Localización

Los ensayos de evaluación de rendimiento y producción de semilla sexual se realizaron en instalaciones de la Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria - AGROSAVIA, en el Centro de Investigación Palmira, ubicado en el departamento del Valle del Cauca, Colombia, con

coordenadas geográficas N 3°30’51.14’’, O 76°18’49.20’’ a una altura media de 1001 msnm, temperatura media anual de 23.4 °C y precipitación anual de 1050 mm. La investigación tuvo lugar entre junio de 2020 y marzo del 2021, donde se registraron de forma semanal las variables climáticas temperatura, humedad relativa y precipitación. Los valores promedio durante la duración del experimento fueron los siguientes: (I) temperatura (mínima: 19.3 °C; media: 23.7 °C y máxima: 29.7 °C), (II) humedad relativa (mínima: 58.2 %; media: 75.5 % y máxima: 93 %); y (III) la precipitación acumulada de 914.7 mm.

Material vegetal

El germoplasma evaluado procede de la colección de batata realizada y custodiada por La Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria (AGROSAVIA) entre los años 2013 y 2016. Estos materiales fueron evaluados agronómicamente de manera preliminar en el Centro de Investigación Turipaná, ubicado en el municipio de Cereté, departamento de Córdoba, donde fueron seleccionados los genotipos con características de interés como el alto rendimiento por unidad de área de raíces tuberosas y presencia de pigmentos naturales con compuestos bioactivos (color naranja y amarillo con contenido de betacarotenos; color morado con contenido de antocianinas), para uso como parentales en procesos de recombinación genética. Para ello, fueron seleccionados 29 genotipos promisorios por variables de rendimiento (Tabla 1) y 27 genotipos de interés como parentales por su contenido de carotenos y antocianinas (Tabla 2).

Para la propagación de las plantas, se utilizó semilla vegetativa con la finalidad de garantizar la identidad genética de cada genotipo (^{Okon-Nsa et al., 2013}). Se emplearon esquejes de los segmentos apical y preapical de las guías de la planta madre, la cual contaba con tres meses de desarrollo. Cada esqueje tenía entre 20 y 30 cm de longitud y 4 a 6 yemas viables, de las que fueron enterradas dos yemas en el caballón a un ángulo de 45 grados e inmediatamente se aplicó riego por goteo para garantizar el prendimiento del esqueje (^{Essilfie et al., 2016}).

Establecimiento del ensayo

La preparación del terreno se realizó con tractor, con un pase de subsolador y dos pases de arado. Posteriormente se realizó el levantamiento de camas o caballones a 1 m entre camas y una altura aproximada de 0.5 m. La siembra se realizó a 0.3 m entre plantas y 1 m entre surcos, usando dos surcos, cada uno con 17 plantas para un total de 34 plantas por genotipo como parcela experimental de 10 m2.

Diseño experimental

Se utilizó un diseño estadístico de bloques completos al azar (BCA) con tres bloques (repeticiones), y 29 tratamientos correspondientes a los genotipos en evaluación. El modelo que se describe a continuación explica el comportamiento de cada material genético, interpretándose mediante un diseño en BCA (^{Martínez y Martínez, 1997}).

Dónde:

μ = es la media general.

βi = es el efecto del i-ésimo bloque.

τj = es el efecto del j-ésimo tratamiento

εij = es el error experimental en el i-ésimo bloque bajo el

j-ésimo tratamiento.

Variables de respuesta

En el ensayo de evaluación agronómica se analizaron las variables de respuesta: (I) número de raíces tuberosas de primera categoría (peso entre 80 y 1000 g, sin daños causados por plagas o enfermedades y sin deformaciones) por parcela experimental, (II) peso de raíces tuberosas de primera categoría, (III) rendimiento estimado de raíces tuberosas totales, (IV) rendimiento estimado de raíces tuberosas de primera categoría, (V) porcentaje de raíces tuberosas de primera categoría con base en el peso total de la parcela, como indicador de la calidad en raíces tuberosas producidas por cada genotipo, (VI) porcentaje de materia seca (relación de Peso en fresco/Peso seco * 100), para lo cual se pesaron 300 g de pulpa de batata picada en trozos pequeños, posteriormente secado al horno durante 48 horas a 72 °C y al final del secado se volvieron a pesar. Las raíces tuberosas que no presentaron las características de primera categoría se consideraron como descarte. El rendimiento estimado de raíces tuberosas se calculó con base en una densidad de siembra de 33 mil plantas por hectárea. En el ensayo de evaluación de producción de semilla sexual a libre polinización se evaluaron las variables: (I) número de flores producidas por cada genotipo (para lo cual se realizó un conteo del número de flores totales producidas por m²), (II) número de frutos producidos (se cosecharon y contaron las capsulas o frutos formados a partir de las flores producidas por m²), y (III) número de semillas sexuales producidas (a los frutos cosechados se les extrajo las semillas sexuales formadas).

Análisis estadístico

Se realizó análisis de varianza (ANDEVA) para las variables agronómicas evaluadas en los 29 genotipos. En los casos en que se detectaron diferencias estadísticas significativas a un nivel de α=0.01 y α=0.05, se realizaron pruebas de comparación de medias de Tukey con un límite de confianza de 95 %. En la parcela de 27 genotipos de batata seleccionados para uso como parentales se realizó un análisis descriptivo para las variables de producción de estructuras reproductivas a libre polinización. La información recopilada fue procesada y analizada con el programa estadístico Statistical Analysis System (SAS) versión 9.4 (^{SAS Institute, 2018}).

Comportamiento agronómico de los genotipos de batata evaluados

En el establecimiento de las parcelas de evaluación se obtuvo un prendimiento de 100 % de los esquejes, debido posiblemente al uso de material vegetal recién cosechado y su riego después de la siembra.

Con base en la cosecha de batata, el ensayo de evaluación agronómica que se realizó cuatro meses después de la siembra, mediante el ANDEVA se pudo identificar que, para las variables de respuestas analizadas se encontraron diferencias estadísticas significativas (p<0.01) entre los genotipos evaluados, permitiendo evidenciar así que es posible encontrar diferentes niveles de expresión para los caracteres de interés agronómicos evaluados según la escala de respuesta para cada variable (NRTPC: Número de raíces tuberosas de primera categoría. PRTPC: Peso de raíces tuberosas de primera categoría. RERTT: Rendimiento estimado de raíces tuberosas totales. RERTPC: Rendimiento estimado de raíces tuberosas de primera categoría. PRTPC: Porcentaje de raíces tuberosas de primera categoría. CMS: Contenido de materia seca).

El ANDEVA mostró que, para las características de interés evaluadas, se encontraron diferencias estadísticas significativas (p<0.01) entre los genotipos, lo cual indica que por lo menos uno de los genotipos presentó valores de respuesta estadísticamente diferentes al de los demás (Tabla 3), según se presenta en los resultados de comparación de promedios más adelante.

El número de raíces tuberosas comerciales o de primera categoría por parcela experimental, permitió identificar que el genotipo 1115-200_BOL presentó el valor promedio más alto (140), seguido de la variedad Agrosavia Aurora con 70.7 unidades, mientras que los genotipos con menor número de raíces tuberosas fueron 1115-189_ATL, 0915-144_ANT, y 0515-012_GUA con 17, 16.7 y 16, respectivamente (Figura 1).

Figura 1 Comparación de medias de Tukey para la producción de raíces tuberosas de batata de primera categoría en el Valle del Cauca, Colombia. Genotipos con letra distinta difieren estadísticamente (p ≤ 0.01). 

Figure 1 Tukey comparison of means in first category sweet potato tuberous roots production in Valle del Cauca, Colombia. Genotypes with different letters differ statistically (p ≤ 0.01). 

Para la variable peso de raíces tuberosas de batata de primera categoría, se encontró que el genotipo 1115-200_BOL presentó el mayor valor promedio con 53.7 kg en promedio por parcela experimental de 34 plantas, seguido del genotipo 1215-232_SUC y la variedad Agrosavia Aurora con 22.9 y 20.9 kg respectivamente (Figura 2).

Figura 2 Comparación de promedios de Tukey para el peso de raíces tuberosas de batata de primera categoría en el Valle del Cauca, Colombia. Genotipos con letra distinta difieren estadísticamente (P ≤ 0.05). 

Figure 2 Tukey comparison of means for the weight of first category sweet potato tuberous roots in Valle del Cauca, Colombia. Genotypes with different letters differ statistically (P ≤ 0.05). 

En cuanto al promedio de rendimiento estimado de raíces tuberosas totales, se encontró que el conjunto de genotipos evaluados presentó un valor promedio de 36.1 t ha^-1, con un mínimo de 23.2 t ha^-1 y un máximo de 64.9 t ha^-1. Los genotipos con el mayor rendimiento estimado de raíces tuberosas totales, superior a 40 t ha^-1 fueron: 1115-200_BOL (64.9 t ha^-1) seguido de la variedad Agrosavia Aurora (52.3 t ha^-1), 0615-052_COR (49.2 t ha^-1), 1115-191_ATL (49.1 t ha^-1), 191002-55 (45.7 t ha^-1), 0615-044_BOL (42 t ha^-1), 1115-188_ATL (41.8 t ha^-1) y 0515-03_CES (40.9 t ha^-1) (Figura 3). La reducción de raíces tuberosas comerciales se presentó principalmente por el daño causado por plagas que afectaron directamente la corteza y pulpa de la raíz tuberosa, así como también roedores que se comen la pulpa, afectando directamente el atributo comercial, lo cual concuerda con lo reportado por ^{Castellón y González (2020)}. Igualmente se presentaron malformaciones de las raíces tuberosas, como la formación de cintura, cuarteamiento y abultamientos irregulares causadas debido a factores abióticos como cambios de temperatura en el suelo, fluctuación en la humedad del suelo, deficiencias nutricionales y factores bióticos como el ataque de nematodos (^{Clark & Moyer, 1991}), las cuales se categorizaron como no comerciales por su aspecto no uniforme (^{Azevedo et al., 2014}). Sin embargo, se encontró un rendimiento estimado de raíces tuberosas de primera categoría en un rango de rendimiento entre 5.9 y 52.7 t ha^-1. Los genotipos con el mayor rendimiento estimado de raíces tuberosas de primera categoría, superior a las 15 t ha^-1 fueron: 1115-200_BOL (52.7 t ha^-1), 1215-232_SUC (22.4 t ha^-1), la variedad Agrosavia Aurora (20.5 t ha^-1) y 191002-55 (17.3 t ha^-1) (Figura 3).

Figura 3 Comparación de promedios de Tukey para el rendimiento estimado de raíces tuberosas totales y de primera categoría de batata en el Valle del Cauca, Colombia. Genotipos con letra distinta difieren estadísticamente (P ≤ 0.05). 

Figure 3 Tukey means comparison of estimated yield for total and first category tuberous roots of sweet potato in Valle del Cauca, Colombia. Genotypes with different letters differ statistically (P ≤ 0.05). 

Los resultados muestran que el mejor genotipo por rendimiento estimado de raíces tuberosas totales y de primera categoría fue el 1115-200_BOL con 64.9 y 52.7 t ha^-1, respectivamente. Es importante indicar que, aunque la variedad Agrosavia Aurora presentó alto valor promedio de rendimiento estimado de raíces tuberosas totales con 52.3 t ha^-1, esta variedad presentó alto descarte de raíces tuberosas con 60.8 %, mientras que el clon 1115-200_BOL presentó el menor valor de porcentaje de descarte entre todos los genotipos evaluados con 18.8 %.

La cuantificación de la relación entre raíces tuberosas comerciales y totales se dio mediante el cálculo del porcentaje de producción de raíces tuberosas de batata de primera categoría, de esta forma se encontraron valores promedios entre 81.2 y 19 %, siendo el genotipo 1115-200_BOL el de mayor producción en porcentaje de raíces tuberosas de primera categoría con 81.2 %, seguido por los genotipos 1215-232_SUC con 58 % y 1115-207_ATL con 51 %, los demás genotipos presentaron una producción de raíces tuberosas de primera categoría menor al 50 % (Figura 4).

Figura 4 Comparación de promedios de Tukey para la producción de raíces tuberosas de batata de primera categoría, medida en porcentaje respecto al total de raíces tuberosas producidas en el Valle del Cauca, Colombia. Genotipos con letra distinta difieren estadísticamente (P ≤ 0.05). 

Figure 4 Tukey comparison of means for first category sweet potato tuberous roots production, measured as a percentage of the total number of tuberous roots produced in Valle del Cauca, Colombia. Genotypes with different letters differ statistically (P ≤ 0.05). Source: Self-made. 

Estos resultados fueron consistentes con estudios previos, ya que a pesar de la capacidad que tiene la batata para adaptarse a una amplia gama de condiciones de crecimiento, es sensible ala variación ambiental (^{Pinedo-Taco et al., 2017}), se ha reportado la influencia significativa de la interacción del genotipo ambiente en rasgos como rendimiento de raíces tuberosas totales, rendimiento de raíces tuberosas comerciales y contenido de materia seca (^{Adebola et al., 2013}). Este estudio permitió reconocer que la mejor res-puesta para las variables de rendimiento de raíces tuberosas (número de raíces tuberosas de primera categoría, peso de raíces tuberosas de primera categoría, y porcentaje de raíces tuberosas de primera categoría) la presentaron los genotipos 1115-200_BOL y 1215-232_SUC, los cuales presentaron un desarrollo homogéneo de raíces tuberosas con un formato deseable para su comercialización.

Algunos genotipos presentaron un desempeño agronómico reducido por debajo de 30 t ha^-1 115-193_BOL, 1115-206_ATL, 0615-070_COR, 1215-222_BOL, 1115-207_ATL, 1115-189_ATL, 0915-144_ANT, Criolla y 0615-046_BOL; y algunos incluso cuando su rendimiento total fue superior a 40 t ha^-1 el porcentaje de raíces tuberosas de primera categoría fue bajo, entre estos se encuentran la variedad Agrosavia Aurora con un 39.2 % de raíces tuberosas de primera categoría, 0615-052_COR (21.1 %), 1115-191_ATL (29.6 %), 191002-55 (37.8 %), 0615-044_BOL (20.6 %), 1115-188_ATL (34.8 %) y 0515-03_CES (36.8 %). Estos resultados evidencian la amplia riqueza genética en los materiales colectados y su potencial adaptación a las condiciones del Valle del Cauca; así como también las condiciones ambientales favorables como el suelo (^{Arenas-Julio et al., 2021}) para promover un buen llenado de raíces tuberosas, preservando la calidad física e impactando en el rendimiento del cultivo. En algunos casos, la contribución del ambiente a la variación en el rendimiento de la batata es mayor que la del genotipo (^{Adebola et al., 2013}). Sin embargo, la respuesta de los genotipos varía en diferentes ambientes (^{Grüneberg et al., 2005}), igualmente, el rendimiento de raíces tuberosas totales y el rendimiento de raíces tuberosas de primera categoría o comerciales varía según el cultivar entre épocas y distancias de siembra de manera diferente (^{Duque et al., 2022}). En batata se han identificado genotipos con rendimiento estable en diferentes localidades (^{Abidin et al., 2005}), mientras que en otros casos se ha identificado adaptabilidad específica (^{Manrique y Hermann, 2000}). Por esta razón, se deben realizar estudios de adaptación en diferentes localidades, con la finalidad de identificar variedades especificas por sitio (^{Jiménez-León et al., 2020}), lo cual corrobora los resultados obtenidos en la presente investigación, donde se confirma el potencial de algunos genotipos de batata para esta región de Colombia.

Para la variable contenido de materia seca, se encontró una variación con valores entre 30.6 y 18 % para los 29 genotipos evaluados. El genotipo con mayor contenido de materia seca fue 1115-190_ATL seguido de 0915-177_ANT y 1215-22_BOL los cuales no presentaron diferencias estadísticas para esta variable con respecto a 26 genotipos de la evaluación, presentado diferencia en el valor promedio de contenido de materia seca únicamente respecto a la variedad Agrosavia Aurora, la cual presentó el menor valor para esta variable (Figura 5).

Figura 5 Comparación de promedios de Tukey para el contenido de materia seca en diferentes genotipos de batata evaluados en el Valle del Cauca, Colombia. Genotipos con letra distinta difieren estadísticamente (p ≤ 0.05). 

Figure 5 Tukey comparison of means for dry matter content in different sweet potato genotypes evaluated in Valle del Cauca, Colombia. Genotypes with different letters differ statistically (p ≤ 0.05). 

Estos resultados fueron consistentes con previos resultados reportados por ^{Lebot (2010)} que caracterizan la batata en tres grupos de acuerdo a su color de pulpa: (i) cultivares de pulpa blanca y crema con muy alto porcentaje de materia seca (≈ 25-35 %); (ii) cultivares con alto contenido de materia seca (≈ 20-30 %), bajo contenido de azúcar y contenido medio de carotenoides, y (iii) cultivares con bajo contenido de materia seca y alto contenido de azúcar y carotenoides, particularmente de pulpa naranja profundo y de interés para exportación. Sin embargo, dentro de la diversidad evaluada se encontró algunos genotipos de pulpa anaranjada con contenidos de materia seca cercanos al 30 %, siendo estos materiales de gran interés para ser consideradas como futuras variedades en la localidad evaluada, debido a que la acumulación de materia seca es un buen indicativo para cuantificar efectos ambientales dentro de un germoplasma evaluado (^{Monroy-Pedroza et al., 2021}). Existen diferentes factores que afectan el contenido de materia seca en batata como el genotipo, área geográfica, cantidad de luz, clima, prácticas culturales, tipo de suelos (^{Kathabwalika et al., 2016}), entre otras. En este caso particular, tanto el genotipo como las condiciones agroecológicas del Valle del Cauca influyeron sobre el excelente comportamiento, especialmente en los genotipos de pulpa naranja.

Producción de estructuras reproductivas

La evaluación de producción de flores, frutos y semilla sexual se realizó durante cuatro meses, después de seis meses de haberse establecido las parcelas únicas en campo. A partir de los resultados obtenidos se logró identificar que los 27 genotipos evaluados produjeron flores, frutos y semillas en diferentes proporciones, siendo diferencial entre genotipos, lo cual corresponde con lo reportado por ^{Namo y Mwanja (2014)}.

Producción de flores

Bajo condiciones agroambientales del departamento del Valle del Cauca, la evaluación de la producción de flores/ m² de cada genotipo permitió identificar que, a libre polinización todos los genotipos evaluados tienen la capacidad de producir floración. Por m² se encontró una producción entre 248 y 37 flores, con un promedio de 130.4 flores por genotipo. Los genotipos con mayor número de flores/m2 fueron 1215-227­ BOL, variedad Agrosavia Aurora, 0615-070_COR, 0515-026_GUA, y 1115-205_BOL con más de 200 flores producidas (248, 246, 227, 217 y 208 respectivamente); los genotipos con menor producción de flores fueron 0416-334_TOL y 0113-656_COR con menos de 50 flores/m2 (41 y 37 respectivamente) (Figura 6). La floración de todos los genotipos evaluados favorece la recombinación genética a partir de cruzamientos dirigidos o poli cruzas para la mejora de este cultivo en la zona evaluada, ya que para producir semilla sexual la floración es un requisito (^{Lestari et al., 2019}).

Figura 6 Producción de estructuras reproductivas en 27 genotipos de batata para uso como parentales evaluados en el Valle del Cauca, Colombia. 

Figure 6 Production of reproductive structures in 27 sweet potato genotypes for use as parents evaluated in Valle del Cauca, Colombia. 

Producción de frutos

La producción de cápsulas o frutos de batata presentó una variación entre 216 y 17 frutos/m2, con un promedio de 73.6 frutos/m2 para los genotipos evaluados. Los genotipos con mayor producción de frutos fueron 0615-070_COR y 1215-227_BOL con 216 y 212 frutos/m2, y los genotipos de menor producción de frutos (menos de 25 frutos/m²) fueron 0113-656_COR, 0416-334_TOL y 0715-078_CES con 19, 18, y 17 frutos/m2 (Figura 6).

Los porcentajes de producción de frutos cosechados, respecto al total de flores producidas fluctuó entre 95 y 16.5% con un promedio de 53.1 % de producción de frutos en todo el ensayo. Los mayores porcentajes de producción de frutos los presentaron los genotipos 0615-070_COR, 1215-227_BOL y la variedad Agrosavia Aurora, con porcentajes de 95.15, 85.48 y 80.08 % respectivamente; los genotipos con menor porcentaje de producción de frutos fueron 0416-300_STR, 0515-031_CES, y 0715-078_CES con menos del 25% de producción de frutos (24.53, 24.27 y 16.5 % respectivamente).

Estos resultados de fructificación (cuajado de frutos) son relevantes para proyectos de mejoramiento genético de esta especie, ya que en la principal zona de producción de batata en Colombia el desarrollo de estructuras reproductivas es nula en muchos genotipos, debido a la oferta agroambiental que limita la producción de flores y el cuajado de frutos (^{Chang-La-Rosa y Rodríguez-Delfín, 2002}). Los resultados son comparables con lo reportado por ^{Lestari et al. (2019)} en la obtención de materiales recombinantes con diferentes genotipos de batata en Indonesia con un porcentaje de cuajado de frutos entre 35 y 87 %.

Producción de semilla sexual o botánica

La producción de semilla se presentó entre 230 y 16 unidades con un promedio de 65.6 semillas. Los genotipos con producción mayor a 200 semillas fue el genotipo 0615-070_COR seguido de la variedad Agrosavia Aurora con 230 y 212 unidades respectivamente. Los genotipos con la producción más baja de semilla (inferior a 25 semillas/m²) fueron 0515-031_CES, 0715-078_CES, 0113-656_COR, 0416-334_TOL, 1115-201_BOL, y 0416-300_STR (Figura 6).

El porcentaje de cuajamiento de los frutos fluctuó entre 16.5 y 95.15 %, con un promedio general de 53.1 %, los bajos porcentajes de cuajado de frutos se debe principalmente a la incompatibilidad que presentan algunos genotipos de esta especie (^{Lebot, 2009}). El mayor porcentaje de cuajamiento de frutos lo presentaron los genotipos 0615-070_COR con 95.15 % y 1215-227_BOL con 85.48 %; y la variedad Agrosavia Aurora con 80.01 %. Como se puede observar en la Figura 6, hay producción de estructuras reproductivas en todos los genotipos. Sin embargo, la cantidad de flores, frutos y semillas es diferente para cada uno de ellos. La floración natural en batata es favorecida en ambientes con temperaturas que oscilan entre 16 y 27 °C, debido a que valores de temperatura superiores a este rango afecta la aparición de flores en esta especie (^{Hammett, 1985}). Lo anterior posiblemente se debe a que un incremento en la temperatura aumenta la tasa de transpiración y por lo tanto la disminución en el movimiento de algunos elementos esenciales como el hierro, que es un elemento mineral importante para la floración de batata (^{Salisbury y Ross, 1992}).

De acuerdo con los requerimientos climáticos para el desarrollo del cultivo de batata (^{Cobeña et al., 2017}) y las condiciones para su floración (^{Chang-La-Rosa y Rodríguez-Delfín, 2002}), la zona de estudio de la presente evaluación agronómica ubicada en el departamento del Valle del Cauca, Colombia, cumple con las condiciones agroambientales para la producción del cultivo de manera comercial de acuerdo con las variables ambientales reportadas en este documento durante el desarrollo del estudio.

La respuesta de producción floral en todos los genotipos evaluados abre la posibilidad de adelantar programas de mejoramiento genético de este cultivo a través de cruzamientos dirigidos entre genotipos seleccionados (^{Morales-Rodríguez et al., 2017}). De acuerdo con lo anterior, es oportuno aprovechar la recombinación genética en la producción de poblaciones mejoradas con características nutricionales y alto rendimiento de raíces tuberosas, aprovechando la oferta agroambiental del departamento del Valle del Cauca, con la finalidad de ampliar la base genética de la batata en Colombia.