© Ministerio del Ambiente. Dirección General de Investigación e Información Ambiental Memoria del Primer Encuentro de Investigadores Ambientales
12-13 de diciembre de 2012 (Iquitos, Perú)
CONSERVACIÓN Y UTILIZACIÓN DE LOS RECURSOS GENÉTICOS DEL CACAO
(THEOBROMA CACAO L.)
EN LA SELVA ALTA DE LA AMAZONIA PERUANA
CONSERVATION AND UTILIZATION OF CACAO (THEOBROMA CACAO L.) GENETIC
RESOURCES IN THE MONTANE RAINFOREST OF THE PERUVIAN AMAZON
GARCÍA L. F., GUARDA D., GARCÍA P. V. & CHÍA
GARCÍA L. F., GUARDA D., GARCÍA P. V. & CHÍA J.
Resumen
La Amazonía peruana posee la mayor diversidad genética de cacao (Theobroma cacao L) con seis de los diez complejos gemoplásmicos naturales. Los cultivares actuales, por su estrecha base genética, son cada vez más vulnerables a los factores bióticos (pestes emergentes) o abióticos (estrés climáticos). Además, la gradual sustitución de los cultivares nativos y “criollos” por cultivares foráneos de mayor productividad pero de inferior calidad y adaptación, propicia la erosión y subutilización de estos recursos genéticos. El Programa de Mejoramiento Genético de la Universidad Nacional Agraria de la Selva ha conseguido: (i) conservar, caracterizar, evaluar y documentar 160 accesiones de cacao distribuidos en tres colecciones: Internacional, Huallaga y Ucayali, (ii) generar 54 híbridos interclonales de diferente origen genético; (iii) seleccionar y propagar cuarenta y cinco árboles madres híbridos, (iv) recolectar y propagar noventa árboles superiores del campo del agricultor y; (v) evaluar la reacción a la “escoba de bruja” en progenies segregantes. Actualmente, continúan en evaluación: (i) 21 híbridos nacionales e internacionales y (ii) 7 híbridos triclonales por superior calidad organoléptica, quedando como desafíos: (i) ampliar la base genética mediante la bioprospección e introducción de cultivares exóticos y (ii) acelerar el mejoramiento genético con la ayuda de herramientas biotecnológicas: selección asistida por marcadores, transferencia de genes útiles, propagación in vitro de genotipos élites, por productividad y resistencia a pestes, de superior calidad organoléptica y plasticidad ambiental. Su fortalecimiento podrá contribuir a la sostenibilidad y competitividad del cacao peruano.
Palabras claves: Theobroma cacao, recursos genéticos, conservación, mejoramiento, utilización. Abstract
The Peruvian Amazon is the area with most genetic diversity of cacao (Theobroma cacao L) with six of the ten natural germoplasmic complexes. Current cultivars, due to their narrow genetic base, are each more vulnerable to biotic (emergent pests) or abiotic (climate stress) factors. In addition, the gradual substitution of native and “criollo” cultivars by foreign cultivars – that are more productive but are of lower quality and less adapted – leads to the erosion and sub-utilization of these genetic resources. The Plant breeding program at The National Agrarian University of the Rainforest (Universidad Nacional Agraria de la Selva) seeks to: (i) conserve, characterize, assess and document 160 cacao accessions distributed in 3 collections: International, Huallaga and Ucayali; (ii) generate 54 interclonal hybrids of different genetic origin; (iii) select and propagate 45 hybrids mother trees; (iv) collect and propagate 90 superior trees from farmer´s field; and (v) assess the reaction to “witches’ broom” in segregated progenies. Today, the following factors are still being evaluated: (i) 21 national and international hybrids; and (ii) 7 triclonal hybrids of superior organoleptic quality. The following challenges also remain: (i) expand the genetic base via bioprospection and the introduction of exotic cultivars; and (ii) accelerate genetic improvement with the help of biotechnological tools: marker-assisted selection, transference of useful genes, in vitro propogation of elite genotypes (more productive and pest resistant; with superior organo- leptic quality and environmental plasticity). Genetic enhancement could contribute to the sustainability and competitively of Peruvian cacao.
Keywords: Theobroma cacao, genetic resources, conservation, improvement, utilization.
GARCÍA L. F., GUARDA D., GARCÍA P. V. & CHÍA J.
Introducción
El Perú ostenta una alta diversidad y variabilidad genética del cacao (Theobroma cacao L.), verificable en los diferentes cultivares (razas nativas, híbridos tradiciona- les, clones, etc.), dispersos principalmente en las regio- nes productoras de la selva alta de la Amazonía y en la costa norte del país. A nivel nacional la productividad es muy variable pudiendo oscilar de 250 a 2,500 kg/ha, dependiendo del cultivar y la edad de la plantación; del sistema y manejo del cultivo (por ejemplo: el control de las enfermedades “escoba de bruja” y “moniliasis”), y las condiciones edafoclimáticas de los agroecosistemas cacaoteros.
La diseminación en muchas zonas cacaoteras del cultivar clonal CCN-51, de elevada productividad pero de baja calidad, está causando erosión genética de las razas nativas e híbridos tradicionales caracterizados por su calidad superior. Al mediano plazo, puede provocar una irreparable pérdida de genes potencialmente valiosos para el mejoramiento genético y, por ende, descalificar al país como productor de cacao fino. La carencia de semilla mejorada de clones y/o híbridos de cacao de alto potencial productivo y menos vulnerables a las enfermedades, con fina calidad organoléptica (aroma y sabor) y amplia adaptación, son factores limitantes que desafían, al mediano plazo, el incremento de la productividad y la sostenibilidad de la oferta exportable del cacao peruano.
Desde 1996, el Programa de Mejoramiento Genético del Cacao de la unas tiene como foco principal «la conservación, generación y utilización de cultivares mejoradas de cacao que reúnan los requerimientos del agricultor, la industria y el consumidor final. Conscientes de la estrecha base genética de los cultivares actuales y teniendo como soporte: (i) la amplia diversidad y variabilidad genética de las poblaciones híbridas de cacao dispersos en los agroecosistemas del país, (ii) el Banco de Germoplasma de Cacao de Tingo María, y (iii) la cooperación científica internacional: Bioversity International, CATIE, CIRAD, CRU-Trinidad, USDA, entre otros, después de evaluar el germoplasma local, se diseñó un plan de cruzamientos interclonales entre progenitores sobresalientes, basado en su origen genético y/o distancia geográfica. El pool genético generado consta de 54 familias híbridas que después de varios años de evaluación se seleccionaron y clonaron 45 árboles híbridos promisorios en la E.E.A. Tulumayo (García, L. F, 2010).
Este artículo tiene como objetivo detallar en forma resumida las actividades de investigación desarrolladas por el Programa de Mejoramiento Genético del Cacao de la UNAS que focaliza en: (i) la conservación, caracterización, evaluación, mejoramiento y utilización de los recursos genéticos de cacao del Banco de Germoplasma
de Cacao de la unas y de la E.E.A. Tulumayo, ambas unidades académicas ubicadas en la selva alta de Huánuco, Perú.
Materiales y métodos
La caracterización y evaluación de las 160 accesiones del Banco de Germoplasma de Cacao (BGC)-UNAS, distribuidas en tres colecciones: Internacional (48 accesiones), Huallaga (63 accesiones) y Ucayali (48 accesiones), se realizó usando sesenta descriptores morfológicos estándar del IBPGR (1981), hoy Bioversity International.
El genotipeado de 65 genotipos de cacao representantes de nueve regiones del Perú se inició con la colecta de hojas y extracción de ADN por el método CTAB; la amplificación por PCR, y el análisis molecular mediante marcadores intermicrosatélites (ISSR).
En la evaluación agronómica de los árboles madres híbridos se usó: la productividad/árbol, en función del índice de mazorca y el número de mazorcas cosechadas sanas/árbol, y la sanidad, en base a la incidencia (porcentaje) de las enfermedades, que fue calificada mediante una escala de evaluación estándar.
La evaluación de la productividad de 28 selecciones híbridas clonadas en la E.E.A. Tulumayo, en su primer año productivo, se realizó en base al número de mazorcas cosechadas sanas/clon, número de semillas y peso seco de semilla.
La evaluación de la reacción a la “escoba de bruja” se hizo sometiendo a las progenies híbridas de libre polinización a una alta concentración de inóculo natural en campo, midiendo y registrando el grado de hincha- miento y vigor de la escoba vegetativa en los ápices de crecimiento ortotrópico.
La caracterización organoléptica se realizó mediante la evaluación sensorial a nivel de almendra fresca de nueve clones de cacao de diferente origen genético. Para ello, se utilizó una escala hedónica del 0 al 5 y un panel de catación compuesto por seis catadores aficionados.
Resultados
Caracterización y evaluación de germoplasma
En la tabla 1; se muestra el número de descriptores utilizados (cualitativos y/o cuantitativos), a nivel de planta u órgano.
Los descriptores de flores, frutos y semillas, por su mayor poder discriminativo de las accesiones, se utilizaron en mayor número. Muchos de estos descriptores sirvieron para la elaboración del Catálogo de Cultivares de Cacao del Perú (García, L. F, 2012)
Sanidad
CONSERVACIÓN Y UTILIZACIÓN DE LOS RECURSOS GENÉTICOS DEL CACAO (THEOBROMA CACAO L.) EN LA SELVA ALTA DE LA AMAZONÍA PERUANA
TABLA 1
DESCRIPTORES MORFOLÓGICOS ESTÁNDAR
UTILIZADOS EN LA CARACTERIZACIÓN Y EVALUACIÓN DE 160 ACCESIONES DE CACAO EN
EL BGC-UNAS, TINGO MARÍA
N° de descriptores
N° Planta/órgano cualitativos cuantitativos TOTAL
1 Arquitectura 3 0 3 2 Hojas 4 3 7 3 Flores 8 11 19 4 Frutos 11 10 21 5 Semillas 3 7 10 TOTAL 29 31 60
Genotipeado de germoplasma de cacao
En la figura 1; se muestra el dendrograma de similari- dad de 65 genotipos de cacao con marcadores inter- microsatélites (issr) representando a nueve regiones del Perú. A un índice de similaridad mayor de 0.68 se evi- dencian cinco conglomerados. La formación de grupos que corresponden a genotipos de Piura, Tumbes, Caja- marca y Amazonas, estaría implicando flujo de genes de genotipos nativos del oriente hacia la costa. A un índice de similaridad menor de 0.68, se hace evidente una relación entre el grupo q-hib.cus y tap-2jun, per- tenecientes a genotipos de Cusco y Junín. Este paren-
tesco genético implicaría una probable migración y/o recombinación de genes cusqueños con genotipos de Junín mediado por la actividad antropogénica. Dos ge- notipos cusqueños muy relacionados entre sí (ECH-2CUS y H.ECH-1CUS), procedentes de Echarate, tienen poco parentesco genético con el grupo (CHU-CUS y h-KITE- NI-CUS), procedente de Kiteni (Cusco), probablemente porque estos dos genotipos puedan haber recibido genes de clones trinitarios que fueron introducidos en esta zona (M&O Consulting, 2008).
Evaluación agronómica de árboles madres
híbridos
En la tabla 2; se muestra la evaluación de la productivi- dad y sanidad de cinco árboles madres híbridos sobre- salientes de un total de 28 árboles madres evaluados durante tres años consecutivos en la E.E.A. Tulumayo. Destacan los genotipos: 17,18 (U-68 x ICS-95); M-6,16 (ICS-95 x u-58 y M-11,8 (ICS-39 x U-45, por su mayor productividad, resistentes y moderadamente re- sistentes a las enfermedades, con 5.0, 4.0 y 3.4 kg/árbol, respectivamente. La evaluación de la reacción a las enfermedades en frutos mostró en promedio 81% y 19% de frutos sanos y enfermos, respectivamente; so- bresaliendo los árboles con mayor sanidad: M-17,18 (con 91% y 9%) y M-11,8 (con 80% y 20%) de frutos sanos y enfermos, respectivamente, mereciendo ser calificados como resistentes según la escala usada.
TABLA 2
PRODUCTIVIDAD Y REACCIÓN SANITARIA DE 5
ÁRBOLES MADRES HÍBRIDOS PROMISORIOS DE CACAO EVALUADOS EN LA E.E.A. TULUMAYO
Árbol madre / Rendimiento
Genealogía (kg/árbol) Frutos Frutos sanos enfermos Calificación 1 M-17,18 (U-68 x ICS-95) 5.00 91% 9% Resistente 2 M-6,16 (ICS-95 X U-58) 4.00 72% 28% Moderadamente resistente 3 M-11,8 (ICS-39 x U-45) 3.40 80% 20% Resistente 4 M-18,18 (IMC-67 x U-68) 2.70 65% 35% Moderamente resistente 5 I-12,12 (IMC-67 x EET-228) 2.30 84% 26% Moderadamente resistente
Figura 1: Dendrograma de similaridad de 65 árboles de cacao de 9 regiones cacaoteras del Perú, utilizando marcadores ISSR.
Evaluación de selecciones híbridas clonadas
Los rendimientos promedios (hg/ha) de seis selecciones híbridas sobresalientes de un total de 28 selecciones hí- bridas clonadas en la E.E.A. Tulumayo, se presenta en la tabla 3. Los clones s-28, s-11 y s-08 destacaron por su mayor rendimiento per se, debido al mayor número de
3 N°
GARCÍA L. F., GUARDA D., GARCÍA P. V. & CHÍA J.
frutos, número de semillas y peso de semilla seca. Por consiguiente, estos genotipos poseen un buen potencial productivo y sanitario tal como ha sido demostrado por los árboles madres m-11, 8 (ics-39 x u-45) e i-12,12 (imc-67 x eet-228).
TABLA 3
RENDIMIENTO PROMEDIO (KG/ÁRBOL)
DE SEIS SELECCIONES HÍBRIDAS (CLONES) DE CACAO SUPERIORES EN SU PRIMER AÑO DE
PRODUCCIÓN, EN LA E.E.A. TULUMAYO
Caracterización de la calidad organoléptica
En la tabla 5, se muestra los resultados de la evaluación sensorial a nivel de almendra fresca de 9 clones de cacao de diferente origen genético (Eskes et. al, 2007). Los resultados indican que el clon EET-62, destaca por su fino aroma y sabor; el clon Pandora-1, por su acentuado sabor frutal (guanábana) y el clon CCN-51, por su calidad corriente.
TABLA 5
DESCRIPCIÓN DE SABORES TÍPICOS DE LA PULPA Y
ALMENDRA FRESCA DE 9 CULTIVARES DE CACAO
Reacción de progenies híbridas a la “escoba de
bruja” (Moniliophthora perniciosa)
La tabla 4; muestra la incidencia a “escoba de bruja” bajo inóculo natural en progenies de libre polinización. No se observa progenies de cacao con infecciones menores de 60%, posiblemente por la alta presión de inóculo en el campo experimental; pero si se observa tolerancia (inci- dencia entre 60 a 70%) en las progenies: M-13,20 x ICS- 95, ICS-1 x SCA-6, TRD-32 x TSH-973, ICS-95 x U-58, CCN-51 x cc-137, cc-137 x EET-233, CCN-51 x EET-62, CCN-51 x EET-233, GU-154-l x ICS-95, EET-223 x U-1, CCN-51 x TSH-1188, EET-183 x CP-7 x UF-273 y M-18,16 x CCN-51. En las progenies M-M-18,16 x ICS-95 e ICS-39 x U-45, se tuvo incidencias mayores del 90%, por lo que se consideran progenies susceptibles (García et. al, 2010).
TABLA 4
INCIDENCIA (%) DE “ESCOBA DE BRUJA”
EN 11 PROGENIES (PLÁNTULAS) DE CACAO DE POLINIZACIÓN ABIERTA, EN LA E.E.A. TULUMAYO
Discusión
Caracterización y evaluación de germoplasma
La caracterización y evaluación mediante descriptores morfológicos estándar posibilita diferenciar e identificar el material genético conservado, detectar errores de etiquetado, verificar la identidad genética, y la utilización de genotipos superiores para diseñar un plan de cruzamiento interclonal.
Genotipeado de germoplasma de cacao
Por el dendrograma generado, se infiere la existencia de una amplia diversidad genética del material genético colectado en las 9 regiones cacaoteras del país. Asimismo, se observan agrupamientos estrechamente relacionados entre los conglomerados del Norte (Piura, Cajamarca y Amazonas); así como, entre conglomera- dos de Cusco y Junín, lo que evidenciaría un estrecho parentesco genético. Chía (2009), al caracterizar genética y molecularmente 50 genotipos (progenitores y progenies de cacao) de distinto origen en Tingo María, señala una relación directa de las progenies con sus pro- genitores, concluyendo que el uso del análisis multivariado resultó eficaz en discriminar genotipos pero no así demostrar parentesco entre ellos, probablemente debido al bajo número de descriptores utilizados.
Evaluación de árboles madres híbridas
La productividad diferencial de los árboles madres hí- bridos de distintos orígenes genéticos se asemejan a los resultados encontrados por Morera y Mora (1992), en
4
N° Clon Genealogía/árbol Rendimiento
(kg/árbol) 1 S-28 ICS-39 x U-45, 5 0.75 2 S-11 UF-613 x POUND-7, 8 0.60 3 S-08 IMC-67 x EET-228, 12 0.50 4 S-15 ICS-39 x U-45, 18 0.45 5 S-22 H-12 x ICS-6, 6 0.40 6 S-03 H-12 x ICS-6, 7 0.39 Variedad Descripción
EET-62 Olor intenso y pulpa dulce con sabor frutal y floral
CCN-51 Astringente y ácido, pulpa de bajo sabor,
cotiledones muy amargos
PANDORA-1 Pulpa dulce con características de sabor a
guanábana
ICS-1 Ácido y dulce, intenso sabor de fruta fresca
U-43, U-45,
U-53 Pulpa dulce con intensidad de sabor medio
H-56, H-60 Acida, astringencia media, baja dulzura y bajo
sabor frutal
N° Progenie incidencia (%) Significación
1 M-13, 20 x ICS-95 60.0 a 2 ICS-1 x SCA-6 61.3 a b 3 TRD-32 x TSH-973 64.4 a b c 4 ICS-95 x U-58 66.3 a b c d 5 CCN-51 x CC-137 66.6 a b c d e 6 CC-137 x EET-233 66.7 a b c d e f 7 CP-40 x CP-87 67.2 a b c d e f g 8 CCN-51 x EET-62 67.6 a b c d e f g h 9 CCN-51 x EET-233 68.1 a b c d e f g h i 10 M-18,16 x ICS-95 94.4 j 11 ICS-39 x U-45 95.0 j
CONSERVACIÓN Y UTILIZACIÓN DE LOS RECURSOS GENÉTICOS DEL CACAO (THEOBROMA CACAO L.) EN LA SELVA ALTA DE LA AMAZONÍA PERUANA
Costa Rica, con los árboles híbridos: N° 1776 (PA- 121xEET-400) y N°194 (CC-210x PA-169), quienes pro- dujeron 4.3 kg y 3.3 kg, respectivamente. Asimismo, López (2003), en México, reporta tres árboles híbridos superiores: N° 384 (UF-613 x IMC-67), el N° 13 (POUND-7 x EET-48) y el N°155 (RIM-2 x EET- 48), con 3.9 kg, 2.9 kg y 2.5 kg, respectivamente. Los árboles híbridos con buen potencial productivo y resistentes y/o moderadamente resistentes a la “moniliasis”, podrían ser utilizados directa o indirectamente en algún programa de mejoramiento genético (García, L.F, 2009).
Evaluación de selecciones híbridas clonadas
Las selecciones híbridas superiores: s-28 (ICS-39 x U-45, 5) y s-11(UF-613 x POUND-7, 8), mostraron segregación transgresiva para productividad, lo que era de esperar cuando se cruzan genotipos no emparentados genéticamente. Estos materiales deberán ser moni- toreados, validados y posteriormente liberados para uso comercial.
Reacción sanitaria a la “escoba de bruja”
La reacción de tolerancia y/o susceptibilidad a la “escoba de bruja” era de esperar a causa de la muy alta presión de inóculo prevaleciente en el campo experimental. Sin embargo, es evidente un espectro amplio y de naturaleza continua de la reacción de los genotipos a la incidencia de este patógeno, que se explicaría en función del acervo genotípico diferencial de sus genes de resistencia y/o susceptibilidad.
Caracterización de la calidad organoléptica
La evaluación sensorial de clones de diferente origen o procedencia genética permitió discriminar genotipos de muy fina calidad (EET-62), calidad fina (Pandora-1, ICS-1), calidad intermedia (clones Ucayali) y calidad corriente (CCN-51 y los dos clones Huallaga). Identificar genotipos de cacao con atributos de calidad superior sería de gran valor para nuestros productores quienes podrían diversificar la oferta y posicionarse en el mercado del chocolate “gourmet”. La catación de la pulpa fresca en campo, puede resultar muy útil en el tamizado (selección) de árboles de cacao de fino aroma y sabor, combinado con caracteres estrechamente relacionados con la alta productividad.
Relevancia de los resultados y aporte a la
realidad nacional, regional o local
Los resultados presentados en los diferentes tópicos inves- tigados pueden servir como una línea de base que motive continuar y profundizar la investigación en los tópicos críticos relacionados con la gestión de los recursos gené- ticos, el mejoramiento convencional y no convencional
del cacao. A mediano o largo plazo, los agricultores, procesadores industriales y consumidores podrán verse satisfechos por la superioridad del recurso genético ge- nerado y accedido; así como de la calidad del producto cosechado, beneficiado, comercializado y consumido, mejorando su rentabilidad en los diferentes eslabones de la cadena de valor.
Conclusiones
1.
La caracterización morfológica permitió diferenciar e identificar 160 accesiones del Banco de Germoplasma de Cacao de la UNAS-Tingo María, evaluar su potencialidad productiva, y la genotipi- ficación de cincuenta cultivares de cacao mediante marcadores intermicrosatélites (ISSR).2.
La evaluación agronómica de árboles madres híbri- dos, selecciones clonales y progenie híbrida de libre polinización, posibilitó conocer además del poten- cial productivo, el nivel de tolerancia/susceptibili- dad a las enfermedades del cacao: “escoba de bruja” y “moniliasis”, ofreciéndonos la oportunidad de poderlos utilizar en plantaciones comerciales en la selva alta.3.
La identificación y selección de cultivares de cacao con superior calidad organoléptica, combinados con otras potencialidades, surgen como un desafío factible de alcanzar a mediano plazo, para su pro- ducción y destino a los nichos de cacaos especiales (cacao gourmet).Agradecimientos
Los autores expresan su especial agradecimiento a la Universidad Nacional Agraria de la Selva, la Escuela de Posgrado de la Universidad Nacional Agraria La Molina, la Universidad Nacional Mayor de San Marcos, al Convenio IPGRI (Bioversity)/UNAS, Ministerio de Agricultua y Riego/DEVIDA y M&O Consulting SAC., por el apoyo y uso de su información, laboratorios y campos experimentales de cacao.
Referencias
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ESKES, B.; D. GUARDA; L. F. GARCÍA Y P. V. GARCÍA. (2007). Is Genetic Variation for Sensory Traits of Cocoa Pulp
GARCÍA L. F., GUARDA D., GARCÍA P. V. & CHÍA J.
Related to Fine Flavour Cocoa Traits? Ingenic Newslet- ter, vol. 11, pp: 22-28.
GARCÍA, L. F. (2012). Catálogo de cultivares de cacao del Perú. Segunda edición. MINAGRI/DEVIDA. Lima. 108 pp.
GARCÍA, L. F. (2010). Mejoramiento de la Productividad y Ca- lidad del Cacao: Un Enfoque Participativo, 2004-2009. Informe Técnico Final. Convenio IPGRI/UNAS. Tingo María, 41 pp.
GARCÍA, L. F. Y D. GUARDA. (2009). Caracterización y evaluación de 28 árboles híbridos de cacao (Theobroma cacao L.) de distinto origen genético en la E.E.A. Tulumayo. Informe Final de Investigación. Consejo de Investigación-unas, Tingo María. 17 pp. M&O CONSULTING. (2008). Caracterización del potencial
genético del cacao en el Perú. Informe Final de Consultoría. Proyecto UE/MINCETUR/PENX (2003-2013). Lima, Perú. 143 pp.
