Producción de semilla básica del clon de yuca Agrosavia Melúa-31

La yuca (Manihot esculenta Crantz) es uno de los tubérculos más importantes de la agricultura familiar y del pancoger en las regiones tropicales y subtropicales del mundo. Se cultiva en más de 100 países y su producción mundial anual supera los 300 millones de toneladas (FAO, 2020). En Colombia, la yuca es el quinto producto agrícola que más se produce por volumen, después de la caña de azúcar, el plátano, la papa y el arroz (Parra-Olarte, 2019).

En Colombia, la yuca se cultiva en seis regiones, de las cuales Caribe, Cauca y Orinoquia constituyen las principales regiones productoras, este tubérculo se cultiva con fines industriales, para la producción de forraje y para el autoabastecimiento de las familias. Los rendimientos del cultivo varían de acuerdo con la región, en el Caribe, estos se encuentran alrededor de las 27 t ha^-1 (yuca de almidón dulce), mientras que, en la Orinoquia y el departamento del Cauca, principales productores de yuca de almidón amargo, los rendimientos solo alcanzan las 11.9 t ha^-1 (Parra-Olarte, 2019).

El bajo rendimiento de las variedades de yuca industriales en la región Orinoquia y Cauca está asociada a la alta incidencia de la enfermedad ‘cuero de sapo’ (Cassava frogskin disease (CFSD), por sus siglas en inglés, esta enfermedad afecta la raíz de las plantas de yuca, las cuales no tuberizan y presentan cáscara gruesa con apariencia de corcho y consistencia leñosa.

Para reducir los riesgos de infección por CFSD y otras enfermedades (enfermedad de la raya marrón y enfermedad del mosaico de la yuca) es necesario contar con semillas limpias de variedades resistentes, que mitiguen la amenaza persistente sobre la producción de yuca por estas enfermedades. La micropropagación in vitro constituye una estrategia biotecnológica de gran importancia para la limpieza sanitaria de materiales de yuca (Marín et al., 2009).

No obstante, se requiere estandarizar las condiciones de aclimatación ex vitro y producción bajo condiciones de campo para asegurar la calidad del material vegetal y las tasas de sobrevivencia. En este sentido, esta investigación se realizó con el objetivo de desarrollar un protocolo preliminar para la producción de semilla básica del clon de yuca Agrosavia Melúa-31.

La investigación se llevó a cabo desde el mes de mayo de 2021 a octubre de 2022 en la Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria (Agrosavia) Centro de Investigación Turipaná, ubicado en el municipio de Cereté, departamento de Córdoba (Colombia) a 8° 50’ 79” latitud norte y 75° 47’ 58” longitud oeste a una altura de 13 msnm. Esta región ecológicamente corresponde a una zona de sabana húmeda de acuerdo con la clasificación climática de Köppen-Geiger (Kottek et al., 2006).

En la zona se presenta una temperatura promedio anual de 28 ±2 °C, precipitación anual de 1 200-1 300 mm y humedad relativa del 80 al 90%. Para el desarrollo del protocolo se utilizó el clon de yuca Agrosavia Melúa-31 (SM 2792-31), obtenido en el programa de mejoramiento de CIAT-Agrosavia, a partir del policruzamiento de semillas sexuales (Rosero-Alpala et al., 2019).

La semilla de Agrosavia Melúa-31 requiere la limpieza del material vegetal dada su alta susceptibilidad a CFSD bajo las condiciones de la Orinoquia colombiana y la alta demanda de semilla sana para el establecimiento de lotes comerciales.

Para la obtención del protocolo preliminar, la investigación se desarrolló en tres fases: la primera consistió en la multiplicación del material vegetal bajo condiciones in vitro en el Laboratorio de Micropropagación de plantas de Agrosavia, la segunda etapa se desarrolló en invernadero (ex vitro) y en la fase tres las plántulas endurecidas fueron trasplantadas a condiciones de campo y sometidas a manejo y evaluaciones agronómicas para la producción de semilla básica. El proceso de producción de plántulas (fase 1 y 2) se llevó a cabo bajo las especificaciones detalladas en el plan operativo estándar de micropropagación de yuca de Agrosavia (Espitia et al., 2019).

La fase dos de aclimatación y endurecimiento, se evaluaron tres sustratos bajo un diseño completamente al azar (DCA) con tres réplicas. El sustrato (S1) estuvo conformado por arena y aluvión (1:1). El sustrato (S2) se elaboró con 85% de aluvión, 10% de arena y 5% de materia orgánica (Lombriabono^®) y el sustrato (S3) estuvo constituido por Turba (Pindstrup Substrate^®).

En cada repetición se utilizaron ocho plantas, las cuales fueron sembradas en germinadores plásticos. Por cada tratamiento, se emplearon 24 plantas en total. Las características fisicoquímicas de los sustratos se detallan en el Cuadro 1.

Los sustratos fueron desinfectados de forma química previo a la siembra de las vitroplantas, con el producto comercial Terrasafe West^® (1.4- diformil propano) en dosis de 5 ml L^-1. Las plántulas fueron mantenidas durante una semana a 28 ±2 °C, humedad relativa del 95% con una polisombra del 70% y riego frecuente. Al finalizar este periodo se realizó la aplicación del fertilizante foliar Cerostress^® en dosis de 5 ml L^-1. Seguidamente, las plantas fueron trasladadas dentro del invernadero a una polisombra del 40% para facilitar la captación de luz y mantener una humedad relativa mayor al 80%, se realizaron dos riegos diarios.

Las plántulas fueron mantenidas bajo esta condición durante tres semanas. Desde la quinta hasta la sexta semana. las plantas fueron sometidas a una luminosidad del 60% y humedad relativa del 65%. Se realizaron aplicaciones semanas de fertilizante foliar Agrimins^® (3 ml L^-1) y los fungicidas Amistar top^® (2 ml L^-1) y Oxithane^® (2 g L^-1) y riegos diarios. Al transcurrir seis semanas, se registraron las variables de sobrevivencia (%), índice de área foliar (IAF) con un ceptómetro Accupar LP-80^®, la producción de biomasa fresca (hojas + tallos + raíces) se determinó registrando el peso con una balanza analítica Ohaus^TM.

Para la determinación de la biomasa seca, el tejido vegetal fue sometido a secado en estufa durante 48 h a una temperatura de 70 ±2 °C. Se realizó un análisis de varianza (Anova) para evaluar el efecto de los sustratos sobre la sobrevivencia y los parámetros de crecimiento de las plantas. En caso de diferencias significativas entre los tratamientos, se utilizó la prueba de Tukey en el umbral del 5%. Los análisis se hicieron con el lenguaje R v4.3.2 en el entorno de Rstudio (R Development Core Team, 2011).

En la fase tres, las plantas endurecidas en el mejor sustrato fueron establecidas bajo condiciones de campo (octubre del 2021) en una parcela de 144 m², en un suelo Vertic Endoaquepts con textura franco arcilloso, Se efectuó preparación mecánica del lote y aplicación del herbicida Diuron al 80% (1.5 kg ha^-1) y ocho días después se realizó el establecimiento. Las plantas fueron distanciadas entre sí a 1 m y entre surcos a 1 m (10 000 plantas ha^-1). Se realizaron riegos manuales diarios durante los primeros 30 días después del trasplante (DDT). Se realizaron dos controles de malezas con glufosinato de amonio (2 L ha^-1) y un control manual. La fertilización se realizó de forma edáfica según las recomendaciones de Cadavid (2002).

En esta fase se evaluó la sobrevivencia de las plantas 30 DDT y la incidencia de plagas y enfermedades con una frecuencia mensual. La cosecha manual se realizó transcurridos 362 DDT, se seleccionaron 10 plantas ubicadas en el área central de la parcela y se evaluó el estado sanitario de las raíces frescas de yuca empleando una escala visual para la enfermedad CFSD propuesta por Álvarez et al. (2015).

Adicionalmente, se registró el peso de las raíces frescas por planta y se estimó el rendimiento en kg ha^-1. Después se determinó la materia seca de las raíces (%) y el número de estacas o cangres por planta (semilla de categoría básica). Los resultados obtenidos permitieron establecer un protocolo preliminar para la producción de semilla básica del clon de yuca Agrosavia Melúa-31, libre de la enfermedad CFSD y de alta calidad genética y sanitaria.

Los resultados obtenidos indicaron que durante la fase uno de multiplicación in vitro la sobrevivencia del material osciló entre el 85 y 90%, con una tasa de multiplicación de uno en tres. La variación en los porcentajes de sobrevivencia está ligada de forma estrecha a la variedad de yuca y las concentraciones de sacarosa y reguladores de crecimiento (Marín et al., 2009). En la fase dos de aclimatación y endurecimiento ex vitro, el sustrato S2 permitió la sobrevivencia del 87.5% de las vitroplantas, en comparación con el sustrato S1 con un 45.83% y el sustrato S3 con un 29.17% (Figura 1).

Figura 1

Figura 1. Porcentaje de sobrevivencia de vitroplantas de yuca Agrosavia Melúa-31 en tres tipos de sustratos. Letras diferentes por variable indican diferencias significativas entre sustratos (p< 0.05).

Dado que el porcentaje de sobrevivencia en el S3 fue estadísticamente inferior que, en el resto de los sustratos, los datos de biomasa e IAF fueron registrados solamente para los sustratos S1 y S2. En análisis de varianza detectó diferencias altamente significativas para las variables biomasa fresca (p-valor= 0.0052) y biomasa seca (p-valor= 0.0028). Para el IAF se hallaron diferencias significativas (p-valor= 0.02767).

Los resultados detallados en la sección 2a y 2b de la Figura 2, indican que el sustrato S2 propició una mayor acumulación de biomasa e índice de área foliar entre un 49 y 51% más en comparación con el sustrato S1. A este respecto, algunos autores han referido que los sustratos con buenos contenidos de materia orgánica ayudan a mejorar los parámetros de crecimiento de vitroplantas de yuca, aumentar la retención de agua y estimular el desarrollo óptimo del sistema radicular (Cacaï et al., 2021).

Figura 2

Figura 2. Variables de crecimiento de vitroplantas de yuca en dos tipos de sustratos. a) biomasa fresca y seca y b) índice de área foliar (IAF). Letras diferentes por variable indican diferencias significativas entre sustratos (p< 0.05).

Asimismo, las plántulas endurecidas en sustratos enriquecidos con nutrientes pueden presentar mayor área foliar, número de hojas y entrenudos lo cual se traduce en mayor vigor del material. Bajo condiciones de campo abierto la supervivencia del material proveniente del sustrato S2 fue del 98%. Durante el ciclo fenológico, la incidencia de ácaros (Mononychellus tanajoa y Oligonychus peruvianus y trips (Frankliniella sp., fue inferior al 2%. No se observaron signos o síntomas de infecciones fitopatogénicas.

Asimismo, las evaluaciones visuales del estado sanitario de las raíces frescas de yuca con la escala de Álvarez et al. (2015), permitió establecer que las raíces se encontraban libres de CFSD. Las plantas tuvieron un rendimiento promedio de 62.53 ±2.5 t ha^-1, producción de materia seca del 34.04% y producción de 22.2 semilla básica (cangres) por planta.  Los rendimientos de Agrosavia Melúa-31 superaron los reportes técnicos para esta variedad correspondientes a 26.22 ±2.3 t ha^-1 y otras variedades de uso industrial bajo las condiciones habituales de siembra en la Orinoquia colombiana (Rosero-Alpala et al., 2019). Asimismo, los resultados de esta investigación permitieron obtener semilla básica libre de patógenos para la propagación vegetativa de Agrosavia Melúa-31.