SHORT COMMUNICATION

Morfotipos de Arracacia xanthorrhiza Bancr. (Zanahoria blanca) de Ecuador, como fuente de variabilidad del germoplasma

Morphotypes of Arracacia xanthorrhiza Bancr. (White carrot) from Ecuador, as a source of germplasm variability

 

Rodrigo Quilapanta; Marta Dávila*; Carlos Vásquez; Vanessa Frutos

Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad Técnica de Ambato, Cevallos, Provincia de Tungurahua, Ecuador.

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Resumen

Se realizó un estudio con descriptores morfológicos cualitativos y cuantitativos en plantas de Arracacia xanthorrhiza Bancr. provenientes de tres localidades de la provincia de Tungurahua, Ecuador: municipios de Baños, Tisaleo y Pillaro y se estableció que, de acuerdo al análisis de los componentes principales, los tres primeros componentes explican más del 75% de la variación total. Se pudo diferenciar con claridad los materiales de las tres localidades, especialmente por el color de sus estructuras vegetativas.

Palabras clave: Sierra; zanahoria blanca; germoplasmas; componentes principales.

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Abstract

A study with qualitative and quantitative morphological descriptors was carried out in Arracacia xanthorrhiza Bancr plants. from three locations in the province of Tungurahua, Ecuador: Baños, Tisaleo and Pillaro municipalities and it was established that, according to the analysis of the analysis of the principal components, the first three components explain more than 75% of the total variation. The materials of the three localities were clearly differentiated, especially according to the color of the vegetative structures.

Keywords: Sierra; white carrot; germoplasms; principal components.

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1. Introducción

El género Arracacia pertenece a la familia Apiaceae (Umbelliferae) e incluye de 10 a 12 especies en Sudamérica, es principalmente nativo de los Andes, con especies originarias de México (Constance, 1949). Arracacia xanthorrhiza Bancroft, conocida como arracacha, racacha, zanahoria blanca, apio criollo, virraca, rikacha (Hermann, 1997), es la única umbelífera domesticada en Sudamérica y su domesticación es precedente a la de la papa, su mayor área de cultivo está confinada a este continente (Pickersgill, 2007). Pickersgill (2007) indicó que fuera de la región andina, se conoce de su cultivo en las Antillas, América Central, África, Sri Lanka y en grandes áreas comerciales en Brasil. Es una planta caulescente, ramificada, de hojas bipinnadas, con pinnas ovadas-lanceoladas acuminadas, de margen doble-mente aserrado, redondeadas en la base, las hojas más basales tienen pecíolos y vainas cortas, con flores púrpura a verdosas, entre otros caracteres (Constance, 1949). La raíz reservante es el principal órgano del cultivo y el más variable morfologicamente. A grandes rasgos, se reconocen tres formas hortícolas: amarilla, blanca y púrpura, siendo la última muy frecuente en las colecciones peruanas. Barrera et al. (2004) indicaron que las variedades que se conocían en tiempos anteriores, tendieron a desaparecer debido a ciertas características que no las hacían competitivas en el mercado.

Los cultivos de raíces y tubérculos andinos son todos prácticamente propagados vegetativamente, es decir, usando las raíces tuberosas, esquejes o propágalos específicos, como en el caso de la A. xanthorrhiza (Hermann, 1997).

El valor nutritivo de la arracacha está bien documentado, Lim (2015) indicó que la formulación en harina de arracacha al 60% contiene 10,07% de proteínas, 58,3% de carbohidratos, 10,07% de grasas y 8,53% de fibras. Su sabor resulta placentero y su fácil digestión se deriva de los almidones, aceites y sales minerales, por lo cual este cultivo es conocido universalmente como una excelente fuente de carbohidratos, minerales y vitaminas.

Algunos estudios han reportado que existe una gran similitud morfológica entre los cultivares y las especies silvestres perennes de Arracacia (Hermann, 1997; Knudsen 2006). Los estudios morfométricos han permitido sentar las bases para establecer programas de mejoramiento y políticas agrícolas en algunas especies importantes (MurilloAmador et al., 2015; Sorace et al., 2016). Partiendo de la premisa de que las especies del género Arracacia de Ecuador han sido poco caracterizadas, y que el cultivo de A. xanthorriza es de gran importancia como fuente de nutrientes para la población ecuatoriana, en el presente trabajo se estableció la caracterización morfométrica de los germoplasmas de A. xanthorrhiza de la provincia de Tungurahua, utilizando descriptores cualitativos y cuantitativos con el fin de determinar aquellos caracteres que puedan ser usados para identificar los materiales estudiados.

2. Materiales y métodos

La investigación se llevó a cabo en la Granja Experimental Docente Querochaca, Facultad de Ciencias Agropecuarias, de la Universidad Técnica de Ambato (UTA) ubicada en el cantón Cevallos, provincia de Tungurahua, Ecuador. Con una altitud de 2850 msnm, y de coordenadas geográficas 01°24´02" Sur y 78°35´20" Oeste, durante los años 2016-2017. Las condiciones climáticas de la granja experimental fueron: temperatura media diaria 13,5 °C, humedad relativa media 75,8 %, heliofania media 2,11 h/día, precipitación anual 494,0 mm, evapotranspiración anual 2,6 mm y velocidad del viento 1,6 m/s. La altura en la que se realizó la investigación es de 2895 msnm.

El material vegetal de A. xhanthorrhiza de la provincia de Tungurahua, Ecuador, procede de las condiciones que se muestran en la Tabla 1.

Las muestras vegetales se herborizaron y reposan en el herbario Ambato Misael Acosta Solis (AMAS) de la UTA. Todas las plantas se obtuvieron de huertos en producción y se sembraron en condiciones homogéneas hasta el momento de la recolección de datos. Se evaluaron completamente al azar 10 plantas por localidad. Los caracteres de las partes aéreas fueron registrados antes de la floración, mientras que los de las partes subterráneas fueron tomados inmediatamente después de la cosecha. Los colores se registraron según la carta de colores de Kupper (1979).

Se utilizaron los descriptores de la Tabla 2, siguiendo las recomendaciones de Blas et al. (2008), los cuales evalúan las partes morfológicas más importantes en esta especie: la raíz reservante, las raíces, la parte aérea de los tallos y las hojas.

En la Tabla 3 se ejemplifica la codificación artificial de los colores principales en los órganos evaluados, para el análisis de los datos.

Para el análisis multivariado, se realizó un análisis de componentes principales (ACP), determinando los valores Eigen a partir de una matriz general de datos, usando el programa NTSYS 2.1 (Rohlf, 1997).

3. Resultados y discusión

La duración de la etapa fenológica para el cultivo de zanahoria blanca bajo las condiciones climáticas referidas en materiales y métodos hasta la cosecha, se estableció en243 días (8 meses), (desde el 11 de noviembre de 2016 hasta el 11 de julio de 2017). La Tabla 4 ilustra algunos colores de los registrados según la tabla de colores de Kupper (1979).

Se pudieron observar diferencias notables en los colores registrados para las hojas de las plantas entre las localidades, sin embargo, esto no se reflejó notoriamente en el color de la raíz reservante que es el producto comercial. Según los resultados observados en la Tabla 4, las hojas de las plantas provenientes de TIS a 3339 msnm, tienen las hojas más oscuras, y también se puede observar que tanto las nervaduras, como el pecíolo son de color púrpura a diferencia de las hojas de las otras dos localidades.

La activación de la ruta de las antocianinas en los vegetales, está muy bien documentada, Petrussa et al. (2013) indicaron la significación biológica de este metabolismo. Estos compuestos, solubles en agua, son inducidos por una cierta cantidad de factores ambientales, incluyendo la radiación visible y UV, las temperaturas bajas y el estrés por déficit hídrico. En consecuencia, la producción y localización de los pigmentos antocianos en raíces, tallos y particularmente en las hojas, podrían permitir a las plantas el desarrollo de una cierta resistencia a los estreses abióticos. Yang et al. (2017), concluyeron que la síntesis de compuestos flavonoides inducidos por luz, en especies de Paphiopedilum probablemente juegan un papel muy importante en la aclimatación de la especie al exceso de luz. En otros estudios, ya se estableció que la acumulación de pigmentos flavonoides rojos o morados es un indicador de estrés en la planta. Liu et al. (2016) señaló que existen evidencias bioquímicas y moleculares de que los compuestos flavonoides podrían funcionar como pantallas protectoras de radiación UV, uniéndose a fitotoxinas y controlando el transporte de auxinas, como mecanismos de respuesta de las plantas ante los factores de estrés ambiental. Los mecanismos asociados con la coloración, principalmente de las nervaduras ha sido asociado con una acumulación de antocianinas en las células epidérmicas que se sobreponen a los tejidos vasculares porque en este tejido es donde se expresan los genes responsables por el control final de los transcriptos del color (Kumar y Pandey, 2013).

El ACP permitió establecer cuáles variables morfológicas actúan en el agrupamiento de los tres diferentes germoplasmas (Tablas 5 y 6; Figura 1).

En la Tabla 5 se puede observar cómo en general, los caracteres cualitativos referidos al color de los diferentes órganos tienen un peso alto en la separación de las muestras de las diferentes localidades.

De acuerdo con el ACP, los tres primeros componentes explican el 75,25 % de la variabilidad (Tabla 6), observándose que el primer componente ya explica por si solo más del 50% de la variación total, mientras que el segundo componente explica solo el 17,72 y el tercero un 7,05%.

En consecuencia, los caracteres con mayor poder discriminante para la diversidad genética del material de estudio de A. xanthorrhiza son aquellos que muestran el vector más alto con la primera y segunda componente (Tabla 6).

En conclusión, esta serie de caracteres morfológicos seleccionados para el estudio permitieron obtener una buena discriminación entre las 30 plantas de las tres localidades estudiadas, observándose una clara discriminación en el total de las plantas para cada localidad (Figura 1).

Blas et al. (2008) usaron caracteres vegetativos y florales para separar especies del género Arracacia (A. elata; A. incisa; A. equatorialis y A. xanthorrhiza) concluyendo que se forman tres grupos distinguibles, el primero constituido por tres poblaciones de A. elata, el segundo con tres poblaciones de A. incisa y el tercer grupo incluye seis poblaciones de A equatorialis más A. xanthorrhiza. Esto último debido probablemente al flujo de genes entre las dos especies y la formación de híbridos viables. Con base en este estudio, los autores recomendaron 28 caracteres útiles en la separación de especies de Arracacia.

En Colombia, Rosso et al. (2014) realizaron caracterizaciones morfológicas, agronómicas y genéticas de materiales cultivados y endémicos de Arracacia, concluyendo que los materiales muestran una alta variabilidad entre ellos, con un 74% de la variabilidad explicada por los primeros cinco componentes principales. Resultando esta colección mucho más variable que nuestros materiales. Vásquez et al. (2008) determinaron la variabilidad cualitativa y cuantitativa existente en otra colección colombiana (Tolima, Huila, Boyacá, Cauca) de A. xanthorrhiza, y caracterizaron morfológicamente 62 accesiones a través de 28 descriptores cualitativos y 13 cuantitativos. En la colección evaluada existe amplia variabilidad cualitativa y cuantitativa con niveles de similitud entre 37 % y 86 %. El 100 % de las características cualitativas presentó variabilidad, indicando que existen diferentes arreglos para estas variables a nivel de genotipos, por lo que es posible obtener combinaciones de caracteres deseables en un mismo material.

En las características cuantitativas se observó también amplia variabilidad, lo que le confiere gran valor como material genético base para programas de mejoramiento de la especie A. xanthorrhiza.

Seminario y Valderrama (2004) describieron la variabilidad morfológica y distribución geográfica de una colección de arracacha de Perú y establecieron las zonas de mayor variabilidad de morfotipos en el país con base en 17 descriptores cualitativos. Se han reportado caracterizaciones moleculares en bancos de germoplasmas. Estos autores, igual-mente registraron y sistematizaron información etnobotánica y económica sobre la arracacha peruana. Existen cinco cultivares: "amarilla", "blanca", "pata de pavo", "morada" y "chigripana" y en los últimos 50 años se perdieron otros cinco.

De los cinco cultivares registrados, tres pertenecen a la forma hortícola blanca, uno a la forma hortícola amarilla y uno a la forma blanco con lila. Las características morfológicas de mayor variación fueron: color del ápice del peciolo, color de la base del peciolo y color de la vaina del pecíolo.

Otros estudios, han aprovechado la información disponible en cuanto a diferencias morfológicas, particularmente entre especies, para caracterizar los genotipos mediante el uso de marcadores moleculares. Así, Morillo et al. (2014) y Morillo y Second (2016) utilizaron el análisis de polimorfismos en AFLPs de regiones no codificadoras de cloroplastos y determinaron que se podría establecer la hipótesis de que la domesticación de la arracacha en Ecuador pudo derivarse de la forma silvestre y que actualmente existen dos grupos de cultivares bien distinguibles a nivel molecular.

4. Conclusión

Mediante el estudio de los caracteres cualitativos en el germoplasma de A. xanthorrhiza, procedente de Ecuador, se pudo determinar que las plantas de Baños y de Quillán presentaron características similares. De acuerdo a la caracterización morfométrica del cultivo, las tres localidades tuvieron características similares en los siguientes parámetros: acumen del folíolo terminal, disección del foliolo terminal, cerosidad del peciolo, estrías del peciolo, color secundario pulpa de los colinos, distribución color de pulpa de los colinos, distribución color secundario de pulpa de colinos, forma de raíz reservante, color secundario pulpa de raíz reservante, distribución color de pulpa de los colinos y numero de foliolos/hoja.

Agradecimientos

Los autores desean expresar su agradecimiento a la Universidad Técnica de Ambato, Dirección de Investigación por su apoyo financiero del proyecto 2443-CU-P-2015, con el cual se realizó en parte de esta investigación.

 

Referencias Bibliográficas

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* Corresponding author

E-mail: mb.davila@uta.edu.ec (M. Dávila).

Received December 14, 2017.

Accepted May 5, 2018.