diversidad y características de rusticidad y resistencia asociada no se puede negar. Ésta diversidad se ha desarrollado a través del tiempo en respuesta a los factores ambientales que limitan el rendimiento. Por esas características ventajosas los productores de áreas marginales, que no comercializan grandes volúmenes de grano, conservan y utilizan esos genotipos. La evaluación sistemática de esos genotipos permitirá su utilización en el mejoramiento del frijol común en el corto plazo y en el mediano el mejoramiento per se del frijol Tepari. Como fue señalado por Singh (2001), el conocimiento, acceso y uso de la diversidad genética disponible en los parientes silvestres y cultivados, son esenciales para ampliar la base genética de los cultivares y lograr el mejoramiento sostenido en el frijol común.

Conclusiones

Los recursos genéticos disponibles en México de frijol domesticado y silvestre, son abundantes pero hasta la fecha subutilizados, principalmente por falta de caracterización de los mismos. En este estudio los genotipos criollos con mayor rendimiento en 2010 y 2011 fueron Amarillo Guachochi y Rosa La Bufa, respectivamente, ambos de frijol común P. vulgaris, los cuales pueden ser utilizados para mejoramiento genético de la especie en cuanto a esta característica. Asimismo, todos los genotipos estudiados fueron más precoces para florear y madurar que Pinto Saltillo destacando Tepari RS y Tepari Café de P. acutifolius, Rojo Cuarentero, Rosa La Bufa y Bayo Blanco de P. vulgaris.

El genotipo Tepari Café estuvo entre los de mayor rendimiento en 2010, y mostró un potencial de rendimiento similar al testigo; sin embargo, la demanda comercial del grano de frijol Tepari es baja, se localiza en Sonora y Sinaloa y en su mayor parte es para autoconsumo. También hay un consumo limitado en la región del Soconusco, Chiapas. A pesar de lo anterior, y por sus características de resistencia a sequía y a altas temperaturas, aunado a el cambio climático global que en forma acelerada se ha establecido, ésta especie deberá utilizarse en el mejoramiento del frijol común y mejorarse y explotarse per se para ambientes extremos.

A través de años, entre los genotipos de frijol común, Pinto Saltillo fue el más estable en peso del grano, en 2011 bajo una severa sequía éste se redujo en menos del 1% en comparación con el de 2010, mientras que el Blanco California se redujo 41%. Los dos genotipos de frijol Tepari, también resultaron estables en esta característica.

La estabilidad en el tamaño del grano es una característica deseable para la comercialización. La predominancia de genotipos de P. vulgaris de ciclo corto entre los materiales evaluados indica la importancia de esta singularidad bajo las condiciones del temporal errático predominante en el área de estudio, particularmente en las localidades donde fueron colectados. Los genotipos sobresalientes en rendimiento, tamaño de grano y precocidad podrían ser utilizadas en el mejoramiento del frijol común para condiciones de temporal.

Literatura citada

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