Temperatura y precipitación de los sitios de colecta de variedades nativas de frijol ayocote (Phaseolus coccineus L.)*
Temperature and precipitation from collections site of native varieties of runner bean (Phaseolus coccineus L.)
Ma. Luisa Patricia Vargas Vázquez1§, José Socorro Muruaga Martínez1 y Alfredo Pérez Guerrero2
1 Campo Experimental Valle de México- INIFAP. Carretera Los Reyes-Texcoco km 13.5, Coatlinchán, Estado de México. C. P. 56250. Tel. 01 595 921-26-57. Ext. 176. (ymuruaga@hotmail.com). §Autora para correspondencia: patricia_vargas_mx@yahoo.com.
]]> 2 Colegio de Postgraduados, carretera México-Texcoco, km. 36.5. Montecillo, Texcoco, Estado de México. C. P. 56230. Tel. 595 95 2 02 00. (pg.alfred@gmail.com).
* Recibido: enero de 2013
Aceptado: junio de 2013
Resumen
La conservación y regeneración de semilla de la colección de frijol ayocote del banco de germoplasma del INIFAP requiere conocer el clima de los sitios de domesticación de la especie. En 2010, en el Campo Experimental Valle de México, se registraron los datos de pasaporte, localidad, estado, altitud, coordenadas geográficas, precipitación, y temperatura mínima y máxima media anual de dichos sitios. Para ello se utilizaron datos y mapas de García y CONABIO (1998) escala 1:1000000; el "software" SIG ARC-INFO, versión 8.0 y el "hardware" SPARCstation, SUN OS, versión 5.5.1 del laboratorio de Sistemas de Información Geográfica del instituto. Las 798 accesiones de la colección se domesticaron en 140 sitios de 13 estados del territorio nacional, 80% en altitudes de 1 500 a 2 500 msnm precipitación de 500 a 1 000 mm anuales. El amplio rango de temperatura mínima y temperatura máxima separó los sitios en: muy fríos, de -5 a 1 °C en la noche y de 21 a 31 °C en el día; fríos de 3 a 5 °C en la noche y de 25 a 33 °C en el día; y semifríos de 6 a 9 °C en la noche y de 25 a 37 °C en el día. La distribución de variedades criollas de la especie se concentra sobre todo en zonas altas y húmedas del territorio nacional, aunque también se adapta a zonas semiáridas con poca precipitación y muy cálidas.
Palabras clave: Phaseolus spp., bancos de germoplasma, biogeografía.
Abstract
]]> The conservation and regeneration of seed collection of runner bean of the germplasm bank from INIFAP requires knowing the weather sites of domestication of the species. In 2010, at the Experimental Station of Valle de Mexico, were registered the passport data, locality, state, altitude, geographical coordinates, precipitation, minimum and maximum temperature and annual average of such sites. For this data and maps from Garcia and CONABIO were used (1998) 1:1 000 000 scale, the "software" GIS ARC-INFO, version 8.0 and the "hardware" SPARCstation, SUN OS, Version 5.5.1 from the Laboratory of Geographic Information Systems from INIFAP. The 798 accessions in the collection were domesticated in 140 sites in 13 states of the country, 80% at altitudes from 1 500 to 2 500 masl, precipitation from 500 to 1 000 mm annually. The wide range of minimum and maximum temperature separated sites into: very cold, -5 to -1 °C at night and 21 to 31 °C during the day, cold 3 to 5 °C at night and 25 to 33 °C during the day, and semi cold 6 to 9 °C at night and 25 to 37 °C in the day. The distribution of native varieties of the species are concentrated in high and humid areas of the country, but also adapted to semi-arid with little rainfall and very warm.Key words: Phaseolus spp., germplasm bank, biogeography.
Introducción
La colección de frijol ayocote Phaseolus coccineus L. del banco de germoplasma del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), consta de 798 accesiones colectadas principalmente de la zona central del territorio mexicano en la década de los años 60 del siglo XX. En la actualidad es necesario conocer el clima de los sitios de domesticación de la especie para complementar sus datos de pasaporte y facilitar la regeneración de la semilla resguardada.
Éste trabajo registra la ocurrencia de precipitación y temperaturas mínima media anual y máxima media anual en dichos sitios. La diversidad de climas en el territorio mexicano se debe a: su situación geográfica dentro de la zona de transición entre las áreas templadas y tropicales del planeta, al dominio de diversos sistemas de viento, su gran extensión en latitud, su situación entre dos grandes océanos, pero sobre todo por su gran variación en altitud que originan contrastes climáticos notables en distancias cortas debido a que las grandes sierras actúan como barreras climáticas que modifican la cantidad de lluvia y temperaturas, lo cual origina que dentro de una misma región puedan encontrarse distintos grados de humedad y temperatura (Vidal, 2005). La Sierra Madre Occidental establece un puente de clima húmedo entre las zonas tropical y templada el cual junto con el puente climático de la vertiente del golfo, constituyen dos pasos esenciales para la difusión de las especies vegetales así como para los contactos entre civilizaciones (Bataillon, 1993).
El frijol ayocote como se le nombra en el centro de México del mex. Ayecotli, frijol mucho más grueso que el común (Santamaría, 2005) recibe otros nombres como frijolillo en Hidalgo (probablemente forma silvestre), frijol de risa y yexixima en Tlaxcala, frijolón en Querétaro, frijol cubinche en San Luís Potosí, shut chenek en Chiapas, shashan en Veracruz y kumat en Guatemala (Debouck, 2000). Está ampliamente distribuido en el Valle de México, entre 2 300 y 3 000 m de altitud en sitios con pastizal, matorral o bosque de pino y encino (Rzedowski y Rzedowski 2001).
En la década de los 90, Debouck (1994) señala que el frijol ayocote fue domesticado en las zonas altas y húmedas de México y después indica que el frijol ayocote silvestre crece en sitios desde 1 400 a 2 800 msnm en bosques húmedos de altura desde Chihuahua, México hasta Panamá, y que al igual que P. polyanthus soporta precipitaciones mayores que otras especies desde 400 hasta 2 600 mm al año siempre y cuando el suelo tenga buen drenaje (Debouck, 1997).
La forma cultivada de P. coccineus con frecuencia es anual, pero puede sobrevivir muchos años en el campo debido a su engrosada raíz carnosa o bien en lugares donde se favorezca su crecimiento. Estos cultivares son altamente variados con semillas de muchos colores y patrones de moteado, en tanto que las formas silvestres de una sola localidad es menos variable (Debouck, 2000).
La gama de temperaturas en que crecen las plantas varía según la especie, las plantas árticas y alpinas prosperan en un ambiente de temperatura de 0 a 10 °C; las especies de la zona templada crecen entre 5 y 45 °C, mientras que las tropicales están adaptadas a una variación de temperatura de 10 a 45 °C. Además, las raíces tienen una temperatura óptima para el crecimiento más baja que la parte aérea o vástago de la planta (Miller, 1967) y como la temperatura del suelo es diferente de la del aire, las plantas deben tener diferentes temperaturas cardinales (mínima, máxima y óptima) para raíces y vástagos. Además, existe una inducción de las bajas temperaturas a órganos de almacenamiento subterráneos como tubérculos y bulbos, por ejemplo en papa la formación de tubérculos ocurre cuando la temperatura de la noche baja de 20 °C (Salisbury y Ross, 1985).
]]> Las plantas de frijol ayocote pueden tener un ciclo anual o perenne, y es muy posible que la perennidad esté dada por su raíz carnosa, y a cual no debe ser considerada como un tubérculo. En la actualidad no existen estudios que señalen cuál es el factor que impulsa el desarrollo o formación de la raíz carnosa en la planta de ayocote, y tampoco se ha diferenciado material basándose en dicho carácter. En cuanto a la perennidad del ayocote, Hernández, et al. (1979) señalan que como planta anual se siembra en monocultivo o intercalado con maíz. Las plantas que se intercalan con maíz pueden ser de guías cortas (en climas sub-húmedos con lluvias en el verano y con heladas durante el invierno), o plantas trepadoras que maduran mucho después que el maíz (en climas calientes y subhúmedos con lluvias en el verano y en áreas libres de heladas). Como planta perenne se siembra el primer año asociado con maíz y el segundo como monocultivo, o de nuevo asociado con maíz o con árboles frutales.Miranda (1978) señaló que la temperatura es uno de los factores ecológicos que ha limitado la dispersión de las poblaciones de P. coccineus. Estudios recientes de los ayocotes de la subprovincia fisiográfica Carso Huasteco muestran el efecto de la temperatura de su sitio de origen en la fenología de la planta. Las plantas que al cultivarse en Chapingo a inicios de julio, tuvieron ciclo corto (100100 días), fueron colectadas en sitios muy fríos donde la temperatura mínima media anual puede bajar hasta -2 °C, y los más tardíos (110-120 días) en sitios donde la temperatura mínima media anual sube de 2 a 4 °C (Vargas et al, 2011).
Cada especie tiene en su ciclo de vida una temperatura mínima debajo de la cual no crece, una temperatura óptima en la cual crece a su tasa máxima, y una temperatura máxima por encima de la cual no crecerá e incluso morirá. La planta de frijol común puede soportar temperaturas extremas entre 5 y 40 °C (Masaya y White, 1991). Como en el frijol ayocote no se conocen estos datos y solo se ha indicado que es una especie adaptada a climas templados, a continuación se pretende hacer una clasificación de sitios de colecta de 798 variedades nativas de acuerdo a la ocurrencia de temperatura mínima y máxima en dichos ambientes. Se utiliza la temperatura mínima media anual y la máxima media anual sin puntualizar los meses o estaciones del año debido a la diversidad de ambientes que a su vez origina un gran número datos a analizar. Así solo hacemos el primer acercamiento al conocimiento de la temperatura ambiental en los sitios donde campesinos de al menos 10 generaciones anteriores a la nuestra, han mejorado los ayocotes por selección empírica.
Materiales y métodos
Se determinó la localidad y municipio, estado o entidad federativa, altitud, precipitación total anual, temperatura mínima media anual y temperatura máxima media anual de los sitios de colecta de 978 accesiones de la forma cultivada de frijol ayocote (variedades nativas). Para ello se utilizaron datos y mapas de García, y CONABIO (1998) escala 1:1000000; el "software" SIG ARC-INFO, versión 8.0 y el "hardware" SPARCstation, SUN OS, versión 5.5.1 del laboratorio de Sistemas de Información Geográfica del INIFAP.
Se establecieron rangos de altitud con amplitud de 500 m, y de precipitación con amplitud de 500 mm. Se clasificaron por grupos las accesiones de acuerdo a la ocurrencia de temperatura mínima y máxima media anual de los sitios de colecta y se contó el número de accesiones dentro de cada grupo. Se hicieron análisis de correlación de la altitud, precipitación, temperatura mínima y temperatura máxima media anual de los sitios de colecta con el paquete estadístico SAS (1989).
Resultados
Las 798 accesiones fueron colectadas en 140 sitios de 12 estados del territorio nacional: Puebla 65, Tlaxcala 17, México 17, Veracruz 12, Oaxaca 8, Querétaro 5, Chiapas 5, Guanajuato 4, San Luís Potosí 2, Hidalgo 2, Michoacán 2, y Aguascalientes 1.
]]> En general, los resultados concuerdan con Debouck (antes citado) quien señala que el ayocote fue domesticado en las zonas altas y húmedas de México. De los 140 sitios, la mayoría, 80% tienen altitudes de entre 1 500 y 2 500 msnm, y se cultivan en sitios con una precipitación anual que va desde 300 hasta 4 500 mm lo cual señala la amplia adaptación de la especie a diversos ambientes de humedad (Figuras 1 y 2). La correlación entre la precipitación y la altura sobre el nivel del mar de los sitios de colecta fue de -0.47 que indica tendencia a mayor humedad en los sitios bajos.
Asimismo, en un año la temperatura mínima (nocturna) en dichos sitios va desde -5 hasta 9 °C; y la temperatura máxima (diurna) va desde 21 hasta 37 °C. Estudios anteriores han señalado que P. coccineus podría considerarse una especie tolerante tanto a condiciones frías como cálidas, lo que podría explicar su capacidad de distribución en casi todos los tipos climáticos del país (López- Soto, et al, 2005).
La correlación entre altitud y temperatura mínima media anual fue de -0.66; y de altitud con temperatura máxima media anual de -0.43. Por lo que en estos sitios, la disminución de temperatura no se debe sólo a una mayor altitud. Sino también, aunque en menor media, a la latitud y topografía de dichos sitios.
Dada la amplitud de los rangos de temperatura mínima y máxima que ocurre en un año, inferimos la posible existencia de plasticidad fenológica en las plantas de esta colección como respuesta a la temperatura.
Para facilitar la comprensión de las características climáticas de los 140 sitios donde ha evolucionado y domesticado el frijol ayocote de la colección, éstos sitios se clasificaron de acuerdo a la ocurrencia de temperatura mínima o de la noche en tres grupos: muy fríos, de 1 a -5 °C; fríos, de 1 a 5 °C; y semifríos, de 5 a 9 °C (Figura 3). Los cuales a su vez se subdividieron en cuatro, dos y tres subgrupos respectivamente. Así los muy fríos de subdividieron en sitios con una temperatura mínima de -5, -3, -1 y 1 °C; los fríos en 3 y 5 °C, y los semifríos en 6, 7 y 9 °C (Figura 4).
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Sitios muy fríos. Más de la mitad de los sitios (567) tienen temperatura mínima o de la noche de -5 a 1 °C y temperatura máxima o del día de 21 hasta 31 °C. Dentro de este rango se distinguen cuatro subgrupos: 10 accesiones de sitios con -5°; 98 accesiones de sitios con -3°; 298 accesiones de sitios con -1 °C; y 161 accesiones de sitios con 1 °C. Éstas son muy bajas temperaturas incluso para especies de zonas templadas. No obstante, la adaptación genética a las temperaturas mas frías asociadas a grandes altitudes mejora la resistencia a heladas y el daño por heladas puede minimizarse si la exposición al frío es lenta y gradual, pero la exposición repentina a temperaturas cercanas a cero grados ciertamente producirán daño (Taiz y Zeiger, 1991). En el ayocote el consumo de sus semillas tiernas permite expandir el cultivo hacia altitudes mayores porque la raíz carnosa produce un segundo crecimiento después de heladas ligeras (Debouck, 1997).
La amplia distribución de temperatura diurna permitió separar las accesiones en tres grupos: 16 con temperatura semicálida (21 °C); 284 cálida (23 y 25 °C); y 267 muy cálida (de 27 a 31 °C). Aunque en la mayoría de éstos sitios la temperatura mínima baja a menos de 0 grados, la máxima llega a ser cálida e incluso muy cálida (Figura 2). Las diferencias entre temperatura del día y la noche fueron de 22 hasta 32 °C. La ocurrencia de lluvia en estos sitios muy fríos varió de 200 hasta 2 500 mm de precipitación anual. Éstos sitos se localizan en 86 localidades de 12 estados del centro del territorio mexicano (Cuadro 1).
Sitios fríos. 1 50 accesiones vienen de sitios con temperatura nocturna fría (de 1 hasta 5 °C) y de éstas se formaron tres subgrupos: 10 accesiones de sitios con 1 °C; 36 accesiones de sitios con 3 °C; y 104 accesiones de sitios con 5 °C.
La temperatura diurna separó las accesiones como sigue: 148 vienen de sitios con temperatura diurna muy cálida (de 27 a 33 °C) y sólo dos de sitios con temperatura diurna cálida (25 °C). Las diferencias de temperatura entre el día y la noche en este grupo fueron de 20 hasta 28 grados. La ocurrencia de lluvia en estos sitios varió de 550 hasta 4 250 mm de precipitación al año. Los sitios con mayor precipitación anual fueron La Cortadura, Zoquiapan y Cuetzalan, Puebla de clima semicálido subhúmedo con lluvias todo el año.
Sitios semifríos. Sólo 78 accesiones vienen de sitios semifríos con temperatura de la noche de 5 a 9 °C y temperatura del día entre 25 y 37 °C. Éstas se dividieron en cuatro subgrupos: tres accesiones de sitios con 5 °C, 41 accesiones de sitios con 6 °C, 33 accesiones de sitios con 7 °C, y una accesión de un sitio con 9 °C.
La mayoría de estos sitios (70 accesiones) tienen una temperatura diurna muy cálida de entre 27 y 37 °C, y sólo 8 accesiones vienen de sitios cálidos con temperatura diurna de 25 °C. Al igual que en los sitios fríos, las diferencias de temperatura entre el día y la noche fueron de 20 a 28 grados.
]]> Conclusiones
La distribución de variedades criollas de frijol ayocote colectadas en el centro-sur del territorio mexicano permitió agrupar los sitios de domesticación de acuerdo a la ocurrencia de temperatura y precipitación.
La domesticación se llevó a cabo principalmente en zonas altas, frías y húmedas, aunque también existen algunos materiales desarrollados en zonas bajas, cálidas y con poca precipitación.
La clasificación aquí presentada permitirá en futuros estudios dilucidar: 1) la respuesta fenológica de la planta a la temperatura ambiente; 2) la relación entre los tipos de hábito de crecimiento del ayocote y el clima de su lugar de origen; y 3) la relación entre la temperatura de la noche y el desarrollo de la raíz carnosa de la planta, ya que se infiere que las variedades que tienden a la perennidad son aquellas de raíz carnosa domesticada en sitios muy fríos y que dicha raíz es una estrategia evolutiva de la planta para sobrevivir en un ambiente adverso.
Agradecimientos
La autora principal y coautores agradecen el financiamiento para este trabajo por parte del Servicio Nacional de Inspección y Certificación de Semillas- Sistema Nacional de Recursos Genéticos para la Alimentación y la Agricultura y del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias.
Literatura citada
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