Caracterización morfoagronómica y evaluación del contenido proteínico en dos genotipos de Clitoria ternatea L. cultivados en un sistema de espalderas
Morphoagronomic characterization and protein content evaluation in two genotypes of Clitoria ternatea L. cultivated on a trellis system
Hallely Suárez1, W. Mercado1, Maribel Ramírez1, Belkys Bracho2, J. Rivero3 y D. E. García4,5
1Departamento de Botánica
2Departamento de Estadística ]]>
3Departamento de Zootecnia, Facultad de Agronomía, Universidad del Zulia (LUZ), Apdo. 15205, ZU4005, Venezuela
4FMF-Freiburg Materials Research Center, D-79104, Freiburg i. Br., Germany
5Institute of Forest Utilization and Work Science, D-79085, Freiburg i. Br., Germany
E-mail: hsuarez@fa.luz.edu.ve, mcramire@fa.luz.edu.ve
RESUMEN
El objetivo de este trabajo fue evaluar las características morfoagronómicas y el porcentaje de proteína de dos genotipos: azul (GA) y blanco (GB), de la leguminosa forrajera zapatico de la reina (Clitoria ternatea), cultivados en un sistema de espalderas, en Venezuela. Se evaluaron 38 características morfológicas y de crecimiento, con un diseño experimental completamente aleatorizado. A los 15 días de edad las plantas mostraron igual longitud del tallo principal, número de nudos (Nn), número de hojas en el tallo principal (NHTP) y número de hojas en la planta, indicadores que se incrementaron con la edad. El Nn tuvo un comportamiento similar al NHTP y la fase vegetativa duró 30 días, cuando se desarrollaron las ramas laterales de primer orden, y a los 45 días lo hicieron las ramas de segundo orden. La emisión de hojas pentafolioladas indicó el inicio de la floración. Los dos genotipos presentaron un comportamiento semejante en las fases de desarrollo: vegetativa, floración y producción. El GA se caracterizó por su mayor vigor, alta capacidad de ramificación y valores máximos en el ancho de la hoja y la longitud de la flor, y el GB por su alta producción de legumbres y semillas; estas características constituyen importantes indicadores morfológicos en ambos genotipos. El GA presentó un mayor contenido de PC (32,05%) a los 90 días de edad. Se recomienda emplear esta leguminosa herbácea como fuente proteínica a corto plazo, por su rápido crecimiento y sus altos contenidos de materia seca (89,48-90,35%) y PC (32,05-29,50%); así como realizar otros estudios relacionados con la fitotecnia y manejo de este cultivo.
Palabras clave: características agronómicas, Clitoria ternatea, contenido proteínico.
ABSTRACT ]]>
The objective of this work was to evaluate the morphoagronomic characteristics and the protein percentage of two genotypes: blue (BG) and white (WG), of the forage legume butterfly pea (Clitoria ternatea), cultivated on a trellis system, in Venezuela. Thirty-eight morphological and growth characteristics were evaluated, with a completely randomized experimental design. At 15 days of age the plants showed equal main stem length, number of nodes (Nn), number of leaves in the main stem (NLMS) and number of leaves in the plant, indicators which increased with age. Nn had a similar performance as NLMS and the vegetative stage lasted 30 days, when the first-order lateral branches developed and after 45 days the second-order branches developed. Pentafoliolate leaf shooting indicated the onset of flowering. Both genotypes showed a similar performance in the development stages: vegetative, flowering and production. BG showed higher vigor, high branching capacity and maximum values in leaf width and flower length, and WG had high pod and seed production; these characteristics constitute important morphological indicators in both genotypes. BG showed a higher content of CP (32,05%) at 90 days of age. To use this herbaceous legume as short-term protein source, because of its fast growth and high dry matter (89,48-90,35%) and CP (32,05-29,50%) contents is recommended; as well as to conduct other studies related to the management of this crop.Key words: agronomic characteristics, Clitoria ternatea, protein content.
INTRODUCCIÓN
La ganadería bovina constituye uno de los rubros de gran importancia económico-social en Venezuela, debido a que genera ingresos, empleos y alimentos para la población. La mayor parte de la producción de leche y carne del país proviene de vacas de doble propósito, alimentadas con forraje y suplementos balanceados (concentrados), que generalmente se elaboran con materias primas importadas y de alto costo. La cantidad de suplemento que se debe emplear depende de la disponibilidad y la calidad del forraje fresco, lo cual varía con la distribución de las lluvias (Villalobos y Tobías, 2008).
Las zonas tropicales poseen la mayor diversidad genética vegetal en el mundo; sin embargo, los modelos de alimentación animal se han basado, principalmente, en el uso de pocas especies vegetales (Rosales, 1999). De ahí que el valor alimenticio de las especies se haya identificado solo para un número limitado, por lo que resulta primordial la evaluación de los recursos fitogenéticos locales promisorios. Uno de estos es la leguminosa Clitoria ternatea L. (zapatico de la reina), que sobresale por su excelente adaptación a las condiciones tropicales y subtropicales (Polo, 2004; Villanueva, Bonilla, Rubio y Bustamante, 2004; López et al., 2011), buena producción de forraje, enorme potencial para mejorar la productividad animal a menor costo (González y Chow, 2008) y alto contenido de proteína cruda (Ramos et al., 2008). La incorporación de esta leguminosa en los sistemas de producción agrícola y pecuaria es una excelente alternativa, que contribuiría a ampliar la sostenibilidad (Rojas, Olivares, Jiménez y Hernández, 2005; Faría y González, 2008; Hurtado, Vega, Ramos y Álvarez, 2008; Bugarín et al., 2009; Morris, 2009).
La caracterización morfológica y la evaluación agronómica de los recursos fitogenéticos son actividades importantes, ya que permiten describir y diferenciar los atributos cualitativos y cuantitativos de varios individuos de una especie, basado en su utilidad, así como generar conocimiento técnico básico para el manejo como cultivo en determinadas zonas agroecológicas (Ramos et al., 2008). El uso del zapatico de la reina en los sistemas de producción en Venezuela es escaso, debido a la poca disponibilidad de semilla y a la falta de conocimiento técnico sobre su cultivo y utilización. Por tales motivos se realizó este trabajo, con el objetivo de evaluar las características morfoagronómicas y el contenido proteínico de dos genotipos cultivados en un sistema de espalderas, en condiciones de bosque tropical muy seco.
MATERIALES Y MÉTODOS ]]>
Ubicación de la investigación. El experimento se realizó en el vivero universitario de la Facultad de Agronomía, Universidad del Zulia (LUZ), estado Zulia, Venezuela, el cual se ubica a 10º41'12" de latitud Norte y 71º38'05" de longitud Oeste, a una altitud de 25 msnm; está enmarcado en una zona ecológica de bosque tropical muy seco, con precipitaciones de 500 a 600 mm/año y promedio anual de temperatura de 29ºC, humedad relativa de 79% y evapotranspiración de 2 500 mm (Sánchez y Ramírez, 2006). Las condiciones ambientales durante el ensayo se indican en la tabla 1.Material vegetal y siembra de las semillas. El material vegetal se obtuvo de semillas de zapatico de la reina, genotipos azul y blanco, que permanecieron almacenadas a 10ºC durante un año en el laboratorio de propagación de plantas, de la Facultad de Agronomía-LUZ. Para la obtención de las plántulas, las semillas se sembraron en bolsas de polietileno negro de 1 kg de capacidad, las cuales contenían sustrato de arena y materia orgánica (estiércol de bovino lavado) en proporción de 2:1, previamente tratado con 5 mL de fungicida Ridomil® (3 g.L-1) por bolsa para desinfectar el sustrato. Durante esta fase se efectuó un riego cada dos días; pero siete días antes del trasplante al campo no se regó, con el fin de garantizar el endurecimiento de las plántulas. Después de los 30 días estas se trasplantaron al campo en un suelo Typic haplargids francosa fina, de baja fertilidad natural, baja retención de humedad y con un pH que varía de 6,26 a 4,95 (Larreal, Jiménez, Wilhelmus y Noguera, 2004).
El establecimiento de las plántulas en el campo se realizó en un sistema de conducción de espaldera vertical, de trece hileras con 5 m de largo y 1 m de alto. En cada hilera se colocaron dos líneas de alambre calibre 18, distanciadas a 40 y 80 cm del suelo. Como soportes se usaron tutores de madera separados a 2,5 m. En las hileras se hicieron hoyos donde se colocó 1 kg de arena y estiércol de bovino en las mismas proporciones; posteriormente se sembraron diez plántulas distanciadas a 0,50 m, para un total de 65 de cada genotipo. Después del trasplante se realizaron las siguientes prácticas: riego y control de plantas arvenses de forma manual cada tres días, inspecciones sanitarias quincenales y abonado con estiércol de bovino (1 kg por planta) una vez al mes. También se colocó entre las hileras una cobertura de material vegetal seco para disminuir la incidencia de plantas arvenses, y proteger y mantener la humedad del suelo.
Variables utilizadas. A los 15 días se realizaron las evaluaciones morfológicas de las plantas; para ello se seleccionaron al azar 12 de cada genotipo, sin considerar aquellas que se encontraban en el extremo de cada hilera. Se evaluaron las siguientes variables cuantitativas y cualitativas, incluidas algunas de las indicadas en los descriptores del IPGRI (1984): longitud del tallo principal (LTP), longitud de la rama de primer orden (LR1), longitud de la rama de segundo orden (LR2), longitud y ancho de la hoja trifoliolada (LH3F, AH3F), longitud y ancho de la hoja pentafoliolada (LH5F, AH5F), longitud y ancho de la hoja heptafoliolada (LH7F, AH7F) de las hojas completamente desarrolladas o expandidas, longitud y ancho de la legumbre (LL, AL), longitud y ancho de la semilla (AS, LS), longitud de la guía (LG) y longitud del internodio antes de la guía (LIG). La longitud se midió desde la parte proximal hasta la porción apical del órgano, y para el ancho (AH3F, AH5F, AH7F y AL) se consideró el plano ecuatorial de este y se midieron cinco por cada planta. En LTP, LR1 y LR2 se colocó una lana cerca del ápice, que indicaba la última medición. Todas estas variables se expresaron en centímetros.
También se evaluó el número de hojas en el tallo principal (NHTP), el número de hojas en la planta (NHP), el número de hojas en la rama de primer orden (NHR1) y en la del segundo orden (NHR2), el número de nudos en el tallo principal (Nn), el número de nudos hasta la primera flor (NNPF), el número de nudos hasta la primera hoja con cinco y siete foliolos (NNH5F, NNH7F), el número de nudos antes de la presencia de la guía (NNAG), el número de nudos en la guía (NNG), así como el número de botones y flores por planta (NB, NF), mediante el conteo de cada uno de los órganos. El número de legumbres por planta (NLP) y el número de semillas por legumbre (NSL) se contaron a los 90 días después de la siembra. El diámetro del tallo principal (DTP), y el diámetro y la longitud de la flor (DF, LF) se midieron con un calibrador milimétrico. La LF se determinó a través del diámetro polar; el DTP y el DF, mediante el diámetro ecuatorial del órgano. El porcentaje de plantas con flores (PPF) y de botones florales (PBF) se determinó a través de la relación del número de plantas con flores y de botones florales a los 30 días de edad entre el número total de plantas, respectivamente. El color de la flor (CF) se estableció de acuerdo con la tabla Pantone® (2004). El peso de mil semillas (PMS) se evaluó a los 90 días de edad de la planta, para ello se cosecharon mil semillas de legumbres secas y después se pesaron. La determinación del porcentaje de materia seca (MS) y de proteína cruda (PC) se realizó a los 90 días de edad, según la AOAC (1995), en seis plantas.
Diseño experimental y análisis estadístico. El diseño fue completamente aleatorizado; se tomó como unidad experimental una planta y doce repeticiones por genotipo, valor superior al empleado por Romero (2012). En el caso de las variables LTP, DTP, NNTP, NHTP, NHP, NBP, NFP, LR1, LR2, NHR1 y NHR2 se aplicó un análisis de medidas repetidas en el tiempo, considerando la tendencia lineal y cuadrática de este; el factor estudiado fue el genotipo, y se utilizaron modelos polinómicos de primer y segundo orden. En general, el modelo con mejor ajuste a los datos se seleccionó según el criterio bayesiano de Schwarz (BIC), el de Akaike (AIC) corregido para muestras pequeñas (AICC) y el de máxima verosimilitud restringida (REMLlogL), generados por el procedimiento MIXED del SAS® (SAS, 2010). Para explicar el comportamiento de LH3F, LH5F, LH7F, AH3F, AH5F, AH7F, NNPF, NNH5F, NNH7F, DF, LF, NLP, LL, AL, AS, LS, NSL, LNAG, NNAG, LG, LIG, NNG, PMS, PC y MS se realizó un análisis de varianza mediante el procedimiento GLM del programa Statistical Analysis System. Cuando se detectaron diferencias significativas, se utilizó la prueba de Tukey para la comparación de medias (SAS, 2010).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La LTP (fig. 1A) fue similar en ambos genotipos a los 15 días, y en el momento del trasplante el genotipo blanco presentó la mayor LTP, hasta el final de la fase de evaluación. Los DTP en los dos genotipos fueron semejantes a los 45 días de edad de la planta; sin embargo, a partir del día 60 se incrementó el diámetro hasta los 75 días, especialmente en el genotipo azul (fig. 1B). A medida que los genotipos avanzaron en edad aumentó el crecimiento del tallo, comportamiento indicado también por Piña y Bautista (2006). El NHTP fue similar en los genotipos durante los intervalos de tiempo evaluados (fig. 1C). Esta variable tuvo un crecimiento rápido hasta los 45 días, etapa en la que las plantas mostraron su mayor potencial, con los valores más altos en el genotipo azul. A partir de este momento los incrementos fueron menores y ello pudo estar asociado a que durante este tiempo la planta presentó brotación de yemas laterales y formación de nuevas ramas, lo que produjo variaciones en la distribución de la biomasa entre sus diferentes órganos. En cuanto al Nn (fig. 1D), se detectó un comportamiento semejante al del NHTP, aunque el Nn fue mayor en el genotipo blanco después de los 30 días de edad y similar al número de hojas, ya que siempre se observó una hoja por nudo (figs.1C-D). ]]>
En el NHP se encontró que, durante los primeros 30 días, las plantas mostraron una fase de crecimiento lenta (fig. 2A), asociada a la poca existencia de centros o puntos meristemáticos (Raven, Evert y Eichhorn, 2005; Barceló, Rodrigo, Sabater y Sánchez, 2005; Taiz y Zeiger, 2006). Posteriormente estas iniciaron la formación de ramas laterales, lo que aumentó el NHP, el área foliar y la parte aérea, en la cual los procesos metabólicos ocurren a una mayor velocidad y los carbohidratos son destinados a la formación de las hojas y otros órganos vegetativos (Medina et al., 1996; Azcón y Talón, 2008). El número de hojas fue mayor en el genotipo azul debido a su alta capacidad de ramificación.La fase vegetativa duró aproximadamente 30 días y se encontró que el 88,46% de las plantas azules y el 53,84% de las blancas presentaron botones florales; el 53,84%, flores azules y el 15,38%, flores blancas. Estos resultados contrastaron con los informados por Villanueva et al. (2004), quienes indicaron que la floración se inició a los 45 días. El genotipo blanco superó al azul en cuanto al número de botones florales y el número de flores por planta (figs. 2B y 2C). Los genotipos de zapatico de la reina mostraron una floración temprana (30 días); ello se asoció al mecanismo genotipo-ambiente, ya que durante la etapa inicial de vivero las plantas se regaron tres veces por semana y después se sometieron a un periodo de endurecimiento sin riego (siete días), antes del trasplante al campo; adicionalmente, en ese periodo hubo pocas precipitaciones (tabla 1), condiciones que pudieron haber inducido o adelantado la floración. Medel (2008) indicó que un periodo corto de estrés de agua antes de la iniciación floral incrementa la floración. Por tanto, la oposición que existe entre los periodos vegetativo y reproductivo provoca que el crecimiento vegetativo, producido por el estrés de humedad, pueda favorecer la expansión del botón floral y la distribución de absorción para el desarrollo de la inflorescencia. En los cítricos es frecuente emplear la práctica de períodos de sequía para inducir la floración, con la finalidad de planificar la producción y la cosecha de frutos en el año (Cruz, Siquiera, Salomao y Cecon, 2006; Rodríguez et al., 2007).
El desarrollo de las ramas de primer orden en ambos genotipos se inició a los 30 días de edad de la planta, y el de las ramas de segundo orden, a los 45 (fig. 3A). Ambos tipos de rama mostraron un incremento en la longitud hasta el final de la evaluación. En los dos genotipos el crecimiento de la LR1 fue similar hasta los 90 días; mientras que el de la LR2, hasta los 75 días, momento después del cual el genotipo azul alcanzó la máxima longitud. Al analizar las curvas del NHR1, se observó que ambos genotipos presentaron igual número hacia los 30 días, y después el genotipo blanco obtuvo los máximos valores (fig. 3B). En el genotipo azul la formación de hojas en las ramas de segundo orden se inició a los 45 días, y en el blanco, hacia los 75, con un mayor número de hojas en el azul (fig. 3B). Con la formación de las ramas de primer y de segundo orden la planta alcanzó mayor cantidad de follaje y mayor superficie foliar y de órganos fotosintéticos, lo que permite un aumento en la capacidad fotosintética (Portillo, Razz, Marín y Araujo, 2009).
Después del análisis de las características morfológicas de los dos genotipos solo se detectaron diferencias significativas en las variables: AH3F, AH5F, AH7F, LF, NNAG, LG, NLP, NSL, LL y PC (tabla 2). Transcurridos 15 días de la siembra, ambos genotipos presentaron hojas cotiledonales que permanecieron hasta los 45 días, seguidas de dos hojas simples ubicadas en el primer nudo (fig. 4A). Posteriormente se observaron hojas compuestas imparapinnadas, trifolioladas hasta el tercer nudo (fig. 4B). A partir del cuarto nudo se desarrollaron varias hojas pentafolioladas (fig. 4C), las cuales indicaron el inicio de la floración, y aparecieron los primeros botones florales a los 30 días después de la siembra, que se mantuvieron hasta el final de la evaluación. Las hojas pentafolioladas representan un indicador de la floración, aspecto valioso que se debe considerar en la planificación del manejo del cultivo, como la fertilización (orgánica) y el riego. El genotipo azul presentó mayores valores de LF (tabla 2). En las flores de este genotipo predominó el color violeta-azulado (Pantone®2746C) en el estandarte y el amarillo-verdoso en la parte central del estandarte (Pantone®386C) y el cáliz (Pantone®373C), y fue más verde en el cáliz; mientras que en el otro genotipo predominó el color blanco (Pantone®649) en el estandarte y el amarillo-verdoso (Pantone®373C) en el cáliz (fig. 4D y 4E). En el genotipo azul se observó que pocas plantas presentaron flores con las alas más desarrolladas (fig. 4F).
A los 45 días las plantas emitieron hojas heptafolioladas (fig. 4G) que indicaron la emisión de guías largas, las cuales se enredan en el sistema de espalderas; la longitud de la guía fue mayor en el genotipo blanco (tabla 2). En este momento se observó la presencia de legumbres verdes (fig. 4H) en ambos genotipos; también fue notoria la ramificación, más profusa en el genotipo azul. En cuanto al ancho de la hoja trifoliolada, la pentafoliolada y la heptafoliolada, el genotipo azul mostró los mayores valores, lo cual sugiere que esta variable es un posible indicador morfológico de alto vigor o crecimiento de la planta. El ápice de los foliolos en la hoja se clasificó como agudo, la base truncada y el borde liso, de acuerdo con la clasificación general de las hojas indicada por Lindorf, Parisca y Rodríguez (1999).
Con respecto a las características de producción se encontró, a los 90 días, que el genotipo azul tenía alrededor de 45 legumbres por planta y fue superado por el blanco (70). El NSL fue significativamente superior en el genotipo blanco; sin embargo, no se observaron diferencias en cuanto a la LS y la AS. Entre los dos genotipos se encontraron diferencias en el contenido de PC, que fue mayor en el azul (tabla 1). El alto contenido de PC se puede asociar al manejo orgánico de las plantas durante su establecimiento (fig. 4I-L) y a la distribución de las precipitaciones en las diferentes etapas del cultivo, lo que pudo contribuir a que estas expresaran su máximo potencial de desarrollo, aun en un suelo pobre, de baja actividad biológica y con presencia de argílico.
Los contenidos de PC en esta investigación superaron ampliamente los señalados por Ramos et al. (2008), quienes encontraron entre 21,31 y 26,56% de PC en las accesiones azules, y entre 23,81 y 24,56% en las blancas; así como el 23% de PC indicado por Marín, Carías, Cioccia y Hevia (2003). También fueron mayores a los reportados para árboles y arbustos forrajeros recomendados como alternativa alimenticia para la ganadería bovina (García y Medina, 2006; Delgado y Ramírez, 2008). En este sentido, los resultados descritos son relevantes, si se considera que se le ha dado mayor importancia al perfil nutricional en términos de proteína de la biomasa de los árboles y los arbustos, comparados con otras especies herbáceas o rastreras. En cuanto al porcentaje de MS, no se observaron diferencias entre los genotipos (tabla 2); los valores se consideraron altos y cercanos a los reportados por Ramos et al. (2008), quienes obtuvieron 90,58 y 96,23% en la accesión azul, y 95,57 y 96,11% en la blanca.
El análisis de las características morfológicas y de crecimiento de los genotipos azul y blanco permitió concluir que ambos presentaron un comportamiento semejante en las diferentes fases de desarrollo de la planta: vegetativa, floración, y producción de legumbres y semillas. El azul se caracterizó por su mayor vigor o crecimiento y su alta capacidad de ramificación, y el blanco por su elevada producción de legumbres y semillas, los cuales constituyen importantes indicadores morfológicos. Basado en los contenidos de MS y de PC y en el rápido crecimiento de esta leguminosa herbácea, se recomienda como una fuente proteínica complementaria a corto plazo; así como se sugiere la aplicación del estiércol bovino (lavado) u otro procedente de las mismas unidades de producción. Los resultados obtenidos contribuyen a la caracterización de esta especie y su manejo, lo que no se ha reportado en Venezuela, y sientan las bases para la continuación de estudios relacionados con la fitotecnia y manejo de este cultivo. ]]>
AGRADECIMIENTOS
Al CONDES-LUZ por la subvención otorgada bajo los proyectos de investigación No. 0216-12 y al vivero universitario de LUZ por proporcionar sus instalaciones.
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Recibido el 13 de abril del 2012
Aceptado el 14 de septiembre del 2012 ]]>
