Cultivares cubanos de yuca (Manihot esculenta Crantz) con rendimiento y potencial genético para la agroindustria

La producción de proteína de origen animal en Cuba, fundamentalmente a base de producciones porcinas, cunícola y vacuna, está condicionada por la búsqueda e implementación de alternativas locales y nacionales que permitan su sostenibilidad con la sustitución de las importaciones de piensos que realiza el país a altos costos en el mercado internacional. Ese empeño está condicionado y en dependencia de la producción de fuentes energéticas baratas, de oferta permanente en el mercado y también del uso eficiente de las fuentes de proteína vegetal y animal producidas en el país a partir de materias primas nacionales no tradicionales en la alimentación animal.

Por su nobleza y versatilidad, la yuca (Manihot esculenta Crantz) es un alimento esencial que tiene un enorme potencial aún por explotar y podría ayudar a proteger la seguridad alimentaria y energética de los países pobres (FAO, 2008). Es fuente de una amplia gama de productos de uso creciente en las industrias textil, farmacéutica y de alimentos para humanos y animales. La producción de materia seca y energía, la ubican entre los cultivos de mayor demanda en los mercados de países en desarrollo (Bolaños, 2006) y se ha convertido en un cultivo industrial importante (Benesi et al., 2004), con más de 300 productos a partir de su almidón y un uso creciente en la obtención de combustibles. (NextFuel, 2011)

Además del consumo fresco, es significativo su creciente uso en la alimentación animal, y en general, en las industrias de almidones, congelados y fritos para consumo humano (FAO, 2009); mercados como el de pegamentos y alcohol representan nuevas oportunidades (Blagbrough et al., 2010). La harina de esta raíz tuberosa es utilizada para elaborar panes, sopas, alimentos dietéticos para enfermos, bebés y ancianos, salsas, postres, bebidas alcohólicas y no alcohólicas. Es una fuente energética alternativa para alimento animal en el trópico por su contenido en carbohidratos solubles, y puede competir con el maíz forrajero (Jiménez, 2007) o resultar un excelente complemento de éste, incluso con alternativas locales artesanales. (Valdivié et al., 2008; Leyva, 2010)

Todas esas aplicaciones potenciales de la yuca y de las que existen múltiples evidencias prácticas, exigen profundizar en el conocimiento sobre su contenido de fibra, proteínas y materia seca, entre otros, como factores esenciales para la promoción de otros usos del cultivo en la pobre agroindustria local. Sin embargo, el éxito de la agroindustria yuquera depende en principio de contar con clones de alto contenido de materia seca y rendimientos adecuados y estables.

La existencia de un importante Banco de Germoplasma de yuca en Cuba y la necesidad de potenciar la agroindustria nacional, especialmente para producir alimento animal, justifican la realización de investigaciones para profundizar en el conocimiento de esa biodiversidad, en la búsqueda de alternativas que fortalezcan ese sector como fuente de desarrollo agrario sostenible y de crecimiento social. Por ello, el objetivo de este trabajo fue determinar el porcentaje de materia seca en las raíces y otras potencialidades de 50 cultivares de yuca con vistas a su recomendación para uso agroindustrial.

 

La investigación de realizó en las áreas de campo y laboratorios del Instituto de Investigaciones de Viandas Tropicales (INIVIT), Cuba durante tres años . (2009-2011)

Se emplearon 50 cultivares procedentes del Germoplasma de Yuca que conserva el (INIVIT) (Villa Clara, Cuba). (Tabla 1) 

Tabla1. Listado de los 50 cultivares cubanos de yuca estudiados

La selección de clones se basó fundamentalmente en análisis preliminares de su contenido de materia seca en las raíces (Rojas, 2008); también se tuvieron en cuenta criterios e intereses de mejoradores y productores del cultivo, así como resultados de estudios previos realizados por Milián et al.,(2000)

Con el objetivo de indagar en las potencialidades de los clones en estudio para la agroindustria se evaluó el porcentaje de materia seca en las raíces a los 12 meses; otras variables cualitativas y cuantitativas también de interés (Tabla 2) fueron seleccionadas entre las recomendadas para el cultivo (Fukuda y Guevara, 1998), así como el rendimiento. (tha^-1)

Se utilizó un diseño de bloques al azar con tres réplicas (parcelas de cinco surcos) sobre un suelo Pardo sialítico con carbonatos (Hernández et al.,1999), de las que se evaluaron 15 plantas al azar de los surcos centrales durante tres años consecutivos. La preparación de suelo y las atenciones culturales generales se realizaron según se establece en el Instructivo Técnico de la Yuca. (MINAG, 2008) 

Tabla2. Variables cualitativas y cuantitativas utilizadas para la evaluación de 50 cultivares de yuca con potencialidades para la agroindustria

La determinación del contenido de materia seca (CMS) se realizó durante los tres años en raíces comerciales de plantas de 12 meses de edad. El procedimiento incluyó tres réplicas de 200 g (peso fresco) de raíces bien molinadas, las que se llevaron a peso constante (48-72 h) en horno (Memmert, alemana) a 85°C y expresadas en porcentaje (%). Las evaluaciones permitieron la selección de genotipos con alto y bajo CMS; los resultados se muestran en una tabla de frecuencia.

El CMS se determinó mediante la fórmula: 

Donde, MS (%) es el porcentaje en el contenido de materia seca; Pms el peso de muestra seca en gramos; Pmh el peso de la muestra fresca en gramos.

Se utilizaron herramientas de estadística descriptiva para las variables cualitativas y el CMS; todas las variables fueron sometidas a un análisis de componentes principales para datos categóricos (CAPTCA ver 1.1) con el paquete estadístico SPSS/PC⁺ ver. 15.0 para Windows®, lo que permitió identificar las variables de mayor contribución a la variabilidad y con ellas establecer relaciones entre los clones.

 

Es muy conocida la importancia que tiene la identificación o clasificación de clones de yuca por sus características, principalmente representadas por expresiones fenotípicas (Velásquez, 2006), debido a que la medición de la variación morfológica o fenotípica es la forma más fácil de determinar la variación genética, y que los caracteres agronómicos tienen un gran valor para el mejoramiento y en la selección de cultivares promisorios en las especies cultivadas. (Kellerhalls et al., 2004)

Desde el punto de vista cualitativo, se observó un predominio de clones con raíces de color castaño claro u oscuro (66%), de pulpa color crema o amarilla (82%) y forma cónica o cónico-cilíndrica (62%); sólo el clon ‘Amarilla de Ciego de Ávila’ tiene raíces externamente amarillas y pulpa también amarilla. Se sabe que los productores toman en cuenta varios factores antes de preferir uno u otro cultivar (Benesi et al., 2011), entre ellos, el color externo de las raíces es económicamente importante en las preferencias de consumo y siembra de la yuca. (Akparobi et al., 2006)

En cuanto al color amarillo de la pulpa de las raíces, éste se asocia comúnmente en yuca con la presencia de carotenos, precursores de la vitamina A y un elemento importante en el empeño de identificar clones con esa característica para elevar el valor nutritivo del cultivo y una contribución a mejorar indicadores de salud (Chávez et al., 2008; Vimala et al., 2011). Por sus implicaciones dietéticas, y por el predominio de clones con pulpa crema o amarilla en esta colección de trabajo, vale la pena profundizar en este tema en el futuro.

En cuanto a la arquitectura de la planta, el 58% de los clones (29) tiene plantas te tipo compactas o abiertas, aspecto que si bien dificulta las labores agrotécnicas del cultivo, son importantes pues ayudan a cubrir más rápido el campo y con ello a limitar el desarrollo de las malezas. Siete cultivares muestran plantas cilíndricas y raramente ramifican; ésto coincide con estudios anteriores de Milián et al. (2000), quienes plantean que en el germoplasma cubano de yuca, sólo el 0,75% de las accesiones que lo conforman son ‘no ramificadas’.

La retención del follaje (REFO) es una característica importante si se va a utilizar la planta completa en la preparación de concentrados para animales, pues se sabe que en las hojas y el tallo se concentran los mayores porcentajes de proteína de la yuca, incluso se considera que las hojas son ideales para el consumo por su valor de proteínas, minerales y vitaminas, particularmente carotenos y vitamina C (Aristizábal y Sánchez, 2007a). Entre los 50 clones, sólo los cultivares ‘Puerto Plata Oriental’, ‘Yema de Huevo’, ‘Negroncita’ e ‘INIVIT Y 93-4’ muestran retención regular del follaje hasta los 12 meses.

El análisis de componentes principales para datos categóricos (CAPTCA) a partir de las variables evaluadas en esta colección de trabajo, permitió identificar aquellas de mayor contribución a la variabilidad (Tabla 3) y con ellas obtener una estructura gráfica de las relaciones existentes entre los cultivares en estudio (Fig. 1); en tres dimensiones fue posible explicar el 91,2% de la varianza total.

Son interesantes las altas correlaciones positivas existentes entre el color externo de la raíz (CERA) y la textura de las mismas (TERA) (r= 0,850), y entre el número de raíces comerciales por planta (NRCP) y el peso de ellas (PRAC), así como entre NRCP y el rendimiento (RDTO) (r= 0,849). Este resultado se hace muy visible en la colección de trabajo estudiada donde la totalidad de los clones con raíces de color blanco o crema tienen textura lisa y generalmente aquellos de raíces castaño claro u oscuro son de textura rugosa o medianamente rugosa. En cuanto a la estrecha relación de las otras variables, es lógica, pues debiera esperarse que cultivares con más NRCP tengan un mayor PRAC y por tanto rendimientos más altos. Todo esto tiene puntos de coincidencia con lo hallado por Cedeño (1991), quien al estudiar 27 clones de yuca del Banco Nacional de Germoplasma de la Universidad Central de Venezuela, midió y cuantificó características cualitativas y cuantitativas, y sus correlaciones.

Figura1. Distribución gráfica de los 50 clones cubanos de yuca obtenida mediante un análisis de componentes principales categóricos (CATPCA)

 

A pesar de sufrir la influencia directa del ambiente, las características cuantitativas son capaces de reflejar bien el potencial productivo real de las accesiones y la posibilidad de su utilización directa o en el mejoramiento genético. (Vieira et al., 2008) Por ello fue importante encontrar cultivares con alto potencial de rendimiento (superior a las 29,0 t.ha- 1), lo que sugiere que puedan ser evaluados en los diferentes ecosistemas en que se cultiva la yuca en Cuba para su posible incorporación a la producción, como es el caso de los clones ‘CPA Victoria de Girón’ (36,4 t.ha^-1) y ‘Crema 1’. (31,3 t.ha^-1)

La determinación del contenido de materia seca (CMS) en las raíces a los 12 meses, permitió identificar clones que de alto potencial productivo y genético que hoy permanecen subutilizados en el Germoplasma nacional de yuca. Se calculó el promedio de las evaluaciones durante los tres años para cada genotipo y los datos fueron divididos en cinco categorías y se determinó la frecuencia de genotipos según los rangos establecidos. (Tabla 3) Veintitrés clones (46%) tienen valores de materia seca entre 39,9 y 42,8 % y cuatro de ellos superan el 42,9% al momento de la cosecha con rendimientos aceptables: ‘Americana almidón’ (43,15%; 15,7 t.ha^-1), ‘Amarga’ (43,72 %; 20,8 t.ha^-1), ‘Clon-14’ (43,98%; 25,6 t.ha^-1) y ‘Yema de Huevo’ (45,82%; 26,1 t.ha^-1); éste ultimo tiene REFO regular. Estas características los convierte en ideales para uso agroindustrial y sugiere que esta sería una población ideal para desarrollar futuros análisis de asociación mediante técnicas moleculares con el objetivo de aplicar luego herramientas de mejoramiento asistido en el cultivo. Todos los clones estudiados aquí, superan significativamente el rendimiento promedio de la yuca en Cuba (6,9 t.ha^-1) y a nivel mundial (12,6 t.ha -1). (FAO, 2009)

Tabla3. Frecuencia de genotipos incluidos en cada rango de datos según el porcentaje de materia seca determinado en los 50 cultivares cubanos de yuca estudiado

Estos resultados coinciden con los obtenidos por Rojas (2008) cuando realizó en 2007 un estudio similar en 511 clones de la Colección Cubana de Germoplasma del cultivo y encontró que más del 50% de las accesiones presentaban valores de materia seca superiores al 30%, incluso que muchas de ellas que superaban el 40%, lo que indica la presencia de genes importantes a tener en cuenta en el mejoramiento genético de la yuca para este carácter. En esa investigación el promedio de materia seca de los clones de la colección osciló entre 24.0 y 49.0%.

En un estudio similar a éste con 11 clones, pero bajo las condiciones de Nigeria, Sunday (2007) afirma haber encontrado a los nueve meses valores de materia seca entre 33,34 y 49,9%. Según un proceder estandarizado por el IITA (Instituto de Investigaciones de Agricultura Tropical, Nigeria) (Sunday, 2007), eso equivale a un contenido de almidón que fluctúa entre 28,1 y 38%. Si se aplicara ese procedimiento en los clones cubanos incluidos en esta investigación, equivaldría a tener cultivares con entre 23,9 % (‘Señorita’) y 36,9% (‘Yema de Huevo’) de almidón, aspecto muy importante en el empeño de desarrollar la agroindustria cubana a partir de las potencialidades locales de la yuca.

Super et al., (1994) determinaron el contenido de ácido cianhídrico y de almidón en 216 clones de la Colección Cubana de Germoplasma de Yuca. Ellos aseveran que la mayoría de la muestra estudiada estuvo en el rango de 20-30% de almidón y que detectaron altos valores en el porcentaje de almidón para los clones ‘MCol-638’ (42,63%), ‘Pata de Gato’ y ‘Especial del Cerrito’ (38,28%) y de un 37,74% para el clon ‘Clon-14’; éste último incluido en el presente estudio donde alcanzó un 43,84 % de materia seca, equivalente a unos 35,24% de almidón.

Es conocido que el CMS en yuca varía en dependencia de diversos factores, entre ellos: edad de la plantación, genotipo, fertilización, calidad de los suelos, condiciones climáticas, etc. y que su almacenamiento en las raíces va desde casi cero durante las primeras etapas del desarrollo vegetativo hasta casi un 80% de la producción de materia seca diaria durante la fase final del ciclo del cultivo (Ekanayake et al., 1998). En yuca se consideran altos los valores de materia seca superiores al 35% (Alonso, 2007, citado por Marín et al., 2008) y según Aristizábal y Sánchez (2007b) cuando la yuca es cosechada a los 12 meses puede alcanzar valores de materia seca de 30-45 %.

Si bien el método utilizado aquí para determinar el CMS (peso fresco-peso seco) es cuestionado por algunos especialistas, en la actualidad es uno de los más extendidos, asequibles y confiables para este tipo de análisis (Sunday, 2007; Marín et al., 2008; Aigbe y Remison, 2010). Se ha encontrado una correlación positiva entre el CMS de las raíces y el grado de deterioro fisiológico poscosecha (Sánchez et al, 2005), lo cual dificulta el mejoramiento genético simultáneo de ambas características. En general, varias investigaciones estableces relaciones entre el deterioro fisiológico primario, el CMS y la presencia de carotenos en las raíces de la yuca. (Vimala et al., 2009; Akinwale et al., 2010)

El alto potencial que ha demostrado tener la yuca desde el punto de vista industrial para la obtención de almidones, pegamentos, alcohol, concentrados para animales y muchísimas otras aplicaciones industriales, hacen que las evaluaciones realizadas constituyan importantes referencias para la continuidad de las investigaciones priorizadas en el cultivo de la yuca en Cuba, para utilizar los clones con alto CMS y buen rendimiento con fines agroindustriales, al tiempo que confirman el valor de la colección de trabajo escogida para futuros estudios con marcadores moleculares como apoyo a una mejor conservación y uso de la variabilidad genética atesorada en Cuba.

 

 

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