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Octubre 2018 | Espárrago

Trabajo financiado por Agrícola La Venta

Investigación busca híbridos de espárragos para las condiciones peruanas

Carlos Quirós.

El genetista peruano Carlos Quirós, profesor emérito de la Universidad de California Davis, está realizando un trabajo en Agrícola La Venta para el desarrollo de híbridos de espárragos, cuyos resultados preliminares son auspiciosos y podrían transformar a este material genético en una alternativa real a aquellos que hoy se usan en el país, a un precio mucho menor.

Marienella Ortiz

 

“Tener espárragos mejor adaptados a Perú”

Debido a su importancia económica, Carlos Quirós resalta en esta entrevista a Redagricola que los productores peruanos han debido de establecer hace tiempo programas de fitomejoramiento del espárrago, para generar híbridos adaptados a nuestras condiciones con costo razonable de la semilla. Considera que hay que cortar con la dependencia de semillas que vienen del exterior. “No sé cuánto costara vender una libra de semilla de los híbridos que generemos, pero sí puedo decir que va a ser seguramente 10 veces más barato”, apunta. De acuerdo a información pública, una libra de semilla de espárrago puede valer US$1,000 o mas, sobretodo si son de híbridos supermacho.

En sí resalta que el desarrollo de una nueva variedad de esparrago es un proyecto factible a mediano/largo plazo que debió empezar su desarrollo en el Perú hace 30 años, cuando comenzó a exportarse con éxito. Si hubiese sido así, Perú tendría hoy sus propias semillas e híbridos.

-¿Tienes una experiencia similar en el desarrollo de híbridos de espárragos?

– No directamente de espárragos, pero sí de otro tipo de hortalizas como crucíferas, papas, apio. Mi especialidad es el mejoramiento genético de hortalizas y esos principios son aplicables a cualquier cultivo.

– En el Perú es la primera vez que se desarrolla un fitomejoramiento similar, ¿cuál es tu balance de cómo camina el proceso?

– En este momento, tenemos 21 híbridos experimentales que se están probando. Los primeros resultados los tendremos en diciembre del 2018 con la cosecha de los primeros experimentos.

– ¿Por lo observado, han notado diferencia con los testigos?

– Aún es muy temprano para sacar conclusiones pero al menos en cuanto a follaje no vemos diferencias con los testigos; esto se observará cuando crezcan los turiones. En ese momento, se comprobará si los híbridos son comparables o superiores  en rendimiento, grosor, uniformidad, resistencia a enfermedades, como por ejemplo, al Fusarium.

– ¿De los 21 híbridos que han formado, cuántos de ellos serán excepcionales?

– Esperamos que al menos uno o dos. En esta fase hay que ser muy selectivos y quedarse con lo mejor. También puede ocurrir que uno se adapte mejor en Ica y otros les vaya mejor en otras zonas. Estamos buscando terrenos en el norte para nuestros ensayos. De esta manera, uno puede tener material que se adapte a más regiones.

– Entonces, a fines de diciembre tendrá un resultado final.

– El objetivo es hacer un seguimiento mínimo de dos años, es decir cosechar por lo menos 3 o 4  campañas. La primera es en diciembre y la segunda sería a mediados del próximo año.

– ¿Qué características tendrán estos espárragos?

– Los híbridos clonales probablemente serán similares a UC 157, pero esperamos que tengan mejores y más turiones.

– ¿En el caso de los híbridos todo macho?

– Aún nos falta confirmar  las posibles plantas andromonoica que hemos seleccionado para generar estas variedades. Estas plantas  producen unas cuantas flores que tienen ambos sexos y solo se ubica una en 1,000 plantas. Una vez que éstas generen supermachos, serán cruzadas con selecciones hembra y producirán 100% plantas macho. La ventaja de estos híbridos es que producen más, porque no generan fruta o baya, canalizando la energía  en la producción de turiones. La otra ventaja es que no cae semilla que produzca plántulas en los campos y que compitan con las plantas originalmente  sembradas.

– ¿Se ha plantado este tipo de híbrido en Perú?

– Actualmente, los holandeses producen estos híbridos y los venden a un precio bastante alto. Tengo entendido que hay compañías  que ya las están probando en el Peru bajo sus condiciones ambientales.

– ¿Qué pasa si tienen éxito?

– Si tienen éxito los productores, tendrán espárragos mejor adaptados a las condiciones del Perú que se traduce en uniformidad y rendimiento, pero a un costo de semilla mucho menor y más accesible.

“Estamos en el momento crucial de probar los primeros híbridos”, comentaba el genetista Carlos Quirós, profesor emérito del Departamento de Ciencia de las Plantas de la Universidad de California Davis, EE UU. El experto es un gran promotor de que los agricultores desarrollen sus propias semillas, porque cuando estas se importan, nunca se sabe cuándo escasearán. Esa fue una de las razones por las que se unió en diciembre de 2013 con Agrícola La Venta, de Ica, para desarrollar un trabajo de mejoramiento de los espárragos. “Se trata de un trabajo muy visual. En eso se basa este tipo de selección y después se deben hacer los cruzamientos adecuados para hacer los híbridos. Allí nos daremos cuenta si lo que seleccionamos es lo adecuado o no lo es, ya que probaremos los híbridos experimentales con testigos, que son las variedades importadas que se usan aquí en Perú”, refiere.

A partir de estas ideas, el proyecto para hacer híbridos se desarrolla en cinco fases, proceso que suele tomar aproximadamente diez años de investigación. Quirós, quien participó con una ponencia en el último Siagro Sur, considera que el tiempo pasa rápido, más aún si en Perú tenemos dos cosechas al año.

Explica que hay dos tipos de híbridos en espárrago. El primero de ellos, que es parte del desarrollo inicial que realiza en Agrícola La Venta, es el híbrido clonal que, según sostiene, es una técnica accesible. “En realidad no son híbridos en estricto rigor. Uno va a tener una combinación de plantas hembras y machos; no va a ser totalmente uniforme, sino que va haber algo de segregación en estos híbridos clonales”, precisa. El segundo tipo de híbrido, hibrido todo macho, y que es otra parte de la investigación del genetista, son los que obtienen gracias a una técnica más sofisticada  que lo que busca es un hibrido en que todas las plantas son machos.

FASE 1: SELECCIÓN DE PARENTALES

La primera fase se centra en la selección de parentales en el campo, trabajo que se realiza durante dos o tres campañas seguidas. “En el Perú tenemos la ventaja de contar con dos campañas al año, así que existen más oportunidades de avanzar rápidamente”, sostiene. El objetivo es que las selecciones que se hicieron en la primera campaña sean validadas en la segunda y, luego, en la siguiente. Esto significará en la práctica ‘caminar mucho en el campo’ y marcar las plantas que parezcan deseables en cuanto a número de turiones, tamaño, calibre y calidad. Por ejemplo, seleccionar aquellas que tengan la punta cerrada, buen color y forma. En un programa típico de mejoramiento genético de esparrago, de 10,000 plantas solo se terminarán seleccionando cinco. “Hay que ser muy estrictos con esta selección, para asegurar que realmente se traten de plantas excepcionales”, subraya el experto.

La selección se hace a diario, durante toda la cosecha, que suele abarcar de 20 a 30 días. “El reto es marcar nuestra selección de alguna manera para volverlas a encontrar y así evaluarlas en la segunda o tercera campaña”, precisa Quirós. En el caso del trabajo que está realizando con Agrícola La Venta, las plantas seleccionadas tenían entre cuatro y seis años y, menciona que lo ideal es hacer la selección cuando la planta está en su pico de producción.

En cuanto al proceso de selección, el experto de la Universidad de California Davis, detalla que al momento de la cosecha se recorre el campo y se pone una bandera para marcar las mejores plantas. Si la cosecha es en invierno es un poco más complicado, debido a que se cubren las plantas con plástico; entonces, hay que levantar el plástico para hacer el mismo proceso. Para esto, Quirós indica que se contrató un ingeniero agrónomo con cursos de genética y mejoramiento, así como con conocimientos de estadística, ya que será el responsable de analizar todos los datos. Una vez seleccionadas las plantas hay que identificar cuáles son hembras y cuáles son machos. Para realizar este proceso, se debe esperar que las plantas floreen, ya que solo así se puede determinar el sexo.

La selección en sí tiene otros retos que se deben tomar en cuenta, como por ejemplo, si se hace en un campo en producción, como es en este caso, se establece una carrera con los cosechadores que van muy rápido. Lo que recomienda el experto es ponerse del lado opuesto de los cosechadores y empezar desde muy temprano, evitando así que los cosechadores se lleven los turiones. Asimismo, existe dificultad en el distanciamiento espacial, porque uno no sabe si está seleccionando una o dos plantas. La única manera será excavando para constatar la corona y asegurar que se está seleccionando la deseada, a través del uso de calicatas que eliminen las coronas adyacentes no seleccionadas.

Otro problema es que una vez que se cosecha, luego se chapoda, y eso puede obstaculizar la ubicación de la planta seleccionada. ¿Entonces, como es posible ubicarlas? La forma que han ideado  es enterrar fierros donde están las coronas de  las plantas seleccionadas y contar con coordenadas GPS. Para encontrar estos fierros enterrados, se hace uso de un detector de metales. En la próxima campaña, y una vez que las plantas vuelven a crecer, se vuelven a evaluar.

Otro inconveniente surge cuando hay que levantar esas plantas del campo, porque, a esa edad, tienen una corona muy grande. Se procede a excavar profundamente con el uso de montacargas para extraer las plantas, lavar las coronas y trozarlas. De esta manera, sostiene Quirós, se pueden llevar a vivero para generar los cruzamientos que darán lugar a los  híbridos.

FASE 2: PREPARACIÓN PARA CRUZAMIENTOS,  REPRODUCCIÓN VEGETATIVA POR DIVISIÓN DE CORONAS DE PARENTALES

Luego de tener las plantas seleccionadas, se hacen los cruzamientos experimentales entre hembras y machos seleccionados, trabajo que tarda unos dos años más. Tras contar con las coronas de las plantas seleccionadas, se establecieron en vivero cuatro jaulas de polinización manual, fabricadas con malla verde para el sombreado. En cada jaula se colocó 10 hembras y un macho, de tal manera que se generen 10 cruzas por jaula.

Estos cruzamientos se realizan a mano con dos o tres personas,  generando así  los híbridos, que posteriormente serán probados en campo. También se puede colocar una pequeña colmena y dejar que las abejas realicen este proceso. Sin embargo, por tratarse de una gran zona de producción, es complicado conseguir colmenas, cuyas abejas no hayan sido expuestas antes al polen del espárrago.

FASE 3: PRUEBAS DE HÍBRIDOS EXPERIMENTALES

Una vez que se tiene suficiente semilla de los híbridos experimentales es necesario desarrollar las pruebas con repeticiones en varias localidades, para tener una prueba estadística confiable, usando como testigo las variedades comerciales que se usan en el país.

En el caso del proyecto en Agrícola La Venta, Quirós refiere que se obtuvo para cada hibrido más de 1,000 semillas  y, con ello, se establecieron unos cuatro ensayos, con tres repeticiones cada uno. “Los primeros experimentos se realizaron en octubre del año pasado y hemos plantado otros dos ensayos en mayo pasado, en el mismo fundo y también en otro aledaño”, explica. Como resultado, se ha logrado obtener 21 híbridos experimentales bajo prueba. La selección no solo fue por rendimiento y calidad, sino que se consideró también por posible resistencia a plagas y enfermedades.

Aproximadamente para diciembre próximo, serán cosechados los primeros híbridos experimentales. Esa primera cosecha servirá para saber si estos híbridos compiten con los testigos. Por el crecimiento observado, Quirós adelanta que son comparables o mejor que alguno de los testigos (UC 157, UC 115 o DePaoli y Brock).

FASE 4: PROPAGACIÓN IN VITRO MASIVA DE PARENTALES DE HÍBRIDOS SUPERIORES

Según explica el especialista, esta es una fase complicada, sobre todo, porque en Perú no hay empresas que brinden el servicio de propagación in vitro masiva de parentales de híbridos superiores a precios razonables. Quirós confirmó que se ha contactado con laboratorios de algunas universidades y también del sector privado, pero esas gestiones no han sido exitosas. Por ello es que los responsables del trabajo tomaron la decisión de construir su propio laboratorio.

La micropropagación masiva de parentales por cultivo de meristemos, es decir, la propagación de las selecciones de padres de los híbridos superiores, toma por lo menos un año. Esta práctica se realiza a partir de las yemas que se cortan de los turiones. Se ponen en medio del cultivo in vitro hasta que formen  brotes secundarios, los mismos que se trocean y se vuelven a cultivar. La parte más complicada de este proceso es el enraizamiento, ya que el espárrago es un poco reacio a formar raíces in vitro, pero hay retardadores de crecimiento que ayudan a que ocurra este proceso.

FASE 5: ESTABLECIMIENTO DE SEMILLEROS Y PRODUCCIÓN DE SEMILLA (1 AÑO)

Una vez que se generen in vitro suficientes clones de las líneas parentales estos se usaran para plantarlos en campos aislados de otras parcelas de espárrago en floración. Para ello, se plantarán los parentales en líneas de ocho a diez hembras por cada línea macho. Se estima que en 1 hectárea se producirá aproximadamente 1,000 kg de semilla. En cuanto al proyecto que encabeza el genetista, aún no se ha determinado en qué zona productora se realizará esa operación.

La planta deseada. Fruto de planta andromonoica, es decir macho con algunas flores.

HÍBRIDOS TODO MACHO

Para entender este proceso, Quirós explica que el sexo en esparrago se determina en forma similar a  humanos, aunque en esparrago es solo un gen mientras que en humanos es todo un cromosoma. El gen determinante del sexo en esparrago tiene dos alelos diferentes. El macho tiene el alelo dominante  M  mientras que  la hembra tiene el alelo recesivo m.  Entonces, los machos tienen la constitución genética o genotipo Mm mientras que las hembras son mm.

Todas las flores del espárrago se inician como hermafroditas, pero por degeneración de órganos sexuales decantan en machos o en hembras. Sin embargo, ocurre que en una proporción de 1/1,000, algunos machos Mm son capaces de generar algunas flores hermafroditas. Estas se denominan plantas andromonoicas, que se distinguen por tener una carga de frutos muy ligera y  en esos pocos frutos es común observar anteras secas pegadas al fruto.

Ahora, existen dos tecnologías para hacer los híbridos todo macho. La primera que podemos llamar  de baja tecnología, que se basa en la posibilidad de autopolinizar las plantas andomonoicas Mm arriba mencionadas, para obtener individuos MM que son los llamados súpermachos. Siguiendo las leyes de Mendel, estas constituirán el 25% de la progenie generada de la autofecundación de una planta andromonoica.

 

Base genética del espárrago

La base de la génetica del espárrago es bastante estrecha, debido a que los actuales cultivares proceden de una misma población. El progenitor inicial, Mary Washington, tiene más de un siglo. Esa variedad era usada para producir líneas de polinización abierta OP de New Jersey y después en California. Y estas variedades se usaron para generar los parentales de UC157 e Ida Lea (híbridos clonales hermanos). De este material, se generan otras variedades como Atlas y Grande. Purple Passion tiene un origen diferente, como también ocurre con el cultivar italiano 4X Violetto D’Albinga.

En su mayoría, este cultivo tiene algo de resistencia a los nematodos, debido a que contienen ácido asparagusico. Los agentes causales de las plagas y enfermedades siempre van a mutar y siempre tendrán características más agresivas, por eso lo óptimo es tener siempre nuevas variedades. “Se puede buscar mayor resistencia yendo a germoplasma silvestre, aunque habrá que conservar el sabor de los turiones. Es muy difícil introducir germoplasma de otros países al Perú no solo de esparrago sino de otros cultivos por las reglas tan estrictas de Senasa. Ellos exigen pruebas incluso de ADN para una lista muy grande de patógenos que es prácticamente imposible de cumplir, además de dos años de cuarentena. Por lo tanto, es muy difícil iniciar un programa de mejoramiento si no se puede introducir fácilmente germoplasma, Debería haber una política razonable, que al menos exista la opción de que las pruebas se puedan realizar en el país o exceptuar de alguna manera a los mejoradores.

El siguiente paso es distinguir en la progenie de la planta andromonoica al macho (Mm) del súpermacho (MM). Visualmente es imposible, porque los dos tienen las mismas características florales. Entonces, se deberán hacer cruzamientos de prueba. Aquellas que son súpermachos MM producirán progenie todo macho al cruzarlas con hembras. Si son machos normales Mm, se obtendrán un 50% de machos y un 50% de hembras. Eventualmente para la creación de híbridos todo macho se cruzaran estos súpermachos con hembras mm seleccionadas por rendimiento, calidad y resistencia.

Otra manera de hacer la selección más rápidamente es a nivel molecular, una técnica que está mucho más difundida en otros cultivos de importancia económica. En esparrago existen marcadores moleculares para determinar el sexo en el estado de plántula, sin necesidad de que floreen las plantas. Se ha mapeado el gen determinante del sexo M  y se conoce que reside en el cromosoma 5. “Para diferenciar machos de hembras  se han reportado varios  reactivos  llamados cebadores de ADN  que sirven para determinar en una simple prueba de laboratorio el sexo usando el ADN de las plántulas. Estas pruebas permiten distinguir  macho,  súpermacho y hembras”, precisa Quirós.

La segunda técnica para producir híbridos todo macho, que podemos llamar de alta tecnología, es por medio de cultivo de anteras de plantas macho elite. En este caso, lo que se cultiva son las microesporas que son las células que van a generar polen que tiene la mitad del número de cromosomas. Según explica el especialista, estos son los haploides. Entonces, la mitad de la población de plantas regeneradas por las microesporas se espera que sean hembra (m)  y la otra mitad macho (M). El siguiente paso es doblar cromosomas de estas plántulas haploides para volver a la constitución normal diploide.

Así se obtendrán 100% de machos, si esa población de súpermachos se cruza con población hembra.

El tema aquí es que las microesporas generan plantas en muy poca proporción dependiendo del genotipo: aproximadamente 7 de cada 1,000 anteras, y como cada antera tiene miles de microesporas; el porcentaje de regeneración es extremadamente bajo. Quirós indica que alguno de estos híbridos no han mostrado buena adaptación cuando han sido probados bajo nuestras condiciones en el Perú. Probablemente se deba a que las plantas con la habilidad de crecer a partir de microesporas no necesariamente son las más adecuadas en cuanto a adaptación y rendimiento.