Distribution and eco–climatic characterization of southern false serviceberry (Amelachier denticulata (Kunth) Koch) in Mexico

Carlos Alberto Núñez–Colín

Campo Experimental Bajío, Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias. km 6.5 Carretera Celaya – San Miguel de Allende. A. P. 112. Celaya, Guanajuato, C. P. 38110, MÉXICO. Correo–e: lit007a@gmail.com

Recibido: 8 de mayo, 2009.
Aceptado: 25 de octubre, 2010.

Resumen

El membrillo cimarrón (Amelanchier denticulata (Kunth) Koch) es un arbusto frutal nativo de México, del cual no existen suficientes estudios sobre su uso, distribución y diversidad. Este estudio tuvo como objetivo hacer un modelo de distribución, una caracterización eco–climática así como modelos actual y futuro de zonas adecuadas de cultivo de A. denticulata con el uso de Sistemas de Información Geográfica (SIG). El membrillo cimarrón se distribuyó principalmente en el centro de México. Se obtuvieron tres grupos climáticos; el grupo 1 presentó un clima C; el grupo 2, un clima A(C), y el grupo 3, un clima Bs. Las regiones más adecuadas de cultivo fueron Guanajuato, Querétaro e Hidalgo. Los tres diferentes grupos climáticos pueden tener germoplasma diverso, por lo que es importante colectar en cada uno de ellos. Las mejores regiones para establecer un banco de germoplasma in vivo son el noreste de Guanajuato, centro y sur de Querétaro y el sur de Hidalgo.

Palabras clave: SIG, colecta de germoplasma, frutales nativos de México, modelación climática, Malacomeles denticulata.

Abstract

The Southern false serviceberry (Amelanchierdenticulata (Kunth) Koch) is a fruit–bearing shrub native to Mexico, and there are not enough studies about the use, distribution, and diversity. This research aimed to make a distribution model and eco–climatic characterization as well as current and future models of suitable areas for cultivation of A. denticulata using Geographical Information Systems (GIS). The southern false serviceberry was distributed mainly in central Mexico. Three eco–climatic groups were found; group 1 showed climate C, group 2 climate A(C), and group 3 climate Bs. The most suitable regions of cultivation were Guanajuato, Queretaro, and Hidalgo. This research will serve as basis of planning the best conservation strategy of A. denticulata genetic resources and to design the correct way of collection. The three different climatic groups should have diverse germplasm, which is important collect from each group. The best regions to establish in vivo germplasm bank are northeast Guanajuato, central and southern Queretaro, and southern Hidalgo.

Key words: GIS, germplasm collection, native Mexican fruit crops, climate modeling, Malacomeles denticulata.

INTRODUCCIÓN

Especies del género Amelanchier de Norte América (Estados Unidos y Canadá) son utilizadas para la producción de frutillas (berries) especialmente la mora Sakantoon o Juneberry (Amelanchier alnifolia Nutt.) que está ampliamente estudiada (Mazza y Davidson, 1993) y que compite en el mercado con la Mora Azul o Blueberry (Vaccinium sección Cyanococcus) e incluso contiene mayor contenido nutrimental que este último (Mazza, 1982). En 1994 fueron registradas de manera oficial las primeras variedades comerciales de mora Sakantoon (Davison y St. Pierre, 1994), y éstas son utilizadas para la elaboración de mermeladas, jaleas y conservas de manera comercial, sobre todo en Canadá que están registradas alrededor de 400 ha; es el único cultivo frutal en el oeste de Canadá (Mazza y Davidson, 1993), pr lo que el membrillo cimarrón puede ser un frutal potencial en las zonas donde se desarrolla de manera natural.

A. denticulata también recibe el nombre de duraznillo, madronillo, membrillo, membrillo silvestre, acebuche, granjenillo, manzanita y mimbre en español, así como también tlaxisqui, tlaxistle, tomistlacatli, tlaxioqui, clasisle, tlachistle, yagalán y claldurazno en lenguas indígenas, y southern false serviceberry y big bed serviceberry en inglés (Vibrans et al., 2006).

Dentro del tratado de recursos fitogenéticos para la alimentación y la agricultura de la FAO (FAO, 2001), del cual México es parte, se menciona que hay que tratar de conservar y estudiar las plantas nativas que puedan tener un potencial para la mejor nutrición del hombre; en este sentido, el membrillo cimarrón puede ser una alternativa no sólo por su contenido nutrimental sino que existen reportes que especies de este género presentan alta tolerancia a sequía, y se adapta a diversos rangos de pH y de textura, así como una buena producción en suelos pobres (Stushnoff, 1991) y, que según la clasificación de los recursos genéticos de la FAO, esta especie puede ser considerada un cultivo subutilizado o abandonado (FAO, 2001).

Actualmente, el membrillo cimarrón fue incluido en estudios relacionados con la taxonomía y la filogenia de la familia Rosaceae, con especial énfasis al género Amelanchier, pero fue estudiada bajo el sinónimo de Malacomeles denticulata (H. B. K.) Jones (Campbell et al., 1995; Campbell et al., 2007). Jones (1945) describió Malacomeles como un género diferente, pero relacionado a Amelanchier; sin embargo, sólo lo diferenció por pocas características de flores, frutos y hojas. Más tarde, Robertson (1974) reportó que el género Malacomeles fue incluido como una sección del género Amelanchier. Sin embargo, Phipps et al. (1990) reportaron a M. denticulata (H. B. K.) Jones y a otras dos especies (M. nervosa (Decne.) Jones y M. paniculata (Rehder) Phipps) dentro del género Malacomeles, pero todas ellas presentaron un sinónimo como pertenecientes al género Amelanchier. Ambos géneros están estrechamente relacionados, además de considerar al género Peraphyllum, aunque este último presenta frutos no comestibles (Jones, 1945; Campbell et al., 1995; Campbell et al., 2007)

Recientemente, Rzedowski y Calderón (2005) y Vibrans et al. (2006) consideraron que estas especies del llamado género Malacomeles realmente pertenecen al género Amelanchier, lo que ya habían reportado anteriormente Stanley y Steyermark (1946) y Robertson (1974).

El membrillo cimarrón produce un fruto comestible, el cual es muy apreciado por la gente del centro y sur de México y, además, es un fruto parecido a los cultivos conocidos como frutillas o "berries" por su nombre en inglés. Rzedowski y Calderón (2005) reportaron la presencia de esta especie en los estados mexicanos de Aguascalientes, Chiapas, Distrito Federal, Guanajuato, Hidalgo, Jalisco, Estado de México, Puebla, Querétaro, Oaxaca, Tlaxcala y Veracruz. Sin embargo, reportes sobre su distribución general en México, las regiones donde podría cultivarse o sobre las diferentes condiciones climáticas donde se desarrolla no han sido reportadas completamente, existiendo sólo reportes de colectas taxonómicas.

Para empezar a hacer una colecta planificada de germoplasma de membrillo cimarrón es importante conocer la distribución y las diferentes variaciones climáticas donde esta especie mexicana se desarrolla, así como identificar las zonas potenciales de cultivo y su posible variación de dichas zonas debido al cambio climático. Todo esto puede obtenerse utilizando diversos métodos de Sistemas de Información Geográfica (SIG) (Jones et al., 2002; Hijmans et al., 2004; Guarino et al., 2002; Núñez–Colín y Goytia–Jiménez, 2009)

Dentro de los paquetes computacionales que realizan SIG para estudios de recursos fitogenéticos se encuentra Floramap versión 1.03 (Jones y Gladkov, 1999), que es un programa especializado para predecir y elaborar mapas de distribución de posibles áreas de adaptación climática de especies de vida silvestres a partir de patrones climáticos basados en datos de pasaporte. Este programa también es utilizado para hacer caracterizaciones eco–climáticas de las diferentes regiones donde es posible localizar un recurso fitogenético así como también hacer mapas probabilísticos de su distribución de manera natural y de las distintas regiones eco–climáticas donde se desarrolla. Este programa ha sido utilizado con éxito para la predicción de la distribución del género Passiflora en los países andinos (Segura et al., 2003), del género Crataegus en México (Núñez–Colín et al., 2008), de Guayaba (Psidium guajava L.) en México (Cazares–Sánchez et al., 2009) y de Jatropha curcas L. en México (Núñez–Colín y Goytia–Jiménez, 2009), así como para definir la mejor zona para establecer la colección núcleo del género Phaseolus en el continente americano (Tohme et al., 1995).

Otro programa es DIVA–GIS versión 5.4 (Hijmans et al., 2004), que es utilizado para construir modelos de zonas climáticas adecuadas actuales de un recurso fitogenético; esto es posible basándose en la base de datos climáticos denominada Worldclim (Hijmans et al., 2005) que considera datos climáticos reales del periodo 19502000; también puede construirse otro modelo con base en el modelo CCM3 (Govindasamy et al., 2003) que considera condiciones climáticas de dos veces la concentración de CO₂ causado por el cambio climático mundial basado en el efecto invernadero, y utiliza datos modelados del año 2000 hasta el 2050; este modelo predice el cambio de las zonas potenciales de cultivo de un recurso fitogenético dadas por el cambio climático.

MATERIALES Y MÉTODOS

Material vegetal

Se colectaron 168 datos de pasaporte de especímenes de herbario de A. denticulata (Cuadro 1) localizados en herbarios nacionales e internacionales incorporados a la Red Mundial de Información sobre la Biodiversidad–Especímenes (REMIB) de la Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad de México (CONABIO, 2008).

Análisis de Sistemas de Información Geográfica

Se llevaron a cabo dos diferentes análisis basados en SIG. El primero se hizo con el programa Floramap 1.03 (Jones y Gladkov, 1999), en donde se elaboraron mapas probabilísticos de su distribución general y de la distribución de las diferentes regiones climáticas donde se desarrolla el membrillo cimarrón basado en la construcción de un dendrograma de accesiones que se desarrollan en distintas zonas climáticas. Para ello, los mapas de probabilidad fueron calculados con las siguientes ponderaciones en el análisis en componentes principales: 0.85 en precipitación, 0.95 en temperatura media y 1.20 en la variación de la temperatura diurna, sin ponderación en donde todos los coeficientes son iguales a uno. Para la transformación de los datos de precipitación, para equipararlo con la escala de temperatura, se usó la transformación del Poder A de la lluvia (Rain Power A transform) con un coeficiente de 0.2. Además, se utilizaron sólo cinco componentes principales que explicaron 95.07 % de la varianza total (Jones y Gladkov, 1999; Jones et al., 2002).

Todos los mapas probabilísticos de Floramap fueron obtenidos con una probabilidad mínima del 75 % de localizar A. denticulata

El segundo análisis se realizó con el paquete DIVA–GIS versión 5.4 (Hijmans et al., 2004) para construir un modelo de zonas climáticas adecuadas y actuales de membrillo cimarrón, usando una resolución de 2.5 minutos, así como la construcción de otro modelo con base en el modelo CCM3 (Govindasamy et al., 2003) con la misma resolución que el caso anterior. Ambos modelos se compararon para poder localizar las zonas más adecuadas para establecer bancos de germoplasma in vivo de esta especie.

Ambos análisis sólo toman en cuanta datos climáticos relacionados a la temperatura y a la precipitación y no consideran otros factores como el viento o el suelo (Jones et al., 2002; Hijmans et al., 2004).

RESULTADOS

Distribución general de manera natural

La distribución potencial de manera natural del membrillo cimarrón se concentró en la región central de México. Desde el este de Durango colindando con Zacatecas en el noroeste de México y desde el suroeste de Tamaulipas colindando con San Luis Potosí en el noreste hasta la región mixteca en Oaxaca en el sur de México; principalmente se distribuye en los estados de Aguascalientes, Guanajuato, Querétaro, Hidalgo, Estado de México, Puebla y Tlaxcala. Además se encontraron algunos puntos atípicos en los estados de Chihuahua y Chiapas (Figura 1).

Caracterización eco–climática

Del análisis de agrupación usando el método de varianzas mínimas de Ward (Figura 2) con el programa Floramap, se obtuvieron tres diferentes grupos climáticos donde se desarrolla el membrillo cimarrón (Figura 3). El grupo 2, que agrupo 33 de las 168 accesiones, mostró una temperatura mínima promedio anual de 13 °C, máxima de 27 °C y una precipitación anual de 757.1 mm y el mes más lluvioso fue septiembre con 170.5 mm, mientras que el grupo 1, constituido por 76 accesiones, presentó patrones similares de temperatura al grupo 2, pero con menores valores en estas variables (mínima de 8.2 °C y máxima de 21 °C) aunque la precipitación fue similar al grupo 2 con 816.2 mm y el mes más lluvioso fue septiembre con 157.9 mm, y el grupo 3, formado por 59 accesiones, presentó un decremento de la precipitación (685.5 mm anuales) en comparación con los otros dos grupos, además de mayor variación entre la temperatura mínima y máxima (6.1 y 23 °C, respectivamente) (Figura 3).

El grupo 1 se localizó principalmente en el norte de Michoacán, noroeste de Guanajuato, sur de Hidalgo colindando con el Estado de México, el noroeste de Oaxaca, este de Tlaxcala y el centro occidente de Puebla. Además, se distribuye en algunas regiones aisladas de los estados de Durango, Aguascalientes y Zacatecas con algunos puntos en Jalisco, Nuevo León, San Luis Potosí y Chiapas (Figura 4).

El grupo 2 se distribuye principalmente en el sur de Guanajuato, noroeste de Querétaro, zona centro de San Luis Potosí colindando con Tamaulipas al norte y Querétaro al sur, este de Guerrero en frontera con Oaxaca, y la zona central de Oaxaca así como puntos atípicos en Tamaulipas, Zacatecas y Chiapas (Figura 5).

El grupo 3 se distribuyó principalmente en el centro oeste de Oaxaca, este y norte del Estado de México, Distrito Federal, Norte de Guanajuato colindando con Zacatecas y San Luis Potosí, Aguascalientes, oeste de Zacatecas y algunas partes de Durango y Chihuahua (Figura 6).

Utilizando los datos climáticos actuales, se encontró que las mejores áreas para el cultivo del membrillo cimarrón son el sur de Hidalgo colindando con el norte del Estado de México, el valle de Toluca en el Estado de México, sur de Querétaro, norte de Guanajuato, todo Tlaxcala, centro occidente y noroeste de Puebla colindando con Tlaxcala, sur de Nuevo León colindando con Tamaulipas y noroeste de Oaxaca (Figura 7). Sin embargo, el membrillo cimarrón puede crecer con menor grado de adaptación en el oeste de Durango, sur de Zacatecas, Aguascalientes, norte de Michoacán, sur de Jalisco y sur del Estado de México.

Adicionalmente, utilizando el modelo CCM3, se encontró que las mejores áreas donde crecería adecuadamente este cultivo, considerando el cambio climático global, fueron centro y sur de Hidalgo, el Valle de Toluca y la región norte del Estado de México, suroeste de Tlaxcala en colindancia con la parte centro occidente de Puebla, sureste de Guanajuato en colindancia con el noreste de Michoacán y sur y centro de Querétaro, noreste de Guanajuato y noroeste de Aguascalientes (Figura 8). El membrillo cimarrón puede crecer con menor grado de adaptación en algunas regiones del modelo de datos climáticos actuales, pero áreas más adecuadas en el norte de Michoacán y todo Jalisco y restringe áreas adecuadas en algunas áreas de Oaxaca.

Al comparar ambos modelos de zonas adecuadas de cultivo de membrillo cimarrón (Figura 7 y 8) se puede apreciar que no hay cambios radicales en ellos debido al cambio climático; sin embargo, el desarrollo de esta especie puede verse afectado en algunas regiones, principalmente en zonas del norte y sur del país donde de ser de medianas a buenas zonas de cultivo pasan a ser de bajas a medianas. En este sentido, las zonas más estables y donde mejores condiciones para desarrollarse presenta esta especie en ambos modelos son el noreste de Guanajuato, el centro y sur de Querétaro y el sur de Hidalgo.

DISCUSIÓN

Dentro de la caracterización eco–climática se observó que existen tres regiones climáticas donde se desarrolla el membrillo cimarrón, por lo que para la planeación de una buena colecta de germoplasma debe de hacerse colectando genotipos que correspondan a cada uno de estos grupos climáticos donde se desarrolla esta especie (Guarino et al., 2002), debido a que el germoplasma de cada uno de estos tres grupos eco–climáticos podrían tener cambios genéticos específicos (probablemente únicos) que la planta ha hecho en su evolución para adaptarse a estas condiciones ambientales (Dobzhansky, 1970). Por consecuencia, la colecta debe concentrarse en regiones con más del 90 % de probabilidad de encontrar este recurso genéticos en cada grupo eco–climático, debido a que de esta manera pueden ser colectados los mejores especímenes representativos de cada uno de ellos (Jones et al., 2002)

El membrillo cimarrón es un recurso fitogenético nativo de México (Rzedowski y Calderón, 2005) y con potencial de llegar a ser un cultivo como lo es actualmente la mora Saskantoon (A. alnifolia) en Canadá (Mazza y Davidson, 1993) sobre todo por su condición ruderal y los pocos requerimientos edáficos e hídricos que presenta en general este género (Stushnoff, 1991). Por esta razón y por pertenecer al tratado internacional de recursos fitogenéticos para la alimentación y la agricultura (FAO, 2001), México tiene la obligación de preservar dentro de bancos de germoplama este recurso genético subutilizado y sus relativos silvestres, para que, en un futuro cercano, estos especímenes puedan servir como base de programas de mejoramiento genético (Zagaja, 1988). Con base en este estudio, la base genética deberá estar conformada por germoplasma de los tres diferentes ambientes de evolución, lo que puede suponer que se tendrán genotipos genéticamente diferentes (Dobzhansky, 1970); por lo tanto, se puede asumir que al utilizar como padres estos individuos con características genéticas diferentes se tendrá una baja probabilidad de obtener progenies endogámicas lo que dará como resultado que éstos pueden generar una gran heterosis en sus poblaciones F1 (Wright, 1978).

Por otro lado, al hacer la comparación del modelo actual y el modelo CCM3 como lo reportaron Núñez–Colín y Goytia–Jiménez (2009) para Jatropha curcas, se encontró que las zonas más adecuadas y con la mayor estabilidad en cuanto al desarrollo del membrillo cimarrón son el noreste de Guanajuato, centro y sur de Querétaro y sur de Hidalgo. En este sentido, estas regiones son donde se recomendaría establecer un banco de germoplama in vivo.

Además, usando el modelo CCM3 puede servir para planear las mejores zonas adecuadas para cultivar el membrillo cimarrón, que actualmente en México no es un cultivo, pero que presenta un gran potencial económico por presentar características similares a la mora Saskantoon (Mazza y Davidson, 1993), debido que de esta manera se evitaría problemas de adaptación a futuro por el cambio climático global.

Por lo visto anteriormente, esta investigación puede servir como base de la planeación de la mejor estrategia de conservación in situ y ex situ de los recursos genéticos de A. denticulata debido a que se pueden predecir los lugares más apropiados donde se pueden establecer las parcelas experimentales in situ y dónde establecer los bancos de germoplasma in vivo de este recurso (Tohme et al., 1995; Hamilton et al., 2007). Además, con base en la caracterización eco–climática, se puede planear el diseño correcto para realizar la colecta de germoplasma (Jones et al., 2002; Hijmans et al., 2004; Guarino et al., 2002).

CONCLUSIONES

Se encontraron tres diferentes grupos climáticos de membrillo cimarrón, en donde es posible localizar germoplasma diverso, por lo que es importante colectar de cada una de las regiones para hacer un estudio más preciso enfocado a su diversidad y sus usos.

Las mejores regiones para establecer un banco de germoplasma in vivo son el noreste de Guanajuato, centro y sur de Querétaro o el sur de Hidalgo.

AGRADECIMIENTOS

Al Consejo de Ciencia y Tecnología del Estado de Guanajuato (CONCYTEG) por el apoyo financiero dado para estudiar esta especie. A los revisores técnicos y al editor adjunto por sus atinados comentarios que ayudaron a mejorar este trabajo.

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