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UNIVERSIDAD ESTATAL DEL SUR DE MANABÍ FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y DE LA AGRICULTURA CARRERA AGROPECUARIA TRABAJO DE TITULACIÓN MODALIDAD PROYECTO DE INVESTIGACIÓN PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERA AGROPECUARIA TEMA: Aptitud combinatoria general y específica de parentales de café en las cruzas de Acawa x Típica y Arara x Catucai 785-15 en vivero. AUTOR: Chancay Segura Yaritza Estefanía TUTOR: Dr. Julio Gabriel Ortega PhD. JIPIJAPA – MANABÍ – ECUADOR 2023 ii APROBACIÓN DEL TRABAJO UNIVERSIDAD ESTATAL DEL SUR DE MANABÍ CARRERA AGROPECUARIA iii iv v AGRADECIMIENTO Agradezco a Dios por haber permitido lograr esta meta por llenar de bendiciones cada uno de los pasos que doy, y poder llegar a convertirme en un profesional. A la Universidad Estatal del Sur de Manabí y en especial a la carrera Agropecuaria por abrirme sus instalaciones y con ello poder llenar de conocimientos, los cuales serán compartidos dentro de mi vida profesional, gracias Alma Mater. A mi tutor Dr. Julio Gabriel por haber dedicado su tiempo en el transcurso de cada actividad realizada como docente y tutor, ya que, gracias a sus conocimientos, orientaciones y paciencia, fueron fundamentales para mi formación como investigador. Agradezco a cada docente que de una u otra manera han sido mi guía durante este proceso de estudios que a través de sus conocimientos y enseñanzas fueron fundamental para formarme como profesional. Finalmente agradezco a cada compañero que pasó a lo largo de mi vida estudiantil y a los que lograron llegar a la meta final, con ello llevo muchos momentos vividos, risas, anécdotas, celebraciones, así mismos momentos tristes, por ellos he aprendido muchas cosas, la vida es una sola y hay que vivirla, los llevare siempre en mi corazón. Yaritza Estefania Chancay Segura vi DEDICATORIA Este logro se lo dedico a Dios por darme la sabiduría, inteligencia y fortaleza para poder cumplir con lo que me propuse a lo largo de mi vida estudiantil. A mi padre José Bartolomé Segura (+) que desde el cielo celebra este logro muy importante en mi vida y sé que está orgulloso que su nieta esté cumpliendo sus metas, a mi madre la Ing. María Segura Reyes por brindarme siempre el apoyo necesario para poder terminar mis estudios, inculcándome que nunca me dé por vencida. A mi amado hijo Liam Nahin por ser mi pilar fundamental en mi vida por el cual me estoy superando día a día y así mire mi ejemplo, con ello pueda cumplir cada uno de sus logros. A mis hermanas la Lic. Michelle y Scarlet que de una y otra manera siempre me apoyaron para no desistir en momentos difíciles, espero ser su guía. Al padre de mi hijo el Ing. Cristhian Tumbaco por creer en mí a lo largo de estos cuatros años de vida estudiantil, por haberme apoyado económicamente en los momentos más difíciles, hoy veo resultados de ese esfuerzo y sacrificio. Yaritza Estefania Chancay Segura vii ÍNDICE CONTENIDO CERTIFICACIÓN DEL TUTOR ................................... ¡Error! Marcador no definido. APROBACIÓN DEL TRABAJO.................................................................................. ii DECLARACIÓN DE RESPONSABILIDAD ................ ¡Error! Marcador no definido. AGRADECIMIENTO .................................................................................................... v DEDICATORIA ............................................................................................................ vi ÍNDICE CONTENIDO ................................................................................................ vii ÍNDICES DE TABLAS ................................................................................................. xi ÍNDICE DE FIGURAS ................................................................................................ xii ÍNDICE DE FOTOS .................................................................................................... xiii RESUMEN ................................................................................................................... xiv SUMMARY ................................................................................................................... xv I. ANTECEDENTES............................................................................................... 1 I. JUSTIFICACIÓN ................................................................................................ 3 II. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .......................................................... 5 3.1. Formulación del problema ..................................................................................... 5 3.2. Delimitación del problema ..................................................................................... 5 3.3. Situación actual del problema ............................................................................... 5 IV. OBJETIVOS ............................................................................................................. 7 4.1. Objetivo general ...................................................................................................... 7 4.2. Objetivos específicos ............................................................................................... 7 V. VARIABLES ........................................................................................................ 7 5.1.Variable dependiente ............................................................................................... 7 5.2.Variable independiente ........................................................................................... 7 VI. MARCO TEÓRICO ............................................................................................ 8 6.1. Origen de café ......................................................................................................... 8 6.2. Productividad del café en el Ecuador ................................................................... 8 6.3. Taxonomía del café ................................................................................................. 9 6.4. Morfología del café ............................................................................................... 10 6.4.1. Crecimiento vegetativo ....................................................................................... 10 viii 6.4.2. Sistema radicular ................................................................................................ 11 6.4.3. Flores.................................................................................................................... 11 6.4.4. Frutos ................................................................................................................... 11 6.5. Condiciones climáticas para cultivo del café ...................................................... 12 6.5.1. Altitud .................................................................................................................. 12 6.5.2. Precipitación........................................................................................................ 12 6.5.3. Temperatura ....................................................................................................... 12 6.6. Prácticas recomendadas para el manejo de la plantación ................................ 13 6.6.1. Siembra y establecimiento ................................................................................. 13 6.6.2. Uso de árboles de sombra...................................................................................13 6.6.3. Poda...................................................................................................................... 13 6.7. Principales plagas ................................................................................................. 14 6.7.1. Broca del café (Hypothenemus hampei) ............................................................ 14 6.7.2. Minador de la hoja (Perileucoptera coffeella) .................................................. 14 6.8. Fertilización ........................................................................................................... 15 6.9. Cultivares de café.................................................................................................. 16 6.9.1. Coffea arabica ...................................................................................................... 16 6.9.2. Acawa ................................................................................................................... 16 6.9.3. Típica ................................................................................................................... 17 6.9.4. Catucai 785-15..................................................................................................... 17 6.10. Bancos de germoplasma ..................................................................................... 17 6.11. Mejoramiento genético del café ......................................................................... 18 6.12. Aptitud combinatoria ......................................................................................... 20 6.12.1. Aptitud combinatoria general y específica ..................................................... 20 6.13. Heterosis y heterobeltiosis.................................................................................. 21 6.14. Cruces Dialélicos ................................................................................................. 22 VII. MATERIALES Y MÉTODOS ............................................................................ 23 ix A. Materiales ............................................................................................................... 23 B. Métodos .................................................................................................................... 24 7.1. Ubicación geográfica ............................................................................................ 24 7.1.1. Factores de estudio ............................................................................................. 24 7.1.2. Tratamientos ....................................................................................................... 24 7.1.3. Diseño experimental ........................................................................................... 25 7.1.4. Características del experimento ........................................................................ 25 7.1.5. Análisis estadístico .............................................................................................. 25 7.1.6. Análisis funcional ................................................................................................ 26 7.1.7. Coeficiente de variación ..................................................................................... 27 7.1.8. Variables evaluadas ............................................................................................ 27 7.2. Manejo específico de la investigación ................................................................. 29 7.2.1. Construcción de semilleros ................................................................................ 29 7.2.2. Desinfección del semillero .................................................................................. 29 7.2.3. Siembra en semillero .......................................................................................... 29 7.2.4. Riego de semillero ............................................................................................... 30 7.2.5. Control de malezas ............................................................................................. 30 7.2.6. Trasplante a fundas ............................................................................................ 30 7.2.7. Toma de datos. .................................................................................................... 31 VIII. RESULTADOS EXPERIMENTALES ............................................................. 32 8.1. Análisis de normalidad y homogeneidad de varianzas ..................................... 32 8.2. Análisis de varianza .............................................................................................. 33 8.3. Comparación de medias ....................................................................................... 34 8.4. El análisis de la interacción.................................................................................. 35 8.5. Aptitud Combinatoria General (ACG)............................................................... 37 8.6. Heterosis y hetobeltiosis (vigor híbrido) ............................................................. 37 8.7. Heredabilidad........................................................................................................ 38 IX. DISCUSIÓN............................................................................................................ 39 x X. CONCLUSIONES ................................................................................................... 42 XI. RECOMENDACIONES ........................................................................................ 43 XII. BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................. 44 Anexo 1. Mapa de ubicación de la investigación........................................................ 49 Anexo 2. Croquis de campo del ensayo....................................................................... 50 Anexos 3. Cronograma de actividades ........................................................................ 51 Anexo 4. Presupuesto de la investigación ................................................................... 52 Anexo 5. Fotos de desarrollo de la investigación ....................................................... 53 Anexo 6. Derecho de autor ............................................... ¡Error! Marcador no definido. xi ÍNDICES DE TABLAS Tabla 1. Progenitores y cruzas utilizadas en la investigación. ...................................... 25 Tabla 2. Delineamiento experimental. .......................................................................... 25 Tabla 3. Esquema del ANVA para el diseño experimental completamente aleatorio con medidas repetidas en el tiempo. ...................................................................................... 27 Tabla 4. Análisis de normalidad para altura de planta, diámetro de tallo, número de pares de hojas, longitud de hoja, ancho de hoja y área foliar. .................................................. 32 Tabla 5. Homogeneidad de varianzas mediante la prueba de Levin a P<0,05 de probabilidad. ................................................................................................................... 33 Tabla 6. Análisis de varianza altura de planta, diámetro de tallo, número de pares de hojas, longitud de hoja, ancho de hoja y área foliar. ...................................................... 34 Tabla 7. Análisis de medias mediante la prueba múltiple de Tukey al P<0,05 de probabilidad para genotipos evaluados........................................................................... 34 Tabla 8. Análisis de medias mediante Tukey al P<0,05 de probabilidad para fechas de evaluación. ......................................................................................................................35 Tabla 9. Aptitud Combinatoria General de tres progenitores masculinos y femeninos de café para las variables altura de planta (ADP), diámetro de tallo (DDT) y área foliar (AF). ........................................................................................................................................ 37 Tabla 10. Heterosis y heterobeltiosis (vigor híbrido) de cuatro cruzas de café para altura de planta en cm (ADP). .................................................................................................. 38 Tabla 11. Heredabilidad de la altura de planta (ADP) en nueve progenies de café ..... 38 xii ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Interacción Genotipo x Fecha para la variable AP. Medias con una letra común no son significativamente diferentes (P<0,01). .............................................................. 36 Figura 2. Interacción Genotipo x Fecha para la variable DDT. Medias con una letra común no son significativamente diferentes (P<0,01). .................................................. 36 Figura 3. Interacción Genotipo x Fecha para la variable FA. Medias con una letra común no son significativamente diferentes (P<0,01). .............................................................. 36 xiii ÍNDICE DE FOTOS Foto 1. Elaboración de camas de germinación de café y mezcla del sustrato en la Finca Andil. .............................................................................................................................. 53 Foto 2. Llenado de fundas antes del trasplante. ............................................................ 53 Foto 3. Siembra de semillas (Catucai 785-15, caturra amarilla, típica y acawa) e hijos de las cruzas realizadas en la finca Andil. ........................................................................... 54 Foto 4. Trasplante de las plántulas de café, ubicación de las fundas en las camas establecidas. .................................................................................................................... 54 Foto 5. Riego y mantenimiento de las plántulas de café y aplicación de bioestimulante. ........................................................................................................................................ 55 Foto 6. Toma de datos de altura de planta, diámetro de tallo, numero de hojas, ancho y largo de hojas de las plantas de café. .............................................................................. 56 xiv UNIVERSIDAD ESTATAL DEL SUR DE MANABÍ FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y DE LA AGRICULTURA CARRERA AGROPECUARIA Tema: “Aptitud combinatoria general y específica de parentales de café en las cruzas de Acawa x Típica y Arara x Catucai 785-15 en vivero”. AUTOR: Yaritza Estefanía Chancay Segura. TUTOR: Julio Gabriel Ortega PhD. RESUMEN Con el objetivo de determinar la aptitud combinatoria general (ACG) y específica (ACE), de los padres de café en la obtención de híbridos F1 de Acawa x Típica y Catucai 785-15 x Arara, se evaluó 34 plantas de Acawa (madre), 28 de Típica (padre) y 14 de Acawa x Típica. Asimismo, se evaluaron 31 plantas de Catucai 785 – 15 (padre), 54 de Arara (madre) y 19 de Arara x Catucai 785 - 15. El ensayo fue implementado en un diseño experimental completamente aleatorio y analizado con medidas repetidas en el tiempo. El factor de análisis son los genotipos y el tiempo fue considerado como parte del análisis lo que genero una interacción. Se calculó la ACG para altura de planta, diámetro de tallo, número de pares de hojas y área foliar. Los resultados mostraron que los progenitores Acawa, Catucai 785-15 y Arara fueron sobresalientes en su ACG para todas las variables evaluadas. Las progenies de Arara x Catucai 785-15 mostraron buen comportamiento para altura de planta y área foliar. La media de la altura de las plantas de Acawa x Típica, fueron superiores con 6,89 cm a la media de los padres con 5,61 cm, denotando heterosis y heterobeltiosis. Las progenies tuvieron una herencia en sentido estrecho bajo (h2). Como conclusión del presente trabajo se determinó que Acawa, Catucai 785-15 y Arara fueron sobresalientes en su ACG, y que la progenie de la cruza entre Acawa x Típica, mostraron heterosis y heterobeltiosis, con herencia estrecha muy baja para altura de planta. Palabras clave: Cruza, progenie, dialelo, genotipo, tiempo. xv UNIVERSIDAD ESTATAL DEL SUR DE MANABÍ FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y DE LA AGRICULTURA CARRERA AGROPECUARIA Theme: “General and specific combining aptitude of coffee parents in the crosses of Acawa x Típica and Arara x Catucai 785-15 in nursery”. AUTOR: Yaritza Estefanía Chancay Segura. TUTOR: Julio Gabriel Ortega PhD. SUMMARY In order to determine the general (ACG) and specific (ACE) combining ability of the coffee parents in obtaining F1 hybrids of Acawa x Típica and Catucai 785-15 x Arara, 34 Acawa (mother) plants were evaluated, 28 from Típica (father) and 14 from Acawa x Típica. Likewise, 31 plants of Catucai 785 - 15 (father), 54 of Arara (mother) and 19 of Arara x Catucai 785 - 15 were evaluated. The trial was implemented in a completely randomized experimental design and analyzed with measures repeated over time. The analysis factor is the genotypes and time was considered as part of the analysis, which generated an interaction. The ACG was calculated for plant height, stem diameter, number of leaf pairs and leaf area. The results showed that the Acawa, Catucai 785-15 and Arara parents were outstanding in their ACG for all the variables evaluated. The progenies of Arara x Catucai 785-15 showed good behavior for plant height and leaf area. The average height of the Acawa x Típica plants was 6.89 cm higher than the average of the parents with 5.61 cm, denoting heterosis and heterobeltiosis. The progenies had low narrow-sense inheritance (h2). As a conclusion of the present work, it was determined that Acawa, Catucai 785-15 and Arara were outstanding in their ACG, and that the progeny of the cross between Acawa x Típica, showed heterosis and heterobeltiosis, with very low narrow inheritance for plant height. Keywords: Cross, progeny, tell it, genotype, time. 1 I. ANTECEDENTES En muchos países en desarrollo, la producción de café (Coffea arabica L.) se considera como una actividad de impacto tanto en el ámbito social como en el económico, que genera como producto de exportación cuantiosas divisas que hacen que este sector no solo contribuya en la economía de los países exportadores, sino también de los importadores y proporciona un medio de vida para más de veinticinco millones de agricultores y sus familias, en su mayoría con producción en pequeña escala (Muñoz et al., 2021). Dentro del África Austral, Angola es un país con positivos antecedentes y cultura del café. Antes de la independencia en 1975, Angola era uno de los principales productores mundiales. Se señala que entre los problemas fundamentales que afectan la productividad del cultivo se encuentran: el abandono de las áreas de producción, reducción de la mano de obra, vías de comunicación intransitables, envejecimiento de las plantaciones y la falta de renovación (Baltazar et al., 2020). Uno de los elementos fundamentales para lograr una alta productividad en las plantaciones de café, es el aprovechamiento eficiente de los recursos ecológicos. En este contexto, la influencia de las variables climáticas en los procesos fisiológicos del cultivo, juntocon los factores genéticos de la planta, es de vital importancia para considerar la implementación de las técnicas de manejo (Baltazar et al., 2020). Genéticamente todas las especies de café, a excepción de C. arabica, C. heterocalyx y C. anthonyi, son auto incompatibles (Davis et al., 2006). Los diferentes niveles de ploidía en el género de café (Coffea arabica L.) obstaculizan la introducción de características agronómicas y de calidad de las especies diploides hacia las tetraploides. Por lo que el mejoramiento genético de café con base en las metodologías convencionales, es un proceso largo y tedioso, que puede durar hasta más de 30 años (Melese, 2016). Sin embargo, en las últimas décadas se han desarrollado técnicas biotecnológicas que bien pueden contribuir a introducir las características deseadas y a acelerar los procesos de mejora genética (Villalta y Gatica, 2019). 2 En la provincia de Manabí exclusivamente en el Cantón Jipijapa ha sido uno de lugares que produce el grano de oro, que desde tiempos remotos ha sido muy producido y codiciado por propios y extraños por ser una de las bebidas que aviva sensaciones como el placer, energía y bienestar de los productores y consumidores (Álvarez Indacochea et al., 2017). La producción de café en la provincia de Manabí se concentra principalmente en los cantones Jipijapa, Portoviejo, Olmedo, 24 de mayo, Paján y Santa Ana, aunque existen pequeños cultivos a lo largo de casi toda la provincia (Venegas, 2016). Coffea arabica es una especie que se autopoliniza, lo que conduce a que sus variedades tiendan a permanecer genéticamente estables. No obstante, se han cultivado cepas con mutaciones espontáneas debido a sus características deseables, el híbrido Catuaí es el resultado del cruzamiento de Mundo Novo y Caturra y es cultivado en Sudamérica (Chele, 2020). 3 I. JUSTIFICACIÓN El café es uno de los productos de mayor importancia a nivel mundial, se cultiva en más de cincuenta países, debido a que es un producto apreciable para su consumo en bebida. La especie más importante es la Coffea arabica L. (café arábigo), la cual representa aproximadamente entre el 80 y 90 % de la producción mundial El cultivo de café en Ecuador posee tanto valor económico, como social y ecológico. La importancia social y económica se basa en la generación de empleo para 105.000 familias de productores; así como para 700.000 familias adicionales vinculadas a los procesos de comercialización, industrialización, transporte y exportación, en la amplia adaptabilidad de los cafetales a los distintos agro ecosistemas de las cuatro regiones del país: Costa, Sierra, Amazonía e Islas Galápagos (Venegas et al., 2018). El cultivo de café en Ecuador, está distribuido en 23 de las 24 provincias del país, por lo tanto, está relacionado con un amplio tejido social, Coffea arabica L recibe el nombre de café arábigo y es considerado el de mejor calidad, su producción se concentra en las provincias de Manabí (especialmente en la localidad de Jipijapa) (Venegas et al., 2018). Se sabe que el cambio climático que ha hecho que aparezcan nuevas razas de la roya como la 34 y 36, hacen que los cultivares sean susceptibles. Por lo que se han desarrollado de cultivares mejorados como los Catimores que son cruces entre Caturra e híbridos de Timor, los Cavimores cruces entre Catuai e híbridos de Timor y los Sarchimorque son cruces entre Villa Sarchi y los Híbridos de Timor (Parrales, 2018). Se realizo esta investigación con el fin de obtener nuevos híbridos con ciertas características deseadas por el mercado y que se adapten a las condiciones agroecológicas de la zona sur de Manabí. La investigación se desarrolló para lograr nuevos cultivares mejorados, para la zona Sur de Manabí es un desafío y tiene una importante perspectiva, sin embargo, en Ecuador, no existen antecedentes de haberse obtenido cultivares mejorados a través de cruzamientos interespecíficos e intervarietales. Por lo que hay la necesidad de generar 4 nuevos cultivares de alto rendimiento, y resistentes a factores bióticos (roya) y abióticos (sequía) y que beneficien a los productores cafetaleros. Los beneficiarios de la investigación serán directamente los productores cafetaleros del cantón Jipijapa, donde muchas de sus plantaciones son de más de 50 años y que han perdido el potencial de rendimiento y son susceptibles a la roya, incentivando al desarrollo y uso masivo de variedades de alta producción y rendimiento, con características físicas del grano y organolépticas de la bebida, esto contribuirán a elevar la productividad. 5 II. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 3.1. Formulación del problema ¿De qué manera incide la aptitud combinatoria y específica, la heterosis y heterobeltiosis en plántulas de café arábigo? 3.2. Delimitación del problema Contenido: “Aptitud combinatoria general y específica de parentales de café en las cruzas de Acawa x Típica y Arara x Catucai 785-15 en vivero”. Clasificación: Experimental Espacio: Finca Andil de la Universidad Estatal del Sur de Manabí. Tiempo: Desde el 18 de agosto del 2022 hasta el 30 de enero 2023. 3.3. Situación actual del problema En la localidad de Jipijapa, el café tiene baja competitividad por su debilitada capacidad productiva, altos costos de producción y mala calidad del café desde el manejo en semilleros y vivero, los agricultores del recinto Andil, afirman que la producción cayó debido a la incidencia de plagas (broca) y enfermedades (roya), a esto se suman los bajos precios, la falta de incentivos al sector agrícola cafetalero de bajos beneficios en los cultivos viejos, falta de investigaciones para determinar una mayor densidad poblacional. En este sentido es necesario evaluar la aptitud combinatoria general (ACG), que permite identificar adecuadamente los progenitores con capacidad para transmitir sus caracteres deseables a la descendencia, y la aptitud combinatoria específica (ACE), que permite conocer aquellas combinaciones híbridas F1 sobresalientes, originadas de cruzamientos entre cultivares, línea o líneas por cultivar. Mediante la aptitud combinatoria de los progenitores, el mejorador logra mayor eficiencia en su programa de mejoramiento, pues le permite seleccionar progenitores con un comportamiento aceptable promedio en una serie de cruzamientos e identificar combinación con un comportamiento 6 específico superior a lo esperado, con base en el promedio de los progenitores que intervienen en el cruzamiento (Quiroga Cardona, 2020). Estos nuevos híbridos de café de las cruzas de Acawa x Típica y Catucai 785-15 x Arara en vivero les servirán a los productores cafetaleros para que cuenten con cultivares de café de buen comportamiento morfológico, adaptado al medio ambiente de la zona sur de Manabí, el beneficio que se obtiene al producir un híbrido F1 es que este va a ser superior a sus padres en las características que se quieren combinar, por lo que se obtiene plantas con mayor capacidad de producción, tolerancia o resistencia a enfermedades o plagas, mejor calidad y mayor tamaño del grano y mejor calidad de bebida. 7 IV. OBJETIVOS 4.1. Objetivo general - Determinar aptitud combinatoria general y específica de parentales de café en las cruzas de Acawa x Típica y Arara x Catucai 785-15 en vivero. 4.2. Objetivos específicos - Evaluar la aptitud combinatoria general y específica de los progenitores de café. - Estimar la heterosis y el vigor híbrido (heterobeltiosis) de las progenies F1. HIPÓTESIS H0: No existen diferencias significativas en los parámetros genéticos para las variables de respuesta en vigor híbrido de los dos progenitores y su cruza. H1:Existen diferencias significativas en los parámetros genéticos para las variables de respuesta en vigor híbrido de los dos progenitores y sus cruzas. V. VARIABLES 5.1. Variable dependiente Aptitud combinatoria general y específica de parentales. 5.2. Variable independiente Características agromorfológicas de los las progenies y parentales 8 VI. MARCO TEÓRICO 6.1. Origen de café El cultivo de café se estudia en diferentes ámbitos como ser agronómicos, genéticos, culturales, económicos y turísticos. La relevancia del cultivo toma importancia en el desarrollo de información y generación de evidencia fructífera para la sociedad, especialmente en aquellos que se dedican al rubro. Una taza de café es el resultado de la interacción de prácticas de cosecha y postcosecha, clasificación, almacenamiento y transporte, etapas de procesamiento y prácticas de consumo. El café (Coffea arabica L) es uno de los cultivos más importantes en el mundo, con gran impacto económico especialmente en países en vías de desarrollo (Villalta y Gatica, 2019). El producto se posiciona en segundo lugar como materia prima, solo detrás del petróleo crudo. Por lo tanto, es fundamental contextualizar su relevancia para la sociedad. Aproximadamente 60 países tropicales y subtropicales producen café extensivamente. Para muchos de estos países, el café es el principal producto agrícola de exportación. Por ejemplo, la producción de café centroamericana representa alrededor del 10% de la producción mundial del rubro (Enríquez et al., 2020). El cultivo de café es uno de los pilares de la economía en países tropicales de América Latina. Esto genera mayores posibilidades, ya que los agricultores pueden expandir sus oportunidades laborales, con la cadena productiva de café. La cadena de valor de café abarca desde el agricultor al consumidor (Davis et al., 2019). Actualmente existen tendencias de incremento productivo en los principales países productores como ser Brasil, Vietnam e Indonesia y en algunos países hispanoamericanos, como Honduras, Nicaragua y Perú. Por lo tanto, es necesario conocer los diferentes factores que pueden influenciar en la producción de café, así como su evolución genética hasta las variedades actuales (Ocampo y Álvarez, 2017). 6.2. Productividad del café en el Ecuador La baja productividad de la caficultura ecuatoriana tiene como causas: uso de cultivares de origen genético desconocido, deficiente manejo de suelo y agua, alta incidencia de plagas, limitadas tecnologías para sistemas de producción y reducida 9 diseminación de las tecnologías disponibles. El Ministerio de Agricultura (MAG), desde el 2011, ejecuta el proyecto “Reactivación de la caficultura”, el mismo que debe ser reorientado para incentivar el cultivo de café, aprovechando las potencialidades existentes en zonas aptas con disponibilidad de riego, para en mediano plazo, cubrir la demanda de la industria nacional, eliminar las importaciones de café robusta y estar en sintonía con la dinámica del mercado internacional (Duicela Guambi et al., 2018). Los principales productores de café en el mundo son: Brasil (34,4%), Vietnam (16,9%), Indonesia (8,8%), Colombia (6,7%), y en octavo y noveno puesto se encuentran Perú (3%) y México (2,9%). Brasil produce un café muy distintivo por su sabor y aroma concentrado, debido a las bajas latitudes en donde se cultiva, se produce café entre los 400 y los 1000 m.s.n.m, en un clima tropical y húmedo donde las temperaturas son de 20 ºC, las lluvias varían entre los 1000 y 1500 mm. Su éxito en la producción mundial obedece a las nuevas técnicas y tecnologías las cuales impulsan la productividad cafetalera (Jiménez y Massa, 2016). En el mundo se han identificado 104 especies del género (Coffea arabica L.), siendo las especies: robusta (Coffea canephora Pierre ex Froehner) y arábiga (Coffea arabica L.) las de mayor importancia para los ecuatorianos, en los órdenes: económico, social y ambiental, además de los beneficios para la salud humana. En lo económico, el café es fuente de divisas y de ingresos para los actores de las cadenas productivas localizadas en 23 de las 24 provincias del Ecuador (Duicela Guambi et al., 2018). En lo social, a las cadenas productivas cafetaleras se integran pueblos y etnias, hombres y mujeres, en un amplio tejido social con impacto multisectorial. En lo ambiental, el café se cultiva en suelos y climas diversos, principalmente en sistemas agroforestales, contribuyendo a conservar los recursos naturales (Duicela Guambi et al., 2018). 6.3. Taxonomía del café Reino: Plantae División: Magnoliophyta Clase: Magnoliopsida 10 Orden: Gentianales Familia: Rubiaceae Género: Coffea Especie: Coffea arabica (Noscue, 2014). El café es parte de la familia botánica Rubiaceae, una de las familias más grandes del reino vegetal. La familia Rubiaceae comprende casi 500 géneros y más de 6.500 especies, de esta familia incluyen árboles, arbustos y hierbas. Crecen ampliamente en regiones tropicales y subtropicales de todo el mundo y se encuentran típicamente en el piso inferior de los bosques. Desde el punto de vista económico, el cafeto (género Coffea) es, con mucho, el miembro más importante de la familia de las Rubiáceas. Todas las especies de café son árboles leñosos de hoja perenne, pero las plantas varían en tamaño desde pequeños arbustos hasta árboles de más de 10 metros (30 pies) de altura (Kuauka, 2023). En el proceso de cultivo e industrialización del café, solamente se aprovecha el 5% del peso del fruto fresco en la preparación de la bebida, el 95% restante está representado por residuos. Los principales subproductos que se generan en el proceso de benef icio e industrialización del fruto de café y en los procesos de renovación del cultivo son: la pulpa, el mucílago, el cisco, las pasillas, la borra y los tallos de café. La pulpa de café se genera durante la etapa del despulpado del fruto y representa, en base húmeda, alrededor del 43,58% del peso del fruto fresco. Su producción media es de 2,25 toneladas frescas/ha-año y se constituye en el principal subproducto del proceso de beneficio (Fernández et al., 2020). 6.4. Morfología del café 6.4.1. Crecimiento vegetativo La mayoría de regiones productoras de café del mundo, la tasa de crecimiento de la parte aérea del café (crecimiento de ramas ortotrópicas y plagiotrópicas, formación de nudos, expansión foliar, etc.) varía en virtud de las condiciones climáticas, particularmente de los regímenes de lluvia y temperatura. Tanto la tasa de crecimiento como el área final de la hoja dependen de la época en que se verifica la expansión, de 11 forma que hojas formadas al inicio de la estación lluviosa y caliente presentan mayor tasa de crecimiento y mayor área final que hojas formadas al final de la estación lluviosa, bajo temperaturas más amenas (Castro Flores, 2022). 6.4.2. Sistema radicular El sistema radicular del café robusta se concentra en la proyección de su copa, en las proximidades del tronco, y su estructura y distribución en el suelo son muy similares a las de café arábiga. A pesar de que existe relatos en la literatura de que un mayor vigor de café robusta está asociada a una mayor extensión y eficiencia de su sistema radicular, tanto en absorción de agua como de nutrientes, la distribución, la arquitectura y la profundidad de raíces pueden ser afectadas por diversos factores edáficos, como textura, estructura, profundidad, densidad aparente y fertilidad, como también por otros factores como el régimen hídrico, genotipo, tipo de irrigación, entre otros (Castro Flores, 2022). 6.4.3. Flores Las inflorescencias (glomérulos) se forman a partir de yemas seriadas (siendo un glomérulo por cada yema) localizadas aleatoriamente en las axilas de las hojas de ramas laterales que se formaránen la estación de crecimiento del año corriente, de forma que la floración depende estrictamente del crecimiento de las ramas plagiotrópicas. Cada flor tiene pedúnculo corto y ovario ínfero, provisto de dos lóculos, cada cual, en general, con un óvulo; estilo largo con dos lóbulos estigmáticos; cinco sépalos reducidos; corola corta; estambres con filamento corto ligado al tercio inferior de la antera (Castro Flores, 2022). 6.4.4. Frutos Después de la apertura de las flores, se inicia la fase de fructificación del café, en la que ocurre el cuaje, el desenvolvimiento y la maduración de los frutos. El fruto del cafeto está compuesto por el pericarpio (pulpa de café), el mesocarpio (mucílago de café), el endocarpio (pergamino o cascarilla) y el endospermo (café almendra) (Fernández et al., 2020). 12 6.5. Condiciones climáticas para cultivo del café 6.5.1. Altitud Incide en forma directa sobre los factores de temperatura y precipitación. La altitud óptima para el cultivo de café se localiza entre los 500 y 1700 msnm. Por encima de este nivel altitudinal se presentan fuertes limitaciones en relación con el desarrollo de la planta (Aguilar, 2020). 6.5.2. Precipitación La cantidad y distribución de las lluvias durante el año son aspectos muy importantes, para el buen desarrollo del cafeto. Con menos de 1000 mm anuales, se limita el crecimiento de la planta y por lo tanto la cosecha del año siguiente; además, un período de sequía muy prolongado propicia la defoliación y en última instancia la muerte de la planta. Con precipitaciones mayores de 3000 mm, la calidad física del café oro y la calidad de taza puede comenzar a verse afectada; además el control fitosanitario de la plantación resulta más difícil y costoso (Aguilar, 2020). 6.5.3. Temperatura La temperatura promedio anual favorable para el cafeto se ubica entre los 17 a 23 °C. Temperaturas inferiores a 10 °C., provocan clorosis y paralización del crecimiento de las hojas jóvenes (Aguilar, 2020). El café arábigo es uno de los tipos de café de mayor calidad, debido a sus características de suavidad y aroma, tiene una amplia adaptabilidad a los distintos ecosistemas, su rendimiento oscila entre 1.500 a 3.000 kg por hectárea, crece bajo altitudes entre 1.000 a 2.000 m.s.n.m, bajo una temperatura óptima entre 15 °C y 24 °C y con un nivel de precipitación de 1.500 a 2.000 mm. El café robusto se produce de manera óptima con un nivel de lluvia anual de 2.000 a 3.000 mm, la temperatura adecuada es de 24 °C a 30 °C; crece en zonas menos elevadas de hasta 700 m.s.n.m, su productividad es de 2.300 a 4.000 kg de semilla por hectárea, es más resistente a las plagas y arroja mayores beneficios, además su sabor es más amargo (Jiménez y Massa, 2016). 13 6.6. Prácticas recomendadas para el manejo de la plantación 6.6.1. Siembra y establecimiento Para el establecimiento del cultivo de café, se inicia con una limpieza del terreno por medio de chapeas, seguido por el hoyado (25- 35 cm profundidad x 20 cm ancho), donde se colocan las plantas de café (los almácigos pueden tener un aproximado de seis meses de edad (Vignola et al., 2018). 6.6.2. Uso de árboles de sombra Los sistemas de sombra regulan el microclima y son muy beneficiosos para la plantación ya que el café es una planta sensible a los cambios bruscos de temperatura. Además, reduce la radiación, mejora el balance hídrico y aumenta la humedad relativa dentro del cafetal. También tiene impactos positivos sobre el suelo ya que mejora su fertilidad mediante el aporte de materia orgánica y el reciclaje de elementos (cuando se usan árboles de la familia de las leguminosas aumenta el aporte de nitrógeno al suelo). La hojarasca y las ramas que provienen de los árboles de sombra por desprendimiento o por arreglos de la sombra, forman una cobertura que protege el suelo de la erosión y evita la proliferación de malezas (Vignola et al., 2018). 6.6.3. Poda Se realiza principalmente por un agotamiento productivo del café luego de varios años en producción. Existen distintas podas según el estado del cultivo y la altura de la poda puede variar dependiendo del estado de agotamiento que presenta la planta. Como lo indica, existe la poda selectiva que se hace principalmente a plantas muy agotadas y puede hacerse de forma individual. Luego la poda sistemática, en la cual se seleccionan calles completas y se podan completamente siguiendo un sistema de ciclos y por último la poda total por lote, en la cual indistintamente del lote, se selecciona y se poda completamente. La poda total es de uso común entre los productores y se realiza cuando el cafeto manifiesta un agotamiento generalizado del tejido productor (Vignola et al., 2018). 14 Esta técnica permite la renovación de todo el tejido de la planta y ayuda a corregir diferentes tipos de daños que puedan sufrir las plantas, ya sea en forma individual, en grupos de plantas o en áreas mayores de cultivo (Vignola et al., 2018). 6.7. Principales plagas 6.7.1. Broca del café (Hypothenemus hampei) Agente causal: el daño es causado por el escarabajo Hypothenemus hampei, que pertenece a la familia Curculionidae, orden Coleóptera. Plaga exclusiva del café (no posee hospedantes alternantes). Entra perforando los frutos por la cicatriz de la corola (frutos preferentemente maduros). Una vez dentro pone huevos, que eclosionan y se desarrollan. Las hembras, después de fecundadas, son las que abandonan el fruto infestado (caminando y volando). “Los niveles de infestación de broca son difíciles de estimar por la distribución agregada del insecto y la heterogeneidad de las plantaciones (Jarquín, 2020). El daño lo inician las hembras adultas al perforar el fruto con fines de alimentación y oviposición. Este daño es característico y consiste de un orificio circular que lo hace en la punta de la fruta, donde hace un túnel para ovipositar los huevos. La broca es de hábito masticador. Las hembras perforan las cerezas por el ombligo, hasta llegar a la almendra y allí se alimentan y adelantan su proceso reproductivo (Gavilánez, 2020). Las cerezas, cuando son perforadas en edad muy tierna, normalmente se caen o se pudren. Cuando la broca ataca frutos maduros y pintones, ocasiona una reducción en el peso o el vaneo del grano. Caída del fruto perforado, pérdida de peso, granos de poca calidad, rechazos en la exportación, rendimientos bajos por hectárea, pérdidas económicas, afecta la calidad física del grano y la calidad de la bebida del café (Gavilánez, 2020). 6.7.2. Minador de la hoja (Perileucoptera coffeella) El daño es causado por la polilla Leucoptera coffeella, que pertenece a la familia Lyonetidae, orden Lepidóptera. Adultos inactivos durante el día, permanecen en el envés de las hojas, oviposición en el haz de las hojas durante la noche, la larva emergida penetra 15 dentro de la piel de las hojas, consumiendo la parte interna, Las precipitaciones det ienen el vuelo y disminuye el ataque (mayor infestación en temporada seca) (Jarquín, 2020). El daño fue reconocido de manera simple, las hojas atacadas exhibieron una o más lesiones típicas, observándose una mancha oscura en la cual el tejido epidermal se hallaba necrosado y vistas transluz o luz diascópica, con lupa o microscopio estereoscópico en el laboratorio se puede observar en el interior de la lesión restos que eran los excrementos de las larvas, y en algunos casos la larva en actividad Tanto en vivero como en plantaciones definitivas de las variedades atacadas, las hojas inferiores de las plantas presentaron mayor infestación (Beltrán, 2020). Las larvas producen minas continuas en las hojas, las cuales son lineales e irregulares, de color blanquizco o verdoso, con líneas conspicuas negras parecidas a hilos de excremento en los lados alternos de la mina. Las minas individuales son de pocaimportancia; sin embargo, cuando la población larval es grande pueden ser minadas hojas enteras y las plantas muy dañadas parecen como si hubiesen sido chamuscadas por fuego. Las hojas minadas son más susceptibles al daño por viento lo que ocasiona la defoliación completa del cultivo (Beltrán, 2020). 6.8. Fertilización La calidad de la planta depende de la nutrición y el desarrollo de tejidos que se favorezcan durante la etapa de semillero y de vivero. Por tanto, se buscan fórmulas que aporten aminoácidos con elementos menores, principalmente zinc, boro, hierro y calcio. Las dosis varían de un producto a otro, por lo que es necesario leer la etiqueta antes de hacer la aplicación. La aplicación de fertilizantes foliares puede hacerse cada 30 días. No se debe abusar de ellos, ya que pueden causar un desbalance entre el área foliar y el sistema radicular. Cuando las plantas tienen un mayor volumen de hojas en relación con la cantidad de raíces, las plantas sufren de acame. El principal propósito de la etapa de vivero es el desarrollo radicular (IICA, 2022). Los fertilizantes químicos son sustancias de origen mineral, producidas ya sea por la industria química, o bien por la explotación de yacimientos naturales (fosfatos, potasa). Existen muchas variedades de fertilizantes que se denominan según sus componentes (Villegas, 2021). 16 El fertilizante compuesto está formado por dos o más nutrientes principales (nitrógeno, fósforo y potasio) pudiendo contener alguno de los cuatro nutrientes secundarios (calcio, magnesio, sodio y azufre) o a los llamados macronutrientes (boro, cobalto, cobre, hierro, manganeso, molibdeno y zinc), también esenciales para el crecimiento de las plantas, aunque en pequeñas cantidades si se compara con los nutrientes principales y secundarios (Villegas, 2021). 6.9. Cultivares de café 6.9.1. Coffea arabica Es la especie más cultivada en el mundo y aporta aproximadamente el 60 % de la producción mundial de café, produce bebida de buena calidad. Dentro de las especies del género Coffea arabica, solamente la especie arábica es autógama, es decir que la flores de estas tienen la capacidad de autopolinizarse, pero siempre podría suceder un máximo del 9 % de polinización cruzada o sea la intervención del polen de flores de otras plantas. La autopolinización se debe a que la especie arábica es una planta tetraploide, compuesta de células que contienen el doble de cromosomas que una célula somática normal o sean 92 cromosomas. Esta cantidad se presenta en las células germinales antes de dividirse (Velásquez, 2019). 6.9.2. Acawa Es una semilla altamente productiva, con características organolépticas, resistentes a los períodos prolongados de sequía y con resistencia al hongo Hemileia vastatrix (roya del café). Estas semillas, con un buen manejo técnico, tienen una productividad promedio 100 quintales por hectárea al año. En Ecuador, como mínimo, se pretende tener un rendimiento de 40 quintales por hectárea, estas variedades técnicamente están orientadas a sembrarse en las zonas cafetaleras ubicadas en los pisos altitudinales de entre 300 y 1.200 metros sobre el nivel del mar (Encalada Acebedo, 2016). Ecuador tiene zonas altamente cafetaleras que producen más de 60 quintales de café, se puede decir que ya hay datos probados según investigaciones realizadas por caficultores 15 en las distintas zonas del país eso depende del manejo que se le dé al 17 cultivo, además es similar a la variedad de Sarchimor tiene las mismas características en cuanto a rendimiento y resistente a la roya (Encalada Acebedo, 2016). 6.9.3. Típica Originaria de Etiopía e introducida a Guatemala hace más de 150 años, su cultivo predominó hasta los años cincuenta. A partir de ahí, fue siendo sustituida paulatinamente por el Bourbón, debido al mayor potencial de rendimiento. En el campo también se le conoce como café Arábigo, es un arbusto que puede alcanzar 4 metros de altura por lo que se le tipifica como variedad de porte alto y tiene una silueta de forma cónica (Velásquez, 2019). Posee un tronco vertical de un solo eje, las ramas laterales forman un ángulo de 50 a 70 grados con el eje central, lo cual les da una forma ligeramente inclinada. El fruto es alargado, grande, de coloración vinosa en su madurez y tardío en su maduración. Se adapta mejor de zonas medias a altas, entre 1,300 a 1,800 metros sobre el nivel del mar (4,260 a 5,900 pies sobre el nivel del mar) (Velásquez, 2019). 6.9.4. Catucai 785-15 Son plantas descendientes del cruzamiento natural entre Icatú y Catuaí de fruto amarillo. En general, los cultivares del grupo Catucaí mostraron resistencia moderada a la roya, lo que significa que las plantas pueden ser infectadas, pero los daños son moderados, sin gran defoliación. Planta de vigor y productividad alta, porte medio, ramificación abundante de ramas secundarias, entrenudos cortos, brotes verdes o bronces. Produce frutos rojos o amarillos, de tamaño mediano y ciclo de maduración mediana (Velásquez, 2019). 6.10. Bancos de germoplasma La biotecnología vegetal se encuentra la creación de múltiples clones vegetales cuyo fin principal será la preservación y propagación constante de los mismos, debido a que el objetivo principal de estos bancos de germoplasma se centra en la conservación, y multiplicación de material vegetal como mecanismo de seguridad para especies en peligro de extinción, este también puede cumplir un rol fundamental al momento de ser usado en investigaciones si se llegase a requerir una gran cantidad de recursos de especies vegetales 18 o si en algunos casos se necesita la aplicación de cultivos vegetales que puedan mantenerse sin variabilidad genética (Alvarado et al., 2017). Se pueden obtener plántulas que nunca podrán ser atacadas o infectadas con algún patógeno fitopatológico, (que pueda interferir con las condiciones en que las plantas deben mantenerse) para ser usadas en investigación. Así pues, la preservación de un banco de germoplasma podrá acercarnos a la evaluación de la estabilidad genética que las plantas pueden llegar a presentar si sus condiciones ambientales son controladas de manera in vitro, por medio de la clonación y regeneración vegetal (Alvarado et al., 2017). 6.11. Mejoramiento genético del café Las actividades propias de un programa de mejoramiento genético, como: cruzamientos interespecíficos e intervarietales, evaluación de híbridos, injertos y progenies; evaluación de germoplasma a diferentes tipos de estrés. De igual manera, se llevan a un alto grado de homocigosis las mejores progenies seleccionadas siguiendo la metodología de pedigrí, evaluando en cada generación filial su autofecundación, la resistencia a otros factores bióticos y abióticos. Se coordinan además actividades de mejoramiento no tradicional como herramientas biotecnológicas (Laurentin, 2020). Teniendo esto en cuenta, generar y validar híbridos F1 que son utilizados tanto de porta injerto como de copa. Así mismo, híbridos intra o ínter específicos diploides, triploides o tetraploides; mientras que los utilizados como copa serían híbridos intraespecíficos o variedades de alto rendimiento, tolerantes a estrés biótico con buena calidad en taza, seleccionando los injertos hipocotiledonal que presente mayor compatibilidad, adaptabilidad y producción entre las diferentes combinaciones de porta injerto-copa estudiadas. Así mismo, se pretenden investigar y validar los métodos y técnicas de embriogénesis somática directa en la multiplicación a gran escala de los mejores híbridos seleccionados (Laurentin, 2020). El mejoramiento de variedades de café es un proceso muy lento, por tratarse de un cultivo perenne. Además, requiere de extensos lotes experimentales y mediciones durante varias cosechas. La genómica, permite la identificación y localización de genes deimportancia y su caracterización rápida en progenies de interés y es una herramienta esencial para asistir al mejoramiento genético del café y de otros cultivos perennes. Las 19 variedades mejoradas son la alternativa más económica y la tecnología de más fácil transferencia para manejar problemas de enfermedades, y mejor adaptación al cambio climático (Gaitan et al., 2008). Los híbridos han evidenciado la expresión de genes que reaccionan de manera diferencial a condiciones específicas de cultivo, como lo es la sombra y la plena exposición solar. La selección rápida y acertada de materiales que puedan comportarse bien en ambas condiciones favorecerá la conformación de variedades con un alto potencial de responder adecuadamente ante las condiciones cambiantes del clima. La identificación de genes marcadores para estas condiciones significa ahorros importantes en tiempo y costos de desarrollo de variedades, las cuales deben diseñarse para responder a las condiciones locales (Gaitán et al., 2008). La utilización del uso de esta técnica de mejoramiento genético, brinda muchos beneficios para los pequeños y grandes productores, y es necesario conocer los métodos de mejora para obtener buenos resultados. Se debe tener en cuenta la planificación, dedicación y una buena distribución del tiempo, teniendo en cuenta que en estos puntos esenciales se obtendrá la selección de los mejores individuos con las características genéticamente mejoradas. Es importante recalcar que el uso del mejoramiento genético del cultivo de café es una alternativa aplicada por los científicos para obtener nuevas variedades, para que los caficultores generen mayores ingresos económicos y así puedan mejorar su estilo y calidad de vida (Sotomayor, 2021). En base a diferentes estudios de mejoramiento genético los híbridos Timor (C. arábica L. x C. canephora), ha sido ampliamente utilizado por su resistencia a Hemileia vastatrix, derivada de cuatro genes mayores de resistencia de C. canephora. De esta manera, el cruce entre el híbrido Timor y el mutante natural Caturra Rojo dio origen a la variedad Catimor, la cual presenta resistencia a la roya. Por otro lado, con el fin de conferirle vigor a la variedad Catimor, se llevó a cabo un retrocruce entre Catimor y la variedad Catuaí. Además, con el fin de obtener variedades resistentes a la roya, la antracnosis de los frutos y a los nematodos, en Brasil se desarrolló la variedad Icatu, la cual es producto del cruzamiento artificial entre C. arabica tetraploide y C. canephora tetraploide (Villalta y Gatica, 2019). 20 6.12. Aptitud combinatoria Una amplia variación genética en sus características morfológicas, fisiológicas y bioquímicas, aunadas a su adaptabilidad, han permitido la selección, para usos especiales. Por varias décadas, el objetivo primario de los programas de fitomejoramiento ha sido incrementar el rendimiento de grano; en lustros recientes se ha dado atención al desarrollo de variedades mejoradas que incorporen tanto composición como concentración de compuestos fenólicos, antocianinas, carotenoides, glucosinolatos y fitoestrógenos, relevantes en la preservación de la salud humana (Espinosa Trujillo et al., 2010). Para que la selección sea eficaz, es conveniente que se base en la estimación de parámetros genéticos de las características de importancia, mediante el análisis estadístico de datos fenotípicos de las progenies segregantes, de los progenitores o de ambos. Existen diseños genéticos apropiados para hacer tales estimaciones, al respecto el esquema de cruzas dialélicas permite estudiar el control genético de características cuantitativas mediante la valoración de la aptitud combinatoria general (ACG) y específica (ACE), así como el análisis de la heterosis (Espinosa Trujillo et al., 2010). 6.12.1. Aptitud combinatoria general y específica El análisis de Aptitud Combinatoria General (ACG) y Específica (ACE) ayudan a identificar la mejor combinación de progenitores ya que proporciona información sobre la importancia relativa de los efectos de genes aditivos y no aditivos involucrados en la expresión de rasgos cuantitativos, para conocer el tipo de acción génica y elegir métodos de reproducción apropiados. La ACG está definida como el comportamiento promedio de una línea en sus combinaciones híbridas, y la ACE como los casos en los cuales ciertas combinaciones híbridas específicas se expresan favorablemente o no con respecto al comportamiento promedio de sus progenitores (Reyes, 2020). Los análisis dialélicos constituyen una herramienta útil para caracterizar y estimar los parámetros genéticos de progenitores y sus cruzas, mediante su aptitud combinatoria general (ACG) y aptitud combinatoria específica (ACE), permiten evaluar ACG y ACE mediante las cualidades de un conjunto de progenitores, ya que ayudan a identificar los mejores progenitores y las mejores combinaciones entre ellos, existen cuatro posibles métodos experimentales: Los progenitores y sus cruzas F1 directas y recíprocas, 21 progenitores y sus cruzas directas F1, las cruzas F1 directas y recíprocas y la evaluación de las cruzas F1 directas únicamente (Reyes, 2020). Aptitud combinatoria general, los términos de capacidad combinatoria general y específica fueron originalmente definidos por (Sprague y Tatum, 1942), cuando utilizaron el sistema de cruzamientos dialélicos como un procedimiento de pruebas de líneas endocriadas. Ellos definen el término de capacidad combinatoria general como el comportamiento promedio de una línea en combinaciones híbridas (Vega y Bejarano, 1975). Para la obtención de una buena expresión del vigor híbrido, sólo es necesario disponer de uno de los padres con alto habilidad combinatoria general; ya que ellos no encontraron diferencias significativas cuando se compararon los cruces (alto x alto) y (alto x bajo); las posibles diferencias que puedan haber dentro de cada uno de estos cruces (alto x alto y alto x bajo) dependerá de la magnitud de su habilidad combinatoria específica. Por consiguiente, en un programa de hibridación esta fase sería determinante en la obtención de mejores híbridos (Vega y Bejarano, 1975). 6.13. Heterosis y heterobeltiosis El término heterosis se refiere al fenómeno en el que la progenie de dos progenitores de diferente variedad o especie, exhiben características superiores al promedio de ambos progenitores. Por su parte, la heterobeltiosis, representa la superioridad del carácter del híbrido respecto al del mejor progenitor (Reyes, 2020). Para producir semillas híbridas F1 se cruzan dos líneas parentales adecuadamente elegidas, altamente homocigóticas, cada una de las cuales es el resultado de varias generaciones sucesivas de autofecundación. El proceso no es trivial, ya que solo algunos cruzamientos entre líneas puras producen híbridos F1 heteróticos (Micol, 2016). La heterosis de los híbridos F1 que la manifiestan no se transmite a sus descendientes; de ahí el interés por desentrañar las bases moleculares de este fenómeno, a fin de manipularlo. Comprender la heterosis permitiría optimizar la selección de parejas de líneas parentales, incrementar el vigor de los híbridos F1 comerciales y su transmisión 22 estable a sus descendientes, así como lograr que lo manifiesten plantas no híbridas (Micol, 2016). 6.14. Cruces Dialélicos Son un sistema de apareamiento en el cual los progenitores se cruzan entre sí para producir un número determinado de progenies p(p-1) si se incluyen cruzamientos recíprocos; y p(p-1) /2 si no se incluyen los progenitores pueden ser líneas totalmente homocigotas o poseer algún grado de heterocigosidad. Cuando se usan p =10, p= 15 o p = 20 el número de cruzamientos, sin incluir recíprocos, que se producen para evaluación son: 45, 105, 190 respectivamente por esta razón en la mayoría de los trabajossobre dialélicos se utilizan 10 progenitores o menos. Son una parte del diseño genético que han sido utilizados ampliamente en los programas de mejoramiento como punto de partida para la evaluación de propiedades genéticas de los genotipos estudiados (Galvis Ricaurte, 2020). Los cruzamientos dialélicos constituyen uno de los sistemas de apareamiento más utilizados en la actualidad para la estimación confiable y segura de ACG y ACE lo cual es de considerable valor para entender la naturaleza de la acción génica involucrada en la determinación de rasgos cuantitativos (Galvis Ricaurte, 2020). Los híbridos F1, se viene desarrollando desde 1992 buscando solución a los problemas más importantes que afecta la caficultura de la región, realizando ampliación y caracterización de la base genética; introducción de tipos silvestres; mejoramiento de variedades arábigas y otras, obtenidos por cruces entre las variedades comerciales Caturra o Sarchimor y los materiales genéticos de origen Etíope, provenientes de las prospecciones de 1962 de la FAO o de 1963 de la Orstom, han sido desarrollados agronómicamente en la región, en el marco de PROMECAFE, por las instituciones que velan por el cultivo de café en su respectivo país: ANACAFE, Guatemala, PROCAFE (PROMECAFE, 2011). 23 VII. MATERIALES Y MÉTODOS A. Materiales Para la implementación de la investigación se contó con los siguientes materiales: Material vegetal - Semillas de Acawa - Semillas de Típica - Semilla de Catucai 785-15 - Semilla de Arara - Semilla de Acawa x Típica - Semilla de Arara x Catucai 785 - 15 Materiales de campo - Bomba para fumigar - Flexómetro - Calibrador vernier - Cinta - Balde - Abre hoyos - Estacas - Machete - Gramera - Rótulos de identificación Materiales de oficina - Libreta de apuntes - Computador - Cámara fotográfica 24 B. Métodos 7.1. Ubicación geográfica La investigación fue desarrollada en el vivero de la Finca Andil de la Universidad Estatal del Sur de Manabí, a 2½ km del Cantón Jipijapa perteneciente a la provincia de Manabí, ubicado a 1° 18' 0,0” de latitud Sur y 80° 34' 43,50" longitud oeste, a una altitud aproximada de 665 msnm; con temperaturas media entre los 18 a 23,7°C. La precipitación promedio anual es de 500 a 1000 mm y la HR en época lluviosa es de 82 a 84% y en la época seca es de 76,2% a 80%, concentrándose la mayor cantidad de lluvia en el mes de febrero, mientras que el mes más seco es en el mes de agosto (PDOT, 2019). 7.1.1. Factores de estudio La investigación fue monofactorial. Se evaluaron dos poblaciones híbridas de café obtenidos mediante cruzamiento, y cuatro parentales. Las cruzas fueron obtenidas utilizando el diseño genético dialélico 2 de Griffin (Martínez y Garza, 1988), que considera a los padres e hijos. Los factores de estudio fueron la ACG, la ACE, la heterosis y el vigor híbrido (heterobeltiosis). 7.1.2. Tratamientos Los tratamientos son detallados en la Tabla 1. Tabla 1. Progenitores y cruzas utilizadas en la investigación. Código Madre Padre Plantas 021-106 Acawa Típica 14 021-107 Arara Catucai 785 - 15 24 Acawa 34 Típica 28 Catucai 785 – 15 31 Arara 54 Total 185 25 7.1.3. Diseño experimental El ensayo fue implementado en un diseño experimental completamente aleatorio y analizado con medidas repetidas en el tiempo. El factor de análisis son los genotipos y el tiempo fue considerado como parte del análisis lo que generó una interacción (Gabriel Ortega et al., 2021). 7.1.4. Características del experimento Debido a la interacción generada entre las progenies y las semanas evaluadas, cada una de las 185 plantas que corresponden a los genotipos del experimento, fueron evaluados durante cinco fechas diferentes, generando la siguiente tabla del delineamiento experimental. Tabla 2. Delineamiento experimental. DELINEAMIENTO EXPERIMENTAL MEDIDAS Unidades o parcelas experimentales : 792 Número de tratamientos (genotipos) : 6 Número de plantas por unidad experimental : 792 Número de plantas evaluadas en parcela útil : 792 7.1.5. Análisis estadístico Se realizó el análisis de varianza para el modelo de diseño experimental completamente aleatorio y analizado con medidas repetidas en el tiempo. El factor de análisis son los genotipos y el tiempo fue considerado como parte del análisis lo que generó una interacción. En las evaluaciones morfológicas una vez que los datos satisficieron los supuestos de normalidad y homogeneidad se realizó el análisis de varianza para el diseño experimental completamente aleatorio, analizado con medidas repetidas en el tiempo (Gabriel Ortega et al., 2021), de acuerdo al siguiente modelo aditivo lineal: Yijk= μ + ρi + j + (ρ*)ij + ξijk 26 Donde: i = 1, 2,… 4 bloques j = 1, 2, 3 variedades k = 1, 2, 3 fechas Уijk= Valor de una variable de respuesta observada en el j-ésima variedad evaluada en el i-ésimo bloque μ = Media general. Ρi = Efecto fijo de j- ésima genotipo j = Efecto fijo de j- ésima fecha (ρ*)ij = Efecto fijo de la interacción genotipo*fecha ξᵢjk = Efecto aleatorio de los residuales ξіјk ~ NIID, (0, σe2). 7.1.6. Análisis funcional Sobre la base en el modelo definido se realizó análisis de varianza para probar hipótesis acerca de los efectos fijos, así como comparaciones de medias de los tratamientos mediante la prueba de Tukey al Pr<0,05 de probabilidad. El análisis de varianza (ANVA) también sirvió para estimar los componentes de varianza para los efectos aleatorios (Tabla 3). Los análisis indicados se realizaron utilizando el software Infostat (InfoStat, 2020). 27 Tabla 3. Esquema del ANVA para el diseño experimental completamente aleatorio con medidas repetidas en el tiempo. FV Fórmula Gl Genotipo (G) G-1 6-1=5 Fecha (F) F-1 5-1=4 G * F (G-1) (F-1) (6-1) (5-1)=20 Error ∑ri-1- t 791-29=762 Total ∑ri-1 792-1=791 7.1.7. Coeficiente de variación El coeficiente de variación se utilizó tomando en consideración la siguiente formula: 𝐶. 𝑉. % = √𝐶𝑀𝐸 − 𝑋 𝑋 100 7.1.8. Variables evaluadas Objetivo 1. Evaluar la aptitud combinatoria general y específica de los progenitores de café. Altura de planta (ADP): Se tomó datos considerando el ras del suelo hasta el último par de hojas antes de llegar al brote del ápice para ello se utilizó un flexómetro y sus medidas fueron expresadas en centímetros (Chele, 2020). Diámetro de tallo (DDT): Se realizó la medida del diámetro del tallo con la ayuda de un calibrador Vernier o pie de rey, se medió el grosor del tallo de la planta específicamente en el cuello, mismo que su resultado fue expresado en milímetros (Chele, 2020). Número de pares de hoja (PDH): Para esta variable se contabilizó el número de hojas por cada repetición consideradas útiles por el tratamiento (Chele, 2020). Largo de hoja (cm) (LDH). Se evaluó el largo de las hojas con una cinta métrica en 28 cm. Ancho de hoja (cm) (ADH). Se evaluó el ancho de las hojas con una cinta métrica en cm. Área Foliar (cm2) (AF). Se determinó en función de la siguiente formula: AF = π*largo de hoja*ancho de hoja. Objetivo 2. Estimar la heterosis y el vigor híbrido (heterobeltiosis) de las progenies F1 obtenidos de la cruza entre Acawa x Típica y Arara x Catucai 785-15. Para cumplir este objetivo, se utilizó las variables del objetivo 1, pero se determinaron los componentes genéticos como la ACG, ACE la heterosis y la herterobeltiosis. Mediante la aplicación del Proc Mixed del SAS University (SAS University, 2020) se determinó el estadístico de t de student para medir el efecto de cada uno de los padres (Pi: machos y Pj: hembras); asimismo se pudo determinar los componentes genéticos de los Pi y del Pj(Pi). Con este análisis se estimó la ACG y ACE, de cada padre y cada cruzamiento. La heterosis para altura de planta, se determinó a través de la comparación de la media de los padres y progenies, considerándose que había heterosis cuando la media de las progenies era superior a la media de los padres. La heterobeltiosis (o vigor híbrido), se obtuvo comparando la media de las progenies a la mejor media de uno de los padres. Heredabilidad en sentido estrecho ℎ2 = σ𝑎 2 σ𝑝 2 h2=Heredabilidad en sentido estrecho σ2a=Varianza Aditiva σ2p=Varianza Fenotípica 29 7.2. Manejo específico de la investigación Antes de implementar el experimento, fueron obtenidas semillas de los cruzamientos realizados utilizando el diseño genético dialélico 2 de Griffin (Martínez y Garza, 1988), que considera a los padres e hijos. Para esto fueron seleccionados parentales del banco de germoplasma de café de la UNESUM. Se escogieron inflorescencias en buen estado de las plantas hembras que se emascularon y cubrieron con papel madera para que no se contaminen. Luego se sacaron flores de la planta macho, las cuales fueron secadas durante 24 horas. Posteriormente las flores secas (con polen) se frotaron sobre los estigmas de la planta hembra para lograr su fecundación, lográndose al cabo de 5 a 6 meses semilla de los cruzamientos y los parentales, para su posterior siembra en semilleros. 7.2.1. Construcción de semilleros Para la construcción del semillero se utilizaron materiales de la finca como caña guadua, madera, clavos, hojas de cadí, entre otros. Se construyeron un total de tres semilleros de 1 x 5 x 0,20 m. Esta actividad se realizó el 18 de agosto del 2022. 7.2.2. Desinfección del semillero Una vez que estuvo preparado el semillero, se procedió a humedecer y desinfectar con Captan, la cual se usó en dosis de 30 gramos por cada 5 litros de agua, logrando así evitar problemas de mal de semillero o damping off. Esta actividad se la realizo el 20 de agosto del 2022 7.2.3. Siembra en semillero Posterior a la desinfección del semillero, se realizó la respectiva siembra de las semillas, misma que previamente fueron seleccionadas, descartando caracoles, triángulos u otros defectos, y se ubicaron las semillas entre líneas de 5 centímetros, cuidando de no mezclar los tratamientos. Esta actividad se ejecutó el 12 de septiembre del 2022. 30 7.2.4. Riego de semillero El riego del semillero se ejecutó mediante las necesidades que presento el cultivo, en la cual se empleó una regadora manual, además se cubrió con plástico negro a los tratamientos con el fin de propiciarles una temperatura adecuada en la etapa de germinación. 7.2.5. Control de malezas Las malezas se controlaron de manera manual evitando causar daño a las plantas en el momento de la ejecución de este manejo. Se realizó 5 controles: en semillero las fechas fueron 30 de septiembre y 10 de octubre del 2022 y en fundas se realizó el 15 de noviembre, 15 de diciembre del 2022 y 15 de enero del 2023. 7.2.6. Trasplante a fundas Cuando las plantas estuvieron en estado de chapola se trasplantaron a bolsas negras de polietileno de 6 x 8 pulgadas. El sustrato de las fundas se preparó mezclando abono orgánico (humus) con tierra negra y arena de rio, bien descompuesto y mezclados en las proporciones de 60% de tierra negra, 25% de abono orgánico (humus) y 15% de arena de río. El trasplante se realizó sobre sustrato humedecido hasta cerca de su nivel de saturación. Se hizo un hoyo en la parte central de la funda de 8 a 10 cm de profundidad, empleando un palo. Inmediatamente después, la plantita se colocó cuidadosamente en el hoyo, con la raíz en posición correcta, y se enterró hasta el nivel del cuello, presionando suavemente en las partes laterales. Una vez trasplantadas las plantas a las fundas, se desinfectó con un fungicida de amplio espectro. Se descartó todas las plantitas con raíces deformes (bifurcadas o pata de gallina), torcidas, sin pelos absorbentes o enfermas. Solo se trasplantó las plantas vigorosas y con sistema radicular bien formado. Los riegos fueron hechos periódicamente, según las necesidades hídricas de las plantas, evitando el déficit y los excesos de agua. Se hizo deshierbes manuales. Esta actividad se la realizó 13 de octubre del 2022. 31 7.2.7. Toma de datos. Cuando comenzó el proceso de germinación se procedió a la toma de datos. Los resultados se tabularon. Para determinar la variable altura de planta, largo de hoja y ancho de hoja se evaluaron con la ayuda de un flexómetro en cm, para el diámetro de tallo se utilizó un calibrador digital, y un calibrador digital en mm y se contó el número de pares de hojas. Después de culminar la toma de datos de las variables evaluadas en la investigación, se procedió a tabular, seguidamente a realizar el análisis estadístico utilizando el software Infostat y el SAS University y obtener los correspondientes resultados. 32 VIII. RESULTADOS EXPERIMENTALES 8.1. Análisis de normalidad y homogeneidad de varianzas La Tabla 4, muestra que los datos de las variables evaluadas aparentemente no cumplen la condición de normalidad para ninguno de las variables evaluadas. Asimismo, se refleja el análisis realizado mediante la prueba de Shapiro – Wilk, donde todas fueron altamente significativas al P<0,01 de probabilidad. Sin embargo, realizado el análisis de varianza (Tabla 4), se determinó que los coeficientes de variación para altura de planta (ADP en cm), diámetro de tallo (DDT) y número de pares de hojas (NPH) estuvieron en el rango permitido para este tipo de investigaciones (CV de 24 a 30%). Pero, las variables de longitud de hoja (LDH en cm), ancho de hoja (ADH) y área foliar (AF) mostraron CV altos (68 a 119%), lo que indicó que no hubo distribución normal de los datos. Esto sugirió que los datos fueron transformados a raíz cuadrada (√Xi), para su normalización y homogeneidad de varianzas. Tabla 4. Análisis de normalidad para altura de planta, diámetro de tallo, número de pares de hojas, longitud de hoja, ancho de hoja y área foliar. ADP: Altura de planta (cm), DDT: diámetro de tallo (cm), NDH: número de pares de hojas, LDH: largo de hoja (cm), ADH: Ancho de hoja (cm), AF: Área foliar (cm2),**: altamente significativo al P<0,01 de probabilidad. Variable n M e d ia D .E . V a r ia n z a C V A si m e tr ía K u r to si s S h a p ir o -W il k s ADP (cm) 792 5,83 2,61 6,83 24,80 1,12 2,88 0,94** DDT (mm) 792 1,78 0,73 0,53 30,19 7,77 34,22 0,36** NPH 792 2,36 1,04 1,09 26,52 0,39 -0,60 0,97** LDH (cm) 792 3,32 2,26 5,09 17,77 1,52 2,05 0,94** ADH (cm) 792 2,69 2,46 6,06 23,31 4,39 4,54 0,72** AF (cm2) 792 3142 37,25 1387,87 37,50 2,53 7,44 0,86** 33 La Tablas 5, muestra que los datos de los factores evaluados no mostraron aparentemente una homogeneidad de las varianzas con la prueba de Levin al P<0,05 de probabilidad. Con los análisis realizados de normalidad (Tabla 4) y homogeneidad de varianzas (Tabla 5), se vio por conveniente continuar con los análisis de varianza, previa transformación a raíz cuadrada los valores de las variables LDH, ADH y AF, para normalizar los datos y homogeneizar las varianzas. Tabla 5. Homogeneidad de varianzas mediante la prueba de Levin a P<0,05 de probabilidad. Variables ADP DDT NPH LDH ADH AF Genotipos 1683** 1,07** 2,91** 48,85** 52,49** 32838,21** Tiempo 24,31** 0,65** 4,10** 21,26** 119,94** 50,30** ns: No significativo, **: Altamente significativo al P<0,01 de probabilidad, ADP: Altura de planta (cm), DDT: diámetro de tallo (cm), NDH: número de pares de hojas, LDH: largo de hoja (cm), ADH: Ancho de hoja (cm), AF: Area foliar (cm2). **: altamente significativo al P<0,01 de probabilidad. 8.2. Análisis de varianza En la Tabla 6, se observa que hubo diferencias altamente
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