Introducción
⌅El cacao (Theobroma cacao Lin.) es un cultivo de gran relevancia a nivel mundial, especialmente
en regiones tropicales. Esta especie se desarrolla en diversos
agroecosistemas, generalmente bajo sombra, la cual es proporcionada
principalmente por árboles frutales (Anzules et al., 2019Anzules,
V., Borjas Ventura, R., Alvarado Huamán, L., Castro-Cepero, V., &
Julca-Otiniano, A. (2019). Control cultural, biológico y químico de
Moniliophthora roreri y Phytophthora spp en Theobroma cacao ‘CCN-51’. Scientia Agropecuaria, 10(4), 511-520.
).
Originario del centro y noroeste de América del Sur, el cacao se
cultiva en zonas tropicales húmedas. A partir de sus semillas, que son
fermentadas y secadas, se obtiene el chocolate y cuatro productos
intermedios: torta de cacao, manteca de cacao, cacao en polvo y licor de
cacao. Además de su uso alimentario, el cacao tiene aplicaciones en las
industrias farmacéutica y cosmética (Lee et al., 2007Lee,
G. J., Wu, X., Shannon, J. G., Sleper, D. A., & Nguyen, H. T.
(2007). Genome mapping and molecular breeding in plants. En Oilseeds (pp. 21-53). Kole, C. Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
; Aikpokpodion, 2012Aikpokpodion, P. O. (2012). Defining Genetic Diversity in the Chocolate Tree, Theobroma cacao L. Grown. En Genetic Diversity in Plants (pp. 185-212). InTech. https://books.google.es/books?hl=es&lr=&id=sAOaDwAAQBAJ&oi=fnd&pg=PA185&dq=Defining+genetic+diversity+in+the+chocolate+tree,+Theobroma+cacao+L.+grown+in+West+and+Central+Africa&ots=OdQsMKRKuu&sig=7CVgy9mVK5ZeVTsm3kWGPKZsYNE
).
La mayoría de las plantas cultivadas con
importancia económica cuentan con patrones específicos para su
identificación, caracterización y evaluación. Para establecer estos
protocolos, se han llevado a cabo estudios que analizan las
características de las plantas con el fin de comprender la variabilidad
de los rasgos tanto dentro de una misma planta como entre diferentes
individuos. Posteriormente, se seleccionan aquellas características
cualitativas y cuantitativas que resultan útiles para la descripción de
las variedades (Guevara & Salazar, 2015Guevara, M., & Salazar, R. (2015). Caracterización
morfológica del fruto y la semilla de 9 clones de cacao (Theobroma
cacao L.) realizado en el Centro de Desarrollo Tecnológico del INTA El
Recreo, El Rama, RAAS, en el año 2014-2015 [Seminario de Graduación para Optar al Título de Ingeniero Agrónomo].
).
La
caracterización morfoagronómica, realizada mediante descriptores
estandarizados, permite discriminar de manera rápida y eficiente entre
fenotipos, destacando las características específicas de cada accesión
evaluada. Estos descriptores suelen ser rasgos altamente heredables, que
pueden identificarse a simple vista debido a que se expresan de manera
consistente en diferentes ambientes, lo que los hace estables. Además,
pueden incluir un número limitado de caracteres adicionales que son
considerados deseables por consenso entre los usuarios de un cultivo en
particular (Chacón et al., 2007Chacón,
I., Gómez, C., Márquez, V., & Glorieta, S. B. de Z. (2007).
Caracterización morfológica de frutos y almendras de plantas de cacao
(Theobroma cacao L.) en la región suroccidental de Venezuela. Rev. Fav. Agron.(LUZ), 24(1), 202-207.
).
La
caracterización proporciona un conocimiento general y específico de las
variedades, lo que permitió una aproximación a su comportamiento en
condiciones de cultivo (Santos et al., 2012Santos,
R. C., Pires, J. L., & Correa, R. X. (2012). Morphological
characterization of leaf, flower, fruit and seed traits among Brazilian
Theobroma L. species. Genetic Resources and Crop Evolution, 59(3), 327-345. https://doi.org/10.1007/s10722-011-9685-6
). Este estudio tuvo como objetivo evaluar morfoagronómicamente clones de cacao con alto potencial productivo y de calidad.
Materiales y métodos
⌅El
trabajo se llevó a cabo en el Instituto de Investigaciones
Agroforestales (INAF) UCTB Baracoa, ubicado en el extremo nordeste del
país, durante un período que abarcó desde diciembre de 2019 hasta
noviembre de 2021. El centro del instituto se localiza en las
coordenadas 20° 28' de latitud Norte y 74° 46' de longitud Oeste, a una
altitud de 28 metros sobre el nivel del mar. Limita al norte con el
Océano Atlántico, al sur con el municipio de Imías, al este con el
municipio de Maisí y al oeste con los municipios de Yateras y Moa (GoogleEarth, 2022GoogleEarth. (2022). Google Earth. https://earth.google.com/web/@20.2816123,74.46538212,22.82132276a,320.56529749d,35y,19.4538417h,0t,0r
).
Caracterización morfológica
⌅Durante el segundo semestre de 2019, se seleccionaron en campo 20 accesiones de cacao (Tabla 1) con un marco de plantación de 3 x 3 metros, bajo sombra permanente de Júpiter (Gliricidia sepium Jacq Kunth ex Walp).
| No. | Genotipos | Grupo Genético | País Origen |
|---|---|---|---|
| 1 | EICB - 324 | Híbrido | Cuba |
| 2 | EICB - 325 | Híbrido | Cuba |
| 3 | EICB - 319 | Híbrido | Cuba |
| 4 | EICB - 2 | Híbrido | Cuba |
| 5 | EICB - 4 | Híbrido | Cuba |
| 6 | EICB - 6 | Híbrido | Cuba |
| 7 | EICB - 12 | Híbrido | Cuba |
| 8 | EICB - 20 | Híbrido | Cuba |
| 9 | EICB - 27 | Híbrido | Cuba |
| 10 | EICB - 336 | Trinitario | Cuba |
| 11 | RIM - 2 | Trinitario | México |
| 12 | EICB - 295 | Trinitario | Cuba |
| 13 | CCN - 51 | Híbrido | Ecuador |
| 14 | EEG - 27 | Forastero | Brasil |
| 15 | EICB - 261 | Híbrido | Brasil |
| 16 | EICB - 260 | Híbrido | Brasil |
| 17 | EICB - 136 | Trinitario | Cuba |
| 18 | EICB - 266 | Híbrido | Brasil |
| 19 | EICB - 217 | Criollo | Cuba |
| 20 | EICB - 214 | Híbrido | Cuba |
Observaciones
EICB: Estación de investigaciones de cacao de Baracoa
RIM: Rosario Izapa México
CCN: Colección Castro Naranjal
EEG: Estación Experimental de Goitacazes
Se
caracterizaron 20 árboles de cacao, a los cuales se les evaluaron 15
descriptores morfoagronómicos propuestos por Engels (1981). Además, se
incluyeron otros descriptores relacionados con la evaluación de
caracteres de calidad, según lo establecido por (Eskes & Lanaud, 2001Eskes, A. B., & Lanaud, C. (2001). Cocoa. En Tropical plant breeding (pp. 78-105). CRC Press. https://www.taylorfrancis.com/chapters/edit/10.1201/9781482279863-4/cocoa-albertus-eskes-claire-lanaud
).
Variables estudiadas y forma de cuantificarlas
⌅Número máximo de semillas: Se registró el número más alto de semillas por mazorca, basado en la observación de 40 mazorcas por clon.
Número de semillas por mazorca: Se calculó el promedio de semillas de 40 mazorcas por clon.
Masa húmeda de la semilla: Se determinó el promedio de la masa de semillas frescas, con 15 semillas de cada una de las 10 mazorcas seleccionadas por clon.
Masa seca de la semilla: Las mismas semillas utilizadas para la determinación de la masa húmeda se secaron en un horno durante 1,5 horas a una temperatura de 130 °C. Posteriormente, se enfriaron en un desecador y se pesaron en una balanza analítica.
Longitud del fruto: Se midió la longitud de 35 frutos con un pie de rey, expresándose en centímetros.
Ancho del fruto: Se midió el ancho de 35 frutos con un pie de rey, expresándose en centímetros.
Masa del fruto: Se calculó el promedio de la masa de 35 frutos cosechados por clon, expresándose en gramos.
Rendimiento Industrial: Se determinó mediante la fórmula:
Porcentaje de Humedad (%): Este parámetro se encuentra entre el 6 % y el 8 %, según las Instrucciones Técnicas del Cultivo (Márquez y Aguirre, 2010).
Porcentaje de testa (%): Este valor oscila entre el 11 % y el 14 %, establecido por las Instrucciones Técnicas del Cultivo (Márquez y Aguirre, 2010) para un cacao de primera calidad.
pH: Se determinó según la metodología de Barel (1995).
Número de granos en 100 g: Se evaluó de acuerdo con la norma NC-ISO 1114 (2006).
Prueba de Corte: Se realizó según la norma NC-ISO 1114 (2006).
Acidez del Cotiledón: Se determinó según la norma NC-ISO 2291 (2006).
Porcentaje de grasa (%): Se calculó mediante la metodología de la ICCO (2003).
Diseño experimental y análisis estadístico
⌅La información obtenida de la caracterización morfológica se almacenó en una matriz de acuerdo con las variables cuantitativas. Se realizó un Análisis de Componentes Principales (ACP) para procesar los datos. Todos los análisis estadísticos se llevaron a cabo con el software SSPS 21.
Resultados y discusión
⌅El Análisis de Componentes Principales (ACP) permitió establecer que los cinco primeros componentes explican el 77,92% de la variación total. El primer componente explica el 28,92% de la variabilidad, el segundo el 19,01% y el tercero el 11,66%. Por su parte, los componentes cuarto y quinto explican el 10,62% y el 7,71% de la variabilidad, respectivamente. En la Tabla 2 se presentan las estimaciones de los valores propios y la proporción de la variación total explicada por cada uno de los componentes principales, los cuales se elaboraron a partir de las 15 características cuantitativas seleccionadas.
| Componente | Valor propio | Varianza explicada (%) | Varianza acumulada (%) |
|---|---|---|---|
| 1 | 4.34 | 28.92 | 28.92 |
| 2 | 2.85 | 19.01 | 47.93 |
| 3 | 1.75 | 11.66 | 59.59 |
| 4 | 1.59 | 10.62 | 70.21 |
| 5 | 1.16 | 7.71 | 77.92 |
El primer componente, que explica el 28,92% de la variabilidad, se caracteriza por tener la variable con el valor positivo más alto en el Porcentaje de Testa (%) (0,77), mientras que el valor negativo más alto corresponde al Número de Semillas por Mazorcas (-0,74). Estas variables son las que más diferencian a los genotipos en este eje. Además, el porcentaje de humedad (%) también se destaca como una variable relevante en este componente (Tabla 3).
El segundo componente, que explica el 19,01% de la variabilidad, está conformado principalmente por variables relacionadas con la Masa Seca de la Semilla y el número de grano en 100 g. La Masa Seca de la Semilla (0,75) es la variable que más contribuye a este eje, mientras que el número de grano en 100 g (-0,84) presenta el valor negativo más bajo.
| No. | Variables | Aporte de las variables a los Componente principales | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| 1 | Número Máximo de Semillas | -0.20 | 0.26 | 0.68 | -0.42 | -0.21 |
| 2 | Número de Semillas por Mazorcas | -0.74 | 0.04 | 0.23 | -0.08 | 0.11 |
| 3 | Masa Húmeda de la Semilla (g) | 0.45 | 0.34 | 0.04 | 0.34 | -0.02 |
| 4 | Masa Seca de la Semilla (g) | 0.26 | 0.75 | 0.32 | -0.06 | -0.15 |
| 5 | Longitud del Fruto (cm) | 0.67 | 0.11 | 0.41 | -0.06 | 0.43 |
| 6 | Ancho del Fruto (cm) | 0.64 | -0.41 | 0.26 | 0.47 | 0.29 |
| 7 | Masa del fruto (g) | 0.69 | -0.22 | 0.52 | 0.05 | 0.31 |
| 8 | Rendimiento Industrial | -0.63 | 0.27 | -0.12 | -0.23 | 0.64 |
| 9 | Porcentaje de Humedad (%) | -0.71 | -0.18 | 0.51 | 0.29 | -0.16 |
| 10 | Porcentaje de Testa (%) | 0.77 | -0.15 | -0.11 | 0.09 | -0.45 |
| 11 | pH | 0.32 | -0.49 | 0.25 | -0.48 | -0.16 |
| 12 | Número de grano en 100 g | -0.06 | -0.84 | -0.29 | 0.06 | 0.16 |
| 13 | Prueba de Corte | -0.05 | 0.63 | -0.05 | 0.45 | 0.08 |
| 14 | Acidez del Cotiledón | 0.53 | 0.62 | -0.38 | -0.08 | 0.06 |
| 15 | Porcentaje de Grasa (%) | -0.51 | -0.06 | 0.23 | 0.70 | -0.12 |
En el tercer componente, que explica el 11,66% de la variabilidad, las variables que más aportan son el Número Máximo de Semillas, con el valor positivo más alto (0,68), y la Acidez del Cotiledón, con el valor negativo más alto (-0,38). Estas variables son clave para la conformación de este eje.
El cuarto componente, que representa el 10,62% de la variabilidad, tiene como variable con el mayor peso positivo al Porcentaje de Grasa (%) (0,70), mientras que el pH (-0,48) presenta el mayor peso negativo. Por último, en el quinto componente, el valor más importante corresponde al Rendimiento Industrial (0,64).
El
análisis de componentes principales (ACP) permite determinar que la
mayor acumulación de la varianza se concentra en 10 descriptores: Número
de Semillas por Mazorcas, Porcentaje de Testa (%), Masa Seca de la
Semilla (g), Número de grano en 100 g, Número Máximo de Semillas, Acidez
del Cotiledón, Porcentaje de Grasa (%), pH, Rendimiento Industrial y
Porcentaje de Humedad (%). Estos descriptores fueron los más
discriminantes, ya que obtuvieron los valores más altos en las
comunalidades arrojadas por el ACP. La identificación de estos
descriptores permite realizar una presentación gráfica de la diversidad
entre los árboles estudiados, además de optimizar tiempo y recursos en
futuros trabajos de caracterización (Ballesteros, 2011Ballesteros, W. (2011). Caracterización morfológica de árboles elite de cacao (Theobroma cacao l) en el municipio de Tumaco, Nariño, Colombia [Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar al
título de Magíster en Ciencias Agrarias con énfasis en Producción de
Cultivos, Universidad de Nariño]. http://sired.udenar.edu.co/id/eprint/2953
).
Quevedo et al. (2022)Quevedo,
J. N., Ramírez Villalobos, M., Alfonso Portillo, E., García Batista, R.
M., & Tuz Guncay, I. G. (2022). Diversidad fisicoquímica y
sensorial de 60 árboles elite de Theobroma cacao l., del sur del
Ecuador. Revista Universidad y Sociedad, 14(1), 543-553.
, de los 22 descriptores usados 9 agrupan el 80% de la varianza total explicada.
Montaleza et al. (2020)Montaleza,
J. F., Guerrero, J. N. Q., & Batista, R. M. G. (2020). Análisis de
la diversidad morfológica de cacao (theobroma cacao. L) del jardín
clonal de la Universidad Técnica de Machala. Revista Científica Agroecosistemas, 8(2), 45-57.
determinaron que, de los 22 descriptores utilizados, 9 agrupan el 80% de la varianza total explicada. Por su parte, Montaleza et al. (2020)Montaleza,
J. F., Guerrero, J. N. Q., & Batista, R. M. G. (2020). Análisis de
la diversidad morfológica de cacao (theobroma cacao. L) del jardín
clonal de la Universidad Técnica de Machala. Revista Científica Agroecosistemas, 8(2), 45-57.
identificaron 17 componentes que explican el 70,93% de la variabilidad,
de los cuales 14 demostraron ser los más representativos. Entre estas
variables destacan la longitud del pedicelo, el ancho del pedicelo, la
intensidad de antocianinas, la longitud del sépalo, el ancho del sépalo,
la longitud de la lígula, el ancho de la lígula, la longitud del
filamento, el ancho del filamento, la longitud del estaminoide y el
ancho del estaminoide.
July Martínez (2007)Martínez, W. J. (2007). Caracterización morfológica y molecular del Cacao Nacional Boliviano y de selecciones élites del Alto Beni, Bolivia [Tesis presentada en opción al título de Magister Scientiae, Escuela de
Posgrado, Programa de Educación para el Desarrollo y la Conservación
del Centro Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza. Centro
Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza.]. https://repositorio.catie.ac.cr/handle/11554/5354
, en Bolivia, logró explicar el 70% de la
variabilidad con los dos primeros componentes, valores que coinciden con
lo informado por Díaz et al. (1996)Díaz, L. A. S., Souza, C. A. S., Augusto, S. G., Siqueira, P. R., & Müller, M. W. (1996). Estabilidade temporal de cultivares de cacaucomrelação à produçãoemLinhares-ES, Brasil. XII International Cocoa Research Conference.
.
Martínez resalta que la variable número de semillas presentó el peso
negativo más alto (-0,14), mientras que el diámetro de mazorca obtuvo el
peso positivo más alto (0,54). Estas variables fueron las que más
diferenciaron a los cacaos silvestres de los cacaos en cultivo en este
eje. Además, se destacó la variabilidad producida por el largo de
mazorca (0,53) y el diámetro de semilla (-0,47), la cual no fue
explicada por el CP1. Estas variables también tienen relevancia para
separar grupos de cacao silvestre y en cultivo, lo que indica que el
tamaño de la semilla es un carácter importante para diferenciar al cacao
nacional boliviano.
Clasificación jerárquica de los genotipos de cacao
⌅Al realizar el análisis de clasificación de los 20 genotipos de cacao, se obtuvo la figura 1. Cada uno de los genotipos se ubicó en un grupo, conformado por un alto grado de similitud. La caracterización morfológica define diferencias interespecíficas claras en la distribución de los caracteres cuantitativos, lo cual se refleja en las clasificaciones obtenidas. En la figura 1 se identifican cuatro grandes grupos diferentes, los cuales están conformados por accesiones que poseen características cuantitativas similares.
Grupo UNO (G1)
⌅El G1 está integrado por 4 genotipos, que representan el 20% de la población (Figura 1). Este grupo incluye los clones EICB - 324, EICB - 295, EICB - 217 y RIM-2. Presenta mayores valores en Masa Húmeda de la Semilla (g) (2,95), Masa Seca de la Semilla (g) (1,50) y Longitud del Fruto (cm) (19,75), junto con un bajo porcentaje de humedad (%) (6,25). Se caracteriza por frutos y semillas grandes, pero con una prueba de corte alta, así como una acidez del cotiledón elevada y un bajo porcentaje de grasa.
Grupo dos (G2)
⌅El G2 está conformado por 9 genotipos, que representan el 45% de la población (Figura 1). Este grupo incluye los clones EICB - 6, EICB - 27, EICB - 6261, EICB - 325, EICB - 2, EICB - 214, EICB - 4, EEG-27 y EICB - 319. Presenta características sobresalientes en Longitud del Fruto (cm) (19,70), Rendimiento Industrial (%) (32,32), bajo contenido de acidez en el cotiledón (0,11) y un buen porcentaje de grasa (%) (50,73). Este grupo se caracteriza por cacao con frutos y semillas grandes, alto contenido de grasa, pero con semillas pequeñas y un alto porcentaje de humedad (%).
Grupo tres (G3)
⌅En el G3 se ubicaron 2 genotipos, que representan el 10% de la población analizada (Figura 1). Los clones identificados fueron EICB-12 y EICB-136. Estos genotipos presentan los mayores valores en las características del fruto, con un ancho de 90,08 cm y un peso de 862,53 g. Además, se caracterizan por tener muy pocas semillas por mazorca, un bajo rendimiento industrial, un alto porcentaje de testa y un bajo porcentaje de grasa. Estas características dificultan su procesamiento para la exportación y la elaboración de chocolate.
Grupo cuatro (G4)
⌅El G4 está compuesto por 5 genotipos, que representan el 15% de la población estudiada (Figura 1). Los clones identificados en este grupo son EICB-20, EICB-260, EICB-266, EICB-366 y CCN-51. Este grupo presenta los mayores valores en el número máximo de semillas (50,00), el número de semillas por mazorca (43,20), el rendimiento industrial (33,22), un bajo porcentaje de testa (14,04%) y un alto porcentaje de grasa (52,16%). Se caracteriza por tener una gran cantidad de semillas, aunque de tamaño pequeño, y frutos pequeños con excelentes características organolépticas e industriales, lo que sugiere que estos frutos poseen características típicas de los criollos.
Análisis de los grupos
⌅Los
mejores individuos identificados en esta caracterización corresponden
al grupo cuatro, ya que agrupan los genotipos con las mejores
características productivas y de calidad en el Banco de germoplasma.
Estos resultados confirman los hallazgos de Menéndez-Grenot et al. (2014)Menéndez-Grenot,
M., Clapé-Borges, P., Lambertt-Lobaina, W., Rodríguez-Terrero, M.,
& Nariño-Nariño, A. (2014). Caracterización y análisis
morfoagronómico de 74 genotipos de Theobroma cacao Lin. Para mejorar la
estructura clonal del cultivo en Cuba. Café Cacao, 13(2), 3-11.
,
quienes realizaron una caracterización morfológica de 74 genotipos para
mejorar la estructura clonal del cultivo en Cuba. En su estudio,
identificaron cinco grandes grupos con características cuantitativas y
cualitativas relevantes, y seleccionaron los grupos III y V como los de
mayor interés debido a su porcentaje de grasa, rendimiento industrial y
resistencia a Phytophthora palmivora. Como resultado, obtuvieron 58 genotipos de gran interés para el cultivo.
Por otro lado, Montaleza et al. (2020)Montaleza,
J. F., Guerrero, J. N. Q., & Batista, R. M. G. (2020). Análisis de
la diversidad morfológica de cacao (theobroma cacao. L) del jardín
clonal de la Universidad Técnica de Machala. Revista Científica Agroecosistemas, 8(2), 45-57.
identificaron un total de 19 grupos bien diferenciados. Entre estos,
los grupos 17, 18 y 19 están formados por una sola accesión cada uno. La
accesión UTMACH 317 mostró la mayor diferencia en comparación con las
demás, debido a su alta rugosidad, la forma atenuada del ápice y la
forma oblonga de la semilla. Estas características únicas la distinguen
claramente del resto de las accesiones analizadas.
Conclusiones
⌅- Los cinco primeros componentes del ACP explican el 77,92% de la variabilidad total, donde destaca el primer componente con 28,92%. Las variables más influyentes incluyen el Porcentaje de Testa, Masa Seca de la Semilla y Número de Semillas por Mazorcas.
- Diez descriptores, como el Número de Semillas por Mazorcas, Porcentaje de Grasa y Rendimiento Industrial, son los más discriminantes, lo que permite una representación gráfica eficiente de la diversidad genética y optimizar futuros estudios de caracterización.
- Los 20 genotipos de cacao se agruparon en cuatro grupos basados en características morfológicas. El grupo cuatro (G4) destaca por su alto rendimiento industrial y porcentaje de grasa, siendo el más prometedor para la producción y calidad del cacao.
- Se seleccionaron 5 genotipos de cacao (EICB - 20, EICB - 260, EICB - 266, EICB- 366 y CCN-51) como elites en el Banco de Germoplasma agrupados por sobresalir en los parámetros de calidad y rendimiento industrial.