Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas   volumen 13   número 8   12 de noviembre - 31 de diciembre, 2022

DOI: https://doi.org/10.29312/remexca.v13i8.2647

Artículo

Caracterización agronómica de germoplasma de Salvia hispanica L.

Andrés Xingú-López1

Andrés González-Huerta2

Eulogio de la Cruz-Torres3

Dora Ma. Sangerman-Jarquín4

Salvador Montes-Hernandez5

Martín Rubí-Arriaga2§

1Programa de Doctorado en Ciencias Agropecuarias y Recursos Naturales-Facultad de Ciencias Agrícolas-Universidad Autónoma del Estado de México. El Cerrillo, Piedras Blancas, Toluca, México. CP. 50200. (andrésxl2000@yahoo.com.mx).

2Facultad de Ciencias Agrícolas-Universidad Autónoma del Estado de México. El Cerrillo, Piedras Blancas, Toluca, México. CP. 50200. (agonzalezh@uaemex.mx).

3Departamento de Biología-Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares. Carretera México-Toluca s/n, La Marquesa, Ocoyoacac, México. CP. 52750. (eulogio.delacruz@inin.gob.mx.

4Campo Experimental Valle de México-INIFAP. Carretera Los Reyes-Texcoco km 13.5, Coatlinchán, Texcoco, Estado de México. CP. 56250. Tel. 55 38718700, ext. 85353. (sangerman.dora@inifap.gob.mx).

5Campo Experimental Bajío-INIFAP. Carretera Celaya-San Miguel de Allende km 6.5, Celaya, Guanajuato, México. CP. 38110. (montes.salvador@inifap.gob.mx).

§Autor para correspondencia: m-rubi65@yahoo.com.mx.

Resumen

La Salvia hispanica L. (chía) es una planta herbácea originaria de México, pertenece a la familia Lamiaceae. El cultivo fue prohibido y sustituido por otros cereales durante la conquista. Por el contenido nutricional y propiedades nutraceúticas que posee, se ha reintroducido y actualmente se considera un alimento potencial altamente nutritivo. La superficie sembrada se incremente anualmente, los materiales cultivados son genotipos locales o introducidos, debido que son escasas las variedades mejoradas. Con el objetivo de identificar accesiones sobresalientes, orientadas a una mayor eficiencia del cultivo, durante el ciclo agrícola primavera-verano 2017, se caracterizaron agronómicamente 32 accesiones de S. hispanica, en siete ambientes, bajo un diseño de bloques completos al azar con tres repeticiones. Se evaluaron las variables: altura de planta, diámetro de tallo, peso de planta, número de espigas, peso de grano por planta y rendimiento por hectárea. Las accesiones 1, 2, 12 y 22 presentaron mayor rendimiento de semilla por hectárea, altura de planta, número de espigas florales, frutos por espiga y peso seco de planta. El promedio de producción de semilla fue de 924 kg ha-1. El mejor ambiente para producción de chía fue Rancho San Lorenzo, Metepec. El análisis clúster agrupo a las accesiones en cinco conglomerados, agrupándolos por su rendimiento y variables afines.

Palabras clave: chía, variabilidad genética, variables agronómicas.

Recibido: julio de 2022

Aceptado: octubre de 2022

Introducción

Salvia hispanica L. es una planta herbácea de la familia Lamiaceae, nativa de las zonas montañosas del sudoeste de México, Guatemala y Nicaragua (Lobo et al., 2011). Base de la dieta alimentaria de los pueblos indígenas de México, fue uno de los cuatro cultivos de los aztecas, superado solo por maíz (Zea mays L.), frijol (Phaseolus vulgaris L.) y chile (Capsicum annuum L.). Durante la conquista de la Nueva España su producción disminuyo hasta casi desaparecer, por la reducción de la población prehispánica y por la implementación del cultivo de cereales (Xingú et al., 2017).

En las últimas décadas ha resurgido, las propiedades nutraceúticas y sus atractivos beneficios nutricionales han ampliado su consumo (Xingú et al., 2017), posee aceite con 68% de ácido α-linolénico el más importante de los ácidos grasos omega-3 para consumo humano, que lo convierten en la fuente vegetal más rica en antioxidantes (Orona-Tamayo et al., 2017), vitaminas B1, B2 y B3 (Jamshidi et al., 2019), fibra, proteínas y minerales como fósforo, calcio, potasio, magnesio, hierro, zinc y sodio (Michajluk et al., 2018).

Además, posee propiedades medicinales (Deka y Das, 2017), tiene efectos beneficiosos para el tratamiento del síndrome metabólico (Lombardo y Chicco, 2017), regula glucosa en sangre y favorece la coagulación sanguínea (Nieman et al., 2012), disminuye el colesterol malo y triglicéridos, y mejora la función intestinal (Sandoval-Oliveros y Paredes-López, 2013). La demanda global de chía comenzó a partir de los años noventa, actualmente se cultiva en Argentina, Bolivia, Paraguay, Australia y México (Busilacchi et al., 2015), donde su consumo se incrementa día con día, exportándose a Perú, Estados Unidos de América, Chile, Alemania, Países Bajos, Reino Unido, Dinamarca, Japón, Canadá, Nueva Zelanda, Singapur y Sudáfrica (Suárez, 2018).

En México, la producción comercial de esta especie se desarrolla en ocho entidades federativas. No obstante, que durante el periodo 2006-2009, la superficie sembrada con chía era menor a las 50 ha, para el año 2010 aumentó a 2 300 ha, cifra que fue en constante incremento hasta el ciclo de cultivo 2013 que superó as 18 000 ha. Sin embargo, a partir de 2014 registró una tendencia decreciente y durante el ciclo primavera-verano 2017, se cultivó únicamente en 5 400 ha con una producción de 3 200 t (SIAP, 2019). Reducción debida a factores como: falta de experiencia sobre el cultivo, desconocimiento de las propiedades nutricionales y limitada información sobre variedades mejoradas (Sosa-Baldivia y Ruiz-Ibarra, 2016).

El estado de Jalisco es el mayor productor al concentrar más de 65% de la superficie cultivada que aporta un volumen superior a 2 000 t, equivalentes al 63% de la producción (SIAP, 2019). El cultivo de chía se basa en su mayoría en genotipos regionales. No obstante que se han establecido bancos de germoplasma en instituciones como la Universidad Autónoma Chapingo (UACH), El Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares (ININ), El Instituto de Investigación y Capacitación Agropecuaria, Acuícola y Forestal del Estado de México (ICAMEX), destaca la colección de accesiones de la empresa Chíablanca SC de RL ubicada en Acatic, Jalisco, que concentra colectas de las diferentes zonas productoras.

La información sobre la caracterización de materiales de esta especie es escasa, se han tipificado poblaciones silvestres, semidomesticadas y domesticadas (Calderón-Ruiz et al., 2021). Hernández y Miranda (2008) estudiaron tres ecotipos de chía cultivada, encontrando similitud en tamaño de semilla y densidad de inflorescencia, pero con diferencias en ciclo biológico, largo y ancho de corola, ancho de inflorescencia y altura de planta y concluyeron que entre las estructuras morfológicas que diferencian a S. hispanica cultivada de la silvestre son: tamaño de flor, densidad de verticilos en la inflorescencia, peso de semilla y duración del ciclo biológico.

Investigaciones realizadas por Sosa-Baldivia et al. (2017), reportan rendimientos potenciales de 1 723 kg ha-1, los cuales relaciona con el número de plantas por m2, altura de planta y longitud de inflorescencia principal, en tanto Grimes et al. (2018) reportaron una producción de 1 274.7 kg ha-1 de la variedad Sahi Alba 914. Los rendimientos se relacionan con un mayor número de ramas planta-1 e inflorescencias planta-1 (Pereira et al., 2020). Estudios en la actualidad, se han centrado en demostrar las propiedades como alimento funcional (Grancieri et al., 2019) pero han sido insuficientes los trabajos de descripción de los materiales disponibles de esta especie, por lo que surgió la presente investigación con el objetivo de caracterizar agronómicamente accesiones de chía de las principales regiones productoras de México.

Materiales y métodos

Material genético

Se obtuvieron 250 gramos de semillas de cada una de las 32 accesiones de chía (Cuadro 1), dos fueron donadas por el Instituto de Investigación y Capacitación Agropecuaria, Acuícola y Forestal del Estado de México (ICAMEX), seis por el banco de germoplasma de la Universidad Autónoma Chapingo (UACH), 13 por la empresa Chíablanca, SC de RL (ubicada en Acatic, Jalisco) y 11 proporcionadas por el Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares (ININ).

Cuadro 1. Accesiones de Salvia hispanica L.

Localidades de evaluación

Los cultivos se establecieron en el ciclo agrícola primavera-verano 2017 en las localidades cuyas características se presentan en el Cuadro 2.

Cuadro 2. Características de las comunidades donde se estableció el cultivo de chía.

CPB= El Cerrillo Piedras Blancas (municipio de Toluca); RSL= Rancho San Lorenzo (Metepec); SFT= San Francisco Tlalcilalcalpan (Almoloya de Juárez); XAL= Xalatlaco (Xalatlaco); SJX= San Juan Xochiaca (Tenancingo).

Diseño y unidad experimental

Se utilizó un diseño experimental de bloques completos al azar con tres repeticiones por ambiente. La parcela consto de tres surcos de 4.5 x 0.8 m, cada surco con 90 plantas a una distancia de 0.05 m. El surco central fue la unidad experimental útil.

Establecimiento y conducción de experimento

La preparación del suelo consistió en barbecho, dos pasos de rastra y surcado. La siembra se realizó manualmente a chorrillo sobre el lomo del surco en mayo de  2017. Posteriormente se llevó a cabo un aclareo para ajustar la densidad requerida. Transcurridos entre 30 y 45 días después de la emergencia de las plántulas, se realizó el control de malezas de forma manual.

Variables evaluadas

Se seleccionaron 10 plantas de cada unidad experimental y se evaluaron las siguientes variables: altura de planta (desde la base del tallo hasta el ápice de la espiga principal, registrada en cm), diámetro de la base del tallo (mm), peso seco de planta madura (gramos), número de frutos por flósculo en espiga principal, largo de espiga principal (cm), largo de espiga principal desde nudo (cm), número de ramas laterales, número de espigas florales totales por planta, índice de cosecha (razón entre el peso de semilla y peso total de planta no trillada) y rendimiento en kg (plantas contenidas en un metro lineal).

Análisis de datos

En el paquete estadístico SAS versión 6.01 se llevaron a cabo los siguientes análisis: varianza (individual y combinado), comparación de medias entre sitios y entre cultivares (individual y combinado). Las 14 interrelaciones entre cultivares y entre variables se determinaron mediante un análisis de componentes principales (Sánchez, 1995).

Resultados y discusión

Se obtuvo significancia (p≤ 0.01) entre ambientes (A), entre accesiones de chía (C) y en la interacción accesiones (C) por ambientes (A) para peso seco de planta, diámetro de tallo, altura de planta, número de frutos por espiga, longitud de espiga, longitud de espiga desde nudo, número de ramas por planta, número de espigas por planta, peso de grano por planta, índice de cosecha y rendimiento en kg ha-1 (Cuadro 3).

Cuadro 3. Media, coeficiente de variación, cuadrados medios y significancia estadística de los valores de F del análisis de varianza combinado (siete ambientes) de 11 variables. Valle de Toluca, 2017.

PSP= peso seco de planta; DT= diámetro de tallo; AP= altura de planta; NFE= número de frutos por flósculo de espiga principal; LE=longitud de espiga; LEN=longitud de la espiga desde nudo; NRP= número de ramas por planta; NEP= número de espigas por planta; PGP= peso de grano por planta; IC= índice de cosecha; R= rendimiento.

El Cuadro 4 muestra que, no obstante que RSL superó al resto de las localidades en altura de planta, RSL1 presentó el mayor peso seco por planta, peso de grano por planta y rendimiento. RSL, RSL1, SFT y XAL presentan similitud estadística en longitud de espiga desde nudo y número de frutos por espiga. RSL, RSL1 y SFT superan al resto de las localidades en número de espigas por planta. RSL y RSL1 poseen mayor longitud de espiga y número de ramas por planta. Lo anterior, permitió establecer que el mejor comportamiento se presentó en las localidades RSL y RSL1, lo que perfila a este sitio como una zona potencial para promover el desarrollo del cultivo de chía. Las diferencias en los parámetros productivos del cultivo de chía en las localidades evaluadas pueden atribuirse a que las condiciones de cada localidad pueden influir en el desarrollo y producción de las colectas (Durán et al., 2016), aunque el efecto del genotipo es el más marcado (Busilacchi et al., 2013).

Cuadro 4. Comparación de medias entre localidades (Tukey p≤ 0.01).

PSP= peso seco de planta; PSP= peso seco de planta; DT= diámetro de tallo; AP= altura de planta; NFE= número de frutos por flósculo de espiga principal; LE=longitud de espiga; LEN=longitud de la espiga desde nudo; NRP= número de ramas por planta; NEP= número de espigas por planta; PGP= peso de grano por planta; IC= índice de cosecha; R= rendimiento; CPB= Cerrillo Piedras Blancas, CPB1= Cerrillo Piedras Blancas 1; RSL= Rancho San Lorenzo; RSL1= Rancho San Lorenzo 1; SFT= San Francisco Tlalcilalcalpan; XAL= Xalatlaco; SJX= San Juan Xochiaca.

En relación con las accesiones en el Cuadro 5, sobresalen las selecciones 1 (semillas negras) y 12 (semilla blanca) en peso de grano por planta y rendimiento (superan los 1 400 kg ha-1), el peso propio de semilla influye en el rendimiento, las semillas de color gris jaspeado y blanco, son las más pesadas en comparación con las de color marrón uniforme (Rovati et al., 2012). Los materiales 19 y 23 mostraron peso de semilla por planta y rendimientos menores a 50 kg ha-1, genotipos afectados por heladas en plena floración, los cuales convendría evaluar en zonas con menor riesgo de heladas o bien modificar la época de siembra debido a que la planta es sensible a bajas temperaturas (González, 2016).

Cuadro 5. Medias de variables agronómicas de chía cultivada en siete ambientes.

Las accesiones que superan los rendimientos de 1 000 kg ha-1 de semilla, también superan 30 espigas florales, 90 cm de altura y los 34 g de peso seco de planta, se podría deducir que estas variables están estrechamente relacionadas con el rendimiento de semilla (Karim et al., 2016).

El dendrograma muestra que a una distancia euclidiana de 200 se integraron cinco grupos (Figura 1). El conjunto 1 se formó por las accesiones 17 y 18, las cuales presentaron maduración fisiológica a los 160 días después de la siembra, a diferencia de las de ciclo intermedio que tienen su producción a los 150 días. La producción es baja, 306 kg ha-1 (18) y 502 kg ha-1 (17), pero que están dentro de los rendimientos de la media nacional de 500 kg ha-1 (SIAP, 2019).

El conglomerado dos se formó de las accesiones 19 y 23, que presentaron floración a los 160 días, pero mostraron daño por frío en la temporada de heladas, por lo cual su producción fue mínima, de 20.8 kg ha-1 (19) y 45.7 kg ha-1 (23), esto confirma que temperaturas por debajo de 5 °C, afectan el cultivo de chía (Baginsky et al., 2016) y que en climas templados se acumula más biomasa y producen menos semilla, caso contrario que cuando crecen en ambientes cálidos, en esas condiciones aceleran la fase reproductiva y producen más semilla (Medina-Santos et al., 2019).

Figura 1. Dendrograma a partir de 12 variables agronómicas de 32 colectas de chía.

Las accesiones 15, 20 y 25 forman un subgrupo del conglomerado tres, las cuales se consideran de ciclo precoz, ya que su floración se presentó a los 90 días y su madurez fisiológica a los 120 días, comparten la presencia promedio de 15 ramas por planta, a este subgrupo se integran las accesiones 29 y 3 de ciclo intermedio (150 días), con 16 a 18 ramas y de 47 a 48 espigas florales por planta. Otro subgrupo lo componen con una producción de semilla semejante, las accesiones 2 (1 043 kg ha-1), 22 (1 027 kg ha-1), 5 (1 037 kg ha-1), 16 (1 039 kg ha-1) y 21 (1 053 kg ha-1). Las accesiones 7 y 14 comparten la misma producción 1 071 kg ha-1 y 1 064 kg ha-1 respectivamente, el peso de grano por planta 7 (6.54) y 14 (6.52) y número de espigas florales por planta 7 (33) y 14 (35).

El grupo cuatro se formó de las accesiones seis (1 141 kg ha-1) y 28 (1 115 kg ha-1), que forman un subgrupo compartiendo la misma producción y peso de grano por planta, otro forma las colectas 8 y 22 con rendimientos de 1 175 y 1 188 kg ha-1 respectivamente, así como el mismo peso de grano por planta. El subgrupo de las accesiones 10 y 26 comparten diámetro de tallo (7.2 mm), longitud de espiga desde nudo, producción de semilla por planta y rendimiento. Otro subgrupo formado por las accesiones 13 y 30 tiene la misma producción de semilla por planta (4.7 g), rendimiento de 777-781 kg ha-1 y número de flores por flósculo en espiga. Rendimientos similares de las accesiones de este grupo se han obtenido en el Petacal, Jalisco con cultivares locales (Sosa-Baldivia et al., 2017).

El conglomerado cinco se integró por las accesiones 1 y 12 que fueron las que presentaron el mayor peso de semilla por planta y producción, con rendimientos superiores a 1 400 kg de semilla por ha. La producción de frutos o semillas y el rendimiento son variables que permiten determinar los genotipos idóneos para implementar en la búsqueda de zonas de cultivo (Bochicchio et al., 2015).

Análisis de componentes principales

Los cuatro primeros componentes principales, explican 74% de la variabilidad agronómica de 32 accesiones de S. hispanica. Sánchez (1995) menciona que este porcentaje es confiable para interpretar adecuadamente las correlaciones que existen entre ellos. El primer componente con 30.43% se relacionó con el rendimiento. El segundo componente con 21.39% estuvo definido por la variable peso de semilla por planta, el tercer componente principal 12.25%, definido por la numero de espigas por planta y el cuarto componente con el 10.24 de la variabilidad generada por largo de espiga, aglutinaron la variación no reunida por el primero, presentando los mayores coeficientes factoriales.

En el análisis de componentes principales, los nuevos factores (o componentes) son independientes entre sí, esto es, una variable debe tener coeficientes elevados con un sólo factor y no deben existir factores con coeficientes similares (Restrepo et al., 2012). Las variables rendimiento, peso de grano por planta, número de frutos por espiga, número de espigas por planta y longitud de espiga, tienen una contribución positiva y significativa, lo que permite precisar la contribución de las variables a los componentes principales y su relación con la variación explicada (Figura 2). Las variables estudiadas tienden a agruparse, con un grado aceptable de concordancia en su ubicación dentro de los cuadrantes (Olivares y Hernández, 2020).

Figura 2. Representación multidimensional de dos componentes principales de 32 colectas de S. hispanica.

Conclusiones

La caracterización demostró que existe una amplia variabilidad agronómica entre las accesiones evaluadas, los factores rendimiento, número de espigas, peso de semilla por planta y altura de planta son variables que permiten seleccionar a los mejores materiales; las selecciones 1, 2, 12 y 22 presentan características agronómicas sobresalientes, las cuales se pueden establecer con rendimientos potenciales atractivos para productores de la zona de estudio, sembrando oportunamente cuando se instale el temporal y así evitar el daño por heladas o bien como base para desarrollar programas de mejoramiento genético de S. hispanica L.

Agradecimientos

Al Instituto de Investigación y Capacitación Agropecuaria, Acuícola y Forestal del Estado de México, particularmente al Ing. Enrique Archundia Garduño, a la empresa Chíablanca (Ing. Guillermo Orozco de Rosas), al Banco Nacional de Germoplasma Vegetal, México, de la Universidad Autónoma Chapingo (Dr. Jesús Axayacatl Cuevas Sánchez) y al Instituto de Investigaciones Nucleares (Dr. Eulogio de la Cruz Torres), por proporcionar sus colectas.

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