Caracterización molecular de materiales criollos de cacao en El Salvador

Resumen El factor de calidad genética del material de cacao propio en El Salvador se desconocía por lo que fue necesario realizar estudios para determinar la genética del germoplasma de plantaciones con excelente calidad y rendimiento. Este trabajo estuvo dirigido a ubicar, identificar, seleccionar y caracterizar molecularmente materiales promisorios existentes en el país, que ha producido cacao de buena calidad y productividad. La investigación constó de tres etapas: La Primera: Identificación, selección y geo referenciación de los árboles élites de materiales genéticos locales, identificados como altamente rendidores por los productores de cacao. Segunda etapa: Se colectaron hojas de los árboles identificados. Se enviaron las muestras al Laboratorio de Biotecnología de Universidad de Wisconsin (con apoyo de USAID). Se realizó el análisis de secuenciación con marcadores moleculares. Tercera etapa: Se realizaron injertos de los materiales seleccionados y se sembró una parcela para producir yemas, ubicada en Nahulingo, departamento de Sonsonate. Se identificó que en los 74 árboles muestreados se encontró el gen criollo en la mayoría de los ecotipos con una variabilidad del 1% al 68.9 %, pero para este estudio solo el 10% tiene genes criollos abajo del 50%, ubicando el de más valor, en el cantón Cangrejera, del Municipio Izalco, del departamento de Sonsonate que es tipo Pentagona. Se identificó 35% de árboles muestreados con valores arriba del 90% de genes amelonados, dentro del tipo Forastero, que influyen en el rendimiento de los materiales locales de estos, el material mas puro se encuentra ubicado en el Cantón El Paraíso, Municipio de Atiquizaya del departamento de Ahuachapán. Se encontró árboles con genes de cacao tipo Morona X Nacional Forastero con valores que van desde el 1% hasta el 43.1%; y del cruce Nanay X IMC Forastero con valores que van desde el 1% hasta el 61.2% esto demuestra que el origen del cacao salvadoreño viene de Sur America, la Hacienda San José del Real de La Carrera predominan de éstos dos últimos genes en los materiales encontrados, por esto se infiere que El Salvador tiene alta variabilidad genética. La altura sobre el nivel del mar donde se encontraron los materiales muestreados varió entre los 17 y 823 msnm. Este es el primer trabajo de este tipo y será la base para el Programa de Mejoramiento genético de Cacao que CENTA realizara, se ubicarán y reproducirán los 10 mejores materiales con porcentajes de genes criollos.

Palabras clave: Cacao criollo, caracterización molecular, El Salvador.

INTRODUCCION

La variabilidad genética se manifiesta en las plantaciones de cacao presentes en todo el territorio de El Salvador, por ser plantaciones provenientes de semilla botánica con la selección por parte del productor. Aunque existen también árboles con muchos años de producciòn, la calidad genética no ha sido determinada. Por historia se conoce que en El Salvador se produjo cacao de buena calidad, especialmente con genes criollos. La decisión de las autoridades de apoyar el cultivo del cacao se ha hecho manifiesto en la Cadena de cacao y en las investigaciones planeadas para el corto plazo. Este trabajo tuvo como objetivo ubicar, identificar, seleccionar y colectar el germoplasma de plantaciones que tengan plantas con excelente calidad y rendimiento. Plucknet et al, en 1992, afirmó que a pesar de que los rendimientos han aumentado, la base genética de las especies se ha reducido y el ritmo y escala de la erosión genética, no tienen precedentes. También menciona que al enfrentar la pérdida concreta e inminente de materiales vegetales en el campo, los científicos propusieron el desarrollo de bancos genéticos modernos como fuente constante, confiable y disponible de germoplasma. Kart et at (1997) señaló que las actividades de conservación de recursos genéticos requieren la caracterización de la diversidad en acervos y bancos genéticos, para ampliar y complementar la caracterización basada en descriptores morfológicos y bioquímicos, a través del uso de marcadores moleculares. Por su parte (FAO, 1999), mencionó que la pérdida de recursos fitogenéticos y la erosión de la biodiversidad amenazan la agricultura y la seguridad alimentaria mundial; a medida que se incrementa la uniformidad de los cultivos, se aumenta la vulnerabilidad genética. Estas aseveraciones nos levan a la necesidad de tener un inventario y catálogo de nuestros materiales de cacao para ponerlos a disposición de los productores y que el parque cacaotero se vea fortalecido con materiales locales excelentes en rendimiento y calidad.

METODOLOGIA

El trabajo constó de tres etapas: 1) En campo a nivel nacional, ubicación, colecta y selección de materiales. 2) Determinación del ADN, con marcadores moleculares, en el Laboratorio de biotecnología de USAID usando como comparadores el Criollo 12 y 13, materiales puros amelonados y tipo Catango, Fortunato4, Nacional que son los Morona 3) Injertos en la parcela de Nahulingo, departamento de Sonsonate, para producir yemas. Se procedió de la siguiente manera:

Primero. Se colectó germoplasma de cacao criollo a nivel nacional, en aquellos lugares que se reportaban antiguamente como productores de cacao criollo, cuyos productores informaron que dichos árboles son los mejores en sus plantaciones. Se registraron datos de ubicación de las plantas de cacao, nombre del propietario, el rendimiento y edad del árbol. Se observó su fenotipo, se colectaron hojas con sanidad fitosanitaria y en completo desarrollo y madurez, en la parte media del árbol. Estas se guardaron en bolsa de papel manila, en hielera para su traslado al laboratorio de biotecnología de USAID y también se geo referenciaron los árboles.

Segundo. Para realizar los recorridos moleculares en el cultivo de cacao, se trabajó, con protocolos de la Universidad de Wisconsin-Madison (UW). Para la extracción del ADN, se utilizaron 3 hojas por árbol. Se enviaron a través de USAID y no se dispone información del protocolo usado. Tercero. Se realizaron injertos y se sembró una parcela con materiales locales, injertados, para producir yemas en Nahulingo, departamento de Sonsonate.

RESULTADOS

Secuenciación molecular de selecciones individuales de cacao en el salvador, CENTA, cadena de cacao 2012/2013. Ver cuadros en anexos

Grafico 1. Resultados de secuenciación molecular de cacao salvadoreño, 2014  Click aquí para ampliar la imagen

  RESULTADOS Y DISCUSION Las 70 muestras secuenciadas fueron comparadas contra 41 materiales ampliamente conocidos a nivel mundial, entre ellos los criollos puros 12 y 13, asi como el Catongo famoso por su mutacion única de flores y semilla blanca (Philips-Rodriguez 2005), también el Nacional famoso por su sabor y aroma que hace saber que los materiales muestreados que tengan esos genes en mayor cantidad podrían tener la calidad de “sabor Arriba o floral”, con alto potencial para la industria chocolatera”, el cacao RIM13 y RIM17 de frutos tipo Angoleta de alta producción pero mostraron susceptibilidad ante Monilia y Escoba de bruja en el valle del Soconusco, también se usó algunos ICS, de los cuales ICS95 t1 es considerado como un material prometedor y recomendado para ser sembrado en todas las zonas productoras ya que es tolerante a escoba de bruja en Colombia (Argüello 2000) y a moniliasis en Costa Rica (Phillips-Mora 1996), De hecho, mostró un comportamiento tolerante contra siete cepas de M. roreri que representaban la diversidad genética del hongo en Latinoamérica (Phillips-Mora et al. 2005).

Se observa en el Grafico 1 que los cacaos forasteros se han mantenido casi puros genéticamente al superar el 90% de genes propios de los ecotipos forasteros, el 22 % reportan genes IMC y Nanay en varios lugares del país incluidos Izalco y Caluco, del departamento de Sonsonate donde históricamente los municipios del departamento de Sonsonate fueron los que producían la mejor calidad por lo que se infiere que eran criollos y queda demostrado ya que de las 30 colectas de ese departamento se hallaron 10 muestras que tienen genes desde 10 al 69% de criollos, y en las otras localidades los criollos son en menor cantidad, pues la idea central era caracterizar molecularmente arboles productores y no dirigido a búsqueda de criollos.

Del total general el 41% corresponde a materiales del departamento de Sonsonate municipios de Izalco, Nahuizalco, Sonzacate con 30 individuos, en el grafico 2 se observa la dominancia del tipo amelonado bastante puro en un 83% de esta muestra y sobresale también los tipos criollos con 30 %, no asi los tipo Morona y Nanay, esto da la idea que estos criollos serian resistentes a enfermedades debido a que poseen genes Forasteros y en un futuro, esto debería ser un idiotipo de cacao criollo a buscar por medio me Mejoramiento genético.

En los 7 arboles secuenciados de cacao del departamento de Ahuachapán, solo se encontró 1 ecotipo con 36% de genes criollos, los demás muestran genes amelonado y llama la atención que sobresalen los genes tipo Nanay e IMC, y en menor cantidad los tipo Morona y Nacional, por lo informado de sus propietarios estos materiales fueron traídos de Guatemala, se observan materiales casi parecido genéticamente al comparador RIM 13 y RIM17 que se sabe son susceptibles a Monilia y Escoba de bruja, y se tiene un material que es idéntico genéticamente al comparador ICS97, grafico 3, cuadro 1.

Grafico 3. Genes de cacaos salvadoreños del Departamento de Ahuachapán.

 

Cuadro 1. Genes encontrados en cacao de Ahuachapan

El otro departamento muestreado fue el de la Paz sobre todo el municipio de San Pedro Nonualco que por tradición se le considera cacaotero, acá de sus 7 muestras secuenciadas hay 1 con un balance casi perfecto como idiotipo en cuanto a genes criollos y forasteros del orden del 47 % criollo y 40 amelonado, luego en su mayoría aparecen predominando los cacaos tipo Morona y Nacional de muy buena apreciación sensorial con el famoso Nacional Sabor Arriba, Grafico 5, Cuadro 2.

Se observa como predominan los cacaos tipo Amelonado forastero en una mezcla muy buena con sus tipos Morona y Nanay que darían buen aroma y sabor con altas producciones de semilla, estas características de esos materiales es de explotarlas para competir con los mejores materiales de cacao de Sur America.

En el cuadro 3 y grafico 6 se observan los genes encontrados en el departamento de La Libertad donde se muestrearon 7 arboles y se observa un buen balance entre genes tipo Nanay y Morona, hay una fuerte presencia de genes Amelonado hasta de 97% y se nota un ecotipo con muy buen balance de criollo y forastero ubicado en Teotepeque que es el segundo lugar de esta colecta con mayoría de genes criollos, dicho material será usado en Programa de Mejora genética.

Grafico 6. Genes encontrados en cacao La Libertad

Contrario a lo que se cree que en Usulután y específicamente en Hacienda La Carrera que es de la mas antiguas y manejadas y únicas plantaciones hay solo Forastero, este estudio reveló que hay una mezcla genética bastante balanceada y que los amelonados son en proporción media pues la máxima va al 86% de estos genes contra el 97% encontrados en La Libertad, se observan que de las 23 muestras hay 10 ecotipos con mas de 10% de criollos a un máximo de 48%, Grafico 7.

También se aprecia una buena cantidad de genes tipo Morona y Nanay que sería la causa del buen balance aromático de este material, con 17 ecotipos de genes amelonado arriba del 40%, se confirma también que estos materiales bastante puros son de origen Amazónico, en el entendido que los criollos nuestros fueron encontrados en Centro América y México. Se observa presencia de genes tipo Nanay e IMC que muestran susceptibilidad a Monilia, la cual fue reportada en este lugar.

Grafico 7. Genes encontrados en cacao de Usulután, Hacienda El Real, La Carrera

 

En este resumen se aprecia que los Amelonados son los sobresalientes, seguidos por los tipo Morona y Nanay, la grafica 8 se observa también que naturalmente en el país hay varios ecotipos con características a los comparadores de la Universidad de Wisconsin y se observa una mezcla genética única ya que hay unos arboles muestreados que tienen genes de los 4 tipos de cacao comparados, lo que coincide con el dicho de los mejoradores “Una variedad exitosa es una rara combinación de genes difícil de desarrollar” Briggs & Knowles, 1967 y aca en El Salvador tenemos de forma natural dicha combinación, queda ahora evaluar morfo agronomicamnte esos ecotipos para determinar si sensorialmente son comercialmente rentables.

CONCLUSIONES

En los 74 materiales muestreados se encontraron genes criollos que van desde el 1% hasta el 68.9%

De forma Natural en el país hay varios ecotipos con características genéticas de los comparadores de la Universidad de Wisconsin.

Se observa una mezcla genética única ya que hay unos arboles muestreados que tienen genes de los 4 tipos de cacao comparados, esto podría ser un idiotipo deseable.

Las muestras mas puras de amelonado se encuentran en Sonsonate donde se creía que predominaban los criollos.

Los genes Amelonado del tipo forastero predominan en los 74 materiales lo cual indica que se podría tener buenos materiales con resistencia a enfermedades.

El gen Morona x Nacional Forastero, de origen sur americano, resultó con valores que van desde el 1% hasta el 43.1% localizándose sobre todo en la Hacienda San José del Real de La Carrera.

El gen proveniente del cruce Nanay X IMC Forastero resultó con mayores valores este árbol está en la Hacienda San José del Real de La Carrera.

RECOMENDACIONES

Continuar con la caracterización agro morfológica de estos materiales para fortalecer estos resultados.

Para tener arboles de cacao fino de aroma y resistentes a enfermedades seria bueno reproducir los que muestran genes Forastero Morona x Nacional, de origen sur americano, resultó con valores que van desde el 1% hasta el 43.1% y son los de sabor Arriba.

Usar como madres los materiales mas criollos al polinizarlos con materiales de características criollas para mejora genética.

Reproducir x semilla materiales de Izalco y Usulután que tengan mezcla balanceada de criollo, forastero y Morona x Nacional para generar mayor diversidad genética.

Evitar reproducir los materiales que tengan mas genes de RIM13 y RIM17 por mostrar susceptibilidad a enfermedades.

Reproducir los 10 materiales mas altos de genes de criollos y usarlos como mejoramiento genético participativo.

Cuadro 1. Identificacion genetica molecular de selecciones individuales de cacao en El Salvador. CENTA. Cadena agroproductiva de cacao. 2012/2013. Ancestro amelonado  Click aquí para ampliar la imagen  Click aquí para ampliar la imagen  Click aquí para ampliar la imagen

Autor/es: Mario Orlando Samayoa (Ingeniero agrónomo. Coordinador de la Cadena de Cacao) y Adamid Beltran (Investigador en Fitomejoramiento Cacao criollo Programa Frutales y cacao). CENTA. El Salvador. **Articulo Revisado y ampliado en 2020