Caracterización morfológica y productiva de procedencias de Jatropha curcas L.

Morphological and productive characterization of Jatropha curcas L. provenances

RESUMEN

El objetivo de este trabajo fue caracterizar la variabilidad morfológica y productiva de procedencias de Jatropha curcas. Para ello se midió o estimó: la altura; el grosor de las ramas primarias y del tallo; la altura de la primera rama; las enfermedades; el número de ramas primarias, secundarias y terciarias; el número y el peso de los frutos; el rendimiento de semillas; el peso de 100 semillas; las dimensiones de la semilla y el contenido de aceite. Para interpretar los resultados se utilizó ACP y análisis de conglomerados. La altura fue el indicador más variable, seguido por el grosor de las ramas primarias, el número de ramas secundarias y primarias, y el grosor del tallo, los cuales explicaron el 57,7% de la variabilidad. Sobre la base de estos indicadores se formaron seis grupos. Los valores extremos superiores, en todos los indicadores morfológicos, se encontraron en el grupo I (SSCS-3), y los inferiores en el grupo IV (SSCS-7 y SSCS-6). Solo seis de las diez procedencias sembradas produjeron frutos; mientras que las plantadas lo hicieron en todos los casos. De las sembradas sobresalieron: San Miguel, D-1 y SSCS-3, con rendimientos estimados de 2 325; 243 y 169 kg de semilla/ha; y de las plantadas: Cabo Verde, SSCE-10 y SSCE-7 con 814; 327 y 93,2 kg de semilla/ha, respectivamente. En la SSCE-10 y en la Cabo Verde el porcentaje de aceite alcanzó un 32,8 y 35,0%, respectivamente. Los resultados permitieron identificar las procedencias sobresalientes, tanto en los indicadores morfológicos (SSCS-3) como en los productivos (Cabo Verde, SSCE-10 y San Miguel).

Palabras clave: Caracterización, Jatropha curcas L., procedencia.

ABSTRACT ]]> The objective of this work was to characterize the morphological and productive variability of Jatropha curcas provenances. For that purpose the following indicators were measured or estimated: height; diameter of primary branches and stem; height of the first branch; diseases; number of primary, secondary and tertiary branches; fruit number and weight; seed yield; weight of 100 seeds; seed size and oil content. In order to interpret the results PCA and cluster analysis were used. Height was the most variable indicator, followed by diameter of primary branches, number of secondary and primary branches and stem diameter, which accounted for 57,7% of the variability. Based on these indicators six groups were formed. The highest values, in all morphological indicators, were found in group I (SSCS-3), and the lowest ones in group IV (SSCS-7 and SSCS-6). Only six from the ten seeded provenances produced fruits; while the planted ones did it in all cases. Among the seeded ones the following stood out: San Miguel, D-1 and SSCS-3, with estimated yields of 2 325; 243 and 169 kg of seed/ha; and in the planted ones: Cabo Verde, SSCE-10 and SSCE-7 with 814; 327 and 93,2 kg of seed/ha, respectively. In SSCE-10 and Cabo Verde the oil percentage reached 32,8 and 35,0%, respectively. The results allowed identifying the outstanding provenances, in the morphological (SSCS-3) as well as the productive indicators (Cabo Verde, SSCE-10 and San Miguel).

Key words: Characterization, Jatropha curcas L., provenance.

INTRODUCCIÓN

La caracterización del germoplasma de cualquier cultivo es un procedimiento que normalmente se utiliza para describir los caracteres morfológicos, fenológicos y productivos que identifican a las especies o accesiones; así como para verificar el grado de variación que poseen las colecciones de materiales útiles, pero potencialmente diferentes, representados por una mayor o menor cantidad de individuos.

Olivera et al. (2009) plantearon que la caracterización morfológica y la agronómica son actividades complementarias que consisten en describir los atributos de las accesiones y, con ello, determinar su utilidad; pero a la vez permite identificar los tipos promisorios para los procesos de selección, mejoramiento genético u otros fines (Bonilla et al., 2008).

Para llevar a cabo el proceso de caracterización se utilizan descriptores reconocidos. Cuando la diversidad genética entre especies y dentro de las especies es fácilmente observable, los descriptores morfológicos suministran información con la que se puede evitar la duplicación del mismo material y minimizar las sobreestimaciones de la diversidad existente (Becerra y Paredes, 2000).

En el caso particular de Jatropha curcas, se han utilizado descriptores cualitativos como el color de las hojas, la pigmentación del pecíolo y el inicio de la floración, entre otros; sin embargo, sobresalen por su número e importancia práctica los de origen cuantitativo, tales como: los días a la emergencia, la altura de la planta, el número de ramas, el número de frutos por planta, el número de racimos por rama, el número de frutos por racimo y por árbol, el tamaño de las semillas y su porcentaje de aceite, el rendimiento de semilla por planta y por unidad de área, y la incidencia de insectos plaga y de enfermedades (Mendoza, 2008); estos son convenientemente analizados sobre la base de análisis estadísticos descriptivos (Flores et al., 2009) o mediante las técnicas multivariadas (Wencomo et al., 2003; Machado y Olivera, 2008), lo que facilita diferenciar las accesiones y el conocimiento de su valor agronómico (Campusano, 2009).

El objetivo de este trabajo fue caracterizar la variabilidad morfológica y productiva de una colección de J. curcas, e identificar los individuos más sobresalientes sobre la base de indicadores cuantitativos de interés. ]]>  

MATERIALES Y MÉTODOS

Procedimiento. La caracterización morfológica y productiva de las procedencias de J. curcas se realizó en el banco de germoplasma de oleaginosas establecido en la Estación Experimental de Pastos y Forrajes "Indio Hatuey" el 18 de junio de 2009, conforme a lo indicado por Machado (2011).

Las procedencias, plantadas a partir de propágulos (estacas) o sembradas directamente a partir de semillas, se dispusieron en parcelas de 8 x 2 m, espaciadas a 2 m entre líneas y 2 m entre plantas, separadas por calles de 3 m en ambos sentidos.

Durante el período de desarrollo de las plantas se mantuvieron las labores fitotécnicas correspondientes, las cuales consistieron en el desyerbe manual de las parcelas y las calles, de manera tal que estas se desarrollaran plenamente y sin el perjuicio que les pueden ocasionar las especies arvenses.

La caracterización morfológica y productiva se realizó en todas las plantas que conformaron las parcelas, cuando estas alcanzaron un año de edad. Para ello se tomaron en consideración los siguientes indicadores:

Altura de la planta. Se empleó una regla graduada, desde la base de la planta hasta el ápice del tallo principal.

Grosor de la primera rama primaria. Se midió con una cinta métrica, justamente a los 10 cm a partir del tallo principal.

Grosor del tallo en la base. Este indicador se midió con una cinta métrica, a una altura de 10 cm a partir de la superficie del suelo.

Altura de la primera rama. Se determinó con una cinta métrica a partir de la superficie del suelo. ]]> Enfermedades. Se estimó el porcentaje de enfermedades en los árboles (agarrotamiento de las hojas e infestación producida por hongos). Para ello se utilizó una escala de seis valores, propuesta por Sanidad Vegetal Nacional (2005).

Peso de 100 semillas. Con el uso de una balanza analítica. La longitud y el ancho de la semilla, mediante un pie de rey.

Además se contó el número de ramas primarias, el número de ramas secundarias, el número de ramas terciarias, y el número y el peso de los frutos cosechados.

Algunos de estos indicadores sirvieron para estimar la productividad de frutos por árbol; así como el rendimiento de semilla total; la productividad de semillas por árbol y el rendimiento de semilla por unidad de área.

También se adicionaron indicadores relacionados con las características físicas de los frutos y con el contenido de aceite, los cuales fueron determinados en el ICINAZ (Instituto Cubano de Investigaciones Azucareras).

Las mediciones y estimaciones se hicieron en todos los árboles que conformaban cada una de las parcelas.

Análisis estadístico. Los datos de caracterización morfológica fueron procesados mediante un análisis de componentes principales, y se seleccionaron como influyentes los indicadores cuyo valor de preponderancia fuera igual o superior a 0,70. A partir del patrón de componentes principales se realizó una clasificación, en grupo, de los materiales caracterizados, mediante un análisis de conglomerados, para el cual solo se tuvo en cuenta las variables que cumplieran el requisito anterior.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En la tabla 1 se muestra que la variabilidad acumulada, en función de los indicadores morfológicos medidos, fue alta. La altura de las plantas fue el indicador más variable, seguido por el grosor de las ramas primarias, el número de ramas secundarias, el número de ramas primarias y el grosor del tallo en la base, los cuales explicaron la mayor parte de la variabilidad extraída en la CP₁ (57,7%). Estos caracteres morfológicos estuvieron positivamente relacionados, lo que denotó el alto grado de complementariedad existente en estos rasgos estructurales a medida que las plantas se desarrollaron ]]>

Normalmente los frutales y otras leñosas, como es el caso de J. curcas, suelen poseer un alto grado de variabilidad debido a que son netamente heterocigóticas y de polinización cruzada, situación que conduce a la segregación genética en la descendencia (Caso, 1992).

La variabilidad existente en función de la altura de la primera rama fue convenientemente explicada en la CP₂, lo cual indica que este rasgo estructural no se relacionó con las restantes variables morfológicas, en correspondencia con los principios de este tipo de análisis (Philippeau, 1986).

En el caso del número de ramas terciarias la variabilidad también fue explicada, en parte, por esta componente, y resultó el indicador menos variable (junto al anterior), con solo un 16,9% de la varianza extraída en esta. Ello indica que en el primer año de vida el número de ramas terciarias no influyó decisivamente como factor morfológico variable entre estas procedencias, quizás motivado por el estrecho rango de variación existente para este indicador, en función del desarrollo que poseen las plantas a esa edad. Es conocido que J. curcas es
una especie arbustiva capaz de alcanzar entre 3 y 5 m (Manurung, 2007) y hasta 6 m de altura o más en pleno desarrollo (cinco años o más), momento en el que las ramas terciarias y de otros órdenes pueden llegar a su más alto grado de expresión cuantitativa, junto al resto de los caracteres estructurales morfológicos y productivos.

En la tabla 2 se presenta la amplitud de los rangos de variación y los valores medios de los indicadores morfológicos, tanto para las procedencias establecidas por siembra directa como las plantadas; así como los tipos sobresalientes en estos indicadores. En general las procedencias establecidas por semilla (siembra directa) mostraron mayor amplitud, pero particularmente valores extremos superiores en los tipos sobresalientes, al compararlas con las plantadas a través de estacas, excepto en el número de ramas terciarias. Ello indica que las primeras se comportaron como tipos más precoces en su desarrollo estructural para los caracteres vegetativos, en el primer año. Tal comportamiento contrasta con lo indicado por Montes Osorio et al. (2008) acerca de que las plantas propagadas por esquejes no producen raíz principal, pero crecen más rápido que por semilla. No obstante, ello no implica que tal patrón de comportamiento para estos rasgos se mantenga inalterable en años venideros, aspectos cuyo estudio se debe continuar.

Es importante destacar que en el número de ramas secundarias y de ramas terciarias se encontraron, en algunas procedencias, valores extremos inferiores nulos, lo que fue detectado en el caso de SSCS-7 y SSCS-6, las cuales no desarrollaron ramas secundarias; mientras que D-1, D-2 y SSCS-4 no desarrollaron ramas terciarias, lo que indica un desarrollo más tardío.

En la tabla 3 se muestran los seis grupos formados a partir de las medias de los indicadores morfológicos representados en la CP₁. Los valores extremos se encontraron en el grupo I (SSCS-3) y en el grupo IV (SSCS-7 y SSCS-6), ambas propagadas por semillas; el primero con los valores extremos superiores para todos los caracteres morfológicos y el segundo con los valores extremos inferiores. El resto de las procedencias alcanzaron valores intermedios, las cuales ocuparon grupos donde se encontraron indistintamente materiales sembrados o plantados, excepto en el grupo III, cuyos individuos fueron propagados por semilla.

Es importante subrayar que los valores hallados en la altura, el grosor de las ramas primarias y el número de ramas primarias y secundarias, en las procedencias del grupo III, denotaron que las dos procedencias de este grupo tuvieron muy baja velocidad de crecimiento en el año que se analizó, y prácticamente no lograron ramificarse, aspecto que se manifestó en un pobre desarrollo de estos materiales desde el punto de vista de su estructura particular. Ello indica que en las poblaciones de esta especie se pueden encontrar genotipos cuyo desarrollo se produce de forma rápida, mientras que otros son marcadamente tardíos, independientemente de que se siembren directamente por semilla, método que presupone un mejor establecimiento del vegetal.

Sin embargo, independientemente de las diferencias existentes en estos indicadores morfológicos, se debe destacar la evidente variabilidad dentro de la población de J. curcas. Resultados similares fueron reportados por Rao et al. (2008), quienes encontraron una variación significativa en la altura (con un máximo de 134 cm) y en el número de ramas (con valores medios de 6,3 ramas/planta y máximos de 12,2 ramas/planta), y por Sunil et al. (2009), quienes hallaron altos coeficientes de variación para varias características morfológicas, entre ellas el número de ramas primarias y la altura de las plantas. ]]> Los valores de algunos caracteres relacionados con la producción de los frutos, la productividad por árbol, el número de cosechas y el porcentaje de hojas con agarrotamiento e infestación por hongos, se muestran en la tabla 4. Solo seis de las diez procedencias de J. curcas propagadas por semilla produjeron frutos; mientras que todas las plantadas por estacas alcanzaron, con mayor o menor intensidad, la fenofase de semilla madura (cosecha).

Entre las procedencias sembradas directamente en el campo, las más sobresalientes fueron:

San Miguel, D-1 y SSCS-3, pero la primera mostró mejor comportamiento en el porcentaje de árboles que produjeron cosecha con relación a la población; así como aceptable productividad por árbol; mientras que D-1, aunque produjo menor cantidad de frutos, fue ligeramente superior en la productividad por árbol. Llama la atención que la procedencia D-2, similar a D-1 desde el punto de vista morfológico (grupo III, tabla 3), no produjera frutos, aspecto que pudiera asociarse a otras características como las de orden fisiológico o de respuesta ambiental, no así a la posible influencia de las enfermedades, ya que los índices en ambas fueron bastante similares.

De las procedencias plantadas las más sobresalientes fueron SSCE-10, Cabo Verde y SSCE-7. La primera alcanzó el mayor número de frutos cosechados y el mayor porcentaje de árboles que produjeron frutos respecto a su población. Sin embargo, la procedencia Cabo Verde resultó mejor en términos de productividad por árbol. Resultados similares con esta última fueron reportados por Machado y Suárez (2009).

Aunque en el banco de germoplasma se observó la presencia de lepidópteros, trips, salta hojas (Empoasca sp.) y un insecto no identificado que decapita la flor por el pedúnculo, cuya presencia es preocupante debido a que limita la producción de semillas, lo más destacado fue la infestación producida por hongos, presumiblemente de los géneros Colletotrichum y Cercospora; así como un síntoma de mosaico con agarrotamiento en las hojas, causado posiblemente por un agente viral. Freire y Parente (2006) reportaron en Brasil la presencia de salta hojas; trips; antracnosis (Colletotrichum gloesporoides y C. capsici), Oidum, Phythophtora y fusariosis, entre los insectos plaga y las enfermedades más frecuentes en ese país.

En términos generales el grado de afectación por estas enfermedades fue de media a alta y se manifestó indistintamente, tanto en los materiales sembrados como en los plantados.

No es posible afirmar que exista o no relación entre el grado de intensidad de estas enfermedades y la producción de frutos, ya que se detectaron procedencias que alcanzaron un alto número de frutos, y en las cuales los índices de estas enfermedades fueron altos, como sucedió en la D-1, o por el contrario, muy baja producción de frutos con una intensidad similar a la anterior, como en la denominada Población silvestre. Incluso, procedencias como SSCE-10, Cabo Verde, SSCE-7 y SSCE-8 produjeron grandes cantidades de frutos en plantas cuyos índices de infestación fueron más altos, al compararlas con la procedencia Las Tunas, que con el menor índice solo produjo seis frutos.

Tampoco es posible afirmar que exista o no tolerancia de las procedencias más productivas a estas enfermedades, pues se desconoce la cantidad de frutos que podrían producir si estas no estuvieran presentes. Se desconoce si las procedencias que produjeron pocos frutos o ninguno, hubieran alcanzado producciones más o menos altas en el contexto anterior.

Quedó bien claro que algunas procedencias fueron menos afectadas, como la San Miguel, la SSCS-6, la Cabo Verde y en particular la denominada Las Tunas.

En la tabla 5 se aprecian las características productivas y morfológicas relacionadas con la semilla, en las procedencias que produjeron mayor cantidad de frutos. ]]> Entre las procedencias sembradas, la SSCS-3 alcanzó el mayor peso de 100 semillas y el menor número de semillas en un kilogramo (al ser más grandes), pero fue superada por San Miguel y D-1 en el rendimiento total de semilla y en la productividad por árbol.

En las procedencias plantadas se destacó Cabo Verde en el peso de 100 semillas, en la dimensión, en el rendimiento total y en la productividad por árbol. El menor peso de 100 semillas lo alcanzó la SSCE-10, la cual posee semillas más pequeñas (mayor número en un kilogramo); pero fue superior a la SSCE-7 en términos de rendimiento y productividad por árbol.

Es importante señalar que el estimado de rendimiento de semilla (kg/ha) fue bajo para las accesiones que más sobresalieron en este indicador. Sin embargo, ello se puede considerar normal ya que se alcanzó en el primer año, momento en el que se deben esperar bajas producciones (Jongschaaps et al., 2007); pero se encuentra en el rango indicado por estos autores para países como Brasil durante el primer año (335 y 190 kg/ha), cuando se utilizaron marcos de siembra de 4 x 3 m y 8 x 2 m, respectivamente. Ello se correspondió con el rendimiento por árbol, el que difirió marcadamente del esperado para la especie de referencia (superior a 2 kg de semilla/árbol/año), según la revisión realizada por Cerels (2009).

Es válido destacar que estos rendimientos de semilla fueron superiores, en algunos casos, a los alcanzados en suelos salinos de la Granja Paraguay en Guantánamo (340 kg/ha), en condiciones de riego, y a los obtenidos en suelos negros friables de Bayamo en condiciones de secano, donde el rendimiento fue de 168,2 kg/ha (BIOMAS-CUBA, 2010); así como similares a los hallados por González (2007) en suelos que anteriormente se habían dedicado al cultivo de la caña de azúcar (Saccharum sp.).

En la tabla 6 se aprecian algunas propiedades relacionadas con las características del fruto, el contenido de aceite en las semillas y la producción estimada de aceite por unidad de área en dos de las procedencias sobresalientes(únicas que se pudieron analizar), independientemente de la vía de propagación. En estos caracteres la Cabo Verde resultó superior, aunque fueron ligeras las diferencias en cuanto a la composición del fruto y el contenido de aceite, aspecto alentador para la SSCE-10 colectada en el territorio nacional. Ello permite afirmar que en las poblaciones cubanas de esta especie se pueden encontrar individuos con aceptable potencial de producción de semillas y contenido de aceite, similar al de las procedencias sobresalientes introducidas, como la Cabo Verde, cuyo porcentaje está comprendido en el rango reportado para la especie (Oliveira et al., 2008).

Los resultados permiten concluir que hubo una aceptable variabilidad para los caracteres vegetativos, a pesar de que se caracterizó un número de procedencias relativamente pequeño, lo que permitió agruparlas a través de los indicadores con mayor valor de preponderancia e identificar los individuos más sobresalientes.

El grado de desarrollo vegetativo alcanzado a través de la siembra directa fue superior, en términos generales; sin embargo, los indicadores que identifican la producción de frutos y semillas, en los tipos sobresalientes, se correspondieron con materiales que fueron plantados.

Entre las accesiones colectadas en el país, se encontraron individuos contrastantes en términos de los rasgos morfológicos y productivos, independientemente de la modalidad utilizada para su establecimiento, lo que posibilitó identificar materiales con alta potencialidad. Ello fue evidente en las procedencias San Miguel, SSCE-10 y SSCS-3.

La infestación por hongos y la presencia de agarrotamiento en las hojas, no permitieron alcanzar una comprensión clara del papel que estas pudieron desempeñar en el desarrollo de las plantas y en la producción de frutos. ]]> Se identificaron procedencias sobresalientes, tanto en los indicadores morfológicas (SSCE-10) como en los productivos y los reproductivos (Cabo Verde, SSCE-10 y San Miguel).

Se recomienda continuar la labor de colecta, introducción y caracterización de procedencias de J. curcas, con el propósito de incrementar el banco de genes existente y documentar el material accedido; así como prestar una atención priorizada al estrés que pueden causar la infestación por enfermedades y la presencia de insectos potencialmente plagas.

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