Vol.3 Núm. 7
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Vol.3 Núm. 7
REVISTA MEXICANA DE CIENCIAS AGRÍCOLAS ISSN: 2007-0934 editora en jefa Dora Ma. Sangerman-Jarquín editor asociado Agustín Navarro Bravo editores correctores Dora Ma. Sangerman-Jarquín Agustín Navarro Bravo comité editorial internacional Agustín Giménez Furest. INIA-Uruguay Alan Anderson. Universite Laval-Quebec. Canadá Álvaro Rincón-Castillo. Corporación Colombiana de Investigación. Colombia Arístides de León. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. El Salvador C. A. Bernardo Mora Brenes. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Costa Rica Carlos J. Bécquer. Ministerio de Agricultura. Cuba Carmen de Blas Beorlegui. Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria. España César Azurdia. Universidad de San Carlos. Guatemala Charles Francis. University of Nebraska. EE. UU. Daniel Debouk. Centro Internacional de Agricultura Tropical. Puerto Rico David E. Williams. Biodiversity International. Italia Elizabeth L. Villagra. Universidad Nacional de Tucumán. Argentina Elvira González de Mejía. University of Illinois. EE. UU. Hugh Pritchard. The Royal Botanic Gardens, Kew & Wakehurst Place. Reino Unido Ignacio de los Ríos Carmenado. Universidad Politécnica de Madrid. España James Beaver. Universidad de Puerto Rico. Puerto Rico James D. Kelly. University State of Michigan. EE. UU. Javier Romero Cano. Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria. España José Sangerman-Jarquín. University of Yale. EE. UU. Ma. Asunción Martin Lau. Real Sociedad Geográfica-Madrid. España María Margarita Hernández Espinosa. Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas. Cuba Marina Basualdo. UNCPBA. Argentina Moisés Blanco Navarro. Universidad Nacional Agraria. Nicaragua Raymond Jongschaap. Wageningen University & Research. Holanda Silvia I. Rondon. University of Oregon. EE. UU. Steve Beebe. Centro Internacional de Agricultura Tropical. Puerto Rico Valeria Gianelli. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Argentina Vic Kalnins. University of Toronto. Canadá Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas. Vol. 3, Núm. 7, 1 de septiembre - 31 de octubre 2012. Es una publicación bimestral editada por el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP). Progreso No. 5. Barrio de Santa Catarina, Delegación Coyoacán, D. F., México. C. P. 04010. www.inifap.gob.mx. Distribuida por el Campo Experimental Valle de México. Carretera Los Reyes-Texcoco, km 13.5. Coatlinchán, Texcoco, Estado de México. C. P. 56250. Teléfono y fax: 01 595 9212681. Editora responsable: Dora Ma. Sangerman-Jarquín. Reserva de derecho al uso exclusivo: 04-2010-012512440200-102. ISSN: 2007-0934. Licitud de título. En trámite. Licitud de contenido. En trámite. Ambos otorgados por la Comisión Calificadora de Publicaciones y Revistas Ilustradas de la Secretaría de Gobernación. Domicilio de impresión: Imagen Digital. Prolongación 2 de marzo, Núm. 22. Texcoco, Estado de México. C. P. 56190. (juancimagen@ hotmail.com). La presente publicación se terminó de imprimir en octubre de 2012, su tiraje constó de 1 000 ejemplares. REVISTA MEXICANA DE CIENCIAS AGRÍCOLAS ISSN: 2007-0934 editora en jefa Dora Ma. Sangerman-Jarquín editor asociado Agustín Navarro Bravo editores correctores Dora Ma. Sangerman-Jarquín Agustín Navarro Bravo comité editorial nacional Alfonso Larqué Saavedra. Centro de Investigación Científica de Yucatán Alejandra Covarrubias Robles. Instituto de Biotecnología de la UNAM Andrés González Huerta. Universidad Autónoma del Estado de México Antonieta Barrón López. Facultad de Economía de la UNAM Antonio Turrent Fernández. Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias Bram Govaerts. Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo Daniel Claudio Martínez Carrera. Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas-Campus Puebla Delfina de Jesús Pérez López. Universidad Autónoma del Estado de México Demetrio Fernández Reynoso. Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas Ernesto Moreno Martínez. Unidad de Granos y Semillas de la UNAM Esperanza Martínez Romero. Centro Nacional de Fijación de Nitrógeno de la UNAM Eugenio Guzmán Soria. Instituto Tecnológico de Celaya Froylán Rincón Sánchez. Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro Guadalupe Xoconostle Cázares. Centro de Investigación y Estudios Avanzados del IPN Higinio López Sánchez. Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas-Campus Puebla Ignacio Islas Flores. Centro de Investigación Científica de Yucatán Jesús Axayacatl Cuevas Sánchez. Universidad Autónoma Chapingo Jesús Salvador Ruíz Carvajal. Universidad de Baja California-Campus Ensenada José F. Cervantes Mayagoitia. Universidad Autónoma Metropolitana-Xochimilco June Simpson Williamson. Centro de Investigación y Estudios Avanzados del IPN Leobardo Jiménez Sánchez. Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas Octavio Paredes López. Centro de Investigación y Estudios Avanzados del IPN Rita Schwentesius de Rindermann. Centro de Investigaciones Económicas, Sociales y Tecnológicas de la Agroindustria y Agricultura Mundial de la UACH Silvia D. Peña Betancourt. Universidad Autónoma Metropolitana-Xochimilco La Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas es una publicación del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP). Tiene como objetivo difundir los resultados originales derivados de las investigaciones realizadas por el propio Instituto y por otros centros de investigación y enseñanza agrícola de la república mexicana y otros países. Se distribuye mediante canje, en el ámbito nacional e internacional. Los artículos de la revista se pueden reproducir total o parcialmente, siempre que se otorguen los créditos correspondientes. Los experimentos realizados puede obligar a los autores(as) a referirse a nombres comerciales de algunos productos químicos. Este hecho no implica recomendación de los productos citados; tampoco significa, en modo alguno, respaldo publicitario. La Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas está incluida en el Índice de Revistas Mexicanas de Investigación Científica y Tecnológica del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT). Indizada en: Red de Revistas Científicas de América Latina y el Caribe (REDALyC), Biblioteca electrónica SciELO-México, The Essential Electronic Agricultural Library (TEEAL-EE. UU.), Scopus, Dialnet, Agrindex, Bibliography of Agriculture, Agrinter y Periódica. Reproducción de resúmenes en: Field Crop Abstracts, Herbage Abstracts, Horticultural Abstracts, Review of Plant Pathology, Review of Agricultural Entomology, Soils & Fertilizers, Biological Abstracts, Chemical Abstracts, Weed Abstracts, Agricultural Biology, Abstracts in Tropical Agriculture, Review of Applied Entomology, Referativnyi Zhurnal, Clase, Latindex, Hela, Viniti y CAB International. Portada: arroz. REVISTA MEXICANA DE CIENCIAS AGRÍCOLAS ISSN: 2007-0934 editora en jefa Dora Ma. Sangerman-Jarquín editor asociado Agustín Navarro Bravo editores correctores Dora Ma. Sangerman-Jarquín Agustín Navarro Bravo árbitros de este número Álvaro Rincón Castillo. Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria, Colombia Amalio Santacruz Varela. Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas Eloy Conde Barajas. Instituto Tecnológico de Celaya Joel Pineda Pineda. Universidad Autónoma Chapingo José Alfredo Castellanos Suárez. Universidad Autónoma Chapingo José Alfredo Montemayor Trejo. Instituto Tecnológico de Torreón José Cinco Patrón Ibarra. Benemérita Universidad Autónoma de Puebla José Luis Torres Flores. CIMMYT Juan Manuel González Camacho. Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas Julio Cesar Ríos Saucedo. INIFAP Lorenzo Guevara Olvera. Instituto Tecnológico de Celaya María Auxiliadora Jiménez. Universidad Centrooccidental “Lisandro Alvarado”, Venezuela Maximino Luna Flores. Universidad Autónoma de Zacatecas Netzahualcóyotl Mayek Pérez. Instituto Politécnico Nacional Ramón Trucíos Casiano. INIFAP Ramona María Muñoz Gómez. Instituto Técnico Agronómico Provincial de Albacete, España Raúl Osvaldo Pedraza. Universidad Nacional de Tucumán, Argentina Ruth E. Belmares Cerda. Centro Kappa de Conocimiento S. C. Takeo Ángel Kato Yamakake. Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas Waldo Ojeda Bustamante. Instituto Mexicano de Tecnología del Agua CONTENIDO ARTÍCULOS ♦ CONTENTS ♦ ARTICLES Estimación de la fotosíntesis foliar en jitomate bajo invernadero mediante redes neuronales artificiales. ♦ Foliar photosynthesis estimation in tomato under greenhouse conditions through artificial neural networks. José Manuel Vargas Sállago, Irineo Lorenzo López Cruz y Enrique Rico García. Cambio tecnológico y tecnología comunitaria en El Valle Morelia-Queréndaro, Michoacán, México. ♦ Technological change and cooperative technology in The Valley Morelia-Queréndaro, Michoacán, Mexico. Arturo Franco Gaona, Artemio Cruz León y Benito Ramírez Valverde. Página 1289-1304 1305-1320 Producción de alfalfa (Medicago Sativa L.) cultivada con riego sub-superficial y diferentes niveles de fósforo. ♦ Alfalfa production (Medicago Sativa L.) under sub-surface irrigation and different levels of phosphorus. José Alfredo Montemayor Trejo, José Luis Woo Reza, Juan Munguía López, Abel Román López, Miguel Ángel Segura Castruita, Pablo Yescas Coronado y Ernesto Frías Ramírez. 1321-1332 Transformación del hongo fitopatógeno Sclerotium cepivorum Berk empleando fusión de protoplastos. ♦ Transformation of the phytopathogenic fungus Sclerotium cepivorum Berk using protoplasts fusion. Gerardo Acosta-García, Miguel Ángel Pantoja-Hernández, Claudia Ivonne Muñoz-Sánchez, Cristina Pérez-Pérez, Ramón Gerardo Guevara-González, Irineo Torres-Pacheco, Felipe Delgadillo-Sánchez, Mario Martín GonzálezChavira y Lorenzo Guevara-Olvera. 1333-1345 Caracterización fisicoquímica de vinos tinto Malbec con diferente tiempo de añejamiento. ♦ Physicochemical characterization of Malbec red wines with different aging time. Enrique Almanza Aguilera, Juan José Figueroa González, María Dolores Alvarado Nava, María Guadalupe Herrera Hernández y Salvador Horacio Guzmán Maldonado. Efecto de mezclas de sustratos y concentración de la solución nutritiva en el crecimiento y rendimiento de tomate. ♦ Mixtures of substrates and nutrient solution concentration effect on growth and yield of tomato. Elia Cruz Crespo, Manuel Sandoval Villa, Víctor Hugo Volke Haller, Álvaro Can Chulim y Julio Sánchez Escudero. Uso de la tierra del piedemonte del estado Lara, Venezuela y su efecto sobre propiedades físicas, químicas y bacterias rizosféricas. ♦ State of Lara´s, Venezuela foothills land-use and its effect on physical and chemical properties and rhizosphere bacteria. Duilio Torres, Marisol López, Jorge Contreras, Manuel Henríquez, Ingrid Acevedo y Claudia Agurto. Rendimiento de frijol Pinto Saltillo en altas densidades de población bajo temporal. ♦ Pinto Saltillo bean yield in high densities under rainfed conditions. Esteban Salvador Osuna-Ceja, Luis Reyes-Muro, José Saúl Padilla-Ramírez y Miguel Ángel Martínez-Gamiño. 1347-1360 1361-1373 1375-1388 1389-1400 Inoculación con bacterias promotoras de crecimiento vegetal en tomate bajo condiciones de invernadero. ♦ Inoculation with plant growth promoting bacteria on tomato under greenhouse conditions. Diana Beatriz Sánchez López, Ruth Milena Gómez-Vargas, María Fernanda Garrido Rubiano y Ruth Rebeca Bonilla Buitrago. 1401-1415 CONTENIDO ♦ CONTENTS Página NOTAS DE INVESTIGACIÓN ♦ INVESTIGATION NOTES Productividad de variedades precoces de maíz de grano amarillo para Valles Altos. ♦ Yellow maize grain of early season varieties’ productivity for the Highlands. Margarita Tadeo Robledo, Alejandro Espinosa Calderón, Israel Arteaga Escamilla, Viridiana Trejo Pastor, Mauro Sierra Macías, Roberto Valdivia Bernal y Benjamín Zamudio González. Distribución viral en plantas de cebolla (Allium cepa L.) asintomáticas. asymptomatic onion (Allium cepa L.) plants. 1417-1423 ♦ Viral distribution on Rodolfo Velásquez-Valle, Manuel Reveles-Hernández y Mario Domingo Amador-Ramírez. 1425-1434 Posición de la vaina en la planta y contenido de compuestos nutracéuticos en grano de frijol. ♦ Seedcase position in the plant and nutraceuticals compounds content in beans grain. Becky E. Torres-García, Jorge A. Acosta-Gallegos, María Guadalupe Herrera Hernández, Fidel Guevara-Lara y Salvador Horacio Guzmán-Maldonado. DESCRIPCIÓN DE CULTIVARES 1435-1440 ♦ DESCRIPTION OF CULTIVARS Patronato Oro C2008, trigo cristalino con calidad industrial para el noroeste de México. ♦ Patronato Oro C2008, durum wheat with industrial quality for northwestern Mexico. Gabriela Chávez-Villalba, Pedro Figueroa-López, Miguel Alfonso Camacho-Casas, Guillermo Fuentes-Dávila, José Luis Félix-Fuentes y Víctor Valenzuela-Herrera. 1441-1446 Villa Juárez F2009, variedad de trigo harinero para el noroeste de México. ♦ Villa Juárez F2009, variety of bread wheat for northwestern Mexico. Víctor Valenzuela-Herrera, Guillermo Fuentes-Dávila, Pedro Figueroa-López, Gabriela Chávez-Villalba, José Luis Félix-Fuentes y José Alberto Mendoza-Lugo. Morelos A-2010, nueva variedad de arroz para siembra directa para el centro de México. ♦ Morelos A-2010, new rice variety for direct sowing for central Mexico. Jorge Salcedo Aceves y Edwin Javier Barrios Gómez. Dorado, nueva variedad de frijol pinto para el estado de Chihuahua. ♦ Dorado, new variety of pinto beans for the State of Chihuahua. Mayra D. Herrera, José Cruz Jiménez-Galindo y Rigoberto Rosales Serna. Pinto Centauro, nueva variedad de frijol para el estado de Durango. ♦ Pinto Centauro, new variety of beans for the State of Durango. Rigoberto Rosales Serna, Francisco Javier Ibarra Pérez y Evenor Idilio Cuéllar Robles. 1447-1451 1453-1458 1459-1466 1467-1474 Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas Vol.3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 p. 1289-1304 Estimación de la fotosíntesis foliar en jitomate bajo invernadero mediante redes neuronales artificiales* Foliar photosynthesis estimation in tomato under greenhouse conditions through artificial neural networks José Manuel Vargas Sállago1§, Irineo Lorenzo López Cruz2 y Enrique Rico García3 Campo Experimental Valle de México- INIFAP. Carretera México-Lechería, km. 18.5. Chapingo, México. C. P.56230. Tel: (595) 95 466 72. 2Posgrado en Ingeniería Agrícola y Uso Integral del Agua, Universidad Autónoma Chapingo. Carretera México-Texcoco, km. 38.5. Chapingo, México. C. P. 56230. Tel. (595) 95 215 51. (ilopez@ correo.chapingo.mx). 3División de Estudios de Posgrado, Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de Querétaro. Querétaro, Querétaro. México. C. P. 76010. Tel. (442)192-12-00. Ext. 6005. ([email protected]). §Autor para correspondencia: [email protected]. 1 Resumen Abstract Dentro de la teoría de identificación de sistemas, los modelos de redes neuronales artificiales (ANN) artificial neural networks por sus siglas en inglés, han mostrado gran capacidad para encontrar patrones de relación entre variables de procesos altamente no lineales, así como resolver la limitante de la regresión no lineal, donde no es posible usar variables correlacionadas como entradas. El objetivo de la presente investigación fue modelar la tasa de fotosíntesis foliar de plantas de jitomate, cultivadas bajo invernadero, mediante redes neuronales artificiales, empleando como variables de entrada: temperatura, humedad relativa, déficit de presión de vapor y concentración de dióxido de carbono (CO2) del aire, así como radiación fotosintéticamente activa. El experimento se desarrolló durante 2009 en un invernadero experimental de la Universidad Autónoma de Querétaro, México. Se usó el equipo de fitomonitoreo PTM-48M (Daletown Company, Ltd), para registrar el intercambio de CO2 de las hojas, así como las variables meteorológicas. Para eliminar ruidos de los sensores en las mediciones se aplicó el filtro Savitzky-Golay. Se evaluaron diferentes configuraciones para redes de retropropagación, siendo la de 4 capas con 10 neuronas en la primera capa oculta, 15 en la segunda y 10 más en la tercera, la que generó los mejores índices estadísticos sobre datos de prueba: coeficiente de Within the theory of systems identification, the models of artificial neural networks (ANN) have shown great ability to find patterns of relationships between variables of highly nonlinear processes, as well as solving the constraint of the nonlinear regression, where it is not possible to use correlated variables as inputs. The objective of this paper was to model the rate of foliar photosynthesis of tomato plants, grown under greenhouse conditions using artificial neural networks, using as input variables: temperature, relative humidity, vapor pressure deficit and concentration of carbon dioxide (CO2) of the air, and photosynthetically active radiation. The experiment was conducted during 2009 in an experimental greenhouse of the Autonomous University of Querétaro, Mexico. The equipment used was the PTM-48M phyto-monitoring (Daletown Company, Ltd), to record CO2 exchange on the leaves, and weather variables. In order to remove the sensor noise in the measurements, the Savitzky-Golay filter was used. Different configurations for back-propagation networks were evaluated, with 4 layers and 10 neurons in the first hidden layer, 15 in the second one and 10 more in the third one, which produced the best statistical indices on the test data: coefficient of determination, R2= 0.9756 and mean square error, MSE= 0.8532. Taking the best ANN * Recibido: enero de 2012 Aceptado: agosto de 2012 José Manuel Vargas Sállago et al. 1290 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 determinación, R2= 0.9756 y cuadrado medio del error, CME= 0.8532. Tomando las predicciones de la mejor ANN, se realizó una optimización estática, relacionando dos variables climáticas con la tasa de fotosíntesis, mediante gráficas en tercera dimensión, a fin de mostrar estrategias para maximizar la tasa de fotosíntesis. Palabras clave: Solanum lycopersicum L., fitomonitor, modelos de caja negra. Introducción La producción de cultivos en invernaderos está en constante crecimiento en todo el mundo, debido a que, en comparación con la producción en campo abierto, los ambientes controlados permiten lograr altos rendimientos, mejor calidad de productos, producción fuera de temporada así como un uso muy eficiente del agua. Tan sólo en México, la evolución de la superficie cubierta con esta tecnología pasó de aproximadamente 721 hectáreas (ha) en el año 2000, a 3 214 ha en 2005 y para 2008 se incrementó a 9 948 ha (SAGARPA, 2008). Los invernaderos varían desde construcciones simples cubiertas con plástico, hasta modernas instalaciones de vidrio con muy alta tecnología (Heuvelink, 2008). Independientemente del tipo de invernadero, el control climático al interior del mismo está enfocado a mantener las variables climáticas temperatura, humedad relativa, cantidad de radiación, déficit de presión de vapor y nivel de dióxido de carbono (CO2) tan cerca como sea posible de las condiciones óptimas para el desarrollo del cultivo. El mejoramiento del control ambiental dentro del invernadero, también requiere identificar la influencia de factores climáticos en la fisiología y desarrollo de las plantas cultivadas, puesto que la respuesta de la planta es la parte del proceso más importante en los sistemas de producción (Tantau, 1992; Roh et al., 2007). Dentro de los aspectos fisiológicos más relevantes que deben ser considerados en un sistema de producción en invernadero, se encuentra el entendimiento del proceso de fotosíntesis y los elementos que influyen en ella positiva o negativamente (Evans y Loreto, 2000). El proceso de fotosíntesis está relacionado con la transformación del CO2 y agua en asimilados que la planta emplea para su mantenimiento, crecimiento y desarrollo. La tasa de fotosíntesis es condicionada principalmente por la predictions, we performed a static optimization, linking two climatic variables with the rate of photosynthesis, using three-dimensional graphics, to show strategies for maximizing the rate of photosynthesis. Key words: Solanum lycopersicum L., black box models, phyto-monitor. Introduction Crop production in greenhouses is constantly growing worldwide, because, compared with production in the open, the controlled environments allow to achieve higher yields, better product quality, off-season production, using water quite efficiently. In Mexico alone, the evolution of the surface covered with this technology increased from approximately 721 hectares (ha) in 2000 to 3 214 ha in 2005 and for 2008, increased to 9 948 ha (SAGARPA, 2008). The greenhouses range from simple constructions covered with plastic to modern glass facilities with very high technology (Heuvelink, 2008). Whatever the type of greenhouse, climate control is thereof focused on maintaining the climate variables of temperature, relative humidity, quantity of radiation, vapor pressure deficit and level of carbon dioxide (CO 2) as close as possible to the optimal conditions for the development of the crop. Improved environmental control inside the greenhouse also requires to identifying the influence of the climatic factors on the physiology and development of the crop, since the response of the plant is the most important process in the production systems (Tantau, 1992; Roh et al., 2007). Among the most relevant physiological aspects that must be considered in a greenhouse production system, is to understand the process of photosynthesis and the elements that influence it positively or negatively (Evans and Loreto, 2000). The process of photosynthesis is related to the transformation of CO2 and water in the plant, assimilated used for maintenance, growth and development. The rate of photosynthesis is mainly conditioned by the intensity of light, CO2 concentration and temperature as well (van Ooteghem, 2007), although, other climatic variables have significant influence in this process. Estimación de la fotosíntesis foliar en jitomate bajo invernadero mediante redes neuronales artificiales intensidad de luz, concentración de CO2 y por la temperatura (van Ooteghem, 2007), aunque otras variables climáticas tienen bastante influencia en este proceso. La mayoría de las acciones de control climático afectan más variables de las que debieran y por lo tanto pueden alterar las resistencias internas y externas de la hoja al intercambio gaseoso; por con esto, las acciones de control y efectividad de estos procedimientos deben ser cuidadosamente propuestos cuando el objetivo sea un buen control de temperatura y transpiración del dosel (Wilkinson, 2000). Por ejemplo, la sola manipulación de la humedad relativa dentro de un invernadero, no es por sí misma un sustituto del manejo que se debe hacer para modificar la tasa de transferencia del follaje; sin embargo, juega un papel muy importante en las tasas de intercambio gaseoso (vapor de agua y CO2) (Stanghellini, 1988). El monitoreo en tiempo real y continuo de la respuesta fisiológica de la planta a los cambios del ambiente, proporciona información muy importante para controlar el microclima del invernadero de forma precisa; así mismo, el uso de esta tecnología es muy acertado como una herramienta para hacer investigación (Ton et al., 2001). Sin embargo, adaptar una tecnología de fitomonitoreo a sistemas de producción convencional bajo invernadero resulta casi imposible por los elevados costos de los equipos (Roh et al., 2007). Afortunadamente, la modelación de procesos fisiológicos como la fotosíntesis, es una herramienta que permite conocer el comportamiento de los cultivos bajo ciertas condiciones ambientales de forma muy económica, sólo es necesario contar con modelos que lleven a cabo la predicción de manera precisa del comportamiento del proceso. Los modelos de fotosíntesis y de cultivos pueden ser usados para identificar las condiciones deseadas de crecimiento, explorar efectos de las condiciones de desarrollo relacionadas a la introducción de nuevas tecnologías, así como a la identificación de tratamientos que son particularmente importantes en un ambiente específico (Marcelis et al., 2009). Hasta la fecha se han reportado tanto modelos empíricos simples como modelos teóricos complejos para la fotosíntesis foliar (Pachepsky y Acock, 1996). Asimismo, una gran variedad de técnicas matemáticas han sido usadas en esos modelos, básicamente fórmulas algebraicas combinadas con métodos de integración especiales. Esta variedad de técnicas se debe a que muchos modelos fueron creados 1291 Most of the climatic control actions affect more variable than they should and therefore may alter the internal resistance and external leaf gas exchange; for this reason, the control actions and effectiveness of these procedures must be carefully proposed when the target is a good temperature control and canopy transpiration (Wilkinson, 2000). For example, the mere manipulation of the relative humidity inside a greenhouse it´s not a substitute for management itself, it should be done to change the transfer rate of the foliage, but it plays an important role in exchange rates of gas (water vapor and CO2) (Stanghellini, 1988). The real-time monitoring and continuous plant physiological response to changes in the environment, provides important information to control the greenhouse microclimate more accurately, likewise the use of this technology is very successful as a tool to research (Ton et al., 2001). However, adapting a phyto-monitoring technology to conventional systems in greenhouse production is almost impossible due to the high equipment costs (Roh et al., 2007). Fortunately, modeling of physiological processes such as photosynthesis is a tool to understand the behavior of crops under certain environmental conditions, it is only necessary to have models to predict the behavior of the process. Models of photosynthesis and crops can be used to identify appropriate conditions of growth, exploring effects of developmental conditions related to the introduction of new technologies and to identify the treatments that are particularly important in a specific environment (Marcelis et al., 2009). Up to this day, empirical models have reported both simple and complex theoretical models for foliar photosynthesis (Pachepsky and Acock, 1996). Also, a variety of mathematical techniques have been used in these models, essentially algebraic formulas combined with special integration methods. This variety of techniques were created to solve different problems, from the need to provide a sub-model to a general model of photosynthetic productivity of the crops (Gijzen et al., 1990), up to the need for specialized models to investigate the nature of one or more components in the process of photosynthesis (Pachepsky and Acock, 1996). Most of the mechanistic models of photosynthesis require a large number of parameters as inputs and, they must be basically determined by direct measurement. Such José Manuel Vargas Sállago et al. 1292 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 para resolver diferentes problemas, desde la necesidad de proveer de un sub-modelo de fotosíntesis a un modelo general de productividad de cultivos (Gijzen et al., 1990), hasta la necesidad de modelos especializados para investigar la naturaleza de uno o más componentes en el proceso de la fotosíntesis (Pachepsky y Acock, 1996). measurements are usually expensive, consuming much time and are destructive (Anten, 1997). Despite the exhaustive determination of the model parameters for use in other areas, it is often necessary to readjust the values of these parameters, making the models unreliable for use (Nederhoff and Vegter, 1994). La mayoría de los modelos mecanicistas de fotosíntesis requieren un gran número de parámetros como entradas y éstos deben ser determinados básicamente por medio de mediciones directas. Tales mediciones son usualmente costosas, consumen demasiado tiempo y son destructivas (Anten, 1997). No obstante la exhaustiva determinación de los parámetros de los modelos, para su uso en otros ámbitos, muchas veces es necesario reajustar los valores de estos parámetros, haciendo a los modelos poco confiables para su uso (Nederhoff y Vegter, 1994). Because of this, in the recent years, the so-called black box models have been successfully used in agriculture, for example, for modeling the air temperature inside the greenhouse, auto-regressive models (ARX) with external variables (López et al., 2007) and artificial neural networks (Ferreira et al., 2002; Frausto and Pieters, 2004; Tantau et al., 2008; Salazar et al. 2008) have been used. Other black box models quite successful in predicting the temperature and humidity inside the greenhouse are the neuro-diffuse models, combining the advantages of both, the neural networks and diffuse systems (López and Hernández, 2010). Debido a lo anterior, en los últimos años, los modelos llamados de caja negra han sido exitosamente usados en el área agrícola; por ejemplo, para modelar la temperatura del aire al interior del invernadero se han empleado los modelos auto-regresivos (ARX) con variables externas (López et al., 2007), así como las redes neuronales artificiales (Ferreira et al, 2002; Frausto y Pieters, 2004; Tantau et al., 2008; Salazar et al., 2008). Otros modelos de caja negra bastante exitosos en la predicción de la temperatura y humedad al interior del invernadero son los modelos neuro-difusos, que combinan las ventajas de las redes neuronales y de los sistemas difusos (López y Hernández, 2010). Salazar et al. (2010), encontraron que con el uso de modelos de redes neuronales es posible hacer predicciones precisas (hasta con 5 y 10 minutos de anticipación) tanto de la temperatura dentro del invernadero, como de la fotosíntesis foliar de plantas de jitomate. El objetivo de esta investigación fue predecir la tasa de fotosíntesis foliar de plantas de jitomate (Solanum lycopersicum L.), mediante redes neuronales artificiales, a partir de las condiciones climáticas al interior del invernadero: radiación fotosintéticamente activa, temperatura, humedad relativa, concentración de CO2 y déficit de presión de vapor, sin emplear la variable respuesta, tasa de fotosíntesis, como parte de las variables de entrada del modelo. El comportamiento de las redes neuronales artificiales se contrastó con los valores de intercambio de dióxido de carbono, medidos en plantas de jitomate usando un sistema de fitomonitoreo. Usando el mejor modelo de red neuronal Salazar et al. (2010) found that, the use of neural network models can make accurate predictions (up to 5 to 10 minutes in advance) for both, the temperature inside the greenhouse, and foliar photosynthesis on tomato plants. The objective of this research was to predict the rate of foliar photosynthesis of tomato plants (Solanum lycopersicum L.) using artificial neural networks, from the climatic conditions inside the greenhouse: photosynthetically active radiation, temperature, relative humidity, concentration of CO 2 and vapor pressure deficit, without using the response variable, rate of photosynthesis, as part of the input variables of the model. The behavior of artificial neural networks was compared with the values of exchange of carbon dioxide, measured in tomato plants using a system of phyto-monitoring. Using the best neural network model, surfaces in three dimensions were generated to more easily explain the effect of the interaction between the climatic variables and their effect on the rate of photosynthesis. Materials and methods The research was conducted in a greenhouse of the Experimental Field of the Autonomous University of Querétaro (20° 42 'north latitude), hooded-type with natural ventilation through side curtains on all four sides, covered with polyethylene. The dimensions are: 24 m long x 9 m Estimación de la fotosíntesis foliar en jitomate bajo invernadero mediante redes neuronales artificiales 1293 se generaron superficies en tres dimensiones para explicar de forma más sencilla el efecto de la interacción entre variables climáticas y su efecto en la tasa de fotosíntesis. wide and 6 m high to the ridge, facing north-south in the direction of the gutters. The system for the temperature control is based on opening and closing curtains when the weather conditions require it. Materiales y métodos The experiment consisted of measuring the exchange of carbon dioxide (CO2) from the leaves of well-developed tomato plants grown in the greenhouse using the phytomonitoring equipment, PTM-48M (Daletown Company Ltd), automatic four-chamber system with open type. The variables recorded by the PTM-48M were: reference concentration of CO2 (ppm), CO2 from the chamber during the measurement (ppm), air flow measurement system (lpm), photosynthesis (µmolCO 2m -2s -1), air absolute humidity (gm-3), temperature (T, °C) and relative humidity (RH, %) of the air, atmospheric pressure (mbar) and vapor pressure deficit (VPD, kPa), all at leaf level. The sensors were placed at the mid-depth of the canopy, and on the top, in leaves more width than 5 cm, excluding old leaves. It was also installed a sensor of photosynthetically active radiation (PAR, Watch Dog, Model 450 (Spectrum Technologies Inc.), this sensor reports measurements every 5 min in quantum units (µmol Fotones m -2s -1). Measurements were conducted from November 3th (30 days after transplantation) to December 27th, 2009. La investigación se desarrolló en un invernadero del Campus Experimental de la Universidad Autónoma de Querétaro (20° 42’ latitud norte), tipo capilla con ventilación natural por medio de cortinas laterales en los cuatro lados, con cubierta de polietileno. Las dimensiones de éste son: 24 m largo x 9 m de ancho y 6 m de altura al caballete, con orientación norte- sur en el sentido de las canaletas. El sistema para el control de temperatura está basado en apertura y cierre de las cortinas cuando las condiciones climáticas así lo requieren. El experimento consistió en medir el intercambio de dióxido de carbono (CO2) de las hojas de plantas de jitomate bien desarrollada, cultivadas en el invernadero usando el equipo de fitomonitoreo PTM-48M (Daletown Company Ltd), automático de cuatro cámaras, con sistema de tipo abierto. Las variables registradas por el fitomonitor PTM-48M fueron: concentración de CO2 de referencia (ppm), CO2 de la cámara durante la medición (ppm), flujo de aire al sistema de medición (ppm), fotosíntesis (µmolCO2m-2s-1), humedad absoluta del aire (gm-3), temperatura (T, °C) y humedad relativa (HR, %) del aire, presión atmosférica (mbar) y déficit de presión de vapor (VPD, vapor pressure deficit, kPa), todas a nivel de hoja. Los sensores se colocaron a media profundidad del dosel, así como en la parte superior del mismo, en hojas con ancho mayor a 5cm, excluyendo hojas viejas. Se instaló también un sensor de radiación fotosintéticamente activa (PAR, photosynthetically active radiation, Watch Dog Model 450 (Spectrum Technologies Inc.); este sensor reporta las mediciones cada 5 min en unidades cuánticas, (µmol Fotones m-2s-1). Las mediciones se realizaron del 3 de noviembre (30 días después del trasplante) al 27 de diciembre de 2009. Pre-procesamiento de datos Las mediciones se hicieron cada 30 min con el equipo de fitomonitoreo, mientras que con el sensor de radiación se realizaban cada 5 min; por lo tanto, de acuerdo con Salazar et al. (2010), fue necesario hacer una interpolación lineal para los datos del fitomonitor a fin de generar dos puntos Pre-processing data Measurements were made every 30 min with the phytomonitoring equipment, while with the radiation sensor is performed every 5 min, and therefore, according to Salazar et al. (2010) it was necessary to make a linear interpolation of the data to the phyto-monitor to generate two extra points, thus having, data of all the equipment’s variables every 10 min. Additional sensor data is changed from 5 min to 10 min by elimination. With arrays of information created from the sensor signals, we proceeded to conduct a data filtering, in order to remove noise from the sensors, also excluding unwanted behaviors in the process of finding the best neural network configuration to estimate the tomato’s foliar photosynthesis. The first filter applied to the data matrix was proposed by Savitzky and Golay (1964), using Matlab (The Mathworks Inc., 1984-2009). The filter coefficients were as follows: for photosynthesis and radiation variables used a second-order function and 25 curve trend data, for the variables temperature, relative humidity, CO2 concentration and vapor pressure deficit, José Manuel Vargas Sállago et al. 1294 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 extras, teniendo así, datos de todas las variables del equipo cada 10 min. Los datos del sensor adicional se cambiaron de 5 min a 10 min por eliminación. Con las matrices de información creadas a partir de las señales de los sensores, se procedió a llevar a cabo un filtrado de datos, con la finalidad de eliminar los ruidos de los sensores, excluyendo también comportamientos no deseados para el proceso de búsqueda de la mejor configuración de red neuronal para estimar la fotosíntesis foliar del jitomate. El primer filtro aplicado a las matrices de datos fue el propuesto por Savitzky y Golay (1964), por medio de Matlab (The Mathworks INC, 1984-2009). Los coeficientes del filtro quedaron de la siguiente forma: para las variables fotosíntesis y radiación se empleó una función de segundo orden y 25 datos de tendencia de curva; para las variables temperatura, humedad relativa, concentración de CO2 y déficit de presión de vapor, se empleo el mismo orden y 7 mediciones adelante y atrás del valor estimado. El tiempo de retrasos y adelantos entre las variables que se filtran dependen del tipo de cada una, así como al desfasamiento, hacia la derecha o izquierda, de los datos nuevos con respecto de los originales por acción de la tendencia que sigue el filtro. Se eliminaron también los datos del fitomonitor en que el intercambio de CO2 presenta valores negativos, correspondiendo éstos al proceso fisiológico de la respiración durante las horas sin radiación; asimismo, se convirtieron a ceros los registros en que la radiación durante la noche es diferente de ese valor, debido a la alta precisión de los sensores, que son capaces de captar factores externos. Finalmente, se eliminaron las colas de las curvas de radiación y fotosíntesis que seguían una tendencia negativa debido a la aplicación del filtro Savitzky. Como ya se explicó, ninguna de estas variables puede tener valores por debajo de cero. Para la creación de las redes neuronales se realizó una división de la matriz de información, a lo largo de los 4 820 puntos de mediciones, de forma aleatoria, quedando los siguientes subconjuntos: 50% de datos para entrenamiento, 25% para validación y 25% restante para prueba. Redes neuronales Las redes neuronales artificiales son una forma de inteligencia artificial que “aprenden” al procesar datos en patrones a través de su arquitectura interna y tienen la capacidad de modelar relaciones no lineales entre variables. we used the same order and 7 measurements and forth the estimated value. Time delays and advances between the variables that are filtered on the type of each, and the phase shift to the right or left, the new data with respect to the original per share of trend following the filter. Data of the phyto-monitor that presented negative values for the exchange of CO2 were also eliminated, corresponding to the physiological process of breathing during hours of radiation, also converted to zeros records that the radiation at night is different from that value, due to the high precision of the sensors, which are able to pick external factors. Finally, we removed the tails of the curves of radiation and photosynthesis following a negative trend due to the application of the Savitzky filter. As already explained, none of these variables can have values below zero. For the creation of neural networks is performed a division of the matrix information, along the 4820 measurement points, at random, being the following subassemblies: 50% data for training, validation and 25% for 25% remaining for testing. Neural networks Artificial neural networks are a form of artificial intelligence to "learn" to process data patterns through its internal architecture and have the ability to model nonlinear relationships between the variables. These networks are composed of information processing units acting in parallel, called nodes. These receive an input signal and generate an output transfer functions using nonlinear and sigmoidal and hyperbolic functions. The nodes are present in layers. A network of multi-layer perceptron architecture is used in an ANN. It consists of three layers: incoming calls, hidden and output. A layer consists of individual nodes and these are interconnected by directed arcs by weights associated (Hagan et al., 1996). Each layer has a weight matrix, a bias vector and a vector of outputs (Figure 1) shows a 3-layer neural network. The layers of a multilayer network play different roles. The layer that produces the outputs of the network is called output layer. The rest of them are named hidden layers. A multilayer network can be a universal approximator of functions. For example, a network of two layers, where in the first layer is sigmoid and the second layer is linear, trained to adjust any function in a manner quite adequate (Hagan et al., 1996; Demuth et al., 2009). Estimación de la fotosíntesis foliar en jitomate bajo invernadero mediante redes neuronales artificiales Se componen de unidades de procesamiento de información actuando en paralelo, llamadas nodos. Estos reciben una señal de entrada y generan una salida usando funciones de transferencia no lineales como funciones sigmoidales e hiperbólicas. Los nodos se presentan en capas. Una red de perceptrones con varias capas es la arquitectura más usada en una ANN. Ésta consta de tres capas: llamadas de entrada, oculta y de salida. Una capa está formada por nodos individuales y éstos se encuentran interconectados mediante arcos dirigidos por medio de pesos asociados (Hagan et al., 1996). Cada capa tiene una matriz de pesos, un vector de sesgos, así como un vector de salidas. En la Figura 1 se muestra una red neuronal de 3 capas. Las capas de una red multicapa juegan diferentes roles. La capa que produce las salidas de la red se llama capa de salida (output layer). El resto de ellas son nombradas capas ocultas (hidden layers). Una red multicapa puede ser un aproximador universal de funciones. Por ejemplo, una red de dos capas, donde la primera capa es sigmoidal y la segunda capa es lineal, puede ser entrenada para ajustar cualquier función de una manera bastante adecuada (Hagan et al., 1996; Demuth et al., 2009). Las Redes de retropropagación (backpropagation) aprenden mediante una generalización de la regla de aprendizaje Widrow-Hoff (también conocida como mínimos cuadrados medios del error, LMSE, least mean squares errors, por sus siglas en inglés) para redes multicapa y funciones de transferencia no lineales diferenciables. Se usan vectores de entrada y los correspondientes vectores objetivos para entrenar la red hasta que ésta pueda aproximar una función o asociar un vector específico de entrada a un vector específico de salida (Hagan et al., 1996). Una red estándar de retropropagación emplea el algoritmo del gradiente descendente, tal como la regla de aprendizaje Widrow-Hoff, en la cual, los pesos de la red se mueven a través de la parte negativa del gradiente de la función de desempeño. El término, retropropagación, se refiere a la forma en que el gradiente es calculado para redes multicapa no lineales, donde el error se calcula para ajustar los valores de los pesos propagándose hacia atrás (de derecha a izquierda). Hay un gran número de variaciones, en el algoritmo básico, que están basadas en las técnicas de optimización estándar, tal como gradiente conjugado o el método de Newton. 1295 Capa de neuronas oculta Entrada 1 Entrada 2 Salida Entrada 3 Entrada 4 Entrada 5 Capa de entrada de nodos fuente Capa de neuronas de salida Figura 1. Esquema simplificado de una red neuronal de varias capas. Figure 1. Simplified schematic of a multilayer neural network. The back-propagation networks learn through a generalization of the learning rule of Widrow-Hoff (also known as the minimum mean square error (LMSE) for multilayer networks and functions of transfer linear differentiable. Input vectors are used and the corresponding objective vectors to train the network until it can approximate a function, or associates a specific input vector to a specific output vector (Hagan et al., 1996). A standard network back-propagation algorithm uses the gradient descent, as the learning rule of Widrow-Hoff, wherein the network weights move through the negative gradient of the performance function. The term, backpropagation refers to the way in which the gradient is calculated for nonlinear multilayer networks, where the error is calculated to adjust the values of the weights propagating backward (from right to left). There are a number of variations on the basic algorithm, which are based on standard optimization techniques such as conjugate gradient or Newton's method. During the investigation we evaluated different configurations of ANN to predict the rate of photosynthesis as a function of 5 input climatic variables, measured inside the greenhouse. The difference between the configurations of the tested ANN lies in its structure (number of layers that make up and number of neurons in each of them) and the origin of the training data directly from the sensors or filtered. José Manuel Vargas Sállago et al. 1296 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Durante la investigación se evaluaron diferentes configuraciones de ANN para predecir la tasa de fotosíntesis en función de 5 variables climáticas de entrada, medidas al interior del invernadero. La diferencia entre las configuraciones de la ANN probadas, radica en su estructura (número de capas que las integran y, número de neuronas en cada capa), así como el origen de los datos de entrenamiento, directos de los sensores o filtrados. Se empleó el ambiente de programación Matlab (Neural Network Toolbox), para la generación, prueba y validación de las redes. Todas las redes diseñadas fueron de retropropagación, usando el algoritmo de LevenbergMarquardt para su entrenamiento; función de aprendizaje por gradiente descendente con momento; como función de desempeño el cuadrado medio del error; una función de transferencia hiperbólica tangente sigmoidal para las capas ocultas y función de transferencia lineal para la capa de salida. Lo anterior se debe a que, si en la capa de salida se emplean neuronas sigmoidales, la salida de la red se limita a un rango muy pequeño; por el contrario, al usar una neurona lineal, la salida puede tomar cualquier valor (Ljung, 2008). Generación de las rutas de la fotosíntesis Para entender, de manera general, el comportamiento de la fotosíntesis (de las plantas de jitomate del experimento) como respuesta a diferentes condiciones de las variables que definen el microclima al interior del invernadero, se generaron superficies en 3 dimensiones de las funciones de respuesta que describen las rutas que toma la fotosíntesis como consecuencia de esta interacción. Cada función se generó usando dos variables climáticas a la vez como entradas (con datos filtrados por medio del método Savitzky Golay) y tomando en todos los casos como variable respuesta, la tasa de fotosíntesis que predice la mejor red neuronal artificial. Las superficies se crearon para las siguientes combinaciones en contra de la tasa de fotosíntesis: 1) temperatura-concentración de Co2; 2) radiación-déficit de presión de vapor; y 3) temperaturahumedad relativa. Resultados y discusión Después de varias iteraciones durante el entrenamiento de las redes, tanto para datos directos de los sensores o filtrados, se toman como redes válidas aquellas con el We used the Matlab programming environment (Neural Network Toolbox), for generating, testing and validating the networks. All back-propagation networks were designed using the Levenberg-Marquardt algorithm for training and, learning function by gradient of descent with the momentum; performance as a function of the mean squared error, a hyperbolic tangent transfer function sigmoid for hidden layers and linear transfer function for the output layer. This is because, if the output layer neurons are used sigmoidal, the output of the network is limited to a very small range, on the contrary, when using a linear neuron, the output can assume any value (Ljung, 2008). Routes of photosynthesis generation In order to understand, in general, the behavior of photosynthesis (tomato plants of the experiment) in response to different conditions of variables defining the microclimate inside the greenhouse, 3-dimensional surfaces were generated of the response functions that describe the routes taken photosynthesis as a result of this interaction. Each function was generated using two climatic variables, both as inputs (filtered data using Savitzky Golay method) and taking in all cases as the response variable, the rate of photosynthesis that predicts the best artificial neural network. The surfaces were created for the following combinations against the rate of photosynthesis: 1) temperature-concentration Co 2; 2) radiation, vapor pressure deficit; and 3) temperaturerelative humidity. Results and discussion After several iterations during the training of the networks, both for direct data or filtered sensors, the networks are taken as valid, those with the best fit of its predictions on the test data, but avoiding overestimation, i.e. considered acceptable the ones in which the degree of adjustment in both test and validation is lower than in the training (estimate). The best networks are presented in Tables 1 and 2. For the unfiltered data (Table 1), the best performance on the dataset it´s the neural network with 3 layers and 15 neurons in two hidden layers. As shown, an adjustment was achieved 97 248% with a mean square error equal to 1.9802. In the case of the filtered data (Table 2), the best performance it is the neural network with 4 layers, 10 Estimación de la fotosíntesis foliar en jitomate bajo invernadero mediante redes neuronales artificiales mejor ajuste de sus predicciones sobre el conjunto de datos de prueba, pero evitando sobreestimación; es decir, se consideran aceptables aquellas en las que el grado de ajuste tanto en prueba como en validación es menor que en entrenamiento (estimación). Las mejores redes se presentan en los Cuadros 1 y 2. Para los datos sin filtrar (Cuadro 1), el mejor desempeño sobre el conjunto de datos lo tiene la red neuronal con 3 capas y 15 neuronas en ambas capas ocultas. Como puede observarse, se logró un ajuste de 97.248% con un cuadrado medio del error igual a 1.9802. En el caso de los datos filtrados (Cuadro 2), el mejor desempeño lo tiene la red neuronal con 4 capas, 10 neuronas en la primera capa oculta, 15 en la segunda y 10 más en la tercera. El ajuste llega a 98.821% con un cuadrado medio del error de 0.9908. Puede notarse que a partir del número de neuronas indicado para cada capa, un incremento en el número de éstas, provoca que el desempeño de la red comience a decrecer, tomando en cuenta el cuadrado medio del error. 1297 neurons in the first hidden layer, 15 in the second one and 10 more in the last one. The adjustment comes to 98 821% with a mean square error of 0.9908. It may be noted that from the indicated number of neurons for each layer, an increase in their number causes the network performance begins to decrease, taking into account the mean squared error. Comparing the best neural networks generated (Table 3), both for unfiltered input (network-1) and the filtered data by Savitzky Golay (network-2), we observed that, although the network-1 is simpler in structure, the degree of adjustment is only 1 573% lower than the filtered data generated network, but taking into account the mean squared error that the network-2 has only 50.03% of the generated error direct data network of sensors. Therefore, the neural network is more efficient than the filtered data generated, although it has a more complex architecture. Cuadro 1. Estadísticos de las mejores configuraciones de red para los datos no filtrados. Table 1. Statistics of the best network settings for the unfiltered data. Capas 2 3 4 (*) Número de neuronas en las capas ocultas. Desempeño según arquitectura de la red 5 10 15 * 96.08 96.37 96.75 R2 2.8634 2.6591 2.3283 CME 5,5 96.412 10,5 97.147 15,5 97.103 * R2 2.522 5,10 96.363 2.0925 10,10 97.052 2.4382 15,10 97.182 CME * R2 2.7722 2.3559 2.1714 CME 5,15 10,15 15,15 * 97.034 96.867 97.248 R2 2.2567 2.1152 1.9802 CME 10,10,10 10,15,10 15,10,15 * 96.876 97.08 97.491 R2 2.6573 2.4661 2.4434 CME 15,10,10 15,15,10 15,15,15 * 97.349 2.1972 97.188 2.4374 97.576 2.6369 R2 CME José Manuel Vargas Sállago et al. 1298 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Cuadro 2. Estadísticos de las mejores configuraciones de red para los datos filtrados por medio del método Savitzky. Table 2. Statistics of the best network settings for the filtered data by the method of Savitzky. Capas 2 3 4 Desempeño según arquitectura de la red 5 97.35 1.8387 10 97.672 1.5937 15 97.816 1.5065 5,5 97.638 1.6749 5,10 98.016 1.6603 5,15 98.019 1.4319 10,10,10 10,5 97.813 1.7101 10,10 98.241 1.3203 10,15 98.276 1.3082 10,15,10 15,5 98.147 1.4984 15,10 98.369 1.2688 15,15 98.697 1.1821 15,10,15 * R2 CME * R2 CME * R2 CME * 98.522 0.99778 15,10,10 98.692 1.1807 98.821 0.99088 15,15,10 98.584 1.2792 98.879 1.0115 15,15,15 98.89 1.1678 R2 CME * R2 CME (*) Número de neuronas en las capas ocultas. Al comparar las mejores redes neuronales generadas (Cuadro 3), tanto para datos de entrada sin filtrar (red -1) como para los datos filtrados por Savitzky Golay (red-2), se observa que, a pesar de que la red-1 es más simple en estructura, su grado de ajuste es sólo 1.573% menor que la red generada con datos filtrados; sin embargo, al tomar en cuenta el cuadrado medio del error, resulta que la red-2 tiene únicamente 50.03% del error generado por la red de datos directos de los sensores. Por lo tanto, la red neuronal más eficiente es la generada con datos filtrados, a pesar de ser más compleja en arquitectura. * R2 CME Simulation of the rate of photosynthesis with the best neural network After selecting the best neural network it is used for the simulation of all data, both climatic variables inside the greenhouse, as well as the phyto-monitoring equipment, and recalculates the degree of fitness (R2) as well as the square average error (MSE). This is done because R2 and CME reported by the Neural Network Toolbox of MATLAB Graphical User Interface is the statistical average of these three subsets of data from 100%. Cuadro 3. Comparación entre las mejores redes neuronales para cada tipo de datos de entrada. Table 3. Comparison between the best neural network for each type of input data. Estructura de la red Neuronas en capas ocultas R2 Sin filtrar 3 15-15 97.248 1.9802 Filtrados 4 10-15-10 98.821 0.9908 Origen de los datos Estadísticos Número de capas CME Estimación de la fotosíntesis foliar en jitomate bajo invernadero mediante redes neuronales artificiales En la Figura 2 se muestra la simulación de la red neuronal, para seis días del periodo de experimentación, donde es clara la alta capacidad de las redes neuronales artificiales para predecir procesos altamente no lineales, como la fotosíntesis foliar de plantas de jitomate. Para evaluar el comportamiento general de la red neuronal elegida (a lo largo de los 4820 puntos de mediciones), se empleó la herramienta de ajuste de curvas, disponible en Matlab (Curve Fitting Toolbox). Los estadísticos de la regresión lineal aplicada (Figura 3) entre datos medidos y simulados son los siguientes: R2=0.9756, CME=0.8532 y RCME= 0.9237. Con la regresión lineal se logra 97.56% de ajuste entre los valores de fotosíntesis simulada con la red neuronal y la fotosíntesis medida. Asimismo, se puede observar claramente como la mayor parte de la nube de datos está dentro de los límites de confianza a 95% para la ecuación de ajuste, lo cual se debe a que la raíz del cuadrado medio del error (RCME) es pequeño, 0.9237.Al realizar las pruebas estadísticas a la red neuronal de 4 capas y 10-15-10 neuronas en las capas ocultas, para los datos de entrada filtrados por el método Savitzky, se observa el excelente desempeño de ésta para todo el conjunto de datos. El valor del ajuste en la regresión mostrada en la Figura 3, es sólo 1.261% menor al reportado por el Neural Network Toolbox Graphical User Interface de MATLAB (Cuadro 3). El Cuadrado medio del error entre la tasa de fotosíntesis simulada por la ANN para todas las mediciones resultó ser menor (0.8532) que el valor generado como promedio de los subconjuntos de datos para entrenar la red (0.9908). Por lo tanto, se encontró una red válida que no sobreestima el ajuste para todo el conjunto de datos, además de conservar las tendencias estadísticas resultantes después de ser entrenada. Salazar et al. (2010) aplicaron una red neuronal para predecir la tasa de fotosíntesis en hojas de jitomate, en la que, además de las variables climáticas, se emplea como variable de Fotosíntesis [mcmolCO2/m2*s] Una vez elegida la mejor red neuronal se emplea para realizar la Simulación de todos los datos, tanto de las variables climáticas al interior del invernadero, como del equipo de fitomonitoreo, y se recalcula el grado de ajuste (R2), así como el cuadrado medio del error (CME). Esto se hace porque el R2 y CME reportados por el Neural Network Toolbox Graphical User Interface de MATLAB, es el promedio de esos estadísticos para tres subconjuntos que provienen 100% de datos. The Figure 2 shows the simulation neural network for six days in the period of experimentation, where it is clear that the high capacity of artificial neural networks predict highly nonlinear processes such as foliar photosynthesis. 18 16 Fotosíntesis simulada Fotosíntesis media 14 12 10 8 6 4 2 0 850 1000 1150 1300 1450 1600 1750 Mediciones Figura 2. Simulación de la ANN para los datos de seis días. Figure 2. ANN simulation data for six days. In order to evaluate the overall performance of the chosen neural network (over 4820 points of measurements), we used the curve-fitting tool, available in Matlab (Curve Fitting Toolbox). The linear regression statistics a pplied (Figure 3) between measured and simulated data are as follows: R2= 0.9756, MSE= 0.8532= 0.9237 and RCME. Simulación de la ANN [mcmolCO2/m2*s] Simulación de la tasa de fotosíntesis con la mejor red neuronal 1299 20 18 Mediciones vs simulación Regresión R2= 0.9756 Intervalos de confianza al 95% 16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 Mediciones [mcmolCO2/m2*s] 16 18 20 Figura 3. Regresión lineal entre fotosíntesis medida y simulada con la ANN para todo el conjunto de mediciones. Figure 3. Linear regression between measured and simulated photosynthesis with the ANN for the entire set of measurements. José Manuel Vargas Sállago et al. 1300 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 entrada el vector de valores de fotosíntesis, encontrado que el desempeño de ésta se encuentra entre 97.49% y 98.77% para predicciones 5 y 10 min adelante, respectivamente. En la presente investigación se logra un coeficiente de correlación de 97.56% sin emplear los datos de fotosíntesis como variable de entrada. With the linear regression is achieved 97.56% of fitness between the values of photosynthesis simulated by the neural network and measured photosynthesis. It can also be seen quite clearly that most of the data cloud is within the confidence limits 95% for the fitting equation, which is that the root mean square error (RCME) is small, 0.9237. In conducting statistical tests to the 4-layer neural network and 10-15-10 neurons in the hidden layers to the input data filtered by the Savitzky method, we see the excellent performance of this method for the entire dataset. The value of the adjustment in the regression shown in Figure 3 is only 1 261% lower than that reported by the Neural Network Toolbox of MATLAB Graphical User Interface (Table 3). Fotosíntesis en función de su relación con la temperatura y la concentración de CO2 En la Figura 4 se observa, que las mayores tasas de fotosíntesis se obtienen cuando los rangos de temperatura se encuentran entre 25°C a 30°C. El máximo de la curva de ajuste para temperatura está situado en 27°C. 20 650 20 15 550 15 CO2 (ppm) Fotosíntesis [mcmolCO2/m2*s] 600 10 5 0 500 10 450 Fotosíntesis 2 5 [mcmolCO2/m *s] 400 -5 650 6 00 5 50 5 00 4 50 4 00 CO2 (ppm) 350 300 5 10 15 20 25 30 Temperatura (°C) 350 0 300 5 10 15 20 25 30 -5 Temperatura (°C) Figura 4. Fotosíntesis en función de las variables temperatura y concentración de CO2. Izquierda, superficie de la función polinomial de orden 3-2, con ajuste de 91.95% para los datos. Figure 4. Photosynthesis as a function of the variables temperature and concentration of CO2. Left, surface of the polynomial function on the order 3-2, with 91.95% adjustment for the data. Por su parte, para los datos de entrada a la red neuronal, niveles de 380 ppm en la concentración del CO2 generan las mayores tasas de fotosíntesis registradas. No obstante, al observar la superficie, se puede notar que la concentración del gas dentro del invernadero de estudio no es lo suficientemente alto para alcanzar el máximo de la función (máxima fotosíntesis), que requiere cerca de 450 ppm. The mean square error between the rate of photosynthesis simulated by the ANN for all measurements was lower (0.8532) than the average value generated as subsets of data to train the network (0.9908). Therefore, a valid network is found not overestimating the setting for the entire set of data, and statistical trends result retained after being trained. Fotosíntesis en función de su relación con la radiación y el déficit de presión de vapor Salazar et al. (2010) applied a neural network to predict the rate of photosynthesis in the leaves of tomato, in which, besides the climatic variables, it´s used as an input variable for the vector of values of photosynthesis, finding that the performance is between 97.49% and 98.77% for the predictions 5 and 10 min later, respectively. In the present De la Figura 5 es clara la importancia de la radiación fotosintéticamente activa en el incremento de la tasa de fotosíntesis, puesto que a medida que la primera Estimación de la fotosíntesis foliar en jitomate bajo invernadero mediante redes neuronales artificiales aumenta, la segunda lo hace también. La tasa máxima de fotosíntesis registrada (de acuerdo a la función) se alcanza aproximadamente con una radiación PAR de 230 Wm-2. Sin embargo, el máximo de la función se encuentra más allá de 250 Wm-2. 1301 investigation a correlation coefficient of 97.56% without using the data of photosynthesis as an input variable was achieved. Photosynthesis in terms of their relationship with temperature and concentration of CO2 Por su parte, cuando el déficit de presión de vapor está por arriba de 2.5 kPa, la trayectoria de la fotosíntesis no se dirige hacia el máximo de la función, por el contrario, comienza a decrecer aún para los mismos niveles de radiación PAR. Por lo tanto es importante mantener el VPD por debajo de 2.5 kPa cuando se presentan elevados niveles de radiación, para asegurar la apertura estomática y con ello, el ingreso del CO2 al interior de las hojas. The Figure 4 shows that, the highest rates of photosynthesis are obtained when the temperature ranges are between 25 °C and 30 °C. The maximum of the curve for temperature adjustment is located at 27 °C. For data input to the neural network, levels of 380 ppm CO2 concentration generated higher rates of photosynthesis. However, by observing the surface, we may notice that the 3 20 15 10 2 5 0 -5 -10 -15 15 2.5 VPD [kPa] Fotosíntesis [mcmolCO2/m2*s] 20 3 2.5 10 1.5 5 1 0.5 2 1.5 VPD [kPa] 1 0.5 0 0 50 100 150 200 PAR [W/m2] 0 0 0 Fotosíntesis [mcmolCO2/m2*s] 50 100 150 PAR [W/m2] 200 -5 Figura 5. Fotosíntesis en función de las variables PAR y VPD. Izquierda, superficie de la función polinomial de orden 3-3, con ajuste de 97.67% para los datos. Figure 5. Photosynthesis as a function of the variables PAR and VPD. Left, surface of the polynomial function on the order 3-3, with adjustment of 97.67% for the data. Fotosíntesis en función de su relación con la temperatura y la humedad relativa De las variables climáticas más fácilmente medidas en los invernaderos, debido al bajo costo de los sensores, se encuentran la temperatura y la humedad relativa. Por consiguiente, es muy importante conocer las relaciones entre estas variables y la fotosíntesis. Como se observa en la Figura 6, la combinación de una baja temperatura y humedad relativa altas generan tasas de fotosíntesis bastante bajas, por debajo de 5 µmolCO2m-2s-1 ; caso contrario los niveles más altos de fotosíntesis se generan cuando la temperatura está entre los 25-30 °C, mientras que la concentration of greenhouse gas in the study is not high enough to reach the maximum of the function (maximum photosynthesis), which requires about 450 ppm. Photosynthesis in terms of its relationship with radiation and vapor pressure deficit Considering the Figure 5, it is clearly important to the photosynthetically active radiation in increasing the rate of photosynthesis, since as the first one increase, so does the second one. The maximum rate of photosynthesis recorded (according to the function) is reached about a PAR of 230 Wm-2. However, the maximum of the function is higher than 250 Wm-2. José Manuel Vargas Sállago et al. 1302 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 humedad relativa se ubica entre 30-40%. Se aprecia también que por arriba de 80% de HR independientemente de la temperatura, los niveles de fotosíntesis son muy bajos, del orden de ¼ parte de la tasa máxima registrada. Asimismo, una temperatura aceptable mínima es 18 °C, pues a partir de ella la tasa de fotosíntesis se encuentra por encima del 50% de la tasa máxima, siempre y cuando la HR se tenga valores de 30 a 65%. When the vapor pressure deficit is above 2.5 kPa, the trajectory of photosynthesis is not directed towards the maximum of the function; however, it still starts to decrease for the same levels of PAR. Therefore, it is important to maintain the VPD below 2.5 kPa when there are high levels of radiation, to secure the stomatal opening and thus the entry of CO2 into the leaves. 25 20 15 10 5 0 -5 -10 -15 15 25 30 25 Temperatura (°C) Fotosíntesis [mcmolCO2/m2*s] 20 30 20 15 10 Temperatura (°C) 5 60 90 100 50 40 30 70 80 Humedad Relativa (%) 10 20 Fotosíntesis [mcmolCO2/m2*s] 5 15 10 0 0 30 40 50 60 70 80 90 Humedad Relativa (%) 100 -5 Figura 6. Fotosíntesis en función de las variables Temperatura y humedad relativa. Izquierda, superficie de la función polinomial de orden 2-2, con ajuste de 98.29% para los datos. Figure 6. Photosynthesis as a function of temperature and relative humidity variables. Left, surface of the polynomial function on the order 2-2, with adjustment of 98.29% for the data. Conclusiones Photosynthesis in terms of its relationship with temperature and relative humidity Debido a sus capacidades de aproximador universal de funciones, las redes neuronales artificiales describen con un grado de ajuste muy alto, R2 = 97.56%, la relación entre la fotosíntesis de un cultivo de jitomate en invernadero y las variables climáticas: radiación, temperatura, humedad relativa, déficit de presión de vapor y concentración de CO2. La mejor configuración de red neuronal, para simular la tasa de fotosíntesis foliar de plantas de jitomate tuvo un arquitectura de 4 capas con 10-15-10 neuronas en las capas ocultas. Of the climatic variables more easily measured in greenhouses because of the low cost of sensors include the temperature and relative humidity too. It is therefore very important to know the relationships between these variables and photosynthesis. A partir de las superficies de respuesta generadas con los valores de tasa de fotosíntesis foliar, predichos por la mejor red neuronal artificial, es posible tener una mejor comprensión de la interacción entre las condiciones climáticas dentro de los invernaderos y la tasa de fotosíntesis foliar del cultivo del jitomate. Es decir, con base As shown in Figure 6, the combination of a low temperature and high relative humidity generated photosynthesis rates quite low, below 5 µmolCO2m-2s-1, otherwise the highest levels of photosynthesis are generated when the temperature is between 25-30 °C, while the relative humidity is between 30-40%. It is also noted that above 80% RH regardless of the temperature, photosynthesis levels are very low, of the order of ¼ of the maximum recorded. Also, a minimum acceptable temperature is 18 °C, since from it; photosynthesis rate is above 50% of the maximum rate, as long as the RH has values of 30 to 65%. Estimación de la fotosíntesis foliar en jitomate bajo invernadero mediante redes neuronales artificiales en las funciones con que se generaron las superficies, se pueden ver las rutas que deben seguir las variables climáticas, de tal forma de que el control ambiental de los invernaderos siempre esté enfocado hacia el máximo de la función; es decir, a la obtención de la tasa máxima de fotosíntesis dependiendo de las condiciones climáticas prevalecientes. Literatura citada Anten, N. P. R. 1997. Modelling canopy photosynthesis using parameters determined from simple nondestructive measurements. Ecol. Res. 12:77-88. Demuth, H.; Beale, M. and Hagan, M. 2009. Neural network toolboxTM 6. User’s Guide. The MathWorks, Inc. Natick, MA. 901 p. Evans, J. R. and Loreto, F. 2000. Acquisition and diffusion of CO2 in higher plant leaves. Phothosyntesis, physiology and metabolism. Kluwer Academic Publishers. The Netherlands. 321-351 pp. Ferreira, P. M.; Faria, E. A. and Ruano, A. E. 2002. 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Modelos neurodifusos para temperatura y humedad del aire en invernaderos tipo cenital y capilla en el centro de México. Agrociencia. 44:791-805. 1303 Conclusions Because on its universal approximation capabilities of the functions, the artificial neural networks described with a high degree of fitness, R2= 97.56%, the relationship between photosynthesis of a greenhouse of tomato and the climatic variables: radiation, temperature, relative humidity, vapor pressure deficit and CO2 concentration. The best neural network configuration to simulate the rate of foliar photosynthesis on tomato plants had a 4-layer architecture with 10-15-10 neurons in the hidden layers. From the response surfaces generated with the values of the foliar photosynthetic rate, predicted by the best artificial neural network, we may have a better understanding of the interaction between the climatic conditions inside the greenhouses and, the rate of foliar photosynthesis of the crop. That is, based on the functions that were generated, we can see the routes to be followed by the climatic variables, so that the environmental control of the greenhouses is always focused on the maximum of the function, i.e., to obtain the maximum rate of photosynthesis depending on the prevailing climatic conditions. End of the English version Marcelis, L. F. M.; Elings,A.; de Visser, P. H. B. and Heuvelink, E. 2009. Simulating growth and development of tomato crop. Acta Hort. 821:101-110. Nederhoff, E. M., and Vegter, J. G. 1994. Canopy photosynthesis of tomato, cucumber and sweet pepper in greenhouses: measurements compared to models. Ann. Bot. 73: 421-427. Pachepsky, L. B., and Acock, B. 1996. An adequate model of photosynthesis-II. Dependence of parameters on environmental factors. Agric. Systems. 50:227-238. Roh, M. Y.; Nam, Y. I.; Cho, M. W.; Yu, I. H.; Choi, G. L. and Kim, T. Y. 2007. 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Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas Vol.3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 p. 1305-1320 Cambio tecnológico y tecnología comunitaria en El Valle Morelia-Queréndaro, Michoacán, México* Technological change and cooperative technology in The Valley Morelia-Queréndaro, Michoacán, Mexico Arturo Franco Gaona1§, Artemio Cruz León1 y Benito Ramírez Valverde2 Dirección de Centros Regionales. Universidad Autónoma de Chapingo. Carretera México-Texcoco km 38.5. C. P. 56230, Chapingo, México. ([email protected]. mx). 3Posgrado en Estrategias para el Desarrollo Agrícola Regional, Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas Campus-Puebla. Carretera Federal México- Puebla km 125.5, C. P. 72130, Puebla, Puebla, A. P. 2-12. Colonia Libertad, Tel. 01 222 2851442. ([email protected]). §Autor para correspondencia: [email protected]. 1 Resumen Abstract Con el fin de reconocer el tipo de agricultura que se ha practicado en la región y la tecnología utilizada, así como los cambios que han tenido y las implicaciones que se desencadenaron al adoptar nuevas tecnologías, desde el uso de la yunta al del tractor, se describe la tecnología agrícola utilizada por tres comunidades del valle MoreliaQueréndaro, con base en el instrumento, la técnica y el conocimiento utilizados desde su conformación. La investigación se realizó durante los años 2009 y 2010. Para su estudio se utilizó el método del informante clave con una entrevista semi-estructurada y un transepto. Se encontró la realización de prácticas de cultivo utilizando la fuerza del hombre, la yunta, el tronco de caballos y mulas, más el uso del tractor y la aplicación de paquetes tecnológicos, cuyo principal promotor fue el gobierno, mediante la aplicación de políticas públicas al campo: particularmente en las zonas irrigadas; y el abandono del cultivo del frijol como una consecuencia del uso de herbicidas. En la zona irrigada hizo su presencia la mecanización mediante el uso del tractor y una tendencia hacia el cultivo de forrajes, los cuales se integran a la ganadería como un sistema de producción. La potencia de los tractores existentes en la región, en "caballos de fuerza" (HP), rebasa en casi tres veces los requeridos para la cantidad de tierra arable, lo que implica una sub- In order to recognize the type of agriculture that has been practiced in the region, the technology used, the changes that have been taken and, the implications that were triggered by adopting new technologies; from the use of the yoke to the tractor, it describes the agricultural technology used by three valley communities of Queréndaro, Morelia, based on the instrument, technique and knowledge used since its formation. This research was conducted during 2009 and 2010. For this study we used the key informant method with a semi-structured interview and a transept. We found that, the cultivation practices were made through the force of the humans, the oxen, horses and mules, plus the use of the tractor and the application of technology packages, whose main promoter was the government, through the implementation of public policies: particularly in irrigated areas, and the abandonment of the bean crop as a result of the use of herbicides. In the irrigated area of mechanization it made its presence using the tractor and a trend towards the cultivation of fodders, which are integrated to livestock as a production system. The power of the tractors in the region, in ‘horsepower’ (HP), exceeds by almost three times that required for the amount of the arable-land, which implies an under-utilization of labor capacity of the tractors, used for sowing by their owners or through maquila. * Recibido: diciembre de 2011 Aceptado: agosto de 2012 Arturo Franco Gaona et al. 1306 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 utilización de la capacidad de trabajo de los tractores, los que se usan para las siembras por sus propietarios o por medio de maquila. Key words: communal agricultural history, farmer, maquila costs, traditional agricultural technology, use of tractors, Palabras clave: campesino, costos de maquila, tecnología agrícola tradicional, tractorización, historia agrícola comunitaria. Introduction Introducción Desde que el hombre descubrió la agricultura, desarrolló la tecnología que le permite explotar el ambiente disponible. Sí éste ofrece pocos recursos, la tecnología potencia su aprovechamiento, incluso más allá de lo necesario, ya que las restricciones ambientales no influyen el desarrollo tecnológico. En el caso de la agricultura mexicana, ésta manifiesta una diversidad tecnológica amplia que va desde explotaciones basadas sólo en la fuerza humana donde se producen especies nativas destinadas al autoconsumo, sin uso de pesticidas ni fertilizantes, hasta explotaciones con un alto uso de tecnología Cruz (1997); diversidad factible de encontrarse prácticamente en cualquier región o comunidad del país en donde predominan estrategias campesinas. En el contexto agronómico y del desarrollo rural en México, un conjunto de cambios en lo social, económico y tecnológico se han suscitado en las comunidades Michoacanas y de manera particular las que se encuentran en el Valle Morelia-Queréndaro, originados como consecuencia de las políticas públicas de desarrollo agrícola y programas gubernamentales implementados durante el siglo pasado; que dejaron hondas huellas en la región, cuyos resultados finales fueron cambios paradigmáticos en la forma de hacer agricultura y en la disminución de la población rural a consecuencia de la migración. Al Valle Morelia-Queréndaro, ubicado en la cuenca endorreica de Cuitzeo, se le considera como el segundo granero del estado de Michoacán, por contar con una amplia superficie plana, casi sin heladas y abundante agua proveniente de la presa de Cointzio o a partir de pozos profundos. Estas condiciones medioambientales permitieron el desarrollo de diferentes cultivos y, a su vez, una importante industria ganadera productora de leche y carne, con un alto empleo de tecnología moderna. Ever since the humans created the agriculture, also developed the technology that allows to exploiting the available environment. If it offers few resources; the technology enhances their use, even beyond what is necessary, as the environmental restrictions do not affect technological development. In the case of Mexican agriculture, it shows a wide diversity of technology, ranging from farms based only on human strength where native species are produced for personal use, without pesticides or fertilizers, to farms with a high use of technology (Cruz, 1997), diversity feasible to meet virtually any region of the country or community in predominantly rural strategies. In the context of agronomic and rural development in Mexico, a set of changes in social, economic and technological development have been raised in Michoacan´s communities and particularly those found in the Valley Morelia-Queréndaro; arising as a result of policies for public agricultural development and government programs implemented during the last century that had a profound influence within the region, whose final results were paradigmatic changes in the way of doing agriculture and, rural population diminishing as a result of migration. The Valley of Morelia-Queréndaro is located in the endorheic basin of Cuitzeo, considered as the second barn of Michoacán state by having a broad flat surface, almost no frost and abundant water from the dam or from wells. These environmental conditions allowed the development of different cultures and, in turn, a major milk-producing, livestock industry and meat, with a high use of modern technology. Thus, several research questions arose when visualized the formation of rural-urban landscape of the valley, as the presence of rainfed and irrigated crops under different conditions, the technology used and the abandonment of agricultural-land, within which are: what are the causes Cambio tecnológico y tecnología comunitaria en El Valle Morelia-Queréndaro, Michoacán, México Así, varias preguntas de investigación surgieron cuando se visualizó la conformación del paisaje rural-urbano del valle, como la presencia de cultivos de temporal y riego en diferentes condiciones, la tecnología que se utiliza y el abandono de tierras de cultivo, dentro de las cuales destacaron: ¿Cuáles son los cambios y causas en la agricultura de la región en el siglo XX? ¿Cuáles son los cambios en el padrón de cultivos? y ¿Cuáles son las actividades realizadas con tractor, su calendarización y su costo? Para responder se identificaron los cambios tecnológicos presentados en la agricultura en el valle; se consideró que desde la formación de las comunidades del valle se han presentado cambios paradigmáticos en la forma de hacer agricultura, en la tecnología usada, donde el tractor se muestra como un indicador de prosperidad y modernidad. Los programas de desarrollo promovidos por el gobierno para el bienestar comunitario, los sectores a los que se enfocan, entre otros. Todo esto permitió un análisis a fondo sobre la situación agronómica y social de la región y proporciona información para apoyar la toman decisiones en el desarrollo local y regional y con ello obtener mayor impacto. Tecnología agrícola Teorizar sobre la situación de la agricultura en México y considerarla como elemento de desarrollo regional, conduce hacia el paradigma del cambio tecnológico, el cual se ha presentado continuamente a lo largo de la historia de la humanidad. Para ello un enfoque pertinente que puede ayudar a explicar las causas del “avance”, “retraso” o “conservación” de la agricultura es el histórico, basado en las prácticas de los actores dentro de la unidad de producción. La agricultura surge en sociedades con alto grado experiencia de acumulación de conocimientos ecológicos y sobre el uso de los recursos naturales; desarrollada por sistemas autóctonos de generación y transmisión de conocimientos; y mecanismos de innovación tecnológica, enmarcados en los sistemas agrícolas de producción, identificadas con técnicas usadas para modificar el ambiente de las plantas y obtener productos útiles para el hombre (Hernández et al., 1988). Esto significa que las antiguas formas de producción se sustituyen por nuevas, en donde destaca el factor tecnológico, a partir del cual se originan nuevos equipos, insumos y productos. 1307 and changes in the regional agriculture in the twentieth century? What are the changes in the pattern of crops? and, What are the activities carried out with a tractor, its schedule and its cost?. In order to respond, technological changes were identified, introduced in agriculture in the valley; it was felt that since the formation of the valley´s communities, paradigms shifts have occurred in the way we do agriculture, technology used, where the tractor is shown as an indicator of prosperity and modernity. Development programs promoted by the government for the community´s welfare, the sectors that are focused in, among others. This allowed a thorough analysis on the agricultural and social situation in the region and provides information to support decision makers in local and regional development and, thereby achieving a greater impact. Agricultural technology Theorizing about the situation of agriculture in Mexico and considered it as an element of regional development, leads to the paradigm of technological change, which was presented continuously throughout the history of mankind. This relevant approach may help to explain the main causes of “advance”, “delay” or “conservation” of agriculture, based on the practices of actors within the production unit. The agriculture arises in societies with high experience, accumulation of ecological knowledge and use of natural resources, developed by indigenous systems of knowledge, generation and transmission, and mechanisms of technological innovation, framed in agricultural production systems, identified by techniques used to modify the environment of the plants and useful products for humans (Hernández et al., 1988). This means that, the old forms of production are replaced by new ones, where there is the technological factor from which arise new equipment, supplies and products. At the beginning of agriculture, humans depended on their strength and energy then, they used domestic animals, and by the nineteenth century, particularly in the twentieth century, using fossil energy through the tractor. With this vision, we can see in the national reality of this diversity, whose expression is presented with different biological, chemical, agronomic and mechanical as well as irrigation, which manifests itself as a presence tool as old as the hoe 1308 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Al inicio de la agricultura, el hombre dependía de su fuerza como energía para realizar la agricultura, posteriormente utilizó la de los animales domésticos, y ya en siglo XIX, pero particularmente en el XX, empleo la energía fósil, por medio del tractor. Con esta visión, podemos observar en la realidad nacional esta diversidad, cuya expresión se presenta con diferentes elementos biológicos, químicos, agronómicos y mecánicos, además de riego; lo que se manifiesta como una presencia de herramientas tan antiguas como la coa y el arado en su diversidad, movido por tracción animal; y energía mecánica; aquí el tractor se ha interpretado como un icono de la modernidad (Cruz et al., 2004). La tecnología utilizada durante el siglo pasado y la que se encuentra presente en las comunidades de estudio, se puede clasificar considerando cuatro elementos: 1) biológicos; 2) químicos; 3) mecánicos; y 4) los agronómicos, que incluye a las prácticas culturales y manejo (Arellano, 1999; Cruz, 2002); los cuales a su vez se subdividen en varios componentes. Cabe aclarar, que Arellano (1999) considera a los elementos de la tecnología, como “innovaciones agrícolas”; menciona los biológicos, químicos, mecánicos y la organización del trabajo, donde incluye a los agronómicos. De tal manera que al estudiarlos, es posible encontrar una mezcla de conocimientos empíricos, tradicionales y científicos que han conducido hacia cambios en su uso dentro del cultivo; donde se destacan nuevos desafíos, nuevas preguntas y nuevos métodos e instrumentos (Aguilar, 2005). En este documento, tecnología se considera como la aplicación del conocimiento hacia la creación de condiciones de producción que permitan un mayor rendimiento, calidad, seguridad oportunidad o faciliten las acciones bajo las cuales se lleva a cabo el proceso productivo (Cruz, 2002), con inclusión de elementos que han conducido hacia un rendimiento enmarcado dentro de acciones, servicios asistenciales y de investigación; de infraestructura y tecnología en la agricultura. Una tecnología es una combinación de todas las prácticas de manejo para producir un cultivo, una mezcla de cultivos o para almacenar los productos provenientes de éstos; mientras que la práctica agrícola se define por el tiempo y cantidad de componentes tecnológicos utilizados, tales como la preparación de la cama de siembra, uso de fertilizantes, el deshierbe, etc. (Sangerman- Jarquín et al., 2009). Arturo Franco Gaona et al. and the plow; its diversity, moved by animal power, and mechanical energy, here the tractor has been interpreted as an icon of modernity (Cruz et al., 2004). The technology used in the past century and, presented in the study communities, can be classified in terms of four main elements: 1) biological; 2) chemical; 3) mechanical; and 4) agronomical, including cultural practices and management as well (Arellano, 1999; Cruz, 2002), which in turn are subdivided into several components. It should be noted that, Arellano (1999) considers the elements of technology as “agricultural innovations”, mentioning biological, chemical, mechanical and working organization, including agronomy. So that, in order to study them, we may find a mix of empirical traditional knowledge, and scientists have led to changes in the uses within the crop, which highlights new challenges, new questions and therefore, new methods and tools (Aguilar, 2005). In this paper, technology is considered as the application of knowledge toward the creation of conditions of production that would enable a better performance, quality, safety, opportunity or facilitate the actions under which it carries out the production process (Cross, 2002); inclusion of elements that have led to perform actions framed within, and care services of research infrastructure and technology for agriculture. A technology is a combination of management practices to produce a crop, a mixture of crops or to store the products from these, while the agricultural practice is defined by the time and amount of technology components used, such as the preparation of the seedbed, fertilizer use, weeding, etc. (Sangerman-Jarquín et al., 2009). An outstanding example in the Mexican countryside is the automation in irrigated areas and use of tractors, which are components of the technological paradigm of the Green Revolution; the political center of agricultural development in the sixties that only benefit rich producers themselves, the vast majority are marginalized from the benefits of new technologies (Del Valle and Solleiro, 1996). Furthermore, the work on Mexican agricultural mechanization has been scarce (Macera, 1990; Palacios, 2009) if any at all; the serious existing studies only describe the characteristics and impact of tractors as a geographic cluster, where most of them are found in irrigated areas, leaving relegated to areas of rainfed (Macera, 1990). The beginnings of mechanization in the country from the nineteenth century were introduced for the benefit of plantations. Cambio tecnológico y tecnología comunitaria en El Valle Morelia-Queréndaro, Michoacán, México 1309 Un ejemplo sobresaliente en el campo mexicano, es la tecnificación en zonas de riego y la tractorización, los cuales son componentes del paradigma tecnológico de la Revolución Verde, centro de las políticas de desarrollo de la agricultura en los años sesentas; mismas que sólo benefician a los productores ricos, la gran mayoría quedan marginado del beneficio de las nuevas tecnologías (Del Valle y Solleiro, 1996). The usage of tractors has been promoted by the Mexican State and has grown into an ideal, a symbol of prosperity and modernization, which planners, politicians, agronomists and producers have invested, so much so that, the tractors were introduced even in places where its use it’s inconvenient, from the standpoint of economic, environmental and technology involved (Cross, 2002). Por otro lado, los trabajos sobre mecanización en el agro mexicano han sido escasos (Macera, 1990; Palacios, 2009), los estudios serios que hay solo dan cuenta de las características e impactos que ha tenido la tractorización a niveles de agregación geográfica; donde la mayor cantidad de ellos se encuentran en las zonas irrigadas, dejando relegada a las zonas de temporal (Macera, 1990). Los inicios de la mecanización en el país datan del siglo XIX, fue introducida para beneficio de las haciendas. For leaving in doubts about the benefits of mechanization, it is necessary to apply an economic analysis of production costs of different technologies and make a comparison, in this regard, Cruz et al. (2004) mentioned that in absolute terms, production costs are higher in tractor technology when compared to the traditional farming systems, such as slash and burn, in a ratio of two to one. Besides, the use of tractor has incorporated “modern” communities and changes the machines on the floor, resulting in profound changes in the common mind of the producer, considering it as an artifact-animal (Palacios, 2009). La tractorización ha sido promovida por el estado mexicano y ha llegado a convertirse en un ideal, un símbolo de prosperidad y modernización, al que planificadores, políticos, agrónomos y productores han apostado, a grado tal que se han introducido tractores en sitios en donde resulta inconveniente su uso, desde el punto de vista económico, ecológico y de la tecnología implicada (Cruz, 2002). Para dejar en entredicho los beneficios de la mecanización, se requiere aplicar el análisis económico de los costos de producción de las diferentes tecnologías y hacer un comparativo, al respecto, Cruz et al. (2004) mencionan que en términos absolutos, los costos de producción son mayores en la tecnología de tractor al compararlos con los sistemas de cultivo tradicional, como la roza-tumba y quema, en una relación de dos a uno. Aparte, el uso del tractor ha incorporado “modernidad” a las comunidades y los cambios que las máquinas provocan en el suelo se traducen en profundos cambios en la mentalidad habitual del productor al considerarlo como un artefacto-animal (Palacios, 2009). El trabajo que realizan los tractores implica la disminución de jornales para determinado sistema de cultivo. Macera (1990) menciona que un tractor de 70 caballos de fuerza (HP), permite el cultivo de 80 hectáreas al año. El tractor es empleado por los propietarios en sus tierras y por medio de la maquila en terrenos de productores sin tractor, lo cual da como resultado que algunos de ellos establezcan un sistema mixto de trabajo, en donde usan el tractor para las prácticas que requieren más fuerza, como el barbecho, y la tracción animal para actividades más livianas, como la escarda (Turrent y Cortés, 2005). The work made by the tractors lower wages for a given cropping system. Macera (1990) mentioned that a tractor with 70 horsepower (HP), permits the cultivation of 80 hectares per year. The tractor is employed by the owners on their own lands and through the maquila producers in areas without tractors, which results in some of them established a joint working where the tractor used for practices that require more force, such as fallowing, and animal traction for lighter activities such as weeding (Turrent and Cortés, 2005). Regional framework for the study area The valley of Morelia-Queréndaro is located in the central region of the State of Michoacán (Figure 1), at an elevation range between 1 800 and 1 860. The study sites are located in the municipalities of Tarímbaro (Téjaro. North latitude 19° 50 '03'', longitude 101° 05 '10'') and Álvaro Obregón (The Trojes. North latitude: 19° 88' 36'', longitude 101° 05' 63'' and La Presa. North latitude 19° 90' 08'', longitude west 101° 03' 75''. General overview is made in Table 1. The region was selected because: a) it shows locations that originated before the land reform in the region; b) programs and public policies that have affected the region; and c) is presented subsistence and commercial agriculture. In addition, the ejido area of the vessels within the Lake Cuitzeo, which has allowed them to share all the technological changes implemented at the governmental level. Arturo Franco Gaona et al. 1310 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Marco regional de la zona de estudio Ubicación de la zona de estudio, en Michoacán de Ocampo, México El Valle Morelia-Queréndaro se ubica en la Región Centro del estado de Michoacán (Figura 1); cuya altitud oscila entre los 1800 y 1860. Las localidades de estudio se encuentran en los municipios de Tarímbaro (Téjaro. Latitud norte 19 °50 ´03´´; longitud oeste 101° 05´ 10´´) y Álvaro Obregón (Las Trojes. Latitud norte: 19° 88´ 36´´; longitud oeste 101° 05´ 63´´ y La Presa. Latitud norte 19° 90´ 08´´; Longitud oeste 101° 03´ 75´´). Cuya descripción general se hace en el Cuadro 1. La región fue seleccionada porque: a) presenta localidades que se originaron antes de la reforma agraria en la región; b) existen programas y políticas públicas que han afectado a la región; y c) se presenta agricultura de subsistencia y comercial.Además, el área ejidal se encuentran dentro del vaso disecado del lago de Cuitzeo, lo cual les ha permitido compartir todos los cambios tecnológicos implementados a nivel gubernamental. Alvaro Obregón Tarímbaro Michoacán de Ocampo Figura 1. Ubicación de la región de estudio en el Valle MoreliaQueréndaro. Figure 1. Location of the study region in the valley of MoreliaQueréndaro. Cuadro 1. Condiciones generales de los municipios y comunidades de estudio para 2005. Table 1. General conditions of the municipalities and communities of study for 2005. Municipio Á. Obregón Superficie 162.64 km2 Habitantes 18 696 Tarímbaro 258.57 km2 51 479 Comunidad Las Trojes La Presa Téjaro Habitantes 582 689 3 716 Condición Rural Rural Urbana Fuente: elaboración propia con base en información obtenida a partir de INEGI (s. d.). Archivo histórico de localidades. Con datos del II Conteo de Población y Vivienda de 2005. La región tiene un clima templado sub húmedo con lluvias en varano C (w) y temperaturas que oscilan entre 2.5° a 25.1, siendo 15 °C el promedio de temperatura. Con precipitación de 190 mm en el mes más lluvioso del año (julio) y una precipitación promedio anual cercana a los 1 000 mm (López et al., 2002). Los suelos son aluviales, residuales y arcillosos, desarrollados a partir de basaltos, brechas, tobas, andesitas y riolitas; ricos en calcio, magnesio y fierro; moderados en potasio y sodio, adecuados para la agricultura de temporal y de riego (García y Carrillo, 2006). The region has a temperate sub humid climate, with rains in the summer C(w) and temperatures ranging from 2.5 to 25.1°, with 15 °C average temperature. With a precipitation of 190 mm in the wettest month of the year (July) and, an average annual rainfall of 1000 mm (López et al. 2002). The soils are alluvial and residual clays, developed from basalts, breccias, tuffs, andesites and rhyolites, rich in calcium, magnesium and iron, potassium and moderate sodium, suitable for rainfed agriculture and irrigation (García and Carrillo, 2006). Se cultiva principalmente: maíz, frijol, alfalfa, sorgo, trigo, garbanzo, cebolla, jitomate y se cría ganado bovino, porcino, caprino, avícola, equino, ovino y apícola. Se considera que esta región vivió un proceso de modernización agropecuaria desde la construcción del Distrito de Riego Núm. 20, en los años 30, hasta la década de los 80 (García y Carrillo, 2006), de ahí que se requiriere un análisis más profundo para determinar si aún persiste esta condición de modernidad. It is grown mainly maize, beans, alfalfa, sorghum, wheat, chickpeas, onion, tomato and, rising cattle, pigs, goats, poultry, horses, sheep and bees. It is considered that this region underwent a process of agricultural modernization since the construction of the Irrigation District No. 20 in the 30's until the mid-80’s (García and Carrillo, 2006), hence the further analysis required to determine if this condition persists. Cambio tecnológico y tecnología comunitaria en El Valle Morelia-Queréndaro, Michoacán, México 1311 Según el INEGI (s. d.) para el 2006, el principal sector de actividad económica que aporta el mayor porcentaje al Producto Interno Bruto (PIB) del estado es, el de los servicios, con 24.9%; y las actividades: agropecuaria, silvícola y pesca ocupa el cuarto lugar, con 12.5%. According to INEGI for 2006, the main economic sector that contributes the largest percentage of the Gross Domestic Product (GDP) of the State is of services, with 24.9% and the activities: agriculture, forestry and fishing ranks fourth, with 12.5%. Materiales y métodos Materials and methods La investigación partió de la búsqueda de información de gabinete, y posteriormente de campo; para esto se realizaron transeptos por los caminos vecinales de las comunidades de estudio, con el fin de identificar los cultivos y la tecnología utilizada. La información de campo se obtuvo mediante entrevistas a profundidad, con preguntas relativas a la forma en que se venía realizando la agricultura y tecnología utilizada desde el siglo pasado y conformación de las comunidades, hasta la actualidad; poniendo énfasis en el tipo de tecnología utilizada, las modificaciones que ha tenido y sus causas. The research was based on the cabinet information seeking and then the field and for this transepts were made by the roads of the study communities, in order to identify the crops and the technology used. The field data was obtained through in-depth interviews, with questions on how they had been doing agriculture and technology used since the last century and, the formation of communities to the present, with emphasis on the type of technology used and, the changes they have had and their causes. Para considerar a una persona como informante clave, ésta debía ser originaria de la región, haber viviendo el tiempo suficiente en la comunidad para conocerla, ser adulto, de preferencia en plenitud, no importaba el sexo y que estuviera relacionado con la agricultura. A partir de aquí, se utilizó el método de bola de nieve que nos condujo de un informante a otros. Las comunidades estudiadas fueron seleccionadas por estar bien comunicadas, existir una relativa cercanía entre ellas, practican una agricultura, de riego y secano, muy similar, hay una interacción tecnológica entre ellas, poseen ejidos en las inmediaciones del vaso de la Laguna de Cuitzeo y forman parte de los programas implementados por el gobierno, de los cuales obtienen beneficios y sufren los inconvenientes de su aplicación; así también presentan un alto índice de migración. La información obtenida se procesó de manera longitudinal, considerando varias épocas: hacendaria, pequeños propietarios, ejidal y actual; el tipo de prácticas agrícolas y tecnología utilizada en cada una de ellas. Dentro de cada cultivo se tomó en cuenta: tipo, mecanización, condición, herramienta utilizada, tipo de suelo, variedades y si era de temporal o riego. Asimismo, para estimar la tractorización, se obtuvo la cantidad de ellos por comunidad y municipio, con el fin de calcular los parámetros de eficiencia, al relacionar unidades- superficie, cantidad y actividades que realiza en diferentes cultivos, ciclo de trabajo, capacidad de trabajo y los costos de las diferentes actividades agrícolas. In order to consider a person as a key-informant, it should be native to the region, having lived long enough in the community to know it, also being an adult, preferably in full, no matter the sex and related to agriculture. From there, we used the method of snowball, leading us from an informant to others. The communities studied were selected because they are well connected, there is a relative closeness between t hem, practice agriculture, irrigation, very similar technological interaction between them, having suburbs in the vicinity of Cuitzeo Lagoon, part of the programs implemented by the government, of whom profit and suffer the disadvantages of their application, so also have a high migration rate. The information obtained was processed in a longitudinal way, considering several times: plantation, small business owners, ejido and current; the type of agricultural practices and technology used in each. Within each crop, it was taken into account: the type, mechanization, condition, tool used, soil type, variety and whether it was of rainfed or irrigation. Also, in order to estimate the uses of tractors we obtained the number of them by community and municipality, in order to calculate the efficiency parameters, related to the surface units, number and activities undertaken in different crops, duty cycle, capacity for work and costs of the different agricultural activities. Arturo Franco Gaona et al. 1312 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Para calcular la relación superficie y capacidad de trabajo del tractor, se consideró que con un caballo de potencia (Hp) se trabaja una hectárea; para ello se tomó como base constante un tractor pequeño de 60 Hp y se multiplicó por la cantidad de tractores que hay en cada comunidad; resultando la cantidad de hectáreas factibles de trabajar. Se tomó como valor base el tractor de 60 Hp, debido a que es el más pequeño que menciona el Instituto Nacional de Geografía e Informática (INEGI) en los resultados obtenidos a partir del VII Censo Agrícola, Ganadero y Forestal. Finalmente, para entender cómo se ha desarrollado la agricultura y cuál ha sido su presencia y manejo actual y futuro, los sistemas de cultivo se caracterizaron en el tiempo. For calculating the surface and working capacity of the tractor, it was taken that with a horse power (HP) one hectare is labored, for it was taken as constant basis a small tractor of 60 hp and multiplied by the number of tractors in each community, resulting in the number of hectares feasible to work. As the basic value, a 60 HP tractor was taken, since it is the smallest mentioned by the National Institute of Geography and Informatics (INEGI) in the results obtained from the Seventh Census of Agriculture, Livestock and Forestry. Finally, for understanding how the agriculture has evolved and what their presence was and current and future management, farming systems were characterized over time. Resultados y discusión Results and discussion Tecnología agrícola comunitaria Cooperative agricultural technology La tecnología para la realización de las prácticas agrícolas en las comunidades de Las Trojes, La Presa y Téjaro, ha tenido un proceso evolutivo, que dependió básicamente del tipo de tenencia y condición del terreno; favorecido por las condiciones ambientales del valle, propias para la transferencia y apropiación de nuevas técnicas y conocimientos. The technology for the realization of agricultural practices in the communities of Las Trojes, La Presa and Téjaro, has had an evolutionary process, which depended basically on the type and condition of land-tenure, favored by environmental conditions of the valley, typical for transfer and appropriation of new skills and knowledge. Los métodos tradicionales de cultivo utilizados desde principios del siglo XX, en la época hacendaria, se conocen en la zona como “año y vez. Este método consistía en sembrar un año una fracción de tierra y al siguiente año dejarla descansar, a la vez se utilizaba como agostadero, aquí además de pastar el ganado abonaba al terreno con sus hecesx.” y de “a mano”. Este método de cultivo consiste en acondicionar el terreno, mediante la limpia, acomodamiento de las piedras en líneas perpendiculares a la pendiente, cuando el terreno lo permite o realizando hoyos en el suelo pedregoso para colocar la semilla, realizar labores de limpia, cosecha y recolección de los residuos orgánicos, en el caso de que sea posible su extracción, de lo contrario, el rastrojo se dejaba para enriquecer el suelo y consumo del ganado; éstos eran realizados en terrenos de las haciendas y en las pequeñas propiedades. Las herramientas utilizadas en su realización, eran el azadón, la hoz y el machete, el “pizcador” y el “guangoche” o ayate; es decir, sólo instrumentos manuales. En los terrenos planos, las haciendas. Más que haciendas eran grandes ranchos, los cuales se redujeron en 1936, como consecuencia de la aplicación de la reforma agraria en la región. Utilizaban la yunta, el arado de metal con ruedas, ollas de agua, presas, represas y algunos Traditional methods of cultivation used since the early twentieth century, at the time of plantation known locally as “the year and time” and “hand”, these were carried out in parts of the farms and smallholdings. The tools used in their implementation were the hoe, the sickle and the machete, the “picker” and “Guangoche” or cloak, that is, only hand instruments. In the flat lands, the plantations used the yoke, the metal plow with wheels, water pans, dams, reservoirs and some tractors with metal wheels. The main crops were wheat followed by maize, beans, squash and vegetables arranged in poly-crops and the work was done by indentured laborers or workers ‘half’ or ‘the third’. With the land granted to the ejido in 1936, several changes occurred in the technology, because ‘the government gave land but no money to work it’. This forced the people to build and adapt tools to their potential, so it was with the plow ‘stick’, one of the first instruments used by the farmers, developed mostly by themselves, since the body of the plow manufactured with mesquite wood and iron fence, and was pulled by oxen. Grain production is destined for home consumption and the stalks for livestock. Cambio tecnológico y tecnología comunitaria en El Valle Morelia-Queréndaro, Michoacán, México tractores con ruedas de metal. Los principales cultivo eran el trigo, seguido por el maíz, frijol, calabaza y hortalizas, arreglados en policultivo y el trabajo era realizado por peones acasillados o trabajadores “a medias” o “al tercio”. Forma de trabajo que consiste en dividir los gastos del cultivo, en dos o más partes, donde el dueño del predio aporta una parte y quien siembra otra. Al final se reparte la cosecha en dos o tres partes, según acuerdo entre participantes. Con la dotación de tierras al ejido en 1936, varias modificaciones se presentaron en la tecnología, debido a que “el gobierno dio tierra, pero no dinero con que trabajarla”. Ello obligó a la gente a construir y adecuar herramientas a sus posibilidades, así ocurrió con el arado “de palo”, uno de los primeros instrumentos utilizados por los ejidatarios y elaborado en su mayor parte por ellos mismos, ya que el cuerpo del arado se fabricaba con madera de mezquite y la reja de hierro; y era tirado por la yunta de bueyes. La producción de granos se destinaba para el autoconsumo y los esquilmos para el ganado. El rastrojo se apilaba para la época de desabasto o de “secas”; y el ganado se introducía en el terreno en barbecho para que se comiera los residuos de la cosecha y el pie de mata. Cambios tecnológicos Después de la aplicación de la reforma agraria en 1936 en la región, los nuevos ejidatarios iniciaron a trabajar la tierra con la yunta, para 1946 el gobierno federal implementó el programa de lucha contra la fiebre aftosa (Ocádiz, 2001), colocando en la región centros de sacrificio de animales de pezuña hendida, tal es el caos de Singuio, Álvaro Obregón, a donde se aplicaba el método del “rifle sanitario”, esto obligó a deshacerse del ganado vacuno. Por lo cual se originó un cambio en la tecnología agropecuaria, al dejar al campesino sin la yunta para trabajar la tierra. Se puede afirmar que el programa contra la fiebre aftosa fue la punta de lanza para la introducción de la modernización tecnológica en la agricultura de la región, la cual se continuó en 1961, con la Revolución Verde. Los promotores optaron por proporcionar créditos bancarios a los ejidatarios para que pudieran sembrar, criar ganado vacuno y otras especies domésticas; fue a través de estos créditos que se obligaba a la siembra de ciertos cultivos bajo determinada tecnología, y control de la comercialización, situación que persiste hasta la actualidad, esto concuerda con lo expuesto por Del Valle y Solleiro (1996) en su trabajo realizado sobre agroindustrias en México. 1313 The mulch is piled at the time of shortage or ‘dry’ and the cattle were introduced into the land fallow in order to eat the crop residues. Technological changes After the implementation of the agrarian reform in the region in 1936, new ejidatarios began to work the land with the oxen, by 1946 the federal government implemented a program to combat FMD (Ocádiz, 2001), settling in the region slaughters of cloven-hoofed animals, such is the case of Singuio, Álvaro Obregón, where the ‘cleansing rifle’ was used, forcing to get rid of the cattle. Changing the agricultural technology, leaving the farmer without the equipment to work the land. Arguably, the FMD program was the spearhead for the introduction of technological modernization in agriculture in the region, which was continued in 1961 with the Green Revolution. The developers chose to provide bank loans for the ejidatarios so that they could plant, raise cattle and other domesticated species; it was through these loans that required the planting of certain crops under certain technology, and marketing control, a situation that persists to this day, this is consistent with the foregoing by Del Valle and Solleiro (1996) in their work on agribusiness in Mexico. Using the first loans, the farmers realized the conditioning to certain crops and certain ‘technological packages’, including new plant varieties and chemical fertilizers, unknown to them and forced them to modify plants and abandon traditional methods. The first thing that changed was the poly-crop to mono-crop, the disappearance of plants and varieties that had been kept for generations. These changes were more intense in the irrigation area, which introduced hybrid seed corn and other crops such as sorghum fully mechanized and wheat, applying all the elements of the technological package, including water. With the implementation of the green revolution in the region, changes in farming systems were definitive, and stopped using the yoke; losing seeds of white maize, yellow, blue, red, sweet toast and to make ‘ponteduro’ and pinole, the planting method of ‘foot capping’; the sheaves of corn stover up to six meters high disappeared, in which was stored for use as pasture forage for the oxen and were also part of the rural landscape. Livestock grazing in the Arturo Franco Gaona et al. 1314 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Con el ejercicio de los primeros créditos, los campesinos se percataron del condicionamiento a ciertos cultivos y cierto “paquete tecnológico”, en donde se incluían nuevas variedades de plantas y fertilizantes químicos, desconocidos por ellos y que los obligaba a modificar métodos y abandonar plantas tradicionales. Lo primero que cambió fue el policultivo, hacia monocultivo, la desaparición de plantas y variedades que se habían conservado por generaciones. Estos cambios fueron más intensos en la zona de riego, donde se introdujeron semillas híbridas de maíz y otros cultivos totalmente mecanizados como el sorgo y trigo. En los cuales se aplicaba todos los elementos del paquete tecnológico, incluyendo el agua. Con la aplicación de la revolución verde en la región, los cambios en los sistemas agrícolas fueron definitivos, así se dejó de utilizar la yunta de bueyes; se perdieron las semillas de maíz blanco, amarillo, azul, rojo, de dulce para tostar y hacer “ponteduro”. Maíz dulce, tostado, garapiñado con dulce de piloncillo, utilizado como golosina, se repartía en la época de navidad, en las posadas y pinole; Polvo de maíz de color, tostado y mezclado con piloncillo. El método de siembra a “tapa pie”; desaparecieron las gavillas de rastrojo de maíz, hasta de seis metros de altura, en las que se almacenaba la pastura para usarse como forraje para la yunta y que eran parte del paisaje rural. También se perdió el pastoreo del ganado en las parcelas en donde se daba un abonado con las heces que incrementaba la fertilidad, lográndose beneficios, según lo menciona Mazoyer y Laurence (2006). En la actualidad se siembran de 80 a 100 plantas de maíz por hectárea; no se utilizan los residuos de la cosecha anterior, se confina al ganado en espacios alejados de los campos de cultivo, se utilizan insumos químicos y el tractor. “se gana mucho”, mencionan; sin embargo, “también se gasta más”, lo que implica contar con recursos financieros para realizar el siguiente ciclo, debido a que la semilla de la cosecha anterior por ser híbrida, ya no funciona, “no da” se sabe colectivamente, por ello se debe comprar a comerciantes, que imponen precios y uso de productos químicos y biológicos. Del Valle et al. (1996) afirman que las agroindustrias demandantes de materias primas tienen injerencia en las decisiones de qué y cómo producir en el campo, con ello se privilegia un paquete tecnológico. En la actualidad las técnicas de cultivo y la tecnología utilizada han cambiado en la región del valle MoreliaQueréndaro, ajustándose al nuevo paradigma promovido. fields was also lost, which used the manure to increase fertility, achieving benefits as mentioned Mazoyer and Laurence (2006). Now days, from 80 to 100 plants per hectare of maize are planted; the previous crop’s residues are not used; the livestock is confined in small spaces away from the fields; chemical inputs are used and the tractor as well, ‘much has been gained’, they mentioned; however ‘we spend more too’, which implies an adequate financial resources for the next cycle, because the seed of the previous crop to be hybrid, no longer works, ‘doesn’t work’ known collectively, so the traders should buy, which set prices and use of chemical and biological products. Del Valle et al. (1996) stated that, the agro-industries have a say in the decisions about what and how to produce on the field, privileging with a technology package. Currently, cultivation techniques and the technology have changed in the valley region of Morelia-Queréndaro, adjusting to the new paradigm promoted. Agricultural schedules were changed and no longer have direct links to the community celebrations; the producers are betting on irrigated crops planted twice a year and leave the rainfed-land abandoned. Also, beans are no longer cultivated, as a result of the use of herbicides for weeds in maize; this would have lost the product that was sent to market and thus contributed in cash, before the maize was harvested. Currently, across the fields it is clear that agricultural production is focused on the production of fodder for cattle and pigs for meat production and milk for the local market. We found that 67.2% of alfalfa covers the surface, followed by oats and maize (Table 2), a situation often changes from one cycle to another, especially in the case of oats, maize and wheat. Cooperative use of tractors The arrival of tractors in the region occurred in 1946, along with the program against FMD, small and its cost was equivalent to 10 oxen, recently used remittances to buy tractors individually or in partnership, which used to cultivate their own lands and maquila on the grounds of those who do not have this source. The number of tractors in the region attracts attention by virtue of which each municipality or community has high levels, when considering the number of horsepower (HP) Cambio tecnológico y tecnología comunitaria en El Valle Morelia-Queréndaro, Michoacán, México Se modificaron los calendarios agrícolas y dejaron de tener un vínculo directo con las fiestas patronales comunitarias, los productores le apuestan a los cultivos de riego, en donde siembran dos veces al año y dejan abandonados los terrenos de temporal. Así también, el frijol ya no se cultiva, como una consecuencia del uso de herbicidas para malezas en el maíz, con ello se ha perdido el producto que se mandaba al mercado y por ello aportaba dinero en efectivo, antes de la cosecha del maíz. Actualmente, a lo largo y ancho de los campos de cultivo es evidente que la producción agrícola está enfocada a la producción de forrajes para ganado bovino y porcino; para la producción de carne y leche para el mercado local. Se encontró que la alfalfa cubre 67.2 % de la superficie, seguido por la avena y el maíz; (Cuadro 2) situación que suele cambiar de un ciclo a otro, sobre todo en el caso de la avena, el maíz y el trigo. 1315 and compared with the available working area, it was found that, the existing tractor power is well above the available land, this way there are 27 545 HP for 9 531.7 ha in Alvaro Obregon and 15 860 HP for 13 885.3 ha in Tarímbaro. For the case study communities the situation is quite similar, this implies an underutilization of tractors (Tables 3 and 4), a situation which may be explained by the social status and recognition in the communities to the holders of a tractor. The duty cycle of a tractor begins in November, with the land preparation, planting continues and sometimes cropping practices, and in July, therefore, a tractor can handle for 8 months a year if engage in maquila. The best tractors are in greater demand and therefore deal for a longer time, requiring skill, knowledge and quality of work for the driver. Today, the tractor performs various activities during the planting season, which vary in relation to the crop (Table 5). Cuadro 2. Porcentaje de superficie sembrada de los principales cultivos presentes en las comunidades. Table 2. Percentage of acreage of the major crops in the communities. Alfalfa 67.2 Avena 11.29 Maíz 10.23 Trigo 9.92 Elaboración propia con datos obtenidos mediante transecto. Cosecha invierno 2009-2010. Tractorización comunitaria El arribo de los tractores en la región se dio en 1946, junto con el programa contra la fiebre aftosa, eran pequeños y costaban el equivalente a 10 yuntas, recientemente se usan las remesas para adquirir tractores de manera individual o en sociedad, los que se utilizan para cultivar sus propias tierras y para maquila en los terrenos de aquellos que no cuenta con este medio. La cantidad de tractores en la región llama la atención en virtud a que cada municipio o comunidad posee cantidades elevadas, que al considerar el número por caballos de potencia (HP) y compararlo con la superficie laborable disponible se encontró que la potencia de tractores existentes es muy por encima de la tierra disponible, de ésta manera existen 27 545 HP para 9 531.7 ha en Álvaro Obregón y 15 860 HP para 13 885.3 ha de Tarímbaro. Para el caso de las comunidades de estudio la situación es similar, esto implica una subutilización de tractores (Cuadros 3 y 4), situación que posiblemente se explique por el estatus social y reconocimiento en las comunidades a los poseedores de un tractor. Garbanzo 1.61 Acolchados 1.61 Sorgo 1.07 Agave 1.07 It should be noted that this work has considered the smallest tractor (60 HP) mentioned by INEGI for the region; however, these tend to vary widely in its power. The price in maquila activity of the tractor is variable, higher values correspond to fallow, planting with fertilizer, weeding and threshing of wheat and sorghum, which ranges between $700.00 and $800.00 per ha and, the lowest values correspond to activities such as applying herbicides, fertilizing, watering, among others, with prices ranging from $250.00 to $400.00. This variation is due to the time that the tractor is used for each activity, the force required and the crop. In general use, whether rented or own implies a high cost which increases the production costs. Irrigation An important factor that allows the introduction of innovations in agriculture in the region was the irrigation water; this is an enhancer element of the use of other Arturo Franco Gaona et al. 1316 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Cuadro 3. Superficie de tierra arable, tamaño, cantidad y potencia de tractores por municipio. Table 3. Arable land area, size, power and number of tractors per locality. Concepto Álvaro Obregón Tarímbaro 16 264 21 9 531.7 25 865 29 13 885.3 Total de ha del municipio Núm. de núcleos agrarios Total de ha (uso común más parcelado) Tamaño, cantidad y potencia de tractores disponible por municipio. Capacidad (HP) Cantidad tractores A. Hp disponibles Cantidad tractores Hp disponibles para Obregón para arar Tarímbaro arar 62 3 720 21 1 260 Hasta 60 60-85 118 8 555 72 5 220 85-145 Más de 145 Totales 100 26 306 11 500 3 770 27 545 45 29 167 5 175 4 205 15 860 Fuente: elaboración propia, con datos del INEGI (s. d.). Censo agropecuario 2007. Censo ejidal 2007. Tabulados estatales. http://www.inegi.org.mx/sistemas/ TabuladosBasicos/Default.aspx?c=15687&s=est. Cuadro 4. Numero de tractores y hectáreas por comunidad. Table 4. Number of tractors and acres per community. Comunidad Núm. de tractores Núm. de hectáreas Capacidad de trabajo en hectáreas Las Trojes 16 960 Ha** La Presa 10 Riego: 260 Temporal: 350 Riego 270 Téjaro* 7 Riego 144 420 Ha Total 33 1024 1980 Ha 600 Ha Fuente: Elaboración propia, con base a la información obtenida de informantes clave. *Debido al tamaño de la comunidad y a la cantidad de ejidatarios, se tomó una muestra, correspondiente a los ejidatarios con terrenos ubicados en el vaso de la Laguna de Cuitzeo. **Para obtener la capacidad de trabajo se multiplicó el número de tractores por 60 Hp, que corresponde al tractor más pequeño. El ciclo de trabajo de un tractor inicia en el mes de noviembre, con la preparación de la tierra, continua con siembra y en ocasiones se hacen labores de cultivo, ya en el mes de julio, por ello, un tractor puede ocuparse durante 8 meses al año si se dedican a la maquila. Los mejores tractoristas tienen mayor demanda y por ello se ocupan durante mayor tiempo, se requiere habilidad, conocimiento y calidad de trabajo del tractorista. En la actualidad, con el tractor se realizan diversas actividades durante el ciclo agrícola, que varían en relación con el cultivo (Cuadro 5). Es de mencionar que en este trabajo se consideró el tractor más pequeño (60 Hp) que menciona INEGI para la región, sin embargo éstos tienden a variar ampliamente en su potencia. factors typical of modern agricultural technology. The water is obtained at Cointzio Dam and reaches across the Río Grande de Morelia, which crosses agricultural land and communities. There are also deep wells, with up to eight inches, which can irrigate about 60 ha. The method of irrigation is by gravity, via the open air channels and uncoated, water is used for alfalfa, wheat, maize and sorghum. Drip irrigation is rarely used, presented in vegetables for which they get their water from wells and smallholders with a capacity of six inches, which also used padded, thereby achieving greater efficiency in water-use. Cambio tecnológico y tecnología comunitaria en El Valle Morelia-Queréndaro, Michoacán, México 1317 Cuadro 5. Principales actividades que realiza el tractor, por cultivo en la región. Table 5. Main activities of the tractor per crop in the region. Maíz Barbecha Rastra Surcado Siembra, aplicación de abono y herbicidas. Cosecha Riego Empacado del rastrojo y transporte. En ocasiones suele participar en el riego, pero no es algo frecuente. Alfalfa Barbecho Rastra Formación de melgas Siembra, aplicación de abono y de herbicidas. Corte Riego Empacado del rastrojo y transporte. Se riega varias veces durante el año y se fertiliza de dos a tres veces. Trigo Barbecho Rastra Formación de melgas Siembra, aplicación de abono y de herbicidas. Cosecha ---------------------Empacado de rastrojo y transporte. Las actividades son las mismas que la alfalfa, pero no se “chapona”, sólo se aplica herbicida, para el control del Zacate Avena Barbecha Rastra Formación de melgas Siembra, aplicación de abono y de herbicidas. Cosecha ---------------------Empacado de rastrojo y transporte. Las actividades son las mismas que en el trigo, no se “chapona”. Fuente: elaboración propia, con base en entrevistas realizadas a informantes clave. El precio en la maquila del tractor por actividad es variable, los valores más altos corresponden al barbecho, siembra con fertilizante, escarda y trilla del trigo y sorgo, que oscila entre $ 700.00 y $ 800.00 por ha y los valores más bajos corresponden a actividades como aplicar herbicidas, abonar, regar entre otros; con precios que van desde los $ 250.00 hasta los $ 400.00. Ésta variación se debe al tiempo que se utiliza el tractor por actividad, a la fuerza que se requiere y al tipo de cultivo. En general su utilización, ya sea rentado o propio implica un gasto elevado que incrementa costos de producción de los cultivos. Riego Un factor importante que permite la introducción de innovaciones en la agricultura regional, fue el agua para riego, esta constituye un elemento potenciador del uso de otros factores típicos de agricultura tecnificada. El agua se obtiene de la Presa de Cointzio y llega a través del Río Grande de Morelia, el cual cruza los terrenos agrícolas de las comunidades y desemboca en la Laguna de Cuitzeo. También existen pozos profundos, con capacidad de hasta ocho pulgadas, que pueden regar alrededor de 60 ha. El método de riego es por gravedad, vía canales al aire libre y sin revestimiento, el agua se utiliza para el cultivo de alfalfa, trigo, maíz y sorgo. El riego por goteo es poco utilizado, se presenta en hortalizas para lo cual se obtiene el agua de pozos de pequeños propietarios con y capacidad de seis pulgadas, en donde además se usan acolchados, con lo que se lograr mayor eficiencia en el uso del agua. The cost of water depends on the crop, for example, if maize is planted; pays for the cleaning of canals and irrigation rights. In contrast to alfalfa, to pay a fee for culture change, cleaning of canals, irrigation needs is required, which are priced higher than those of maize, due to the increased amount of water used. The region promotes conservation tillage, which involves the use of the machinery of ‘zero tillage’, this brings new equipment needs and cost reduction in payment of maquila; however, significantly increases the payment for chemicals. It is important to find the differences in costs of these two technologies and summarize in the ecological and health damage that their use implies. With regard to livestock, for over 40 years has been promoted through bank loans, whose aim was to articulate the agricultural production for cattle, pigs and minor species, promoted by creating ejido or private organizations. When the organization was successful, it preserved beef and veal production, decreasing the smaller species and pigs. This articulation allowed to increase the producer's income, to add value to the production of grain and forage in the diet of the animals that raises and sells. In this regard Sánchez et al. (2008) commented that, the producers of cows had had positive animals and seek to maintain a balance between the number of cows in Arturo Franco Gaona et al. 1318 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 El costo del agua depende del cultivo, por ejemplo, si se siembra maíz, se paga por la limpieza de los canales y los derechos del riego. En cambio para la siembra de alfalfa, se requiere pagar un derecho por el cambio de cultivo; la limpieza de canales, los riegos necesario, los cuales tienen un precio más elevado que los del maíz, debido a la mayor cantidad de agua que utiliza. En la región se promueve labranza de conservación, lo que implica la utilización de la maquinaria de “cero labranza”, esto trae nuevas necesidades de maquinaria y disminución de gastos en pago de maquila, sin embargo, se incrementa de manera importante el pago por productos químicos. Es importante encontrar las diferencias en costos de estas dos tecnologías y recapitular en los daños ecológicos y a la salud que su uso implica. Con relación a la ganadería, fue promovida hace más de 40 años mediante créditos bancarios, cuyo fin era articular la producción agrícola con al ganado vacuno, porcino y especies menores, promovidos mediante la creación de organizaciones ejidales o entre particulares. Cuando la organización fue exitosa se conservó la producción de ganado vacuno, decreciendo las especies menores y los cerdos. Ésta articulación permitió incrementar los ingresos del productor, al darle un valor agregado a la producción de granos y forrajes en la dieta de los animales que cría y comercializa. Al respecto Sánchez et al. (2008) comentan que los productores de Téjaro y Cotzio buscan mantener un balance entre el número de vacas en producción y el recurso forrajero agrícola disponible, con lo cual se hacen menos vulnerable a las fluctuaciones en el precio de los alimentos concentrados. No obstante los precios de los productos alimenticios balanceados, impuestos por el mercado continúan siendo una limitante. Conclusiones La agricultura regional sufrió grandes trasformaciones, dentro de las cuales destacan el cambio de especies y variedades, aquí el maíz criollo de autoconsumo fue sustituido por trigo, sorgo, alfalfa, para la venta; la sustitución de las yunta de bueyes, cambiado por el tronco de mulas, tiro de caballos y tractor; los abonos orgánicos se sustituyen por fertilizantes químicos, además se agregan los pesticidas y herbicidas. Esto trajo como consecuencia production and agricultural forage resource available, which are less vulnerable to fluctuations in the price of feeds. However, prices balanced foodstuffs, imposed by the market continue to be quite limiting. Conclusions Regional agriculture suffered great transformations, among which include the change of species and varieties, landraces subsistence was replaced by wheat, sorghum, alfalfa, for sale, the replacement of oxen, changed by the trunk mule, horse carts and tractor organic fertilizers are replaced by chemical fertilizers also added pesticides and herbicides. This resulted in the erosion of rural culture, the loss of food self-sufficiency and the establishment of mercantilist agriculture. The technological change in agriculture in the twentieth century in the region Morelia-Queréndaro was promoted through public policies and programs implemented in the Mexican countryside, the consequences have led to the loss of control of the production process by the farmers and the promotion of agriculture for market, where the least beneficiaries are the recipients of programs. The health measure used by the Mexican government for controlling FMD in the region, led to an imbalance in the economy of the farmers, by depriving them of the means of traditional traction and presented the tip of the spear of the introduction of technological change, saving labor, leading to migration while establishing the foundation for mechanized agriculture in general production of goods. The region underwent a process of productive restructuring where it goes from traditional crops to the production of fodder and industrial raw materials, this change is characterized by the use of the best productive resources such as land, flat, deep and water irrigation, while the land is marginalize without these features. End of the English version Cambio tecnológico y tecnología comunitaria en El Valle Morelia-Queréndaro, Michoacán, México la erosión de la cultura campesina, la pérdida de la autosuficiencia alimentaria y el establecimiento de una agricultura mercantilista. Los cambios tecnológicos en la agricultura del siglo XX de la Región Morelia-Queréndaro fueron promovidos mediante políticas públicas y programas aplicados al campo mexicano, cuyas consecuencias han llevado a la pérdida de control del proceso productivo por los campesinos y el impulso a una agricultura para el mercado, en donde los menos beneficiados son los destinatarios de los programas. La medida sanitaria usada por el gobierno mexicano para el control de la fiebre aftosa en la región, originó un desajuste en la economía de los campesinos, al privarlos del medio de tracción tradicional, y fue la punta de la lanza de la introducción de cambios tecnológicos ahorradores de mano de obra, que desemboca en migración a la vez que se establecen las bases para la mecanización y en general una agricultura productora de mercancías. La región sufrió un proceso de reconversión productiva en donde se pasa de cultivos tradicionales a una producción de forrajes y materias primas industriales, este cambio se distingue por el uso de los mejores recursos productivos, como son los terrenos, planos, profundos y con agua de riego, a la vez se marginan los terrenos sin estas características. Literatura citada Aguilar, C. C. 2005. Naturaleza del cambio tecnológico y el crecimiento económico. Contribuciones a la Economía. 23 p. En línea: http://www.eumed.net/ ce/2005/cac/index.htm. Fecha de consulta: Junio de 2011. Arellano, H. A. 1999. La producción social de objetos técnicos agrícolas. Coordinación General de Investigación y Estudios Avanzados. Universidad Autónoma del Estado de México. México. 289 p. Cruz, L. A. 1997. …y sigue la yunta andando. Tracción animal en la agricultura de México. Universidad Autónoma de Chapingo (UACH). Texcoco, Estado de México. 173 p. Cruz, L. A. 2002. 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Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas Vol.3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 p. 1321-1332 Producción de alfalfa (Medicago Sativa L.) cultivada con riego sub-superficial y diferentes niveles de fósforo* Alfalfa production (Medicago Sativa L.) under sub-surface irrigation and different levels of phosphorus José Alfredo Montemayor Trejo1§, José Luis Woo Reza2, Juan Munguía López3, Abel Román López4, Miguel Ángel Segura Castruita1, Pablo Yescas Coronado1 y Ernesto Frías Ramírez1 Instituto Tecnológico de Torreón. Carretera Torreón-San Pedro, km 7.5. Torreón, Coahuila, México. Tel. 01 871 7507198. ([email protected]), (pyescas@hotmail. com), ([email protected]). 2Facultad de Agronomía Universidad Autónoma de San Luis Potosí, km 14.5. Carretera San Luis Potosí-Matheuala Ejido Palma de la Cruz, Soledad de Graciano Sánchez. C. P. 78321. San Luis Potosí, SLP. México. Tel. 01 444 8524056. ([email protected]). 3Centro de Investigación en Química Aplicada. Blvd. Enrique Reyna 140 Saltillo, Coahuila, México. Tel. 01 844 4389858. ([email protected]). 4CENID-RASPA INIFAP, km 6.5 margen derecha Canal Sacramento Gómez Palacio, Durango. México. Tel. 01 871 1590104 ([email protected]), ([email protected]). §Autor para correspndencia:[email protected]. 1 Resumen Abstract La sobre explotación de las aguas subterráneas en la Comarca Lagunera de Coahuila y Durango, México, hace indispensable la incorporación de técnicas de ferti-irrigación para mejorar la eficiencia en el agua. El objetivo de esta investigación fue evaluar la producción de materia seca (MS) y la eficiencia y consumo del agua en el cultivo de alfalfa con cuatro dosis de fósforo (P) inyectados a través del sistema de riego sub superficial. La investigación se realizó durante los años 2007 y 2008 en la empresa Vermiorganic, S. P. R. de R. L., del municipio de Torreón, Coahuila. El sistema de riego incluyó cintas de goteo separadas a 1.5 m e instaladas a 15 cm de profundidad. Se sembró la variedad Excelente HQ Plus a una densidad de 40 kg ha-1. Los tratamientos evaluados fueron cuatro dosis de inyección de fósforo aplicados después de cada corte: 0, 4, 8 y 12 kg P ha-1. Se utilizó un diseño en bloques completos al azar con cuatro repeticiones y la parcela experimental consistió de una superficie de 120 m2. Se realizaron seis cortes para evaluar el rendimiento de materia seca, lámina de riego aplicada, lámina evaporada de un tanque tipo “A” y la eficiencia en el uso del agua. La aplicación de 12 kg de P ha-1 incrementó 26% la producción de materia seca The over-exploitation of the groundwater in the Laguna region of Coahuila and Durango, Mexico makes it essential to incorporate techniques of ferti-irrigation to improve water efficiency. The objective of this research was to evaluate the production of dry matter (DM) and, the water efficiency and water consumption in alfalfa, with four doses of phosphorus (P) injected through the sub-surface irrigation system. The research was conducted during 2007 and 2008 in the company Vermiorganic, S. P. R de R. L, municipality of Torreón, Coahuila. The irrigation system included separated drip tapes at 1.5 m installed at 15 cm depth. The variety Excelente HQ Plus was planted at a density of 40 kg ha-1. The evaluated treatments were four levels of phosphorus injections applied after each cut: 0, 4, 8 and 12 kg P ha-1. A randomized complete block design was used with four replications and the experimental plot consisted of an area of 120 m2. Six cuts were mate to evaluate the dry matter yield, the irrigation applied, evaporated water from a tank type ‘A’ and, the efficiency in water-use. The application of 12 kg P ha-1 increased 26% of dry matter production compared with the control without application. The highest efficiency * Recibido: noviembre de 2011 Aceptado: junio de 2012 José Alfredo Montemayor Trejo et al. 1322 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 con respecto al testigo sin aplicación. La mayor eficiencia en el uso del agua se obtuvo en los cortes realizados a los 271 (2.3 kg MS m-3 de agua) y 312 días después de siembra (2.63 kg MS m-3 de agua). El consumo promedio de agua fue de 0.63 cm dia-1 y la evaporación de 0.84 cm dia-1. Palabras clave: alfalfa, fertilización, riego por goteo. Introducción La alfalfa (Medicago sativa L.), es una de las leguminosas más utilizadas para la alimentación de ganado bovino en las regiones áridas y semiáridas de México (Mendoza et al., 2010). El área que se cultiva con alfalfa en México, es de 156 141 hectáreas y se obtiene un rendimiento promedio de 19.8 t ha-1 año-1 de forraje henificado (CONAGUA, 2010). Durante el ciclo agrícola 2009, se sembró una superficie de 38 501 ha con alfalfa en la Comarca Lagunera (El Siglo de Torreón, 2011). Esta región se localiza entre los estados de Coahuila y Durango y está incluida en el Distrito de Riego (DDR) 017. En este distrito se acostumbra a irrigar la alfalfa con agua del subsuelo, mediante la aplicación de dos metros de lámina de agua en un sistema de riego por gravedad (CONAGUA, 2010). Este sistema presenta baja eficiencia en la aplicación del agua (Cruz y Levine, 1998). Lo anterior, ha provocado la necesidad de incorporar otro tipo de tecnologías para el manejo y aprovechamiento del agua, así como para la aplicación de agroquímicos en la producción de cultivos (Godoy et al., 2003). El empleo de cintas de riego con emisores sub-superficiales, ha disminuido el volumen de agua utilizado en la producción agrícola hasta 40% y se ha incrementado significativamente el rendimiento de los cultivos (Camp, 1998; Camp et al., 2000). En el sistema de riego sub-superficial la aplicación del agua está en función de las necesidades de evapotranspiración diaria del cultivo y se pueden evitar déficit hídricos en la planta, debido a la aplicación constante de bajos volúmenes de agua (Barth, 1995). Se ha establecido que la satisfacción de la demanda diaria de agua del cultivo induce una mayor producción de MS, debido a que existe una relación lineal entre la producción de biomasa y la utilización del agua (Shafer et al., 1988). El riego sub-superficial (RGS) ha sido probado con efectividad en la producción de cultivos como alfalfa (Bui y Osgood, 1995; Colaizzi et al., 2004; Kazumba et al., 2010). Este sistema de riego se utilizó en la producción de alfalfa y se obtuvieron rendimientos de 24.3 y 23.1 t ha-1 water-use was obtained in the cuts made at 271 (2.3 kg DM m-3 of water) and 312 days after planting (2.63 kg DM m-3 of water). The average water consumption was 0.63 cm day-1 and the evaporation of 0.84 cm day-1. Key words: alfalfa, drip irrigation, fertilizer. Introduction Alfalfa (Medicago sativa L.) is one of the most used legumes for feeding cattle in arid and semiarid regions of Mexico (Mendoza et al., 2010). The area cultivated with alfalfa in Mexico is 156 141 hectares and obtained an average yield of 19.8 t ha-1 year-1 of forage (CNA, 2010). During the crop season in 2009, an area of 38 501 ha was planted with alfalfa in the Laguna District (El Siglo de Torreón, 2011). This region is located between the States of Coahuila and Durango and is included in the Irrigation District (DDR) 017. This district is used to irrigate alfalfa with groundwater by applying two meters of water in a gravity irrigation system (CNA, 2010). This system has low efficiency in water application (Cross and Levine, 1998). This has led to the need to incorporate other technologies for the management and use of water, and for pesticide application in crop production (Godoy et al., 2003). The use of irrigation tapes with sub-surface issuers has decreased the volume of water used in agricultural production up to 40% and significantly increased crop yields (Camp, 1998; Camp et al., 2000). In the system of sub-surface irrigation, water application is based on the needs of daily evapotranspiration and, crop water deficit can be avoided on the ground, due to the constant application of low volumes of water (Barth, 1995). It has been established to the satisfaction of the crop, water increases production of DM, because there is a linear relationship between biomass production and water use (Shafer et al., 1988). The sub-surface irrigation (SDI) has been proven effective in the production of crops such as alfalfa (Bui and Osgood, 1995; Colaizzi et al., 2004; Kazumba et al., 2010). This irrigation system was used in the production of alfalfa and obtained yields of 24.3 and 23.1 t ha-1 year-1 in two consecutive years (Kazumba et al., 2010). The alfalfa forage production is related to the amount of nutrients available for growth of this legume. It has been shown that alfalfa extracts large amounts of soil nutrients, that must be replaced to prevent its deficiency Producción de alfalfa (Medicago Sativa L.) cultivada con riego sub-superficial y diferentes niveles de fósforo año-1 en dos años consecutivos (Kazumba et al., 2010). La producción de forraje en alfalfa está relacionado con la cantidad de nutrientes disponibles durante el crecimiento de esta leguminosa. Se ha demostrado que la alfalfa extrae grandes cantidades de nutrientes del suelo, mismos que deben reponerse para evitar que su deficiencia restrinja el potencial de crecimiento de las plantas entre los cortes de forraje (Schulze y Drevon, 2005; Abu-Qamar et al., 2006). El fósforo (P) es uno de los nutrientes que inf luyen de manera importante en el crecimiento de la alfalfa, debido a su requerimeinto en diferentes funciones bioquímicas de la planta y su deficiencia reduce la cantidad y calidad del forraje (Picone et al., 2003; Mikkelsen, 2004). La alfalfa muestra respuesta significativa al incremento en las dosis de aplicación de P (Berrada y Westfall, 2005). Este nutriente se incorpora al suelo en una sola aplicación al inicio del ciclo, independientemente del sistema de riego que se utilice y el número de cortes de forraje realizados en alfalfa (Karagić et al., 2008). Existe escases de conocimiento de la respuesta que tiene la alfalfa al incremento en la aplicación de P en forma fraccionada, después de cada corte a través de RGS. Se ha establecido la posibilidad que el rendimiento de forraje en alfalfa se incremente mediante la aplicación de fósforo por RGS después de cada corte. El objetivo de este trabajo fue establecer la relación que existe entre el rendimiento de forraje de la alfalfa, eficiencia en el uso del agua y la aplicación de fósforo después de cada corte mediante un sistema de riego por goteo sub superficial. Materiales y métodos La Comarca Lagunera comprende parte de los estados de Durango y Coahuila, México, se encuentra entre las latitudes 24° 59’ y 26° 53’ latitud norte y longitudes 101° 41’ y 104° 61’ longitud oeste y tiene una altitud media de 1 170 m. El clima de la región es clasificado como BW (h’) hw (e) (García, 1988) que corresponde al tipo seco desértico con un régimen de lluvias en verano y variabilidad extremosa de la temperatura. La precipitación promedio anual es de 250 mm, concentrada en los meses de junio a septiembre. Esta precipitación contrasta con el promedio de evaporación anual de 2 400 mm (García, 1988). El trabajo se realizó en un suelo franco-arcilloso, en el lote experimental se colectaron cinco sub-muestras de suelo (dos kilogramos, aproximadamente) de la capa superficial (0-30 cm). 1323 that restricts the potential for the plant growth between cuttings (Schulze and Drevon, 2005; Abu-Qamar et al., 2006). Phosphorus (P) is one of the nutrients that have a major inf luence on the growth of alfalfa because of its need in different biochemical functions of the plant and, its deficiency reduces the amount and quality of forage (Picone et al., 2003; Mikkelsen, 2004). Alfalfa shows significant response to increased application rates of P (Berrada and Westfall, 2005). This nutrient is added to the soil in a single application at the beginning of the cycle, regardless of the irrigation system used and the number of cuts made in alfalfa forage (Karagić et al., 2008). There is scarcity of knowledge on the response that has alfalfa when increasing P, application in installments after each cut through RGS. It has been established the possibility that, the forage yield in alfalfa is increased by applying phosphorus after each cut. The aim of this study was to establish the relationship between forage yield of alfalfa, efficient water use and application of phosphorus after each cut by a system of sub-surface drip irrigation. Materials and methods The Laguna region comprises the States of Durango and Coahuila, Mexico, located between latitudes 24° 59' and 26° 53' north and longitude 101° 41' and 104° 61' west longitude and has an average elevation of 1 170 m. The climate of the region is classified as BW(h') hw (e) (García, 1988) corresponding to the type with a dry desert in summer rainfall and variability of extremes of temperature. The average annual rainfall is 250 mm, concentrated in the months June to September. This precipitation contrasts with the average annual evaporation of 2 400 mm (García, 1988). The work was performed in a clay loam soil in the experimental plot were five sub-samples of soil collected (two pounds or so) of the surface layer (0-30 cm). These samples were dried at room temperature in the shade, subsequently mixed to obtain a composite sample. Units of this sample were selected randomly, while the rest of the soil was crushed and sieved in a 2 mm sieve for physical and chemical analyzes in the laboratory (Table 1). Field capacity (CC), permanent wilting point (PMP) and bulk José Alfredo Montemayor Trejo et al. 1324 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Estas muestras se secaron a temperatura ambiente y a la sombra, posteriormente se mezclaron para obtener una muestra compuesta. Agregados de esta muestra fueron seleccionados aleatoriamente, mientras que el resto del suelo se molió y tamizó en una malla de 2 mm para su análisis físicos y químicos en laboratorio (Cuadro 1). La capacidad de campo (CC), punto de marchitamiento permanente (PMP) y la densidad aparente (Da) fueron determinados por el método de la olla de presión y parafina respectivamente; aparte se determinó el fósforo disponible para utilizarlo al momento de proponer las dosis de aplicación. El sistema de riego se instaló en una superficie de 0.75 ha. Este sistema constó de cinta de riego con espesor calibre 15 mil (0.375mm), separaciones entre ellas de 1.5 m a una profundidad de 15 cm con goteros espaciados a 30 cm y un gasto de 2.5 litros por hora por metro lineal (Lh-1- m). density (Da) were determined by the method of the pressure cooker and paraffin respectively, besides the available phosphorus was determined to use when proposing the dose application. The irrigation system was installed in an area of 0.75 ha. This system consisted of irrigation tape with a thickness gauge of 15 mil (0.375 mm), separations between them of 1.5 m at a depth of 15 cm with emitters spaced 30 cm and a consumption of 2.5 liters per hour per linear meter (Lh-1-m). In the main pipe a volumetric meter was installed and a venturi fertilizer injector. The variety used in the planting was Excelente HQ Plus, with a density of 40 kg ha-1 of pelleted seed. Subsequently, gravity irrigation was applied to achieve germination. The treatments were determined in Cuadro 1. Características de humedad a capacidad de campo, punto de marchitez permanente, densidad aparente y niveles iniciales de nitrógeno, fosforo y potasio del suelo en el lote experimental. Table 1. Characteristics of moisture at field capacity, wilting point, bulk density and initial levels of nitrogen, phosphorus and potassium from the soil in the test group. C.C (cm3 cm-3) 0.28 P.M.P(cm3 cm-3) 0.17 Da (gr cm-3) 1.4 En la tubería principal se instaló un medidor volumétrico y un inyector de fertilizante tipo venturi. La variedad que se utilizó en la siembra fue la Excelente HQ Plus, con una densidad de siembra de 40 kg ha-1.de semilla peletizada. Posteriormente, un riego por gravedad se aplicó para lograr la germinación de las semillas de alfalfa. Los tratamientos evaluados fueron determinados en un arreglo factorial A x B, donde el factor A consistió de la dosis de fósforo con cuatro niveles (0, 4, 8 y 12 kg ha-1); agregada al suelo en el agua de riego después de cada corte. El factor B fue la fecha de corte, integrada por seis cortes (los cuatro primeros se realizaron cada cuatro semanas y los dos últimos cada seis semanas). Las unidades experimentales fueron de seis metros de ancho por veinte metros de longitud, distribuidas en un diseño de bloques al azar. Las variables a evaluar dentro de cada unidad fueron la lámina de riego aplicada con el RGS y el rendimiento de materia seca por corte y anual. Las láminas y tiempos de riego para el sistema de RGS se obtuvo con la ecuación de (Boswell, 1990) modificada al sistema métrico decimal por (Montemayor et al., 2010) esta se expresa como: Tr= [(S * Et)/ (Q * Ea)] donde: Tr= tiempo de riego en h; S= separación de cintas en m; Et= evapotranspiración del cultivo en m dia-1; Q= gasto de la cinta por metro lineal en m3 h-1 y Ea= eficiencia de aplicación. N-NO3(mg kg-1) 63.9 P (mg kg-1) 14.3 K (mg kg-1) 1045 a factorial arrangement A x B, where the factor A consisted of four doses of phosphorus levels (0, 4, 8 and 12 kg ha- 1), added to the soil in irrigation water after each cut. The factor B was the cutoff date, consisting of six cuts (the first four were done every four weeks and the last two every six weeks). The experimental units were six feet wide by twenty feet long, distributed in a randomized block design. The variables assessed within each unit were the irrigation applied to the RGS and the dry matter yield and annual cut. The slides and run times for the RGS system was obtained with equation of Boswell (1990), modified by the metric system by Montemayor et al. (2010) expressed as: Tr= [(S * Et)/ (Q * Ea)] where: Tr= irrigation time in hours, S = separation of ribbons in meters, Et= crop evapotranspiration in m day-1, Q= flow of the tape per meter in m3 h-1 and Ea= application efficiency. The crop evapotranspiration was estimated with the evaporation of a tank type ‘A’ multiplied by a coefficient of 0.75 (Doorenbos and Pruitt, 1974; Smajstrla Locascio, 1995). Harvesting was done manually, started on April 18th, 2008. Within each experimental unit was collected in a random sample of forage of one square meter, the weight of forage dry matter was made. In order to obtain the percent dry Producción de alfalfa (Medicago Sativa L.) cultivada con riego sub-superficial y diferentes niveles de fósforo La evapotranspiración del cultivo fue estimada con la evaporación de un tanque tipo “A” multiplicada por un coeficiente de 0.75 (Doorenbos y Pruitt, 1974; Locascio y Smajstrla, 1995). La cosecha se realizó en forma manual y se inició el 18 de abril de 2008. Dentro de cada unidad experimental se colectó en forma aleatoria una muestra de forraje de un metro cuadrado, el peso de forraje verde fue convertido a materia seca. Para obtener el porcentaje de materia seca en cada corte, se tomó una muestra en verde y se secó en estufa de aire forzado marca Binder modelo BD a 60 °C, por un periodo de 72 h. El análisis de varianza fue realizado para cada corte, así como para la producción total de biomasa de los seis cortes. El peso seco por corte, se acumuló con respecto a los días transcurridos entre cada corte, posteriormente se utilizó el método de regresión lineal simple y se correlacionaron los días después de siembra (DDS) versus materia seca acumulada. El modelo se expresa como: Yij= β1Xi + β0 + eij donde Yj= materia seca kg ha-1; Xi = días después de siembra; β1 = pendiente de la recta (kg día-1); β0= intercepto en el origen (kg) y eij= errores del modelo con media cero y varianza uno. Para diferenciar los modelos estadísticamente se compararon los parámetros β1 pendiente de la recta o producción diaria mediante una prueba de Student “t” (p= 0.05). El mismo método fue utilizado para estimar el consumo promedio diario de agua por el cultivo y la evaporación promedio diaria, al correlacionar los días después de siembra versus lámina de agua aplicada y lámina evaporada. Por último, la eficiencia del uso del agua fue calculada para cada uno de los tratamientos, para ello se utilizaron los resultados de materia seca y el volumen total de agua aplicado. 1325 matter in each cut, a sample was taken in green and dried in a forced air oven to mark Binder BD 60 °C for a period of 72 h. The analysis of variance was performed for each cut, and for total biomass production of the six cuts. The dry weight per cutting, accumulated over the days between each cut, then used the simple linear regression method and correlated the days after planting (DAP) versus cumulative dry matter. The model is expressed as: Yij= β1 Xi + β0 + eij where Yj= kg dry matter ha-1, Xi= days after planting, β1= slope of the line (kg day-1), β0= intercept at the origin (kg) and eij= error of the model with zero mean and unit variance. In order to differentiate the models statistically the parameters β1 slope of the line or daily production by a Student test ‘t’ (p= 0.05) were compared. The same method was used to estimate the average daily consumption of water by the crop and the average daily evaporation, by correlating versus days after planting depth of applied water and evaporated. Finally, the water use efficiency was calculated for each of the treatments used for these results of dry matter and the total volume of water applied. Results and discussion Forage dry matter yield Rendimiento de materia seca de forraje The Table 2 shows the dry matter yields for the six cuts made in the first cut at 144 DDS, yields did not differ among treatments, which indicates that the experiment is homogeneous in terms of material production and consequently the initial conditions of soil fertility since the application of fertilizers began in the 130 DDS, fourteen days before the first cut. However, the highest yield of 3 854 kg DM ha-1 was in the treatment of 8 kg P ha-1 and the lowest yields were obtained in the experimental units applied 4 and 0 kg ha-1 of P, with a value of 3 643 kg ha-1. En el Cuadro 2, se muestran los rendimientos de materia seca para los seis cortes realizados, en el primer corte a los 144 DDS los rendimientos no difirieron estadísticamente entre tratamientos, lo cual nos indica que el experimento es homogéneo en cuanto a la producción de materia seca y por consiguiente a las condiciones iniciales de la fertilidad del suelo, dado que la aplicación de fertilizantes se inició a los 130 DDS, catorce días antes del primer corte. Sin embargo, el mayor rendimiento de 3 854 kg de MS por ha-1 fue en el The second cut made to the 174 DDS, statistical different between treatments. The matter was higher in the treatment of 8 kg ha-1 in treatments of 12 and 4 kg P ha-1 yields were 3 384 and 3 102 kg ha-1, respectively, although there was no statistical difference found on these three treatments. In terms of treatment zero phosphorus application, its production was statistically lower compared to the other treatments. The third cut was made at 206 DDS, and differences were found. Resultados y discusión José Alfredo Montemayor Trejo et al. 1326 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 tratamiento de 8 kg P ha-1 y los menores rendimientos, se obtuvieron en las unidades experimentales donde se aplico 4 y 0 kg ha-1 de P; con un valor de 3 643 kg ha-1. The yield was found on the treatment with 12 kg ha-1 of P. However, this did not differ with respect to the treatment with 8 and 4 kg ha-1 of P, but if it was with respect to the treatment Cuadro 2. Comparación de medias de producción de materia seca de forraje (kg ha-1) en función de los niveles de fosforo para seis cortes de alfalfa. Table 2. Comparison of average production of forage dry matter (kg ha-1) based on phosphorus levels for six cuts. Tratamiento T1(12 kg P) T2 (8 kg P) T3 (4 kg P) T4 (0 kg P) cv √cme Corte1 3760a 3854a 3643a 3643a 12.74 474.4 Corte2 3572a 3384a 3102a 2303b 7.47 230.7 Corte3 4371a 3760ab 3666ab 3149b 12.4 457.2 Corte4 3948a 3713a 3384ab 2867b 8.52 296.4 Corte5 3507a 2915b 2704b 2028c 9.08 245.5 Corte6 3800a 3419ab 3116bc 2855c 7.73 255 Cortes µ 3826ª 3507b 3269b 2807c 11.4 381.9 abc valores con la misma letra son estadísticamente iguales; Prueba de Tukey (p= 0.05); µ= valor medio. El segundo corte realizado a los 174 DDS, se encontró diferencia estadística entre los tratamientos. La materia seca fue mayor en el tratamiento de 8 kg ha-1, en los tratamientos de 12 y 4 kg ha-1 de P los rendimientos fueron de 3 384 y 3 102 kg ha-1 respectivamente, aunque no hubo diferencia estadística entere estos tres tratamientos. Con respecto al tratamiento de cero aplicación de fosforo, su producción fue estadísticamente menor con respecto al resto de los tratamientos. El tercer corte fue realizado a los 206 DDS, y se encontraron diferencias entre los tratamientos. El rendimiento mayor fue encontrado en el tratamiento de 12 kg ha-1 de P. Sin embargo, éste no fue diferente con respecto a los tratamientos de 8 y 4 kg ha-1 de P, pero si lo fue con respecto al tratamiento de cero aplicación de P. El corte cuatro fue a los 236 días después de siembra, los rendimientos mayores fueron en los tratamientos de 12 y 8 kg de P ha-1 y los menores rendimientos en los tratamientos de 4 y 0 kg de P ha-1, éstos fueron estadísticamente iguales. En el quinto corte, los tratamientos de 8 y 4 kg de P, fueron estadísticamente iguales, e inferiores a la aplicación de 12 kg de P, y se observo una mayor tendencia de incremento en la producción de materia seca en respuesta a la fertilización fosfatada. Así, el tratamiento de 12 kg de P produjo 48% más con respecto al testigo. Berg et al. (2003), evaluó durante un periodo de cinco años aplicaciones de 0 a 150 lb de P2O5 y encontró diferencias hasta de 4 050 kg ha-1 de materia seca. En el sexto corte la producción de MS mostro una tendencia lineal similar al quinto corte, pero con rendimientos mayores para cada tratamiento. Así, el tratamiento de 12 kg de P ha-1 of zero P application, the fourth was cut at 236 days after planting, the yields were higher in the treatments of 12 and 8 kg P ha-1 and, the lower yields in the treatments 4 and 0 kg P ha-1, were statistically equal. In the fifth cut, the treatments 8 and 4 kg P were statistically equal, and below the application of 12 kg P, and observed a greater tendency of increase in dry matter production in response to P fertilization. Thus, the treatment of 12 kg of P had 48% more compared with the control´s. Berg et al. (2003) evaluated over a period of five applications from 0 to 150 lb P2O5 and found differences of up to 4 050 kg ha-1 of dry matter. In the sixth cut, DM production showed a linear trend similar to the fifth cut, but with higher yields for each treatment. Thus, the treatment of 12 kg P ha-1 produced 25% more with respect to the zero P application; with respect to the average of the six cuts in the treatment of 12 kg P ha-1 an average yield of 3 826 kg ha-1 was obtained. Morales et al. (2006) evaluated 14 varieties of alfalfa in twelve cuts and reported an average yield of 4.16 t ha-1 per cut. The production increased 36% when applying 12 kg P ha-1 after each cut with respect to the zero P application. Berardo et al. (2007) reported 24% differences in dry matter production in the first year and 67% in the second year of alfalfa production to fertilize with 100 units of P and compared with respect to the control of zero application of phosphorus. In the treatments with 8 and 4 kg P ha-1 the increased production was 24 and 16% respectively. Producción de alfalfa (Medicago Sativa L.) cultivada con riego sub-superficial y diferentes niveles de fósforo produjo 25% más con respecto a la cero aplicación de P. Con respecto a la producción media de los seis cortes, en el tratamiento de 12 kg ha-1 de P se obtuvo un rendimiento medio de 3 826 kg ha-1. Morales et al. (2006) evaluó 14 variedades de alfalfa en doce cortes y reporta un rendimiento medio de 4.16 t ha-1 por corte. La producción se incremento 36% más al aplicar 12 kg ha-1 de P después de cada corte con respecto a la cero aplicación de P. Berardo et al. (2007), reporta diferencias 24% en producción de materia seca en el primer año y 67% en el segundo año de producción en alfalfa al fertilizar con 100 unidades de P y compararlas con respecto a un testigo de cero aplicación de fosforo. En los tratamientos de 8 y 4 kg de P ha-1 el incremento de la producción fue 24 y 16% respectivamente. Models of dry matter accumulated in terms of days after sowing and level of phosphorus applied The Figure 1 presents the models for each treatment, dry matter accumulated forage from the first to sixth cut, these were performed at 144, 174, 206, 236, 271 and 312 days after sowing, the models were found linear, with coefficients of determination (r2) on the order of 0.98 to 0.99. Díaz y Buschiazzo (2004) found a high linear relationship between relative dry matter production in alfalfa and extractable phosphorus levels in four extraction methods, and mentioned that the answer to this element may be limited by the availability of other elements such as sulfur magnesium and zinc. 25000 La Figura 1, presenta los modelos para cada tratamiento, de la materia seca de forraje acumulada del primero al sexto corte, estos fueron realizados a los 144, 174, 206, 236, 271 y 312 días después de siembra, los modelos encontrados fueron de tipo lineal, con coeficientes de determinación (r2) del orden de 0.98 a 0.99. Díaz y Buschiazzo (2004) encontraron una alta relación lineal entre la producción relativa de materia seca en alfalfa y niveles de fósforo extraíble en cuatro métodos de extracción, y mencionan que la respuesta a este elemento puede estar limitada a la disponibilidad de otros elementos tales como azufre magnesio y zinc. Las pendientes de los modelos expresan la tasa de producción de materia seca de forraje (kg ha -1 día-1). Diferencias estadísticas fueron encontradas entre los tratamientos. Así, el tratamiento de 12 kg de P ha-1 produjo 116.13 kg ha-1 día-1, este es mayor con respecto a los tratamientos de 4 y 0 kg ha-1de P aplicado (Cuadro 3). El tratamiento de 8 kg de P ha-1 fue estadísticamente igual al tratamiento de 4 kg de P ha-1. Sin embargo, ambos tratamientos superan a la producción obtenida con la aplicación de 0 kg ha-1, la cual fue de 77.04 kg ha-1 día-1. Esta producción es 33, 25 y 20 por ciento menor a los tratamientos de 12, 8 y 4 kg ha-1 de P aplicado. Berado et al. (2007) encontró una pendiente de 97.33 kg ha-1 día-1 al evaluar dosis de fertilización de fosforo de 0, 50 y 100 unidades y es similar a la reportada por (Berardo y Marino, 2000), en un cultivo sin marcadas limitaciones de agua y cita que supera a la reportada por (Vivas y Guaita, 1997). 20000 Materia seca (kg/ha-1) Modelos de producción de materia seca acumulada en función de los días después de siembra y nivel de fósforo aplicado 1327 y12= 116.1x - 12568 R² = 0.993 y8= 103.5x - 10607 R² = 0.992 15000 y4= 96.41x - 9796. R² = 0.991 10000 y0= 77.40x - 7191. R²= 0.988 5000 0 140 190 240 290 Días despues de siembra 12 kg P 8 kg P 4 kg P 0 kg P 340 Figura 1. Producción de materia seca en función de los días después de siembra para cada nivel de fosforo aplicado. Figure 1. Dry matter production in terms of days after sowing for each level of phosphorus applied. The slopes on the models express the rate of production of forage dry matter (kg ha-1 day-1). Statistical differences were found between the treatments. Thus, the treatment with 12 kg P ha-1 produced 116.13 kg ha-1 day-1, this is higher than the treatments with 4 and 0 kg ha-1 (Table 3). The treatment with 8 kg P ha-1 was statistically equal to 4 kg P ha-1. However, both treatments are superior to the production obtained with the application of 0 kg ha-1, 77.04 kg ha-1 day-1. This production is 33, 25 and 20 percent less than the treatments 12, 8 and 4 kg P ha-1. Berado et al. (2007) found a slope of 97.33 kg ha-1 day-1 to evaluate phosphorus fertilization rates of 0, 50 and 100 units and is similar to that reported by Berardo and Marino (2000) in a marked crop without water limitations and cites that exceeds that reported by Vivas and Guaita (1997). José Alfredo Montemayor Trejo et al. 1328 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Cuadro 3. Comparación de pendientes (kg MS ha-1 día-1) de los modelos obtenidos. Table 3. Comparison of slopes (kg DM ha-1 day-1) of the obtained models. Tratamiento Modelo Error Std β1 Pendientes Tc Tt (0.05) T1 (12 kg P) T2 (8 kg P) T3 (4 kg P) T4 (0 kg P) Y1=116.1x - 12568 Y2=103.5x - 10607 Y3=96.4x - 9796 Y4=77.4x - 7191 4.55 4.47 4.48 4.15 β11 vs β12 β11 vs β13** β11 vs β14** β12 vs β13 n.s β12 vs β14 ** β13 vs β14** 1.97 3.09 6.28 1.13 4.15 3.11 2.13 n.s Prueba de T de Student p=0,05; n.s= no significativo; ** = altamente significativo. María y Berardo (2005) evaluaron las dosis de fertilización de P de 0, 25, 50 y 100 kg de P ha-1 durante un periodo de cuatro años, estas fueron aplicadas solo en el primer año para observar el efecto residual del P en los años subsecuentes, encontró una tendencia lineal de los rendimientos de MS con respecto a los niveles de P, las pendientes fueron de 97.2, 62.1, 34.3 y 33.1 kg ha-1 con r2 de 0.72 a 0.19, menciona que la disminución de estos valores, indican la importancia del P para sostener los niveles óptimos de producción. Carta et al. (2001) mencionan que los niveles de P aplicados al cultivo de alfalfa, pueden ser influenciados por la disponibilidad del agua y deficiencias de otros nutrientes como el azufre y boro. María and Berardo (2005) evaluated P fertilization rates of 0, 25, 50 and 100 kg P ha-1 for a period of four years, these were applied only in the first year to observe the residual effect of P on the subsequent years, they found a linear trend in yields of DM with respect to the levels of P, the slopes were 97.2, 62.1, 34.3 and 33.1 kg ha-1 with r2 from 0.72 to 0.19, mentioning that, the decrease in these values indicate the importance of P to hold the optimal production levels. Carta et al. (2001) mentioned that, the levels of P applied to alfalfa may be influenced by water availability and deficiencies of other nutrients such as sulfur and boron. Evaporación y lámina de agua aplicada The Figure 2 shows the equation of the water evaporated, and the equation of the water applied (ET) or crop evapotranspiration during the six cuts made. The water was 124 cm, applied during the six sections (20.6 cm cut-1). Morales et al. (2006) reported an average of 19.2 cm-1 cut into twelve cuts of alfalfa. According to the slopes of the regression of both equations we found a daily average evaporation of 0.87 cm day-1 and evapotranspiration of 0.63 cm day-1. La Figura 2, muestra la ecuación de la lámina evaporada del tanque evaporímetro, así como la ecuación de la lámina aplicada (ET) o evapotranspiración del cultivo durante los seis cortes realizados. La lámina aplicada fue de 124 cm durante los seis cortes (20.6 cm corte-1). Morales et al. (2006) reporta en promedio 19.2 cm corte-1 en doce cortes de alfalfa. De acuerdo a las pendientes de la regresión de ambas ecuaciones, se encontró una evaporación promedio diaria de 0.87 cm día-1 y una lámina de evapotranspiración de 0.63 cm día-1. Evaporation and water applied 200 180 160 Pembleton et al. (2009) evaluaron el efecto de déficit de agua del 0.0 al 100% en alfalfa y encontraron evapotranspiraciones de 0.15 a 0.45 cm día-1. Montemayor et al. (2010) reportaron 140 Lámina (cm) Investigaciones realizadas por (Mahbub-ul et al., 2002), durante los años de 1999 y 2000 en el estado de Kansas, EE.UU, obtuvieron consumos promedios diarios de 0.38 y 0.4 cm día-1 con riego por goteo sub superficial. Meza y Navejas (2002) reportan para el Valle de Santo Domingo, BCS, consumos de 0.2 a 0.3 cm día-1 durante los meses de enero a marzo y hasta 0.7 cm dia-1 en julio en la alfalfa e indican que estas variaciones dependen del clima, variedad, tamaño y densidad de plantas. Ev= 0.8791x - 91.706 R² = 0.9909 120 100 80 L= 0.6309x - 62.716 R² = 0.9544 60 40 Evaporación Lámina aplicada 20 0 140 160 180 200 220 240 260 Días despues de siembra 280 300 320 Figura 2. Modelos de lámina de agua aplicada y evaporada durante seis cortes de alfalfa. Figure 2. Models of water applied and evaporated for six cuts of alfalfa. Producción de alfalfa (Medicago Sativa L.) cultivada con riego sub-superficial y diferentes niveles de fósforo 1329 valores de ET de 0.43 cm dia-1 durante la siembra al primer corte de la alfalfa y de 0.41 cm día-1 del segundo al séptimo corte con riego por gravedad y de 0.29 cm día-1 con riego por goteo sub superficial. El cociente de la lámina aplicada (entendida esta como evapotranspiración) y la evaporación del tanque fue 0.72. Este valor también es conocido como coeficiente de cultivo o factor de cosecha (Kc) lo que nos indica que en promedio durante todo el periodo de estudio, se aplicó 72% de la lamina evaporada la cual fue de 177 cm. Researches by (Mahbub-ul et al., 2002) during the years 1999 and 2000 in the state of Kansas, USA obtained average daily intakes of 0.38 and 0.4 cm day-1 with sub-surface drip irrigation. Meza and Navejas (2002) reported for the Valley of Santo Domingo, BCS a consumption of 0.2 to 0.3 cm day-1 during the months of January to March and 0.7 cm day-1 in July, indicating that these variations depend on climate, variety, size and density. Eficiencia en el uso del agua durante seis cortes de alfalfa Pembleton et al. (2009) evaluated the effect of water deficit from 0.0 to 100% in alfalfa and found evapotranspiration from 0.15 to 0.45 cm day-1. Montemayor et al. (2010) reported values of 0.43 cm day ET-1 at planting to the first cutting of alfalfa and 0.41 cm day-1 in the second to the seventh cut with gravity irrigation and 0.29 cm day-1 with sub-surface drip irrigation. The ratio of water applied (understood as evapotranspiration) and pan evaporation was 0.72. This value is also known as crop factor or crop factor (Kc), which indicates that on average throughout the study period, 72% was applied to the evaporated which was 177 cm. El Cuadro 4 presenta la comparación de rendimientos obtenidos entre cortes. Las mayores producciones de materia seca de forraje fueron encontradas a los 144 y 206 DDS. Los cortes realizados a los 174, 236 y 312 DDS no difirieron estadísticamente entre dosis de fertilización fosfatada y el menor rendimiento fue obtenido a los 271 DDS. El comportamiento de la producción de materia seca de forraje mostro una tendencia positiva con respecto a los coeficientes de cultivo, estos indican la satisfacción de las demandas del riego en función de la evaporación. Cuadro 4. Comparación de rendimientos de materia seca entre cortes y eficiencia en el uso del agua en función de los días después de siembra. Table 4. Comparison of dry matter yields between cuts and efficiency in water use in terms of days after planting. DDS Lámina (cm) Ev (cm) Kc MS (kg ha-1) EUA (kg m-3) 144 174 206 236 271 312 √cme C.V 23 19 29 29 12.5 11.5 30.1 30.7 30.7 33.4 21.4 23.4 0.76 0.63 0.94 0.86 0.53 0.53 3724 a 3090 bc 3736 a 3478 ab 2788 c 3297 b 381.9 7.7 1.44 b 1.62 b 1.28 b 1.19 b 2.33 a 2.63 a 0.225 12.7 abc valores con la misma letra no son diferentes prueba de tukey (p=0.05). Así, los cortes que presentan valores inferiores del coeficiente de cultivo, indican que la planta estuvo sometida a un mayor déficit hídrico en el suelo. Lo anterior induce a una menor producción de materia seca. Saeed y El-Nadi (1997) obtuvieron una relación lineal r2= 0.99 entre la producción de materia seca de forraje y la cantidad total del agua aplicada en alfalfa. Gorai et al. (2010); Pembleton et al. (2009) reportan disminuciones de 500 a 600 mg de materia seca por planta en un déficit de humedad del 60 a 75%. Efficient use of water for six cuts of alfalfa The Table 4 presents the comparison of yields between cuts. The highest production of forage dry matter was found at 144 and 206 DAS. The cuts made 174, 236 and 312 DDS, did not differ among doses of P fertilization and the lowest yield was obtained at 271 DAS. The behavior of the dry matter of forage showed a positive trend with respect to the coefficients culture, these indicate the meeting the demands of irrigation according to the evaporation. José Alfredo Montemayor Trejo et al. 1330 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 En cuanto a EUA los valores muestran una tendencia inversa; es decir, se incrementan al disminuir la aplicación de la lámina de agua en función de los niveles de evaporación. Gorai et al. (2010) reporta la misma tendencia al disminuir la humedad de capacidad de campo de 100 a 40% con EUA de 1 a 1.5 kg de MS m-3. Para los cortes realizados hasta los 236 DDS no existieron diferencias estadísticas en la EUA y su valor promedio es de 1.38 kg MS m-3 de agua, esto corresponde a una producción media de 2990 kg ha-1 de MS y una lamina de 25 cm los cuales equivalen a 11.9 kg mm-1 ha-1. Saeed y El-Nadi (1997) reportan EUA de 12 a 8 kg ha-1 mm-1 de agua al evaluar diferentes frecuencias de irrigación. Berardo et al. (2007) reportan eficiencias de 11 kg ha-1mm -1 de MS si fertilización de P y de 13 kg mm-1 MS con fertilización de 100 kg de P ha-1. En los primeros cuatro cortes se aplicó una mayor lamina de agua, debido principalmente por las condiciones más cálidas del clima, que inducen a una mayor evapotranspiración. Este es un componente esencial en el balance del agua en el suelo (Prasanna et al., 2008). Saeed y El-Nadi (1997) concluyen que el crecimiento, producción y EUA en la alfalfa, se mantienen altos relativamente durante los meses frescos, y tienden a declinar durante los periodos cálidos. En los cortes realizados a los 236 y 312 DDS, se obtuvieron eficiencias de 2.33 y 2.63 kg de MS m-3, estos corresponden a los meses de septiembre y octubre, periodo durante el cual las temperaturas tendieron a descender. Localmente, Montemayor et al. (2010) reportaron una eficiencia del uso del agua promedio de 2 kg de MS m-3. Conclusiones Las inyecciones de fósforo aplicadas después de cada corte incrementan la producción de materia seca de forraje hasta 36% más con respecto a la no aplicación de este elemento. Con los modelos de producción de materia seca se estiman tasas de producción de 77 a 116 kg ha-1 día-1 dependiendo de las unidades de fosforo aplicadas. La aplicación de una lámina establecida en función de la evaporación registrada en un tanque tipo A y afectada ésta por un factor de 0.75 resultó ser una buena herramienta para la programación del riego. La eficiencia en el uso del agua por el cultivo de alfalfa, es afectada por las condiciones del clima en cada corte y puede ser un indicador para mejorar las eficiencias en el uso del agua en los predios. Thus, the cuts that have lower values of the coefficient indicate that, the plant was subjected to a higher water deficit in the soil. This leads to lower dry matter production. Saeed and El-Nadi (1997) obtained a linear relationship between r2= 0.99 of dry matter production of forage and total amount of water applied to alfalfa. Gorai et al. (2010); Pembleton et al. (2009) reported decreases from 500 to 600 mg of dry matter per plant in a water deficit of 60 to 75%. In the United States, the values show a reverse trend, i.e., increases with decreasing application of the water level depending on levels of evaporation. Gorai et al. (2010) reported the same trend with decreasing moisture field capacity from 100 to 40% with the United States from 1 to 1.5 kg DM m-3. For the cuts made 236, there were no statistical differences, DDS in the United States and its average value is 1.38 kg DM m-3 of water, this corresponds to the average production of 2990 kg ha-1 DM and, a 25 cm of water, equivalent to 11.9 kg ha-1 mm-1. Saeed and El-Nadi (1997) reported that in the United States, from 12 to 8 kg ha-1 mm-1 of water to evaluate different irrigation frequencies. Berardo et al. (2007) reported efficiencies of 11 kg ha-1 mm-1 of DM if fertilization of P and 13 kg mm-1, DM with fertilization of 100 kg P ha-1. In the first four cuts, a layer of water increased is applied, mainly due to the warmer climate conditions, which lead to higher evapotranspiration. This is an essential component of water balance in the soil (Prasanna et al., 2008). Saeed and El-Nadi (1997) conclude that, growth, and production of alfalfa in the United States remain relatively high during the coldest months and tend to decline during warm periods. In the cuts made at 236 and 312 DDS, efficiencies were obtained 2.33 and 2.63 kg DM m-3, these corresponds to the months of September and October, in which the temperatures tended to decrease. Locally, Montemayor et al. (2010) reported an efficiency of water use average of 2 kg DM m-3. Conclusions Injections of phosphorus applied after each cut increases the production of forage dry matter up to 36% more than the non-application of this element. With the models of dry matter production, rates are estimated from 77 to 116 kg ha-1 Producción de alfalfa (Medicago Sativa L.) cultivada con riego sub-superficial y diferentes niveles de fósforo Agradecimientos El autor principal agradece la participación del Sr. Miguel Muñoz Caraveo. Representante de la empresa VERMIORGANIC, S. P. R. de R. L y al personal de apoyo de la misma. Literatura citada Abu-Qamar, S. F.; Cunningham, S. M. and Volenec, J. J. 2006. Phosphate nutrition and defoliation effects on growth and root physiology of alfalfa. J. 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Efficiency in water use is affected by weather conditions in each cut and may be an indicator to improve efficiencies in water use on the premises. End of the English version Camp, C. R. 1988. Subsurface drip irrigation: A review. Trans ASAE. 41(5):1353-1367. Camp, C. R.; Lamm, F. R.; Evans, R. G. and Phene, C. J. 2000. Subsurface drip irrigation - past, present and future. In Evans, R. G.; Benham, B.L. and. Trooien T. P. (eds) Proceedings of the 4th Decennial National Irrigation Symposium, Published by ASAE. Phoenix AZ. 363-372 p. Colaizzi, P. D.; Schneider, A. D.; Evett, S. R. and Howell, T. A. 2004. Comparison of SDI, LEPA, and Spray Irrigation Performance for Grain Sorghum. Transactions of the ASAE. 47(5):1477-1492. Comisión Nacional del Agua (CONAGUA) 2010. Estadísticas agrícolas de los distritos de riego. Año agrícola 2008-2009. Edición 2010. Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (ed). México, D. F. 323 p. Cruz, A. y Levine, G. 1998. 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Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas Vol.3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 p. 1333-1345 Transformación del hongo fitopatógeno Sclerotium cepivorum Berk empleando fusión de protoplastos* Transformation of the phytopathogenic fungus Sclerotium cepivorum Berk using protoplasts fusion Gerardo Acosta-García1, Miguel Ángel Pantoja-Hernández1, Claudia Ivonne Muñoz-Sánchez1, Cristina Pérez-Pérez1, Ramón Gerardo Guevara-González3, Irineo Torres-Pacheco3, Felipe Delgadillo-Sánchez2, Mario Martín González-Chavira2 y Lorenzo Guevara-Olvera1§ Departamento de Ingeniería Bioquímica, Instituto Tecnológico de Celaya, Av. Tecnológico y A. García Cubas S/N, Celaya, Guanajuato, México, C. P. 38010. Tel. 01 461 6117575, Ext. 324 y Fax, Ext. 402. ([email protected]); ([email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected]). 2 Unidad de Biotecnología del Bajío. Campo Experimental Bajío- INIFAP. Carretera Celaya-San Miguel de Allende km 6.5, Celaya, Guanajuato, México. (delgadillo. [email protected]; [email protected]). 3Ingeniería de Biosistemas. Facultad de Ingeniería. Universidad Autónoma de Querétaro. C. P 76010. Santiago de Querétaro, Querétaro. México; [email protected] §Autor para correspondencia: [email protected]. 1 Resumen Abstract La pudrición blanca, una de las enfermedades más preocupantes para los productores de ajo (Allium sativum), es causada por el hongo fitopatógeno Sclerotium cepivorum Berk. Con el fin de desarrollar procedimientos de biología molecular para el hongo, en este trabajo se describe un método de transformación empleando fusión de protoplastos en presencia de polietilenglicol 3350 (PEG). Se empleó el plásmido pAN7-1 que confiere resistencia a higromicina B, el cual contiene el gen higromicina fosfotransferasa B (hph) de Escherichia coli bajo el promotor gliceraldehído fosfato deshidrogenasa (gpdA) y el terminador antranilato sintetasa (trpC) del hongo filamentoso Aspergillus nidulans. Las transformantes recuperadas en el medio de cultivo de regeneración papa dextrosa agar-sorbitol (PDA-S) en presencia de 200 µgmL-1 de higromicina B se analizaron amplificando un fragmento del gen bacteriano hph mediante PCR con oligonucleótidos específicos: Hig 1, Sentido 5´ GAC CTG CTG AGG TCC CTC 3´ y Hig 2, antisentido 5´ GCC CTC GGA CGA GTG CTG 3´. Se obtuvieron frecuencias de 12-18 transformantes de S. cepivorum por µg de ADN vector. Los resultados descritos en el presente White rot, a disease of most concern to the producers of garlic (Allium sativum), is caused by the phytopathogenic fungus Sclerotium cepivorum Berk. In order to develop procedures of molecular biology to the fungus, in this paper we describe a transformation method using fusion of protoplasts in the presence of polyethylene glycol 3350 (PEG). We used the plasmid pAN7-1 which confers resistance to hygromycin B, which contains the hygromycin phosphotransferase gene B (hph) from Escherichia coli under the glyceraldehyde phosphate dehydrogenase promoter (GPDA) and the anthranilate synthase terminator (trpC) of the filamentous fungus Aspergillus nidulans. The recovered transformants in the regeneration medium potato dextrose agar-sorbitol (PDA-S) in the presence of 200 μgmL -1 of hygromycin B were analyzed by amplifying a fragment of the bacterial gene hph by PCR with specific oligonucleotides: Hig 1, Sentido 5' GAC CTG CTG AGG TCC CTC 3´ and Hig 2, antisentido 5' GCC CTC GGA CGA GTG CTG 3´. Obtaining 12-18 frequencies of transformants of S. cepivorum per µg of vector DNA. The results described in * Recibido: febrero de 2012 Aceptado: julio de 2012 1334 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Gerardo Acosta-García et al. trabajo contribuirán en la caracterización molecular de genes involucrados en el fenómeno de patogénesis de S. cepivorum sobre el ajo. this paper will contribute to the molecular characterization of the genes involved in the phenomenon of pathogenesis of S. cepivorum on garlic. Palabras clave: Allium sativum, gen hph de Escherichia coli Sclerotium cepivorum, señales de expresión de Aspergillus nidulans, pudrición blanca. Key words: Allium sativum, hph gene of Escherichia coli, Sclerotium cepivorum, expression signals of Aspergillus nidulans, white rot. Introducción Introduction El ajo (Allium sativum Linnaeus) es uno de los cultivos vegetales económicamente mas importantes en diferentes países incluyendo México. En nuestro país el estado de Guanajuato se destaca por su producción. La pudrición blanca causada por el hongo Sclerotium cepivorum Berk, es la enfermedad predominante en las cosechas de ajo en México. El hongo produce estructuras de resistencia denominadas esclerocios, éstos pueden sobrevivir en el suelo hasta por 20 años y su germinación se induce por la presencia de exudados de la raíz del ajo, específicamente por los disulfuros de dialilo (Coley-Smith et al., 1990). Entre los métodos empleados para el control de la pudrición blanca, destacan la aplicación intensiva de fungicidas (DelgadilloSánchez et al., 2004); sin embargo, éste enfoque es cada vez menos práctico dado que los microorganismos del suelo adquieren tolerancia degradando los compuestos aplicados. Se han empleado varias estrategias alternativas para el control de la pudrición blanca como parte de un programa de control integrado que incluye prácticas culturales como solarización del suelo y control biológico (McLean et al., 2001; Delgadillo-Sánchez et al., 2004), desafortunadamente, se requiere la aplicación de fungicidas para un manejo efectivo con estos sistemas. Garlic (Allium sativum Linnaeus) is one of the most economically important crops in different countries including Mexico. In our country, the State of Guanajuato is known for its production. The white rot caused by the fungus Sclerotium cepivorum Berk is the predominant disease in Mexico. This fungus produces resistance structures called sclerotia, they can survive in soil for up to 20 years and germination is induced by the presence of root exudates of garlic, specifically by diallyl disulfides (Coley-Smith et al., 1990). Por otro lado, el análisis de los eventos moleculares que conducen a la patogénesis de hongos que afectan cultivos de importancia en México y el mundo son prácticamente desconocidos, una de las limitantes es la ausencia de un método de transformación que permita determinar la función de los genes involucrados en el fenómeno. Se han descrito diferentes procedimientos de transformación para los hongos, incluyendo tratamientos por medio de iones metales alcalinos (Ito et al., 1983), perlas de vidrio (Costanzo y Fox, 1988), electroporación (Sánchez et al., 1993; Gutiérrez et al., 2011), biobalística (Klein et al., 1987), integración mediada por enzimas de restricción (REMI) (Kim et al., 2002; Turgeon et al., 2011) y Agrobacterium tumefaciens (Gouka The methods used for the control of white rot, highlight the extensive use of fungicides (Delgadillo-Sánchez et al., 2004); however, this approach is increasingly less practical, because the soil microorganisms become tolerant, degrading the compounds applied. Several alternative strategies have been used for controlling white rot as part of an integrated control program including cultural practices such as soil solarization and biological control (McLean et al., 2001, DelgadilloSánchez et al., 2004), unfortunately, it requires the application of fungicides to effectively manage these systems. On the other hand, the analysis of the molecular events leading to the pathogenesis of fungi that affect important crops in Mexico and the world are virtually unknown, one of the limitations is the absence of a transformation method that allows determining the role of genes involved in the phenomenon. Different procedures have been described for transformation of fungi, including treatment by means of alkali metal ions (Ito et al., 1983), glass beads (Costanzo and Fox, 1988), electroporation (Sánchez et al., 1993; Gutiérrez et al., 2011), biolistics (Klein et al., 1987), mediated integration by restricting enzymes (REMI) (Kim et al., 2002; Turgeon et al., 2011) and Agrobacterium tumefaciens (Gouka et al., 1999; Cardoza et al., 2006; Zhou et al., 2008; Sharma and Kuhad, 2010), among others. The most common method for transformation of fungi requires the production of Transformación del hongo fitopatógeno Sclerotium cepivorum Berk empleando fusión de protoplastos et al., 1999; Cardoza et al., 2006; Zhou et al., 2008; Sharma y Kuhad, 2010), entre otros. El procedimiento comúnmente empleado para la transformación de hongos requiere la producción de esferoplastos o protoplastos, los cuales, se mezclan con un plásmido adecuado que posee el gen de interés y una secuencia promotora apropiada, entonces las células se fusionan usando polietilenglicol (PEG) y el ADN transformante frecuentemente se integra dentro del genoma del hongo (Fincham, 1989; Sivan et al., 1992: Wei et al., 2010; Turgeon et al., 2011). La incorporación del ADN transformante dentro del hospedante depende de la construcción del plásmido de expresión (Esser y Mohr, 1986). Dado que los orígenes de replicación de procariotes no funcionan en organismos eucariotes, se han descrito algunos plásmidos de hongos. El primero de ellos se descubrió en Saccharomyces cerevisiae (Beggs, 1978), posteriormente, se han aislado plásmidos de hongos filamentosos como Podospora anserina (Javerzat et al., 1993) y orígenes de replicación autónoma del hongo basidiomiceto patógeno de maíz Ustilago maydis (Tsukuda et al., 1988), entre otros. El desarrollo de los sistemas de transformación requiere marcadores de selección que permitan el reconocimiento de la cepa transformada. Los marcadores auxotróficos se han empleado para complementar un gen del hospedante no funcional con el gen previamente vgr clonado, los genes trpC y argB en Aspergillus nidulans (John y Peberdy, 1984; Yelton et al., 1984) y el gen Pyr4 de Neurospora crassa para complementar la mutante Pyr4 de A. nidulans (Balance et al., 1983). Por lo tanto, el empleo de marcadores de selección auxotróficos requiere que la cepa hospedante posea la mutación apropiada. Los marcadores de selección dominantes permiten el reconocimiento de la cepa transformada en base a la resistencia a antibióticos. Los genes neomicina Tn5 (Rambosek y Leach, 1987), higromicina fosfotransferasa B (hph; Punt et al., 1987) y OliC3 de A. niger, el cual, confiere resistencia a oligomicina (Ward et al., 1988) son ejemplos de tales sistemas. El gen amdS (acetamidasa) de A. nidulans se ha usado como un marcador de selección dominante en A. niger, el cual, es incapaz de emplear la acetamida como única fuente de carbono (Kelly y Hynes, 1985). El vector de expresión también incluye el promotor, las secuencias regulatorias de la transcripción y un sitio de clonación múltiple, en el cual la región codificante heteróloga se inserta. Se han reportado una amplia variedad de promotores y secuencias regulatorias de la transcripción en la construcción de los plásmidos 1335 spheroplasts or protoplasts, which are mixed with a suitable plasmid possessing the gene of interest and an appropriate promoter sequence, then the cells are fused using polyethylene glycol (PEG) and transforming DNA, often integrated into the genome of the fungus (Fincham, 1989; Sivan et al., 1992; Wei et al., 2010; Turgeon et al., 2011). The incorporation of the transforming DNA into the host depends on the construction of the plasmid expression (Esser and Mohr, 1986). Since the prokaryotic origin of replication does not work in eukaryotic organisms, some plasmids have been described in fungi. The first one was discovered in Saccharomyces cerevisiae (Beggs, 1978), subsequently, plasmids of filamentous fungi have been isolated, such as Podospora anserina (Javerzat et al., 1993) and autonomous replication origins of the basidiomycete fungal pathogen of maize Ustilago maydis (Tsukuda et al., 1988), among others. The development of transformation systems requires selectable markers that allow recognition of the transformed strain. Auxotrophic markers were used to complement a host gene with the nonfunctional previously gene vgr cloned, argB and trpC gene in Aspergillus nidulans (John and Peberdy, 1984; Yelton et al., 1984) and the Pyr4 gene of Neurospora crassa to complementing the mutant Pyr4 of A. nidulans (Balance et al., 1983). Therefore, the use of auxotrophic selectable markers requires that, the host strain possesses the appropriate mutation. Dominant selection markers allow the recognition of the transformed strain based on antibiotic resistance. The Tn5 neomycin genes (Rambosek and Leach, 1987), hygromycin phosphotransferase B hph; Punt et al. (1987) and OliC3 of A. niger, which confers resistance to oligomycin (Ward et al., 1988) are examples of such systems. AmdS gene (acetamidase) of A. nidulans has been used as a dominant selectable marker in A. niger, which is unable to use acetamide as sole carbon source (Kelly and Hynes, 1985). The expression vector also contains the promoter, the regulatory sequences of transcription and a multiple cloning site, wherein the heterologous coding region is inserted. A variety of promoters and transcription regulatory sequences have been reported in the construction of plasmids and transformants have reported different inducible and constitutive promoters. The choice for the promoter depends on the conditions under which it is intended to produce the heterologous protein. The regulatory sequences promoters of the gene AlcA which encodes for the alcohol dehydrogenase I of A. nidulans (Gwynne et al., 1987) and the glucoamylase gene of A. niger 1336 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 transformantes y se han descrito diferentes promotores inducibles y constitutivos. La elección del promotor depende de las condiciones bajo las cuales se pretende producir la proteína heteróloga. La secuencias regulatorias promotoras del gene AlcA, que codifica para la alcohol deshidrogenasa I de A. nidulans (Gwynne et al., 1987) y del gen glucoamilasa de A. niger (Gwynne et al., 1987) son ejemplos de promotores inducibles. Los promotores de los genes α-amilasa de A. oryzae (Christensen et al., 1988), adhA de A. niger (Saunders et al., 1989), triosa-fosfato isomerasa (tpi) y gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa (gpdA) de A. nidulans (Van Gorcom et al., 1986; Upshall et al., 1987) se han usado para la expresión constitutiva. El presente trabajo tuvo el objetivo de proponer un protocolo para la transformación de S. cepivorum mediante fusión de protoplastos con polietilenglicol (PEG) empleando el plásmido pAN7-1 (Punt et al., 1987), el cual posee el gen hph de Escherichia coli bajo el promotor gpdA y el terminador de la transcripción trpC del hongo filamentoso A. nidulans. Materiales y métodos Cepas, plásmido y reactivos La cepa C2 de Sclerotium cepivorum (un aislado de Cortazar, Guanajuato), actualmente ubicada en el cepario del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas Pecuarias (INIFAP), fue mantenida en agar papa dextrosa (PDA). Las células químicamente competentes de Escherichia. coli TOP 10 fueron adquiridas de Invitrogen (Carlsbad, CA), almacenadas a -80 °C y empleadas para la amplificación del plásmido pAN7-1 (número de acceso Z32698), Punt et al. (1987) el cual, se usó para la transformación de protoplastos de S. cepivorum. Para el crecimiento del hongo se usaron los medios de cultivo papa dextrosa agar (PDA) y papa dextrosa líquido (PDB) de DIFCO (Detroit, MI). E. coli TOP 10 se cultivó en el medio Luria Bertani (LB), adicionado de ampicilina a una concentración final de 50 μgmL-1 para la selección del plásmido. De Sigma-Aldrich (St. Louis, MO) se adquirieron ampicilina (A 2804), enzimas líticas (L 1412), polietilenglicol 3 350 (P 2139), sorbitol (S 7547), higromicina B (H 3274), ácido 3-(N-morfolino)propanolsulfónico (MOPS; M 9024) y perlas de vidrio (425600 μm, G 8772). De Promega (Madison, WI) se obtuvo la enzima de restricción Hind III empleada para linealizar el plásmido pAN7-1. Gerardo Acosta-García et al. (Gwynne et al., 1987), examples of inducible promoters. The promoters of the α-amylase genes of A. oryzae (Christensen et al., 1988), Adha of A. niger (Saunders et al., 1989), triosephosphate isomerase (tpi) and glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GPDA) of A. nidulans (Van Gorcom et al., 1986; Upshall et al., 1987) have been used for constitutive expressions. The present work aimed to propose a protocol for the transformation of S. cepivorum by fusion it with protoplasts polyethylene glycol (PEG) using the plasmid pAN7-1 (Punt et al., 1987), which has the hph gene of Escherichia coli under the GPDA promoter and trpC transcription terminator of the filamentous fungus A. nidulans. Materials and methods Strains, plasmids and reagents The strain C2 of Sclerotium cepivorum (an isolate of Cortazar, Guanajuato) located in the culture collection of the National Research Institute of Agricultural Forestry Research (INIFAP) was maintained in potato dextrose agar (PDA). Chemically competent cells of Escherichia. coli TOP 10 were acquired from Invitrogen (Carlsbad, CA), stored at -80 °C and used for amplification of the plasmid pAN7-1 (accession number Z32698), Punt et al. (1987), which was used for transformation of Protoplasts of S. cepivorum. For the growth of the fungus culture media potato dextrose agar (PDA) and potato dextrose liquid (PDB) were used from DIFCO (Detroit, MI). E. TOP 10 coli were cultured in Luria Bertani (LB), ampicillin added at a final concentration of 50 μgmL-1, for the plasmid selection. From Sigma-Aldrich (St. Louis, MO) were purchased ampicillin (A 2804), lytic enzymes (L 1412), polyethylene glycol 3 350 (P 2139), sorbitol (S 7547), hygromycin B (H 3274), acid 3- (N-morpholino)-propanolsulphonic (MOPS; M 9024) and glass beads (425-600 μm, G 8772). From Promega (Madison, WI) was obtained Hind III restriction enzyme used to linearize the plasmid pAN7-1. Hygromycin B effect on the development of S. cepivorum Petri dishes were prepared containing 28 mL of PDA medium and different concentrations of hygromycin B (0, 50, 100, 200, 300 and 500 μgmL-1), subsequently placed a disk of 1 cm2 of mycelium in the center of each box. The dishes were incubated at 16 °C and observed every 12 hours to register the growth of the fungus. Transformación del hongo fitopatógeno Sclerotium cepivorum Berk empleando fusión de protoplastos 1337 Efecto de la higromicina B en el desarrollo de S. cepivorum Preparation of mycelium Se prepararon cajas de Petri conteniendo 28 mL de medio PDA y diferentes concentraciones de higromicina B (0, 50, 100, 200, 300 y 500 μgmL-1), posteriormente se colocó un disco de micelio de 1 cm2 en el centro de cada caja. Las cajas se incubaron a 16 °C y se observaron cada 12 h para registrar el crecimiento del hongo. The mycelium of S. cepivorum was obtained by transferring 200 sclerotia from a Petri dish containing PDA, 100 mL PDB broth, incubated at 16 °C and 75 rpm for 96 h. The mycelium was harvested using a filtration device Corning (Acton, MA) of 150 mL to obtain 1 g of mycelium. Obtención de micelio Protoplasts gathering El micelio de S. cepivorum se obtuvo transfiriendo 200 esclerocios procedentes de una caja de Petri conteniendo PDA a 100 mL de caldo PDB, incubando a 16 °C y 75 rpm durante 96 h. El micelio se cosechó empleando un dispositivo de filtración Corning (Acton, MA) de 150 mL para la obtención de 1 g de micelio. The mycelium was suspended and washed with 15 mL of MO osmotic medium (sodium phosphate, 10 mM magnesium sulfate, 1.2 M, pH= 5.8), centrifuged at 5000 rpm at 4 °C for 10 min. The supernatant was discarded and the washing procedure was repeated three times (3x). The mycelium was suspended in 10 mL of MO regulator, containing 200 mg of lytic enzymes (Lysing Enzymes, L 1412, Sigma-Aldrich, St. Louis, MO; reported activities of cellulase, protease and chitinase) incubating at 28 °C for 5 h to obtain the protoplasts. Obtención de protoplastos El micelio se resuspendió y lavó con 15 mL de medio osmótico MO (fosfato de sodio, 10 mM; sulfato de magnesio, 1.2 M; pH= 5.8), centrifugando a 5 000 rpm a 4 °C durante 10 min. El sobrenadante se descartó y se repitió el procedimiento de lavado tres veces (3X). El micelio se resuspendió en 10 mL de regulador MO conteniendo 200 mg de enzimas líticas (Lysing Enzymes; L 1412, Sigma-Aldrich, St. Louis, MO; con actividades reportadas de celulasa, proteasa y quitinasa) incubando a 28 °C durante 5 h hasta la obtención de los protoplastos. Los protoplastos fueron cosechados por centrifugación a 2 100 rpm a 4 °C durante 10 min y resuspendidos en 10 mL de medio osmótico MO empleando una micropipeta de 1 000 μL con puntas estériles. 10 mL de regulador de atrapamiento RA (Ácido 3-(N-morfolino)-propanesulfónico, 100 mM; Sorbitol, 0.6 M; pH= 6.5) fueron adicionados suavemente por la pared interna del tubo. Los protoplastos fueron centrifugados a 5 000 rpm a 4 °C durante 10 min, atrapados en la interfase (aprox. 5 mL), cosechados con la ayuda de una micropipeta de 1 000 μL y colocados en un tubo Falcon de 50 mL. Inmediatamente después, se adicionaron 45 mL de regulador MS (MOPS, 10 mM; sorbitol, 1 M; pH= 6.5) y fueron sometidos a centrifugación a 2 100 rpm a 4 °C durante 10 min. Postriormente, los protoplastos fueron resuspendidos suavemente en 15 mL de regulador MSC (MOPS, 10 mM; sorbitol 1 M; cloruro de calcio, 20 mM; pH= 6.5) y centrifugados a 2 100 rpm a 4 °C durante 7 min repitiendo la operación dos veces (2x). La viabilidad de los protoplastos fue determinada en el medio de cultivo PDA-S (papa The protoplasts were harvested by centrifugation at 2100 rpm at 4 °C for 10 min and suspended in 10 mL of MO osmotic medium using a micropipette of 1 000 μL with sterile tips. 10 mL of RA entrapment regulator (acid 3(N-morpholino)-propanesulphonic, 100 mM sorbitol, 0.6 M, pH= 6.5) were added slowly by the inner wall of the tube. The protoplasts were centrifuged at 5 000 rpm at 4 °C for 10 min, trapped at the interface (approximately 5 mL), harvested with the aid of a micropipette of 1 000 μL and placed in a 50 mL Falcon tube. Immediately thereafter, 45 mL of regulator MS were added (MOPS, 10 mM sorbitol, 1 M, pH= 6.5) and underwent centrifugation at 2 100 rpm at 4 °C for 10 min. Then, the protoplasts were suspended gently in 15 mL of MSC regulator (MOPS, 10 mM sorbitol 1 M calcium chloride, 20 mM, pH= 6.5) and centrifuged at 2 100 rpm at 4 °C for 7 min, repeating the operation two times (2x). The viability of the protoplasts was determined in the culture medium PDA-S (potato dextrose agar, 0.7% sorbitol, 1 M). The morphology of the protoplasts was recorded in a light microscope Carl Zeizz using the target of 40 x. Hygromycin B effect on the development of protoplasts The protoplasts contained in 100 μL of aliquots (approx. 5-25 x 107 ml-1 were placed in 15 mL Falcon tubes, adding 14 ml of soft PDB-S (potato dextrose liquid, 2.4% sorbitol, 1M, 1338 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 dextrosa agar, 0.7%; sorbitol, 1 M). La morfología de los protoplastos se registró en un microscopio de luz Carl Zeizz empleando el objetivo de 40 x. Efecto de la higromicina B en el desarrollo de los protoplastos Los protoplastos contenidos en alícuotas de 100 μL (aprox 5-25X107mL-1 se colocaron en tubos Falcon de 15 mL, se adicionaron 14 mL de PDB-S suave (papa dextrosa líquido, 2.4%; sorbitol, 1M; agar, 0.7%), se mezclaron suavemente por inversión, se colocaron en placas de Petri y se incubaron a 16 °C durante 48 h para la regeneración de su pared celular. Posteriormente, se adicionaron 14 mL de medio de cultivo PDA-S, adicionado de higromicina B dando una concentración final de: 0, 50, 100, 200 y 300 μgmL-1. Las placas inoculadas por triplicado, se incubaron a 16 °C y se observaron cada 12 h para registrar el crecimiento. Transformación Para tratar de aumentar la eficiencia de transformación en el hongo, 1 μg de ADN del plásmido pAN7-1 se linearizó con la enzima de restricción Hind III en un volumen de 15 μL. Como control de la transformación a los protoplastos se le adicionaron 2 μL de agua desionizada estéril. El plásmido pAN7-1 linearizado fue precipitado, resuspendido en 2 μL de agua desionizada estéril y adicionado suavemente a los protoplastos e inmediatamente se agregaron 30 μL de PEG 3350 (60%, p/v) a temperatura ambiente, se mezcló suavemente y se incubaron en baño de hielo durante 30 min.Ala mezcla de transformación se adicionaron gota a gota 900 μL de PEG 3350 y se incubó a temperatura ambiente durante 30 min. La mezcla de transformación se cosechó centrifugando a 8 000 rpm durante 15 min a temperatura ambiente, descartando el sobrenadante con la ayuda de una micropipeta de 1 000 μL. Nuevamente, el paquete celular se sometió a centrifugación a 8 000 rpm durante 2 min y el sobrenadante se removió con la ayuda de una micropipeta de 200 μL. La mezcla de transformación se resuspendió en 500 μL de regulador MSC empleando la micropipeta de 1 000 μL. Se prepararon alícuotas de 100 μL en tubos Falcon de 15 mL y se adicionaron 14 mL de PDB-S. El medio PDB-S conteniendo la mezcla de transformación se distribuyó por triplicado en placas de Petri para la selección de transformantes, en tanto como testigo se inocularon los protoplastos sin transformar. Los Gerardo Acosta-García et al. agar, 0.7 %), gently mixed by inversion, placed in Petri dishes and incubated at 16 °C for 48 h for the regeneration of the cell´s wall, subsequently adding 14 mL of culture medium PDA-S added of hygromycin B giving a final concentration of 0, 50, 100, 200 and 300 μgmL-1. The inoculated plates by triplicate were incubated at 16 °C and were observed every 12 h to record its growth. Transformation For trying to increase the efficiency of the transformation in the fungus, 1 μg of DNA of the plasmid pAN7-1 was linearized with the restriction enzyme Hind III in a volume of 15 mL. As a control of transformation, protoplasts were added 2 L of sterile deionized water. The linearized plasmid pAN7-1 was precipitated, suspended in 2 L of sterile deionized water and added to the protoplasts, and immediately added 30 L of PEG 3 350 (60% w/v) at room temperature, mixed and incubated in an ice bath for 30 min. To the transformation mixture, 900 μL of PEG 3350 were added and incubated at room temperature for 30 min. The transformation mixture was harvested by centrifuging at 8 000 rpm for 15 min at room temperature, discarding the supernatant with the aid of a micropipette 1 000 μL. Again, the cell pellet was subjected to centrifugation at 8 000 rpm for 2 min and the supernatant was removed with the aid of a micropipette with 200 μL. The transformation mixture was suspended in 500 L of regulator MSC using the micropipette 1 000 μL. Aliquots of 100 μL were prepared in 15 mL Falcon tubes, adding 14 ml of PDB-S. PDB-S medium containing the transformation mixture was distributed in triplicate in Petri dishes for selection of the transformants, while as a control were inoculated untransformed protoplasts. Protoplasts were regenerated for 48 h, subsequently adding 14 mL of culture medium PDA-S, hygromycin B added giving a final concentration of 200 μgmL-1. The plates were incubated at 16 °C and were observed every 12 h until the appearance of colonies. Selection of transformants by PCR The transformants recovered on PDA added with hygromycin B were analyzed by PCR using the following specific oligonucleotides: Hig 1, Sentido 5´ GAC CTG CTG AGG TCC CTC 3´; basis from 1911 to 1928 (10 microns); Hig 2, Antisentido 5´ GCC CTC GGA CGA Transformación del hongo fitopatógeno Sclerotium cepivorum Berk empleando fusión de protoplastos protoplastos se regeneraron durante 48 h, posteriormente se adicionaron 14 mL de medio de cultivo PDA-S, adicionado de higromicina B dando una concentración final de 200 μgmL-1. Las placas se incubaron a 16 °C y se observaron cada 12 h hasta la aparición de colonias. Selección de transformantes por PCR Las transformantes recuperadas en PDA adicionado de higromicina B se analizaron por PCR empleando los siguientes oligonucleótidos específicos: Hig 1, Sentido 5´ GAC CTG CTG AGG TCC CTC 3´; bases 1911-1928 (10 μm); Hig 2, antisentido 5´ GCC CTC GGACGAGTG CTG 3´; bases 3235-3252 (10 μm). El ADN de las transformantes y de la cepa control C2 se aisló empleando el método de extracción por hervido, adaptado de Holmes y Quigley (1981). Para cada transformante y la cepa control se prepararon tubos Eppendorf de 1.5 mL conteniendo 100 mg de perlas de vidrio de 450-600 μm y 150 μL de TE (Tris base, 50 mM; EDTA, 2 mM). Se transfirieron 2-3 mg de micelio con asa metálica a cada tubo y agitaron por vortex durante 2 min. Los tubos se sellaron con papel parafilm, se hirvieron durante 5 min y se sometieron a vortex durante 1 min. A cada tubo se le adicionaron 150 μL de una mezcla fenol: cloroformo (1:1, v:v), se agitó con la ayuda de un vortex por 1 min y se centrifugó a temperatura ambiente a 12 000 rpm durante 5 min. Cada sobrenadante se transfirió a un tubo Eppendorf estéril, se adicionaron 100 μL de cloroformo, se sometió a vortex por 1 min y se centrifugó como en el paso anterior. 1 μL de cada sobrenadante (aprox 50 ng) se empleó como templado para la reacción de PCR la cual, constó de 35 ciclos con las siguientes temperaturas y tiempos: desnaturalización 94 °C, 60 seg; alineamiento 56 °C, 90 seg; síntesis 72 °C, 60 seg. Como control positivo fue empleado el plásmido pAN7-1 (50 ng). Los productos de PCR fueron revelados en un gel de agarosa al 1.2% teñido con bromuro de etidio y usando como marcador de tamaño 1 kb DNA Ladder, de promega. Resultados Sensibilidad S. cepivorum al antibiótico higromicina B El micelio del hongo S. cepivorum mostró inhibición total de su crecimiento en medio PDA sólido a una concentración de 300 µgmL-1 de higromicina B. En tanto, los protoplastos 1339 GTG CTG 3´; basis 3235-3252 (10 μm). The DNA from the transformants and the control strain C2 was isolated using the boiling extraction method adapted from Holmes and Quigley (1981). For each transformant and the control strain Eppendorf tubes were prepared 1.5 mL containing 100 mg of glass beads of 450-600 μm and 150 μL of TE (Tris base, 50 mM EDTA, 2 mM). 2-3 mg of mycelium were transferred with metal handle to each tube and shaken by vortex for 2 min. The tubes were sealed with parafilm, boiled for 5 min and subjected to vortexing for 1 min. To each tube were added 150 μL of a mixture phenol: chloroform (1:1, v:v) stirred with the aid of a vortex for 1 min and centrifuged at room temperature at 12 000 rpm for 5 min. Each supernatant was transferred to a sterile Eppendorf tube adding 100 μL of chloroform, subjected to vortexing for 1 min and centrifuged as in the previous step. 1 μL of each supernatant (approximately 50 ng) was used as template for the PCR reaction, which consisted of 35 cycles with the following temperatures and times: denaturation 94 °C, 60 sec; alignment 56 °C, 90 sec; synthesis 72 °C, 60 sec. As a positive control was used the plasmid pAN7-1 (50 ng). PCR products were revealed by agarose gel stained with 1.2% ethidium bromide, using as a size marker 1 kb DNA ladder of Promega. Results Sensitivity of S. cepivorum to the antibiotic hygromycin B The mycelium of the fungus S. cepivorum showed complete inhibition of growth on solid PDA medium at a concentration of 300 μgm-1 of hygromycin B. While the fungal protoplasts showed a complete inhibition of growth on solid PDA-S medium to a final concentration of 200 μgmL-1 (Figure 2A), confirming that this antibiotic may be used for selection of transformants of the fungus obtained with the plasmid pAN7-1. Formation of protoplasts of S. cepivorum It was found that, in an incubation period of 5 h at 30 °C we had the highest formation of protoplasts (5-25 x 107mL-1) (Figure 1B), recommended amount to achieve the transformation of fungi (Birch and Denning, 1998). The 1340 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 del hongo mostraron una inhibición total de su crecimiento en medio PDA-S sólido a una concentración final de 200 µgmL-1 (Figura 2B), confirmando que este antibiótico se puede emplear para la selección de transformantes del hongo obtenidas con el plásmido pAN7-1. Formación de protoplastos de S. cepivorum Se encontró que en un periodo de incubación de 5 h a 30 °C se obtuvo la mayor formación de protoplastos (5-25X107mL-1) (Figura 1B), cantidad recomendada para lograr la tranformación de los hongos (Birch y Denning, 1998). Los resultados mostraron que la acción de las enzimas celulasa, proteasa y quitinasa contenidas en el producto Lysing Enzymes, es suficiente para la generación de protoplastos en S. cepivorum a diferencia de otros hongos como Coccidioides immitis (Reichard et al., 2000) o Aspergillus fumigatus (Birch y Denning, 1998) donde es necesario suministrar adicionalmente driselase (InterSpex, Foster City USA, con actividades reportadas de celulasa, pectinasa, laminarinasa, xylanasa, amilasa, entre otras) y kilatase (ICN FLOW, High Wycombe UK), con actividades reportadas de β-glucanasa, proteasa, pectinasa y amilasa), respectivamente, para la remoción de la pared celular de ambos hongos patógenos de humano. AA BB Gerardo Acosta-García et al. results showed that, the action of cellulase enzymes, protease and chitinase contained in the product Lysing Enzymes is enough to generate protoplasts of S. cepivorum unlike the other fungi such as Coccidioides immitis (Reichard et al., 2000) or Aspergillus fumigatus (Birch and Denning, 1998) where it´s necessary to additionally provide driselase (InterSpex, Foster City, USA, with reported activities of cellulase, pectinase, laminarinase, xylanase, amylase, etc.) and kilatase (ICN FLOW, High Wycombe, UK), reported activities of β-glucanase, protease, pectinase or amylase, respectively for the removal of the cell´s wall of both humanpathogenic fungi. Transformation of S. cepivorum through protoplast fusion The transformed protoplasts were recovered in Petri dishes containing the regeneration medium PDA-Sorbitol, 200 μgmL-1 containing hygromycin B (Figure 2A), while, the control protoplasts were unable to exhibit the same phenotype (Figure 2B). Each possible transformant colony was transferred into Petri dishes with PDA medium supplemented with 300 μgmL-1 of hygromycin B and, the development was recorded after 7 days of incubation at 16 °C. The transformed colonies 12-18 showed slow growth on PDA medium in selection conditions (Figure 3A), compared to the wild strain C2 in the absence of hygromycin B (Figure 3C), whereas the wild strain was incapable of growth under the selection display (Figure 3B), showing that the fungus S. cepivorum was transformed. AA Figura 1. S. cepivorum Berk mostrando: a) micelio de 96 h en medio PDB; y b) protoplastos en regulador MSC, obtenidos después de 5 h de incubación con 200 mg de enzimas líticas. Figure 1. S. cepivorum Berk showing: a) mycelium of 96 h in PDB; and b) protoplasts on MSC regulatory obtained after 5 h of incubation with 200 mg of lytic enzymes. Transformación de S. cepivorum mediante fusión de protoplastos Los protoplastos transformados se recuperaron en cajas de Petri conteniendo el medio de regeneración PDA-Sorbitol (conteniendo 200 μgmL-1 de higromicina B (Figura 2A), en BB Figura 2. Fenotipo de S. cepivorum Berk después de 7 días de incubación a 16 °C en medio PDA-Sorbitol adicionado con 200 µgmL-1 de higromicina B: a) posibles transformantes; y b) protoplastos de la cepa silvestre C2 sin transformar. Figure 2. S. cepivorum Berk phenotype after 7 days of incubation at 16 °C on PDA-Sorbitol medium supplemented with 200 μgmL-1 of hygromycin B: a) possible transformants; and b) wild strain protoplasts C2 unprocessed. Transformación del hongo fitopatógeno Sclerotium cepivorum Berk empleando fusión de protoplastos tanto, los protoplastos control fueron incapaces de exhibir el mismo fenotipo (Figura 2B). Cada posible colonia transformante se transfirió a cajas de Petri con medio PDA adicionado con 300 μgmL-1 de higromicina B y el desarrollo se registró a los 7 días de incubación a 16 °C. 12-18 colonias transformadas mostraron lento desarrollo en el medio PDA en condiciones de selección (Figura 3A), comparada con la cepa silvestre C2 en ausencia de higromicina B (Figura 3C), en tanto la cepa silvestre fue incapaz de mostrar crecimiento bajo selección (Figura 3B), mostrando que el hongo S. cepivorum se ha transformado. AA B B C C 1341 Confirmation of the transformation by PCR In order to demonstrate that the plasmid pAN7-1, which confers resistance to hygromycin B is in the transformants obtained, an analysis was carried made using PCR. Thus, the DNA of the transformants was isolated by the boiling method which was adapted by Holmes and Quigley (1981) and available as a template. Additionally, two nested oligonucleotides, sense and antisense respectively covering part of the GPDA promoter and open reading frame of the hph gene (Punt et al., 1987) were used as initiators. At 35 cycles, in the agarose gel at 1.2% is observed an amplification of a band of 1 342 kbp using as templates DNAs of the plasmid pAN7-1 and, the genomic DNA of the transformant MAPH1 of S. cepivorum (Figure 4, lines 1 and 2). Meanwhile, using genomic DNA from the wild strain as template, PCR product did not amplified (Figure 4, line 3), confirming that, the hph gene is part of the DNA of the transformant strains. M Figura 3. Fenotipo de S. cepivorum Berk después de 7 días de incubación a 16 °C en medio PDA adicionado con 300 µgmL-1 de higromicina B: a) transformante seleccionada maph1; b) cepa silvestre C2; y c) cepa silvestre C2 sin adición de higromicina. Figure 3. S. cepivorum Berk phenotype after 7 days of incubation at 16 °C on PDA medium supplemented with 300 μgmL -1 of hygromycin B: a) transforming selected maph1; b) wild strain C2; and c) wild strain C2 without the addition of hygromycin. 1 2 3 1.5 kb 1.0 kb Confirmación de la transformación por PCR Para demostrar que el plásmido pAN7-1, el cual confiere resistencia a higromicina B, se encuentra en las transformantes obtenidas, se llevó acabo un análisis por PCR. Así, el ADN de las transformantes se aisló por el método de hervido el cual fue adaptado por Holmes y Quigley (1981) y dispone como molde. Adicionalmente, dos oligonucleotidos anidados, sentido y anti-sentido que cubren respectivamente, parte del promotor gpdA y el marco de lectura abierto del gen hph (Punt et al., 1987), se emplearon como iniciadores. A los 35 ciclos, en el gel de agarosa al 1.2% se observa la amplificación de una banda de 1.342 kpb empleando como moldes los ADN del plámido pAN7-1 y el ADN genómico de la transformante MAPH1 de S. cepivorum (Figura 4, líneas 1 y 2). En tanto, empleando el ADN genómico de la cepa silvestre como templado, el producto de PCR no amplificó (Figura 4, línea 3), confirmando que el gen hph forma parte del ADN de las cepas transformantes. Figura 4. Productos de PCR en gel de agarosa. Se muestra la amplificación de la región de 1.3 kpb del gen hph (carriles 1 y 2) empleando los iniciadores específicos Hig1 y Hig2: carril M, marcador de tamaño molecular en kpb (1 kb DNA Ladder, promega). Carriles 1-3: plásmido pAN7-1, cepa transformante S. cepivorum MAPH1 y cepa silvestre C2, respectivamente; en las tres se usó ADN como templado. Figure 4. PCR products on an agarose gel. Showing the amplification of the region of 1.3 kbp of the hph gene (lanes 1 and 2) using specific indicators Hig1 and Hig2: lane M, molecular size marker kbp (1 Kb DNALadder, promega). Lanes 1-3: plasmid pAN7-1, transformant strain S. cepivorum MAPH1 and, wild strain C2, respectively; in the three DNA was used as template. 1342 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Gerardo Acosta-García et al. Discusión Discussion 1 µg del plásmido pAN7-1 linearizado con la enzima de restricción Hind III, permitió la obtención de 12-18 transformantes de S. cepivorum resistentes al antibiótico higromicina B, el cual se usó como marcador de selección dominante. Dado que no se cuenta con promotores de genes homólogos del hongo fitopatógeno, fue necesario emplear el plásmido pAN7-1 (Punt et al., 1987) el cual, tiene al gen hph de E. coli bajo el promotor gpdA y el terminador trpC de A. nidulans, así, el aislamiento de transformantes de S. cepivorum confirman que el promotor heterólogo gpdA dirige la transcripción del gen bacteriano hph en el hongo, de manera análoga como se ha demostrado en el hongo fitopatógeno Neonectria galligena (Tanguay et al., 2003). 1 µg of the plasmid pAN7-1 linearised with the restriction enzyme Hind III, allowed obtaining 12-18 transformants of S. cepivorum resistant to the antibiotic hygromycin B, which was used as dominant selectable marker. Considering that there are no promoters of homologous genes of the pathogen, it was necessary to use the plasmid pAN7-1 (Punt et al., 1987), which has the hph gene of E. coli under the GPDA promoter and trpC terminator of A. nidulans, thus, isolation of transformants of S. cepivorum confirmed that, GPDA heterologous promoter directs transcription of the bacterial hph gene in the fungus, similarly as it has been demonstrated in the phyto-pathogenic fungus Neonectria galligena (Tanguay et al., 2003). Las transformantes obtenidas mostraron desarrollo lento en medio PDA adicionado con higromicina B, comparada con la cepa silvestre en ausencia del factor de selección, lo cual sugiere la presencia de núcleos sin transformar en el micelio heterocariótico obtenido. Dado que S. cepivorum no posee un ciclo de esporulación sólo forma esclerocios, será necesario aislar puntas de hifas para la selección del homocarión. El empleo de los iniciadores dirigidos contra el promotor (sentido) gpdA y contra la parte 3´ (antisentido) del gen hph y el ADN de las transformantes como molde, permitió la amplificación de un fragmento de 1.342 kpb (bases 1911-3252; Punt et al., 1987), confirmando que el plásmido pAN7-1 se encuentra en el hongo transformado. En conclusión, se presenta un procedimiento de transformación para S. cepivorum como una primera etapa para el análisis de la función de genes en el fenómeno de la pudrición blanca en el ajo (A. sativum), para la identificación de blancos genéticos que permitan el desarrollo de estrategias de control del patógeno. Estudios posteriores deberán incluir el aislamiento y empleo de promotores homólogos fuertes, de igual manera el empleo de procedimientos de electroporación (Sánchez et al., 1993; Gutiérrez et al., 2011), biobalística (Parvez et al., 2004), integración mediada por enzimas de restricción (REMI) (Kim et al., 2002; Turgeon et al., 2011) y A. tumefaciens (Gouka et al., 1999; Cardoza et al., 2006; Zhou et al., 2008; Sharma y Kuhad, 2010), para aumentar la eficiencia de transformación del hongo, tal como se ha demostrado en diferentes hongos. The transformants obtained showed slow growth in PDA medium supplemented with hygromycin B compared with the wild strain in the absence of the target factor, suggesting the presence of untransformed nuclei in the mycelium heterocariótico obtained. Because S. cepivorum has no sporulation cycle of sclerotia, only necessary to isolate hyphal tips of the homocarion selection. The use of indicators directed against the promoter (sense) and against the GPDA 3 '(antisense) of the hph gene and DNA of the transformants as a mold, allowed the amplification of 1 342 kbp fragment (bases 1 911-3 252; Punt et al., 1987), confirming that, the pAN7-1 plasmid is transformed into the fungus. In conclusion, we presented a transformation procedure for S. cepivorum as the first step for analyzing the gene’s function in the phenomenon of white rot in garlic (A. sativum), to identify gene targets that allow the development of pathogen control strategies. Further studies should include the isolation and use of strong homologous promoters, as well as the use of electroporation procedures (Sánchez et al., 1993; Gutiérrez et al., 2011), biolistic (Parvez et al., 2004) mediated integration of restricting enzymes (REMI) (Kim et al., 2002; Turgeon et al., 2011) and A. tumefaciens (Gouka et al., 1999; Cardoza et al., 2006; Zhou et al., 2008; Kuhad Sharma, 2010) for increasing fungal transformation efficiency, as demonstrated in several fungi. Besides, the type of integration should be analyzed, using homologous sequences blank with the intention of performing gene disruption experiments to show the Transformación del hongo fitopatógeno Sclerotium cepivorum Berk empleando fusión de protoplastos Adicionalmente, se deberá analizar el tipo de integración empleando secuencias homólogas blanco con la intención de realizar experimentos de disrupción génica para mostrar la función de genes específicos en la patogénesis del hongo, como en el caso de la demostración del papel del gen ornitina descarboxilasa (Umodc) durante la transición dimórfica y patogénesis del hongo basidiomiceto patógeno del maíz Ustilago maydis (Guevara-Olvera et al., 1997). Una clave importante para el avance de la biología molecular y la genética de un organismo dado es el desarrollo de sistemas de transformación genética, lo cual hace posible el análisis y la manipulación del genoma del organismo de interés. Sin embargo, poco se ha avanzado en el desarrollo de sistemas de etiquetado de genes aplicado a un amplio rango de hongos filamentosos. Agradecimientos Al COSNET (666.02-P) y al CONACYT (37546-B) por el apoyo económico otorgado a la presente investigación, así como por la beca otorgada a Miguel Ángel PantojaHernández. Literatura citada Balance, D. J.; Burxton, F. P. and Turner, G. 1983. Transformation of Aspergillus nidulans by orotidine-5´-phosphate decarboxylase gene of Neurospora crassa. Biochem Biophys Res Comm. 112:284-289. Beggs, J. D. 1978. Transformation of yeast by a replicating hybrid plasmid. Nature. 275:104-109. Birch, M. and Denning, D. W. 1998. Comparison between five lysing enzymes preparations on protoplast formation in Aspergillus fumigatus. http:// www.aspergillus.man.ac.uk/secure/laboratory_ protocols/birch.htm. Cardoza, R. E.; Vizcaino, J. A.; Hermosa, M. R.; Monte, E. and Gutiérrez, S. 2006. 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Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas Vol.3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 p. 1347-1360 Caracterización fisicoquímica de vinos tinto Malbec con diferente tiempo de añejamiento* Physicochemical characterization of Malbec red wines with different aging time Enrique Almanza Aguilera1, Juan José Figueroa González2, María Dolores Alvarado Nava2, María Guadalupe Herrera Hernández3 y Salvador Horacio Guzmán Maldonado3§ Universidad Autónoma de Querétaro. Programa de Posgrado (PROPAC). Av. Hidalgo s/n, Cerro de las Campanas, Querétaro, Querétaro. Tel. 01 461 1194629. (phdhenrry@ hotmail.cm). 2Campo Experimental Zacatecas. Carretera Zacatecas-Fresnillo, km 24.5. A. P. Núm. 18. Calera de V. R., Zacatecas. C. P. 98500. Tel. 01 478 9850198. ([email protected]). 3Unidad de Biotecnología. Campo Experimental Bajío. Carretera Celaya-San Miguel Allende, km 6.5. C. P. 38110. Celaya, Guanajuato. Tel. 01 461 6115323. Ext. 128. Fax. 01 461 6115431. ([email protected]). §Autor para correspondencia: [email protected]. mx; [email protected]. 1 Resumen Abstract El Campo Experimental Zacatecas (INIFAP) históricamente ha producido y almacenado vinos de sus viñedos; sin embargo, no se conoce su calidad enológica de estos vinos. En 2011 se evaluó la calidad de catorce vinos tintos Malbec producidos de 1976 a 2009 en este Campo. A las muestras se les determinó la acidez total y volátil, pH, contenido de alcohol, extracto seco, sólidos precipitados, pigmentos monoméricos y poliméricos y el color CIELAB. Las características fisicoquímicas de los vinos producidos en 1980, 1985 y 2009 estuvieron dentro del rango recomendado por la industria vinatera. Los datos sugieren que tanto las temperaturas máxima (~22 ºC) y minima (~7 ºC) así como la precipitación media del estado (22.9-29.7 mm) afectaron positivamente las características del vino. Por otro lado, varias muestras presentaron altos niveles de acidez volátil que sugiere contaminaciones por acetobacterias. Los vinos con un pH alto presentaron un color de mala calidad para un vino tinto. Se encontró una correlación significativa (r= 0.63, p< 0.05) entre los pigmentos poliméricos pequeños y el tiempo de añejamiento lo cual afectó el color del vino con excepción de las muestras producidas en 1980, 1985 y 2009. Dada las características enológicas de algunos vinos, The Experimental Field Zacatecas (INIFAP) historically has produced and stored wines from its vineyards; however, enological quality of these wines is unknown. In 2011 we assessed the quality of fourteen Malbec red wines produced from 1976 to 2009. All the samples were analyzed for total and volatile acidity, pH, alcohol content, dry extract, solid precipitates, monomeric and polymeric pigments and CIELAB color. The physicochemical characteristics of the wines produced in 1980, 1985 and 2009 were within the range recommended by the winery industry. These data suggest that, high (~22 °C) and minimum temperatures (~7 °C), as well as the average rainfall in the State (22.9-29.7 mm) positively affected the characteristics of wine. In addition, several samples showed high levels of volatile acidity that suggests contamination by Acetobacter. Wines with high pH had a poor color for a red wine. We found a significant correlation (r= 0.63, p< 0.05) between small polymeric pigments and aging time, which affected the color of wine with the exception of the samples produced in 1980, 1985 and 2009. Given the enological characteristics of some wines, it is possible to carry out its marketing. It is * Recibido: enero de 2012 Aceptado: junio de 2012 Enrique Almanza Aguilera et al. 1348 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 es posible llevar a cabo su comercialización. Es importante llevar a cabo la caracterización química, aceptación sensorial y evaluar el efecto del ambiente sobre la calidad de los vinos producidos en Zacatecas. important to perform a chemical characterization, sensory acceptance and evaluate the environmental effect on the quality of the wines produced in Zacatecas. Palabras clave: almacén, ambiente, calidad enológica, vino. Key words: environment, enological quality, wine, warehouse. Introducción Introduction El efecto benéfico del consumo del vino tinto sobre el corazón ha llamado la atención en los últimos años (Renaud y de Lorgeril, 1992). Esta propiedad del vino se atribuye a la capacidad antioxidante y otros efectos biológicos de los compuestos fenólicos presentes (Booyse et al., 2007; Alén-Ruiz et al., 2009). Sin embargo, la aceptación por parte del consumidor, se basa en el color, sabor y cuerpo de un vino. Estas propiedades son el resultado de la presencia de compuestos pigmentantes, ácidos orgánicos y sólidos residuales, entre otros factores (Cliff et al., 2002; Escudero et al., 2002). Por ejemplo, se sabe que el color, sabor y cuerpo de un vino son afectadas por el proceso de vinificación (Girard et al., 2001), la región de producción de la uva (Vilanova y Soto, 2005; Goldner y Zamora, 2007), las prácticas agrícolas (Jackson y Lombard, 1993), el patrón de ácidos orgánicos (Lawless et al., 1996; Kallithraka et al., 1997), el contenido de polifenoles (Preys et al., 2006), tipo de añejamiento (barrica o botella) y el añejamiento en sí (Gómez-Plaza et al., 2000). The beneficial effect of red wine consumption on the heart has drawn attention in recent years (Renaud and Lorgeril, 1992). This property of wine is attributed to the antioxidant and other biological effects of phenolic compounds (Booyse et al., 2007; Alen-Ruiz et al., 2009). However, consumer acceptance is based on the wine´s color, flavor and body. These properties are the result of the presence of compounds, pigments, organic acids and residual solids, among other factors (Cliff et al., 2002; Escudero et al., 2002). For example, it is known that, color, flavor and body of a wine are affected by the winemaking process (Girard et al., 2001), the region of grape production (Vilanova and Soto, 2005; Goldner and Zamora, 2007), agricultural practices (Jackson and Lombard, 1993), the pattern of organic acids (Lawless et al., 1996; Kallithraka et al., 1997), polyphenol content (Preys et al., 2006), type of aging (barrel or bottle) and, aging itself (Gómez-Plaza et al., 2000). La producción de vino en México tuvo una reducción considerable de 2000 a 2009. Los principales estados productores en México son Baja California, Aguascalientes, Coahuila, Durango, Querétaro, Sonora y Zacatecas (CMV, 2011). Sin embargo, en los últimos años no sólo se ha incrementado el consumo de vino en México (de 45 millones de litros en 2009 a 63 millones a octubre de 2011), también el número de casas productoras que, en tan sólo una década, pasaron de 20 a 90. Ejemplo de lo anterior es el estado de Zacatecas donde se han establecido casas que están produciendo vino de variedades de uva que se producen en el mismo estado. Wine production in Mexico had a significant reduction from 2000 to 2009. The major producing States are Baja California, Aguascalientes, Coahuila, Durango, Querétaro, Sonora and Zacatecas (CMV, 2011). However, in recent years not only has increased wine consumption in Mexico (45 million liters in 2009 to 63 000 000 in October 2011), also the number of production houses that, in just a decade passed from 20 to 90. An example of this is the State of Zacatecas where they have established houses that are producing wine grape varieties produced in the same State. Esto con el fin de lograr su denominación de origen. Por su parte, el Campo Experimental Zacatecas del INIFAP tiene una larga tradición en la producción de vinos con variedades de uva que produce en sus terrenos. La cava del INIFAP conserva vinos Malbec que fueron producidos a fines de los 70`s y hasta la fecha. Sin embargo, nunca se ha realizado This in order to get its designation of origin. The Experimental Field Zacatecas INIFAP has a long tradition in wine production from grape varieties produced on their own land. INIFAP´s cellar retains Malbec wines produced in the late 70 `s to date. However, there has never been a comprehensive study to assess the current status of these wines. Such information would not only document the effect Caracterización fisicoquímica de vinos tinto Malbec con diferente tiempo de añejamiento 1349 un estudio exhaustivo para evaluar el estado actual de esos vinos. Dicha información permitiría no solo documentar el efecto del tiempo de añejamiento sobre los vinos, también podría generar información sobre la calidad del vino añejado en botella para normar criterios para la producción futura con fines de comercialización. El objetivo del presente trabajo fue llevar a cabo la caracterización fisicoquímica vinos Malbec producidos de 1979 a 2009 en el Campo Experimental Zacatecas con el fin de conocer la calidad enólica de los mismos. of aging time on wine, it could also generate information on the quality of wine aged in bottles for regulating the criteria for future production, for marketing purposes. The aim of this study was to perform a physicochemical characterization of Malbec wines produced from 1979 to 2009 in the Experimental Field Zacatecas to knowing the winemaking quality. Materiales y métodos Biological material. Samples of red wine produced with Malbec grape variety were used (Table 1). The grapes were harvested in the Experimental Field Zacatecas and the wine was prepared with the traditional method of winemaking: 1) pressing; 2) maceration for three weeks; y 3) fermentation for 10 days; and 4) aging in bottle. In October, 2010, two bottles of 200 mL were taken from the cellar of this field, Table 1. These bottles were stored under a temperature and relative humidity of 25 °C and 80%, respectively. Material biológico. Se utilizaron muestras de vino tinto producidos con la variedad de uva Malbec (Cuadro 1). La uva fue cosechada en el Campo Experimental Zacatecas y el vino se preparó con el método tradicional de vinificación: 1) prensado; 2) maceración por tres semanas; y 3) fermentación por 10 días; y 4) crianza y añejamiento en botella. En octubre de 2010 se retiraron de la cava de este Campo dos botellas de vino de 200 mL de los años que se muestran en el Cuadro 1. Estas botellas han sido conservadas bajo una temperatura y humedad relativa promedio de 25 ºC y 80%, respectivamente. Materials and methods The bottles were opened in a chamber saturated with one inert atmosphere (N2 food grade) in the absence of light. Before opening each bottle it was stirred in order to achieve a uniform distribution of the precipitated Cuadro 1. Año, código asignado a muestras de vino Malbec producidas en el Campo Experimental Zacatecas y condiciones de temperatura y precipitación anual en este estado. Table 1. Year, assigned code to Malbec wine samples produced in the Experimental Field Zacatecas and, conditions of temperature and annual precipitation in this State. Datos climáticos Año de producción Código asignado Temperatura máxima (ºC) Temperatura mínima (ºC) Precipitación pluvial (mm) 1979 1980 1981 1982 1984 1985 1987 1989 1994 1996 2000 2003 2005 2009 M-79 M-80 M-81 M-82 M-84 M-85 M-87 M-89 M-94 M-96 M-00 M-03 M-05 M-09 22.2 22.2 21.1 22.6 21.6 22.8 22.4 24.1 23.3 23.8 23.9 22.9 23.2 22.2 5.3 5.6 5.4 6.0 6.8 7.4 7.4 7.7 8.4 7.9 7.1 8.2 7.6 7.2 18.0 22.9 33.5 27.3 39.1 29.7 44.8 27.1 41.2 19.9 27.9 45.5 28.9 24.6 Enrique Almanza Aguilera et al. 1350 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Las botellas se abrieron en una cámara saturada con una atmósfera inerte (N2 grado alimenticio) en ausencia de luz. Antes de abrir cada botella se agitó con el fin de lograr una distribución uniforme de los sólidos precipitados. El contenido de cada botella se distribuyó en tres frascos ámbar los cuales fueron sellados bajo la misma atmosfera y almacenados a 4 °C hasta su análisis. Al momento del análisis las muestras fueron sometidas a vacío para retirar el bióxido de carbono disuelto. Acidez total. Una alícuota de cada vino se diluyó en agua (25:10, v/v) y se le añadieron 5 mL de una solución buffer de fosfatos (NaOH 0.029 M, fosfato de potasio dibásico 0. 05 M, pH 7.0). Inmediatamente después, se le adicionó 1 mL de azul de bromotimol (4% en agua) y se tituló con NaOH (0.1 M) hasta que el color rojo de la muestra virara a un color verdeazul (OIV, 2009). La acidez total (AT) se reportó en gramos equivalentes de ácido tartárico por litro de vino (g EAT/L). La AT fue calculada de acuerdo con las siguientes fórmulas: A´= FDx AT= (0.075)(A´). Donde: FD = factor de dilución; x= ml gastados de NaOH; AT= acidez total; 0.075= g equivalentes de ácido tartárico que son neutralizados por un mL de NaOH (0.1 M). Acidez volátil. En un matraz se colocaron 10 mL de vino y se sometió a una destilación. Los primeros 5 mL de destilado fueron desechados y se recupero el resto. A 3.2 mL de destilado se le adicionaron 5 gotas de fenolftaleína (1% en agua, p/v) y la muestra se tituló con NaOH (0.02 M) (OIV, 2009). La acidez volátil (AV) se calculó de la siguiente manera: AV= (0.366)(V). Donde: V= volumen gastado de NaOH (0.02 M); 0.366= g equivalentes de ácido acético neutralizados por mL de NaOH (0.02 M); la AV se expresó en gramos equivalentes de ácido acético por litro de vino (g EAA/L). pH. Se determinó con un potenciómetro (Hanna Istruments HI 255. Garden Grove, CA. USA). Contenido de alcohol. El grado alcohólico se determinó colocando 20 mL de vino en un matraz de destilación y añadiéndole 1 mL de una solución de CaOH (2 M). Inmediatamente después, la muestra se sometió a una solids. The contents of each bottle were distributed in three amber bottles, sealed under the same atmosphere and stored at 4 °C for analysis. At the time of analysis, the samples were subjected to vacuum to remove dissolved carbon dioxide. Total acidity. An aliquot of each wine was diluted in water (25:10, v/v) adding 5 mL of a phosphate buffer solution (NaOH 0.029 M, dibasic potassium phosphate 0.05 M, pH 7). Immediately thereafter, 1 mL of blue bromothymol was added (4% in water) and was tagged as NaOH (0.1 M) until the red changed to green-blue (OIV, 2009). Total acidity (TA) was reported in equivalent grams of tartaric acid per liter of wine (EAT g/L). AT was calculated according to the following formula: A '= FDx AT = (0.075) (A '). Where: FD= dilution factor, x= spent ml of NaOH; AT= total acidity; 0.075= equivalent g of tartaric acid, neutralized by one mL of NaOH (0.1 M). Volatile acidity. In a flask, 10 mL of wine were placed and subjected to distillation. The first 5 mL of distillate were discarded and the rest recovered. A 3.2 mL of distillate were added 5 drops of phenolphthalein (1% in water, w/v) and the sample was tagged NaOH (0.02 M) (OIV, 2009). Volatile acidity (AV) was calculated as follows: AV = (0366) (V). Where: V= volume of NaOH used (0.02 M)= 0366 equivalent g of acetic acid, neutralized per mL of NaOH (0. 02 M), AV is expressed in equivalent grams of acetic acid per liter of wine (EAA g/L). pH. determined with a potentiometer (Hanna HI 255 Istruments. Garden Grove, CA. USA). Alcohol content. The alcoholic level was determined by placing 20 mL of wine in a distillation flask and adding 1 mL of a solution of CaOH (2 M). Immediately thereafter, the sample was subjected to distillation to recover a ¾ of the original volume of the wine. The distillate was placed in a 20 mL flask, graduated with deionized water. The sample was placed in a test tube of 25 mL, taking the temperature and introduced an alcoholometer. The alcohol content was reported by comparing the reading device, and the Caracterización fisicoquímica de vinos tinto Malbec con diferente tiempo de añejamiento destilación a hasta recuperar ¾ del volumen original del vino. El destilado se colocó en un matraz de 20 mL y se aforo con agua desionizada. La muestra se colocó en una probeta de 25 mL, se le tomó la temperatura y se introdujo un alcoholímetro. El contenido de alcohol se reportó comparando la lectura del alcoholímetro y la temperatura con los valores de la Tabla II (MA-E-A312-02-TALVOL) (OIV, 2009). El contenido de alcohol se reportó en mililitros por 100 mL (%). Extracto seco. Se colocaron 4.5 g de tiras de papel filtro (2.2 x 1 cm) en un vaso de precipitados y se añadieron 80 mL de una solución acuosa de H2SO4 (0.2 %, v/v). Las tiras de papel se retiraron de la solución de acido sulfúrico después de 2 h, se dejaron reposar en agua por 5 min y se enjuagaron cuatro veces con agua. Después de los enjuagues, las tiras se colocaron en una caja Petri y se secaron en un horno (RIOSA H-91, Monterrey, N. L.) a 70 °C por 4 h. Después de tomar el peso de las tiras de papel, se sumergieron en 10 mL de vino y se llevaron nuevamente a un horno (70 °C, 4 h). Cuando el vino se secó las tiras de papel se retiraron, se enfriaron en un desecador y se pesaron. El contenido de extracto seco se calculó por diferencia de peso y se reportó en gramos por litro de vino (g/L) (OIV, 2009). Sólidos precipitados. Después de medir el volumen de vino de cada frasco ámbar, el vino se centrifugó a 5000 rpm por 30 min. Después de la centrifugación el sobrenadante se regresó al frasco ámbar y se recuperó la pastilla (los sólidos precipitados). Los sólidos precipitados se colocaron en una caja Petri tarada y se llevaron a sequedad a 70 °C por 2 h en horno de convección. Después del secado la caja de Petri con la muestra se pesó y los sólidos precipitados se calcularon por diferencia de peso y se reportaron en gramos por litro de vino (g/L) (OIV, 2009). Compuestos pigmentantes mono y poliméricos. La metodología está basada en el efecto blanqueador que el bisulfito tiene sobre los compuestos pigmentantes monoméricos (PM, básicamente antocianinas) y en la capacidad de los compuestos pigmentantes poliméricos pequeños (PPP) y grandes (PPG) de precipitar cuando forman complejos con proteínas (Harbertson et al., 2003). En resumen, la muestra de vino se diluyó al 12% con una solución de etanol que contenía 5 g de bitartrato de potasio (pH 3.3). En un tubo Eppendorf se colocó 1 mL de un buffer de ácido acético/NaCl (200 mM ácido acético, 170 mM NaCl, pH 4.9) y 500 µL de la muestra diluida en etanol. 1351 temperature of the values of Table II (E-MA-A312-02TALVOL) (OIV, 2009). The alcohol content is reported in milliliters per 100 mL (%). Dry extract. 4.5 g of filter paper strips (2.2 x 1cm) were placed in a beaker and 80 mL of an aqueous solution of H2SO4 (0.2% v/v) was added. The paper strips were removed from the sulfuric acid solution after 2 h allowing to standing in water for 5 min and rinsed four times with water. After these, the strips were placed in a Petri dish and dried in an oven (Riosa H-91, Monterey, NL) at 70 °C for 4 h. After taking the weight of the paper strips were immersed in 10 mL of wine and carried again to an oven (70 °C, 4 h). When wine is dried, the paper strips were removed, cooled in a desiccator and weighed. The dry matter content was calculated by weight difference and reported in grams per liter of wine (g/L) (OIV, 2009). Precipitated solids. After measuring the volume of wine from each amber bottle, the wine was centrifuged at 5000 rpm for 30 min. After the centrifugation, the supernatant is returned to the amber flask and recovered the tablet (the precipitated solids). The precipitated solids were placed in a Petri dish tared and taken to dryness at 70 °C for 2 h in a convection oven. After drying, the Petri dish with the sample was weighed and the precipitated solids were calculated by difference in weight and are reported in grams per liter of wine (g/L) (OIV, 2009). Pigment compounds mono and polymeric. The methodology is based on the bleaching effect that the bisulfite has on monomeric pigment compounds (PM, basically anthocyanins) and, the compounds´ ability of small (PPP) and large polymeric pigments (PPG) to precipitate when forming complexes with protein (Harbertson et al., 2003). In fewer words, wine samples were diluted with 12% ethanol solution containing 5 g of bitartrate potassium (pH 3.3). In an Eppendorf tube was placed 1 mL of a buffer of acetic acid/NaCl (200 mM acetic acid, 170 mM NaCl, pH 4.9) and 500 L of the diluted sample in ethanol. The sample got stirred and transferred to a cell to be read in a spectrophotometer (Janway 6305, Swedesboro, NJ, USA) at 520 nm (reading A). The sample is returned to the Eppendorf tube and 80 µl of metabisulfite potassium (0.36 M) were added, stirred and allowed to stand for 10 min at room temperature. Immediately read at 520 nm (reading B). In another Eppendorf tube was placed 1 mL of acetic acid buffer and 1 mg of bovine serum albumin. The sample Enrique Almanza Aguilera et al. 1352 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 La muestra se agitó y se transfirió a una celda para ser leída en un espectrofotómetro (Janway 6305, Swedesboro, NJ, USA) a 520 nm (lectura A). La muestra se regreso al tubo Eppendorf y se le agregaron 80 µL de metabisulfito de potasio (0.36 M), se agitó y se dejó reposar 10 min a temperatura ambiente. Inmediatamente después se leyó a 520 nm (lectura B). En otro tubo Eppendorf se colocó 1 mL del buffer de ácido acético y 1 mg de seroalbúmina bovina. La muestra se agitó y se le adicionaron 500 µL de vino. La mezcla se dejó incubar con agitación por 15 min a temperatura ambiente. Después de la incubación, la mezcla se centrifugó a 13 500 g por 5 min. Se recuperó 1 mL del sobrenadante y se leyó a 520 nm (lectura C). El contenido de PM, PPP y PPG se realizó de acuerdo con las siguientes fórmulas: PM= lectura A - lectura B (PPP)= lectura C (PPG)= lectura B - lectura C. Color CIELAB. La muestra de vino se filtro a través de una membrana de poro de 0.45 µm. El filtrado se recuperó en una celda de cuarzo y se leyó en un espectrofotómetro UV-vis (HP 8453, Agilent Technologies, Madrid, España). Se tomaron lecturas cada 2 nm a lo largo del espectro visible de 380 a 770 nm. Los parámetros CIELAB de C* (croma) y H* (tono) fueron calculados con base en los valores de a* que mide la tendencia del rojo al verde y b* que mide la tendencia del amarillo al azul (datos no mostrados) (Heredia et al., 2004; OIV, 2009). Para calcular C* y H* el software ChromaLab® acoplado al espectrofotómetro utiliza las siguientes fórmulas: C* = [(a*)2 + (b*)2]1/2 H* = arctan (b*/a*) Análisis estadísticos. Todos los análisis se realizaron por duplicado (dos botellas por año) con tres replicas para cada botella. Los resultados obtenidos se reportan como la media ± desviación estándar (n= 6). Las diferencias significativas entre medias se realizaron mediante un análisis de ANOVA y una prueba de Tukey, usando un nivel de significancia de 0.05. Para el cálculo de las correlaciones estadísticas entre variables se realizaron análisis de asociación no paramétrica y se determinaron los coeficientes Tau de Kendall. El programa estadístico empleado para estos análisis fue el JMP® versión 5.0.1. was stirred and were added 500 L of wine. The mixture was incubated with stirring for 15 min at room temperature. After incubation, the mixture was centrifuged at 13 500 g for 5 min. Recovering 1 mL of supernatant, read at 520 nm (reading C). The contents of PM, PPP and PPG were performed according to the following formula: PM= reading A - Reading B (PPP)= read C (PPG)= Reading B - Reading C. CIELAB color. The wine sample was filtered through a membrane pore of 0.45 microns. The filtrate was recovered in a quartz cell and read on a UV-vis spectrophotometer (HP 8453, Agilent Technologies, Madrid, Spain). Readings were taken every 2 nm over the visible spectrum of 380 to 770 nm. CIELAB parameters of C* (chroma) and H* (hue) were calculated based on the values of a* which measures the tendency of red to green and, b* measuring the tendency yellow to blue (data not shown) (Heredia et al., 2004; OIV, 2009). In order to calculate C* and H*, ChromaLab® software coupled to the spectrophotometer using the following formulas: C * = [(a *) 2 + (b *) 2] 1/2 H * = arctan (b * / a *) Statistical analysis. All analyzes were performed in duplicate (two bottles per year) with three replicates for each bottle. The results are reported as mean ± standard deviation (n= 6). Significant differences between means were performed using ANOVA and Tukey's test, using a significance level of 0.05. In order to calculate the statistical correlations between the variables, nonparametric association analysis was performed and determining the Tau coefficients of Kendall. The statistical program used for these analyzes was JMP® version 5.0.1. Results and discussion Total acidity. The desirable concentration of total acidity (TA) that represents the sum of the volatile and nonvolatile acids of a table wine is in the range of 5.5 to 8.5 g EAT/L (Jackson, 2008). In this sense, all the wines analyzed presented a TA within the recommended range, except for Caracterización fisicoquímica de vinos tinto Malbec con diferente tiempo de añejamiento Resultados y discusión Acidez total. La concentración deseable de acidez total (AT) que representa la suma de los ácidos volátiles y no volátiles, de un vino de mesa se encuentra en el rango de 5.5 a 8.5 g EAT/L (Jackson, 2008). En este sentido, todos los vinos analizados presentan una AT dentro del rango recomendado con excepción de las muestras M-79 y M-80 (Cuadro 2). El alto contenido de AT de estas muestras pudiera estar relacionado a contaminaciones de acetobacterias en la uva que actúan en la maceración y fermentación del vino (Jackson, 2008). Por otro lado, se sabe que un vino será de mejor calidad si su AT es más parecido al nivel optimo inferior que, como ya se indicó, es de 5.5 g EAT/L. En este sentido, las muestras M-82 y M-94 presentan valores de AT de 5.59 y 5.48 g EAA/L, respectivamente, lo que sugiere que estos vinos son los de mejor calidad. Hay otros vinos que presentan valores de AT un poco más alto que podrían considerarse de buena calidad también (Cuadro 2). 1353 the samples M-79 and M-80 (Table 2). The high AT content of these samples could be related to the contamination of Acetobacter in grapes that act in the maceration and fermentation of wine (Jackson, 2008). Furthermore, it is known that a higher quality wine will be if, the AT is closer to the optimum level below which, as already indicated, is 5.5 g EAT/L. In this sense, the samples M-82 and M-94 presented values of 5.59 and 5.48 AT EAA g/L, respectively, suggesting that these wines are the best quality. There are other wines with AT values slightly higher than could be considered of good quality as well (Table 2). Volatile acidity. It has been reported that, the optimal value of volatile acidity in wines (AV) is 0.3 g EAA/L (OIV, 2009). In this sense, all the analyzed samples in this study showed a level of AV, nevertheless the wines M-79, M-80 and M-09 showed levels quite close to 0.3 AV EAA/L (Table 2). However, it has been reported that, the mayor volatile acid in wine is the acetic acid, while the formic acid, propionic and butyric acids are present in very low concentrations (Cabanis, 2003). Cuadro 2. Acidez total, acidez volátil y pH de vinos tintos Malbec con diferente tiempo de añejamiento. Table 2. Total acidity, volatile acidity and pH of Malbec red wines with different aging time. Muestra de vino M-79 M-80 M-81 M-82 M-84 M-85 M-87 M-89 M-94 M-96 M-00 M-03 M-05 M-09 Acidez total (g EAT/L) Acidez volátil (g EAA/L) pH 8.85 ± 0.05 b 10.0 ± 0.16 a 5.78 ± 0.05 j 5.59 ± 0.05 k 5.93 ± 0.00 i 6.33 ± 0.01 h 7.88 ± 0.00 e 8.06 ± 0.05 d 5.48 ± 0.00 l 5.79 ± 0.03 j 7.20 ± 0.00 g 8.42 ± 0.03 c 7.54 ± 0.05 f 7.46 ± 0.05 f 0.47 ± 0.01 k 0.43 ± 0.01 l 1.21 ± 0.05 f 0.98 ± 0.01 g 0.68 ± 0.03 j 0.66 ± 0.00 j 0.75 ±0.03 i 0.83 ± 0.01 h 2.32 ± 0.03 d 3.15 ± 0.05 b 2.88 ± 0.01 c 5.03 ± 0.03 a 1.41 ± 0.03 e 0.46 ± 0.03 k 3.33 ± 0.04 h 3.48 ± 0.01 f 3.79 ± 0.03 bc 3.76 ± 0.01 c 3.61 ± 0.03 e 3.92 ± 0.12 a 3.73 ± 0.04 c 3.47 ± 0.01 f 3.91 ± 0.01 a 3.81 ± 0.01 b 3.50 ± 0.01 e 3.54 ± 0.01 d 3.43 ± 0.00 g 3.77 ± 0.03 bc Promedios con letras similares en la misma columna son estadísticamente iguales (Tukey, 0.05). EAT= equivalentes de ácido tartárico; EAA= equivalentes de ácido acético. Acidez volátil. Se ha reportado que el valor óptimo de acidez volátil en vinos (AV) es de 0.3 g EAA/L (OIV, 2009). En este sentido, todas las muestras analizadas en este trabajo presentaron un nivel de AV, no obstante los vinos M-79, M-80 y M-09 presentaron niveles de AV muy cercanos a 0.3 EAA/L (Cuadro 2). No obstante, se ha reportado que el Acetic acid acts as a desirable flavor which adds complexity to the smell and taste of wine (Jackson and Lombard, 1993). Moreover, the greatest contribution of acetic acid is the production of esters of ethyl acetate which provided the wine fruit flavor characteristics. Therefore a balance must exist in the wine´s AV level because, when it´s too strong, it may 1354 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 ácido volátil mayoritario en vinos es el acético mientras y que el ácido fórmico, butírico y propiónico están presentes en muy bajas concentraciones (Cabanis, 2003). El ácido acético actúa como un saborizante deseable el cual añade complejidad al olor y sabor del vino (Jackson y Lombard, 1993). Además, la mayor aportación del acido acético es la producción de ésteres de acetato de etilo que proporcionan al vino características de sabor a frutales. Por lo tanto debe existe un equilibrio en el nivel de AV de un vino porque cuando es muy alto puede llegar a conferir un sabor a vinagre. Desafortunadamente, esta característica no se pude definir solo basándose en el nivel de AV dado que afecta la variedad de uva, el proceso y añejamiento por lo que al final, la degustación de cada vino es vital. Por lo que sería deseable realizar una evaluación sensorial para confirmar la contibución de la AV al sabor del vino. Por otro lado, también se ha reportado niveles con AV mayores a 2 g EAA/L están asociados a la presencia de acetobacterias en la uva (Jackson, 2008). Por lo tanto es altamente deseable llevar a cabo acciones postcosecha para evitar este problema. pH. Esta característica también afecta el sabor de un vino debido a que los ácidos tartárico, málico y láctico son los que influyen principalmente en el pH de un vino. Se ha reportado que el pH óptimo de un vino tino debe ser de 3.3 a 3.6 (Jackson y Lombard, 1993; Jackson, 2008). En este sentido, aproximadamente la mitad de los vinos analizados presentan un pH dentro del rango recomendado; las muestras M-81, M-82, M-87, M-94, M-96 y M-09 que presentan un pH mayor de 9 (Cuadro 2). Se sabe que los vinos con pH mayores a 3.9 son susceptibles a la oxidación y pérdida del color, tornándose azul. Valores de pH menores a 3.6, dan estabilidad al color rojo característico de las antocianinas. Contenido de alcohol. Todos los vinos presentaron un contenido de alcohol dentro de los límites recomendados (9 - 15% v/v) (Cuadro 3). El contenido óptimo que presentan las muestras de alcohol probablemente contribuye a la estabilidad durante el añejamiento y a las propiedades sensoriales del vino. La acción inhibitoria del etanol, junto con niveles de pH recomendados actúan sobre algunos microorganismos que producen olores indeseables, sobre la acidez del vino y permiten que el vino permanezca estable por años (Jackson, 2008). Enrique Almanza Aguilera et al. confer vinegar-like taste. Unfortunately, this feature could not be defined only based on the level of AV as it affects the variety of grapes, and aging process at the end, the tasting of each wine is vital. So, it would be desirable to perform a sensory evaluation to confirm AV´s contribution for the taste of wine. On the other hand, it has also been reported with AV levels higher than 2 g EAA/L associated with the presence of Acetobacter in the grapes (Jackson, 2008). It is therefore highly desirable to carry out post-harvest activities to avoid this problem. pH. This feature also affects the flavor of a wine because tartaric, malic and lactic acids are those which influence mainly on the pH of a wine. It is reported that, the optimum pH of a red wine must be from 3.3 to 3.6 (Jackson and Lombard, 1993; Jackson, 2008). In this regard, approximately half of the wines analyzed have a pH within the recommended range, the samples M-81, F-82, F-87, F-94, F-96 and M-09 have a pH higher than 9 (Table 2). It is known that wines with pH higher than 3.9 are susceptible to oxidation and loss of color, turning blue. pH values below 3.6 are characteristic of red color stability of anthocyanins. Alcohol content. All wines showed an alcohol content within the recommended range (9-15% v/v) (Table 3). The optimum alcohol content present in the samples likely contributes to the stability during aging and sensory properties of wine. The inhibitory action of ethanol, together with pH levels recommended act on certain microorganisms that produce undesirable odors, on the acidity of the wine, allowing the wine remains stable for years (Jackson, 2008). Dry samples. M-79, M-80, M-85, M-89, M-03, M-05 and 09 had values within the recommended optimal range, from 25 to 35 g/L (OIV, 2009) (Table 3). This parameter together with the alcohol content provides an idea of the body and the structure of the wine in the mouth. It is known that, the higher dry matter content of wine will present a better body. According to wine experts, the concept of dry is quite important as content below 25 g/L define a wine as loose and light on the palate, while dry matter content higher than 35 g/L is characteristic of a wine defined as ordinary rough, hard, as might be the case of the sample M-87. Precipitated solids. Given that, OIV (2009) or the literature have reported the optimum content of precipitated solids (SP), there is a point of comparison with the wines evaluated Caracterización fisicoquímica de vinos tinto Malbec con diferente tiempo de añejamiento 1355 Cuadro 3. Contenido de alcohol, extracto seco y sólidos precipitados de vinos tintos Malbec con diferente tiempo de añejamiento. Table 3. Alcohol content, dry matter and precipitated solids of Malbec red wines with different aging time. Muestra de vino M-79 M-80 M-81 M-82 M-84 M-85 M-87 M-89 M-94 M-96 M-00 M-03 M-05 M-09 Alcohol (% v/v) Extracto seco (g/L) Sólidos precipitados (g/L) 9.0 ± 1.4 de 10.1 ± 0.4 d 11.0 ± 1.4 cd 11.0 ± 1.3 cd 10.6 ± 0.4 d 10.8 ± 0.4 d 13.2 ± 1.4 a 10.3 ± 0.4 d 11.7 ± 0.1c 10.9 ± 0.7 cd 11.1 ± 0.00 cd 9.1 ± 0.00 e 11.1 ± 0.00 cd 12.0 ± 0.00 b 31.6 ± 0.0 d 33.7 ± 0.0 c 20.7 ± 0.1 i 18.1 ± 0.0 k 16.7 ± 0.0 l 33.5 ± 0.3 c 45.1 ± 0.0 a 35.2 ± 0.0 b 22.6 ± 0.0 g 18.9 ± 0.0 j 22.0 ± 0.4 g 29.2 ± 0.0 e 27.3 ± 0.0 f 33.6 ± 0.0 c 0.96 ± 0.3 d 0.72 ± 0.0 f 3.58 ± 0.0 a 1.07 ± 0.0 c 1.79 ± 0.0 b 0.74 ± 0.0 e 0.31 ± 0.0 j 0.39 ± 0.1 i 0.65 ± 0.10 g 0.40 ± 0.0 i 0.60 ± 0.0 h 0.65 ± 0.0 g 0.56 ± 0.4 h 0.69 ± 0.3 g Promedios con letras similares en la misma columna son estadísticamente iguales (Tukey, 0.05). Extracto seco. Las muestras M-79, M-80, M-85, M-89, M-03, M-05 y 09 presentaron valores dentro del rango optimo recomendado de 25 a 35 g/L (OIV, 2009) (Cuadro 3). Este parámetro junto con el contenido de alcohol, proporciona una idea del cuerpo y la estructura del vino en la boca. Se sabe que a mayor contenido de extracto seco el vino presentará un mejor cuerpo. De acuerdo a los expertos en vinos, el concepto del extracto seco es muy importante ya que un contenido por debajo de 25 g/L definirá a un vino como flojos y ligeros al paladar; mientras que un contenido de extracto seco mayor a 35 g/L será característico de un vino definido como ordinario, áspero y duro, como podría ser el caso de la muestra M-87. Sólidos precipitados. En vista que la OIV (2009) ni la literatura han reportado el contenido óptimo de sólidos precipitados (SP), no hay un punto de comparación con los vinos evaluados en este trabajo. La presencia de SP en el vino no altera su calidad; sin embargo, para consumidores con poca experiencia esta característica es poco deseable (Cabanis, 2003). Por tanto, es comprensible que los vinos con el menor contenido de SP podrían ser de mejor aceptación para consumidores poco experimentados. En este sentido, las muestras M-87, M-89 y M-96, con un nivel de SP de 0.31, 0.39 y 0.40 g/L, respectivamente (Cuadro 3), son vinos que pudieran tener mejor aceptación para el consumidor casual. in this work. The presence of SP in the wine does not alter its quality; however, for the consumers with limited experience, this characteristic is undesirable (Cabanis, 2003). It is therefore understandable that the wines with the lowest content of SP may be more acceptable to consumers with little experience. In this sense, the samples M-87, M-89 and M-96, with SP level of 0.31, 0.39 and 0.40 g/L, respectively (Table 3) are wines that might be more acceptable to the casual consumer. Moreover, SP are mostly crystallized salts of potassium acid, tartrate and insoluble complexes formed by polymers of flavanols linked together and with other compounds, a phenomenon occurring in general in wines with prolonged periods of aging (Jackson and Lombard, 1993; Waterhouse, 2002; Jackson, 2008). This behavior was observed at some degree in the wines analyzed, i.e., the samples M-79 to M-85 have a higher content than the samples M-00 to M-09. However, the samples M-87, M-89 and M-96 had lower SP content of the younger wines. Based on the analysis performed here, it cannot explain this behavior. Monomeric pigments (MP), small polymeric (PPP) and large polymeric (PPG). The samples M-80, M-85 and M-09 showed the highest level of PM (1052-1323 AU) Enrique Almanza Aguilera et al. 1356 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Por otro lado, los SP son sales cristalizadas en su mayoría de tartrato ácido de potasio y complejos insolubles formados por polímeros de flavanoles unidos entre sí y con otros compuestos, fenómeno que se da en general en vinos con periodos prolongados de añejamiento (Jackson y Lombard, 1993; Waterhouse, 2002; Jackson, 2008). Este comportamiento se observó en cierto grado en los vinos analizados; es decir, las muestras M-79 a M-85 presentan mayor contenido de SP que las muestras M-00 a M-09. Sin embargo, Las muestras M-87, M-89 y M-96 presentaron menor contenido de SP que los vinos más jóvenes. Con base en los análisis realizados aquí, no es posible explicar este comportamiento. compared to the rest of the samples (Table 4). It has been reported that PM are anthocyanins, also shown benefit on health, contribute to the color and appearance of wine and are a criterion of quality control specifications useful in sales of wines and fruit juices (Lee et al. , 2005). The high content of PM in these samples is reflected in the wine´s color (Figure 1). By contrast, the samples M-81 and M-84 whose content is 0.023 and 0.025 AU, respectively, have a wine color with very low quality. Furthermore, the color intensity of the samples M-00 to M-05 was lower than the samples M-80, F-85 and M-09 and higher than M.81 and M.84, corresponding to intermediate content of PM (Table 4, Figure 1). Pigmentos monoméricos (PM), poliméricos pequeños (PPP) y poliméricos grandes (PPG). Las muestras M-80, M-85 y M-09 presentaron el mayor nivel de PM (1.052-1.323 UA) comparado con el resto de las muestras (Cuadro 4). Se ha reportado que los PM son antocianinas que además del beneficio demostrado sobre la salud, contribuyen al color y la apariencia del vino y son un criterio de control de calidad útil en las especificaciones de venta de vinos y jugos de frutas (Lee et al., 2005). El alto contenido de PM en estas muestras se refleja en el color del vino (Figura 1). Por el contrario, las muestras M-81 y M-84 cuyo contenido es 0.023 y 0.025 UA, respectivamente, presentan un vino con un color de muy baja calidad. Por otro lado, la intensidad del color de las muestras M-00 a M-05 fue menor que las muestras M-80, M-85 y M-09 y mayor que M.81 y M.84, correspondiente a su contenido intermedio de PM (Cuadro 4, Figura 1). De Beer et al. (2004) reported that only the content of PPP confers specific dye color shade of wine, has a significant correlation (r= 0.56, p< 0.01) with aging time. These results agree with those of the present work, since PPP showed a similar significant correlation (r= 0.63, p< 0.01). On the other hand, the relation PPG/PPP shows that in eight of the fourteen wines dominated the content of PPP on PPG (PPG/PPP <1), if we compare this result with the color (Figure 1), it can be seen that wines with a higher ratio of PPG/PPP to a lighter color present in the sample except M-96. It can be observed that, the wines M-00 to M-09 presented a color way more attractive than many of the older wines. This result agrees with that reported by Versari et al. (2008) who indicated that PPP and PPG contribute less significantly Cuadro 4. Contenido de pigmentos monoméricos (PM), pigmentos poliméricos pequeños (PPP) y pigmentos poliméricos grandes (PPG), Tono (H*) y Croma (C*) de vinos Malbec. Table 4. Monomeric pigments content (MP), small polymeric pigments (PPP) and large polymeric pigments (PPG), Hue (H *) and Chroma (C *) of Malbec wine. Muestra de vino M-79 M-80 M-81 M-82 M-84 M-85 M-87 M-89 M-94 M-96 M-00 M-03 M-05 M-09 PM 0.123 ± 0.03 j 1.052 ± 0.02 c 0.023 ± 0.03 m 0.091 ± 0.02 k 0.025 ± 0.01 m 1.198 ± 0.04 b 0.218 ± 0.01 h 0.448 ± 0.01 g 0.069 ± 0.02 l 0.188 ± 0.01 i 0.805 ± 0.01 e 0.960 ± 0.03 d 0.733 ± 0.05 f 1.323 ± 0.02 a PPP 0.254 ± 0.005 h 0.640 ± 0.004 e 0.129 ± 0.002 j 0.178 ± 0.001 i 0.117 ± 0.004 k 0.923 ± 0.018 b 0.656 ± 0.001 d 0.256 ± 0.004 h 0.496 ± 0.006 f 0.632 ± 0.001 e 0.443 ± 0.008 g 0.459 ± 0.032 fg 0.678 ± 0.004 c 1.005 ± 0.028 a PPG 0.776 ± 0.003 b 0.426 ± 0.011 e 0.159 ± 0.009 h 0.470 ± 0.003 d 0.127 ± 0.005 i 0.713 ± 0.046 c 0.342 ± 0.005 f 2.377 ± 0.015 a 0.767 ± 0.010 b 0.411 ± 0.012 e 0.272 ± 0.007 g 0.241 ± 0.031 g 0.060 ± 0.000 j 0.263 ± 0.004 g PPG/PPP 3.1 0.6 1.2 2.6 1.1 0.7 0.5 9.2 1.6 0.7 0.6 0.5 0.1 0.3 H* 65.7 ± 0.1 c 33.0 ± 0.2 j 77.5 ± 0.2 b 60.1 ± 0.0 e 83.8 ± 0.0 a 25.0 ± 0.3 k 62.4 ± 0.0 d 68.2 ± 0.2 c 54.7 ± 0.0 f 47.5 ± 0.0 h 49.3 ± 0.3 g 42.5 ± 0.0 i 51.1 ± 0.5 g 24.4 ± 0.2 k Promedios con letras similares en la misma columna son estadísticamente iguales (Tukey, 0.05). UA= unidades de abosrbancia. C* 34.0 ± 0.8 h 72.0 ± 0.6 a 11.4 ± 0.0 k 29.8 ± 0.1 i 13.6 ± 0.1 j 67.7 ± 0.0 b 56.5 ± 0.1 d 38.0 ± 0.4 f 36.2 ± 0.2 g 46.3 ± 0.1 e 38.5 ± 0.1 f 35.2 ± 0.3 h 46.5 ± 0.1 e 63.3 ± 0.1 c Caracterización fisicoquímica de vinos tinto Malbec con diferente tiempo de añejamiento 1357 M-79 M-80 M-81 M-82 M-84 M-85 M-87 M-89 M-94 M-96 M-00 M-03 M-05 M-09 Figura 1. Color de vinos de uva Malbec con diferente tiempo de añejamiento. M-79= vino Malbec producido en 1979, etc. Figure 1. Malbec wines´ color with different aging time. M-79= Malbec wine produced in 1979, etc. De Beer et al. (2004) reportaron que únicamente el contenido de PPP, que confieren un tinte específico en la tonalidad del color del vino, presenta una correlación significativa (r= 0.56, p< 0.01) con el tiempo de añejamiento. Estos resultados concuerdan con los del presente trabajo dado que los PPP presentaron una correlación significativa muy similar (r= 0.63, p< 0.01). Por otro lado, la relación PPG/PPP muestra que en ocho de los catorce vinos predomina el contenido de PPP sobre los PPG (PPG/PPP< 1); si se compara este resultado con el color (Figura 1) se puede observar que los vinos con una relación mayor de PPG/PPP a 1 presentan colores más claros con excepción de la muestra M-96. También se puede observar que los vinos M-00 a M-09 presentan un color más atractivo que muchos de los vinos más viejos. Este resultado concuerda con lo reportado por Versari et al. (2008) quienes indicaron que los PPP y en menor grado los PPG contribuyen significativamente al tinte que confieren los PM al color en vinos jóvenes; es decir, con poco tiempo de añejamiento. En general hay una tendencia a disminuir el contenido de PPP en comparación a los PPG, conforme el tiempo de añejamiento se reduce (Cuadro 4). Esta reducción en el contenido de los PPP puede deberse a que precipitan como formas polimerizadas (Versari et al., 2007). Parámetros de color CIELAB. De acuerdo con la escala establecida para el Tono (H*) que define al rojo= 0, rojonaranja= 45, amarillo= 90 verde= 180 y azul= 270 (Heredia et al., 2004), las muestras M-80, M-85 y M-09 que presentaron los valores más bajos de H*, muestran un color rojo intenso acorde con la escala para el Tono. Es importante indicar que los vinos M-80, M-85 y M-09 presentan el mayor contenido de PM, que, como ya se indicó son antocianinas y confieren to give the PM dye color in young wines, i.e. at short aging. In general there is a tendency to decrease the content of PPP compared to PPG, as aging time is reduced (Table 4). This reduction in the content of the PPP may be due as they precipitate in polymerized form (Versari et al., 2007). CIELAB color parameters. According to the scale set for the Hue (H*) that defines red= 0, red-orange= 45, yellow= 90, green= 180 and blue= 270 (Heredia et al., 2004), the samples M-80, M-85 and M-09 that showed the lowest values of H*, show an intense red color in keeping with the scale for the tint. Importantly, the wines M-80, M-85 and M-09 presented the highest content of PM, which, as already indicated are anthocyanins and give the characteristic red color of the wine (Table 4, Figure 1) (Hall et al., 2004). Furthermore, the samples N-79, F-82 and M-87 to M-05 tend to have a red-orange and, the samples M-81 and M-84 tend to a yellow color have a H* level closer to 90, corresponding to yellow. With respect to the samples M-81 and M-84, these values had Chroma (C*) low, and therefore its color is “low vivo” (light hue) as can be seen in Figure 1. Meanwhile, the colored wines with a “lively” (strong colors) were the samples M-80, M-85 and M-09 that exhibited the highest C*. In general, we observed a pattern color loss with time of aging except for those already discussed (M-80 and M-85). The behavior of these samples can be explained since the changes in the CIELAB parameters evaluated here is due, among other things, to the pigment concentration at the start of aging, the transformation of the pigments in more stable, affected by the conditions of weather and the behavior of each wine during aging (García-Puente et al., 2006; Monagas et al., 2006; Hernández et al., 2007; Castillo-Sánchez et al., 2008). Enrique Almanza Aguilera et al. 1358 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 el color rojo característico del vino (Cuadro 4, Figura 1) (Heredia et al., 2004). Por otro lado, las muestras N-79, M-82 y de M-87 a M-05 tienden a presentar un color rojo-naranja y las muestras M-81 y M-84 que tienden hacia el color amarillo, presentan un nivel de H* más cercano al 90 que corresponde al amarillo. Con relación a las muestras M-81 y M-84, estas presentaron los valores de Croma (C*) más bajos y por lo tanto su color es “poco vivo” (tonos débiles) tal y como se puede ver en la Figura 1. Entretanto los vinos con un color “muy vivo” (tonos fuertes) fueron las muestras M-80, M-85 y M-09 que presentaron los valores de C* más altos. En general, se observó un patrón en la pérdida de color con el tiempo de añejamiento con las excepciones que ya se ha discutido (M-80 y M-85). El comportamiento de estas muestras puede ser explicado dado que los cambios en los parámetros CIELAB aquí evaluados se debe, entre otras cosas, a la concentración de pigmentos al inicio del añejamiento, a la transformación de los pigmentos en otros más estables, afectado por las condiciones climáticas y por el comportamiento de cada vino durante la crianza y el añejamiento (García-Puente et al., 2006; Monagas et al., 2006; Hernández et al., 2007; Castillo-Sánchez et al., 2008). Correlaciones Se observó una correlación positivas ente C* y el parámetro a* (Cuadro 5). Este resultado concuerda con lo observado en la tonalidad del color rojo del vino (Figura 1) característica propia de vinos con colores vivos. La correlación entre C* y *a concuerda con la alta correlación encontrada entre PM y los parámetros CIELAB C* y H*. Como ya se discutió los PM son mayoritariamente antocianinas cuya característica es un intenso color rojo, los cuales son mostrados por algunas de las muestras de vinos analizadas en este trabajo. Correlations There was a positive correlation between the parameter C* and a* (Table 5). This result agrees with that observed in the shade of red wine (Figure 1), characteristic of wines with vivid colors. The correlation between C* and a* match the high correlation found between PM and CIELAB parameters C* and H*. As already discussed, PM are mainly anthocyanins, characterized by an intense red color, displayed by some wine samples analyzed in this paper. Conclusions Based on the results of the wines analyzed, the samples with the best enological properties were M-80, M-85 and M-90. These samples showed values generally within acceptable ranges that define the optimal quality of a wine Malbec. Due to its characteristics, these wines may be available for the general public; however, it is important to perform a sensory test to confirm that the laboratory results are indeed consistent with the acceptance by the panelists. On the other hand, it has been reported that, the quality of a wine produced from a variety of grapes harvested in the same locality is affected mainly by the specific weather conditions of the vintage year (Goldner and Zamora, 2007). In this regard, in the years 1980, 1985 and 2009 were filed in the State of Zacatecas, an average, maximum and minimum temperature quite similar except for the minimum temperature of 1980 (Table 1). Interestingly, the precipitation in these years was an intermediate precipitation (22.9-29.7 mm) compared to the other years. The data suggest that, these environmental conditions could affect the quality of Cuadro 5. Correlaciones entre los compuestos pigmentantes y los parámetros CIELAB. Table 5. Correlations between pigment compounds and CIELAB parameters. a b C* H* PM PPP PPG PPP + PPG * * a* 1.00 0.38 0.87 * -0.49 0.43 0.52 *** 0.12 0.38 p< 0.001; **p< 0.005; ***p< 0.05. * b* C* H* PM PPP PPG 1.00 0.67 0.12 0.30 0.30 0.21 0.25 1.00 -0.16 0.15** 0.49 0.23 0.36 1.00 -0.13** -0.32 -0.05 -0.27* 1.00 0.89 0.78 0.85 1.00 0.79 0.25 1.00 0.23 Caracterización fisicoquímica de vinos tinto Malbec con diferente tiempo de añejamiento Conclusiones Con base en los resultados de los vinos analizados, las muestras con las mejores propiedades enológicas fueron M-80, M-85 y M-90. Estas muestras en general presentaron valores dentro de los rangos óptimos aceptables que definen la buena calidad de un vino Malbec. Por sus características, estos vinos podrían ponerse a disposición del público en general; sin embargo, es importante llevar a cabo una prueba sensorial para confirmar que los resultados de laboratorio concuerdan con la aceptación por los panelistas. Por otro lado, se ha reportado que la calidad de un vino producido de una variedad de uva cosechada en la misma localidad se ve afectada mayoritariamente por las condiciones climáticas específicas del año de la vendimia (Goldner y Zamora, 2007). En este sentido en los años 1980, 1985 y 2009 se presentaron en el estado de Zacatecas, temperatura máxima y mínima promedio muy similares con excepción de la temperatura mínima de 1980 (Cuadro 1). Interesantemente, la precipitación en estos años fue una precipitación intermedia (22.9-29.7 mm) en comparación con otros años. Los datos sugieren que estas condiciones ambientales pudieron afectar la calidad de vino. Sin embargo, se hace necesario llevar a cabo más estudios para corroborar estos resultados. Actualmente se están realizando otros análisis a estos vinos para caracterizar su composición bioquímica, capacidad antioxidante, naturaleza de compuestos pigmentantes y aceptación por parte del consumidor. Agradecimientos In memoriam al M. C. Agustín F. Rumayor Rodríguez colega del Campo Experimental Zacatecas quien dio todo su apoyo para la realización de este trabajo y fue un gran ejemplo de servicio a su patria. Literatura citada Alén-Ruiz, F.; García-Falcón, M. S.; Pérez-Lamela, M.C.; Martínez-Carballo, E. and Simal-Gándara, J. 2009. Influence of major polyphenols on antioxidant activity in Mencía and Brancellao red wines. Food Chem. 113:53-60. 1359 the wine. However, it is necessary to perform further studies to confirming these results. Currently, further analyses to these wines are being made to characterize its biochemical composition, antioxidant capacity, nature of composite pigments and acceptance by the consumer. End of the English version Booyse, F. M.; Pan, W.; Grebttm, G. E. M.; Parks, D. A.; Darley-Usmar, V. M.; Bradley, K. M. and Tabengwa, E. M. 2007. Mechanism by which alcohol and wine polyphenols affect coronary heart disease risk. Ann. Epidemiol. 17(58):S24-S31. Cabanis, J. C. 2003. 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([email protected]). 2Posgrado en Edafología. Colegio de Postgraduados, Campus Montecillo, Carretera México-Texcoco km 36.5 Montecillo, Texcoco, Estado de México, México. C. P. 56230. Tel. 01 595 9520200 Ext. 1262 y 1220, 01 595 9520265. ([email protected]), ([email protected]), ([email protected]). §Autora para correspondencia: [email protected]. 1 Resumen Abstract En la presente investigación se reportan los resultados del efecto de sustratos y de diferentes concentraciones de solución nutritiva en el contenido nutrimental de hojas, crecimiento y rendimiento de tomate hibrido Charleston, cultivado en invernadero del Colegio de Posgraduados en Ciencias Agrícolas, Montecillo, Estado de México en 2008 a 2009. Se evaluó contenido de N, P, K, Ca, Mg, Fe, Cu Zn, Mn; también las variables lecturas SPAD, número de hojas, altura de planta, diámetro de tallo, área foliar, peso seco de hoja y rendimiento. Los tratamientos fueron mezclas de tezontle con dos tipos de vermicompost en la proporción 65:35 más la aplicación de agua y solución nutritiva de Steiner al 50, 75 y 100%. Se consideró un diseño de tratamientos factorial 2 x 4, en un diseño experimental completamente al azar utilizando ocho repeticiones. Se encontró que la solución nutritiva al 50% fue el mejor tratamiento, ya que el rendimiento no disminuyó en relación a los tratamientos donde la concentración fue de 75 y 100%, aunque la concentración de N, P, Mg, Fe, Cu, Mn, y las variables lecturas SPAD, área foliar, peso seco de hoja y altura de planta fueron mayores con la solución al 100%. No se encontró diferencia entre las vermicompost utilizadas en las diferentes variables evaluadas. Se concluyó que la mezcla In the present paper, we report the results of the effect of substrates and different concentrations of nutrient solution in the nutrient content of leaves, growth and yield of tomato hybrid Charleston, grown in greenhouse at the Graduate School of Agricultural Sciences, Montecillo, Mexico State in 2008-2009. N, P, K, Ca, Mg, Fe, Cu, Zn, and Mn content was evaluated and also, the variables SPAD readings, leaf number, plant height, stem diameter, leaf area, leaf dry weight and yield. The treatments were mixed of tezontle with two types of vermicomposts in a ratio 65:35, plus water application and nutrient solution of Steiner at 50, 75 and 100%. It was considered a factorial design 2x4 in a completely randomized design using eight replications. It was found that, the nutrient solution at 50% was the best treatment, and that yield is not diminished in relation to the treatments where the concentration was 75 and 100%, although the concentration of N, P, Mg, Fe, Cu, Mn, and the variables SPAD readings, leaf area, leaf dry weight and plant height were higher with the 100% solution. There was no difference between the vermicomposts used in the different variables. It was concluded that, the vermicompost-tezontle mixture in the ratio used was suitable for growth of tomato Charleston, while allowing to reducing inorganic fertilizers without affecting yield. * Recibido: diciembre de 2011 Aceptado: julio de 2012 Elia Cruz Crespo et al. 1362 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 de tezontle-vermicompost en la proporción utilizada fue apta para el crecimiento de tomate Charleston, permitiendo a la vez disminución de la fertilización inorgánica sin afectar rendimiento. Palabras clave: Licopersicum esculentum L., crecimiento, sustratos, nutrimentos. Introducción La preocupación mundial por reducir la contaminación, el cuidado por la salud, y la disminución de costos por insumos, en especial los fertilizantes dado el alto costo de estos en los últimos años, ha llevado a la búsqueda de sistemas de producción sustentables; razón por la cual productores de diversos países han adaptado prácticas orgánicas al cultivo sin suelo (Inden y Torres, 2005; Grigatti et al., 2007a). Esto además de promover el uso de los residuos que se derivan del sector agropecuario y otras actividades, contribuyen al cuidado del medio ambiente (Porter, 2000). Hoy en día, en la agricultura protegida se experimenta con materiales orgánicos derivados del sector agropecuario y de otros sectores, con el fin de usarlos como sustratos para las plantas, para lo cual puede o no sufrir un proceso de tratamiento, tal como el vermicompost. Este producto generado a partir de diversos estiércoles, ha dado resultados favorables sobre el crecimiento y rendimiento de diversas especies (Azarmi et al., 2008; Herrera et al., 2008; Singh et al., 2008; Azarmi et al., 2009), ya que posee propiedades físicas, químicas y biológicas que mejoran el medio de crecimiento y aporta nutrimentos (Zaller, 2007). Sin embargo, el vermicompost por si solo es difícil que cumpla con las condiciones adecuadas para el buen desarrollo de las plantas, motivo por el cual es necesario hacer mezclas con otros materiales. Los materiales vermicompostados varían en su composición de acuerdo a la diversidad de materias primas de las cuales son elaborados; así mismo, las propiedades para el crecimiento variaran de acuerdo con el material con el que son mezclados, por lo que es necesario llevar a cabo la caracterización de los materiales a emplear como sustratos, así como evaluar su efecto en el crecimiento de las plantas. Por este motivo, el objetivo del presente trabajo fue evaluar la mezcla tezontle con dos tipos de vermicompost, en combinación con solución nutritiva de Steiner a diferentes Key words: Licopersicum esculentum L., growth, nutriments, substrates. Introduction Global concern for reducing pollution in health care, and lower input costs, especially fertilizers given the high cost of these in the recent years has led to the search for sustainable production systems; for this reason, producers from different countries have adopted organic growing practices without soil (Inden and Torres, 2005; Grigatti et al., 2007a). This will also promote the use of waste derived from agriculture and other activities, hence contributing to protecting the environment (Porter, 2000). Currently, in protected agriculture, experiments are made with organic materials derived from agriculture and other sectors, in order to use them as substrates for plants, for which may or may not undergo a treatment process, such as vermicompost. This product generated from various manures has shown good results on growth and yield for various species (Azarmi et al., 2008; Herrera et al., 2008; Singh et al., 2008; Azarmi et al., 2009) since it has physical, chemical and biological properties that enhance the growth medium and provides nutrients (Zaller, 2007). However, the vermicompost alone is unlikely to meet the conditions for good plant growth, which is why it is necessary to mix with other materials. Vermicomposted materials vary in their composition according to the diversity of materials which are produced, likewise, for the growth properties vary according to the material being mixed, so it is necessary to make the characterization of the materials used as substrates, and to evaluate its effect on plant growth. Therefore, the objective of this paper was to evaluate the mixture tezontle with two types of vermicompost combined with Steiner nutrient solution at different concentrations on the plant´s tissue nutrient concentration, growth and yield of greenhouse-tomato. Materials and methods The research was conducted in the greenhouse of the Graduate College in Agricultural Sciences (CP), Montecillo, Mexico State, from 2008 to 2009. The maximum and Efecto de mezclas de sustratos y concentración de la solución nutritiva en el crecimiento y rendimiento de tomate concentraciones sobre la concentración nutrimental del tejido vegetal, crecimiento y rendimiento de tomate bajo invernadero. Materiales y métodos La investigación se realizó en invernadero del Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas (CP), Montecillo estado de México, de 2008 a 2009. La temperatura media máxima y mínima fue de 31.52 y 4.7 °C con humedad relativa (HR) media máxima y mínima de 92 y 19.8%, respectivamente. Se utilizó semilla de tomate tipo bola de crecimiento indeterminado híbrido Charleston. La siembra se realizó el 1 de agosto de 2008 en charola de unicel, utilizando como medio de crecimiento mezcla de perlita más fibra de coco 50:50 (v/v). Se aplicó riego con solución de Steiner al 25% hasta el momento del trasplante, el cual se efectúo 35 días después de la siembra, colocando una plántula por bolsa (maceta), la cual fue de polietileno negro de 40 x 43 cm con 18 L de capacidad. Las bolsas fueron llenadas con el sustrato correspondiente, los cuales fueron: mezclas de tezontle (TE), tamaño de partícula de entre 2 y 10 mm, más vermicompost de estiércol bovino y desechos vegetales (VCa), denominándose sustrato A (SA= TE + VCa); como sustrato B se utilizó TE más vermicompost de estiércol bovino y desechos de jardinería (VCb) por lo que SB= TE + VCb, ambas mezclas en la proporción 65:35, la cual se obtuvo de Cruz et al. (2010) y cuyas propiedades físicas y químicas se exponen en el Cuadro 1. La composición nutrimental de las vermicompost se muestra en Cuadro 2. 1363 minimum average temperature were 31.52 and 4.7 °C with a relative humidity (RH) average maximum and minimum of 92 and 19.8%, respectively. We used tomato´s seeds, ball-type hybrid indeterminate named Charleston. The trial was established on August 1st, 2008 in a thermocole tray, using growth medium perlite mix with coir 50:50 (v/v). Irrigation was applied with Steiner solution at 25% until the time of transplantation, which is made 35 days after planting the seedling by placing a bag (pot), which was black polyethylene of 40 x 43 cm with 18 L capacity. The bags were filled with the corresponding substrate, which were mixtures of volcanic rock (TE), particle´s size between 2 and 10 mm, plus vermicompost of cattle manure and vegetable waste (VAC), denominating substrate A (SA= TE+VAC) was used as substrate B, plus vermicompost TE of bovine manure and yard waste (VCB) as SB= TE+VCB, both mixtures in the ratio 65:35, obtained from Cross et al. (2010) and whose physical and chemical properties are presented in Table 1. The nutrient composition of vermicompost is shown in Table 2. The pots had a staggered arrangement at a distance of 30 cm from stem to stem and 1 m between aisles. After the transplant irrigation was maintained with just water for three days, the fourth day we began irrigating with tap water (S0) and Steiner solution at different concentrations of ionic strength (50, 75 and 100%, S50, S75 and S100) which was prepared from calcium nitrate, potassium nitrate, magnesium sulphate, potassium sulphate plus micro-nutrients. The pH of the solution was 5.5. Drip irrigation was made with duration of 15 min and a dropper distribution of 0.76 L h-1, the number of irrigations varied from 3 to 5 irrigations per day depending on the phenological stage. The planting density was 3.47 plants m-2 with a single stem plant per pot. Cuadro 1. Principales propiedades físicas y químicas de los materiales utilizados y de las mezclas elaboradas. Table 1. Main physical and chemical properties of materials used and prepared mixes. Sustrato TE VCa VCb SA SB EPT CA (%) volumen 58.6 31.7 63.0 18.8 59.4 11.5 61.4 28.9 55.0 24.0 MO (% ) peso 0.0 36.5 32.2 10.5 7.5 pH* 7.1 8.8 8.3 7.9 8.1 CE** dS m-1 0.08 3.35 2.6 0.92 0.81 CIC meq 100 g-1 2.7 57.3 51.1 18.43 17.0 C/N 16 13 TE= tezontle; VCa= vermicompost de estiércol bovino y desechos vegetales 1; VCb= vermicompost de estiércol bovino y desechos de jardinería; EPT= espacio poroso total; CA= capacidad de aireación; MO= materia orgánica; SA= tezontle más vermicompost de estiércol bovino y desechos vegetales; SB= tezontle más vermicompost de estiércol bovino y desechos de jardinería; *este valor fue determinado utilizando agua destilada, cuyo pH fue de 6.5; **Obtenido en el extracto de la pasta a saturación. Elia Cruz Crespo et al. 1364 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Cuadro 2. Composición nutrimental de las vermicompost evaluadas. Table 2. Nutrient composition of the evaluated vermicompost. Vermicompost VCa VCb N P 11.0 9.7 5.2 19.7 K Ca -1 g kg 10.6 20.2 4.3 18.6 Mg 6.5 3.3 Na 1.9 1.4 Fe 26.3 69.0 Cu Zn -1 mg kg 1.02 15.0 0.82 17.43 Mn 18.04 23.3 VCa= vermicompost de estiércol bovino y desechos vegetales; VCb= vermicompost de estiércol bovino y desechos de jardinería. Las macetas tuvieron un acomodo en tresbolillo a una distancia de 30 cm de tallo a tallo y 1 m entre pasillos. Después del trasplante se mantuvo el riego con sólo agua durante tres días, al cuarto día se inició el riego con agua de la llave (S0) y con solución de Steiner a diferentes concentraciones de su fuerza iónica (50, 75 y 100%, S50, S75 y S100), que fue preparada a partir de nitrato de calcio, nitrato de potasio, sulfato de magnesio, sulfato de potasio más micronutrimentos. El pH de la solución fue de 5.5. El riego fue por goteo con una duración de 15 min y un gasto por gotero de 0.76 L h-1, el número de riegos vario de 3 a 5 riegos por día dependiendo de la etapa fenológica. La densidad de plantación fue de 3.47 plantas m-2 con una planta de un sólo tallo por maceta. Diseño experimental. Los factores y sus niveles fueron dos tipos de vermicompost y el riego con agua (S0) y solución Steiner a concentración de 50, 75 y 100%, los que se combinaron en un arreglo factorial 2 x 4, en un diseño completamente al azar con ocho repeticiones. La unidad experimental fue una planta. El análisis estadístico se realizó mediante un análisis de varianza con el programa SAS (SAS Institute, 1982) y prueba de comparación de medias por Tukey. Las variables evaluadas fueron contenido nutrimental en hojas (N, P, K, Ca, Mg, Fe, Cu, Zn, Mn), lecturas SPAD, número de hojas, altura de planta, diámetro de tallo, área foliar, peso seco de hoja y rendimiento de fruto. El contenido nutrimental se determinó en hojas completamente expandidas, muestreadas a los 70 días después de trasplante (ddt). La determinación de N total se hizo por el método Kjeldahl (Kirk, 1950); para las determinaciones de P, Ca, Mg, Fe, Cu, Zn y Mn, se realizó la digestión húmeda del material seco y el extracto obtenido se leyó en el espectrofotómetro de emisión atómica de inducción con plasma acoplado (ICP-AES VARIANTM Liberty II) (Alcántar y Sandoval, 1999); el nutrimento K se determinó utilizando el flamómetro, IL Autacal Flame Experimental design. Factors and their levels were two types of vermicompost and irrigation water (S0) and Steiner solution at a concentration of 50, 75 and 100%, combined in a 2 x 4 factorial arrangement in a completely randomized with eight replications. The experimental unit was a plant. Statistical analysis was performed using analysis of variance with SAS software (SAS Institute, 1982) and test comparison of means by Tukey. The variables evaluated were foliar nutrient content (N, P, K, Ca, Mg, Fe, Cu, Zn, Mn), SPAD readings, leaf number, plant height, stem diameter, leaf area, leaf dry weight and fruit yield. Nutrient content was determined in fully expanded leaves sampled at 70 days after transplanting (DAT). Determination of Total N was made by the method of Kjeldahl (Kirk, 1950) for determining P, Ca, Mg, Fe, Cu, Zn and Mn wet digestion was performed of dried material and the extract obtained was read at the inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES Varian Liberty II TM) (Alcántar and Sandoval, 1999), the nutrient K was determined using IL Autacal Photemeter Flame 643. SPAD readings were read at 40 and 70 DAT (SPAD 502, Minolta Ltd.). We counted the number of leaves, plant height was measured with cinca metric from the level of substrate, stem diameter was measured with vernier 10 cm above the substrate level, total leaf area per plant, the leaves were pruned as 1 to 8, introduced into the integrator of the leaf area Li-COR, Inc. Li-3100; dry weight of leaf, the leaves 1 to 8 were dried at 70 °C for 72 h in air-circulating oven and then weighed; total fruit yield plant-1, the fruit was harvested in pink extending from the apical part, covering 10 to 30% of the area (Jones, 1999). Results and discussion Nutrient concentration. The effect of the nutrient solution and substrate was highly significant for the concentration of N, K, Ca, and Mn, being only significant Efecto de mezclas de sustratos y concentración de la solución nutritiva en el crecimiento y rendimiento de tomate Photemeter 643. Las lecturas SPAD se leyeron a los 40 y 70 ddt (SPAD 502, Minolta LTD). Se contó el número de hojas; altura de planta, se midió con cinca métrica desde el nivel del sustrato; diámetro de tallo, se midió con vernier 10 cm arriba del nivel del sustrato; área foliar total por planta, conforme se podaron las hojas 1 a 8 se introdujeron en el integrador de área foliar Li-COR, Inc. Li-3100; peso seco de hoja, las hojas 1 a 8 se secaron a 70 °C por 72 h en estufa con circulación de aire y después se pesaron; rendimiento de fruto total planta-1, el fruto fue cosechado en color rosa extendido desde la parte apical, abarcando de 10 a 30% de la superficie (Jones, 1999). Resultados y discusión Concentración de nutrimentos. El efecto de solución nutritiva y sustrato fue altamente significativo para la concentración de N, K, Ca, y Mn, siendo sólo significativo para P, Mg, Fe, Cu y Zn (Cuadro 3). No se encontró interacción entre la solución nutritiva y sustrato. 1365 for P, Mg, Fe, Cu and Zn (Table 3). No interaction was found between the nutrient solution and the substrate whatsoever. Nutrient concentrations in the tissue got increased when using the Steiner solution at 50%, compared with just water, this for all nutrients, while it remained the contents of N, P, K, Ca, Mg, Cu and Zn using 75% solution, this with respect of the nutrient solution at 50%. Regarding the use of the nutrient Steiner solution at 100%, increased only N, P, Mg, Fe, Cu and Mn considering the 50% solution. For the case of the micronutrients Fe and Mn, it was observed a marked increase in the tissue according to the increased ionic strength of the solution from 0 to 75% in the case of Fe and up to 100% in the case of Mn. Growing tomato plants with nutrient solution of less than 100% Steiner revealed the presence of nutrients in the vermicompost, since using 75% of the solution concentration, its chemical composition of N, P, Mg, Fe and Cu in the tissue was equal to that obtained by applying 100% of the solution, so we can say that the vermicompost I contribute about 25% of these nutrients Cuadro 3. Análisis de varianza de la concentración de nutrimentos en hoja de tomate Charleston a los 70 días después de trasplante bajo invernadero. Table 3. Analysis of variance of the concentration of nutrients in Charleston tomato´s leaf at 70 days after transplant in greenhouse. Fuente de variación Solución Sustrato Solución X sustrato GL 4 2 N ** ns P * ** K ** ns Ca ** ns Mg * * Fe * * Cu * ns Zn * ns Mn ** ns 8 ns * ns ns ns ns ns ns ns ns= no significativo; *= significancia estadística a 5%; **= significancia estadística a 1%; GL= grados de libertad. La concentración nutrimental en el tejido incremento al utilizar solución de Steiner al 50%, respecto de emplear solo agua, esto para todos los nutrimentos; mientras que se mantuvo el contenido de N, P, K, Ca, Mg, Cu y Zn al utilizar solución al 75%, esto respecto de la solución nutritiva al 50%. En relación al uso de la solución nutritiva de Steiner al 100% incremento sólo el N, P, Mg, Fe, Cu y Mn considerando lo obtenido con solución al 50%. Para el caso de los micronutrimentos, Fe y Mn, se pudo observar un claro incremento en el tejido conforme aumento la fuerza iónica de la solución de 0 a 75% para el caso de Fe, y hasta 100% para el caso de Mn. accumulated by the plant (Table 4). For the case of K, Ca and Zn, it´s noteworthy that, the vermicompost provided 50% of them, since the concentration in the tissue using 50% of the solution was used as the solution at 100%. Ao et al. (2008) and Márquez et al. (2008) mentioned that, the nutritional contribution of vermicompost has been one of the reasons of why it has been used in the growth medium for the cultivation of several species. For Mn, concentration in the tissue was different, increasing as the concentration of the nutrient solution was used. This is possibly because the contribution of this micro-nutrient Elia Cruz Crespo et al. 1366 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 El cultivo de las plantas de tomate con solución nutritiva de Steiner menor de 100%, puso en evidencia la presencia de nutrimentos en la vermicompost, ya que al utilizar solución al 75% de concentración, el contenido nutrimental de N, P, Mg, Fe y Cu en el tejido fue igual al obtenido con la aplicación de solución al 100%, por lo que se puede decir que la vermicompost aporto aproximadamente 25% de estos nutrimentos acumulados por la planta (Cuadro 4). Para el caso de K, Ca y Zn se puede señalar que la vermicompost aportó 50% de éstos, dado que la concentración en el tejido al utilizar solución al 50% fue igual que al emplear solución al 100%. Ao et al. (2008) y Márquez et al. (2008) mencionan que el aporte nutrimental de las vermicompost ha sido uno de los motivos por los cuales se ha utilizado en el medio de crecimiento para el cultivo de varias especies. in the vermicompost was lower, and that means working with organic fertilizer source may be lacking some nutrients (Heeb et al., 2005). The increase in the concentration of macro-nutrients in the leaves by increasing the ionic strength of the solution from 0 to 50%, concords with other studies, while for the micro-nutrients were contrasting. Magdaleno et al. (2006) noted that tomatillo´s seedlings irrigated with Steiner solution had 50% higher content of macro-nutrients with respect to those irrigated with just water, while in the case of micro-nutrients no difference was found. In this regard, Godoy et al. (2009) on tomato plants grown in soil, as the growth medium reported that the accumulation of the macronutrients N and P was the same in different Cuadro 4. Comparación de medias para la concentración de nutrimentos en hoja de tomate Charleston, a los 70 días después de trasplante bajo invernadero, en función de los sustratos y la concentración de la solución de Steiner. Table 4. Comparison of means for the concentration of nutrients in Charleston tomato´s leaf, at 70 days after transplant in greenhouse, depending on the substrates and the concentration of the Steiner solution. Fuente de variación N Concentración macronutrimentos P K Ca Mg ---------------------- g kg-1 ------------------Solución S0 S50 S75 S100 Sustrato SA SB Concentración micronutrimentos Fe Cu Zn Mn ----------------- mg kg-1 ---------------- 22 c† 39 b 40 ab 42 a 2.7 c 6.6 b 7.2 ab 7.8 a 19 b 33 a 34 a 36 a 23 b 40 a 43 a 46 a 4.9 c 11.3 b 11.6 ab 13.8 a 422 c 542 b 583 a 601 a 5.1 c 5.9 b 6.1 b 6.5 a 53.4 b 70.1 a 77.6 a 71.6 a 29.4 d 44.0 c 55.1 b 75.4 a 36 a 35 a 5.3 b 6.8 a 31 a 30 a 39 a 37 a 11.1 a 9.7 b 524 b 550 a 5.8 a 5.9 a 69.7 a 71.6 a 50.2 a 52.0 a Medias con misma letra dentro de columnas son significativamente iguales, según la prueba de Tukey (p≤ 0.05). S100= solución de Steiner 100%; S75= solución de Steiner 75%; S50= solución de Stenier 50%; S0= riego con agua; SA= tezontle más vermicompost de estiércol bovino y desechos vegetales; SB= tezontle más vermicompost de estiércol bovino y desechos de jardinería. † En el caso del Mn la concentración en el tejido fue diferente, ya que este aumento conforme la concentración de la solución nutritiva empleada. Esto posiblemente a que el aporte de este micronutrimento por la vermicompost fue menor; ya que, el trabajar con medios orgánicos como fuente de fertilizantes, puede haber insuficiencia de algunos nutrimentos (Heeb et al., 2005). El incremento en la concentración de macronutrimentos en hoja por el aumento de la fuerza iónica de la solución de 0 a 50%, coincide con otros estudios, mientras que para micronutrientes fueron contrastantes. Magdaleno et al. (2006) señala que plántulas de tomate de cáscara irrigadas con solución Steiner al 50% obtuvieron mayor concentrations of the solution (33, 66 and 100%), whereas the K, Ca and Mg decreased with the solution at a concentration higher than 66%, the response of the tomato plant's nutrient reserves attributed to the soil, determined before the experiment. Although Godoy et al. (2009) used soil as a growing medium for tomatoes, is a similar situation in the present work, since the vermicompost has also nutrients available for the plants, which have been found in several studies. The addition of vermicompost on the growth medium and the consequent increase of nutrients in the tissue has been observed in studies and in Brassica oleracea and Licopersicum esculentum L., attributing this increase to Efecto de mezclas de sustratos y concentración de la solución nutritiva en el crecimiento y rendimiento de tomate contenido de macronutrimentos con respecto a las regadas con agua, en tanto que en el caso de micronutrimentos no se encontró diferencia. En este orden de ideas, Godoy et al. (2009) en plantas de tomate cultivadas en suelo, como medio de crecimiento, reportó que la acumulación de los macronutrimentos N y P fue igual en diferentes concentraciones de la solución (33, 66 y 100%), mientras que el K, Ca y Mg disminuyeron con la solución a concentración mayor al 66%; esta respuesta de la planta de tomate la atribuyeron a la reserva nutrimental del suelo, la cual se determinó antes del experimento. Aunque Godoy et al. (2009) utilizó suelo como medio de crecimiento para el tomate, es una situación similar en el presente trabajo, ya que el vermicompost también tiene nutrimentos disponibles para las plantas, lo cual se ha constatado en diversos estudios. La adición de vermicompost en el medio de crecimiento y el consecuente aumento de los nutrimentos en el tejido ha sido observado en estudios como en Brassica oleracea y Licopersicum esculentum L, atribuyendo que este incremento se debe a la presencia de nutrimentos de la propia vermicompost, así como a la alta capacidad de intercambio catiónico que esta posee, además de la alta retención de humedad (Hashemimajd et al., 2004; Heeb et al., 2005; Pérez et al., 2006; Grigatti et al., 2007a). Debido a estas propiedades que se atribuyen a los materiales compostados, la adición de solución nutritiva de Steiner al sustrato en una concentración entre 50 y 75% fue suficiente para obtener el mismo contenido nutrimental que las plantas que fueron tratadas con solución de Steiner al 100%. Por otra parte, no se observó diferencias entre sustratos para la concentración de N, K, Ca, Cu, Zn y Mn en el tejido; en cambio, la concentración fue mayor para Mg y menor para P y Fe en el SA (Cuadro 4). Estos resultados guardaron relación con la concentración nutrimental de las vermicompost. Al respecto, Tognetti et al. (2005) indican que la riqueza nutrimental de los materiales compostados depende de los materiales de los cuales fueron elaborados, en este caso ambas vermicompost tuvieron en común el estiércol de bovino. De acuerdo con Jones (1999), la concentración de los macronutrimentos en hoja de los tratamientos que incluyeron vermicompost más riego con S50, S75 y S100 se ubicaron dentro del rango normal para el crecimiento de tomate. En tanto que, en los regados con agua, sólo el Ca se ubicó dentro del rango normal. En relación a micronutrimentos, el Fe excedió el nivel máximo del rango normal, mientras que 1367 the presence of nutrients in their own vermicompost and the high cation exchange capacity that also possesses high moisture retention (Hashemimajd et al., 2004; Heeb et al., 2005; Pérez et al., 2006; Grigatti et al., 2007a). Due to these properties attributed to the composted material, the addition of nutrient solution to the substrate Steiner in a concentration between 50 and 75% was enough to obtain the same nutrient content that the plants were treated with solution at 100 Steiner %. Moreover, no differences were observed between the substrates for the concentration of N, K, Ca, Cu, Zn and Mn in the tissue, whereas Mg concentration was higher and lower for P and Fe in the HS (Table 4.) These results were related to the nutrient concentration of the vermicompost. Tognetti et al. (2005) indicated that, the nutrient richness of the composted materials depends on the materials of which were produced, in this case both had in common vermicompost of cattle manure. According to Jones (1999), the concentration of macronutrients in the leaf´s treatments including irrigation vermicompost over S50, S75 and S100 were within the normal range for tomato growth. While, in irrigated with just water, only Ca was within the normal range. Regarding micro-nutrients, Fe exceeded the maximum level of the normal range, while Zn was within the normal range, that in all the treatments (Table 4). Accordingly, we can infer that the vermicompost used provided Ca, Fe and Zn to the plant to maintaining the level of those in the normal range, while the contribution of other nutrients was lower for tomato crop, so the plants irrigated with just water had lower growth. SPAD readings. The analysis of variance showed the effect of the nutrient solution with highly significant differences in both sampling dates, while for the substrate and the interaction effect of the substrate solution was not significant at all (Table 5). As for the comparison on the average SPAD readings between the substrates in both sampling dates, it was the same. However, SPAD readings varied by the concentration of the nutrient solution, being higher as the concentration increased irrigation water at 75% of Steiner solution; between 75 and 100% did not show increased SPAD readings, its behavior was similar in both sampling dates (Table 6). Elia Cruz Crespo et al. 1368 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Zn se encontró dentro del rango normal, esto en todos los tratamientos (Cuadro 4). De acuerdo a esto, podemos inferir que el vermicompost utilizado proveyó de Ca, Fe y Zn a la planta para mantener el nivel de estos en el rango normal en el tejido; mientras que el aporte de los demás nutrimentos fue menor para el cultivo de tomate, por lo que las plantas regadas con agua tuvieron un menor crecimiento. Lecturas SPAD. El análisis de varianza mostró efecto de la solución nutritiva con diferencias altamente significativas en ambas fechas de muestreo, mientras que para efecto por sustrato e interacción solución por sustrato fue no significativo (Cuadro 5). En cuanto a la comparación de medias las lecturas SPAD entre sustratos en ambas fechas de muestreo fue igual. Sin embargo, las lecturas SPAD variaron por la concentración de la solución nutritiva, siendo mayores conforme aumentó la concentración de riego con agua a 75% de solución de Steiner; entre 75 y 100% no se presentó incremento de las lecturas SPAD, comportamiento que fue similar en ambas fechas de muestreo (Cuadro 6). Cuadro 5. Análisis de varianza de lecturas SPAD de tomate Charleston a los 40 y 70 días después de trasplante (ddt) bajo invernadero. Table 5. Analysis of variance of SPAD readings of Charleston tomato at 40 and 70 days after transplanting (DAT) in greenhouse. Fuente de variación Solución Sustrato Solución X sustrato GL 4 2 40 ddt ** ns 70 ddt ** ns 8 ns ns ns= no significativo; *= significancia estadística a 5%; **= significancia estadística a 1%; GL= grados de libertad. This shows that, the crop responded to inorganic fertilizer, as the SPAD readings showed the same behavior as the concentration of N, P and Mg. In this regard Hawkins et al. (2009) and Fang et al. (2010) mentioned that SPAD readings can be used to monitoring the content of N in the leaf. Therefore, it can be said that the presence of vermicompost in the growth medium was instrumental for increasing N concentration in the leaf and, therefore photosynthesis, when Cuadro 6. Comparación de medias para lecturas SPAD de hojas de cultivo de tomate Charleston a diferentes días después de trasplante (ddt) bajo invernadero, en función de los sustratos y la concentración de la solución de Steiner. Table 6. Compare means for SPAD readings cultivation of Charleston tomato´s leaves at different days after transplantation (DAT) in greenhouse, depending on the substrates and the concentration of the Steiner solution. Fuente de variación Solución S0 S50 S75 S100 Lecturas SPAD 40 ddt 70 ddt 44.65 c† 51.76 b 55.94 a 57.33 a 36.77 c 45.30 b 53.26 a 53.80 a Fuente de variación Sustrato SA SB Lecturas SPAD 40 ddt 70 ddt 52.91 a 51.93 a 47.57 a 47.03 a Medias con misma letra dentro de columnas son significativamente iguales, según la prueba de Tukey (p≤ 0.05). S100 = solución de Steiner 100%; S75= solución de Steiner 75%; S50= solución de Stenier 50%; S0= riego con agua; SA= tezontle más vermicompost de estiércol bovino y desechos vegetales; SB= tezontle más vermicompost de estiércol bovino y desechos de jardinería. † Esto muestra que el cultivo respondió a la fertilización inorgánica, dado que las lecturas SPAD mostraron igual comportamiento que la concentración de N, P y Mg. Al respecto, Hawkins et al. (2009) y Fang et al. (2010) mencionan que las lecturas SPAD pueden ser utilizadas para monitorear el contenido de N en la hoja. Por lo tanto, se puede decir que la presencia de vermicompost en el medio de crecimiento coadyuvó en el incremento de la concentración de N en la hoja y por lo tanto de la fotosíntesis, cuando el medio de crecimiento fue regado con solución the growth medium was irrigated with Steiner solution at 50 and 75%, this because several studies have reported an increase in the amounts of N has been linked to an increased photosynthesis (Siddiqui et al., 2010; Hossain et al., 2010; Iqbal et al., 2012). Was also observed that, SPAD readings decreased as the advanced age of the plant did, being consistent across all the treatments (Table 6). These concords with other studies for Licopersicum esculentum L., as made by Rodríguez et al. (1998). Efecto de mezclas de sustratos y concentración de la solución nutritiva en el crecimiento y rendimiento de tomate 1369 de Steiner al 50 y 75%, esto porque en diversos estudios se ha reportado que un aumento en las cantidades de N se ha relacionado con mayor fotosíntesis (Siddiqui et al., 2010; Hossain et al., 2010; Iqbal et al., 2012). Growth. According to the analysis of variance, the effect of nutrient solution was found with highly significant differences in NH, DT and AF, whereas significant for AP, PA and PSH (Table 7). Se observó también que las lecturas SPAD disminuyeron conforme avanzó la edad de la planta, siendo consistente en todos los tratamientos (Cuadro 6). Esto coincide con otros trabajos en Licopersicum esculentum L., como el realizado por Rodríguez et al. (1998). Cuadro 7.Análisis de varianza de las variables de crecimiento y rendimiento de tomate Charleston cultivado bajo invernadero. Table 7. Analysis of variance of the variables of growth and yield of Charleston tomato grown in greenhouse. Crecimiento. De acuerdo al análisis de varianza se encontró, por efecto de solución nutritiva, diferencias altamente significativas en el NH, DT y AF; mientras que fueron significativas para AP, AF y PSH (Cuadro 7). Fuente de GL NH AP DT AF PSH Rendimiento variación Solución 4 ** * ** * * ** Sustrato 2 ns ns ns ns ns ns Solución X 8 ns ns ns ns ns ns sustrato La comparación de medias señala que todas las variables de crecimiento incrementaron su valor con la aplicación de la solución nutritiva al 50%, respecto del riego con agua; pero cuando se utilizó la concentración al 100% sólo incremento AP, AF al igual que PSH, respecto del tratamiento al 50% (Cuadro 8). Este comportamiento de las variables de crecimiento en mención fue similar al de la concentración de los macronutrimentos N, P y Mg (Cuadro 4). Al respecto, Raviv et al. (2005) y Siddiqui et al. (2008) comentan que el suministro de N incrementa el crecimiento (materia seca), dado que el N es componente de muchos compuestos metabólicos que juegan un papel importante en las funciones fisiológicas, al igual que el P y Mg. En cuanto a los sustratos las variables de crecimiento fueron semejantes en ambos, lo cual coincidió con la concentración nutrimental. ns= no significativo; *= significancia estadística a 5%; **= significancia estadística a 1%; GL= grados de libertad. NH= número de hojas; AP= altura de planta; DT= diámetro de tallo; AF= área foliar, PSH= peso seco de hoja. The comparison of means indicates that all growth variables increased in value to the implementation of the nutrient solution at 50% on irrigation with water, but when used at 100% concentration only increased AP, AF as well as PSH, regarding the treatment at 50% (Table 8). This behavior of the variables, mentioned growth similar to the concentration of the macro-nutrients N, P and Mg (Table 4). Raviv et al. (2005) and Siddiqui et al. (2008) reported that, the supply of N increases growth (dry matter) since N is a component of many metabolic compounds that play an important role in physiological Cuadro 8. Comparación de medias de las variables de crecimiento y rendimiento de tomate Charleston cultivado en invernadero, en función de los sustratos y la concentración de la solución de Steiner. Table 8. Comparison means of the variables of growth and yield of Charleston tomato cultivated in greenhouse, depending on the substrates and the concentration of the Steiner solution. Fuente de variación NH AP m Variables de crecimiento DT AF -2 cm cm planta-1 PSH g planta-1 Rendimiento g planta-1 Solución S0 S50 S75 S100 14.1 b† 17.5 a 18.7 a 18.4 a 1.56 c 1.89 b 1.94 ab 1.98 a 1.36 b 1.83 a 1.84 a 1.84 a 1948 c 3198 b 3418 ab 3733 a 15.7 c 27.5 b 29.0 ab 32.6 a 2727 b 4865 a 4784 a 5110 a Sustrato SA SB 17.3 a 17.0 a 1.86 a 1.82 a 1.72 a 1.71 a 3100 a 3048 a 26.8 a 25.6 a 4395 a 4347 a Medias con misma letra dentro de columnas son significativamente iguales, según la prueba de Tukey (p≤ 0.05). S100= solución de Steiner 100%; S75= solución de Steiner 75%; S50= solución de Stenier 50%; S0= riego con agua; SA= tezontle más vermicompost de estiércol bovino y desechos vegetales; SB= tezontle más vermicompost de estiércol bovino y desechos de jardinería. † 1370 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Por otra parte, el resultado de las variables AP, AF PSH encontrados en el presente trabajo muestran la misma tendencia que en otras investigaciones donde se han probado tratamientos con y sin materiales compostados y fertilización química en diferentes cultivos (De Grazia et al., 2007; Grigatti et al., 2007a; Grigatti et al., 2007b; Bachman and Metzger, 2008). Se menciona que el efecto sobre el crecimiento no solo se ha atribuido a la disponibilidad nutrimental de las vermicompost, sino que también podría ser debido a la presencia de compuestos reguladores del crecimiento tal como hormonas y ácidos húmicos, incremento de la población de microorganismos benéficos y a las condiciones de crecimiento (Arancon et al., 2004; Arancon et al., 2008). En este último aspecto pudieran considerarse a las propiedades físicas y químicas del medio de crecimiento, las cuales fueron similares entre ambos sustratos (SA y SB) por lo que no se encontraron diferencias de las variables de crecimiento y tampoco del contenido nutrimental ni rendimiento. Rendimiento. El análisis de varianza señala que el rendimiento de fruto no fue modificado por efecto del sustrato; sin embargo, por efecto de solución las diferencias fueron altamente significativas (Cuadro 7, Cuadro 8). Donde los tratamientos sin solución de Steiner presentaron el menor rendimiento. Tampoco se encontró efecto por interacción solución por sustrato. Esto es coherente con lo encontrado en tomate por Rodríguez et al. (2008); Cruz et al. (2009); De Grazia et al. (2007). quienes reportaron que al utilizar vermicompost o compost en el medio de crecimiento y regado solo con agua el rendimiento fue menor que cuando se adiciona nutrimentos. Por otra parte, se observó que el rendimiento de S100 fue igual respecto de S75 y S50, contrario a lo encontrado en las variables de crecimiento AP, AF y PSH y en la concentración de nutrimentos de N, P, Mg, Fe, Cu y Mn. donde hubo diferencia sólo entre S50 y S100. Por su parte, Godoy et al. (2009) señalaron que no encontraron diferencia del rendimiento de tomate, utilizando como medio de crecimiento suelo, al variar la fuerza iónica de la solución de Steiner entre 33, 66 y 100%, pero tampoco hubo diferencias en el área foliar, altura y peso seco de hoja, ya que el contenido nutrimental de N y P fue igual mientras que el resto de los macronutrimentos disminuyó con solución al 100%. Esto llevó a deducir en el presente trabajo que en los tratamientos con S75 y S100 respecto del Elia Cruz Crespo et al. functions, such as P and Mg. As for the growth substrate variables were similar in both, coinciding with the nutrient concentration. Moreover, the results of the variables AP, AF HSP found in the present work show the same trend as in other studies, where the treatments have been tested with and without composted material and chemical fertilizer in different crops (De Grazia et al. 2007; Grigatti et al., 2007a; Grigatti et al., 2007b; Bachman and Metzger, 2008). It is mentioned that, the effect on growth has been attributed not only to the nutrient availability on the vermicompost, but it could also be due to the presence of growth regulating compounds such as hormones and humic acids, increasing the population of beneficial microorganisms and growth conditions (Arancon et al., 2004; Arancon et al., 2008). In the latter, it might be considered the physical and chemical properties of the growth medium, which were similar between both substrates (SA and SB) as no differences were found neither in the growth variables nor in the nutritional content or performance whatsoever. Yield. The analysis of variance indicated that, the fruit yield was not modified by the substrate effect; however, the effect of the solution was highly significant (Table 7, Table 8). The treatments without Steiner solution had the lowest yield. Neither effect was found by the interaction substrate solution. This is consistent with that found in tomato by Rodríguez et al. (2008), Cruz et al. (2009), De Grazia et al. (2007) who reported that, when using vermicompost or compost in the growth medium and watered with just water, the yield was fewer than when adding nutrients. Furthermore, we observed that S100 had an equal yield as S75 and S50, contrary to that found in the growth variables AP, FA and HSP and nutrient concentration of N, P, Mg, Fe, Cu and Mn. where there was only difference between S50 and S100. Godoy et al. (2009) reported that they found no difference in tomato yield using soil as growth medium, by varying the ionic strength of the Steiner solution between 33, 66 and 100%, but there were no differences in the leaf area, height and weight of dry leaves, since the nutrient content of N and P was the same, while the rest of the macro-nutrients decreased with the 100% solution. Deducted in this work that, in the treatments S75 and S50 S100, it was about the greatest amount of nutrients in the Efecto de mezclas de sustratos y concentración de la solución nutritiva en el crecimiento y rendimiento de tomate S50 hubo mayor cantidad de nutrimentos en el sustrato que se destinó a un mayor crecimiento vegetativo, y no a fruto por lo que no se manifestó un incremento del rendimiento conforme el aumento de la concentración de la solución nutritiva. Heeb et al. (2005) mencionan que después de cierto nivel de nutrimentos, como por ejemplo del N ya no incrementa el rendimiento de fruto de tomate pero si el de biomasa, lo cual pudo ser la misma causa en la presente investigación. Conclusiones La mezcla de tezontle con vermicompost, de estiércol bovino y desechos vegetales o de estiércol y desechos de jardinería, en la proporción 65:35, en combinación con solución nutritiva al 50% fue viable dado que el rendimiento no mostró diferencias significativas respecto de los niveles al 75 y 100% de suministro de nutrimentos. Además, la concentración nutrimental del tejido de hoja, lecturas SPAD, número de hojas, altura de planta, diámetro de tallo, aérea foliar, peso seco de hojas y rendimiento aumentaron en relación a las regadas con agua. Literatura citada Alcántar, G. G. y Sandoval, V. M. 1999. Manual de análisis químico de tejido vegetal. Guía de muestreo, preparación, análisis e interpretación. de la Sociedad Mexicana de la Ciencia del Suelo A. C. 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(2005) mentioned that after a certain level of nutrients such as N, there is no increase on the fruit´s yield but only in the biomass, which could be the same cause in the present investigation. Conclusions The mixture of tezontle with vermicompost of cattle manure and vegetable waste or waste yard in the ratio 65:35, in combination with 50% nutrient solution was feasible because the yield did not differ significantly from the levels 75 and 100% of the nutrient supply. In addition, the nutrient concentration of leaf tissue, SPAD readings, leaf number, plant height, stem diameter, leaf area, dry weight and, yield increased compared to those irrigated with just water. End of the English version Azarmi, R.; Sharifi, Z. P. and Reza, S. M. 2008. Effect of vermicompost on growth, yield and nutrition status of tomato (Lycopersicum esculentum). Pak. J. Biol. Sci. 11:1797-1802. Azarmi, R.; Torabi, G. M; and Hajieghrari, B. 2009. 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Unidad de Investigación de Suelos y Nutrición Mineral de Plantas (UISNMP). Redoma de Agua Viva, Núcleo Tarabana, edificio La Colina. A. P. 3101. Tel. 005 825 1292310. ([email protected]), ([email protected]), (ingridacevedo@ucla. edu.ve). 2Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas (INIA). Centro Nacional de Investigaciones Agropecuarias (CENIAP). Sector el Limón Núcleo Universitario, edificio (1) INIA, Maracay-Aragua. C. P. 2001. Venezuela. Tel. 005 841 27522563. ([email protected]), ([email protected]). §Autor para correspondencia: [email protected]. 1 Resumen Abstract Se evaluaron los efectos de diferentes tipos de uso de la tierra (TUT) en la zona andina del estado Lara sobre las variables físicas, químicas y bacterias rizoféricas fijadoras de nitrógeno de vida libre (FNVL) y solubilizadoras de fósforo (SF). Se colectaron muestras de suelo alteradas, en los diferentes manejos evaluados: TUT-café; TUT-tomate, TUT-maíz en Piedra el Tigre, TUT- Ajoporro en Buena Vista, TUT- vainita y TUT-lechuga en Palmira. Los TUT en la Zona de Piedra el Tigre, parecen estar afectando el fósforo disponible, pero no las propiedades físicas y las bacterias rizosféricas evaluadas. La menor afectación se atribuye a la poca mecanización del suelo y poco uso de abonos orgánicos. Las colonias de FNVL y SF no fueron afectadas, aunque las FNVL en el TUT-café estuvieron más bajas. Todos los TUT presentaron alta acumulación de materia orgánica, principalmente los TUT café, maíz y tomate y sus bajos contenidos de fósforo parecen estar asociados a la retención de éste elemento en forma orgánica. En la zona de Palmira, el TUT-lechuga presentó alta disponibilidad de nutrimentos y de unidades formadoras de colonias por ml (UFC ml -1) de SF y FNVL en la diluciones de 105 y 106 y menor número de UFC ml-1 de FNVL en TUT- vainita. The effects of different types of land use (TUT) in the Andean region of the State of Lara on the physical and chemical variables and, on the nitrogen-fixing free-living (FNVL) and phosphate solubilizing rhizosphere bacteria (SF). Altered soil samples were collected in different management practices tested: TUT-coffee, TUT-tomato, TUT-maize in Piedra del Tigre, TUT-leek in Buena Vista, TUT-bean and TUT- lettuce in Palmira. The TUT in Piedra del Tigre appear to be affecting the available phosphorus, but not the evaluated physical properties and rhizosphere bacteria. The least affectation is attributed to the poor soil mechanization and little use of organic fertilizers. FNVL and SF colonies were not affected, although FNVL in the TUT-coffee were lower. All the TUT´s showed high accumulation of organic matter, mainly the TUT coffee, maize and tomatoes; its low levels of phosphorus appear to be associated with the retention of this element in organic form. In the area of Palmira, the TUT-lettuce presented high nutrient availability and colony forming units per ml (CFU ml-1) of SF and FNVL in dilutions of 105 and 106 and fewer CFU ml-1 of FNVL in TUT-bean. * Recibido: enero de 2012 Aceptado: agosto de 2012 1376 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Duilio Torres et al. Palabras claves: bacterias rizoféricas, manejo de suelos, sostenibilidad. Key words: rhizosphere bacteria, soil management, sustainability. Introducción Introduction La zona alta del estado Lara se caracteriza por ser una de las localidades agrícolas más importantes del país, destacándose entre otros rubros, la producción de hortalizas de piso alto tales como lechuga, ajoporro, zanahoria, papa y el agroecosistema café. No obstante, la producción hortícola en esta zona ha sido baja debido a la baja fertilidad de los suelos, principalmente. En este sentido, Henríquez (2010) ha mostrado que la mayoría de los suelos en la zona alta del estado Lara presentan excesiva acidez y altos contenidos de aluminio intercambiable (Al+3), lo cual puede causar problemas de toxicidad en las plantas, fijación de fósforo (P) y baja actividad biológica, afectando los procesos de fijación biológica de nitrógeno atmosférico y la capacidad del suelo para suplir nutrimentos a las plantas. The upper area of the State of Lara is known for being one of the agricultural towns in the country, highlighting among other items the production of high-floor vegetables such as lettuce, leek, carrot, potato and the coffee agroecosystem. However, vegetable production in this area has been low, mainly due to the low soil fertility. In this sense, Henríquez (2010) has shown that most of the soils in the upper area of Lara have excessive acidity and high content of exchangeable aluminum (Al+3), which can cause toxicity problems in the plants, fixing phosphorus (P) and low biological activity, affecting the processes of biological fixation of atmospheric nitrogen and the ability of soil to supply nutrients to the plants. El manejo de la fertilidad de los suelos convencionalmente se ha enfocado desde el punto de vista químico, basado en la disponibilidad de macronutrimentos (N,P,K), por lo que los agricultores recurren al uso de fertilizantes inorgánicos, principalmente los de origen industrial, fórmulas simples y compuestas, con la finalidad de suplir las deficiencias de éstos elementos esenciales. Sin embargo, su uso inadecuado e irracional ha generado problemas ambientales (Terry et al., 2002; Chirinos et al., 2007). En este contexto, los agricultores deben disponer de opciones para mejorar la fertilidad del suelo desde el punto de vista integral, incorporando otras fuentes de bajo costo que además contribuyan a garantizar el uso sustentable de los recursos naturales con mínimo uso de insumos externos. En la zona alta del estado Lara se ha evaluado el uso de la gallinaza como enmienda orgánica y los compost, en general, con relativo éxito (Matheus, 2004). Sin embargo, existen otras fuentes de fertilizantes que pueden ser evaluadas para contribuir a incrementar la fertilidad del suelo desde el punto de vista integral. En Venezuela existen experiencias exitosas en el aislamiento y evaluación de micro organismos simbióticos, especialmente los referidos a la simbiosis que existe entre las bacterias del género Rhizobium y Bradyrhizobium y las leguminosas para fijar nitrógeno del aire. Peña y Reyes The management of soil fertility has conventionally been approached from the chemical point of view, based on the availability of macronutrients (N, P, K), so that the farmers resort to the use of inorganic fertilizers, mainly industrial of simple and complex formulas in order to overcome the deficiencies of these essential elements; however, the inappropriate and irrational use has generated environmental problems (Terry et al., 2002; Chirinos et al., 2007). In this context, the farmers must have options for improving the soil fertility from the holistic point of view; incorporating low-cost sources that will also contribute to ensuring the sustainable use of natural resources with minimal use of external inputs. In the upper area of the State of Lara, the use of chicken manure has been evaluated as organic fertilizer and compost, in general, with relative success (Matheus, 2004). However, there are other sources of fertilizer that can be evaluated to help increase the soil fertility from the comprehensive viewpoint. In Venezuela there are successful experiences in the isolation and evaluation of symbiotic microorganisms, especially those related to the symbiosis between bacteria of the genus Rhizobium and Bradyrhizobium and, legumes to fixing nitrogen from the air. Peña and Reyes (2007) isolated FNVL and SF strains, which when inoculated into the soil, increased the dry weight of lettuce seedlings compared with the un-inoculated ones. López et al. (2008) evaluated in Uso de la tierra del piedemonte del estado Lara, Venezuela y su efecto sobre propiedades físicas, químicas y bacterias rizosféricas (2007) aislaron cepas FNVL y SF, las cuales al ser inoculadas en el suelo, incrementaron el peso seco de las plántulas de lechuga en comparación con las no inoculadas. López et al. (2008) evaluaron en dos suelos contrastantes el efecto de cepas FNVL y SF sobre la bioestimulación en maíz, obteniendo respuesta en el crecimiento vegetal, por su parte Rodríguez y López (2009), al evaluar biofertilizantes a base de Rhizobium, lograron incrementar significativamente los rendimientos de frijol inoculado con cepas nativas en suelos ácidos del oriente venezolano. Considerando que los biofertilizantes son una opción para el manejo de la fertilidad del suelo, se iniciaron evaluaciones en la zona alta del estado Lara, con la finalidad de evaluar el efecto de diferentes tipos de uso de la tierra (TUT) sobre algunas propiedades físicas, químicas y bacterias rizosféricas, específicamente cepas fijadoras de nitrógeno de vida libre (FNVL) y solubilizadoras de fósforo (SF). Materiales y métodos Tipos de uso de la tierra (TUT) evaluados: para el estudio se seleccionaron los usos más representativos en fincas de agricultores ubicadas en Piedra el Tigre, Buena Vista y Palmira, siendo los usos seleccionados: TUT-café; TUTtomate, TUT-maíz en Piedra el Tigre; TUT- ajoporro en Buena Vista y TUT- vainita más TUT-lechuga en palmira. A continuación se describen los TUT evaluados. Características de las unidades de muestreo Sector Piedra el Tigre Los TUT-café, TUT-maíz y TUT-tomate, ubicados a una altitud entre 1 200 y 1 400 msnm, entre las coordenadas (9°89´30´´ latitud norte, 69° 80´33´´ longitud oeste). TUT-café: Los suelos presentan buena profundidad efectiva, entre 30 y 60 cm, con texturas de franco arcillosas (FA) a Arcillosas (A); la reacción del suelo es ligeramente ácida (pH= 5.6), con valores de aluminio intercambiable (Al+3) de medios a altos (2 a> 4 cmol kg-1). Los contenidos de materia orgánica (MO) son altos (> 80 g kg-1) y la conductividad eléctrica baja (CE< 0.4 dS m-1), mientras que la disponibilidad de fósforo (P) y potasio (K) son bajos (2 mg kg-1) y medios (80 mg kg-1) respectivamente. El calcio (Ca) y el magnesio (Mg) se encuentran altos (Ca >1000 mg kg-1; Mg > 600 mg kg-1). 1377 two contrasting soils, the effect of FNVL and SF strains on biostimulation in maize, obtaining response in the plant´s growth; Rodríguez and López (2009), when evaluating bio-fertilizers based on Rhizobium managed to significantly increase inoculated bean yields with native strains in acid soils of the eastern Venezuela. Considering that bio-fertilizers are an option for the management of soil fertility, evaluations were in the highlands of the State of Lara in order to evaluate the effect of different types of land-use (TUT) on some physical properties, chemical and rhizosphere bacteria, specifically nitrogen-fixing strains of free living (FNVL) and solubilizing phosphorus (SF). Materials and methods Evaluated types of land use (TUT): for the study the most representative uses were selected in farms located in Piedra del Tigre, Buena Vista and Palmira: TUT-coffee, TUT-tomato, TUT-maize in Piedra del Tigre, TUT-leek in Buena Vista and, TUT-beans with TUT-lettuce in Palmira. The following describes the evaluated TUT´s. Sampling units’ characteristics Piedra del Tigre Sector TUT-coffee, TUT-maize and TUT-tomato, located at an elevation between 1 200 and 1 400 meters, between the coordinates (9 ° 89' 30'' N, 69 ° 80' 33'' W). TUT-coffee: The soils have good effective depth, between 30 to 60 cm, with clay loam texture (FA) to clay (A); the soil reaction is slightly acidic (pH= 5.6), with exchangeable aluminum values (Al+3) medium to high (2 to> 4 cmol kg-1). The organic matter content (OM) are high (> 80 g kg-1) and the electrical conductivity is low (EC <0.4 dS m-1), while the availability of phosphorus (P) and potassium (K) are low (2 mg kg-1) and medium (80 mg kg-1) respectively. Calcium (Ca) and magnesium (Mg) are high (Ca> 1 000 mg kg-1, Mg> 600 mg kg-1). The structure is blocky to crumbly, strong to moderate, with little tendency to erode, with aggregates larger than 1 mm. Many of the plots have 4 000 ha of coffee plants, out of which approximately 25% have plants with less than 3 years and other plants over 12 years. Some of the varieties grown are: Catuai, Caturra and Mundo Nuevo. 1378 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 La estructura es blocosa a migajosa, de fuerte a moderada, con poca tendencia a erosionarse, con agregados de tamaño superior 1 mm. Muchas de las parcelas tienen 4 000 plantas ha de café, de las cuales aproximadamente 25 % corresponde a plantas menores que 3 años y el resto a plantas mayores de 12 años. Algunas de las variedades cultivadas son: Catuai, Caturra y Mundo Nuevo. El control de malezas es manual la fertilización es de 100 g planta de úrea y la misma cantidad de fórmula completa (N:P:K) en abril antes de iniciarse el periodo de lluvias; para corregir la acidez aplican cal agrícola muy esporádicamente. Los rendimientos promedios por hectárea alcanzan 7.5 quintales ha-1. TUT-tomate: los suelos de éste sector al igual que el anterior presenta buena fertilidad, reflejada en la disponibilidad de K, Ca y Mg con contenidos de MO altos, la acidez es ligera (pH= 5.5), pero la baja disponibilidad de P (2 mg kg -1) indica posibles problemas de retención de éste elemento. Sin embargo, a diferencia del sector donde se siembra café no presenta problemas de aluminio intercambiable. Para el cultivo de tomate se preparan semilleros en campo, la fertilización es inorgánica, aplicando principalmente urea. El control de maleza es manual, el riego es por goteo artesanal. TUT-maíz: los suelos bajo este uso, al igual que los anteriores presentan como principal limitante la muy baja disponibilidad de P, pero el K, Ca y Mg están en alta disponibilidad, la acidez es moderada (pH= 5.5), no existen problemas por aluminio intercambiable, por lo que no se requiere aplicaciones de cal agrícola. El cultivo de maíz se siembra con semillas seleccionadas de la misma zona; es decir, no se utiliza semilla certificada proveniente de casas comerciales, la fertilización es a base de urea, el control de maleza es manual, el cultivo no se mecaniza y es sembrado en curvas de nivel para reducir problemas de erosión. Sector Buena Vista TUT: ajoporro Ubicado a una altitud de 1 305 msnm entre las coordenadas 9º 52’19’’ latitud norte, 69º 28’ 46’’ longitud oeste, en la localidad de Buenos Aires, Parroquia Buena Vista, Municipio Iribarren del estado Lara. El manejo establecido consistió en arado con bueyes y pase cruzado, surcado manual con escardilla, se incorpora materia orgánica a razón de 40 Mg/ ha de estiércol de chivo, la siembra se realiza transplantando desde el semillero al suelo, a una distancia de 15 cm x 40 cm entre plantas e hileras, se aplica riego diario por aspersión, Duilio Torres et al. Weed control is manual, fertilization of 100 g urea plant and the same amount of the full formula (N: P: K) in April before the rainy season started to correct the acidity of agricultural lime were applied very sporadically. Average yields per hectare reached 7.5 quintals ha-1. TUT-tomato: the soils of this sector have good fertility, reflected in the availability of K, Ca and Mg with high contents of OM, the slight acidity (pH= 5.5), but the low availability of P (2 mg kg-1) indicates possible retention of this element. However, unlike the area where the coffee is grown, there was no problem in exchangeable aluminum. For the cultivation of tomato, seedlings are prepared in the field, with inorganic fertilization, using mainly urea. Weed control is manual with the traditional drip irrigation. TUT-maize: the soils under this application, as presented earlier, its main limiting is the very low availability of P but, K, Ca and Mg are highly available, moderate acidity (pH = 5.5), there are no exchangeable aluminum problems, so it does not require application of agricultural lime. Maize crop is sown with seeds selected from the same area; i.e. no certified seeds from commercial houses, the fertilization are based on urea, weed control is manual, the crop is not machined and is sowed using contour lines to reduce erosion problems. Buena Vista Sector TUT: leek Located at an elevation of 1 305 m between latitudes 9 ° 52’19’’ N, 69 º 28’ 46’’ W, in Buenos Aires, Parroquia Buena Vista, Iribarren Municipality in the State of Lara. The management set consisted of plowing with oxen and go-crossed, furrowing manually with hoe, organic matter is incorporated at 40 Mg/ha of goat manure, planting is done by transplanting from the seed to the ground, a distance of 15 cm x 40 cm between plants and rows, daily watering is applied by spraying, using high doses of inorganic fertilizers from industrial sources, applying granulated urea, compound formula (10:20:20) at a rate of 1 000 kg ha-1. These applications are made two (2) times during the growing season; weed control is manual like the harvest. Overall, this lot has good fertility, high availability of P, K, Ca, and Mg, high in organic matter and slightly acid, aluminum seamlessly interchangeable. Uso de la tierra del piedemonte del estado Lara, Venezuela y su efecto sobre propiedades físicas, químicas y bacterias rizosféricas se utilizan altas dosis de fertilizantes inorgánicos de origen industrial, aplicándose úrea granulada y fórmula compuesta (10:20:20) a razón de 1 000 kg ha-1. Estas aplicaciones se realizan dos (2) veces durante el ciclo del cultivo, el control de malezas es manual al igual que la cosecha. En general, este lote presenta buena fertilidad, con alta disponibilidad de P, K, Ca, y Mg; altos contenidos de materia orgánica y ligera acidez, sin problemas de aluminio intercambiable. TUT-vainita El cultivo de vainita se localizó en Buena Vista, Municipio Iribarren del estado Lara, a una altitud de 1310 msnm, entre las coordenadas 9º 52’02’’ latitud norte, 69º 29’ 04’’ longitud oeste. El manejo consiste en arado con bueyes en pase cruzado, surcado manual con herramientas menores como la escardilla. La siembra también es manual, se colocan 2 semillas por punto a una distancia de 20 cm x 40 cm entre plantas e hileras, se aplica riego diariamente por aspersión y la fertilización es con úrea y fórmula compuesta (10-20-20) a razón de 1 000 kg ha-1, aplicados a los 8 días después de la germinación y al inicio de la floración. El control de plagas, malezas e insectos se realiza a base de productos químicos. El rendimiento promedio es de 20 t ha-1. Sector Palmira TUT-lechuga El cultivo de lechuga se desarrolló en la localidad de Palmira, Parroquia Sanare, Municipio Andrés Eloy Blanco del estado Lara, a una altitud de 1 320 msnm entre las coordenadas 9º 44’33’’ latitud norte, 69º 40’ 11’’ longitud oeste. El manejo establecido consistió en arado con tractor y dos pases de rastra, aplicación de herbicida (Prol sería interesante saber las concentraciones en la cual se aplicó) antes del transplante, utilizando plántulas con pilón sembradas a 40 x 40 cm entre plantas e hileras, control preventivo y curativo de enfermedades con fungicidas durante los primeros 30 días, con aplicaciones de dos veces por semanas de fertilización con úrea y fórmula completa (10-20-20) a la segunda y cuarta semanas después del transplante a razón de 1 000 kg ha-1, la cosecha se inicia a los 40 días después del transplante con 6 pases ¿Cómo son las texturas y la estructura? Muestreo de suelo: para el estudio se tomaron tres tipos de muestras de suelo: a) no alteradas, con el objetivo de realizar la caracterización física del suelo b) muestras alteradas de 0-20 cm de profundidad para la caracterización química del 1379 TUT-bean The cultivation of beans was located in Buena Vista, Iribarren Municipality in the State of Lara at an elevation of 1 310 meters, between latitudes 9° 52’ 02’’ N, 69º 29’ 04’’ west longitude. Management consists of plowing with oxen, go-crossing, furrowing manually with small tools such as the hoe. Seeding is also manual, placing 2 seeds per point at a distance of 20 cm x 40 cm between plants and rows, applying daily irrigation and, the fertilization is made with urea, formula (10-20-20) at a rate 1 000 kg ha-1, applied at 8 days after germination and early flowering. The control of pests, weeds and insects is performed using chemicals. The average yield is 20 t ha-1. Palmira sector TUT-lettuce: Lettuce crop was developed in the town of Palmira, Parroquia Sanare, Andrés Eloy Blanco, State of Lara at an elevation of 1 320 m between latitudes 9° 44’ 33’’ N, 69º 40’ 11’’ W. The management was established in tractor and plow with two passes of harrow, application of herbicide (Prol would be interesting to know the concentrations in which it was applied) before transplantation, using seedlings planted 40 x 40 cm between plants and rows, control prevention and treatment of diseases with fungicides during the first 30 days, with applications twice a week of fertilization with urea and complete formula (10-20-20) to the second and fourth weeks after transplanting at a rate of 1 000 kg ha-1, the harvest will occur within 40 days after transplantation with 6 passes; How are the textures and structure? Soil sampling: for the study, we took three types of soil samples: a) not altered in order to perform the physical characterization of the soil; b) altered samples of 0-20 cm depth for soil chemical characterization; and c) rhizosphere samples from 0 to 10 cm depth to isolate nitrogen-fixing free-living bacteria (FNVL) of the genus Azotobacter and phosphorus solubilizing (SF). Assessed variables: Chemical: soil reaction (pH), electrical conductivity (EC), cation exchange capacity (CEC), availability of macronutrients phosphorus (P), potassium (K) calcium (Ca) and magnesium (Mg), by (Gilabert et al., 1990) for the soil analysis, diagnosis of fertility and fertilizer recommendations and amendments. pH was measured by 1380 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Duilio Torres et al. suelo; y c) muestras rizosféricas, de 0 a 10 cm de profundidad para aislar las bacterias fijadoras de nitrógeno de vida libre (FNVL) del género Azotobacter y solubilizadoras de fósforo (SF). the potentiometric method on soil: water= 1:2.5, the organic carbon was determined by the method of Walkley and Black (1934), cation exchange capacity for ammonium acetate extraction, the phosphorus by Olsen. Variables evaluadas Physical: physical variables were: bulk density (Da), macroporosity, microporosity, saturated hydraulic conductivity, according to the methodology described by Pla (1983). Químicas: reacción del suelo (pH), conductividad eléctrica (CE), capacidad de intercambio catiónico (CIC), disponibilidad de macronutrientes fósforo (P), potasio (K) calcio (Ca) y magnesio (Mg), según (Gilabert et al., 1990) para análisis de suelo con fines de diagnóstico de fertilidad y recomendaciones de fertilizantes y enmiendas. El pH fue medido por el método potenciométrico en relación suelo: agua= 1:2,5, el carbono orgánico fue determinado por el método de (Walkley y Black, 1934), la capacidad de intercambio catiónico por extracción con acetato de amonio, el fósforo por Olsen. Físicas: las variables físicas fueron: densidad aparente (Da), macroporosidad, microporosidad, conductividad hidráulica saturada, según la metodología descrita por Pla (1983). Bacterias rizosféricas: las bacterianas fijadoras de nitrógeno de vida libre (FNVL) se aislaron en el medio de cultivo-agar Ashby específico para Azotobacter y las solubilizadoras de fósforo (SF) en medio-agar Pikovskaya siguiendo los métodos y procedimientos (Martínez et al., 2006). Criterios para la pre-selección de cepas Para la selección de las cepas se tomó como criterio en el caso de las bacterias SF, aquellas que presentaron halo visible y bien diferenciado mayor a 5 mm, lo cual es indicador de su capacidad para solubilizar fósforo. En el caso de bacterias FNVL, se seleccionaron aquellas que evidenciaron su característica específica, similar a una gota de agua fija en el medio, típica de las colonias de Azotobacter. Se consideró una población de bacterias adecuado cuando el número de viables fue igual o mayor a 108 UFC/ml ó UFC/g de suelo (Dibut et al., 2001). Las cepas aisladas de seleccionaron para preparar el bioproducto. Análisis de los datos: debido a que el estudio fue de carácter descriptivo, se tomaron muestras de áreas totalmente disimiles para poder contrastar los cambios en las variables físicas y químicas de suelos evaluados. Se tomaron como referencia los valores críticos generados por Florentino (1998) para los suelos venezolanos en función de su textura Rhizosphere bacteria: nitrogen-fixing free-living bacterial (FNVL) were isolated in the Ashby agar-medium specific for Azotobacter and phosphorus solubilizing (SF) mediumagar Pikovskaya following the methods and procedures (Martínez et al., 2006). Criteria for the pre-selection of strains For the selection of the strains we took as a criterion in the case of bacteria SF, those which showed visible and distinct halo larger than 5 mm, which is an indicative of their ability to solubilize phosphate. In the case of FNVL bacteria, we selected those which showed their specific characteristic similar to a water drop fixed in the middle, typical colonies of Azotobacter. Considering a suitable bacterial population when the number of viable equal to or greater than 10 8 CFU/ ml or CFU/g of soil (Dibut and Martínez-Viera, 2001). The isolates were selected to prepare the byproduct. Data analysis: because the study was descriptive, samples were taken from areas totally dissimilar to compare changes in physical and chemical variables of the soil tested. We took as reference the critical values generated by Florentino (1998) for Venezuelan soils according to their texture (critical values of variables), in the case of chemical variables, we used as reference the values of the operating methods and procedures used in the laboratories of soil fertility purposes attached to INIA (Gilabert de Brito et al., 1990). Results and discussion Physical variables by soil series based on the types of land uses, locations: Piedra del Tigre, Buena Vista and Palmira The results of certain physical variables in each of the localities and TUT evaluated (Table 1) are hereby presented. Bulk density values ranged between: 1.24 and 1.35 g cm-3, Uso de la tierra del piedemonte del estado Lara, Venezuela y su efecto sobre propiedades físicas, químicas y bacterias rizosféricas (valores críticos de que variables), En el caso de las variables químicas se usaron los valores de referencia según el manual de métodos y procedimientos utilizados en los laboratorios de suelo con fines de fertilidad adscritos al INIA (Gilabert de Brito et al., 1990). Resultados y discusión Variables físicas por serie de suelos según los tipos de usos de la tierra, localidades: Piedra el Tigre, Buena Vista y Palmira A continuación se presentan los resultados de las variables físicas determinadas en cada una de las localidades y TUT evaluados (Cuadro 1). Los valores de densidad aparente variaron entre: 1.24 y 1.35 g cm-3, considerados adecuados en función de la textura presente (Florentino, 1998). Los menores valores correspondieron a los TUTs vainita y lechuga, y los más altos a los TUTs café, ajoporro, maíz y tomate. En el caso de los TUT vainita y lechuga los valores más bajos en la densidad aparente se asocian a que la mayoría de las labores de preparación de la tierra se realizan con tracción de sangre (caballos y arado con bueyes), lo cual afloja la tierra pero no la compacta. El resto de las labores, incluyendo la cosecha, se realizan a mano, lo cual causa una menor perturbación del suelo. En el suelo cultivado con tomate, lo valores de densidad aparente fueron mayores, en comparación con los otros TUT, lo cual pudiera ser atribuido a la menor cobertura vegetal mantenida en el agroecosistema, quedando el suelo desnudo y susceptible a ser degradado al inicio del periodo lluvioso por el impacto de las gotas de lluvia. 1381 considered adequate based on the texture (Florentino, 1998). The lowest values corresponded to the TUTs beans and lettuce, and the highest to the TUTs coffee, leek, maize and tomatoes. In the case of the bean and lettuce TUT, the values of the lower bulk density associated with the majority of the work of land preparation are performed with blood drive (horses and cattle plow), which loosens the soil but do not compact it. The rest of the work, including harvesting was done by hand, which causes less soil disturbance. In the soil cultivated with tomato, bulk density values were higher, compared with other TUT, which could be attributed to reduced vegetation cover maintained in the agro-ecosystem, leaving the ground bare and susceptible to be degraded at the beginning of the rain period by the impact of the raindrops. With respect to the total pore space, the highest values corresponded to the TUT with lower values of bulk density, such as TUT-beans and TUT-lettuce, with 1.24 and 1.26 g m3 respectively. Also, the highest value of 1.42 g m3 Da for the TUT-tomato corresponded to the lowest value of EFA, i.e. 46.75%. Intermediate values of Da corresponded to intermediate values of EFA. The values greater than 50% of EPT for TUT-bean, TTUT-maize and TUT-coffee are an indicative of the best condition of these soils, which can be associated to its high content of organic matter (Table 2), which promoted adequate porosity. Favoring the development of the soil´s microorganisms. Regarding to the percentage of macro and micro-pores, the values ranged between 7.31 and 14.75 and between 34.84 and 51.44% respectively, indicating that the TUTs evaluated, despite having high Cuadro 1. Medias de las variables físicas en los tipos de usos de la tierra de Piedra el Tigre, Buena Vista y Palmira. Table 1. Means of the physical variables in the types of land uses in Piedra del Tigre, Buena Vista and Palmira. Variables Física Da (g m3) EPT (%) Macroporos (%) Microporos (%) Macro/micros. Ks (cm h-1 ) Humedad (%) Café 1.35 50.84 13.99 36.25 38.59 1.26 26.97 Piedra el Tigre Tomate 1.42 46.75 11.90 34.84 34.16 0.21 24.54 Tipo de uso de la tierra (TUT) Buena Vista Maíz Ajoporro 1.34 1.35 52.37 50.24 14.75 13.74 38.79 37.10 38.03 0.33 29.04 37.04 0.30 27.53 Vainita 1.26 54.84 14.58 40.26 36.21 0.49 32.00 Palmira lechuga 1.24 58.74 7.31 51.44 14.21 4.50 41.90 Da= densidad aparente; EPT= espacio poroso total; Ks= conductividad hidráulica saturada. Comparaciones de medias según Tukey, en la misma fila letras iguales no poseen diferencias significativas según la prueba utilizada. 1382 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Duilio Torres et al. Con respecto al espacio poroso total, los mayores valores correspondieron a los TUT con valores más bajos de densidad aparente, tales como: TUT-Lechuga y TUT-Vainita 1.24 y 1.26 g.m3 respectivamente. Asimismo, el valor mayor de Da 1.42 g m3, para el TUT-tomate, se correspondió con el valor más bajo de EPT; es decir, 46.75 %. porosity values, the relation macro/micro pores indicated that, the soils may be presenting too little moisture retention and aeration. The % of macro-pores, as Pla (1983) is adequate, noting an appropriate relationship between Da and % macro-pores. However, the relation macro/micro is not favorable given the predominance of micro. Los valores intermedio de Da se correspondieron con valores intermedios de EPT. Valores superiores a 50% de EPT para los TUT-vainita, TUT-maíz y TUT-café, es un indicativo de la mejor condición de estos suelos, lo cual puede estar asociado a sus altos contenidos de materia orgánica (Cuadro 2) la cual promovió una adecuada porosidad del mismo. Lo cual favorece el desarrollo de los microorganismos del suelo. Con respecto al porcentaje de macro y microporos, los valores variaron entre 7.31 y 14.75 y entre 34.84 y 51.44 % respectivamente; indicando que los TUT evaluados, a pesar de presentar altos valores de porosidad, la relación macro/microporos indica que los suelos pueden estar presentando excesiva retención de humedad y poca aireación. El % de macroporos, según Pla (1983) es adecuado, notándose una relación adecuada entre Da y % macroporos. Sin embargo, la relación macro/ micro no es favorable dado el predominio de los micro. An important aspect in these soils is that the values of saturated hydraulic conductivity (Ks) were low in most of the applications, with values lower than 0.50 cm h-1, despite having low values of bulk density. This may be due, among other reasons, that there is a predominance of micro-pores in the soil (probably also associated with clay and soil textures with little pedogenetic development and structural underdevelopment. In the case of Piedra del Tigre it has a good correlation between all parameters), the presence of a greater amount of small pores for this type of soil may favor a greater retention of moisture which would be enhanced by the lack of soil disturbance and decrease the process of evaporation as a result of using coverages area (Ferreras et al., 2000; Jalota et al., 2001; Bravo et al., 2004), but in areas of steep slopes, the problems of water movement, since a low hydraulic conductivity, can lead to runoff problems erosion, since most of these soils are located on slopes greater than 20%. Cuadro 2. Medias de las variables químicas en TUTs de los suelos de Piedra el Tigre, Buena Vista y Palmira del estado Lara (Venezuela). Table 2. Means of the chemical variables in the soil of the TUTs Piedra del Tigre, Buena Vista and Palmira, Lara (Venezuela). Variables químicas Materia orgánica (g kg-1) Fósforo (mg kg-1) Tipo de uso (TUT) Café 100 Piedra el Tigre Tomate Maíz 100 100 Buena Vista Ajoporro 48.9 Palmira Vainita 73.4 Lechuga 21.3 <2 <2 <2 89 59 57 Potasio (mg kg-1) 77 118 292 177 113 356 Calcio (mg kg-1) 1 382 791 2 000 609 1 589 2 000 Magnesio (mg kg-1) 80 100 81 66 148 107 pH, relación 1:2.5 5.6 5.4 5.5 5.5 5.7 6.9 Conductividad eléctrica (dS/m) Al (Cmol kg-1) 0.10 0.12 0.12 0.04 0.11 0.11 3.52 0.00 0.00 - - - Leyenda: < 2= no detectado por equipo; -= no detectado por equipo. Uso de la tierra del piedemonte del estado Lara, Venezuela y su efecto sobre propiedades físicas, químicas y bacterias rizosféricas Un aspecto importante a destacar en éstos suelos es que los valores de conductividad hidráulica saturada (Ks) fueron bajos en la mayoría de los usos, con valores inferiores a 0.50 cm h-1, a pesar de presentar valores bajos de densidad aparente. Esto puede obedecer, entre otras razones, a que existe un predominio de microporos en el suelo, (probablemente también esté asociado a texturas arcillosas y suelo con poco desarrollo pedogenético y poco desarrollo estructural. En el caso de Piedra del Tigre hay buena correlación entre todos los parámetros), la presencia de una mayor cantidad de poros pequeños para este tipo de suelo puede favorecer una mayor retención de humedad lo cual sería potenciado por la falta de perturbación del suelo y disminución del proceso de evaporación como un resultado del uso de coberturas en superficie (Ferreras et al., 2000; Jalota et al., 2001; Bravo et al., 2004), pero en zonas de altas pendientes, los problemas de movimiento de agua, dado una baja conductividad hidráulica, pueden conllevar a problemas de escurrimiento y por ende erosión, ya que la mayoría de estos suelos se encuentran en pendientes superiores al 20%. El TUT que presentó los valores más altos de Ks fue el TUT-lechuga, dado que en suelos de probable que, si hay poco desarrollo pedogenético, los suelos son destruidos con mucha facilidad, aumentando las limitaciones hidrofísicas), mientras que en el café los valores más altos pueden obedecer a una mejor estructuración del suelo, por los aportes de materia orgánica y por la protección que ejerce la cobertura arbórea y la hojarasca frente al impacto de la gota de lluvia. Es por ello que la conductividad hidráulica es mayor, donde se acumulan mayores compuestos orgánicos, existiendo una fuerte correlación entre la materia orgánica y la conductividad hidráulica (Ramírez et al., 2006). Variables químicas de serie de los tipos de usos de la tierra de Piedra el Tigre, Buena Vista y Palmira Con relación a las variables químicas (Cuadro 2) se observó un incremento de los valores de materia orgánica en los usos café, tomate y maíz, en el caso del café puede obedecer al aporte de la hojarasca ya que el mismo es sembrado bajo sombra, mientras que en el caso del tomate y maíz puede ser por la fertilización con residuos orgánicos provenientes del cultivo del café, lo cual ayuda a mantener altos niveles de materia orgánica; asimismo, cabe destacar que éstos usos son en fincas de pequeños productores, por lo cual el manejo de los agroecosistemas es menos intensivo a los señalados para los cultivos de lechuga y vainita en la misma localidad. 1383 The TUT that presented the highest values of Ks was TUTlettuce, since in the soils, it was likely that if there was little pedogenetic development, the soils would be very easily destroyed, increasing the hydro constraints), while in the coffee, higher values may be due to a better structure of the soil, organic matter inputs and the protection exerted by tree cover and litter from the impact of the raindrop. That is why the hydraulic conductivity is higher, where they accumulate more organic compounds; there is a strong correlation between organic matter and hydraulic conductivity (Ramírez et al., 2006). Chemical variables of types of land uses in Piedra del Tigre, Buena Vista and Palmira. Regarding the chemical variables (Table 2), we observed an increase in the values of organic matter uses coffee, tomato and maize, in the case of coffee may be due to the contribution of the litter since it is grown under shade, while in the case of tomato and maize can be by fertilization with organic waste from the cultivation of coffee, which helps maintain high levels of organic matter, it should also should be noted that these uses are small-scale producers, for which the agroecosystem management is less intensive than those indicated for the crops of lettuce and beans in the same locality. Regarding the soil´s fertility, the best conditions were presented in the TUTs bean and lettuce, with high availability of P (85 mg kg-1) and K (560 mg kg-1). The contents of calcium and magnesium are high, with values of 1 000 mg kg-1 for the case of calcium and 70 mg kg-1 for magnesium (I think it is an average value), mild acidity and high organic matter, varying from 50 to 80 g kg-1. The high content of nutrients P, K, Ca and Mg, and the accumulation of matter are indicative of high doses of organic and inorganic fertilizers applied systematically in these agro-ecosystems, electrical conductivity (EC) is very low, with values lower 0.4 dS/m meaning that the salt concentration is at a suitable level. In crops under less intensive management such as coffee and maize, despite the high levels of organic matter content and essential elements (K, Ca, Mg), P availability was very low, indicating possible problems, fixing this element minerals such as aluminum (only in Piedra del Tigre) or organic compounds (indicating that there are chemical factors that may be restricting root development, as the case of Al+3 in the case of coffee, and therefore the absorption of nutrients, but it should be noted that pH values of 5.5 (TUTs maize, leek), 5.6 (TUT coffee and 5.7 (TUT beans) and 6.9 (TUT lettuce), 1384 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Con respecto a la fertilidad del suelo, las mejores condiciones se presentaron en los TUT vainita y lechuga, con alta disponibilidad de P (85 mg kg-1) y K (560 mg kg-1). Los contenidos de calcio y magnesio se encuentran altos, con valores de 1 000 mg kg-1 para el caso del calcio y de 70 mg kg-1 para magnesio (creo que es un valor medio), ligera acidez y materia orgánica alta, variando entre 50 y 80 g kg-1. Los altos contenidos de los nutrimentos P, K, Ca y Mg, así como la acumulación de materia son indicadores de las dosis elevadas de fertilizantes orgánicos e inorgánicos aplicados sistemáticamente en estos agroecosistemas, la conductividad eléctrica (CE) es muy baja, con valores menores a 0.4 dS/m significando que la concentración salina está en un nivele adecuado. En los cultivos bajo manejo menos intensivo como café y maíz, a pesar de los valores elevados de materia orgánica, y los altos contenidos en otros elementos esenciales (K, Ca, Mg), la disponibilidad de P fue muy baja, indicando posibles problemas de fijación de este elemento a minerales como el aluminio (sólo en Piedra del Tigre) o a compuestos orgánicos (lo cual indica que existen factores químicos que pudieran estar restringiendo el desarrollo de las raíces, como el caso del Al+3 en el caso del café, y por lo tanto la absorción de nutrientes; sin embargo es de resaltar que con valores de pHs de 5.5 (TUT maíz, ajoporro), 5.6 (TUT café y 5.7 (TUT vainita) y 6.9 (TUT lechuga), además de altos contenidos de calcio y magnesio indican que no se requiere aplicar enmienda (cal agrícola), ya que las tecnologías generadas en el país para encalar hacen referencia a los suelos que presentan el pH< 5.5 (como en Piedra del Tigre) y bajo contenido de calcio (López de Rojas y Zacarias, 2002). Bacterias rizosféricas fijadoras de nitrógeno (FNVL) y solubilizadoras de fósforo (SF) El conteo de viables de cepas FNVL y SF en placas, estuvo entre 108 y 1010 UFC ml-1 en los TUT maíz, tomate y lechuga, lo que significa que en general hubo muy buen crecimiento de dichos microorganismos, excepto en el TUT café, donde se obtuvo valores menores de 108 UFC ml-1 para las FNVL, específicamente del género Azotobacter. En el Cuadro 3, se presentan los resultados correspondientes a la presencia de cepas FNVL y SF en cada uno de las zonas y usos evaluados (esto debería al inicio), se observó que el mayor número de colonias estuvo presente en los TUT maíz, tomate y lechuga, lo que permitió preseleccionar mayor número de colonias. Sin embargo, en el TUT café se Duilio Torres et al. plus high levels of calcium and magnesium indicated no amendment is required for application (agricultural lime), and that, the technologies generated in the country to refer to liming soils with pH <5.5 (as in Piedra del Tigre) and low calcium (Lopez Rojas and Zacarias, 2002). Nitrogen-fixing rhizosphere bacteria (FNVL) and solubilizing phosphorus (SF) The viable count of strains SF and FNVL in plaques was between 10 8 and 10 10 CFU ml-1 in the TUTs maize, tomato and lettuce, which means that in general there was very good growth of these microorganisms, except in the TUT-coffee, which yielded values lower than 10 8 CFU ml-1 for FNVL, specifically the genus Azotobacter. The Table 3 shows the results for the presence of FNVL and SF strains in each of the areas and uses evaluated (this should be in front), it was observed that the largest number of colonies was present in the TUTs corn, tomato and lettuce, which allowed preselected greater number of colonies. However, in the TUT-coffee it was observed slower growth and therefore fewer strains were preselected. The decrease in the number of strains in the TUT coffee, and lower CFU ml-1, despite the high levels of organic matter found in it, may be suitable indicating contents of mineral nitrogen from organic matter, provided by litter both the coffee and the conch shell as well as by high aluminum content. Cuadro 3. Cepas fijadoras de nitrógeno de vida libre (FNVL) y solubilizadores de fósforo (SF) preseleccionadas de la rizósfera de los TUT evaluados suelos de Río Claro y Sanare Piedra el Tigre, Buena Vista y Palmira del estado Lara. Table 3. Nitrogen-fixing strains of free-living (FNVL) and solubilizing phosphorus (SF) pre-selected from the rhizosphere of the evaluated TUT, soils from Río Claro and Sanare Piedra del Tigre, Buena Vista and Palmira, Lara State. Tipo de uso Café Maíz Tomate Ajoporro Vainita Lechuga FNVL + +++ +++ ++ + +++ Presencia de cepas SF HS (mm) + 12 +++ ++ 7 ++ ++ ++++ 12 Los resultados corresponden al promedio de tres repeticiones. Leyenda: += 1-5colonias; ++= 6-10 colonias; +++= 11 –incontables colonias; ++++= incontables; -= ninguna colonia formada. HS= halo de solubilización. Uso de la tierra del piedemonte del estado Lara, Venezuela y su efecto sobre propiedades físicas, químicas y bacterias rizosféricas observó menor crecimiento y por ende hubo menor número de cepas preseleccionadas. La disminución en el número de cepas en el TUT café, y menor UFC ml-1, a pesar de los altos valores de materia orgánica encontrados en el mismo, pueden estar indicando adecuados contenidos de nitrógeno mineral, proveniente de la materia orgánica, aportada por la hojarasca tanto del cafeto como del guamo así como por los altos contenidos de aluminio. Los resultados coinciden con los reportados por (Mantilla et al., 2010) quienes indican que los valores altos de nitrógeno podrían afectar el establecimiento de éstas bacterias y estimular la presencia de otras poblaciones microbianas. Estos autores encontraron que en el bosque se observó una menor abundancia de bacterias aerobias y microaerófilas con potencial para fijar nitrógeno con respecto a la cobertura de pastizal. Ello obedece a que la acumulación alta y permanente de residuos favorece a microorganismos capaces de utilizar estas fuentes alternas de nutrientes más eficientemente que las bacterias diazotróficas. Por el contrario, cuando el bosque es talado o se manejan sistemas agrícolas convencionales, con poco ciclaje de nutrientes, la cantidad de nitrógeno disponible disminuye y en ausencia de fuentes externas de nitrógeno, la fijación biológica de nitrógeno representa una de las principales rutas para la recuperación del suelo (Gehring et al., 2005). El mayor número de colonias FNVL correspondieron al uso lechuga, el cual presentó los valores mas altos de P y K disponible, condición de fertilidad que parece favorecer el desarrollo de las cepas FNVL del género Azotobacter y coincide con lo señalado por (López et al., 2008) quienes señalan que la multiplicación de las bacterias FNVL en el suelo depende en gran medida de la disponibilidad de fósforo y potasio, ya que ellos encontraron que en suelos de muy baja fertilidad deficientes en P y K, inoculados con cepas FNVL se redujo la respuesta a los microorganismos fijadores de nitrógeno y (pero aquí también hay mucho N libre como consecuencia de los altos contenidos de MO) en consecuencia, disminuye la fijación de nitrógeno. Asimismo, la presencia de aluminio pudo causar problemas de fijación de P, pudo influir en la menor disponibilidad del elemento. Sin embargo, para poder disponer de elementos confirmatorios sobre esta situación, abría que determinar los contenidos de P-total, el P ligado al aluminio, al calcio y el P-orgánico, así como otros procesos biológicos como la simbiosis micorrícica dada las relaciones sinérgicas que ocurren entre microorganismos claves en la fertilidad de los suelos con las SF y las micorrizas. 1385 These results agree with those reported by (Mantilla et al., 2009) who indicated that, the high nitrogen values could affect the establishment of these bacteria and encourage the presence of other microbial populations. These authors found that in the forest there was a lower abundance of aerobic and micro-aerophilic bacteria with potential to fix nitrogen with respect to the coverage of grassland. This is because the high and permanent accumulation of waste favors the microorganisms capable of using these alternative sources of nutrients more efficiently than diazotrophic bacteria. On the other hand, when the forest is cut or conventional farming systems are managed with little nutrient cycling, the amount of available nitrogen decreases in the absence of external sources of nitrogen, biological fixation of nitrogen is one of the main routes for reclamation (Gehring et al., 2004). The largest number of FNVL colonies corresponded to the use lettuce, which presented the highest values of P and K available, fertility status that seems to favor the development of strains of the genus Azotobacter and FNVL coincides with that indicated by (López et al., 2008) who pointed out that, the multiplication of FNVL bacteria in the soil depends largely on the availability of phosphorus and potassium, as they found that in low fertility soils deficient in P and K, inoculated with FNVL strains fell response to nitrogenfixing microorganisms (but here, too much N free as a result of the high content of organic matter) thus reducing nitrogen fixation. Also, the presence of aluminum could cause problems of fixation of P, influencing the reduced availability of the element. However, in order to have confirmatory items on this situation opened to determine the contents of total-P, P-bound to aluminum, calcium and phosphorus, organic and other biological processes such as mycorrhizal symbiosis given the key synergies that occur between microorganisms in soil fertility with the SF and mycorrhizae. With regard to the colonies of SF bacteria (Table 3) it can be observed that, the greatest use is for lettuce, despite having low organic matter content compared to the other TUTs, appropriate soil physical conditions and as an alkaline pH favoring the growth of SF bacteria compared to all the other uses. In this sense, Torres and Lizarazo (2003) noted that one of the most influential factors is the soil’s pH, which can be modified by the addition of fertilizers in agricultural soils. The continued application of chemicals in agricultural soils is an increase in pH, which results in an increase in the 1386 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Duilio Torres et al. Con respecto a las colonias de bacterias SF (Cuadro 3) se puede observar, que las mayores corresponde al uso lechuga, el cual a pesar de presentar bajo contenido de materia orgánica con respecto a los otros TUTs, las adecuadas condiciones físicas del suelo, así como un pH alcalino favorecieron el crecimiento de las bacterias SF en comparación a todos los otros usos. En este sentido, Torres y Lizarazo (2006) señalan que uno de los factores que más influye es el pH del suelo, el cual puede ser modificado por la adición de fertilizantes en los suelos agrícolas. La aplicación constante de químicos en los suelos agrícolas produce un aumento (dependiendo puede acidificar. Por ejemplo los amoniacales) en el pH, el cual se traduce en un aumento en la disponibilidad de nutrientes, lo que puede favorecer el crecimiento poblacional de las SF, como efectivamente ocurrió con las colonias SF en uso lechuga que presentó un valor de pH de 6.9. availability of nutrients, which may favor the population growth of the SF, as did occur with the use lettuce of SF colonies that presented a pH value of 6.9. Otro aspecto a destacar es que, en todos los usos, las poblaciones de SF fueron superiores a las FNVL a excepción del suelo bajo cultivo del café donde los problemas de acidez y en especial la presencia de aluminio intercambiable pudieron afectar en mayor magnitud las poblaciones de bacterias fijadores de nitrógeno del género Azotobacter. Los resultados encontrados coinciden con los señalados por (Torres et al., 2009) quienes mostraron que las poblaciones de SF fueron siempre superiores a las FNVL inclusive en condiciones adversas para el desarrollo físico de los cultivos como: altos valores de salinidad y aplicación excesiva de agroquímicos. Esto ratifica la afirmación de que el desarrollo de los solubilizadores de fósforo es menos afectado por las condiciones adversas del medio y posiblemente este asociado a los contenidos de P-total. In this regard, studies in different soils (Barroti and Nahas, 2000; Carniero et al., 2004) indicated that agricultural soils may have higher CFU values for SF than in forest´s soils or in perennial crops such as coffee. Furthermore, this study found that, despite the significant contribution of organic matter in the near Piedra del Tigre, adverse soil conditions especially acidity and soil´s physical deterioration negatively affected the number of colonies of microorganisms present in the soil, compared with the colonies of microorganisms in Buena Vista and Palmira, despite having horticulture dealings even more intensive. En tal sentido, estudios realizados en diferentes suelos por (Barroti y Nahas, 2000; Carniero et al., 2004) indicaron que los suelos agrícolas pueden presentar valores de UFC más altos para SF que en los suelos forestales o en cultivos perennes como el café. Por otro lado, en este estudio se encontró que a pesar del importante aporte de materia orgánica en la zona de Piedra El Tigre, las condiciones edáficas adversas especialmente la acidez y deterioro físico del suelo influyeron negativamente en el número de colonias de microorganismos presentes en el suelo, si se compara con el de colonias de microorganismos presentes en la zona de Buena Vista y Palmira, a pesar de presentar manejos hortícolas mas intensivos. Low-input approach, use of organic fertilizers and tillage with animal traction have contributed to improve physical and chemical properties as well as rhizosphere bacteria in the evaluated TUTs in the foothills of the State of Lara, which is manifested in a relative macro/micro-pores and Da values more favorable for systems less surgery, while systems such as TUT-coffee, whose soils have strong structure, maintains better hydrophysical properties. Another aspect is that in all the uses, SF populations were higher than FNVL except for soil under coffee cultivation where the problems of heartburn and especially the presence of exchangeable aluminum could affect larger populations of nitrogen-fixing bacteria of the genus Azotobacter. The results agree with those reported by (Torres et al., 2009) who showed that, the populations of SF were always higher than FNVL, even in adverse conditions for the physical development of crops such as: high salinity and excessive use of agrochemicals. This confirms the claimed that the development of solubilizing phosphorus is less affected by adverse environmental conditions and is possibly associated with total-P contents. Conclusions The increase of organic matter in the TUT-coffee appears to be negatively affecting the number of nitrogen-fixing strains of the genus Azotobacter because nitrogen fixation is affected by the abundant presence of this element, Uso de la tierra del piedemonte del estado Lara, Venezuela y su efecto sobre propiedades físicas, químicas y bacterias rizosféricas Conclusiones El criterio de bajos insumos, uso de abonos orgánicos y la labranza con tracción animal han contribuido a mejorar propiedades físicas, químicas y las bacterias rizosféricas en los TUT evaluados en el piedemonte del estado Lara, lo que se manifiesta en una relación macro/microporos y valores de Da más favorable en aquellos sistemas menos intervenidos, mientras que istemas como el TUT-Café, cuyos suelos poseen estructura fuerte, mantiene mejores propiedades hidrofísicas. El incremento de materia orgánica en el TUT café parece estar afectando negativamente el número de cepas fijadoras de nitrógeno del género Azotobacter debido a que la fijación de nitrógeno se ve afectada por la presencia abundante de este elemento, asi mismo La disminución de las poblaciones de FNVL estuvo asociada a los altos contenidos de aluminio intercambiable y ligera acidez, especialmente en los tipos de uso de la tierra ubicados en la zona de Piedra el Tigre, lo cual también pudo estar relacionado con los altos contenidos deAl+3. No se observaron cambios significativos en las poblaciones de bacterias SF, dado que las mismas fueron menos sensibles a los cambios en la intensidad de uso de la tierra y a condiciones edáficas extremas, como valores altos de aluminio intercambiable, pH ácidos y deterioro físico del suelo. Agradecimiento Los autores(as) agradecen a las instituciones que financiaron el proceso de investigación: INIA. Proyecto: Innovación Tecnológica en Biofertilizantes para Agrosistemas Venezolanos Sustentables. Código: 7-281-150-341 y al Consejo de Desarrollo Científico y Tecnológico de la UCLA (CDCHT) proyecto 045-AG-2009. Literatura citada Barroti, G. e Nahas, E. 2000. Populaçao microbiana total e solubilizadora de fosfato em solo submetido a diferentes sistemas de cultivo. Pesquisa Agropecuaria Brasileira. 35(10)1830-1838. 1387 likewise declining FNVL populations was associated with high exchangeable aluminum content and slight acidity, especially in the types of land-use within the zone of Piedra del Tigre, which could also be related to the high content of Al+3. There were no signif icant changes in SF bacterial populations, given that they were less sensitive to changes in the intensity of land-use and extreme soil conditions such as high values of exchangeable aluminum, acid pH and the soil physical deterioration. End of the English version Bravo, C.; Lozano, Z. y Hernández, R. M 2004. 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Tel. 01 444 85 2 43 03 ([email protected]). §Autor para correspondencia: [email protected]. 1 Resumen Abstract Para la obtención de altos rendimientos en frijol de temporal es necesario ajustar el manejo agronómico del cultivo al medio ambiente. La presente investigación se realizó con el objetivo de evaluar la respuesta de rendimiento de la variedad Pinto Saltillo, con hábito de crecimiento indeterminado postrado, a diferentes densidades de plantas (90 mil, 145 mil y 260 mil plantas ha-1) y distanciamiento entre surcos (0.76, 0.40 y 0.20 m). Los experimentos se realizaron en Sandovales y Pabellón, Ags. durante primavera-verano en 2010 y 2011. Se estudiaron tres métodos de siembra (una, hilera en surcos de 0.76 m, y tres y seis hileras en surcos estrechos en camas a 1.52 m). Se registraron datos sobre rendimiento y sus componentes. En ambos años, los análisis de varianza para el rendimiento y sus componentes mostraron diferencias significativas (p< 0.01) entre tratamientos. Los máximos rendimientos se obtuvieron con la siembra a tres y seis hileras, en densidades de 145 mil y 260 mil plantas ha-1, respectivamente. El rendimiento aumentó 28.6% y 41% al reducir la distancia entre surcos, del distanciamiento tradicional de 0.76 m, a 0.40 y 0.20 m, respectivamente. Se concluye que la variedad de frijol estudiada incrementa su rendimiento en alta densidad de plantas bajo condiciones de temporal en la región semiárida de México. In order to get high yields from bean varieties cultivated under rainfed conditions is necessary to adapt the agronomic management to the local ecological conditions. This research was carried out to evaluate the yield response of Pinto Saltillo bean variety, with indeterminate prostrate growth habit, at different plant densities (90000, 145000 y 245000 ha-1) and distance between rows (0.76, 0.40 y 0.20 m). Experiments were performed in Sandovales and Pabellón, Aguascalientes, during spring-summer cycles of 2010 and 2011. It was studied three sowing methods (one line in rows of 0.76 m, and 3 and six lines distributed in narrow rows inside beds of 1.52 m wide). Data were recorded on yield and its components. In both years, analyzes of variance for yield and its components showed significant differences () between treatments. The highest yields were obtained by planting three and six rows at densities of 145 000 and 260 000 plants ha-1 respectively. The yield increased 28.6% and 41% by reducing the distance between rows, from the traditional distance of 0.76 m to 0.40 m and 0.20 m, respectively. It was conclude that the variety of bean studied increases its yield under high density of plants even under rainfed conditions in the semiarid regions of Mexico. * Recibido: diciembre de 2011 Aceptado: julio de 2012 Esteban Salvador Osuna-Ceja et al. 1390 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Palabras clave: Phaseolus vulgaris L., densidad de población, triple hilera, rendimiento, temporal. Key words: Phaseolus vulgaris L., population density, rainfed, triple row, yield. Introducción Introduction En las áreas donde se cultiva frijol de temporal, como es la región del Altiplano Semiárido del Centro-Norte de México, las precipitaciones no logran cubrir los requerimientos del uso consuntivo del cultivo, principalmente de las variedades criollas de ciclo tardío (más de 90 días) y frecuentemente limitan el rendimiento y la respuesta a la fertilización. La evaporación es el principal factor de pérdida de agua en los sistemas agrícolas, y se estima que entre 75 y 80% de la precipitación anual retorna a la atmósfera sin intervenir en el proceso productivo, lo que resulta en una baja eficiencia en el aprovechamiento de las precipitaciones (Bennie y Hensley, 2000; González et al., 2003). El agua es el principal factor limitante para la producción de frijol en agricultura de temporal, por lo que es necesario aprovechar al máximo el agua de lluvia (Anaya, 1991; Figueroa, 1991; Ortiz, 1996; Rubio, 2004). In the bean-growing rainfed areas, such as the semiarid highlands region of North Central Mexico, rainfall cannot meet the requirements of the crop´s consumptive use, especially of late maturing landraces (more than 90 days) and often limiting the yield and response to fertilization. Evaporation is the main cause of water loss in agricultural systems, and it is estimated that between 75 and 80% of annual precipitation returns to the atmosphere without being involved in the production process, resulting in low efficiency in the use of rainfall (Bennie and Hensley, 2000; González et al., 2003). Water is the main limiting factor for bean production in rainfed agriculture, so it is necessary to maximize rainwater (Anaya, 1991; Figueroa, 1991; Ortiz, 1996; Rubio, 2004). Tradicionalmente, la mayoría de los productores de frijol de la región del Altiplano Semiárido utilizan variedades criollas de ciclo tardío y sembradoras mecánicas. Con referencia a los equipos, éstos están ajustados para sembrar a una distancia entre surcos de 0.76 a 0.80 m y densidades de siembra de 80 000 a 90 000 mil plantas ha-1. Sin embargo, el uso de este método de siembra no permite evaluar correctamente el rendimiento de las nuevas variedades de frijol con ciclo vegetativo de 80 a 90 días, hábito de crecimiento e índice de área foliar diferente a las tradicionales. Una alternativa de manejo agronómico que puede mejorar esta situación es la siembra en surcos angostos, con distanciamiento menor al convencional de 0.76 m. Existen antecedentes (Alves et al., 2008) de que esta práctica incrementa el rendimiento de materia seca por unidad de superficie debido, principalmente, a un mayor desarrollo de área foliar e intercepción de radiación solar durante el ciclo de crecimiento El efecto benéfico del surcado angosto se incrementa cuando se combina con las nuevas variedades de temporal de ciclo precoz y la captación de agua de lluvia in situ mediante el uso del sistema “aqueel” y el “pileteo”, prácticas que consisten en la construcción de micro-reservorios sobre la superficie Traditionally, most bean-producing region of semiarid Plateau use late maturing landraces and mechanical seeders. With reference to teams, they are set to grow at a row spacing of 0.76 to 0.80 m and densities of 80 000 to 90 000 plants ha-1. However, the use of this method of seeding cannot assess properly the potential yield of new bean varieties with growing cycle of 80 to 90 days, which growth habit and leaf area index are different from those traditionally used. An alternative agricultural management that can improve this situation is to sow in narrow rows with less than the conventional distance of 0.76 m. There are backgrounds (Alves et al., 2008) that this practice increases the dry matter yield per unit area, mainly due to increased leaf area development and interception of solar radiation during the growth cycle. The beneficial effect of narrow furrowed increases when combined with new rainfed varieties of early season cycle and in situ rainwater capture by using the system “aqueel” and “row diking”, practices that involve the construction of micro-reservoirs on the ground surface and cross levees to the direction of furrowing, respectively, to store rainwater and eliminate runoff. The integration of methods and sow densities, varieties and water harvesting practices cause the crop to develop different levels of cover over the soil surface, Rendimiento de frijol Pinto Saltillo en altas densidades de población bajo temporal del terreno y bordos transversales respecto al sentido del surcado, respectivamente, para almacenar el agua de lluvia y eliminar los escurrimientos. La integración de métodos y densidades de siembra, variedades y prácticas de cosecha de agua hacen que el cultivo desarrolle distintos niveles de cobertura sobre la superficie del suelo, que actúan de manera diferente en el contenido de agua, uso consuntivo del cultivo y pérdidas de suelo por erosión (Padilla et al., 2006; Osuna et al., 2007; Navarro-Bravo et al., 2008). En la medida en que se reduce la distancia entre surcos y se mantiene la distancia entre plantas se incrementa la densidad de población y es posible incrementar la cobertura vegetal aérea del cultivo y, consecuentemente, se reducen las pérdidas directas de agua por evaporación al cubrir más rápidamente el suelo. Lo anterior es posible al incorporar al sistema de producción métodos de siembra con altas densidades de plantas y genotipos compactos de maduración temprana (González et al., 2003; Alves et al., 2008). Al aumentar la densidad de plantas, generalmente aumenta el índice de área foliar; conforme aumenta la cobertura, la evaporación disminuye y la transpiración aumenta. Es decir, el uso de la cobertura vegetal aérea, como reductora de la evaporación, provoca disminución del movimiento y turbulencia del viento que provoca altas tasas de evaporación del agua del suelo (Figueroa, 1991). Basados en estos principios, actualmente en las principales regiones productoras de frijol en México, la competencia entre las plantas cuando están cada vez más juntas en un surco convencional (0.76 a 0.80 m), se ha tratado de corregir mediante el uso de un surcado más angosto y una distribución espacial de las plantas homogénea, permitiendo con ello una mayor densidad de población por hectárea con una distribución más uniforme a través del surco, logrando así una mayor cobertura del suelo y una menor competencia entre plantas, lo que permite un mejor aprovechamiento de la luz, humedad del suelo y distribución de las raíces (Reta et al., 2007; Soltero et al., 2010 ). Se ha encontrado, entre otros aspectos, que la densidad óptima de plantas que maximiza el rendimiento de grano depende del genotipo (Acosta et al., 1996), usualmente más alta en variedades de frijol de maduración tardía, debido a su mayor área foliar y plasticidad (Padilla et al., 2006) y mayor duración de crecimiento. En frijol, las densidades de población y la distribución de las plantas en el terreno, dependen de las características de desarrollo de la variedad 1391 which act differently on the water content, consumptive crop use and soil losses by erosion (Padilla et al., 2006; Osuna et al., 2007; Navarro-Bravo et al., 2008). To the extent that it reduces the distance between rows and maintaining the distance between plants, increases population density and may increase the aerial crop vegetation cover and consequently, the direct loss of water by evaporation decrease by a faster covering of the ground. This is possible by incorporating to the traditional production system, sowing methods with high plant density and compact early maturing genotypes (González et al., 2003; Alves et al., 2008). While increasing plant density generally increases the rate of leaf area with increasing coverage, evaporation decreases and transpiration increases. That is, the use of aerial plant cover, such as reducing evaporation, causing decreased movement and wind turbulence that causes high rates of evaporation of soil water (Figueroa, 1991). Based on these principles, now in the main bean-producing regions in Mexico, competition between plants when each time growing closer in a conventional row (0.76 to 0.80 m),it has tried to correct by using narrower rows and a homogeneous spatial distribution of plants, thereby allowing a higher density of population per hectare with a more uniform distribution through the rows, thus achieving greater ground cover and less competition between plants, allowing better use of light, soil moisture and root distribution (Reta et al., 2007; Single et al., 2010). It has been found, among other things, that the optimum plant density that maximizes grain yield depends on the genotype (Acosta et al., 1996), usually higher in maturing bean varieties late, due to their greater leaf area and plasticity (Padilla et al., 2006) and longer duration of growth. In beans, population densities and distribution of plants in the field, depend on the characteristics of the variety development (height and branching of the plant) as well as the environmental factors (soil, precipitation and temperature, etc..) making a density and optimum distribution for a plant variety is not the best for another, especially if they differ in their growth habit and earliness (Acosta et al., 1996; Luna-Flores and GaytanBautista, 2001; Padilla-Ramírez et al., 2003). Based on this background, in 2010 and 2011 this study was conducted for evaluating the response in grain yield and its components of the bean cultivar Pinto Esteban Salvador Osuna-Ceja et al. 1392 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 (altura y ramificación de la planta) y con los factores ambientales (suelo, precipitación y temperatura, etc.), lo que hace que una densidad y distribución de plantas óptima para una variedad, no sea la mejor para otra, sobre todo si estas difieren en su hábito de crecimiento y precocidad (Acosta et al., 1996; Luna-Flores y Gaytán-Bautista, 2001; PadillaRamírez et al., 2003). Saltillo with different spacing between rows and plant density, with minimum tillage and in situ rainwater collection. Con base en estos antecedentes, en 2010 y 2011 se realizó el presente trabajo con el objetivo de evaluar la respuesta en rendimiento de grano y sus componentes de la variedad de frijol Pinto Saltillo con diferente distanciamiento entre surcos y densidad de plantas, con labranza mínima y captación de agua de lluvia in situ. In 2010, an experiment with Pinto Saltillo bean rainfed variety was established in Sandovales, Aguascalientes, Mexico, located at an elevation of 2 045 m, which recorded 328.2 mm rainfall in the growing season, the average temperature was 16.2 °C and the growing season was of 110 days (from July to early October), the soil is 0.45 m deep, with 1.0% organic matter, sandy texture, 1% slope, pH 6.8, classified as an infertile soil. A second experiment was conducted in 2011 in Pabellón, Aguascalientes, Mexico, Where the elevation is 1912 m, rainfall was 188.6 mm during the growing season lasted 100 days (from August to early November), average temperature of 16.8 °C, the soil is 0.48 m deep, with 2.2 % organic matter, sandy loam, slightly alkaline pH of 7.6, a slope of 1% and the content of nitrogen, phosphorus and potassium (NPK) is 16.1, 18.5 and 405 ppm, respectively. Therefore, the study soil fertility is moderately fertile. Metodología En 2010 se estableció un experimento con frijol Pinto Saltillo de temporal en Sandovales, Ags., México, sitio localizado a una altitud de 2 045 msnm, donde se registraron 328.2 mm de precipitación en el ciclo de cultivo; la temperatura media fue de 16.2 ºC y el ciclo de cultivo de 110 días (de julio a principios de octubre); el suelo es de 0.45 m de profundidad, con 1.0% de materia orgánica, textura franco-arenosa, 1% de pendiente y pH de 6.8, clasificado como un suelo poco fértil. Un segundo experimento se realizó en 2011en Pabellón, Aguascalientes, México. Methodology Donde la altitud es de 1 912 msnm, la precipitación fue de 188.6 mm durante el ciclo de cultivo que duró 100 días (de agosto a principios de noviembre); temperatura media de 16.8 ºC, el suelo es de 0.48 m de profundidad, con 2.02% de materia orgánica, textura migajón- arenoso con pH ligeramente alcalino de 7.6, una pendiente de 1%, y el contenido de nitrógeno, fósforo y potasio (NPK) es de 16.1, 18.5 y 405 ppm, respectivamente. Por tanto, la fertilidad del suelo en estudio es medianamente fértil. Sowing methods studied were: sowing in single rows (conventional) spaced 0.76 m inside planting bed of 1.52 m (three and six rows, spaced 0.40 and 0.20 cm between rows, respectively). It was evaluated three plant densities: 90 000, 145 000 and 260 000 plants ha-1 in both experiments. In the two trials was used Pinto Saltillo bean variety derivate from the INIFAP’s Bean Breeding Program. This variety was selected for its short cycle (90 days from planting to physiological maturity), prostrate growth habit and medium sized elongated grains with long shelf life, i.e. after harvest, the grain is not oxidized to the same rate as similar varieties of pinto type. It is resistant to drought and diseases that occur in the semiarid region. Due to its characteristics, is a preferred variety of producers and consumers (Osuna et al., 2011). Los métodos de siembra estudiados fueron: siembra en hileras sencillas (convencional) separadas a 0.76 m y siembra en cama de 1.52 m (a tres y seis hileras, separadas a 0.40 y 0.20 cm entre hileras, respectivamente). Se evaluaron tres densidades de plantas: 90 mil, 145 mil y 260 mil plantas ha-1 en ambos experimentos. En los dos ensayos se utilizó la variedad de frijol Pinto Saltillo proveniente del Programa de Mejoramiento Genético de Frijol del INIFAP. Esta variedad fue seleccionada por su ciclo corto (90 días de la siembra The land was prepared with a step of chisel to break the line of the previous cycle and screened prior to sowing. In Sandovales the previous crop was rainfed beans and in Pabellón it was triticale under irrigation. Planting under rainfed conditions and wet soil took place on July 30 in both experiments, only in Pavilion, due to delayed rains in July 2011, simulating a rainfall of 40 mm the experimental area was irrigated in order to sowing, after which the experiment was conducted under rainfed conditions. In Rendimiento de frijol Pinto Saltillo en altas densidades de población bajo temporal a madurez fisiológica), hábito de crecimiento postrado y grano de tamaño medio alargado, con prolongada vida de anaquel; es decir, después de cosechado, su grano no se oxida a la misma velocidad que variedades similares de tipo pinto. Es resistente a la sequía y a enfermedades que ocurren en la región semiárida. Por sus características, es una variedad preferente por productores y consumidores (Osuna et al., 2011). El terreno se preparó con un paso de cincel para romper el surco del ciclo anterior y se rastreó antes de la siembra. En Sandovales el cultivo anterior fue frijol de temporal y en Pabellón fue triticale de riego. La siembra en condiciones de temporal y en suelo húmedo se realizó el 30 de julio en ambos experimentos, sólo que en Pabellón, debido al retraso de las lluvias en el mes de julio del 2011, simulando una precipitación de 40 mm se regó el área experimental para establecer la siembra y se codujo bajo condiciones de temporal. La siembra de los dos experimentos se realizó con un prototipo experimental de sembradora mecánica diseñada en el Programa de Mecanización del Campo Experimental Pabellón, del INIFAP. Con dicha sembradora se establecieron los métodos a diferente distanciamiento entre surcos: convencionales (hilera sencilla) y en cama (a tres y seis hilera). Se depositó una semilla cada 14 cm en todos los casos para establecer las densidades de población consideradas en el estudio. En ambos experimentos, la semilla fue inoculada al momento de la siembra con la cepa INIFAP Glomus intraradices, a dosis de 350 g ha-1 de sustrato micorrízicos aplicado a la semilla, y el inoculo estuvo formado de suelo y trozos de raíces de sorgo micorrizados (75% de colonización) como planta hospedera. Además, se hizo una aplicación de fertilización foliar durante el llenado de grano en ambos experimentos, con urea y ácido fosfórico al 2 y 1%, respectivamente. El fertilizante foliar se preparó como sigue: se disolvieron 12 kg de urea y 6 litros de ácido fosfórico en 600 litros de agua, más 0.25 litros de adherente. La solución aplicada a las hojas equivale a 5.5 kilogramos de nitrógeno y 4.2 litros de fósforo por hectárea. Con el propósito de lograr geométricamente la mayor distribución y captación del agua de lluvia disponible para el cultivo y la disminución de los escurrimientos superficiales, en Sandovales se implementaron las prácticas del rodillo “aqueel” y el “pileteo. 1393 both cases the sowing were performed using a mechanical seeder experimental prototype designed in the INIFAP´s Mechanization Program at Pabellón Experimental Station. With the indicated seeder, the methods were established at different distance between rows: conventional (single row) and inside a bed (with three and six rows). It was deposited one seed each 14 cm in all cases to set densities considered in the study. In both experiments, the seed was inoculated at planting time with Glomus intraradices at doses of 350 g ha-1 of mycorrhizal substrate applied to the seed, which was integrated by soil and mycorrhized sorghum roots (75% colonization) as host plant. Furthermore, it became a foliar application during grain filling in both experiments, with urea and phosphoric acid and 2 and 1% respectively. Foliar fertilizer was prepared as follows: dissolved 12 kg of urea and 6 liters of phosphoric acid in 600 liters of water plus 0.25 liters of adherent. The solution applied to the leaves was equivalent to 5.5 kg of nitrogen and 4.2 liter of phosphorus per hectare. In order to achieve geometrically the highest distribution and collection of rainwater available to the crop and reduced the surface runoff, in Sandovales were implemented practices called “aqueel” and “row diking”. The “aqueel” system is a set of gears with a geometric design that integrates a continuous roll as width as the seeder. With this roller can be built around 190 000 micro-catchments per hectare, storing in each reservoir approximately 1 liter of water (Ventura et al., 2003). This activity was performed at sowing time. The “row diking” is a practice of raising levees of land of 0.20 m high at regular intervals in the middle of the tread groove where the tractor goes. The aim of the “row diking” is to store water and reduce soil erosion. The pools were built during the first weeding, using a commercial prototype machine, which was coupled to the rudder of a multibar. At Pabellón the capitation water techniques mentioned were not used, because in the experimental field it was incorporated triticale straw (± 2 t ha-1) from the previous cycle. In both trials, each experimental unit consisted of 4, 6 and 12 rows 30 m long with a spacing of 0.76, 0.40 and 0.20 m, where was took data of soil, plant and climate. Esteban Salvador Osuna-Ceja et al. 1394 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 El sistema “aqueel” es un conjunto de ruedas dentadas, con diseño geométrico que forman un rodillo continuo del ancho de la sembradora. Con este rodillo es posible construir alrededor de 190 mil micro-captaciones por hectárea, almacenando en cada reservorio aproximadamente 1 litro de agua (Ventura et al., 2003). El paso del rodillo se realizó al momento de la siembra. El “pileteo” es una práctica que consiste en levantar bordos de tierra de 0.20 m de alto a distancias regulares en medio del surco donde va la rodada del tractor. El objetivo del “pileteo” es almacenar el agua y reducir la erosión del suelo. Las piletas fueron construidas durante la primera escarda, utilizando un prototipo de pileteadora de tipo comercial, que se acopló a los timones de una multibarra. En Pabellón no se utilizaron las prácticas de captación de agua mencionadas, debido a que en el terreno experimental se incorporó paja de triticale (± 2 t ha-1) del ciclo anterior. En ambos ensayos, cada unidad experimental consistió de 4, 6 y 12 surcos de 30 m de longitud con una separación de 0.76, 0.40 y 0.20 m, de donde se le tomaron datos de suelo, planta y clima. Suelo: se midieron indicadores de calidad físico-químicos en la capa arable 0.0-0.20 cm (densidad aparente [ρb] determinada por el método del cilindro de volumen conocido (Jury et al., 1991), porosidad total [ƒ] determinada a partir de ρb y la densidad real considerada como 2.65 Mgm-3). Además, se tomaron muestras de suelo y se enviaron al laboratorio para determinar textura, fertilidad (NPK), materia orgánica y pH antes de la siembra. Planta: se cuantificó el número de vainas por planta, número de granos por vaina (promedio de 10 plantas tomadas al azar dentro de las hileras centrales [Va] y métodos de siembra [Ms]) y peso de 100 semillas. El número de plantas por metro cuadrado se determinó dividiendo el número de plantas presentes en las hileras cosechadas entre el área correspondiente. Todas las variables de planta se registraron en diez segmentos de surco de 2 metros de longitud tomados al azar dentro de la unidad experimental. Para la determinación del rendimiento, dentro de cada unidad experimental, se tomaron al azar diez parcelas de 2 m de ancho por 2 m de largo. La información de las características cuantificadas en el cultivo se analizó con base en diez repeticiones. Soil: physical-chemical quality indicators were measured in the topsoil from 0.0 to 0.20 cm (bulk density [ρ b] determined by the method of cylinder of known volume (Jury et al., 1991), total porosity [ƒ] determined from ρb and the actual density considered as 2.65 Mgm-3. In addition, soil samples were taken and sent to the laboratory to determine texture, fertility (NPK), organic matter and pH before planting. Plant: the number of pods per plant was measured, number of seeds per pod (average of 10 plants were taken at random within the central rows [Va] and sowing methods [Ms]) and 100 seed weight. The number of plants per square meter was determined by dividing the number of plants present in the rows harvested from the corresponding area. All plant variables were recorded in ten row segments of 2 meters in length taken at random within the experimental unit. To determine the yield within each experimental unit were randomly considered ten plots of 2 m wide by 2 m long. The information of the quantified characterizes involved in the culture was analyzed based on ten repetitions. Climate: the precipitation was recorded in real time during the growing cycle by using INIFAP’s automated stations located in Sandovales and Pabellón contrasting these data with the historical monthly average rainfall at both sites. Results Rainfall variability and its use In 2010 and 2011 the total rainfall occurred from June 1th to October 31th was lower than the historical average (Table 1), with alternating periods of wetting and drying with varying durations during the growing season. In June 2010 the rainfall was below the historical average and above in July, then, there were 30 days with little rain in August, during September precipitation was above average. During 2011 the rainfall in the growing season were lower than the historical average of 388.3 mm. Regarding the distribution of rainfall, the year 2011 also was particularly unusual, probably due to climate change. Rendimiento de frijol Pinto Saltillo en altas densidades de población bajo temporal Clima: se registró la precipitación en tiempo real durante el ciclo de cultivo de las estaciones automatizadas del INIFAP ubicadas en Sandovales y Pabellón y se realizó el contraste con la precipitación media mensual histórica de ambos sitios. Resultados Variabilidad de la lluvia y su aprovechamiento En 2010 y 2011 la lluvia total ocurrida del 1° de junio al 31 de octubre fue más baja que el promedio histórico (Cuadro 1), con períodos alternos de humedad y sequía con duraciones variables durante el ciclo de cultivo. En junio 2010 la lluvia estuvo por debajo del promedio histórico y en julio por arriba; luego, hubo 30 días con poca lluvia en agosto, septiembre se incrementó por arriba del promedio. Durante el 2011 las precipitaciones en el ciclo de cultivo fueron inferiores a la media histórica de 388.3 mm. Respecto a la distribución de las lluvias, el año 2011 también fue particularmente atípico, debido probablemente al efecto del cambio climático. 1395 The crop cycle from planting to physiological maturity was 90 days (July 30th to October 29th) in both years. In 2010 the rainfall in this period was 209.2 mm and in 2011 it was of 188.6 mm. The 49.33% and 31.07% of the rainfall occurred in the early stages of plant growth in both years, so, during the rest of their growing the plants disposed of 50.67% and 68.93% of rain in the stages of formation and grain filling. This means an erratic distribution of rainfall for crop requirements. Because the rains were very poor, there was not enough water retained in the root zone, so that the crop suffered a severe drought during the development stage and early flowering, mainly in the traditional planting method in single line in rows at 76 cm, presented larger open area. However, in the formative stage and grain filling, the crop suffered less stress and there was a physiological recovery due to the presence of rain during this stage of growth at both sites. This demonstrates the resilience of the variety of bean Pinto Saltillo and effectiveness of rainwater harvesting practices in Sandovales and incorporation of crop residues in Pabellón, which was associated with a higher grain yield, mainly in the treatment of three and six sowing lines. Cuadro 1. Precipitación promedio anual e histórica en el Sitio Experimental Sandovales y Campo Experimental Pabellón, Aguascalientes, 2010 y 2011. Table 1. Average annual rainfall and historical at Sandovales Experimental Site and Pabellón, Aguascalientes Experimental Field, 2010 and 2011. Mes Junio Julio† Agosto Septiembre Octubre Noviembre Total Sandovales 2010 30.0 175.6 41.8 80.8 0.00 0.00 328.20 Pabellón Promedio histórico 2011 Sandovales Pabellón Precipitación (mm) 13.6 31.8 58.6 71.4 13.2 0.00 188.6 69.8 115.1 107.3 74.6 35.2 9.3 411.3 † En 2010 y 2011 la fecha de siembra fue el 30 de julio. La lluvia total en el período de cultivo fue de 209.2 mm en 2010 y de 175.0 mm en 2011. El ciclo de cultivo, de la siembra a la madurez fisiológica, fue de 90 días (30 de julio al 29 de octubre) en ambos años. En 2010 la lluvia en ese periodo fue de 209.2 mm y en 2011 fue de 188.6 mm. El 49.33% y 31.07% de la precipitación ocurrió en las primeras etapas de crecimiento, en los dos años, y el cultivo dispuso de 50.67% y 68.93 % de lluvia en las etapas de formación y llenado de grano. Esto significa una distribución errática de lluvia para las necesidades del cultivo 58.7 110.2 95.6 79.1 34.5 10.2 388.30 Physical characteristics of experimental soil Determinations made by the laboratory for soil texture show that the proportions of sand, silt and clay in the topsoil (0.0 to 0.20 cm depth) are very similar in both experimental sites, with textural interpretation for sandy loam soils. The bulk density values show an increase with depth, consistent with those reported by Håkansson and Esteban Salvador Osuna-Ceja et al. 1396 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Debido a que las lluvias fueron muy escasas, no hubo suficiente agua retenida en la zona radicular, de tal manera que el cultivo sufrió una sequía extrema durante la etapa de desarrollo e inicio de floración, principalmente en el método de siembra tradicional a hilera sencilla en surcos a 76 cm, que presentó mayor área descubierta. Sin embargo, en la etapa de formación y llenado de grano, el cultivo sufrió menos estrés y hubo una recuperación fisiológica por la presencia de las lluvias durante ésta etapa de crecimiento en ambas localidades. Lo anterior pone de manifiesto la capacidad de recuperación de la variedad de frijol Pinto Saltillo y la efectividad de las prácticas de captación de lluvia en Sandovales y la incorporación de residuos de cosecha en Pabellón, lo cual se asoció a un mayor rendimiento de grano, principalmente en los tratamientos de tres y seis hileras. Características físicas del suelo experimental Las determinaciones realizadas por el laboratorio para textura del suelo muestran que las proporciones de arena, limo y arcilla en la capa arable (0.0-0.20 cm de profundidad) son muy similares en ambos sitios experimentales, con interpretación textural correspondiente a suelos francoarenosos. Los valores de densidad aparente manifiestan un incremento con la profundidad, acorde a lo reportado por Håkansson y Lipiec. (2000), y Ramírez et al. (2006). Considerando que el intervalo de la densidad aparente en suelos de textura media es 1.3 a 1.4 Mg m-3, los valores obtenidos en los dos sitios experimentales coincidieron con el intervalo señalado (Cuadro 2). Lipiec., (2000) and Ramirez et al. (2006). Considering that the bulk density range in soils of medium texture is 1.3 to 1.4 Mg m -3 , the values obtained in the both experimental sites coincided with the reported range (Table 2). With respect to the total porosity of the soil, it was observed that, as the bulk density, it decreases as the depth increases in both experimental sites (Blevins and Frye, 1993). The differences in the values of total porosity can be explained by the effect of compaction in the sedimentation process of materials, which is reflected in soils with a history of excessive tillage, wherein the structure has deteriorated and usually results in compaction problems which are accentuated in unstable soils and weathered as those that predominate in rainfed semi-arid area in Aguascalientes. Regarding the storage capacity of water in the soil, it ranged from 14.6 to 26.8 mm in Sandovales, and 14.9 to 27.2 mm in Pabellón. These values indicate low retention and soil water availability, stemming from the low infiltration rates with this type of soil. Data derived from the soil analysis show the need for improved resources utilization like: rain, soil, plants and microenvironment in rainfed agriculture established in arid and semiarid regions, in order to that production systems become sustainable in the medium and long term (Osuna et al., 2000). Cuadro 2. Características físicas del perfil de suelo de los dos sitios experimentales. Table 2. Physical characteristics of the soil profile of the two experimental sites. Profundidad (cm) Θg (%) ρb (MgM-3) ƒt (%) La (mm) 50.9b 47.2a 46.0a 14.6b 25.2a 26.8a 50.2a 46.4b 45.3b 14.9b 23.4a 27.2a Perfil del suelo, Sandovales 0-15 15-30 30-45 >45 Perfil del suelo, Pabellón 0-15 15-30 30-45 >45 7.3ª 7.4ª 7.8ª 10.5ª 11.6ª 11.9ª 1.30b 1.40a 1.43a Duripán (tepetate) 1.32b 1.42a 1.45a Duripán (tepetate) Θg= humedad gravimétrica; ρb= densidad aparente, ƒt= porosidad total; La= lámina de agua. Rendimiento de frijol Pinto Saltillo en altas densidades de población bajo temporal Con relación a la porosidad total del suelo, se observó que, al igual que la densidad aparente, ésta se reduce conforme la profundidad se incrementa en ambos sitios experimentales (Blevins y Frye, 1993). Las diferencias en los valores de porosidad total pueden explicarse por el efecto de compactación en el proceso de sedimentación de los materiales, que se refleja en suelos con antecedentes de laboreo excesivo, en los que se ha deteriorado su estructura y que usualmente se traduce en problemas de compactación, problemas que se acentúan en suelos inestables y meteorizados como los que predominan en la zona semiáridas de temporal en Aguascalientes. Con relación a la capacidad de almacenamiento de agua en el suelo, ésta varió entre 14.6 a 26.8 mm en Sandovales, y 14.9 a 27.2 mm en Pabellón. Estos valores indican baja retención y disponibilidad de agua del suelo, derivado de las bajas tasas de infiltración que presentan este tipo de suelos. Los datos derivados del análisis de suelos manifiestan la necesidad de mejorar la utilización de los recursos lluvia, suelo, planta y microambiente en la agricultura de temporal de zonas áridas y semiáridas, a fin de que los sistemas de producción sean sostenibles en el mediano y largo plazo (Osuna et al., 2000). Rendimiento y sus componentes Del análisis de varianza de las variables rendimiento de grano, vainas planta-1, granos vaina-1 y peso de 100 semillas resultó que hubo diferencias significativas por efecto del cierre de surco e incremento de la densidad de planta. En 2010 el rendimiento fue estadísticamente superior en el tratamiento de seis hileras, superando a los tratamientos de tres e hilera sencilla. En el segundo año, los tratamientos de tres y seis hileras superaron al tratamiento de hilera sencilla. Los rendimientos más altos se obtuvieron con seis hileras en 2010 y con tres y seis hilera en 2011, lo que comprueba que con una menor distancia entre surcos e incremento de la densidad de planta se logra cubrir el suelo y capturar más energía desde etapas tempranas del cultivo, lo cual se refleja en un incremento de rendimiento (Alves et al., 2008; Soltero et al., 2010) (Cuadro 3). 1397 Yield and its components Analysis of variance of the variables grain yield, pods plant -1, grains pod -1 and 100 seed weight evidenced statistical significant difference derived of the effect of wide row decreasing and also due to the plant density increasing. In 2010 the yield was statistically higher in the treatment of six-row, beating the three treatments and single row. In the second year, treatments three and six rows exceeded the processing of single sowing line. The highest yields were obtained with six rows in 2010 and with three and six row in 2011, proving that with a smaller row spacing and increased plant density is achieved by covering the soil and capture more energy from early stages of crop, which is reflected in increased yield (Alves et al., 2008; Single et al., 2010) (Table 3). The average yield in 2010 was 595.3 kg ha-1 and in 2011 increased to 1762.3 kg ha-1 due to differences in the amount and distribution of rainfall that occurred from one year to another, but even in the year driest (2011), the yield of the three treatments and six lines by row, exceeded to single line by row. The increased density of plants in the range of 90 000 to 260 000 plants ha-1 significantly affects some components of yield. It was observed a greater reduction in the number of pods per plant (NPP) and number of grains per pod (NGP) in the treatments of three and six lines by row in contrast to the treatment of single line (Figure 1a). However, grain yield was not influenced by plant density. In the two years of evaluation it was found a significant linear relationship between plant density and NPP and also NGP (Figure 1b). These relationships were similar to those reported by Alves et al. (2008), who suggest that the increased yield observed at high plant densities is due to greater leaf area development, conservation of moisture and increased number of plants harvested per square meter, which affects an increase in grain yield. The derivative function of the relationship between yield and population density was positive and logarithmic type, because the Pinto Saltillo bean variety increased the yield by changing from 90 000 to 260 000 plants ha-1. In this case, the difference in yield of the bean variety was increased as plant density was higher, i.e., increased grain yield in different sizes, from a lesser to a greater density Esteban Salvador Osuna-Ceja et al. 1398 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Cuadro 3. Componentes del rendimiento de grano (kg ha-1) de frijol variedad Pinto Saltillo en tres métodos de siembra y diferente densidad de población. Aguascalientes, México. 2010-2011. Table 3. Components of grain yield (kg ha-1) of bean Pinto Saltillo variety in three different sowing methods and different population density. Aguascalientes, Mexico. 2010-2011. Vainas planta-1 Granos vaina-1 Peso de 100 semillas Rend. de grano (kg ha-1) 13a 11b 7c 1.7220 18.21 4a 4a 3b 0.7675 20.41 25.6b 30.6a 27.2b 3.1544 11.81 383.1c 557.8b 845.0a 118.2 21.35 23.8a 23.2a 12.7b 2.8439 15.57 4.4a 4.1a 3.3b 0.5963 16.52 29.2a 29.4a 29.2a NS 7.19 1531.0b 1903.0a 1853.0a 223.205 13.80 El rendimiento promedio en 2010 fue de 595.3 kg ha-1 y en 2011 aumentó a 1762.3 kg ha-1 debido a las diferencias en la cantidad y distribución de las lluvias que se presentaron entre un año y otro; sin embargo, aún en el año más seco (2011), el rendimiento de los tratamientos de triple y seis hileras superaron a hilera sencilla. El incremento de la densidad de plantas en el intervalo de 90 mil a 260 mil plantas ha-1 afectó significativamente algunos componentes del rendimiento. Se observó mayor reducción del número de vainas por planta (nvp) y número de granos por vaina (ngv) en los tratamientos de tres y seis hileras, respecto al tratamiento de hilera sencilla (Figura 1a). 20 a) Número de vainas planta-1 Método de siembra 2010 Hilera sencilla Tres hilera Seis hileras DMS 0.05 CV % 2011 Hilera sencilla Tres hilera Seis hileras DMS 0.05 CV % 18 16 Nvp= -0.0504Dp + 23.355 R²= 0.96 14 12 10 8 80 La función derivada de la relación entre el rendimiento y la densidad de población fue positiva y de tipo logarítmica, debido a que la variedad de frijol Pinto Saltillo incrementó el rendimiento al cambiar de 90 mil a 260 mil plantas ha-1. En este caso, la diferencia en rendimiento de la variedad de frijol se incrementó conforme se modificó la densidad Número de granos vaina-1 4.5 Sin embargo, el rendimiento de grano no fue influenciado por la densidad de plantas. En los dos años de evaluación se encontró una relación lineal significativa entre la densidad de planta y nvp y ngv (Figura 1b). Estas relaciones fueron similares a lo reportado por Alves et al. (2008), quienes sugieren que el acrecentado rendimiento que se observó en altas densidades de plantas se debe al mayor desarrollo del área foliar, conservación de humedad y mayor número de plantas cosechadas por metro cuadrado, lo cual repercute en un incremento del rendimiento de grano. 130 180 230 Densidad de población (miles plantas ha-1) 280 b) 4.3 4.1 3.9 Ngv= -0.0064Dp + 4.8607 R²= 0.96 3.7 3.5 3.3 3.1 2.9 0 130 180 230 Densidad de población (miles plantas ha-1) 280 Figura 1. Relación de la densidad de población: a) con número de vainas; y b) con número de granos por vaina. Promedio de dos años, 2010-2011. Figure 1. Relationship of population density: a) with number of pods, and b) with number of grains per pod. Average of two years, 2010-2011. Rendimiento de frijol Pinto Saltillo en altas densidades de población bajo temporal Con el surcado angosto o tres hilera en cama a 1.52 m se incrementó el rendimiento promedio en más de 0.25 t ha-1 al pasar de 90 mil a 145 mil plantas ha-1 y se incrementó hasta 0.39 t ha-1 esa diferencia con 260 mil plantas ha-1, mientras que con el surcado a 0.76 m, los incrementos fueron mínimos al mantener una densidad de 90 mil plantas ha-1. El mayor rendimiento de grano se obtuvo cuando se sembró a seis hileras en surcos a 0.20 m con una densidad de al menos 260 mil plantas ha-1 (Figura 2). Conclusiones Los resultados indican que el efecto positivo de siembra a tres y seis hileras en surcos estrechos en camas a 1.52 m sobre el rendimiento de grano, se debió a los mayores índices de cobertura y área foliar, lo que favoreció que en los tratamientos con altas densidades de planta se conservara mejor la humedad del suelo, un menor crecimiento de malezas y se interceptara mayor energía solar. El rápido sombrado del suelo por el follaje evita que se pierda menos agua por evaporación directa, asegurando una mayor eficiencia en el uso de la misma, en comparación con poblaciones con baja densidad de plantas; aunado a la cosecha de agua in situ e incorporación de residuos. La producción de frijol de temporal bajo un sistema conservacionista de productividad sustentable, que integra prácticas de: labranza de conservación, captación de agua de lluvia in situ, surcos estrechos, altas densidades de planta y variedad mejorada puede mejorar las ganancias de los productores y reducir la erosión de los suelos en las zonas frijoleras delAltiplano Semiárido del Centro-Norte de México. Literatura citada Acosta, G. J. A.; Padilla-Ramírez, J. S.; Castellanos-Ramos, J. Z. y Argaéz-Pérez, J. 1996. Época de siembra del frijol de riego en el Altiplano de México. Rev. Fitotec. Mex. 19:131-140. Alves, A. F.; Andrade, M. J .B.; Vieira, N. M. B. and Rezende, P. M. 2008. Grain yield of four new cultivars base don plant density. Annual Report of the Bean Improvement Cooperative. 51:242-243. With the narrow ridged or three row by bed to 1.52 m, it was increased the average yield more than 0.25 t ha-1 when going from 90 000 to 145 000 plants ha-1 and increased to 0.39 t ha-1 that difference with 260 000 plants ha-1, while the rows at 0.76 m, the increases were minimal maintaining a density of 90 000 plants ha-1. The highest grain yield was obtained when six lines were planted in 0.20 m rows with a density of at least 260 000 plants ha-1 (Figure 2). 1400 Rendimiento de grano (kg ha-1) de plantas; es decir, se incrementó el rendimiento de grano en diferente magnitud, al pasar de una densidad menor a otra mayor. 1399 1200 1000 800 R= 363.37ln(Dp) - 642.55 R²= 0.92 80 130 180 230 Densidad de población (miles plantas ha-1) 280 Figura 2. Rendimiento de grano de frijol en función de la densidad de planta bajo condiciones de temporal. Promedio de dos años, 2010-2011. Figure 2. Bean grain yield in function of plant density under rainfed conditions. Average of two years, 2010-2011. Conclusions The results indicate that the positive effect of planting three and six sowing lines in narrow rows in beds 1.52 m of grain yield was due to higher coverage rates and leaf area, which favored than in treatments with high densities plant was retained better soil moisture, reduced weed growth and intercepted more solar power. The rapid soil shaded by foliage prevents less water is lost by direct evaporation, ensuring greater efficiency in the use thereof as compared to populations of plants with low density, coupled with the in situ water harvesting and incorporation of residues. Bean production under a rainfed conservation system of sustainable productivity, integrating practices such as: conservation tillage, in situ rain water harvesting, narrow rows, high plant densities and improved variety, can improve the producers’ profits and reduce soil erosion in the semiarid Plateau areas of the Central-North of Mexico dedicated for beans production. End of the English version 1400 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Anaya, G. M. 1991. Aprovechamiento de la lluvia en zonas agrícolas de temporal deficiente. In: Memoria de Taller sobre captación del agua con fines agropecuarios en zonas de escasa precipitación. Salinas, G.; Homero, S.; Flores, A. y Martínez, D. M. A. (Eds). SARH-INIFAP-CIRNOC-CAELALACAEZAC. 11-46 p. Bennie, A. and Hensley, M. 2000. Maximizing precipitation utilization in dryland agriculture in South Africa, a review. J. Hidrol. 241:124-139. Blevins, R. L. y Frye, W. W. 1993. 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Folleto científico Núm. 1. INIFAPSAGARPA. 23 p. Osuna, C. E. S.; Acosta, G. J. A.; Reyes M. L.; Martínez G. M. A.; Padilla, R. J. S.; Ventura R. E.; González G. E.; Cortés Ch. M. A.; Garibaldi M. F. y Hernández R. I. 2011. Tecnología para incrementar la producción de frijol de temporal en el Altiplano Semiárido de México. Folleto para productores Núm. 44. CEPAB-INIFAP. 32 p. Padilla-Ramírez, J. S.; Ochoa-Márquez, R.; Acosta-Díaz, E.; Acosta-Gallegos, J. A.; Mayek-Pérez; N. and Kelly, J. D. 2003. Grain yield of early and late dry bean genotypes under rainfed conditions in Aguascalientes, México. Annual Report of the Bean Improvement Cooperative. 46: 89-90. Padilla, R. J. S.; Acosta, G. J. A.; Martínez, M. E.; Osuna, C. E. S. y Martínez, G. M. A. 2006. Respuesta del frijol a la sequía. Memoria de curso: adecuación y transferencia de componentes y fórmulas integrales para la producción de frijol de temporal en la región de San Luís Potosí. SAGARPA-CONACyTCOFUPRO-INIFAP. CIRNO-CESL. 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St. Joseph, Michigan, USA. 135-142 pp. Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas Vol.3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 p. 1401-1415 Inoculación con bacterias promotoras de crecimiento vegetal en tomate bajo condiciones de invernadero* Inoculation with plant growth promoting bacteria on tomato under greenhouse conditions Diana Beatriz Sánchez López1§, Ruth Milena Gómez-Vargas1, María Fernanda Garrido Rubiano1 y Ruth Rebeca Bonilla Buitrago1 Laboratorio de Microbiología de Suelos. Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria (CORPOICA). Vía Mosquera-Cundinamarca, Colombia, km 14. Tel. (057) 4227300. Ext. 1401, ([email protected]; [email protected]; [email protected]). §Autora para correspondencia: [email protected]. 1 Resumen Abstract El incremento en la población mundial ha aumentado la demanda de alimentos y así mismo la demanda de fertilizantes químicos los cuales no sólo son costosos sino también contaminantes. El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de la aplicación de varias cepas candidatas a promotoras del crecimiento vegetal sobre el crecimiento y producción del cultivo del tomate. El estudio se realizó en 2010, en el Centro de Investigación Tibaitatá (Corpoica) ubicado en Mosquera (Cundinamarca- Colombia). Se emplearon las cepas TVL-1 y TVL-2 que se encuentran identificadas como Enterobacter sp., además las cepas Pseudomonas sp. PSO13, PSO14, y Bacillus sp. BEOO2 y BEOO3. Los resultados demostraron la capacidad intrínseca de las cepas para solubilizar una fuente de fósforo poco soluble donde la utilización de las cepas TVL-1, TVL-2 y PSO14 evidenciaron los mejores resultados. Las cepas TVL-1, TVL-2 y PSO13 presentaron actividad fosfatasa. Adicionalmente, las bacterias fueron capaces de producir índoles y sideróforos bajo las condiciones evaluadas. El experimento en invernadero evidenció que las cepas TVL-2 y PSO14 incrementaron de manera significativa la biomasa y desarrollo de la planta (p≤ 0.05) así como el rendimiento en la producción de frutos lo que se puede asociar a las capacidades bioquímicas asociadas a promoción de crecimiento vegetal evaluadas en el laboratorio. The increase in world population has also increased the demand for food and so does the demand for chemical fertilizers which are not only costly but also pollutants. The aim of this paper was to evaluate the effect of applying several candidate strains to plant growth promoters on growth and yield of tomato. The study was conducted in 2010, Tibaitatá Research Center (Corpoica) located in Mosquera (Cundinamarca, Colombia). The strains used were TVL-1 and TVL2 identified as Enterobacter sp., also the strains Pseudomonas sp. PSO13, PSO14, and Bacillus sp. BEOO2 and BEOO3. The results demonstrated the intrinsic ability of the strains to solubilize a poorly soluble phosphorus source where the use of the strains TVL-1, TVL-2 and PSO14 showed the best results. The strains TVL-1, TVL-2 and PSO13 had phosphatase activity. Additionally, the bacteria were able to produce siderophore and indoles under the conditions evaluated. The greenhouse experiment showed that, the strains PSO14 and TVL-2 significantly increased biomass and plant development (p≤ 0.05) as well as fruit yield production that can be associated with biochemical capabilities associated with promotion of plant growth evaluated in the laboratory. * Recibido: febrero de 2012 Aceptado: agosto de 2012 Diana Beatriz Sánchez López et al. 1402 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Palabras claves: BPCV, Enterobacter sp., Pseudomonas sp., Bacillus sp., biofertilizante. Key words: Enterobacter sp., Pseudomonas sp., Bacillus sp., biofertilizer, PGPR. Introducción Introduction El tomate (Solanum lycopersicum Mill.) es una de las hortalizas más difundidas en todo el mundo con alto valor económico, ya que representa 30% de la producción hortícola a nivel mundial (Mejía, 2007). Su demanda aumenta considerablemente y con ella su cultivo, producción y comercio. El incremento anual de la producción en los últimos años, se debe principalmente al rendimiento e incremento de la superficie cultivada (Jaramillo et al., 2007). Tomato (Solanum lycopersicum Mill.) is one of the most widely used vegetables in the world with high economic value, accounting for 30% of horticultural production worldwide (Mejía, 2007). The demand is greatly increased and with it its cultivation, production and trade too. The annual in production increase in the recent years is mainly due to an increasing and yield of the cultivated area (Jaramillo et al., 2007). El fósforo (P), es uno de los nutrientes más importantes para el desarrollo de las funciones básicas del metabolismo de las plantas (Fernández, 2007). Se trata de un componente esencial de moléculas como RNA y DNA, así como de fosfolípidos (Coney, 2000). Sin embargo, muchos suelos en todo el mundo son deficientes en P disponible para el crecimiento de las plantas encontrándose en forma de quelatos insolubles (Vassilev et al., 2006), por lo que se utilizan grandes cantidades de fertilizantes de alta solubilidad, de los cuales una gran proporción es rápidamente transformada en la forma insoluble (Omar, 1998). Algunos microorganismos mejoran la disponibilidad de P para las plantas por mineralización de P orgánico en el suelo y la solubilización de fosfatos (Kang et al., 2002; Chen et al., 2006). Éste grupo de rizobacterias pertenecen al grupo de bacterias promotoras de crecimiento vegetal (BPCV) y entre ellas se encuentran los géneros Pseudomonas, Azospirillum, Burkholderia, Bacillus, Enterobacter, Rhizobium, Erwinia, Alcaligenes, Arthrobacter, Acinetobacter y Flavobacterium entre otros. El mecanismo más común para la solubilización de fosfatos minerales es la producción los ácidos orgánicos (Rodríguez y Fraga, 1999), mientras que el fosfato orgánico es mineralizado por enzimas fosfatasas (Chen et al., 2006). De esta forma el fósforo queda disponible en el suelo y finalmente es absorbido por las plantas y utilizado para su desarrollo (Kang et al., 2002). El presente trabajo tuvo como objetivo evaluar el efecto de la inoculación de bacterias promotoras de crecimiento vegetal sobre tomate (Solanum lycupersicum Mill.) y la capacidad Phosphorus (P) is one of the most important nutrients for the development of the basic functions of the plant´s metabolism (Fernández, 2007). This is an essential component of RNA and DNA molecules as well as phospholipids (Coney, 2000). However, many soils worldwide are deficient in available P for growth of the plants being in the form of insoluble chelates (Vassilev et al., 2006), so that using large amounts of fertilizer high solubility, of which a large proportion is rapidly converted into insoluble (Omar, 1998). Some microorganisms improve P availability to plants by mineralization of organic P in soil and the phosphate solubilization (Kang et al., 2002; Chen et al., 2006). This group of rhizobacteria belonging to the group of plant growth promoting bacteria (PGPR) and among them are the genera Pseudomonas, Azospirillum, Burkholderia, Bacillus, Enterobacter, Rhizobium, Erwinia, Alcaligenes, Arthrobacter, Acinetobacter and Flavobacterium among others. The most common mechanism for solubilization of phosphate rock is the production of organic acids (Rodríguez and Fraga, 1999), while the organic phosphate is mineralized by phosphatase enzymes (Chen et al. 2006). In this way the phosphorus is available in the soil and is finally absorbed by the plants and used for their development (Kang et al., 2002). This paper aimed to evaluate the effect of inoculation of plant growth promoting bacteria on tomato (Solanum lycupersicum Mill.) and the physiological capacity of solubilization of both inorganic and organic phosphates, the production of total indole compounds and siderophores. Inoculación con bacterias promotoras de crecimiento vegetal en tomate bajo condiciones de invernadero fisiológica de solubilización de fosfatos tanto inorgánicos como orgánicos, la producción de compuestos indólicos totales y sideróforos por parte de éstas. Materiales y métodos El estudio se realizó en 2010, en el Centro de Investigación Tibaitatá (Corpoica) ubicado en Mosquera (CundinamarcaColombia), a una altura de 2 543 m; localizado geográficamente a 4°41" 43" de latitud norte y 74°12" 30" de latitud oeste. Microorganismos y medios de cultivo Las cepas Pseudomonas fluorescens PSO13, Pseudomonas putida PSO14, y Bacillus sp. BEOO2 y BEOO3, fueron proporcionadas por el banco de microorganismos del Laboratorio de Control Biológico de CORPOICA y las cepas de Enterobacter sp. TVL-1 y TVL-2 y Enterobacter agglomerans UV1 (Caballero et al., 2007) fueron proporcionadas por el Banco de Microorganismos del Laboratorio de Microbiología de Suelos de CORPOICA. Las cepas fueron reactivadas en el medio de cultivo SRS modificado con roca fosfórica al 0.5% como fuente de fósforo (g/L: glucosa 10, extracto de levadura 0.5, NH4(SO4)2 0.5, KCl 0.2, MgSO4 7H2O 0.3. MnSO4 7H2O 0.004, FeSO4 7H2O 0.2, púrpura de bromocresol 0.1, agar 15.0, pH: 7.2) a 30 ± 2 °C durante 48 h. Para la cuantificación de la producción de compuestos indólicos se empleo el medio de cultivo K-lactato (KH2PO4 0.96 g/L, K2HPO4 1.67 g/L, MgSO4 7H2O 0.29 g/L, NaCl 0.48 g/L, lactato de sodio 60% 17.1 mL/L, CaCl2 0.7% 10mL/L, FeCl3 7H2O 1% 1mL/L, Na2MoO4 2H2O 0.5% 5mL/L, NH4Cl 20% 1mL/L, pH7). Para la determinación de la producción de compuestos tipo sideróforos se empleó el medio CAS (g/L: cromo azurol S (CAS) 0.06, solución de FeIII (1 mM FeCl3 6H2O; 10 mM HCl) 10 mL, HDTMA 0.07; Agar Flo 37.00, glicerol, 10 mL, Pipes 30.24, pH 6.8) (Schwyn y Neilands, 1987) Roca fosfórica La roca fosfórica empleada en el presente estudio es originaria de Pesca-Boyacá (Colombia) la composición es la siguiente: 30% P2O5, 40% Ca, 12% Si, 0.1% Mg, 40 ppm Mn, 30 ppm Cu, 10 ppm Mo, 300 ppm Zn y 3% de humedad. 1403 Materials and methods The study was conducted in 2010, Tibaitatá Research Center (Corpoica) located in Mosquera (Cundinamarca, Colombia), at an elevation of 2 543 m, located at 4 ° 41" 43" north latitude and 74° 12" 30" west latitude. Microorganisms and culture media Pseudomonas fluorescens strains PSO13, Pseudomonas putida PSO14, and Bacillus sp. BEOO3 and BEOO2 were provided by the bank of microorganisms, Biological Control Laboratory CORPOICA and the strains of Enterobacter sp. TVL-1 and TVL-2 and Enterobacter agglomerans UV1 (Caballero et al., 2007) were provided by the Bank of Microorganisms Laboratory of Soil Microbiology CORPOICA. The strains were revived in the culture medium amended with phosphate rock SRS 0.5% as a source of phosphorus (g/L: glucose 10, yeast extract 0.5, NH4(SO4)2 0.5, KCl 0.2, MgSO4 7H2O 0.3. MnSO4 7H2O 0.004, FeSO4 7H2O 0.2, purple bromocresol 0.1, agar 15.0, pH: 7.2) a 30 ± 2 °C for 48 h. To quantify the production of indole compounds was employed the culture medium K-lactate (KH2PO4 0.96 g/L, K2HPO4 1.67 g/L, MgSO4 7H2O 0.29 g/L, NaCl 0.48 g/L, sodium lactate 60% 17.1 mL/L, CaCl2 0.7% 10mL/L, FeCl3 7H2O 1% 1mL/L, Na2MoO4 2H2O 0.5% 5mL/L, NH4Cl 20% 1mL/L, pH7). For determination of the production of siderophore type compounds the culture CAS was used (g/L: cromo azurol S (CAS) 0.06, solution de FeIII (1 mM FeCl3 6H2O; 10 mM HCl) 10 mL, HDTMA 0.07; Agar Flo 37.00, glicerol, 10 mL, Pipes 30.24, pH 6.8) (Schwyn y Neilands, 1987). Phosphate rock The phosphate rock used in this study originates from PescaBoyacá (Colombia) the composition is as follows: 30% P2O5, 40% Ca, 12% Si, 0.1% Mg, 40 ppm Mn, 30 ppm Cu, 10 ppm Mo, 300 ppm Zn and 3% of moisture. Solubilization and mineralization of phosphorus Three approaches were undertaken, a qualitative test, a quantitative determination of phosphatase enzyme activity. Diana Beatriz Sánchez López et al. 1404 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Solubilización y mineralización de fósforo Tres aproximaciones fueron realizadas; una prueba cualitativa, una cuantitativa y la determinación de la actividad de la enzima fosfatasa. Evaluación cualitativa de la solubilización de roca fosfórica La evaluación cualitativa de la actividad biológica se realizó en agar SRSM-PR con púrpura de bromocresol (como indicador de cambio de pH del medio), se sembraron alícuotas de 50µL de suspensión bacteriana en NaCl al 0.85% ajustada a un OD600= 0.500 (ThermoSpectronic- Genesys 10uv). Todas las cepas fueron evaluadas y los ensayos fueron llevados a cabo por triplicado. Las placas fueron incubadas durante 48 h a 30±2 °C y se midieron los halos de solublización y el diámetro de la colonia a las 24 y 48 h (Alikhani et al., 2006). Evaluación cuantitativa de la solubilización de roca fosfórica La determinación cuantitativa de la solubilización de roca fosfórica en medio líquido se llevó a cabo en medio SRSM-PR con un tiempo de incubación de 12 días a 30±2 °C y 150 rpm (Labline Hertz 3525). La cuantificación del fósforo solubilizado se llevó a cabo con la técnica de azul de fosfomolibdeno (Fiske y Subbarow, 1925). Actividad enzimática La actividad de las enzimas fosfomonoesterasas se determinó por medio de la técnica del p-nitrofenil fosfato descrita por Tabatabai y Bremner (1969), para esto se empleo el medio SRSM sin fuente de fósforo y se realizó la lectura en la fase estacionaria del crecimiento bacteriano. Síntesis de sideróforos Se realizó una suspensión bacteriana de cada una de las cepas en estudio en NaCl 0.85% a un OD600= 0.200. Se tomaron alícuotas de 10µL de la suspensión, y se sembraron por triplicado sobre una placa de petri con agar CAS a razón de una microgota por caja, por triplicado. Las placas fueron incubadas durante 48 h a 30±2 °C. Los resultados positivos se indican por el viraje de color de azul a amarillo alrededor del crecimiento bacteriano (Schwyn y Neilands, 1987). Qualitative assessment of the solubilization of rock phosphate The qualitative evaluation of biological activity was performed on agar SRSM-PR with purple bromocresol (as an indicator of change in pH of the culture) planting aliquots of 50μL of bacterial suspension in 0.85% NaCl adjusted to an OD600= 0.500 (Thermo Spectronic-Genesys 10uv). All the strains were tested and the tests were performed for triplicate. The plates were incubated for 48 h at 30 ± 2 °C and measured solubilization haloes and colony diameter at 24 and 48 h (Alikhani et al., 2006). Quantitative evaluation of the solubilization of rock phosphate The quantitative determination of solubilization of phosphate rock in liquid culture was carried out in SRSMPR with an incubation time of 12 days at 30 ± 2 °C and 150 rpm (Hertz Labline 3525). The quantification of the solubilized phosphorus was made with the technique of blue phosphomolybdenum (Fiske and Subbarow, 1925). Enzymatic activity The phosphomonoesterases enzyme activity was determined through the technique of p-nitrophenyl phosphate as described by Tabatabai and Bremner (1969), for this the culture SRSM was used, with no source of phosphorus and readings were made in the stationary phase of bacterial growth. Synthesis of siderophores A bacterial suspension was made from each of the bacterial suspensions in 0.85% NaCl to an OD600= 0.200. 10μL aliquots of the suspension, and plated in triplicate on an agar petri dish with CAS at a rate of one droplet per box, in triplicate. The plates were incubated for 48 h at 30 ± 2 °C. Positive results are indicated by color change from blue to yellow around the bacterial growth (Schwyn and Neilands, 1987). Total production of indoles Indole compounds were estimated using the colorimetric assay described by Glickmann and Dessaux (1995) using the culture medium K-lactate supplemented with tryptophan Inoculación con bacterias promotoras de crecimiento vegetal en tomate bajo condiciones de invernadero Producción de indóles totales Los compuestos indólicos se estimaron mediante el ensayo colorimétrico descrito por Glickmann y Dessaux (1995) empleando el medio de cultivo K-lactato suplementado con triptófano a 100 mg/L. Los cultivos se incubaron durante 72 h a 150 rpm en oscuridad y para la lectura se empleó el reactivo de Salkowsky (FeCl3 7H2O 12g/L en H2SO4 7.9M) en una realación 1:1 con la suspensión bacteriana, dejándose reaccionar durante 30 min en oscuridad. Evaluación bajo condiciones de invernadero Las raíces de las plántulas de tomate (variedad Sofía) fueron sumergidas en una suspensión bacteriana de 200 mL a una concentración de 108 UFC/mL en medio SRSMRP durante 30 min y transferida a bolsas plásticas con capacidad de 2 kg. El suelo empleado fue sin esterilizar con un pH 5.9 y una textura franco limosa. El experimento se mantuvo bajo condiciones de invernadero por tres meses a una temperatura promedio mínima de 7 °C y máxima 37 °C, humedad de roció y penetración de luz. Se realizaron muestreos destructivos cada mes durante tres meses. La fertilización biológica se realizo al primer y segundo mes de siembra con 1 mL de los inóculos. Se implemento un diseño completamente al azar, con siete tratamientos: To= testigo absoluto, T1= testigo químico, T2= 1mL de inoculo de TVL-1 y 50% de fertilización química, T3= 1mL de inoculo de TVL-2 y 50% de fertilización química, T4= 1mL de inoculo PSO13 y 50% de fertilización química T5= 1mL de inoculo PSO14 y 50% de fertilización química T6= 1mL de inoculo de BEOO2 y 50% de fertilización química T7= 1mL de inoculo de BEOO3 y 50% de fertilización química T8= 1mL de inoculo UV1 y 50% de fertilización química. Se emplearon tres repeticiones y tres unidades experiméntales por repetición. Las variables evaluadas fueron: longitud de la parte área, longitud radical, peso seco de la parte aérea, peso seco de la raíz y producción de flores y frutos. Análisis estadístico Los datos fueron sometidos a una evaluación estadística empleando un análisis de varianza (ANOVA) y la prueba de Tukey con 95% de confianza. 1405 at 100 mg/L. Cultures were incubated for 72 h at 150 rpm in darkness and was used for reading Salkowsky reagent (FeCl3 7H2O 12g/L in H2SO4 7.9M) in a 1:1 relation with the bacterial suspension, leaving to react for 30 min in darkness. Evaluation under greenhouse conditions The roots of tomato seedlings (variety Sofia) were dipped in a bacterial suspension of 200 mL at a concentration of 10 8 CFU/mL in the culture SRSM-RP for 30 min and transferred to plastic bags with a capacity of 2 kg. The soil used was unsterilized at pH 5.9 and a silty loam. The experiment was maintained under greenhouse conditions for three months at a minimum average temperature of 7 °C and maximum 37 °C, humidity dew and light penetration. Destructive sampling was done every month for three months. Organic fertilization was made in the first and second month of sowing with 1 mL of inocula. We implemented a completely randomized design with seven treatments: To= absolute control, T1= chemical control, T2= 1 mL of inoculum of TVL-1 and 50% of chemical fertilizer, T3= 1 mL of inoculum of TVL-2 and 50% chemical fertilization, T4= 1 mL of inoculum of PSO13 and 50% of chemical fertilizer, T5= 1 mL of inoculum of PSO14 and 50% of chemical fertilizer, T6= 1 mL of inoculum of BEOO2 and 50% of chemical fertilizers, T7= 1 mL of inoculum of BEOO3 and 50 % of chemical fertilizer, T8= 1 mL of inoculum of UV1 and 50% of chemical fertilizer. Three replicates were used and three experimental units per replicate. The variables evaluated were: length of the area, root length, dry weight of the aerial part, root dry weight and flower production and fruit. Statistical analysis Data were subjected to statistical evaluation using analysis of variance (ANOVA) and Tukey's test with 95% confidence. Results and discussion Solubilization and mineralization of phosphorus. Qualitative assessment of the solubilization of rock phosphate. The strains Enterobacter sp. TVL-2 and P. putida PSO14 had the highest rates of solubilization at 24 h, Diana Beatriz Sánchez López et al. 1406 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Resultados y discusión whereas Enterobacter sp. TVL-1 and TVL-2 were the best after 48 h of incubation. It was observed that dissolution rates increased over time (Table 1). Solubilización y mineralización de fósforo. Evaluación cualitativa de la solubilización de roca fosfórica. Las cepas Enterobacter sp. TVL-2 y P. putida PSO14 presentaron los mayores índices de solubilización a las 24 h, mientras que Enterobacter sp. TVL-1 y TVL-2 fueron las mejores transcurridas 48 h de incubación. Se observó que los índices de solubilización incrementaron con el tiempo (Cuadro 1). The bacterial mechanism most associated to the solubilization of inorganic phosphorus is the biosynthesis of organic acids including citric acid are, lactic, succinic, gluconic and 2-ketogluconic, among others (Rodriguez et al., 2004 and Gupta et al., 2007) that lower the pH or act as chelating agents, which is related to the decrease of pH Cuadro 1. Evaluación de la solubilización y mineralización de fosfatos. Table 1. Solubilization and mineralization of phosphates evaluating. Índice de solubilización Fósforo soluble Actividad enzimática pH (nM de p-nitrofenol) 3.99 ± 0.23 0.136 ± 0.006c TVL-2 2.24 ± 0.21ab 4.26 ± 0.05 4.07 ± 0.12ab 4.05 ± 0.18 192.5 ± 0.14a 3.81 ± 0.20 0.538 ± 0.003b PSO13 1.78 ± 0.03cd 5.55 ± 0.07 2.30 ± 0.17cd 5.35 ± 0.11 133.0 ± 0.82d 4.77 ± 0.10 0.015 ± 0.003d PSO14 2.08 ± 0.29bc 4.32 ± 0.25 3.30 ± 0.31bc 4.23 ± 0.12 144.0 ± 0.04b 3.85 ± 0.27 - BEOO2 1.47 ± 0.06e 5.89 ± 0.10 1.70 ± 0.09de 5.70 ± 0.07 127.0 ± 0.22e 5.21 ± 0.70 - BEOO3 1.67 ± 0.14cde 6.67 ± 0.18 2.33 ± 0.14cde 6.28 ± 0.16 133.0 ± 0.07bc 6.02 ± 0.68 - UV1 Control 2.92 ± 0.14a - DH5α control positivo fosfatasas - Cepa bacteriana 24 h TVL-1 1.5 ± 0.06 pH 24 h de 48 h 4.45 ± 0.10 5.00 ± 0.3 pH 48 h ab mg/L 4.14 ± 0.12 189.5 ± 0.07 a 4.64 ± 0.23 4.00 ± 0.25a 4.27 ± 0.16 138.0 ± 0.13cd 4.48 ± 0.27 - - - - - 5.940 ± 0.043a Los valores presentados en la tabla corresponden a la media de tres repeticiones. Para cada columna medias con igual letra no presentan diferencias estadísticamente significativas (p≤ 0.05). El mecanismo bacteriano que más se asocia a la solubilización de fósforo inorgánico es la biosíntesis de ácidos orgánicos entre los cuales se encuentran el ácido cítrico, láctico, succínico, glucónico y 2-cetoglucónico, entre otros (Rodríguez et al., 2004 y Gupta et al., 2007) los cuales disminuyen el pH o actúan como agentes quelantes, lo cual se encuentra relacionado con la disminución de pH encontrada en el presente estudio. La síntesis de ácidos orgánicos suele estar asociada al metabolismo de algunos carbohidratos, en este caso glucosa, la cual se metaboliza vía glucólisis y ciclo de Krebs (Gunnarsson et al., 2004). Seshadri y Ignacimuthu (2002) reportaron índices de solubilización de 2.05 ± 4.11 found in this paper. The synthesis of organic acids is usually associated with some carbohydrate metabolism, in this case glucose, which is metabolized via glycolysis and the Krebs cycle (Gunnarsson et al., 2004). Seshadri and Ignacimuthu (2002) reported rates of 2.05 ± 4.11 solubilization by Pseudomonas sp. and 1.84 ± 4.43 by Bacillus sp., in Pikovskaya agar supplemented with 0.5% Ca3(PO4)2, which agrees with the results of this investigation; however, it should be noted that tricalcium phosphate is 10 times more soluble than the phosphate rock, so the microbial activity is higher in the strains of this study because of the difficult solubility of the Inoculación con bacterias promotoras de crecimiento vegetal en tomate bajo condiciones de invernadero por Pseudomonas sp. y 1.84 ± 4.43 por Bacillus sp. en agar Pikovskaya suplementado con 0.5% Ca3(PO4)2, lo cual concuerda con los resultados de esta investigación, sin embargo se debe tener en cuenta que el fosfato tricálcico es 10 veces más soluble que la roca fosfórica, por lo que la actividad microbiana es mayor en las cepas del presente estudio dada la difícil solubilidad de la fuente de fósforo empleada. De igual forma se ha reportado que microorganismos pertenecientes al género Enterobacter presentan importantes niveles de solubilización (Vassilev et al., 1997 y Sharma et al., 2011). Evaluación cuantitativa de la solubilización de roca fosfórica Las cepas de Enterobacter sp. TVL-1 y TVL-2, presentaron los mejores resultados (p≤ 0.05) (Cuadro 1). Adicionalmente, se evidenció una correlación entre la solubilización de fósforo y el pH final del medio de cultivo, el cual fue acidificado en todos los casos (R= -0,67; p≤ 0.05). Yu et al. (2011) reportaron resultados similares a lo encontrado en el presente estudio con cepas de P. chlororaphis, B. cereus y P. fluorescens, siendo la fuente de fósforo fosfato tricálcico. Obtuvieron concentraciones de fósforo disponible entre 81.09 y 233.35 mg/L con una disminución significativa en el pH luego de 72 h de incubación. En el presentes estudio se encontraron niveles de solubilización de hasta 144.0 ± 0.04 mg/L en la cepa P. putida PSO14 pero empleando roca fosfórica con menor solubilidad que el fosfato tricálcico. En el caso de la cepa Enterobacter TVL-2 se presentó una solubilización de 192.5 ± 0.14 mg/L lo cual comparado con lo encontrado por Vassilev et al. (1997) con una solubilización de hasta 400 mg/L con una roca con 28.9% de P205 es bajo; sin embargo, lo anterior puede estar relacionado con la solubilidad de la roca empleada, pues de este factor depende la cantidad de fósforo disponible (P 205) que puede ser liberado (Pérez y Smyth, 2005). Con relación a lo anterior, Sharma et al. (2011) Encontró una solubilización de roca fosfórica de 92.6 mg/L por parte de una cepa de Enterobacter asburiae, siendo esta actividad menor a la encontrada en las cepas del presente estudio. Actividad enzimática de la fosfatasa Los resultados evidenciaron que sólo las cepas Enterobacter sp. TVL-1 y TVL-2 y P. fluorescens PSO13 fueron capaces de sintetizar fosfatasas, siendo la cepa Enterobacter sp. TVL-2 la que presentó la mayor producción (p≤ 0.05) (Cuadro 1). La actividad de las fosfatasas depende de una 1407 phosphorus source employed. Similarly it is reported that microorganisms belonging to the genus Enterobacter have significant levels of solubilization (Vassilev et al., 1997 and Sharma et al., 2011). Quantitative evaluation of the solubilization of rock phosphate The strains of Enterobacter sp. TVL-1 and TVL-2 showed the best results (p≤ 0.05) (Table 1). Additionally, a correlation was demonstrated between the solubilization of phosphorus and the final pH of the culture medium, which was acidified in all cases (R= -0,67; p≤ 0.05). Yu et al. (2011) reported similar results to those found in this study with strains of P. chlororaphis, B. cereus and P. fluorescens, being the source of phosphorus tricalcium phosphate. Phosphorus concentrations were available between 81.09 and 233.35 mg/L with a significant decrease in pH after 72 h of incubation. In the present study, we found levels of solubilization of up to 144.0 ± 0.04 mg/L in the strain P. putida PSO14 but using phosphate rock with lower solubility than tricalcium phosphate. In the case of the strain Enterobacter TVL-2 showed a solubility of 192.5 ± 0.14 mg/L. This compared with what was found by Vassilev et al. (1997) with a solubilization of up to 400 mg/L with a rock with 28.9% P205 is low, but this may be related to the solubility of the rock used, as this factor depends on the amount of phosphorous (P205) that can be released (Pérez and Smyth, 2005). In this respect Sharma et al. (2011) found a rock phosphate solubilization of 92.6 mg/L by a strain of Enterobacter asburiae, being this activity lower than those found in the strains of this study. Phosphatase enzyme activity The results showed that only the strains Enterobacter sp. TVL-1 and TVL-2 and P. fluorescens PSO13 were able to synthesize phosphatases, being the strain Enterobacter sp. TVL-2 which had the highest production (p≤ 0.05) (Table 1). The phosphatase activity depends on a large number of environmental factors among which are: the concentration of substrate and enzyme, the composition of the reaction medium, temperature, pH, ions, and inhibitors, among others. Similar results were reported by Park et al. (2010) who noted that, the activity of acid phosphatase produced by isolated bacteria ranged from 0.0034 to 0.1401 nM for Pantoea and Enterobacter as measured by Diana Beatriz Sánchez López et al. 1408 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 larga serie de factores medioambientales entre los que se encuentran: la concentración de sustrato y enzima, la composición del medio de reacción, la temperatura, el pH, los iones, e inhibidores, entre otros. Resultados similares fueron reportados por Park et al. (2010) quienes señalan en su estudio que la actividad de la fosfatasa ácida producida por las bacterias aisladas varió de 0.0034 a 0.1401 nM para géneros como Pantoea y Enterobacter, medido por la producción de p-nitrofenol. De acuerdo a lo anterior, la cepa Enterobacter sp. TVL-2 presentó una importante actividad con 0.538 ± 0.003 nM. Síntesis de sideróforos Las cepas Enterobacter sp. TVL-1 y TVL-2, P. putida PSO14 y Bacillus sp. BEOO2 y BEOO3 fueron capaces de producir este grupo de compuestos, evidenciando un incremento asociado al tiempo. La cepa que presentó mayor producción tanto a las 24 como a las 48 h fue la cepa P. putida PSO14 (p≤ 0.05) (Cuadro 2). the production of p-nitrophenol. According to these, the strain Enterobacter sp. TVL-2 showed significant activity with 0.538 ± 0.003 nM. Synthesis of siderophores The strains Enterobacter sp. TVL-1 and TVL-2, P. putida PSO14 and Bacillus sp. BEOO3 and BEOO2 were able to produce this group of compounds, showing an associated increase in time. The strain with increased production both at 24 and at 48 h was the strain P. putida PSO14 (p≤ 0.05) (Table 2). Total production of indoles By evaluating the production of indole compounds, similar behavior was observed in all the strains tested, presented the best results strains Enterobacter sp. TVL-1 and TVL-2 (p≤ 0.05), (Table 2). In general, auxin production by bacteria, especially 3-indoleacetic acid, has shown to significantly Cuadro 2. Producción de sideróforos e índoles totales. Table 2. Siderophore production and total indoles. Cepa bacteriana TVL-1 TVL-2 PSO13 PSO14 BEOO2 BEOO3 UV1 Control Halos de sideróforos (mm) 24 h 48 h 2.33 ± 0.57b 4.33 ± 1.54ab 5.67 ± 0.57a 4.33 ± 1.52b 3.00 ± 1.00b 4.33 ± 0.57b 12.3 ± 0.57b 14.7 ± 1.00ab 17.3 ± 1.52a 12.3 ± 0.57b 12.7 ± 1.52b 13.7 ± 0.57b Producción de índoles totales (µg/mL ) 24.61 ± 0.73ab 27.11 ± 0.48a 24.29 ± 2.33abc 22.14 ± 1.48bcd 18.43 ± 0.61d 19.97 ± 3.21cd 19.54 ± 0.41d Los valores presentados en la tabla corresponden a la media de tres repeticiones. Para cada columna media con igual letra no presentan diferencias estadísticamente significativas (p≤ 0.05). Producción de índoles totales Al evaluar la producción de compuestos indólicos se observó un comportamiento similar en todas las cepas evaluadas, presentado los mejores resultados las cepas de Enterobacter sp. TVL-2 y TVL- 1 (p≤ 0.05). (Cuadro 2). En general, la producción de auxinas por las bacterias, especialmente el ácido 3-indolacético, ha evidenciado influir significativamente sobre el crecimiento y desarrollo de las plantas. Varios estudios han demostrado que la producción in vitro de AIA y otras hormonas fisiológicamente activas derivadas del L- triptófano, son una característica de las influence the growth and development of plants. Several studies have shown that in vitro production of IAA and other physiologically active hormone derived from L-tryptophan are a feature of PGPR strains (Peñas and Reyes, 2007; Teixeira et at., 2007). Ali et al. (2009) found that different isolates of Bacillus sp. increased the concentration of IAA produced by increasing the concentration of L-tryptophan in the culture medium results in ranges ranging between 19.6 ± 0.7 mg/mL and 21 ± 0.6 mg/mL. Importantly, in this experiment were used low concentrations of tryptophan (100 mg/L) to evaluate Inoculación con bacterias promotoras de crecimiento vegetal en tomate bajo condiciones de invernadero cepas BPCV (Peñas y Reyes, 2007; Teixeira et at., 2007). Ali et al. (2009) encontraron que diferentes aislamientos de Bacillus sp. aumentaron la concentración de AIA producido al aumentar la concentración de L-triptófano en el medio de cultivo con resultados que oscilaban en rangos entre 19.6 ± 0.7 µg/ mL y 21± 0.6 µg/ mL. Es importante resaltar que en el presente ensayo se utilizaron concentraciones bajas de triptófano (100 mg/L) para evaluar la producción de índoles, lo cual permite afirmar que las cepas evaluadas pueden ser consideradas como promotoras del crecimiento vegetal por su alta síntesis de este tipo de compuestos con valores que oscilan entre 18 y 25 µg/mL. Experimento en invernadero. Longitud de la planta. Los resultados en altura de la planta mostraron incrementos en el tamaño de la planta hasta dos veces en los tratamientos con Enterobacter sp. TVL-2 y Bacillus sp. BEOO2 en el segundo mes de muestreo. En el tercer mes, la bacteria que mostró ejercer el mayor efecto fue P. putida PSO14 la cual fue casi tres veces mayor con respecto al testigo absoluto, mientras que comparado con el testigo químico presentó una diferencia de 30% (Figura 1). 80 70 Altura (cm) 60 50 ab bc ab a ab bc ab 30 bc c ab a a d c 40 0 30 dds bc bc bcd cd cd 30 20 ab abc ab ab ab a ab ab ab ab ab ab b ab ab ab ab b T. ABSOLUTO T. QUÍMICO TVL-1 TVL-2 PSO13 PSO14 BEOO2 BEOO3 UV1(Control) d 10 10 0 a a ab 50 ab b ab ab ab a a The root length was increased by bacterial inoculation. In the first month there were significant differences exerted by the strain E. agglomerans UV1 and Enterobacter sp. TVL-1 nearly two times compared to the untreated control in the second month showed that the strain P. fluorescens PSO13 exceeded 16% to chemical control, and the third month of sampling, significant differences with respect to absolute control by the strain P. putida PSO14 (Figure 2). a ab b ab ab ab Greenhouse experiment. Length of the plant. The results in plant height showed increases in the size of the plant up to twice in treatments with Enterobacter sp. TVL-2 and Bacillus sp. BEOO2 in the second month of sampling. In the third month, the bacteria that showed exercise the greatest effect was P. putida PSO14 which was almost three times higher compared to the untreated control, while compared with the chemical control showed a difference of 30% (Figure 1). 60 T. ABSOLUTO T. QUÍMICO TVL-1 TVL-2 PSO13 PSO14 BEOO2 BEOO3 UV1(Control) 40 20 the production of indoles, which can be said that, the strains tested can be considered as promoters of plant growth by high synthesis of this type compounds with values ranging between 18 and 25 mg/mL. Longitud radical (cm) 90 1409 60 dds 90 dds Figura 1. Altura de las plantas de tomate (variedad Sofía). Dds= días después de la siembra. Cada valor es la media de tres repeticiones. Las barras de error representan la desviación estándar. Las letras representan diferencias estadísticamente significativas (p≤ 0.05). Figure 1. Height of tomato plants (variety Sofia). Dap= days after planting. Each value is the mean of three replications. The error bars represent the standard deviation. The letters represent statistically significant differences (p≤ 0.05). La longitud radical fue incrementada por la inoculación bacteriana. En el primer mes se observan diferencias importantes ejercidas por la cepa E. agglomerans UV1 y Enterobacter sp. TVL-1 de casi dos veces con respecto al 30 dds 60 dds 90 dds Figura 2. Longitud radical de la planta de tomate (variedad Sofía). Dds= días después de la siembra. Cada valor es la media de tres repeticiones. Las barras de error representan la desviación estándar. Las letras representan diferencias estadísticamente significativas (p≤ 0.05). Figure 2. Radical length of the tomato plant (variety Sofia). Dap= days after planting. Each value is the mean of three replications. The error bars represent the standard deviation. The letters represent statistically significant differences (p≤ 0.05). The strain P. putida PSO14 was the most significant influence on the elongation process of the tomato plants, which could be related to the ability to produce beneficial metabolites such Diana Beatriz Sánchez López et al. 1410 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 La cepa P. putida PSO14 fue la que más influyó sobre el proceso de elongación de las plantas de tomate, lo cual pudo estar relacionado con la capacidad de producir metabolitos benéficos, tales como fitohormonas y sideróforos o a la solubilización de fósforo inorgánico aumentando su disponibilidad para la planta. Se debe destacar que a pesar que P. putida PSO14 no mostró los mejores resultados in vitro si evidenció el mejor efecto sobre la planta en las dos variables de longitud, estos resultados pueden ser explicados con base en la presencia de diferentes condiciones entre las pruebas realizadas en invernadero y laboratorio, las cuales pueden influir significativamente sobre la capacidad de las bacterias para promover el crecimiento vegetal. Resultados similares han sido reportados por Kirankumar et al. (2008) y Kumar et al. (2010) quienes evidenciaron que el género Pseudomonas mejoró significativamente el crecimiento vegetal de plantas de tomate registrando mayor altura, mayor rendimiento del fruto y absorción de nutrientes. Peso seco de la planta En el tercer mes la cepa Enterobacter sp. TVL-2 presentó un efecto importante en la biomasa aérea puesto que se mantuvo igual al tratamiento químico y presentó un valor significativamente mayor que el del testigo absoluto (Figura 3). En cuanto a la biomasa radical las cepas Enterobacter sp. TVL-2 y P. putida PSO14 mostraron los mejores resultados superando al testigo químico por 23% y 10%, y presentando diferencias estadísticamente significativas respecto al control absoluto (Figura 4). El aumento de la biomasa radical tiene fuertes repercusiones en la capacidad de las plantas para asimilar los nutrientes del suelo puesto que representa una mayor exploración del suelo por parte de éstas (Antoun y Prevost, 2005). Varios estudios han mostrado que el ácido 3-indolacético (AIA) tiene un importante impacto sobre el desarrollo radicular de las plantas (Ashrafuzzaman et al., 2009). Patten y Glick (2002) aseguraron que el género de Pseudomonas sp., tiene potencial para estimular el crecimiento de las plantas por la producción de AIA; lo cual se observó en el presente as phytohormones and siderophores or inorganic phosphorus solubilizing increasing their availability to the plant. It should be noted that, even though P. putida PSO14 did not show the best results in vitro, it did showed the best effect if on the ground in the two variables of length, these results can be explained based on the presence of different testing conditions between the greenhouse and laboratory, which may influence significantly on the ability of bacteria to promote plant growth. Similar results have been reported by Kirankumar et al. (2008) and Kumar et al. (2010) who showed that, the genus Pseudomonas significantly improved plant growth of tomato plants recorded higher height, higher fruit yield and nutrient uptake. Plant dry weight In the third month the strain Enterobacter sp. TVL-2 had a significant effect on aboveground biomass remained unchanged since the chemical treatment and showed a significantly higher than the untreated control (Figure 3). 40 T. ABSOLUTO T. QUÍMICO TVL-1 TVL-2 PSO13 PSO14 BEOO2 BEOO3 UV1(Control) 35 Peso seco de la parte aérea (g) testigo absoluto En el segundo mes se observó que la cepa P. fluorescens PSO13 superó 16% al testigo químico y al tercer mes de muestreo, se encontraron diferencias significativas con respecto al testigo absoluto por parte de la cepa P. putida PSO14 (Figura 2). 30 25 ab a ab abc abcabc 20 cd 15 a 10 bc 5 0 d abc a bc a abc abc ab a 30 dds abc abc ab abc abc cd bc d d 60 dds 90 dds Figura 3. Peso seco de la parte área de planta de tomate (variedad Sofía). Dds= días después de la siembra. Cada valor es la media de 3 repeticiones. Las barras de error representan la desviación estándar. Las letras representan diferencias estadísticamente significativas (p≤ 0.05). Figure 3. Dry weight of the tomato plant area (variety Sofia). Dap= days after planting. Each value is the mean of 3 replicates. The error bars represent the standard deviation. The letters represent statistically significant differences (p≤ 0.05). Regarding the root biomass, the strains Enterobacter sp. TVL-2 and P. putida PSO14 showed the best chemical control surpassing by 23% and 10%, and statistically significantly different compared to the absolute control (Figure 4). Inoculación con bacterias promotoras de crecimiento vegetal en tomate bajo condiciones de invernadero estudio. De igual manera, Gravel et al. (2006) mostraron que la cepa de P. putida subgrupo B1 es capaz de sintetizar AIA a partir de diferentes precursores, encontrando además un incremento en el peso seco de la raíz y en la producción de frutos de plantas de maíz. T. ABSOLUTO T. QUÍMICO TVL-1 TVL-2 PSO13 PSO14 BEOO2 BEOO3 UV1(Control) 7 Peso seco de raíz (g) 6 5 a ab a a a 3 a 2 a bc ab a a 1 0 abc a 4 e de de cd b cd b ab ab abc Number of flowers and fruits bc c c b 30 dds 60 dds The increase in root biomass has strong impact on the ability of plants to absorb nutrients from the soil since it represents a further exploration of the land (Antoun and Prevost, 2005). Several studies have shown that 3-indoleacetic acid (IAA) has a major impact on root development of plants (Ashrafuzzaman et al., 2009). Patten and Glick (2002) claimed that, the genus Pseudomonas sp., has the potential to stimulate plant growth by production of IAA, which was observed in this paper. Likewise, Gravel et al. (2006) showed that, the strain P. putida subgroup B1 is able to synthesize IAA from different precursors, also finding an increase in root dry weight and fruit production of maize plants. 90 dds Figura 4. Peso seco de raíz de planta de tomate (variedad Sofía). Dds= días después de la siembra. Cada valor es la media de tres repeticiones. Las barras de error representan la desviación estándar. Las letras representan diferencias estadísticamente (p≤ 0.05). Figure 4. Root dry weight of tomato plant (variety Sofia). Dap= days after planting. Each value is the mean of three replications. The error bars represent the standard deviation. The letters represent statistical differences (p≤ 0.05). Número de flores y frutos To d o s l o s t r a t a m i e n t o s m o s t r a r o n d i f e r e n c i a s estadísticamente significativas en el número de flores a los 90 dds con respecto al control absoluto. La inoculación con la cepa Enterobacter sp. TVL-2 exhibió los mejores resultados con un valor promedio de nueve flores por planta, en relación a una flor del testigo absoluto y 4 del testigo químico (Figura 5). En el número de frutos los resultados también se evidenciaron al tercer mes, en el cual las cepas Enterobacter sp. TVL-2 y P. putida PSO14 superaron 29% y 17% al testigo químico y al testigo absoluto con una producción de 6 frutos por planta en relación a 1 (Figura 6). La producción de auxinas también se encuentra íntimamente relacionada con los procesos de fructificación de las plantas (Srivastava y Handa, 2005). Por tanto, se puede inferir que All the treatments showed statistically signif icant differences in the number of flowers at 90 dap compared to absolute control. The inoculation with strain Enterobacter sp. TVL-2 exhibited the best results with an average of nine flowers per plant, compared to a flower of the absolute control of chemical control and 4 (Figure 5). 12 a 10 Número de flores 8 1411 8 a b ab 6 b b 4 b b ab b ab a ab ab ab 2 c 0 60 dds ab T. ABSOLUTO T. QUÍMICO TVL-1 TVL-2 PSO13 PSO14 BEOO2 BEOO3 UV1(Control) 90 dds Figura 5. Número de flores (variedad Sofía). Dds = días después de la siembra. Cada valor es la media de 3 repeticiones. Las barras de error representan la desviación estándar. Las letras representan diferencias estadísticamente significativas (p≤ 0.05). Figure 5. Number of flowers (variety Sofia). Dap= days after planting. Each value is the mean of 3 replicates. The error bars represent the standard deviation. The letters represent statistically significant differences (p≤ 0.05). In the number of fruits the results also showed at the third month, in which the strains Enterobacter sp. TVL-2 and P. putida PSO14 exceeded 29% and 17% to chemical control and the absolute control with an output of 6 fruits per plant in relation to 1 (Figure 6). Diana Beatriz Sánchez López et al. 1412 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 De forma adicional se debe señalar que el sustrato empleado en el ensayo fue suelo, este pudo contener importantes concentraciones de compuestos fosfatados orgánicos e inorgánicos no disponibles, que gracias a la acción bacteriana hayan podido volverse disponibles para las plantas. En ese sentido, Hariprasad et al. (2009) evaluaron cepas de Bacillus sp., B.subtilis, P. putida, P.s fluorescens y Enterobacter sp., que no sólo presentaron la capacidad de sintetizar AIA, sino que además presentaron solubilización de fósforo in vitro, encontrando un efecto positivo sobre el desarrollo de plantas de tomate en cuanto a su longitud radical, altura, producción de biomasa y adquisición de fósforo, cuando estas cepas fueron inoculadas. Se debe resaltar la dosis de fertilización empleada en aquellos tratamientos que fueron inoculados con las diferentes cepas evaluadas, la cual correspondió a 50% de la fertilización total que recibió el testigo químico. Con relación a lo anterior se puede observar en todas las variables agronómicas evaluadas que los tratamientos inoculados que presentaron los mejores resultados siempre superaron o igualaron al testigo químico, lo cual fortalece la importancia de este tipo de inoculantes como complemento de la fertilización de síntesis que permita mitigar su uso en exceso. Conclusiones De forma preliminar se puede establecer que la inoculación de las plantas de tomate con las cepas Enterobacter sp. TVL-2 y P. putida PSO14 exhibe un gran potencial 10 a 9 8 Número de flores la inoculación con las bacterias favoreció la producción de frutos, teniendo en cuenta que las cepas evaluadas presentaron producción de índoles. Con relación a los resultados obtenidos en el presente estudio se debe mencionar que otros autores (Badri et al., 2009) han reportado la capacidad productora de índoles, sideróforos y solubilización de fósforo como mecanismos que promueven el crecimiento de las plantas (Ma et al., 2011). Otros autores han reportado el efecto de cepas de P. marginalis y P. putida sobre la producción de tomate bajo condiciones de invernadero, aumentando el número de frutos 11 y 23.3% (Gravel et al., 2007). De forma adicional se ha encontrado que P. fluorescens incrementa ésta producción hasta 13.35% (Gagné et al., 1993), B. subtilis, 25% (Mena y Olalde, 2007) y Gluconacetobacter diazotrophicus en 17.77% (Luna et al., 2011); resultados que soportan lo encontrado en el presente estudio. a 7 a a 6 5 4 ab a a a a ab ab a a ab a 3 2 b 1 0 60 dds a T. ABSOLUTO T. QUÍMICO TVL-1 TVL-2 PSO13 PSO14 BEOO2 BEOO3 UV1(Control) 90 dds Figura 6. Número de frutos (variedad Sofía). Dds= días después de la siembra. Cada valor es la media de 3 repeticiones. Las barras de error representan la desviación estándar. Las letras representan diferencias estadísticamente significativas (p≤ 0.05). Figure 6. Number of fruits (variety Sofia). Dap= days after planting. Each value is the mean of 3 replicates. The error bars represent the standard deviation. The letters represent statistically significant differences (p≤ 0.05). The production of auxin is also closely related to the processes of fruiting plants (Srivastava and Handa, 2005). Therefore, it can be inferred that inoculation with bacteria favored the production of fruits, given that the strains tested present production of indoles. Regarding the results obtained in this study should be mentioned that other authors (Badri et al., 2009) have reported production capacity of indoles, siderophores and solubilization of phosphorus as mechanisms to promote the growth of plants (Ma et al., 2011). Other authors have reported the effect of strains of P. marginalis and P. putida on tomato production under greenhouse conditions, increasing the number of nuts 11 and 23.3% (Gravel et al., 2007). Additionally it has been found that P. fluorescens increase this production to 13.35% (Gagné et al., 1993), B. subtilis, 25% (Mena and Olalde, 2007) and Gluconacetobacter diazotrophicus in 17.77% (Luna et al., 2011), results that support the findings in this study. Furthermore, it should be noted that the substrate was used in the test soil, this could contain significant concentrations of organic and inorganic phosphate compounds not available, due to bacterial action may have become available to plants. In that sense, Hariprasad et al. (2009) evaluated strains of Bacillus sp., B. subtilis, P. putida, P. fluorescens and Enterobacter sp., which did not only showed the ability to synthesize IAA, but also of phosphorus solubilizing presented in vitro and found a positive effect on the Inoculación con bacterias promotoras de crecimiento vegetal en tomate bajo condiciones de invernadero 1413 para estimular el crecimiento y la producción de este cultivo. El uso de este tipo de bacterias, pueden ser una alternativa prometedora como biofertilizantes para el cultivo de tomate y la producción en la agricultura sostenible teniendo en cuenta que disminuiría el impacto sobre el medio ambiente al reducir el uso excesivo de fertilizantes de síntesis química. De igual forma, se podrán reducir los costos de producción al requerirse la mitad de la dosis de fertilizante químico, que al ser suplementado con la fertilización bacteriana permite obtener los mismos resultados. Por tanto, la inoculación con estos microorganismos promotores de crecimiento vegetal representa una alternativa limpia y segura para asegurar la fertilización de los cultivos sin incurrir en los costos ambientales y económicos de la fertilización química tradicional. development of tomato plants in their root length, height, production biomass and phosphorus acquisition, when these strains were inoculated. Literatura citada In a preliminarily statement, it can be established that inoculation of tomato plants with the strains Enterobacter sp. TVL-2 and P. putida PSO14 exhibits a great potential for growth and production of this crop. Using this type of bacteria, may be a promising alternative as biofertilizers for growing tomatoes and sustainable agriculture production considering that, it reduces the impact on the environment by reducing the excessive use of synthetic chemical fertilizers. Likewise, it may even reduce the production costs by requiring half the dose of chemical fertilizer, which when supplemented with bacterial fertilization allows to obtaining the same results. Thus, inoculation with these microorganisms in plant growth promoters represents a clean, safe alternative to ensure the fertilization of crops without incurring the environmental and economic costs of traditional chemical fertilization. Ali, B.; Sabri, A.; Ljung, K. and Hasnain, S. 2009. Quantification of indole-3-acetic acid from plant associated Bacillus spp. and their phytostimulatory effect on Vigna radiata (L.). World J. Microbiol. Biotechnol. 25(3):519-526. Alikhani, H.; Saleh-Rastin, N. and Antoun, H. 2006. 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It must be emphasized the fertilization rate employed in those treatments which were inoculated with different strains, corresponding to 50% of the total fertilization received the chemical control. Regarding the above, we can be observed in all agronomic variables that inoculated treatments showed the best results always exceeded or equaled the chemical control, which reinforces the importance of this type of inoculants to complement synthetic fertilization that allows mitigate its overuse. Conclusions End of the English version Fiske, C. and subbaRow, Y. 1925.The colorimetric determination of phosphorus. J. Biol. Chem. 66:375. Gupta, N.; Sabat, J.; Parida, R. and Kerkatta, D. 2007. Solubilization of tricalcium phosphate and rock phosphate by microbes isolated from chromite, iron and manganese mines. Acta Botánica. 66(2):197-204. 1414 Rev. Mex. Cienc. Agríc. 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Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas Vol.3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 p. 1417-1423 Productividad de variedades precoces de maíz de grano amarillo para Valles Altos* Yellow maize grain of early season varieties’ productivity for the Highlands Margarita Tadeo Robledo1, Alejandro Espinosa Calderón2§, Israel Arteaga Escamilla1, Viridiana Trejo Pastor1, Mauro Sierra Macías3, Roberto Valdivia Bernal4 y Benjamín Zamudio González2 Facultad de Estudios Superiores-Cuautitlán. UNAM. Carretera Cuautitlán-Teoloyucan, km 2.5. Cuautitlán, Estado de México. C. P. 54700. A. P. 25. Tel. 01 55 56231971. ([email protected]), ([email protected]), ([email protected]). 2Campo Experimental Valle de México- INIFAP. Carretera Los Reyes- Texcoco, km 13.5. C. P. 56250, Coatlinchán, Texcoco, Estado de México, México. Tel. 01 595 9212657. Ext. 201 y 204. ([email protected]), ([email protected]). 3 Campo Experimental Cotaxtla. INIFAP. Tel. 01 229 9348354. ([email protected]). 4Universidad Autónoma de Nayarit. Tel. 01 311 2110128. (beto49_2000@ yahoo.com.mx). §Autor para correspondencia: [email protected]. 1 Resumen Abstract México importa anualmente diez millones de toneladas de grano de maíz amarillo; por lo que se requiere incrementar la producción. El uso de semilla mejorada es un elemento clave, para alcanzar niveles competitivos en la producción. Una opción para atender esta demanda y aminorar las dificultades por las condiciones limitantes del temporal, son las variedades de grano amarillo de ciclo corto, cuya disponibilidad en Valles Altos es escasa. En la Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán, de la Universidad Nacional Autónoma de México y el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias, se han generado variedades de maíz de grano amarillo, de ciclo precoz. En los últimos años se promueven variedades de grano amarillo en ambas instituciones (Oro Ultra C, Oro Plus D y V-53 A, V-54 A, V-55 A), las dos últimas ya inscritas en el Catálogo Nacional de Variedades Vegetales (CNVV). En este trabajo se evaluaron 8 variedades en comparación con un testigo comercial, en tres experimentos, dos de ellos en el CEVAMEX, con fecha de siembra diferente. En el CEVAMEX, fecha de siembra 1, fue donde se obtuvo el mejor rendimiento (6 070 kg ha-1), similar estadísticamente al rendimiento medio de la FESC-UNAM (5 553 kg ha-1), Mexico imports annually ten million tons of yellow maize grain; making necessary to increase its production. The use of improved varieties is a key element to achieve competitive levels of production. One option to meet this demand and lessen the difficulties by boundary conditions of rainfed is the varieties of yellow grain of short cycle, whose availability is limited in the Highlands. At the School of Advanced Studies Cuautitlán, of the National Autonomous University of Mexico and the National Research Institute for Forestry, Agriculture and Livestock, varieties of yellow maize of early season cycle have been generated. In recent years yellow grain varieties have been promoted at both institutions (Oro Ultra C, Oro Plus D and V-53 A, V-54 A, V-55 A), the latter two already recorded in the National Catalogue of Plant Varieties (CNVV). In this study, 8 varieties were evaluated comparing them with a commercial control in three experiments, two in the CEVAMEX, with different planting dates. In the CEVAMEX, the planting date 1, had the best yield obtained (6 070 kg ha-1), statistically similar to the average return of the FESC-UNAM (5 553 kg ha-1), both cases planting in the second half of June, * Recibido: enero de 2012 Aceptado: junio de 2012 1418 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 en ambos casos en siembra de la segunda quincena de junio, pero diferentes estadísticamente a la media de CEVAMEX, fecha de siembra 2, en la primera quincena de julio (3 493 kg ha-1). Las variedades V-53 A, V-54 A, Oro Ultra 3 C y V-55 A, exhibieron en promedio los mejores rendimientos (6 157 kg -1, 6 112 kg ha-1, 5 843 kg ha-1, 5 405 kg ha-1, respectivamente), superiores estadísticamente a Amarillo Zanahoria. Palabras clave: Zea mays L., grano amarillo, producción de semillas, variedades de polinización libre. México cultiva anualmente 8.5 millones de hectáreas de maíz, con una producción nacional de 22.5 millones de toneladas y media de 2.8 t ha-1, cada año se importan año siete millones de toneladas de grano entero de maíz amarillo y tres millones de grano quebrado, por lo que se requiere incrementar la producción de maíz de este tipo (Turrent, 1994; Turrent, 2009). De la superficie cultivada nacional, 1.5 millones se ubican en altitudes de 2 200 a 2 600 msnm, en los Valles Altos de la Mesa Central, de esta extensión 800 mil hectáreas se cultivan en temporal estricto, el cual generalmente se presenta en forma tardía, lo que limita la fecha de siembra y con ello la productividad del cultivo. En el Estado de México, de las 600 mil hectáreas que se siembran con maíz se estima que en 300 mil de ellas la productividad es limitada (1.2 t ha-1), por el temporal deficiente y fecha de siembra tardía, que frecuentemente coincide con la incidencia de heladas tempranas (Avila et al., 2009; Espinosa et al., 2010). La demanda anual de maíz amarillo para la fines industriales es de 12.6 millones de toneladas de las cuales 2.2 millones son destinadas a la fabricación de almidón y sus derivados, 0.4 para la elaboración de cereales y botanas, 3.9 para el sector pecuario plantas integradas, 2.2 para el sector pecuario plantas independientes, 3.9 para otros consumos del sector agropecuario es decir lo que se importa como maíz quebrado. En la industria a partir del grano amarillo se genera almidón, glucosa, alta fructosa, gluten, fibra, sorbitol (jarabe), aceites, maltodextrinas, color caramelo, dextrosa, proteínas y sus aplicaciones, la situación anterior, puede ser aún más grave en un futuro, con la fuerte demanda para el uso de maíz en la elaboración de etanol en los EE. UU. El precio internacional de maíz se mantendrá elevado y muy probablemente se incrementará (Espinosa et al., 2010; Espinosa et al., 2011). El uso de semilla mejorada es un elemento clave en muchos países en desarrollo, para alcanzar niveles competitivos en la producción. (Espinosa et al., 2008). Margarita Tadeo Robledo et al. but statistically different to the average in CEVAMEX, planting date 2, in the first half of July (3 493 kg ha-1). The varieties V-53 A, V-54 A, Oro Ultra 3 C and V-55 A, showed on average the best yields (6 157 kg-1, 6 112 kg ha-1, 5 843 kg ha-1 and, 5 405 kg ha-1, respectively), statistically superior to Amarillo Zanahoria. Key words: Zea mays L., open-pollinated varieties, seed production, yellow grain. Mexico grows annually 8.5 million hectares of maize, with a national production of 22.5 million tons and an average 2.8 t ha-1, every year seven million tons of whole grain of yellow maize are imported and, three million tons of broken-grain, so it is necessary to increase maize production of this type (Turrent, 1994; Turrent, 2009). Of the national acreage, 1.5 million are located at elevations from 2 200 to 2 600 meters in the high valleys of the central plateau, of this area, 800 thousand hectares are grown in rainfed conditions, which usually comes in quite late, limiting the planting date and thereby the crop’s productivity. In the State of Mexico, of the 600 000 hectares planted with maize, in about 300 thousand of them the productivity is limited (1.2 t ha-1), due for the poor rainfed conditions and late planting date, which often coincides with the incidence of early frosts (Avila et al., 2009; Espinosa et al., 2010). The annual demand for yellow maize for industrial purposes is 12.6 million tons, out of which 2.2 million are for the manufacture of starch and its derivatives, 0.4 for the working of cereals and snacks, 3.9 for the livestock sector of integrated plants, 2.2 for the livestock sector independent plants, 3.9 for other consumption of the agricultural sector. The industry of the yellow grain produces starch, glucose, high fructose, corn syrup, gluten, fiber, sorbitol (syrup), oil, maltodextrin, caramel color, dextrose, proteins and their applications, the mentioned situation can be even worst in the future, with a strong demand for the use of maize to produce ethanol in the USA. The international price of corn will remain high and most likely will increase (Espinosa et al., 2010; Espinosa et al., 2011). The use of improved varieties is a key element in many developing countries to achieve competitive levels of production (Espinosa et al., 2008). For this reason, an option to meet this demand and lessen the difficulties by boundary conditions of the rainfed, represents the use of yellow-grained varieties of short cycle, taking Productividad de variedades precoces de maíz de grano amarillo para Valles Altos Por ello una opción para atender esta demanda y aminorar las dificultades por las condiciones limitantes del temporal, lo representa el uso de variedades de grano amarillo de ciclo corto, que aprovechen las condiciones agroclimáticas disponibles; sin embargo, es limitada la oferta de este tipo de variedades, usándose por lo general variedades criollas. Las anteriores variedades mejoradas liberadas fueron V-26 A (Cuapiaxtla) y Amarillo Zanahoria, liberadas por INIFAP e ICAMEX, respectivamente, en ambos casos no se emplean actualmente (Espinosa et al., 2005; Espinosa et al., 2010; Espinosa et al., 2011). En la Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán, de la Universidad Nacional Autónoma de México (FESC, UNAM), se han generado variedades de maíz de grano amarillo, de ciclo precoz (Tadeo y Espinosa, 2004; Tadeo et al., 2005; Tadeo et al., 2006). En forma similar en el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), los últimos años se promueven tres variedades de grano amarillo de ciclo precoz denominadas V-53 A, V-54 A, V-55 A. Las dos últimas, ya inscritas en el Catalogo Nacional de Variedades Vegetales (CNVV) (Espinosa et al., 2008; Espinosa et al., 2010; Espinosa et al., 2011), en éstos casos, las variedades han mostrado rendimientos aceptables en siembras retrasadas, por lo que en este trabajo se estableció como objetivo determinar la capacidad productiva de variedades de grano amarillo desarrolladas en el INIFAP (V-53 A, V-54 A, V-55 A), y otras en la FESC-UNAM (Oro Ultra 1C, Oro Ultra 2C, Oro Ultra 3C, Oro Plus 2D y Oro Ultra UNAM C), en comparación con un testigo comercial de grano amarillo en fechas de siembra retrasadas. El trabajo se llevó a cabo durante el ciclo primavera-verano 2009, dos experimentos fueron establecidos en Santa Lucía de Prías, Campo Experimental Valle de México (CEVAMEX-INIFAP), en el municipio de Texcoco, Estado de México, a una altitud de 2 240 m. Uno de los experimentos se sembró el 18 de junio de 2009 y el segundo fue establecido el 07 de julio de 2009. El tercer experimento se estableció el 16 de junio de 2009, en el Rancho Almaráz de la FESC-UNAM, municipio de Cuautitlán Izcalli, Estado de México, con una altitud de 2 274 m. Cada uno de los ensayos constó de nueve tratamientos (variedades), bajo un diseño experimental de bloques completos al azar, con tres repeticiones, el análisis estadístico se realizó como factorial, considerando como factores de variación la localidad, los genotipos y la interacción genotipos x localidad. El tratamiento de fertilizante que 1419 advantage of the growing conditions available; however, the supply of such varieties is limited usually being used landraces. The improved varieties just released were V-26 A (Cuapiaxtla) and Amarillo Zanahoria, released by the INIFAP and ICAMEX, respectively, in both cases they are not currently used (Espinosa et al., 2005; Espinosa et al., 2010; Espinosa et al., 2011). At the School of Advanced Studies Cuautitlán, of the National Autonomous University of Mexico (FESC, UNAM), varieties of yellow maize of early season cycle were generated (Thaddeus and Espinosa, 2004; Taddeo et al., 2005; Taddeo et al., 2006). Similarly at the National Research Institute for Forestry, Agriculture and Livestock (INIFAP) in the recent years promoted three varieties of yellow grain of early season cycle, called V-53 A, V-54 A, V-55 A. The last two, already registered in the National Catalogue of Plant Varieties (CNVV) (Espinosa et al., 2008; Espinosa et al., 2010; Espinosa et al., 2011), in these cases, the varieties have shown acceptable yield in delayed plantings, so in this paper we set the objective to determine the productive capacity of yellow grain varieties developed in the INIFAP (V-53 A, V-54 A, V-55 A), and others in the FESC-UNAM (Oro Ultra 1C, Oro Ultra 2C, Oro Ultra 3C, Oro Plus 2D and Oro Ultra UNAM C) compared with a commercial control of yellow grain on delayed planting dates. The study was made during the spring-summer, 2009, two experiments were established in Santa Lucia de Prías, Experimental Field Valle de Mexico (CEVAMEX) in the municipality of Texcoco, Mexico State, at an elevation of 2 240 m. One experiment was sown on June 18th, 2009 and the second one was established on July 7th, 2009. The third experiment was established on June 16th, 2009, at the Rancho Almaráz the FESC-UNAM, municipality of Cuautitlán Izcalli, State of Mexico, at an elevation of 2 274 m. Each test consisted of nine treatments (varieties) under an experimental design of randomized complete block with three replications, the statistical analysis was conducted as factorial, considering local factors of variation, genotypes and interaction genotypes x locality. The fertilizer treatment applied was 80-40-00, using as sources: ammonium nitrate and calcium triple superphosphate at the time of the furrowing. The variables analyzed were: yield, male flowering, plant height, ear height, ear length, rows per ear, kernels per row, kernels 1420 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 se aplicó fue 80-40-00, empleando como fuentes: nitrato de amonio y superfosfato de calcio triple al momento de hacer el surcado. Las variables que se analizaron fueron: rendimiento, floración masculina, altura de planta, altura de mazorca, longitud de mazorca, hileras por mazorca, granos por hilera, granos por mazorca; estos datos se tomaron de cinco mazorcas por parcela. La comparación de medias se hizo con la prueba de Tukey a 0.05 de probabilidad. El análisis de varianza combinado de los tres experimentos para rendimiento detectó diferencias altamente significativas para variedades y localidades y detectó diferencias significativas para la interacción variedades x localidades, lo cual señala que existe una respuesta diferencial de las variedades en los ambientes de evaluación, lo que es explicable ya que los tres ambientes se condujeron bajo condiciones de temporal dificultándose el manejo del cultivo, como se reporta en otros trabajos (Espinosa et al., 2008; Espinosa et al., 2010; Espinosa et al., 2011). La media del rendimiento de los tres ambientes fue de 5 039 kg ha-1 y el coeficiente de variación 15.7%. Para el factor de variación localidades, se detectaron diferencias altamente significativas para floración masculina, floración femenina, altura de planta, altura de mazorca, porcentaje de materia seca, longitud de mazorca, hileras por mazorca, en cambio para la variable granos por mazorca hubo diferencia significativa y las variables hileras por mazorca y porcentaje de grano no se detectaron diferencias estadísticas significativas (Cuadro 1). En el factor de variación variedades se detectaron diferencias altamente significativas (p≤ 0.01); para la variable porcentaje de grano y diferencias significativas al nivel de p≤ 0.05 para la variable longitud de mazorca, en cambio en el resto de las variables no se presentaron diferencias significativas (Cuadro 1). Se establecieron diferencias significativas (p≤ 0.05) para el factor de variación variedades x localidades, sólo para rendimiento, en cambio, en ninguna otra variable se presentaron diferencias significativas (Cuadro 1). En la comparación de medias para localidades, el mejor rendimiento medio correspondió al ambiente de CEVAMEX, localidad 1, cuya fecha de siembra fue el 18 de junio de 2009, con 6 070 kg ha-1, estadísticamente fue similar al experimento establecido en la FESC-UNAM, localidad 3, pero diferente estadísticamente con la segunda fecha de siembra establecida en CEVAMEX, localidad 2, cuya fecha de siembra fue el 07 de julio de 2009, el menor rendimiento medio de CEVAMEX, localidad 2, podría deberse a la siembra más tardía, propiciando menor número de días para Margarita Tadeo Robledo et al. per ear, and these data were taken from five ears per plot. The comparison of means was made with the Tukey test at a 0.05 probability. The combined analysis of variance of the three experiments for yield, detected highly significant differences for the varieties and localities and, found significant differences for the interaction varieties x locations, which points to a differential response of varieties in the evaluation environments, understandable since the three environments were conducted under rainfed conditions making the crop management even more difficult, as reported in other papers (Espinosa et al., 2008; Espinosa et al., 2010; Espinosa et al., 2011). The average yield of the three environments was 5 039 kg ha-1 and the coefficient of variation 15.7%. For the variation factor of locations, highly significant differences were detected for tasseling, silking, plant height, ear height, percentage of dry matter, ear length, rows per ear, in contrast, the variable kernels per ear was not significant different and the variables rows per ear and grain percentage had no statistically significant differences detected (Table 1). The factor of variation of the varieties had highly significant differences (p≤ 0.01), for the variable percentage of grain and differences significant at p≤ 0.05 for variable ear length, whereas in the other variables it did not show significant differences at all (Table 1). Differences were significant (p≤ 0.05) for the factor of variation varieties x locations, only for yield; however, no other variable had significant differences (Table 1). In the comparison of means for localities, the best average yield fell to CEVAMEX environment, Locality 1, whose planting date was June 18th, 2009, with 6 070 kg ha-1 statistically similar to the experiment established in the FESC-UNAM, locality 3, but statistically different with the second planting date established in CEVAMEX, locality 2, planting date in July 7th, 2009; the lowest average yield of CEVAMEX, Locality 2, could be due to the planting late, leading to fewer days to complete the cycle and probably affect its productivity. The similarity of the sites 1 and site 3 (Table 2), could be influenced by the planting dates, because it was very close one date from the other. It was confirmed in the towns of assessment on early varieties, noted in previous papers (Espinosa et al., 2008; Espinosa et al., 2010; Espinosa et al., 2011). Productividad de variedades precoces de maíz de grano amarillo para Valles Altos completar el ciclo y probablemente afectó la productividad. La similitud de las localidades 1 y localidad 3 (Cuadro 2), pudiese estar influenciada por la fecha de siembra, ya que fue muy cercana una fecha de otra. Se confirmo en las localidades de evaluación la precocidad de las variedades, lo que se señala en trabajos previos (Espinosa et al., 2008; Espinosa et al., 2010; Espinosa et al., 2011). 1421 In the comparison of means for varieties for yield, four groups of significance were presented, in the group with the highest yield the varieties were V-53 A with 6 157 kg ha-1 and V-55 A, which produced 6 112 kg ha-1, both varieties were recently registered by the INIFAP to the National Catalogue of Plant Varieties (CNVV), so it can be increased and get certified seed for the producers to supply Cuadro 1. Cuadrados medios y significancia de diferentes variables evaluadas para definir la capacidad productiva de variedades mejoradas de polinización libre de grano amarillo de ciclo precoz en tres ambientes de Valles Altos. Primavera- verano 2009. Table 1. Mean squares and significance of different variables evaluated to define the productive capacity of openpollinated improved varieties of yellow grain of early season cycle in three environments in the Highlands. Spring-summer, 2009. Variables Rendimiento Floración masculina Floración femenina Altura Planta Altura Mazorca Hileras Mazorca (%) Materia seca (%) Grano Longitud mazorca Granos/hilera Granos/mazorca Localidad Repetición Variedad 50 193162.9** 878 858.6 10 450218.4** 1 149.3** 13.0 10.5 799.6** 9.4 7.4 35 784.7** 1019.4 218.1 3 506.4** 40.7 225.4 3.44 3.44 0.805 883.3** 6.30 2.51 1.64 0.456 14.7** 35.148** 0.111 4.722* 123.4** 7.716 13.753 14 145.64* 1 790.6 2553.9 Variedad x localidad 1 106 229.2* 8.8 3.7 358.4 156.4 1.30 1.66 6.14 2.300 9.544 3251.5 ∗, ∗∗= significancia estadística a 0.05 y 0.01 de probabilidad, respectivamente; CV= coeficiente de variación. Media C. V. (%) 5 039 15.3 72 4.1 75 2.9 190 8.2 93 13.2 14 7.5 85.1 2.3 85 2.1 13.6 8.5 28 9.9 382 12.0 Cuadro 2. Comparación de medias para localidades en variables evaluadas considerando la media productiva de nueve variedades mejoradas de polinización libre de grano amarillo de ciclo precoz de VallesAltos. Primavera-verano 2009. Table 2. Comparison of means for locations in evaluated varieties, considering the average production of nine open-pollinated improved varieties of yellow grain of early season cycle in the Highlands. Spring-summer, 2009. Variable Localidad 1 Cevamex Localidad 3 FESC-UNAM Localidad 2 Cevamex -1 Rendimiento (kg ha ) 6070 a 5554 a 3493 b Floración masculina (días) 79 a 67 c 70 b Floración masculina (días) 81 a 72 b 72 b Altura de planta (cm) 232 a 171 b 167 b Altura de mazorca (cm) 100 a 100 a 80 b Hileras/mazorca 13.4 a 14.0 a 13.9 a (%) materia seca 87.1 b 78.7 c 89.5 a (%) grano 85.5 a 85.5 a 85.1 a Longitud mazorca (cm) 14.4 a 14.0 a 12.3 b Granos/hilera 30 a 27 b 26 b Granos/mazorca 405 a 382 ab 359 b Medias con letras iguales no son estadísticamente diferentes (Tukey, 0.05). En la comparación de medias para variedades, para rendimiento se presentaron cuatro grupos de significancia, en el grupo de mayor rendimiento se ubicaron las variedades D.S.H. (0.05) 520 2 1 10 8 0.7 1.3 1.2 0.8 2 30 the High Valleys (Espinosa et al., 2008; Espinosa et al., 2010; Espinosa et al., 2011). The yield of these varieties differs significantly from the control Amarillo Zanahoria, 1422 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 V-53 A con 6 157 kg ha-1 y V-55 A que produjo 6 112 kg ha-1 , ambas variedades fueron recientemente inscritas por el INIFAP ante el Catalogo Nacional de Variedades Vegetales (CNVV), por lo que puede incrementarse y obtener semilla certificada para el abastecimiento de productores de Valles Altos (Espinosa et al., 2008; Espinosa et al., 2010; Espinosa et al., 2011). El rendimiento de estas variedades es diferente significativamente con respecto al testigo denominado Amarillo Zanahoria, que rindió 2 630 kg ha -1, variedad que fue liberada comercialmente por el ICAMEX, en 1990 (Espinosa et al., 2010), siendo limitada la existencia de semilla. Salvó en las variables porcentaje de grano y longitud de mazorca, que hubo significancia, en el resto de las variables se presentó similitud estadística; es decir, un sólo grupo de significancia (Cuadro 3). Margarita Tadeo Robledo et al. which yielded 2 630 kg ha-1, variety that was released commercially by ICAMEX in 1990 (Espinosa et al., 2010), being limited the existence of the seed. Without considering the variable percentage of grain and ear length, which had significance, in the remaining variables presented statistical similarity; i.e. only one group of significance (Table 3). In other variables such as tasseling, silking, plant height and ear, ear length, rows per ear, there were no differences between them, probably due to the limited moisture in the cycle that favors the expression somehow similar (Thaddeus et al., 2005). The anthesis and silking by each of the varieties, statistically similar confirmed the earliness of the varieties under evaluation, an important advantage for the producers that delayed the planting dates (Espinosa et al., 2010; Espinosa et al., 2011). Cuadro 3. Comparación de medias para variedades de maíz de polinización libre en diversas variables evaluadas considerando la media de tres ambientes. Primavera- verano 2009. Table 3. Comparison of means for varieties of open-pollinated maize in several variables assessed, considering the average of three environments. Spring-summer, 2009. Variedad V-53 A Rend. (kg ha-1) 6157 a V-54 A OU-3C V-55 A OU U C OP 2D OU 1C OU 2C Am. Zan. 6112 a 5843 ab 5405 abc 4986 abc 4866 bc 4718 bc 4631 c 2630 d 73 a 71 a 73 a 71 a 71 a 73 a 70 a 74 a 76 a 74 a 76 a 75 a 74 a 75 a 76 a 74 a 194 a 200 a 188 a 187 a 190 a 188 a 191 a 182 a 102 a 98 a 96 a 89 a 94 a 86 a 93 a 89 a 14 a 14 a 14 a 13 a 14 a 13 a 14 a 14 a 85.2 a 84.2 a 84.6 a 85.4 a 85.1 a 85.6 a 85.8 a 85.2 a 86.1 ab 85.6 ab 85.4 ab 85.3 b 85.1 b 84.0 b 84.0 b 88.2 a 13.8 a 13.9 a 14.2 a 13.4 a 13.8 a 13.3 a 13.9 a 14.2 a 29 a 28 a 27 a 27 a 29 a 27 a 28 a 25 a 401 a 381 a 377 a 365 a 400 a 363 a 359 a 359 1209 4 3 24 19 2 3 3 1.5 4 70 D.S.H. (0.05) FM FF (días) (días) 72 a 75 a AP (cm) 188 a AM (cm) 94 a HM (cm) 14 a (%) M.S. 84.6 a (%) Grano 84.6 a LM. GH GM 13.7 a 29 a 397 a Medias con letras iguales no son estadísticamente diferentes (Tukey, 0.05); Rend.= rendimiento; FM= floración masculina; FF= Floración femenina; AP= altura de planta; AM= altura de mazorca; HM= hileras por mazorca; (%) M. S.= porcentaje de materia seca; (%) grano= porcentaje de grano; LG= longitud de mazorca; GH= granos por hilera; GM= granos por mazorca. OU 3C= Oro Ultra 3C; OU U C= Oro Ultra UNAM C; OP 2D= Oro Plus 2D; OU 1C= Oro Ultra 1C; OU 2C= Oro Ultra 2C; Am. Zan.= Amarillo Zanahoria. En otras variables como floración masculina, floración femenina, altura de planta y mazorca, longitud de mazorca, hileras por mazorca, no se presentaron diferencias entre las variedades, que probablemente se debe a la limitada humedad presente en el ciclo, que propicia expresiones un tanto similares (Tadeo et al., 2005). La floración masculina y floración femenina presentada por cada una de las variedades, similar estadísticamente, permitió confirmar la precocidad de las variedades en evaluación, The lowest yield obtained in the experiment CEVAMEX 2 was due probably to the late date of planting, but even when the average yield is low; it indicates that, the varieties completed its cycle in this late planting date in July. Planting a half of difference between the two tests established in CEVAMEX, had a difference of 2 577 kg, this means that planting in the second half of June on average production was 73.7% higher than sowing in the first half of July. The varieties V-53 A, V-54 A, Oro Ultra 3 C and V-54 A, showed Productividad de variedades precoces de maíz de grano amarillo para Valles Altos 1423 ventaja importante para los productores que siembran en fechas retrasadas (Espinosa et al., 2010; Espinosa et al., 2011). the best yields (6 157 kg-1, 6 112 kg ha-1, 5 843 kg ha-1, 5 405 kg ha-1, respectively), statistically higher than Amarillo Zanahoria (Table 3). El menor rendimiento obtenido en el experimento de CEVAMEX 2, se debió seguramente a la fecha tardía de siembra; sin embargo aún cuando es bajo el rendimiento medio, señala que las variedades completaron su ciclo en esta fecha de julio tardía. La siembra con una quincena de diferencia entre los dos ensayos establecidos en el CEVAMEX, representa una diferencia de 2 577 kg, lo anterior significa que sembrar en la segunda quincena de junio en promedio la producción fue 73.7% superior a la siembra en la primera quincena de julio. Las variedades V-53 A, V-54 A, Oro Ultra 3 C y V-54 A, exhibieron los mejores rendimientos (6 157 kg-1, 6 112 kg ha-1, 5 843 kg ha-1, 5 405 kg ha-1, respectivamente), superiores estadísticamente con respecto a Amarillo Zanahoria (Cuadro 3). End of the English version Literatura citada Avila, P. M. A.; Arellano, V. J. L.; Virgen, V. J. y Gámez, V. A. J. 2009. H-52 híbrido de maíz para Valles Altos de La Mesa Central de México. Agric. Téc. Méx. 35(2):237-240. Espinosa, C. A.; Tadeo, R. M. y Martínez, M. R. 2005. Nuevas variedades de maíz de grano amarillo para Valles Altos de México generados en la UNAM. Agrosintesis. 17-21pp. Espinosa, C. A.; Tadeo, R. M.; Turrent, F. A.; Gómez, M. N.; Sierra, M. M.; Palafox, C. A.; Caballero, H. F.; Valdivia, B. R. y Rodríguez, M. F. 2008. El potencial de las variedades nativas y mejoradas de maíz. Ciencias. Revista de Difusión de la Facultad de Ciencias de la UNAM. 93:118-125. Espinosa, C. A.; Tadeo, R. M.; Gómez, M. N.; Sierra, M. M.; Virgen, V. J.; Palafox, C.A.; Caballero, H. F.; Vázquez, C. G.; Rodríguez, M. F.A. y Valdivia, B. R. 2010. V-54 A, nueva variedad de maíz de grano amarillo para siembras de temporal retrasado en los Valles Altos de México. Rev. Mex. Cienc. Agríc. 1(4):677-680. Espinosa, C. A.; Tadeo, R. M.; Gómez, M. N.; Sierra, M. M.; Virgen, V. J.; Palafox, C. A.; Caballero, H. F.; Vázquez, C. G.; Rodríguez, M. F. A.; Valdivia, B. R.; Arteaga, E. I. y González R. I. 2011. V-55 A, variedad de maíz de grano amarillo para los Valles Altos de México. Rev. Fitotec. Mex. 34(2):149-150. Tadeo, R. M. y Espinosa, C. A. 2004. Producción de semilla y difusión de variedades e híbridos de maíz de grano amarillo para Valles Altos de México. Revista FESC Divulgación Científica Multidisciplinaria. 4(14):5-10. Tadeo, R. M.; Espinosa, C. A.; Martínez, M. R. y Arias, R. R. 2005. Producción y tecnología de semillas, desarrollo y difusión de híbridos y variedades de maíz de la UNAM para su adopción extensiva en México. In: XX Reunión Latinoamericana de maíz. (Ed.) Barandiaran, G. M.; Chávez, C. A.; Sevilla, P. R. y Teodoro, N. L. Lima, Perú. 435-441 pp. Tadeo, R. M.; Espinosa, C. A.; Martínez, M. R.; Salazar, H. D.; Cosme, T. and Osorio, H. J. M. 2006. Plant breeding and maize seed production at the Agricultural Engineering Department of the National Unoversity of Mexico (UNAM) In: book of poster abstracts. International Plant Breeding Symposium. Ed. Sophie Higman, Mexico, City. 20-25 august, 2006. 118-119 pp. Turrent, F. A. 1994. Plan de investigación del Sistema maíz-tortilla en la región Centro. CIRCE, INIFAP, SARH, Publicación especial Núm. 12, Chapingo, México. 55 p. Turrent, F. A. 2009. El potencial productivo del maíz. In: Ciencias. Revista de Difusión de la Facultad de Ciencias de la UNAM. 92-93:126-129. Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas Vol.3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 p. 1425-1434 Distribución viral en plantas de cebolla (Allium cepa L.) asintomáticas* Viral distribution on asymptomatic onion (Allium cepa L.) plants Rodolfo Velásquez-Valle1§, Manuel Reveles-Hernández1 y Mario Domingo Amador-Ramírez1 Campo Experimental Zacatecas- INIFAP. Carretera Zacatecas- Fresnillo, km 24.5. Calera de V. R., Zacatecas, México. C. P. 98500. Tel. 01 478 9850199. (reveles. [email protected]). §Autor para correspondencia: [email protected]. 1 Resumen Abstract Se estudió por medio de DAS- ELISA la distribución del Onion yellow dwarf virus (OYDV, virus del enanismo amarillo de la cebolla), Garlic common latent virus (GarCLV, virus latente común del ajo), Shallot latent v irus (SLV, virus latente del chalote), Leek yellow stripe virus (LYSV: virus de la franja amarilla del puerro), Tobacco etch virus (TEV, virus del jaspeado del tabaco) y Tomato spotted wilt virus (TSWV, virus de la marchitez manchada del jitomate) en hojas, psdeudotallo e inflorescencia de plantas de cebolla asintomáticas colectadas en diferentes épocas de 2010 en tres localidades del estado de Zacatecas, México. Se registró la presencia de esos virus en los órganos mencionados aunque resultó frecuente detectar infecciones mezcladas en hojas individuales donde las interacciones más comunes involucraban dos, tres y cuatro virus. No se encontró una tendencia que relacione la presencia viral con los órganos vegetales analizados o con la edad de las hojas; sin embargo, las infecciones con un solo virus parecen ser menos frecuentes en las hojas de edad intermedia. Using the DAS-ELISA method, the distribution of Onion yellow dwarf virus (OYDV), Garlic common latent virus (GarCLV), Shallot latent virus (SLV), Leek yellow stripe virus (LYSV), Tobacco etch virus (TEV) and tomato spotted wilt virus (TSWV) in the leaves, psdeudo-stem and the inflorescence of symptomless onion plants collected at different times in 2010, was studied in three locations in the State of Zacatecas, Mexico. We recorded the presence of these viruses in the organs just mentioned, although it was frequently detected mixed infections in single leaves where the most common interactions involved two, three or four viruses. There was no trend relating the viral presence with the analyzed vegetal organs or the leaf age; however, infections with only one virus appear to be less common in middle-aged leaves. Palabras clave: cebolla, incidencia, infecciones mezcladas, virus. * Recibido: enero de 2012 Aceptado: agosto de 2012 Key words: incidence, mixed infections, onion, virus. Introduction The movement and distribution of the virus from plants may be slowly c|arried out from the site of inoculation, from cell to cell through plasmodesmata proteins modified Rodolfo Velásquez-Valle et al. 1426 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Introducción El movimiento y distribución de virus a través de las plantas puede llevarse a cabo lentamente desde el sitio de inoculación, de célula a célula, a través de los plasmodesmos modificados por las proteínas de movimiento del agente viral o de manera más rápida (centímetros/hora) desde las células epidermales a las células del mesófilo para posteriormente alcanzar los tejidos vasculares, generalmente el floema: o en forma masiva hacia los tejidos de crecimiento rápido; sin embargo, la distribución final del o los virus en los tejidos u órganos de una planta puede no ser uniforme y es influenciada por el virus, el hospedero y la interacción entre ambos (Agrios, 1970; Matthews, 1992; Carrington et al., 1996; Scholthof, 2005; Stange, 2006). La distribución de partículas virales en órganos de una misma planta ha sido documentada en plantas de chile (Capsicum annuum L.) infectadas con el virus del mosaico del pepino (Cucumber mosaic virus) (Dufour et al., 1989) o papa (Solanum tuberosum L.) infectada con el virus del enrollamiento de la hoja (Potato leafroll virus) (Barker y Harrison, 2008). En México la distribución de virus en las hojas y dientes de ajo (Allium sativum L.), una planta de la misma familia botánica que la cebolla, fue estudiada previamente por Ramírez-Malagón et al. (2006). La información acerca de la distribución de patógenos virales dentro de una planta puede ayudar a diseñar esquemas precisos de muestreo en estudios epidemiológicos o de biología molecular así que el objetivo del trabajo consistió en determinar la distribución de diferentes agentes virales en los órganos aéreos de plantas de cebolla. Se colectaron al azar plantas adultas asintomáticas de dos materiales criollos y un híbrido de cebolla en los municipios de Villa de Cos (localidades El Huizache y Pivote) y Pánuco (localidad San Antonio del Ciprés) en el estado de Zacatecas, México en tres diferentes épocas de muestreo durante 2010 (Cuadro 1). Para determinar la presencia de virus, las hojas de cada planta se numeraron y seccionaron progresivamente, iniciando con la más antigua o más cercana a la línea del suelo y terminando con la hoja desplegada más joven. Además se obtuvo una muestra del pseudotallo y en una localidad (Villa de Cos- Pivote) se incluyeron plantas con inflorescencias. Cada submuestra se sometió a la prueba de absorbancia DAS-ELISA para los antisueros del Onion yellow dwarf virus (OYDV, virus del enanismo amarillo by movement of the viral agent or faster (cm/hour ) from epidermal cells to the mesophyll cells to subsequently reach the vascular tissues, usually the phloem: or in masse to the rapidly growing tissues; however, the final distribution of viruses or tissues or organs of a plant may not be uniform and is influenced by the virus, the host and their interaction (Agrios, 1970; Matthews, 1992; Carrington et al., 1996; Scholthof, 2005; Stange, 2006). The distribution of viral particles in organs of the same plant has been documented in chili pepper plants (Capsicum annuum L.) infected with cucumber mosaic virus (Cucumber mosaic virus) (Dufour et al., 1989) or potato (Solanum tuberosum L.) infected with the virus of leafroll (Potato leafroll virus) (Barker and Harrison, 2008). In Mexico, the distribution of virus in leaves and cloves of garlic (Allium sativum L.), a plant of the same botanical family as onions, was studied previously by Ramírez-Malagón et al. (2006). Information about the distribution of viral pathogens in a plant can help to design accurate sampling schemes in epidemiological or molecular biology so the aim of this study was to determine the distribution of different viral agents in the aerial organs of plants onion. Asymptomatic adult plants were randomly collected of two landraces and a hybrid of onion in the municipalities of Villa de Cos (Localities El Huizache and Pivote) and Pánuco (San Antonio town of Cypress) in the State of Zacatecas, Mexico in three different times sampling during 2010 (Table 1). Cuadro 1. Características de las plantas de cebolla muestreadas para determinar la distribución de virus en diferentes órganos de la planta. Table 1. Characteristics of onion plants sampled to determine the distribution of virus in different organs of the plant. Variedad Fecha de Localidad muestreo (2010) Criollo Mayo Villa de Cos, Zacatecas / Pivote Criollo Agosto Villa de Cos, Zacatecas / Huizache Carta Blanca Octubre Pánuco, Zacatecas / San Antonio del Ciprés In order to determine the presence of the virus, the leaves of each plant were numbered and sectioned progressively, starting with the oldest or closest to the soil line and Distribución viral en plantas de cebolla (Allium cepa L.) asintomáticas de la cebolla), Leek yellow stripe virus (LYSV, virus de la franja amarilla del puerro), Shallot latent virus (SLV, virus latente del shallot), Garlic common latent virus (GarCLV, virus latente común del ajo), Tomato spotted wilt virus (TSWV, virus de la marchitez manchada del jitomate) y Tobacco etch virus (TEV, virus del jaspeado del tabaco), según la disponibilidad de los antisueros en cada época de muestreo y siguiendo las instrucciones de uso proporcionadas por el fabricante (AGDIA Inc.). La lectura de absorbancia se realizó en un espectofotómetro Plate Reader Mca. DAS Mod. A1 a una longitud de onda de 405 nm para todos los virus con excepción de SLV en donde la longitud de onda fue de 650 nm. Como criterio para determinar el úmbral de detección se utilizó el valor duplicado de la desviación stándar (S) del testigo negativo; las muestras con valores superiores a ese umbral de detección se consideraron positivas de acuerdo a los propuesto por Pérez-Moreno et al., 2007). Los resultados obtenidos permitieron identificar virus pertenecientes a las familias Potyviridae (OYDV, LYSV y TEV), Carlavirus (GarCLV y SLV) y Tospoviridae (TSWV) en diferentes órganos de plantas asintomáticas de cebolla. Estos virus se encontraban presentes en las tres épocas de muestreo durante 2010, lo cual podría indicar una alta disponibilidad de inóculo y vectores en los almácigos y/o parcelas comerciales de cebolla en Zacatecas. Debe considerarse que en la entidad los almácigos y parcelas comerciales de cebolla se establecen desde diciembre cuando el cultivo de ajo ya se encuentra establecido en el campo y que ambos cultivos comparten algunos de los virus detectados en el estudio así como sus vectores por lo que cabe la posibilidad de que tanto el ajo como la cebolla actúen simultáneamente como reservorios de virus y albergue de vectores comunes. 1427 ending with the youngest unfolded leaf. In addition, a sample of the trunk and in a locality (Villa de Cos-Pivote) included plants with inflorescences. Each subsample was subjected to the test of DAS-ELISA absorbance for the antisera of Onion yellow dwarf virus (OYDV), Leek yellow stripe virus (LYSV), Shallot latent virus (SLV), Garlic common latent virus (GarCLV), tomato spotted wilt virus (TSWV) and Tobacco etch virus (TEV), as the availability of antisera in each sampling period and following the instructions provided by the manufacturer (Agdia Inc.). The absorbance reading was performed in a spectrophotometer Plate Reader Mca. Mod DAS A1 to a wavelength of 405 nm for all SLV viruses except where the wavelength was 650 nm. As a criterion for determining the detection threshold value was used duplicate of the standard deviation (S) of negative control, and samples with values above the detection threshold were considered positive according to that proposed by Pérez-Moreno et al. 2007). The results allowed the identification of viruses belonging to the family Potyviridae (OYDV, LYSV and VTE), Carlavirus (GarCLV and SLV) and Tospoviridae (TSWV) in different organs of asymptomatic plants. These viruses were present in all three sampling times during 2010, which may indicate high availability of inoculum and vectors in the nursery and/or commercial onion fields in Zacatecas. It should be noted that in the State and commercial plots seedlings of onion sets from December when the garlic crop is already established in the field and that both cultures share some of the viruses detected in the study and their delivery systems so it fits the possibility that both the garlic and onion simultaneously act as reservoirs of virus and a cage of common vectors. a) Villa de Cos, Zacatecas (localidad Pivote) mayo de 2010 a) Villa de Cos, Zacatecas (locality Pivote) May 2010. Se analizaron cinco plantas de cebolla tipo criollo colectadas en mayo de 2010. En ellas el número de hojas por planta variaba desde cinco hasta ocho haciendo un total de 32 hojas colectadas y analizadas la incidencia de OYDV, LYSV, TEV, GarCLV y SLV fue de 100, 100, 28.1, 15.6 y 31.2% respectivamente (Cuadro 2). El porcentaje de infección por dos, tres, cuatro y cinco virus por hoja fue de 40.6, 46.9, 9.3 y 3.1% respectivamente. El número de agentes virales (AV) identificados por hoja varió desde uno hasta cinco. We analyzed five landraces onion plants collected in May, 2010. In them, the number of leaves per plant ranged from five to eight for a total of 32 leaves collected and analyzed the incidence of OYDV, LYSV, TEV, GarCLV and SLV was 100, 100, 28.1, 15.6 and 31.2% respectively (Table 2.) The percentage of infection with two, three, four and five leaf virus was 40.6, 46.9, 9.3 and 3.1% respectively. The number of viral agents (AV) identified by leaf ranged from one to five. Rodolfo Velásquez-Valle et al. 1428 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Cuadro 2. Incidencia de virus de cebolla en diferentes fechas de muestreo en tres localidades de Zacatecas. Table 2. Incidence of virus onion different sampling dates in three locations in Zacatecas. Localidad Villa de Cos, Zacatecas (Pivote) Villa de Cos, Zacatecas (Huizache) Pánuco, Zacatecas (San Antonio del Ciprés) Virus TEV GarCLV 28.1 15.6 SLV 31.2 TSWV NDy 73.3 86.6 80.0 16.7 ND 100.0 ND 84.6 17.9 74.3 Variedad Criollo OYDV 100.0x LYSV 100.0 Criollo 60.0 Carta Blanca 69.2 La hoja con menor promedio de AV identificados (1.4), correspondió a la de edad más avanzada; por el contrario, el promedio de AV más elevado se registró en las hojas cinco y siete ubicadas en el tercio más joven de las plantas (Cuadro 3). En los pseudotallos se identificaron los mismos AV que en las hojas aunque solamente OYDV y LYSV se encontraron presentes en todos los pseudotallos de las cinco plantas analizadas mientras que SLV, GarCLV y TEV se registraron en 60, 40 y 40% de los pseudotallos analizados respectivamente. En las inflorescencias se identificaron los mismos AV que en los otros órganos de la planta pero destaca la presencia de LYSV en cuatro de las cinco inflorescencias; los otros AV identificados (OYDV, GarCLV, SLV y TEV) en la estructura floral se encontraron en forma aislada o en infecciones mixtas. En todas las inflorescencias se registraron infecciones mezcladas desde dos hasta cinco AV. b) Villa de Cos, Zacatecas (localidad: Huizache) agosto de 2010 Se colectaron y analizaron cuatro plantas del tipo criollo en las cuales el número de hojas variaba de seis a nueve por lo que se utilizaron 30 hojas para su análisis serológico. La incidencia de OYDV, LYSV, TEV, GarCLV y SLV en esas hojas fue de 60.0, 73.3, 86.7, 80.0 y 16.7% respectivamente (Cuadro 2). En esta localidad el porcentaje de infecciones foliares individuales o mixtas para uno, dos, tres, cuatro o cinco AV resultó de 3.3, 6.6, 43.3, 30.0 y 10% respectivamente. The lower average leaf identified AV (1.4), corresponded to an older age, on the contrary, the average VA was highest in leaves five and seven located in the youngest third of the plants (Table 3.) In the same pseudostems AV identified in leaves but only LYSV and OYDV were presented in all five plants pseudostems analyzed while SLV registaron GarCLV and VTE in 60, 40 and 40% of analyzed pseudostems respectively. Inflorescences in the same AV were identified in the other organs of the plant, but LYSV highlights the presence of four of the five inflorescences, the other AV identified (OYDV, GarCLV, SLV and VTE) in f loral structure found in the form alone or in mixed infections. In all inflorescences were mixed infections from two to five AV. b) Villa de Cos, Zacatecas (locality: El Huizache)August, 2010 Four types of native plants were collected and analyzed in which the number of leaves varied from six to nine at 30 leaves were used for serological analysis. The incidence of OYDV, LYSV, TEV, GarCLV and SLV in these leaves was 60, 73.3, 86.7, 80.0 and 16.7% respectively (Table 2). In this district the percentage of single or mixed infections leaf for one, two, three, four or five VA was 3.3, 6.6, 43.3, 30 and 10% respectively. There is no clear trend regarding the number of AV on the leaves, although it reaches its highest average in the eighth leaf (one of the younger ones) have seen an average of Cuadro 3. Número de especies virales identificadas en hojas individuales de plantas de cebolla colectadas en Villa de Cos, Zacatecas (Pivote). Table 3. Number of viral species identified in individual leaves of onion plants collected in Villa de Cos, Zacatecas (Pivote). Hoja Planta 1 2 3 4 5 Media 1 2y 1 1 1 2 1.4 x 2 3 2 2 3 2 2.4 3 3 2 1 3 2 2.2 4 3 2 1 3 3 2.4 5 5 2 1 4 3 3.0 6 2 3 NE 1 2 2.0 7 NEz NE NE 4 3 3.0 8 NE NE NE NE 2 2.0 La hoja 1 corresponde a la hoja más adulta y la hoja 8 a la más joven; yNúmero de especies virales identificadas en una hoja específica; zHoja no existente en una planta de cebolla. x Distribución viral en plantas de cebolla (Allium cepa L.) asintomáticas 1429 No se hace evidente una tendencia respecto al número de AV presentes en las hojas aunque alcanza su mayor promedio en la octava hoja (una de las más jóvenes) donde se registra un promedio de 4.5 AV por hoja (Cuadro 4). En todos los pseudotallos se registraron infecciones mezcladas de tres o más AV; en el 100% de estos pseudotallos se identificó al OYDV, TEV y LYSV mientras que GarCLV y SLV se identificaron sólo 75 y 25% de los pseudotallos analizados respectivamente. 4.5 V per leaf (Table 4). In all pseudostems were mixed infections of three or more AV; in 100% of these are identified pseudostems OYDV, TEV and LYSV while GarCLV and SLV were identified in only 75 and 25% respectively pseudostems analyzed. c) Pánuco, Zacatecas (location: San Antonio del Ciprés) October, 2010 Five onion plants were collected and analyzed of the variety Carta Blanca, in which the number of sheets ranged from six to nine so that were analyzed by DAS-ELISA a total of 39 leaves. OYDV, LYSV, GarCLV, SLV and TSWV were identified in the 69.2, 100, 84.6, 17.9 and 74.3% respectively of the leaves analyzed (Table 2). The percentage of single or mixed infections leaf for one, two, three, four or five AV was 15.4, 7.6, 10.2, 48.7 and 17.9% respectively. c) Pánuco, Zacatecas (localidad: San Antonio del Ciprés) octubre de 2010 Se colectaron y analizaron cinco plantas de cebolla de la variedad Carta Blanca, en las cuales el número de hojas varió de seis a nueve por lo que se analizaron por DAS- ELISA un total de 39 hojas. Se identificó al OYDV, LYSV, GarCLV, SLV y TSWV en el 69.2, 100.0, 84.6, 17.9 y 74.3% de las hojas analizadas respectivamente (Cuadro 2). El porcentaje de infecciones foliares individuales o mixtas para uno, dos, tres, cuatro o cinco AV fue de 15.4, 7.6, 10.2, 48.7 y 17.9% respectivamente. The number of leaves identified by AV varied from one to five; however, the average AV per leaves was lower in the oldest leaf and in the youngest one with 1.4 and 1.5 respectively, AV leaf but it is necessary to consider that the Cuadro 4. Número de especies virales identificadas en hojas individuales de plantas de cebolla colectadas en Villa de Cos, Zacatecas (Huizache). Table 4. Number of viral species identified in individual leaves of onion plants collected in Villa de Cos, Zacatecas (Huizache). Hoja Planta 1 2 3 4 Media x 1 3y 0 3 3 3.0 x 2 0 2 4 5 3.7 3 1 2 3 4 2.5 4 4 4 3 4 3.7 5 3 4 4 4 3.7 6 3 4 5 4 4.0 7 NEZ 4 4 NE 4.0 8 NE 5 4 NE 4.5 9 NE 4 4 NE 4.0 La hoja 1 corresponde a la hoja más adulta y la 9 a la más joven; y Número de especies virales identificadas en una hoja específica; z Hoja no existente en una planta de cebolla. El número de AV identificados por hoja varió desde uno hasta cinco, sin embargo, el promedio de AV presentes por hoja fue menor en la hoja más antigua así como en la más joven con 1.4 y 1.5 AV por hoja respectivamente pero es necesario considerar que el promedio de AV en la hoja más joven es producto de sólo dos datos. Por el contrario la hoja con un mayor promedio de agentes virales resultó la cuarta con 3.6 AV (Cuadro 5). Se registraron infecciones mezcladas de dos a cuatro AV en los cinco pseudotallos analizados, sin embargo, solamente OYDV y LYSV se encontraban presentes en todos los pseudotallos analizados; GarCLV y TSWV se encontraron en el 40 y 20% de estos órganos respectivamente, mientras que SLV no se detectó en ninguno de los pseudotallos de esta muestra. average VA in the youngest leaf is the product of only two data. Instead, the leaf with higher average viral agents was fourth with 3.6 V (Table 5). Mixed infections were recorded from two to four AV in the five pseudostems analyzed; however, only LYSV, OYDV and were present in all the analyzed pseudostems; GarCLV and TSWV were found in 40 and 20% of those bodies respectively, while SLV not detected in any of the pseudostems this sample. These viruses, except for TSWV were analyzed only in the last sampling and VTE that was not analyzed in the same sample, present at all sampling dates or places, in one or more of the plant organs. However, their effect was variable and in the case of GarCLV whose values range from 15.6 to Rodolfo Velásquez-Valle et al. 1430 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Cuadro 5. Número de especies virales identificadas en cada hoja de plantas de cebolla colectadas en Pánuco, Zacatecas (San Antonio del Ciprés). Table 5. Number of viral species identified on each leaf of onion plants collected in Pánuco, Zacatecas (San Antonio del Ciprés). Hoja x Planta 1 2 3 4 5 Media 1 1y 3 1 1 1 1.4 x 2 1 4 4 3 4 3.2 3 3 4 4 3 2 3.2 4 4 3 5 3 3 3.6 5 3 3 4 3 4 3.4 6 4 3 4 2 4 3.4 7 4 3 NE 4 2 3.2 8 3 3 NE NE 3 3 9 2 NEZ NE NE 1 1.5 La hoja 1 corresponde a la hoja más adulta y la 9 a la más joven; y Número de especies virales identificadas en una hoja específica; z Hoja no existente en una planta de cebolla. Los virus mencionados, con excepción del TSWV que se analizó sólo en el último muestreo y del TEV que no se analizó en ese mismo muestreo, se encontraron presentes en todas las fechas o lugares de muestreo, en uno o más de los órganos de las plantas. Sin embargo, su incidencia resultó variable como en el caso de GarCLV cuyos valores van desde 15.6 hasta 84.6% o se conservan en niveles medios a altos como en el caso de OYDV y LYSV cuyos valores fluctúan entre 60 y 100% y de 73.3 a 100% respectivamente. La ocurrencia de SLV es menor; sus valores de incidencia fluctúan entre 16.7 y 31.2% (Cuadro 2). La fluctuación en los valores de incidencia viral para cada fecha/lugar de muestreo podrían reflejar las diferencias en ambientes de desarrollo del cultivo, desde la producción de plántula hasta el establecimiento y manejo de la parcela comercial, considerando también las posibles diferencias en los genotipos de las plantas de cebolla muestreadas. La incidencia de TSWV en una localidad/fecha de muestreo resultó 74.3%, la cual parece elevada en comparación con la registrada para otros virus como SLV cuya incidencia máxima fue 31.2% (Cuadro 2); esta reducida incidencia de SLV concuerda con la encontrada en otros estudios realizados en plantas de ajo (Velásquez-Valle et al., 2010). Es importante destacar que este puede ser el primer reporte de TSWV en plantas de cebolla asintomáticas en Zacatecas, México; este virus ya había sido reportado afectando plantas de cebolla en el estado norteamericano de Georgia (Mullis et al., 2004). En otras regiones productoras de ajo, incluyendo los estados de Guanajuato y Zacatecas, México, las infecciones múltiples de plantas de ajo por la mayoría de los virus aquí 84.6% or retained in moderate to high levels as in the case of OYDV and LYSV whose values range between 60 and 100% and from 73.3 to 100 % respectively. The occurrence of SLV is lower, their incidence values ranging between 16.7 and 31.2% (Table 2). The fluctuation in viral incidence values for each date/ location of sampling, ref lecting differences in crop development environments from production to seedling establishment and management of the commercial parcel, also considering the differences in genotypes of the onion plants sampled. The incidence of TSWV in a location/sampling date was 74.3%, which seemed high compared to that observed for other viruses such as SLV, whose peak incidence was 31.2% (Table 2), this low incidence is consistent with SLV found in other studies of garlic (Velásquez-Valle et al., 2010). Importantly, this may be the first report of TSWV in symptomless onion plants in Zacatecas, Mexico, the virus had been reported affecting onion plants in the State of Georgia, USA. (Mullis et al., 2004). In other garlic producing regions, including the States of Guanajuato and Zacatecas, Mexico, multiple infections of garlic plants by most of the viruses mentioned here (mainly Potyvirus and Carlavirus) are common (Fajardo et al., 2001; Pérez- Moreno et al., 2007; Velásquez-Valle et al., 2010) in this work only on the sampling conducted in the municipality of Villa de Cos (location: Pivote) leaves were found in May, which did not identify any of the virus analyzed (Table 6), which does not necessarily mean that they were not present but possibly the absorbance values recorded did not exceed the detection threshold. Distribución viral en plantas de cebolla (Allium cepa L.) asintomáticas mencionados (principalmente Potyvirus y Carlavirus) son frecuentes (Fajardo et al., 2001; Pérez-Moreno et al., 2007; Velásquez-Valle et al., 2010) en el presente trabajo solamente en el muestreo realizado en el municipio de Villa de Cos (localidad: Pivote) en mayo se encontraron hojas donde no se identificó ninguno de los virus analizados (Cuadro 6), lo cual no significa necesariamente que no estuvieran presentes sino que posiblemente los valores de absorbancia registrados no superaron el umbral de detección. Aunque los porcentajes de hojas infectadas con diferente número de AV cambian entre cada localidad, en la mayoría de las hojas analizadas en este trabajo se identificaron infecciones múltiples en las cuales se encontraban involucrados entre dos y cuatro AV. El porcentaje de hojas infectadas con solamente un AV fue 15.6 y 21.9% en las localidades de San Antonio del Ciprés y Huizache, respectivamente que parecen ser superiores al 4.2% registrado en la localidad Pivote (Cuadro 6). 1431 Although, the percentages of leaves infected with different numbers of AV switches between each location, most of the leaves analyzed in this study were identified in which multiple infections were involved between two and four AV. The percentage of infected leaves with only one AV was 15.6 and 21.9% in the towns of San Antonio de Ciprés and Huizache, respectively, which appear to be superior to 4.2% in Pivote location (Table 6). In one or more AV leaves were detected 99 of the 101 analyzed; however, leaves with three, four and two were the most common AV (32.3, 30.3 and 18.2% respectively of the leaves examined), on the contrary, the leaves with one five AV were the least frequent (14.1 and 5.0% respectively) (Table 7). These results partially agree with those obtained in Zacatecas garlic (Velásquez-Valle et al., 2010) who report two samples (45%), three (33.0%), four (20%) and five (1.6%) of some of VA that are reported in this paper. The distribution of these pathogens in the leaves of the plants according to the number of AV involved or the age of the leaf do not present a pattern (Table 7). Cuadro 6. Porcentaje de hojas infectadas con uno o más virus en plantas de cebolla colectadas en Zacatecas durante el ciclo de cultivo 2010. Table 6. Percentage of leaves infected with one or more viruses in onion plants collected in Zacatecas during the growing season 2010. Hojas infectadas (%) Localidad Variedad 0 1 2 3 4 5 Villa de Cos, Zac. (Pivote) Criollo 8.3 4.2 8.3 29.1 41.6 8.3 Villa de Cos, Zac. (Huizache) Criollo 0.0 21.9 37.5 28.1 9.4 3.1 Pánuco, Zac. (San Antonio del Ciprés) Carta Blanca 0.0 15.6 10.2 41.0 30.7 2.5 Se detectaron uno o más AV en 99 de las 101 hojas analizadas; sin embargo, las hojas con tres, cuatro y dos AV resultaron las más frecuentes (32.3, 30.3 y 18.2% de las hojas analizadas respectivamente); por el contrario, las hojas con uno y cinco AV resultaron las menos frecuentes (14.1 y 5.0% respectivamente) (Cuadro 7). Estos resultados concuerdan parcialmente con los obtenidos en ajo en Zacatecas (Velásquez-Valle et al., 2010) quienes reportan muestras con dos (45.0%), tres (33.0%), cuatro (20.0%) y cinco (1.6%) de algunos de los AV que se reportan en este trabajo. La distribución de estos patógenos en las hojas de las plantas de acuerdo con el número de AV involucrados o con la edad de la hoja no presenta una tendencia (Cuadro 7). It is possible that the concentration of AV is affected or limited by reduced photosynthetic activity in leaves or young adults, but is required to analyze a higher number of leaves to rule out or support the effect of leaf age on the number of AV present. Generally it can be said that, the number of leaves present in an onion plant indicated its age; in the current paper, the plants with more than six or more laves had four to five AV, by contrast, only two were detected when the plant had only five leaves (Table 8), this may be explained at least partly, as a plant with more leaves has an increased surface exposure time and to vectors which leaves a floor with less exposure time vectors. Rodolfo Velásquez-Valle et al. 1432 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Cuadro 7. Porcentaje de virus identificados de acuerdo con la edad de la hoja de plantas de cebolla. Table 7. Percentage of virus identified in accordance with age of the leaves of onion plants. Hoja 1x 2 3 4 5 6 Un virus (n: 14 hojas) 1/14: 1/14: 7.1% 7.1% 7/14: 50%y 1/14: 7.1% 2/14: 14.2% 1/14: 7.1% 2/18: 11.1% 4/18: 22.2% 4/18: 22.2% 1/18: 5.5% 4/32: 12.5% 3/32: 9.4% 5/32: 15.6% ND 4/30: 13.3% 3/30: 10.0% ND 1/5: 20.0% ND 7/32: 5/32: 3/32: 21.8% 15.6% 9.4% Cuatro virus (n: 30 hojas) 4/30: 6/30: 5/30: 13.3% 20.0% 16.7% Cinco virus (n: 5 hojas) 1/5: 1/5: 1/5: 20.0% 20.0% 20.0% Dos virus (n: 18 hojas) 1/18: 3/18: 5.5% 16.6% Tres virus (n: 32 hojas) 7 8 9 NDz ND 1/14: 7.1% 1/18: 5.5% 1/18: 5.5% 1/18: 5.5% 2/32: 6.2% 3/32: 9.4% ND 5/30: 16.7% 1/30: 3.3% 2/30: 6.6% ND 1/5: 20% ND 1= hoja más adulta, 9= hoja más joven; yPorcentaje de detección de uno o más virus en una hoja específica, zNo detección de virus en una hoja específica. x Es posible que la concentración de AV se vea afectada por una reducida o limitada actividad fotosintética en las hojas jóvenes o adultas pero se requiere analizar un mayor número de hojas para descartar o apoyar el efecto de la edad de la hoja sobre el número de AV presentes. De manera general se puede decir que el número de hojas presente en una planta de cebolla indica su edad; en el trabajo actual, las plantas con más de seis o más hojas presentaban de cuatro a cinco AV, por el contrario, solamente se detectaron dos AV cuando la planta presentaba solamente cinco hojas (Cuadro 8); esto puede ser explicado por lo menos parcialmente, ya que una planta con más hojas tiene un mayor tiempo y superficie de exposición a vectores que una planta con menos hojas tiempo de exposición a vectores. Por otro lado, la incidencia generalizada de uno o más AV en la mayoría de las hojas analizadas en el presente estudio contrasta con los resultados obtenidos por Ramírez-Malagón et al. (2006) quienes señalan que la distribución de potyvirus es irregular en hojas provenientes de plantas infectadas de ajo aunque el OYDV y LYSV fueron consistentemente detectados en todas las hojas de algunas plantas, no obstante, es fundamental enfatizar que Cuadro 8. Número de especies virales identificadas de acuerdo con el número de hojas por planta de cebolla. Table 8. Number of viral species identified in accordance with the number of leaves per plant onion. Número de especies virales Hojas por planta 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0.0 6.9 0.0 0.0 11.4 80.0 13.8 21.4 18.7 14.3 x 20.0 48.2 28.6 31.2 22.8 0.0 6.9 42.8 20.0 42.8 5 0.0 24.1 7.1 7.8 8.6 Porcentaje de especies virales identificadas en plantas con un número específico de hojas. x On the other hand, the widespread incidence of one or more AV in most of the leaves examined in this study contrasts with results obtained by Ramirez-Malagon et al. (2006) who reported that potyvirus distribution is irregular in leaves from infected plants although OYDV garlic and LYSV were consistently detected in all the leaves of some plants; however, it is essential to emphasize that in this work using onion plants, unlike the study of Ramírez-Malagón et al. (2006) where garlic plants were used. Distribución viral en plantas de cebolla (Allium cepa L.) asintomáticas en este trabajo se utilizaron plantas de cebolla, a diferencia del estudio de Ramírez-Malagón et al. (2006) donde se emplearon plantas de ajo. Los resultados anteriores pueden contribuir al avance del conocimiento de las interacciones entre algunos virus y plantas de cebolla pero se requiere de un mayor esfuerzo y apoyo para incrementar tanto el número de plantas analizadas como el número de agentes virales a identificar e incluir otros híbridos o variedades de cebolla. Conclusiones Se identificaron los virus del enanismo amarillo de la cebolla (Onion yellow dwarf virus: OYDV), de la franja amarilla del puerro (Leek yellow stripe virus: LYSV), latente del chalote (Shallot latent virus: SLV), latente común del ajo (Garlic common latent virus: GarCLV), de la marchitez manchada del jitomate (Tomato spottes wilt virus: TSWV) y jaspeado del tabaco (Tobacco etch virus: TEV) en plantas de cebolla asintomáticas muestreadas en los municipios de Villa de Cos y Panuco en el estado de Zacatecas, México. Se registró la presencia de los virus mencionados en las hojas, pseudotallo e inflorescencia de plantas de cebolla colectadas en diferentes épocas del año en dos regiones del mencionado estado. 1433 These results can contribute to the advancing knowledge of the interactions between viruses and some onion plants, but require more effort and support to increase both, the number of plants analyzed as the number of viral agents to identify and include other hybrids or varieties onion. Conclusions We identified the yellow dwarf virus in onion (OYDV) of leek yellow stripe (LYSV), shallot latent (SLV), garlic common latent (GarCLV) of tomato spotted wilt (TSWV) and tobacco snuff (VTE) in asymptomatic onion plants sampled in the municipalities of Villa de Cos and Pánuco in the state of Zacatecas, Mexico. The presences of these viruses were recorded in the leaves, pseudostems and inflorescence of onion plants collected in different seasons in two regions of that state. The phenomenon of mixed infections (more than one virus) was common in the leaves, inflorescence, pseudostems and sampled onion plants. There was a tendency to define viral distribution within the onion plant. El fenómeno de infecciones mezcladas (más de un virus) resultó frecuente en hojas, pseudotallo e inflorescencia de las plantas de cebolla muestreadas. End of the English version No se encontró una tendencia que defina la distribución viral dentro de una planta de cebolla. Carrington, J. C.; Kasschau, K. D.; Mahajan, S. K. and Schaad, M. C. 1996. Cell-to-cell and longdistance transport of viruses in plants. The Plant Cell 8:1669-1681. Dufour, O.; Palloix, A.; Selassie, K. G.; Pochard, E. and Marchoux, G. 1989. The distribution of cucumber mosaic virus in resistant and susceptible plants of pepper. Canadian J. Botan. 67:655-660. Fajardo, T. V. M.; Nishijima, M.; Buso, J. A.; Torres, A. C.; Ávila, A. C. and Resende, R. O. 2001. 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Pérez-Moreno, L.; Córdova-Rosales, Z. V.; Rico-Jaramillo, E.; Ramírez-Malagón, R.; Barboza-Corona, E.; Zuñiga-Zuñiga, J.; Ruiz-Castro, S. y Silva-Rosales, L. 2007. Identificación de vírus fitopatógenos en ajo (Allium sativum L.), en el estado de Guanajuato, México. Rev. Mex. Fitopatol. 25:11-17. Rodolfo Velásquez-Valle et al. Ramírez-Malagón, R.; Pérez-Moreno, L.; Borodanenko, A.; Salinas-González, G. J. and Ochoa-Alejo, N. 2006. Differential organ infection studies, potyvirus elimination and field performance of virus-free garlic plants produced by tissue culture. Plant Cell. Tissue Organ Culture 86:103-110. Scholthof, H. B. 2005. Plant virus transport: motions of functional equivalence. Trends Plant Sci. 10:376382. Stange, C. 2006. Interacción planta- virus durante el proceso infectivo. Ciencia e Investigación Agraria 33:3-21. Velásquez-Valle, R.; Chew-Madinaveitia, I. Y.; AmadorRamírez, M. D. y Reveles-Hernández, M. 2010. Presencia de virus en el cultivo de ajo (Allium sativum L.) en Zacatecas, México. Rev. Mex. Fitopatol. 28:135-143. Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas Vol.3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 p. 1435-1440 Posición de la vaina en la planta y contenido de compuestos nutracéuticos en grano de frijol* Seedcase position in the plant and nutraceuticals compounds content in beans grain Becky E. Torres-García1, Jorge A. Acosta-Gallegos2, María Guadalupe Herrera Hernández2, Fidel Guevara-Lara1 y Salvador Horacio Guzmán-Maldonado2§ Universidad Autónoma de Aguascalientes. Avenida Universidad s/n, Aguascalientes, Aguascalientes. Tel. (01 493) 93 5 71 06, 01 800 822 1190 y (449) 910 7444. ([email protected]), ([email protected]). 2Campo Experimental Bajío. Carretera Celaya-San Miguel de Allende, km. 6.5. C. P. 38110. Tel. 461 611 5223. Ext. 112, 183 y 128. ([email protected]), ([email protected]). §Autor para correspondencia: [email protected]. 1 Resumen Abstract El grano de frijol común es fuente de compuestos con actividad biológica como los taninos condensados, las antocianinas y los fenoles solubles. El frijol presenta una gran variación en el contenido de estos compuestos. El objetivo fue determinar la variación en el contenido de taninos condensados, antocianinas y fenoles solubles en una población masal analizando grupos de semillas obtenidas en diferentes etapas fenológicas definidas por la posición de los nudos y la mezcla de ella proveniente de cinco plantas y cinco posiciones en la planta. Se utilizó la semilla de Negro 8025 y Alubia Chica Zacatecas. Se determinaron los taninos condensados (TC), antocianinas totales (AT) y fenoles solubles (FS). El contenido de estos compuestos se incrementó en la semilla de los nudos conforme subieron en posición en la planta, con excepción de los TC de la variedad Alubia chica. El contenido promedio por planta de los tres compuestos determinados resulto significativamente superior en Negro 8025 en comparación con Alubia Chica (958 vs 57.8 en TC; 114.3 vs 4.2 en AT y 550 vs 278.6 en FS). Se identificaron los intervalos de confianza de los rangos en el contenido de los tres compuestos en las dos variedades para descripción varietal y para estudiar la segregación en progenies derivadas de las variedades estudiadas. Common bean grain is a source of biological active compounds such as condensed tannins the anthocyanins and soluble phenols. Beans present a great variation in the content of these compounds. The objective was to determine the variation in the content of condensed tannins, the anthocyanins and soluble phenols in a mass population through analyzing seeds obtained from different and defined phenological stages by the position of the nodes and its mixture from five plants and five positions in the plant. The seeds of Negro 8025 and Alubia Chica Zacatecas were used. Condensed tannins (CT), total anthocyanins (TA) and soluble phenols (SP) were determined. The content of these compounds was increased in the seed of the nodes according to its higher position in the plant, with the exception of the CT in the variety Alubia Chica. The average content per plant of the three selected compounds resulted in significantly higher compared with Negro 8025 compared to Alubia Chica (958 vs 57.8 in CT; 114.3 vs 4.2 in TA and 550 vs 278.6 in SP). The confidence intervals of the ranges were identified on the content of the three compounds in the varieties for varietal description and to study the segregation in progenies derived from the varieties studied. * Recibido: marzo de 2012 Aceptado: agosto de 2012 1436 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Becky E. Torres-García et al. Palabras clave: actividad biológica, fitoquímicos, mejoramiento, nudo de la planta. Key words: biological activity, phytochemicals, improvement, plant node. El frijol común (Phaseolus vulgaris L.) es una buena fuente de proteínas, carbohidratos, vitaminas y minerales (GuzmánMaldonado y Paredes-López, 1998). Además, presenta compuestos con actividad biológica como los taninos condensados (TC), antocianinas totales (AT) y fenoles solubles (FS), entre otros (Beninger y Hosfield, 2003). Estos compuestos han sido relacionados con la prevención de enfermedades crónicas (Hangen y Bennink, 2002). Sin embargo, la riqueza en tipos de frijol se ve reflejada en la variación del contenido de TC, AT y FS. Esta variación tiene un efecto biológico importante; por ejemplo, Ríos-Ugalde et al. (2007) demostraron en ratas con cáncer de colon, que el alto contenido de taninos condensado en la variedad Flor de Junio Marcela provocó una reducción de 30% en el peso y una sobrevivencia de ratas de 35% en comparación con las variedades Negro 8025 y Pinto Saltillo. En este caso los taninos condensados actuaron como un factor antinutricional. Las variedades Negro 8025 y Pinto Saltillo presentan menor nivel de taninos condensados que FJM y redujeron significativamente el cáncer de colon en ratas. Por lo tanto, es vital que los programas de mejoramiento del frijol generen nuevas variedades que presenten niveles adecuados de fitoquímicos. Sin embargo, los esfuerzos para manipular los fitoquímicos del frijol a través del mejoramiento tradicional o con técnicas biotecnológicas han sido muy escasos (Guzmán-Maldonado et al., 2003). The common bean (Phaseolus vulgaris L.) is a good source of protein, carbohydrates, vitamins and minerals (GuzmánMaldonado and Paredes-López, 1998). It has biological active compounds such as condensed tannins (CT), total anthocyanins (TA) and soluble phenols (SP), among others (Beninger and Hosfield, 2003). These compounds have been linked to the prevention of chronic diseases (Hangen and Bennink, 2002). However, the richness of bean types is reflected in the variation of the content of CT, TA and SP. This variation has a significant biological effect; e.g. Ríos-Ugalde et al. (2007) demonstrated in rats with colon cancer that, the condensed tannin content in the Flor de Junio Marcela (FJM) caused a 30% reduction in the weight and 35% survival of rats compared to Negro 8025 and Pinto Saltillo varieties. In this case, the condensed tannins acted as an antinutritional factor. Negro 8025 and Pinto Saltillo had a lower level of condensed tannins, compared to FJM and, significantly reducing colon cancer in the rats. Therefore, it is vital that bean breeding programs generate new varieties which would show an adequate level of phytochemicals. However, efforts to manipulate the bean´s phytochemicals through traditional breeding or biotechnology techniques have been rare so far (GuzmánMaldonado et al., 2003). Para evaluar una característica cuantitativa como es el caso de los TC, AT y FS, es necesario generar poblaciones segregantes obtenidas de cruzas de plantas originadas de semillas seleccionadas al azar de la cosecha correspondiente. Tanto los mejoradores tradicionales como los biotecnólogos concuerdan en la necesidad de conocer la concentración exacta del compuesto que se pretende estudiar para identificar progenitores contrastantes. El objetivo del presente trabajo fue determinar la variación en el contenido de taninos condensados, antocianinas totales y fenoles solubles en grupos de semillas obtenidas en diferentes etapas fenológicas definidas por la posición de los nudos y en mezclas de las semillas de estos nodos. Se utilizaron las variedades Negro 8025 y Alubia Chica Zacatecas de grano blanco. Se tomaron diez semillas de la cosecha de cada variedad y se sembraron bajo riego en 2010 en el Campo Experimental Bajío (INIFAP). De las diez plantas generadas se seleccionaron cinco para tener In order to evaluate a quantitative characteristic as in the case of CT, TA and SP is necessary to generate segregating populations derived from crosses with plants originating from randomly selected seeds. Both traditional and biotechnologists breeders agree on the need to know the exact concentration of the compound to be studied to identify contrasting parents. The aim of this paper was to determine the variation in the content of condensed tannins, anthocyanins and soluble phenols groups of seeds obtained in different phenological stages defined by the position of the knots and seed mixtures of these nodes. The varieties used were Negro 8025 and Alubia Chica Zacatecas of white grain. We took ten seeds of each variety and were planted under irrigation in 2010 in the Experimental Bajío Field (INIFAP). Of the ten plants generated five were selected to have replicates (n= 5) and seeds were harvested at different physiological maturity states defined by the position of the nodes on each plant (Table 1). Posición de la vaina en la planta y contenido de compuestos nutracéuticos en grano de frijol repeticiones (n= 5) y se cosechó semillas en estados de madurez fisiológica diferente definidos por la posición de los nudos de cada planta (Cuadro 1). En consecuencia, NI fue el nudo más viejo localizado en la parte más baja de la planta mientras que N5 fue el nudo más nuevo, localizado en la parte más alta de la planta. Las semillas fueron secadas a la sombra (10-11% H), molidas (Krups Mill, GX100) y almacenadas a -80 ºC hasta su análisis. Se analizaron las semillas de cada nudo por triplicado de cada una de las cinco plantas por separado. Después del análisis de cada mezcla, el resto de las semillas de cada nudo se mezclaron para ser analizadas tal y como se describe en el Cuadro 1. Los TC se cuantificaron a 500 nm en un espectrofotómetro UV-visible (BioMateTM 3) de acuerdo con Desphande and Cheryan (1985). Se tomo como referencia una curva de (+)catequina para reportar los TC en miligramos equivalentes de (+)catechin por 100 g, base seca (mg E(+)C/100 g, BS). Las AT se determinaron con el método de Abdel-Aal y Hucl (2003) a 535 nm y fueron reportadas en miligramos equivalentes de cianidina 3-glucósido por 100 g, base seca (mg EC3G/100 g, BS) tomando como referencia una curva de C3G. Los FS se analizaron por el metodo de Folin-Ciocalteu (Singleton et al., 1999) a 735 nm. Las lecturas se compararon con una curva de ácido gálico y se expresaron en milígramos equivalentes de ácido gálico por 100 g, base seca (mg EAG/100 g, BS). Se realizó un análisis de varianza usando un arreglo factorial A x B (posición), completamente al azar. Las diferencias entre tratamientos fueron determinadas por la comparación de medias (Tukey, p≤ 0.05) con el programa SAS (SAS, 2002). Las diferencias en el contenido de TC, AT y FS entre las dos variedades (Cuadros 2 y 3) analizadas en el presente trabajo los resultados de Caldas y Blair (2009) quienes reportaron que las variedades de frijol con la testa menos pigmentada presentan menores contenidos de compuestos fenólicos. Por ejemplo, los niveles en el contenido de antocianinas del frijol Negro 8025 son similares a Espinosa-Alonso et al. (2006) quienes encontraron que las accesiones de frijol silvestre con grano negro presentaron mayor contenido de AT que las de testa crema moteado. Por otro lado, se ha reportado que las variedades de frijol blanco no presentan antocianinas (Lin et al., 2008); sin embargo, en esta investigación se detectaron en la variedad Alubia Chica Zacatecas, aunque en niveles muy bajos. 1437 Cuadro 1. Grupos definidos de semillas de frijol. Table 1. Defined groups of bean seeds. Nudo 1 2 3 4 5 Mezclas Grupo 1(G1) = mezcla Grupo 3 (G3) = mezcla de semillas de los nudos de la semilla de todos los nudos para representar la 1, 2 y 3 cosecha masal Grupo 2 (G2) = mezcla de semilla de los nudos 4y5 Consequently, NI was the oldest node located in the lower part of the plant, while the node N5 was the newest, located in the highest part of the plant. The seeds were dried in the shade (10-11% H), ground (Krups Mill, G X 100) and stored at -80 °C until analysis. The seeds were analyzed in triplicate for each node of each of the five plants separately. After the analysis of the mixture, the rest of the seeds from each node to be analyzed were mixed as described in Table 1. The CT is quantitated at 500 nm in a UV-visible spectrophotometer (BioMate TM 3) according to Desphande and Cheryan (1985). As reference, the curve (+) of catechin was taken for reporting CT milligram equivalents (+) of catechin per 100 g, dry basis (mg E (+) C/100 g, BS). TA was determined by the method of Abdel-Aal and Hucl (2003) at 535 nm and was reported in milligrams equivalents of cyanidin 3-glucoside per 100 g, dry basis (mg EC3G/100 g, BS) by reference to a curve of C3G. SP were analyzed by the Folin-Ciocalteu method (Singleton et al., 1999) at 735 nm. The readings were compared to a curve of gallic acid and expressed in mg of gallic acid equivalents per 100 g, dry basis (mg EAG/100 g, BS). An analysis of variance using a factorial A x B (position), completely random. The differences between treatments were determined by comparison of means (Tukey, p≤ 0.05) with SAS software (SAS, 2002). The differences in the content of CT, TA and SP between the varieties (Tables 2 and 3) analyzed in this paper, the results of Caldas and Blair (2009) who reported that bean varieties with less pigmented testa have lower contents phenolic compounds. For example, levels of anthocyanin content of Negro 8025 beans are similar; EspinosaAlonso et al. (2006) who found that, the accessions of wild beans with black beans had higher TA content than cream-mottled seeds. Furthermore, it has been reported that, the white bean varieties have no anthocyanins Becky E. Torres-García et al. 1438 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Es importante señalar que si la variedad Negro 8025 y Alubia Chica Zacatecas aquí evaluadas se van a utilizar para realizar cruzas con el fin de evaluar la segregación de los compuestos determinados, son dos candidatas idóneas en vista que el contenido de TC, AT y FS entre los nudos y las mezclas de nudos en todos los casos entre las dos variedades fueron estadísticamente diferentes (p≤ 0.001). Es decir, en las familias y líneas recombinantes generadas se podrán tomar semillas de cualquier posición de la planta para un análisis. (Lin et al., 2008), but in this investigation were detected in the variety Alubia Chica Zacatecas, although at very low levels. Importantly, if the variety Negro 8025 and Alubia Chica Zacatecas evaluated here will be used to make crosses to assess the segregation of certain compounds, there are two suitable candidates to view the content of CT, TA and SP between knots and knots´ mixtures in all cases between the two varieties were statistically different (p≤ 0.001). That is, in families and recombinant lines generated seeds may take any position on the ground for analysis. Cuadro 2. Contenido de taninos condensados, antocianinas totales y fenoles solubles en la semilla de los nudos y mezcla de estos de la variedad de frijol Negro 8025. Table 2. Content of condensed tannins, total anthocyanins and soluble phenols in the seeds of the nodes and its combination of Negro 8025 variety. Nudo/Grupo 1 2 3 4 5 G1 G2 G3 Taninos condensados (mg E(+)C/100 g) Antocianinas totales (mg EC3G/100 g) Fenoles solubles (mg EAG/100 g) 880 ± 60 c 968 ± 43 bc 960 ± 48 bc 1040 ± 65 b 1340 ± 61 a 1065 ± 114 b 958 ± 74 b 972 ± 76 b (1037 ± 55) 116.3 ± 8.4 a 94.5 ± 7.8 b 95.8 ± 7.9 b 106.7 ± 6.3 ab 112.3 ± 8.3 a 106.5 ± 9.5 ab 100.0 ± 9.3 ab 114.3 ± 11.9 ab (105.2 ± 7.7) 486 ± 23 c 504 ± 46 abc 530 ± 48 abc 513 ± 26 abc 550 ± 36 ab 504 ± 30 abc 550 ± 27 a 489 ± 31 bc (516.6 ± 35.8) Promedios con letras iguales en cada columna son estadísticamente iguales (Tukey, 0.05). En paréntesis se indica el promedio de los cinco nudos. E(+)C = equivalentes de (+) catequina; EC3G= equivalentes de cianidin 3-glucosido; EAG= equivalentes de ácido gálico. Cuadro 3. Contenido de taninos condensados, antocianidas totales y fenoles solubles en la semilla de los nudos y mezclas de estos de la variedad frijol blanco Alubia Chica Zacatecas. Table 3. Content of condensed tannins, total anthocyanidins and soluble phenols in the seed of the knots and mixtures of the variety Alubia Chica Zacatecas. Nudo/Grupo 1 2 3 4 5 G1 G2 G3 Taninos condensados mg E(+)C/100 g 48.3 ± 3.9 b 51.3 ± 5.0 ab 45.2 ± 5.8bc 32.6 ± 9.6 cd 29.6 ± 4.4 d 54.2 ± 7.4 ab 54.2 ± 5.4 ab 57.8 ± 3.6 a (41.4 ± 5.7) Antocianinas mg EC3G/100 g 3.9 ± 0.9 b 4.3 ± 0.4 b 4.8 ± 1.1 b 4.9 ± 1.3 b 5.6 ± 1.1 a 4.4 ± 0.7 b 4.2 ± 1.9 b 4.2 ± 1.1 b (4.7 ± 1.0) Fenoles solubles mg EAG/100 g 257.0 ± 6.6 b 238.2 ± 10.2 c 274.6 ± 8.8 a 268.8 ± 8.5 ab 282.5 ± 11.6 a 278.8 ± 11.7 a 264.7 ± 14.2ab 278.6 ± 11.5 a (264.2 ± 9.1) Promedios con letras iguales en cada columna son estadísticamente iguales (Tukey, 0.05). En paréntesis se indica el promedio de los cinco nudos en cada compuesto. E(+) C= equivalentes de (+) catequina; EC3G = equivalentes de cianidin 3-glucosido; EAG= equivalentes de ácido gálico. El contenido de TC y FS se incrementó en la semilla de los nudos de frijol negro conforme estos subieron en posición en la planta (Cuadro 2). Las vainas del nudo cinco permanecieron menos tiempo en la planta y es probable que la taza de llenado de la semilla fuera más The content of CT and SP increased in the seeds of black bean nodes as these rose in position in the plant (Table 2). The pods of the knot five remained less time on the plant and is likely that, the filling-rate of the seed was higher and so accumulating a higher quantity of these compounds. TA Posición de la vaina en la planta y contenido de compuestos nutracéuticos en grano de frijol alta y así acumular mayor cantidad de estos compuestos. El contenido de AT no mostró un patrón definido. Se observó una respuesta similar en la semilla de frijol blanco con excepción de los TC cuya concentración fue menor en los nudos más altos de la planta (Cuadro 3). Por otro lado, el contenido de TC, AT y FS del grupo 3 que representa la cosecha masal fue estadísticamente similar al promedio de los cinco nudos -datos en paréntesis en los Cuadros 2 y 3)- en todos los casos con excepción de los TC en el frijol blanco. Se calcularon los intervalos de confianza con el fin de que el mejorador y el biotecnólogo tengan una referencia de los rangos en el contenido de las dos variedades y entre ellas para discriminar líneas segregantes cuyo contenido de TC, AT y FS caiga dentro del rango del intervalo de confianza. El contenido de compuestos se incrementó en la semilla de los nudos conforme subieron en posición en la planta. El contenido promedio por planta de los tres compuestos determinados resulto significativamente superior en Negro 8025 en comparación con Alubia Chica. Para fines de mejoramiento se debe llevar a cabo el análisis del compuesto fenólico de interés en forma exhaustiva (n> 90) con el fin de identificar el nivel de confianza del contenido del compuesto de la semilla que la generó. Este procedimiento se utilizaría para la adecuada elección de progenitores y estudios de herencia y para la identificación de líneas contrastantes Agradecimientos Los autores(as) agradecen el apoyo financiero del CONCYTEG (M0007-2007-68967), de la Universidad Autónoma de Aguascalientes (PIBT-09-8N), del PROMEPSEP (PTC-076/03.5/08/11265) y de la Fundación Guanajuato Produce ( 492-08 SIPF 11-2008-0593). Literatura citada Abdel-Aal, E.-S. M. and Hucl, P. 2003. Composition and stability of anthocyanins in blue-grained wheat. J. Agric. Food Chem. 51:2174-2180. Beninger, C. W. and Hosfield, G. L. 2003. Antioxidant activity of extracts, condensed tannin fractions, and pure flavonoids from Phaseolus vulgaris L. seed coat color genotypes. J. Agric. Food Chem. 51:7879-7883. 1439 content showed no clear pattern. There was a similar response in the white bean seed except for CT whose concentration was lower in the knots higher in the plant (Table 3). Furthermore, the content of CT, TA and SP in group 3 presented in the masal harvest was statistically similar to the average of the five knotsdata in parentheses in Tables 2 and 3)- in all cases except for CT in white beans. The confidence intervals were calculated so that the breeder and biotechnologist would have a reference range of the content in both varieties and between them to discriminate the segregating for the content of CT, TA and SP that would fall within the range of the interval confidence. The compound content was increased in the seed of the nodes according to its position on the plant itself. The average content per plant of the three selected compounds resulted significantly higher in Negro 8025 compared with Alubia Chica Zacatecas. For breeding purposes, the analysis of the phenolic compound of interest must be made exhaustively (n> 90) in order to identify the confidence level of the content of the compound which generated the seeds. This procedure would be used for the proper choice of parents and heritage studies and to identify the contrasting lines (Table 4). Cuadro 4. Intervalos de confianza (95%) para los TC, AT y FS en dos variedades de frijol. Table 4. Confidence intervals (95%) for CT, TA and SP in two bean varieties. Compuesto fenólico Negro 8025 Alubia Chica Zacatecas Taninos condensados [950 < μ < 1011] [45 < μ < 51] (mg CE/100 g, DB) Antocianinos totales [94 < μ < 1011] [4 < μ < 5] (mg CGE/100 g, DB) Fenoles totales solubles [264 < μ < [471 < μ < 529] (mg GAE/100 g, DB) 274] Para el análisis de los TC de la variedad N8025 se utilizó un número de muestras n= 120 y para ACHZAC n= 102; para CA, N8025 n= 96, ACHZAC n= 87; para FS, N8025 n= 96, ACHZAC n= 102. End of the English version Caldas, G. V. and Blair, M. W. 2009. Inheritance of seed condensed tannins and their relationship with seed-coat color and pattern genes in common bean (Phaseolus vulgaris L.). Theory Apply Genetic.119:131-142. 1440 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Deshpande, S. S. and Cheryan, M. 1985. Evaluation of vanillin assay for tannin analysis of dry beans. J. Agric. Food Chem. 50: 906-910. Espinosa-Alonso, L. G.; Lygin, A.; Widholm, J. M.; Valverde, M. E. and Paredes-López, O. 2006. Polyphenols in wild and weedy mexican common beans (Phaseolus vulgaris L.). J. Agric. Food Chem. 54: 4436-4444. Guzmán-Maldonado, S. H. and Paredes-López, O. 1998. Functional properties of plants indigenous to Latin America-Amaranth, Quinoa, Common Beans and other botanicals. En Processing and Evaluation of Functional Foods. G. J. Mazza, ed., Technomic Publishing Co., Inc.: Lancaster, PA. 293-328 pp. Guzmán-Maldonado, S. H.; Martínez, O.; Acosta-Gallegos, J. and Paredes-López, O. 2003. Putative quantitative trait loci for some physical and chemical components of common bean (Phaseolus vulgaris L.). Crop Sci. 43:1029-1035. Becky E. Torres-García et al. Hangen, L. and Bennink, M. R. 2002. Consumption of black beans and navy beans (Phaseolus vulgaris) reduced azoxymetnane-induced colon cancer in rats. Nutr. Cancer 44(1):60-65. Ríos-Ugalde, C.; Reynoso, R.; Torres-Pacheco, I.; Acosta-Gallegos, J. A.; Palomino-Salinas, J.; Ramos-Gómez, M.; González-Jasso E. y GuzmánMaldonado, S. H. 2007. Efecto del consumo de frijol común (Phaseolus vulgaris L.) sobre el cáncer de colon en ratas Sprague-Dawley. Agric. Tec. Méx. 33:43-52. Singleton, V. L.; Orthofer. R. and Lamuela-Raventos, R. M. 1999. Analysis of total phenols and other oxidation substrates and antioxidants by means of folin-ciocalteu reagent. Methods Enzymol. 299:152-178. Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas Vol.3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 p. 1441-1446 Patronato Oro C2008, trigo cristalino con calidad industrial para el noroeste de México* Patronato Oro C2008, durum wheat with industrial quality for northwestern Mexico Gabriela Chávez-Villalba1§, Pedro Figueroa-López1, Miguel Alfonso Camacho-Casas1, Guillermo Fuentes-Dávila1, José Luis Félix-Fuentes1 y Víctor Valenzuela-Herrera1 Campo Experimental Norman E. Borlaug-INIFAP. Calle Dr. Norman E. Borlaug, km 12. A. P. 155. Valle del Yaqui, Cajeme, Cd. Obregón, Sonora México. C. P. 85000. Tel. 01 644 4145700. ([email protected]), ([email protected]), ([email protected]), ([email protected]), (valenzuela. [email protected]). §Autora para correspondencia [email protected]. 1 Resumen Abstract Patronato Oro C2008 es una variedad de trigo cristalino (Triticum turgidum ssp. durum) desarrollada en el Campo Experimental Norman E. Borlaug (CENEB) a través de un proyecto colaborativo entre el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias y el Centro Internacional de Maíz y Trigo. Su hábito de crecimiento primaveral y resistencia a las razas de la roya prevalecientes en el noroeste de México favorecen su cultivo en las áreas productoras de los estados de Sonora, Baja California, Sinaloa y Baja California Sur. Experimentalmente se identifica como la resultante del cruzamientoSULA/ AAZ_5//CHEN/ALTAR84/3/AJAIA_12/F3LOCAL(SEL. ETHIO.135.85)//PLATA _ 13/4/ARMENT//SRN _ 3/ NIGRIS_4/3/CANELO_9.1 con la historia de selección CDSS02Y00390S-0Y-0M-8Y-0M. Patronato Oro cuenta con el registro TRI-110-240209 del Catalogo Nacional de Variedades Vegetales del Servicio Nacional de Inspección y Certificación de Semillas. Su rendimiento de grano promedió 5.5 t ha-1 en siembras experimentales manejadas con tres riegos de auxilio, sembradas entre el 15 de noviembre y el 01 de enero entre los ciclos 2006-2007 y 2008-2009. En parcelas con agricultores cooperantes del sur de Sonora, Patronato Oro C2008 promedio 7.2 t ha-1 en Patronato Oro C2008 is a variety of durum wheat (Triticum turgidum ssp. durum) developed in Norman E. Borlaug Experiment Station (CENEB) through a collaborative project between the National Research Institute for Forestry, Agriculture and Livestock (INIFAP) and the International Maize and Wheat Improvement Center (CIMMYT). Its growth habit during spring and resistance to prevalent races of rust in the northwest Mexico, favor the crop producing areas in the States of Sonora, Baja California, Sinaloa and Baja California Sur. Experimentally it´s identified as the resultant of the crossing SULA/ AAZ_5//CHEN/ALTAR84/3/AJAIA_12/F3LOCAL(SEL. ETHIO. 135.85)//PLATA _ 13/4/ARMENT//SRN _ 3/ NIGRIS_4/3/CANELO_9.1 with the historical selection of CDSS02Y00390S-0Y-0M-8Y-0M. Patronato Oro has the registration number 110-240209 of the National Catalogue of Plant Varieties of the National Seed Inspection and Certification. Its grain yield averaged 5.5 t ha-1 in experimental plots managed with three auxiliary irrigations, planted between November 15th and January 1st between, 2006- 2007 and 2008-2009 cycles. In plots with farmer cooperators in southern Sonora, Patronato Oro C2008 averaged 7.2 t ha-1 in 2008-2009 growing season, so it * Recibido: febrero de 2012 Aceptado: julio de 2012 1442 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 el ciclo agrícola 2008-2009, por lo que representa una nueva opción de trigo cristalino para los agricultores del noroeste del país. Sin embargo, el principal atributo de esta variedad está representado por su elevado índice de pigmento, 28.4 puntos, estimado en el colorímetro Minolta. Palabras claves: Puccinia triticina, mejoramiento, resistencia, roya de la hoja. El trigo en México se sembró en 2010 en una superficie de 590 958 hectáreas, de las cuales aproximadamente la mitad (297 604 ha.) se siembran en el estado de Sonora (SIAP, 2010), principalmente en el municipio de Cajeme con 61.50% (179 118 ha.). Aproximadamente 2 083.2 miles de jornales son generados por este cereal en la región (OEIDRUS, 2010). Con 70.6% de la producción, el trigo duro o cristalino (triticum durum Desef.) es la especie más cultivada en Sonora (OEIDRUS, 2010). A nivel mundial es la segunda especie que se cultiva (Hanson et al., 1982). Su importancia radica principalmente en ser materia prima preferida de uno de los productos finales más conocidos y consumidos que es la pasta (Sakin, 2011). El color amarillo brillante en las pastas es preferido por los consumidores, lo que hace al color uno de los parámetros más importantes de calidad para la industria del trigo duro (Troccoli et al., 2000). Las principales ventajas de esta variedad con relación a los materiales usados actualmente en la región son: su mayor rendimiento que el de otras variedades clasificadas como oro, y su excelente calidad industrial (elevado contenido de pigmento y proteína, y buen tamaño de grano). Estas características, y la lenta degradación de color por el almacenamiento, permiten clasificar y comercializar a Patronato Oro como grado 1 (Com. Pers, MUNSA). Patronato Oro C2008 fue desarrollado y registrado de acuerdo con la Ley Federal de Producción Certificación y Comercio de Semillas vigente en México. Para fines de certificación de semilla, Patronato Oro C2008 cuenta con el registro 2145-TRI-110-240209 del Catálogo Nacional de Variedades Vegetales (CNVV). Esta variedad fue desarrollada por hibridación y selección masal de la cruza múltiple entre los progenitores SULA/AAZ _5// CHEN/ALTAR 84/3/AJAIA_12/F3LOCAL (SEL. ETHIO.135.85)//PLATA _ 13/4/ARMENT//SRN _ 3/ NIGRIS _ 4/3/CANELO _ 9.1, cuyo número de cruza e historia de selección es CDSS02Y00390S-0Y-0M-8Y-0M. Gabriela Chávez-Villalba et al. represents a new option for durum wheat farmers in the northwest. However, the main attribute of this variety is represented by its high level of pigmentation, 28.4 points, estimated with a Minolta colorimeter. Keywords: Puccinia triticina, improvement, leaf rust, resistance. Wheat was planted in Mexico in 2010 in an area of 590 958 hectares, of which approximately half (297 604 ha) are seeded in Sonora State (SIAP, 2010), mainly in the municipality Cajeme with 61.50% (179 118 ha). Approximately 2 083.2 thousand wages are generated by this cereal in the region (OEIDRUS, 2010). With 70.6% of the production, durum or crystalline wheat (Triticum durum Desef.) is the most cultivated species in Sonora (OEIDRUS, 2010). At a global level is the second species grown (Hanson et al., 1982). Its importance lies primarily, since it´s preferred as the material for the production of pasta (Sakin, 2011). Bright yellow pasta is preferred by the consumers, which makes the color one of the most important parameters of quality for the durum wheat industry (Troccoli et al., 2000). The main advantages of this variety with respect to the materials currently used in the region are its higher yield compared to the other varieties classified as gold and, its excellent industrial quality (high content of pigment and protein, and good grain size). These features, and the slow degradation of color during storage, allow to classify and commercialize Patronato Oro as 1st grade (Pers. Comm, MUNSA). Patronato Oro C2008 was developed and registered in accordance with the Federal Trade Production and Seed Certification regulations in Mexico. For certification of seed, Patronato Oro C2008 has the record 2145-TRI-110240209 in the National Catalogue of Varieties of Plants (CNVV). This variety was developed by hybridization and mass selection of multiple crosses between parents SULA/ AAZ _ 5//CHEN/ALTAR 84/3/AJAIA_12/F3LOCAL (SEL.ETHIO.135.85) //PLATA_13/4/ARMENT//SRN_3/ NIGRIS_4/3/CANELO_9.1, the number of crosses and history of selection is CDSS02Y00390S-0M-0Y-8Y-0M, (Table 1). During the process of improvement, selection from F1 to F6 alternated in experimental stations in the Yaqui Valley, Sonora, during the winter, and in San Antonio, Atizapán and Batán, Mexico State, during the summer. In F6, the population Patronato Oro C2008, trigo cristalino con calidad industrial para el noroeste de México (Cuadro 1). Durante el proceso de su mejora, la selección desde la generación F1 hasta F6 se alternó en las estaciones experimentales del Valle del Yaqui, Sonora, durante el invierno, y en San Antonio, Atizapán y el Batán, Estado de México, durante el verano. En la generación F6, la población se cosechó en forma masal al considerarse uniforme por no presentar diferencias fenotípicas apreciables. A partir del ciclo 2006-2007 inició la evaluación de rendimiento y calidad industrial de Patronato Oro C2008 se llevó a cabo en el Campo Experimental Norman E. Borlaug (CENEB), contrastándola con los testigos Júpare C2001, Samayoa C2004 y Átil C 2000. Estas evaluaciones, se llevaron a cabo en diferentes fechas de siembra dentro del intervalo comprendido entre el 15 de noviembre y el 1 de enero; con dos y tres riegos de auxilio. Para concluir, en el ciclo 2008-2009 se evaluó en predios de diferentes localidades y productores del Valle del Yaqui, Sonora. 1443 was harvested in a uniform mass selection to be considered not to present significant phenotypic differences. From 2006-2007 we began the evaluation of yield and industrial quality, Patronato Oro C2008 was held in the Norman E. Borlaug Experiment Station (CENEB), contrasting with the controls Júpare C2001, Samayoa C2004 and Atil C2000. These assessments were made at different planting dates in the range between November 15th and January 1st; with two and three auxiliary irrigations. In conclusion, in the 20082009 cycle different locations and premises of producers in the Yaqui Valley, Sonora were evaluated. Patronato Oro C2008 plant is of spring growth rate and its height varies between 75 and 90 centimeters, classified as medium size. Depending on the planting date, the interval in days to tasseling and physiological maturity of grain varies between 74 to 89 and 109 and 133 days after planting, Cuadro 1. Historia de selección y evaluación de la variedad Patronato Oro C2008. Table 1. Selection and evaluation history of the variety Patronato Oro C2008. Actividad Localidad Ciclo Condición Cruza genérica Generación F1 Generación F2 Cd. Obregón El Batán Cd. Obregón O-I 2001-02 P-V 2002 O-I 2002-03 RN TR RN Generación F3 Generación F4 Atizapán Cd. Obregón P-V 2003 O-I 2003-04 TR RN Generación F5 Ensayo de rendimiento por el CIMMYT Atizapán Cd. Obregón P-V 2004 O-I 2004-05 TR RN Ensayo de rendimiento en fechas de siembra por el INIFAP Cd. Obregón O-I 2006-07 O-I 2007-08 O-I 2008-09 RN RN RN TR= temporal regular; RN= riego normal; P-V= primavera verano, O-I= otoño invierno. La planta de Patronato Oro C2008 es de tipo de crecimiento primaveral y su altura varía entre los 75 y 90 centímetros, lo cual la clasifica como de porte medio. Dependiendo de la fecha de siembra, su intervalo en días a espigamiento y madurez fisiológica del grano varía entre los 74 a 89 y los 109 y 133 días después de la siembra, por lo cual en relación a las variedades cultivadas en el sur de Sonora se le agrupa como una variedad de ciclo temprano-intermedio. La medula en sección transversal del tallo es mediana (a la mitad de la base de la espiga y nudo superior). Sus tallos presentan un porte erecto durante su crecimiento y la frecuencia de hojas bandera curvadas es nula o muy baja. Al inicio de la so in relation to the varieties grown in southern Sonora, it brings a variety of early-intermediate cycle. Marrow in stem cross-section is medium (half of the base of the tassel and top bud). Its stems have an erect stand habit during growth and the frequency of curved flag leaves it´s very low or null. At the beginning of the anthesis, the sheath and flag leaf undersides have a wax content classified as very strong and strong, respectively. It produces a pyramid-shaped tassel that has a slight pigmentation, medium density and medium length, excluding the edges or barbs that compared with the stem 1444 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 antesis, la vaina y el envés de la hoja bandera presentan un contenido de cera clasificado como muy fuerte y fuerte, respectivamente. Produce una espiga de forma piramidal que presenta una ligera pigmentación, densidad media y longitud mediana, excluyendo las aristas o barbas que comparadas con la espiga son más largas. La espiga tiene glauscencia fuerte, la pubescencia en la superficie convexa del raquis apical es débil y en todas sus espiguillas presenta barbas sin coloración de antocianinas recién emergida, pero al alcanzar la madurez completa adquieren una coloración negra (Figura 1 y 2). En la espiguilla del tercio medio de la espiga, gluma inferior tiene forma alargada y no presenta pubescencia en la superficie externa; la forma predominante del hombro de la gluma es plana y la anchura de este es media; la longitud de la punta de la gluma es muy corta y su forma recta. El grano muestra una forma semielíptica, la longitud de la vellosidad de su brocha en vista dorsal es corta y no presenta coloración al ser tratado con fenol (Chávez-Villalba et al., 2010). Históricamente, en el noroeste de México la roya de la hoja se considera la enfermedad de mayor importancia económica del trigo, porque es la que con mayor frecuencia se observa en niveles epidémicos en variedades susceptibles, causando pérdidas entre 30 y 60% según la variedad y las condiciones meteorológicas (Villaseñor et al., 2003). En todos los ciclos de evaluación Patronato Oro C2008 mostró reacción de resistencia a las razas del hongo causante de la roya de la hoja (Puccinia triticina) prevalecientes en el sur de Sonora, a diferencia del testigo Júpare C2001, que en el ciclo agrícola 2007-2008 perdió su resistencia. Respecto al carbón parcial del grano causado por el hongo Tilletia indica, Patronato Oro C2008 ha presentado reacción de moderada resistencia, mientras que el testigo Júpare C2001 una reacción de resistencia, aun bajo condiciones de fuerte presión mediante inoculación artificial. Las evaluaciones experimentales de rendimiento y calidad industrial del grano se condujeron durante tres años en el CENEB, iniciándose a partir del ciclo 2006-2007 hasta el 2008-2009. El rendimiento de grano de esta variedad se evaluó en ensayos bajo dos modalidades de riego, dos y tres riegos de auxilio, llevados a cabo en cuatro fechas de siembra que variaron entre el 15 de noviembre y el 1 de enero. Adicionalmente, en el ciclo 2008-2009 se evaluó en lotes de validación con productores cooperantes del Valle del Yaqui, Sonora. Durante el primer ciclo de evaluación (2006-2007) Gabriela Chávez-Villalba et al. are longer. The tassel has a strong glaucosity, the pubescence on the convex surface of the apical rachis is weak and, in all spikelets presents beards without anthocyanin coloration of newly emerged, but at full maturity acquire a black color (Figure 1 and 2). The spikelet in the middle third of the tassel, lower glume elongated with no pubescence on the outer surface, the predominant form of the glume shoulder is flat and medium width, the length of the tip of the husk is very short and straight. The grain shows a semi-elliptical shape, the length of the hairs of the brush in dorsal view is short and has no color when treated with phenol (ChávezVillalba et al., 2010). Figura 1. Barbas negras de Patronato Oro C2008. Figure 1. Patronato Oro C2008 black silk. Figura 2. El color de sémola de la variedad Patronato Oro es más pigmentada que la de Júpare C2001. Figure 2. The color of semolina of the Patronato Oro variety it´s more contrasting than Júpare C2001. Historically, in the northwestern Mexico, leaf rust is considered the most economically important disease of wheat, due that it´s the most frequently seen in epidemic Patronato Oro C2008, trigo cristalino con calidad industrial para el noroeste de México en el CENEB, Patronato Oro C2008 superó el rendimiento e igualó el índice de color amarillo de la variedad Platinum, susceptible a las razas de la roya de la hoja que prevalecen en el sur de Sonora e importada de los Estados Unidos de América para su siembra en la región. Además del volumen de agua utilizado para irrigar el cultivo y el manejo agronómico proporcionado, las variaciones meteorológicas entre años y fechas de siembra dentro de años se constituyen como un factor importante para la manifestación del potencial de rendimiento de una variedad. En los tres ciclos de evaluación experimental, el rendimiento de grano de Patronato Oro C2008 promedió 5.6 tha-1, rendimiento ligeramente inferior a las 5.7 t ha-1 del testigo Júpare C2001; y aunque su rendimiento promedio a través de fechas con tres riegos de auxilio varió entre las 5.9 t ha-1 en 2006-2007 y 4.6 t ha-1 estimadas en el ciclo 2007-2008, su índice de color (b de Minolta) superó en 7.7 puntos al del testigo (Figura 2), que además perdió su resistencia a la roya de la hoja a partir del año 2008. En parcelas de validación del Valle del Yaqui, presentó un rendimiento similar (6.9 y 7.4 t ha-1) al testigo (6.7 y 7.9 t ha-1), este último con aplicación de fungicida. El peso hectolítrico es un parámetro utilizado por la industria molinera para estimar la cantidad de sémola que se puede extraer del grano de trigo; al respecto, cuando producida bajo condiciones de riego, la variedad Patronato Oro C2008 supera en 7 unidades el peso hectolítrico requerido para un trigo cristalino en el máximo grado de calidad “México 1” (NMX-FF-036-1996), por lo que se considera que su grano permite la extracción de niveles normales de sémola. El contenido de la proteína en grano; además de influir el porcentaje de extracción de sémola, es el factor principal que determina el valor del trigo duro, por lo que la industria pastera requiere concentraciones de proteína 13% en el grano, para asegurar al menos un porcentaje de 12% en la sémola y en la pasta (Clarke, 2000). Con 14.1% de proteína en grano a 14% de humedad, Patronato Oro C2008 supera en una unidad este valor; mismo que es 2.1% superior a 13.8% de la variedad testigo Júpare C2001. En general, el consumidor muestra preferencia por aquellas pastas de color amarillo intenso, por lo que el pigmento en la sémola es otro atributo importante en la producción de pasta, aunque este es afectado por las condiciones de almacenamiento y la actividad enzimática durante la fabricación de las pasta (Borelli et al., 1999). Un índice de 1445 levels in susceptible varieties, causing losses between 30 and 60% depending on the variety and weather conditions (Villaseñor et al., 2003). In all the evaluation cycles, Patronato Oro C2008 showed a resistance reaction to races of the fungus that causes leaf rust (Puccinia triticina) prevailing in southern Sonora, unlike the control Júpare C2001, that during the agricultural cycle 2007-2008 lost its strength. Regarding the partial charcoal of the grain caused by the fungus Tilletia indica, Patronato Oro C2008 has filed a moderate reaction resistance, while the control Júpare C2001 had a resistance effect, even under conditions of strong pressure by artificial inoculation. Experimental evaluations of yield and industrial quality of the grain were conducted during three years in the CENEB, starting from 2006-2007 to 2008-2009. Grain yield of this variety was evaluated in trials under two irrigation methods, two and three auxiliary irrigations made in four planting dates ranging between November 15th and January 1st. Additionally, in the 2008-2009 cycle was evaluated in validation fields with cooperating farmers in the Yaqui Valley, Sonora. During the first evaluation cycle (20062007) in the CENEB, Patronato Oro C2008 outperformed the yield and matched the rate of yellowing of the Platinum variety, susceptible to races of leaf rust that are prevalent in southern Sonora and imported from the United States for planting in the region. In addition to the volume of water used to irrigate the crop and the management provided, weather variations between years and planting dates within them are an important factor for the manifestation of the potential yield in a variety. In all three experimental evaluation cycles, the grain yield averaged 5.6 t ha-1, slightly lower yield at 5.7 t ha-1 of the control Júpare C2001, and even though, its average yield over three irrigations dates varied between 5.9 t ha-1 in 2006-2007 and 4.6 t ha-1 estimated for the 2007-2008 cycle, the rate of color (Minolta b) exceeded 7.7 points from the control´s (Figure 2), which also lost its resistance to leaf rust from the year 2008. In test plots in the Yaqui Valley, it presented similar yields (6.9 and 7.4 t ha-1) to the control´s (6.7 and 7.9 t ha-1), the latter with fungicide application. Hectolitric weight is a parameter used by the milling industry to estimating the amount of semolina that can be extracted from wheat grain and, in this regard, when produced under irrigation, the variety Patronato Oro C2008 exceeds for 7 1446 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 color, b> 24, en sémola estimado con el Colorímetro Minolta, es considerado deseable por la industria pastera italiana (Zorzetto, 2008). Patronato Oro, presenta un elevado índice de pigmento, 28.4, superior en 37% al valor de 20.7 de la variedad testigo Júpare C2001. Agradecimientos El INIFAP-CENEB, a través de la autora principal y coautores, desean agradecer al Dr. Karim Ammar, Jefe del Programa de Mejoramiento de Trigo Cristalino del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT), institución que proporcionó las líneas avanzadas de donde se originó la variedad Patronato Oro C2008. También se agradece el apoyo del personal técnico del Programa de Mejoramiento Genético de Trigo del Campo Experimental Norman E. Borlaug. Literatura citada Chavez-Villalba, G.; Félix-Fuentes, J. L.; Figueroa-López, P.; Fuentes-Dávila, G.; Valenzuela-Herrera, V. y Mendoza-Lugo, J. A. 2010. Patronato Oro C2008: nueva variedad de trigo cristalino para el noroeste de México. Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación. Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias. Centro de Investigación Regional del Noroeste, Campo Experimental Valle del Yaqui. Obregón, Sonora, México. Folleto técnico Núm. 72. 24 p. Borelli, G. M.; Troccoli, A.; Di Fonzo, N. and Fares, C. 1999. Durum wheat lipoxygenase activity and other quality parameters that affect pasta color. Cereal Chem. 76(3):335-340. Clarke, J. M. 2000. Improvement of durum wheat grain quality: Breeding. De “Durum wheat, semolina and pasta quality”. Ed. Abecassis, J.; Autran, J. C.; Feillet, P. INRA (Ed.). Montpellier, France. Dirección General de Normas (DGN). 1996. Norma Mexicana NMX-FF-036-1996. Productos alimenticios no industrializados. Cereales Trigo. (Triticum aestivum L. y Triticum durum Desf.). Especificaciones y métodos de prueba. 11p. Gabriela Chávez-Villalba et al. units of hectolitric weight required for durum wheat in the highest degree of quality “Mexico 1” (NMX-FF-036-1996), so it is considered that its grain allows the extraction of regular semolina levels. Protein content of grains; in addition to influencing the extraction percentage of semolina, is the primary factor that determines the value of durum wheat, so that, the pasta industry requires 13% protein concentration in the grain, to ensure at least a percentage of 12% in the semolina and the pasta (Clarke, 2000). With 14.1% protein in the grain at 14% humidity, Patronato Oro C2008 exceeds this value for one unit; 2.1% higher at 13.8% of the control variety Júpare C2001. In general, the consumer shows a preference for those bright yellow pastas, so that the pigment in the semolina is yet another important attribute in the production of pasta, even though, it is affected by storage conditions and the enzyme activity during the manufacture of pasta (Borelli et al., 1999). A color index, b> 24 in semolina, estimated with Minolta colorimeter is considered desirable by the Italian pasta industry (Zorzetto, 2008). Patronato Oro reveals a high level of pigmentation, 28.4, 37% higher value of 20.7 of the control variety Júpare C2001. End of the English version Oficina Estatal de Información para el Desarrollo Rural Sustentable del estado de Sonora (OEIDRUS), 2010. Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera (SIAP). 2010. SAGARPA. México. http://www. siap.sagarpa.gob.mx/ (consultado en febrero 2012). Sakin, M.; Duzdemir, O.; Sayaslan, A. and Yursel, F. 2011. Stability properties of certain durum wheat genotypes for major quality characteristics. Turkish J. Agric. Fores. 35(4):343-355, doi: 10.3906/tar1004-884. Troccoli, A. Borrelli, G. M.; De Vita, P.; Fares, C. and Di Fonzo, N. 2000. Durum wheat quality: a multidisciplinary concept. J. Cereal Sci. 32:99-113. Villaseñor, E. O. M.; Huerta, E. J.; Leyva, M. S. G.; Villaseñor, M. E. y Espitia, R. E. 2003. Análisis de virulencia de la roya de la hoja (puccinia triticina Ericks.) del trigo (Triticum aestivum L.) en los Valles Altos de México. Rev. Mex. Fitopatol. 21:56-62. Zorzetto, M. 2008. Pata e grano di qualita. un rapporto dificile. Pasta and Pastai. 69:3. Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas Vol.3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 p. 1447-1451 Villa Juárez F2009, variedad de trigo harinero para el noroeste de México* Villa Juárez F2009, variety of bread wheat for northwestern Mexico Víctor Valenzuela-Herrera1§, Guillermo Fuentes-Dávila1, Pedro Figueroa-López1, Gabriela Chávez-Villalba1, José Luis FélixFuentes1 y José Alberto Mendoza-Lugo1 Campo Experimental Norman E. Borlaug. INIFAP. Norman E. Borlaug, km 12. A. P. 155. Cd. Obregón, Sonora. C. P. 85000. Tel. 01 (644) 4145700 Ext. 254. (fuentes. [email protected]), ([email protected]), ([email protected]), ([email protected]). §Autor para correspondencia: valenzuela. [email protected]. 1 Resumen Abstract La variedad Villa Juárez F2009 fue desarrollada en el campo experimental Norman E. Borlaug, en un proyecto colaborativo entre INIFAP y CIMMYT, para las áreas productoras de los estados de Sinaloa, Sonora, Baja California Sur y Baja California en México. Su pedigrí es WBLL1*2/BRAMBLING, y su historial de selección CGSS01B00062T-099Y-099M-099M-099Y-099M-12Y0B. Villa Juárez F2009 cuenta con el registro TRI-122100910 del Catálogo Nacional de Variedades Vegetales del Servicio Nacional de Inspección y Certificación de Semillas. Ésta variedad es de hábito de crecimiento primaveral y resistente a la roya de la hoja (Puccinia triticina), con rendimiento experimental promedio de grano de 5.9 t ha-1 con tres riegos de auxilio, en cuatro fechas de siembra, y de 7.4 t ha-1 con cuatro riegos de auxilio, en cuatro fechas de siembra. En parcelas con agricultores cooperantes del sur de Sonora, Villa Juárez F2009 promedió 7.4 t ha-1 en el ciclo agrícola 2009- 2010, por lo que representa una nueva opción de trigo harinero para los agricultores del noroeste del país. The variety Villa Juárez F2009 was developed in the Norman E. Borlaug Experiment Station, through a collaborative project between the National Research Institute for Forestry, Agriculture and Livestock (INIFAP) and the International Maize and Wheat Improvement Center (CIMMYT) for the producing-areas of the States of Sinaloa, Sonora, Baja California Sur and Baja California in Mexico. Its pedigree is WBLL1*2/BRAMBLING, and its history of selection CGSS01B00062T-099Y-099M-099M-099Y-099M-12Y0B. Villa Juárez F2009 has the record TRI-122-100910 of the National Catalogue of Plant Varieties of the National Seed Inspection and Certification. This variety is of spring growth habit and resistant to the leaf rust (Puccinia triticina), with average experimental yield of 5.9 t ha-1 with three irrigations in four planting dates, and 7.4 t ha-1 with four irrigations in four planting dates. In plots with farmer cooperators in southern Sonora, Villa Juárez F2009 averaged 7.4 t ha-1 in the agricultural cycle from 2009 to 2010, representing a new option for crystalline wheat farmers in the northwest. Palabras clave: Puccinia triticina, mejoramiento, resistencia, roya de la hoja. Key words: Puccinia triticina, improvement, leaf rust, resistance. * Recibido: marzo de 2012 Aceptado: agosto de 2012 1448 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Víctor Valenzuela-Herrera et al. La producción nacional de trigo harinero en 2010 fue de 3.9 millones de toneladas, la cual no fue suficiente para abastecer las necesidades de consumo; ya que, en ese mismo año se importaron 3.3 millones de toneladas de este cereal (OEIDRUS, 2011). Desde hace varios años, la industria regional ha reaccionado habilitando a grupos de agricultores para asegurar reservas mínimas estratégicas para disminuir el riesgo que representa la dependencia de compra a precios fluctuantes del mercado internacional (Melis-Cota, 2008). Domestic production of bread wheat in 2010 was 3.9 million tons, which was not enough to meet the consumption needs, because in that year 3.3 million tons of cereal were imported (OEIDRUS, 2011). For several years, the regional industry has reacted enabling groups of producers to ensure strategic reserve requirements to reduce the risk posed by dependence on purchase prices fluctuating in the international market (Melissa-Cota, 2008). A pesar de la problemática causada por el carbón parcial al inicio de la década de los 80’s, durante el ciclo 1990-1991 se sembraron 220 409 hectáreas de trigo harinero, las cuales representaron 89% del área dedicada a trigo en el estado de Sonora; sin embargo, a partir del ciclo 1994-1995, los trigos cristalinos se consolidaron como la clase de trigo más cultivada en la entidad. La superficie de trigo con permiso único de siembra para el ciclo agrícola 2010-2011 en el estado fue de 292 247 ha, de ésta 87% (254 531 ha) correspondió a la región sur (OEIDRUS, 2011), predominando las variedades de trigo cristalino CIRNO C2008 y Átil C2000 con más de 40% del total de la superficie. Despite the problems caused by the bunt early in the decade of the 80's, during the 1990-1991 cycle 220 409 hectares of bread wheat were planted, representing 89% of the area devoted to wheat in the State of Sonora; however, the cycle from 1994-1995, durum wheat was consolidated as the most cultivated class of wheat in the State. The wheat area sown with single-permit for the 2010-2011 crop season in the State was 292 247 ha, of this 87% (254,531 ha) corresponded to the south region (OEIDRUS, 2011), predominantly crystalline wheat varieties Cirno, C2008 and Átil C2000 with more than 40% of the total surface. Incrementar el potencial de rendimiento sin disminuir la calidad de panificación es difícil, porque el incremento en el rendimiento de grano va generalmente acompañado de un decremento en el contenido de proteína, y consecuentemente en la calidad industrial. El programa colaborativo de mejoramiento del Campo Experimental Norman E. Borlaug, perteneciente al Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), y el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) en el noroeste de México, tiene el objetivo de mejorar la rentabilidad y competitividad del cultivo de trigo harinero mediante la liberación de variedades con una mejor calidad, rendimiento, resistencia a enfermedades y uso eficiente del agua (Figueroa-López et al., 2011). Increasing yield potential without compromising the quality of bread is quite difficult because the increase in grain yield is usually accompanied by a decrease in protein content, and consequently in the industrial quality. The improvement collaborative program of the Norman E. Borlaug Experiment Station, of the National Research Institute for Forestry, Agriculture and Livestock (INIFAP) and the International Maize and Wheat Improvement Center (CIMMYT) in northwestern Mexico, aims to improve profitability and competitiveness of bread wheat through the release of varieties with improved quality, yield, disease resistance and water-use efficiency (Figueroa-López et al., 2011). Aunque el trigo cristalino (Triticum turgidum var. durum) predominó durante el ciclo 2010-2011, el trigo harinero ocupó 30% del área. La roya de la hoja causada por el hongo Puccinia triticina y el carbón parcial por Tilletia indica son las enfermedades más importantes (Figueroa-López et al., 2011). Sin embargo, desde 2000, la importancia de la roya lineal o amarilla (Puccinia striiformis) se ha incrementado, por la aparición en la región de nuevas razas del agente causal. Tacupeto F2001 fue la segunda variedad de trigo harinero más sembrada (12.6%) en el ciclo agrícola 20102011, pero ha mostrado susceptibilidad a la roya amarilla Although bread wheat (Triticum turgidum var. Durum) predominated during the 2010-2011 cycle, the bread wheat occupied 30% of the area. The leaf rust caused by Puccinia triticina and by Tilletia indica Karnal are the most important diseases (Figueroa-López et al., 2011). However, since 2000, the importance of yellow or stripe rust (Puccinia striiformis) has increased by the appearance in the region of new races of the causal agent. The variety Tacupeto F2001 was the second most planted bread wheat (12.6%) in the crop season 2010-2011, but has shown susceptibility to the yellow rust (up to 80% severity) and moderately susceptible to the leaf rust (up to 40% severity), Villa Juárez F2009, variedad de trigo harinero para el noroeste de México (hasta 80% de severidad), y susceptibilidad moderada a la roya de la hoja (hasta 40% de severidad), niveles que hacen necesario el control químico, lo que incrementa los costos de producción del cultivo, por lo que es necesario contar con variedades tolerantes a estas enfermedades (FigueroaLópez et al., 2011). Como resultado de los trabajos de mejoramiento genético para formar variedades de trigo harinero de gluten fuertetenaz llevadas a cabo a partir del ciclo 2008-2009 en el Campo Experimental Norman E. Borlaug (CENEB), para cultivarse en el sur de Sonora, se propuso la liberación de la línea experimental WBLL1*2/BRAMBLING como variedad Villa Juárez F2009 (Valenzuela-Herrera et al., 2011), la cual es de hábito de crecimiento primaveral obtenida en el CIMMYT por hibridación y selección genealógica a partir de la cruza WBLL1*2/BRAMBLING; posteriormente, en F6 se hizo una purificación de espiga por surco en el CENEB por investigadores del INIFAP. Su número de cruzamiento e historial de selección es CGSS01B00062T-099Y-099M-099M-099Y-099M-12Y0B. Las selecciones individuales y en masa se llevaron a cabo alternadamente en las estaciones experimentales de San Antonio Atizapán, Estado de México (M) (19° 17' latitud norte y 2 640 msnm) y el CENEB (Y) (27° 20' longitud y 40 msnm), en Sonora. Las condiciones de riego fueron de temporal regular en la estación del Estado de México y de riego normal en el Valle del Yaqui. Villa Juárez F2009 cuenta con el registro Núm. TRI-122-100910 del Catálogo Nacional de Variedades Vegetales (CNVV) del Servicio Nacional de Inspección y Certificación de Semillas (SNICS). Las evaluaciones de rendimiento y calidad industrial de la variedad Villa Juárez F2009, se realizaron durante los ciclos agrícolas 2008-2009 y 2009-2010 en el CENEB. Villa Juárez F2009 y el testigo de comparación Tacupeto F2001, se evaluaron en varias fechas de siembra con tres y cuatro riegos de auxilio. Villa Juárez F2009 presentó un rendimiento promedio experimental de 6.6 t ha-1, siendo superior al testigo en 100 kg. Las mejores fechas para sembrar la variedad Villa Juárez F2009 son entre el 15 de noviembre y el 1 de diciembre. Los resultados del análisis del rendimiento de grano indicaron que no hubo diferencia significativa entre las dos primeras fechas de siembra, pero sí con las dos fechas de siembra tardías del 15 de diciembre y 1 de enero. Por otra parte Villa Juárez F2009 superó en 231 kilogramos a Tacupeto F2001, cuando se aplicaron tres riegos de auxilio y en 62 kg cuando se aplicaron 4 riegos. En lotes de validación, 1449 levels that require chemical control, thus increasing the crop production´s costs, making it necessary to have these disease-tolerant varieties (Figueroa-López et al., 2011). As a result of genetic improvement to form varieties of bread wheat of strong-tenacious gluten conducted from 2008-2009 cycle in the Norman E. Borlaug Experiment Station (CENEB) to be grown in southern Sonora, proposed the release of the test line WBLL1*2/BRAMBLING as the variety Villa Juárez F2009 (Valenzuela-Herrera et al., 2011), which is of spring growth habit obtained at CIMMYT by hybridization and pedigree selection from the cross WBLL1*2/BRAMBLING; then, at F6 a silk-by-furrow purification was made in the CENEB by INIFAP´s researchers. The number of crossing and selection history is CGSS01B00062T-099Y-099M-099M-099Y-099M-12Y0B. Individual and mass selections were held alternately in the experimental stations of San Antonio Atizapán, State of Mexico (M) (19° 17 'north latitude and 2 640 m) and CENEB (Y) (27° 20' length and 40 meters) in Sonora. The irrigation conditions were of regular rainfed at the station of the State of Mexico and normal irrigation in the Yaqui Valley. Yield evaluations and industrial quality of the variety Villa Juárez F2009 were conducted during 2008-2009 and 20092010 growing seasons in the CENEB. Villa Juárez F2009 and Tacupeto F2001 control comparison were evaluated in several sowing dates three four irrigations. Villa Juárez F2009 showed an average yield of 6.6 t ha experimental-1, higher than the control´s at 100 kg. The best times to plant the variety F2009 Villa Juárez are between 15 November and 1 December. The results of the analysis of grain yield indicated no significant difference between the first two planting dates, but the two later planting dates December 15th and January 1st did show differences. On the other hand, Villa Juárez F2009 exceeded 231 kg to Tacupeto F2001, when applied three irrigations and, 62 kg when applied 4 irrigations. In validation batches, Villa Juárez F2009 showed a potential average yield of 7.4 t ha-1 and a maximum potential yield of 8.1 t ha-1 during the crop season 2009-2010. Villa Juárez F2009 has an average height of 91 cm; its growth cycle is 72 days and 114 tasseling to maturity. The growth habit of the plant is semi-prostrate and has very high frequency of plants with curved flag-leaf, with a color almost absent or very weak of anthocyanin in the atria. Before maturity, the flag-leaf sheath and peduncle of the spike, contains a wax strong and mean, respectively. 1450 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Villa Juárez F2009 mostró un potencial de rendimiento promedio de 7.4 t ha-1 y un potencial máximo de rendimiento de 8.1 t ha-1, durante el ciclo agrícola 2009-2010. Villa Juárez F2009 presenta una altura promedio de 91 cm; su ciclo vegetativo es de 72 días a espigamiento y 114 a madurez fisiológica. El hábito de crecimiento de la planta es semi-postrado y presenta muy alta frecuencia de plantas con hoja bandera curvada, con una coloración casi ausente o muy débil de antocianinas en las aurículas. Antes de madurar, la vaina de la hoja bandera y el pedúnculo de la espiga presentan un contenido de cera fuerte y media, respectivamente. Al madurar, los tallos presentan una médula delgada en sección transversal entre la base de la espiga y el nudo del tallo. La espiga tiene un perfil de bordes paralelos, densidad laxa y longitud muy larga (11 a 12 cm), excluyendo las aristas o barbas que son de longitud corta; produce de 19 a 20 espiguillas, cada espiguilla produce de 2 a 5 granos en el tercio inferior y tercio medio, y de 1 a 4 en el tercio superior. Antes de entrar a la madurez fisiológica del grano, la intensidad del contenido de cera sobre la espiga es fuerte, manteniendo una vellosidad ausente o muy débil en la superficie convexa del ráquis apical. En el tercio medio de la espiga, el hombro de la gluma está ausente o es muy angosto y de forma inclinada, con una punta corta de forma ligeramente curva y una vellosidad externa de extensión mediana. El grano presenta un color blanco, es semi-elíptico, mide 7.04 mm de longitud, 3 mm de ancho, su peso medio es 64 mg y no presenta coloración oscura o es muy tenue al ser tratado con fenol. Villa Juárez F2009 produce entre 15 907 y 19 600 granos m2. Las evaluaciones realizadas de Villa Juárez F2009 y Tacupeto F2001 durante los ciclos agrícolas 2008-2009 y 2009-2010, mostraron diferencias en resistencia a la roya de la hoja, donde Tacupeto F2001 mostró susceptibilidad, mientras que en los años de evaluación, Villa Juárez F2009 mostró una reacción de resistencia. Asimismo, Villa Juárez F2009 mostró una reacción de resistencia a la roya amarilla, mientras que Tacupeto F2001 fue susceptible. Tacupeto F2001 es moderadamente susceptible al carbón parcial, y Villa Juárez F2009 es moderadamente resistente. Estos resultados, son elementos relevantes que otorgan ventaja, seguridad en el comportamiento agronómico y menores costos de producción al utilizar semilla de la variedad Villa Juárez F2009, respecto a la semilla de Tacupeto F2001. Villa Juárez F2009 tiene un peso específico promedio de 81.2 kg Víctor Valenzuela-Herrera et al. At maturity, the stems have a thin cross-sectional section between the base of the spike and the bud of the stem. The spike has a parallel-edged side, loose density and very long length (11 to 12 cm), excluding the edges or barbs which are short, produced from 19 to 20 spikes; each spikelet produces 2 to 5 grains in the lower third and middle third, and 1 to 4 in the upper third. Before the grain physiological maturity, the intensity of the content of wax on the spike is strong, maintaining an absent or very weak hairiness in the convex surface of the apical rachis. In the middle third of the spike, the glume´s shoulder is absent or very narrow and a slant, with a short tip slightly curved shape and a medium length outer hairs. The grain has a white color, is semi-elliptical, measured at 4.7 mm in length, 3 mm wide, with an average weight of 64 mg, with no dark color or very thin when treated with phenol. Villa Juárez F2009 produced between 15 907 and 19 600 grains m2. The evaluations of Villa Juárez F2009 and Tacupeto F2001 during the growing seasons 2008-2009 and 2009-2010, showing differences in resistance to leaf rust, which showed susceptibility Tacupeto F2001, while in the years of evaluation, Villa Juárez F2009 showed a resistance reaction. Also, Villa Juárez F2009 showed a reaction of resistance to yellow rust, while Tacupeto F2001 was susceptible to it. Tacupeto F2001 is moderately susceptible to Karnal bunt, and Villa Juárez F2009 is moderately resistant. These results are important elements that provide convenience, security agronomic performance and lower production costs by using seeds of the variety Villa Juárez F2009, compared to the seeds of Tacupeto F2001. Villa Juárez F2009 has a specific weight of 81.2 kg hl average, 12.2% protein in grain and 11% protein in flour, an overall strength of 345, the elasticity of 4.4, the quality index of 77 and 710 cc of loaf volume. Given the competitive yield of Villa Juárez F2009 with other varieties of wheat, as well as those derived from durum wheat varieties, it is considered that, the area sown with wheat in the region will increase so, along with the varieties Kronstad F2004 and Roelfs F2007 will reduce the imports of grain and flour which have a regional production potential in excess of 600 000 t. It could also be obtained savings of around 18 million pesos not required for the application of fungicides and will help to shape a genetic mosaic diversified to allow for greater regional plant stability. Villa Juárez F2009, variedad de trigo harinero para el noroeste de México hectolitro, 12.2% de proteína en grano y 11% de proteína en harina; la fuerza general de 345, la elasticidad 4.4, el índice de calidad 77 y el volumen de pan 710 cc. Ante los rendimientos competitivos de Villa Juárez F2009 con otras variedades de trigo harinero, así como con los obtenidos por variedades de trigo cristalino, se considera que la superficie de siembra con trigo harinero se incrementará en la región, por lo que junto con las variedades Kronstad F2004 y Roelfs F2007, contribuirá a reducir las importaciones de grano harinero ya que se tendrá un potencial de producción regional superior a las 600 000 toneladas. Además, podría obtenerse un ahorro de alrededor de 18 millones de pesos por no requerirse de la aplicación de fungicidas y contribuirá a conformar un mosaico genético diversificado que permita una mayor estabilidad fitosanitaria regional. La siembra de Villa Juárez F2009 se recomienda para el ciclo de producción otoño-invierno en la región del noroeste de México, que comprende parte de los estados de Baja California Sur, Baja California, Sinaloa y Sonora. El Campo Experimental Norman E. Borlaug multiplica y mantiene las categorías de semilla original y básica de Villa Juárez F2009, y se ha estado incrementando la semilla registrada a través del Patronato para la Investigación y Experimentación Agrícola en el estado de Sonora (PIEAES). En los siguientes ciclos se contará con suficiente semilla en categoría certificada, para abastecer los requerimientos del noroeste de México, donde se recomienda la variedad. Agradecimientos Los autores(as) agradecen a la Coordinadora de Fundaciones Produce (COFUPRO), proyecto 40-2007-0900, por el financiamiento parcial de los trabajos de investigación que condujeron a la obtención de la variedad Villa Juárez F2009. También agradecemos al Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT), por proporcionar las líneas avanzadas de donde se originó la nueva variedad, y a Rigoberto Lepe Lomelí, Ingeniero Ramón Saucedo Cruz, Luis Carlos Aceves Rodríguez, Ingeniero Jesús Hernández Ortiz y Roberto Alamilla Chávez por el apoyo técnico. 1451 Planting of Villa Juárez F2009 is recommended for the production cycle autumn-winter in the northwest region of Mexico, comprising the States of Baja California Sur, Baja California, Sinaloa and Sonora. The Norman E. Borlaug Experiment Station multiplies and keeps the original and basic seed categories of Villa Juárez F2009, and has been recorded by increasing the seed through the Board for Agricultural Research and Experimentation in the state of Sonora (PIEAES). In the following cycles there will be enough certified seed category to supply the requirements for the northwestern Mexico, where the variety is recommended. End of the English version Literatura citada Figueroa-López, P.; Fuentes-Dávila, G.; Cortés-Jiménez, J.M.; Tamayo Esquer, L.M.; Félix-Valencia, P.; Ortiz-Enríquez, E.; Armenta-Cárdenas, I.; Valenzuela-Herrera, V.; Chávez-Villalba, G. y Félix-Fuentes, J. L 2011. Guía para producir trigo en el sur de Sonora. INIFAP-CIRNO, Campo Experimental Norman E. Borlaug. Cd. Obregón, Sonora. Folleto para productores Núm. 39. México. 63 p. Melis-Cota, H. 2008. Situación actual y perspectivas del trigo en el mercado nacional. Mundo lácteo y cárnico 24:28-31. Oficina Estatal de Información para el Desarrollo Rural Sustentable del estado de Sonora (OEIDRUS). 2011. Estadísticas agrícolas. http://www.oeidrussonora.gob.mx/. (consultado septiembre, 2011). Valenzuela-Herrera, V.; Chávez-Villalba, G.; FélixFuentes, J. L.; Figueroa-López, P.; FuentesDávila, G. y Mendoza-Lugo, J. A. 2011. Villa Juárez F2009, variedad de trigo harinero para el noroeste de México. INIFAP. Centro de Investigación Regional del Noroeste, Campo Experimental Valle del Yaqui. Folleto técnico Núm. 85. Cd. Obregón, Sonora, México. 30 p. ISBN:978-607-425-753-3. Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas Vol.3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 p. 1453-1458 Morelos A-2010, nueva variedad de arroz para siembra directa para el centro de México* Morelos A-2010, new rice variety for direct sowing for central Mexico Jorge Salcedo Aceves1 y Edwin Javier Barrios Gómez1§ Campo Experimental de Zacatepec. Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias (INIFAP). Carretera Zacatepec- Galeana S/N, km 0.5. Col. IMMS, C. P 62780. Zacatepec, Morelos. Tel. 01 734 3430230. Ext. 121. §Autor para correspondencia: [email protected]. 1 Resumen Abstract En la zona central de México se siembra el arroz (Oryza sativa L.) en trasplante y directa bajo riego; la mayoría de las variedades se han liberado para trasplante; sin embargo, al usarlas para siembra directa tienen el problema del acame. En 1998 se inicio el mejoramiento del arroz por inducción de mutaciones con el objetivo de obtener una variedad para siembra directa. Para esto, se irradiaron 200 gramos de semilla de la variedad Morelos A-92, en la fuente Gammacell 220 del Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares, con las dosis de rayos gamma 60Co: 20, 25, 30 y 35 krad. Entre 1999 a 2005 se avanzo en la selección de la generación M1 a la M7 dando como resultado 18 líneas uniformes en 2006. En 2007 y 2008 se evaluaron en ensayos de rendimiento en las localidades de Zacatepec y Cuautla, Morelos comparándolas con el testigo comercial Morelos A-98, sobresaliendo las líneas: M7, M14, M16, M17 y M18 por rendimiento superior a 10 t ha-1,moderada resistencia a pirycularia, (Magnaporthe grisea) hábito de crecimiento erecto, altura de planta de 120 cm, resistentes al acame; rendimiento en industria 57% de grano pulido entero; conservando la calidad Morelos (20% de centro blanco). En 2009 estas líneas se validaron en trasplante y siembra directa en parcelas de productores cooperantes en cuatro localidades de Morelos y la M18 sobresalió de las demás por su rendimiento, adaptabilidad y calidad del grano, de tal forma que para el año 2010 fue liberada como nueva variedad de arroz. In central Mexico, rice (Oryza sativa L.) is sowed through transplant and direct under irrigation as well, most of the varieties have been released for transplant; however, when using then for direct sowing they have the problem of lodging. In 1998 began the improvement of rice by induced mutation in order to get a variety for direct-sowing. For this, 200 grams of seeds of the variety Morelos A-92 were irradiated in the source Gammacell 220 of the National Institute for Nuclear Research, with doses of gamma rays 60 Co: 20, 25, 30 and 35 krad. From 1999 to 2005 advance in the selection of the generation M1 to M7, producing 18 uniform lines in 2006. In 2007 and 2008 were evaluated in yield trials in Zacatepec and Cuautla, Morelos, comparing them with the commercial control Morelos A-98; outstanding the lines: M7, M14, M16, M17 and M18 by yield higher than 10 t ha-1, moderate resistance to the rice blast (Magnaporthe grisea), erect growth habit, plant height of 120 cm, resistant to lodging, industrial yield 57% in whole grain, preserving the quality Morelos (20% of white center). In 2009 these lines were validated in transplant and direct sowing in plots of cooperating producers in four sites of Morelos and, M18 excelled the others because of its yield, adaptability and grain quality, so that by the year 2010, it was released as a new variety of rice. * Recibido: marzo de 2012 Aceptado: agosto de 2012 Jorge Salcedo Aceves y Edwin Javier Barrios Gómez 1454 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Palabras clave: Oriza sativa L., arroz de riego, calidad Morelos, tolerancia a enfermedades. Key words: Oryza sativa L., disease tolerance, irrigated rice, Morelos quality. Origen Origin Las radiaciones ionizantes son un instrumento valioso para alterar el genoma; su utilización en el fitomejoramiento permite obtener nuevas formas frecuentemente reduciendo el tiempo para obtenerlas con respecto a los métodos convencionales. Estos radiomutantes permiten incrementar las reservas genéticas de los bancos de germoplasma y pueden ser usados en programas de mejoramiento. Por esto la radioinducción de mutaciones es una técnica auxiliar de reconocida utilidad en el mejoramiento de plantas (Sigurbjonsson y La Chance, 1987). Los resultados exitosos obtenidos por diversos investigadores demuestra que la radioinducción de mutaciones puede ser muy útil para obtener variedades mejoradas de arroz, con alta productividad y resistencia a factores bióticos y abióticos; con la ventaja de que esta técnica permite acortar los periodos de selección y aportar nuevos genes que no estén restringidos a la constitución genética de los progenitores (Deus et al., 1998). Ionizing radiation is a valuable tool for altering the genome; its use in plant breeding allows for new forms often reducing time to get them over conventional methods. These radiomutants allow increasing the gene pools of germplasm banks and can be used in breeding programs. Therefore the radio-induction mutation is an auxiliary technique known for its utility for plant breeding (Sigurbjonsson and La Chance, 1987). The successful results obtained by different researchers showed that, the radio-induction of mutations can be very useful for obtaining improved rice varieties with high productivity and resistance to biotic and abiotic factors, with the advantage that this technique shortens the period of selection and provide new genes that are not restricted to the genetic constitution of its parents (Deus et al., 1998). Así en 1998 se inicio el desarrollo de variedades de porte bajo y grano “calidad Morelos” para su cultivo en siembra directa con la finalidad de mejorar los ingresos de los productores e industriales del arroz en el estado de Morelos y de la zona Centro de México (Jalisco, Michoacán, Estado de México y Guerrero), para conseguir esto se irradiaron 200g de semilla de la variedad Morelos A-92, con las siguientes dosis de rayos Gamma Co60: 20, 25, 30 y 35 Krad. (Kihupi, 1984 y Deus et al., 1998), en la fuente Gammacell 220 del Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares (ININ). Las semillas se sembraron en almácigo y a los 45 días las plántulas se establecieron en el campo. En la generación M1 se evaluó el porcentaje de supervivencia, el número de granos llenos y se cosecho una panícula por planta (Sathyanarayanaiah, 1989). En la M2, se registró la altura y el rendimiento de grano por planta. Del año 2001 a 2005 se avanzo de la generación M3 a la M7 dando como resultado la selección de 18 líneas uniformes, las cuales fueron evaluadas en pruebas preliminares de rendimiento en 2006; en los años 2007 y 2008 fueron evaluadas en un ensayo de rendimiento bajo un diseño de bloques al azar con cuatro repeticiones en las localidades de Zacatepec y Thus in 1998 began the development of varieties of shortstature and grain “quality Morelos” for direct sowing cultivation in order to improve the incomes of rice producers and manufacturers in the State of Morelos and the Center of Mexico (Jalisco, Michoacán, State of Mexico and Guerrero), to achieve this, 200 g of seeds of the variety Morelos A-92 were irradiated, with the following doses of gamma rays Co60: 20, 25, 30 and 35 Krad. (Kihupi, 1972 and Deus et al., 1998), in the source Gammacell 220 of the National Institute for Nuclear Research (ININ). The seeds were sown in a nursery and, at 45 days, the seedlings were established in the field. In the M1 generation the percentage of survival was evaluated, the number of filled grains and a panicle was harvested per plant (Sathyanarayanaiah, 1989). In M2, the height and grain yield per plant were reported. From 2001 to 2005 we advanced from the generation M3 to M7 resulting in the selection of 18 standard lines, which were evaluated in preliminary yield trials in 2006, in the years 2007 and 2008 were evaluated in a yield test under a randomized block design with four replications in Zacatepec and Cuautla, comparing them with the commercial control Morelos A-92 and Morelos A-98, determining its culinary and industrial quality. Of the 18 materials tested the following lines were selected: M7, M14, M16, M17 and M18 for their superior yield higher than 10 t ha-1, moderate resistance to the rice blast, a disease Morelos A-2010, nueva variedad de arroz para siembra directa para el centro de México Cuautla comparándolas con el testigo comercial Morelos A-92 y Morelos A-98 y se determinó la calidad culinaria e industrial del grano. De los 18 materiales evaluados, fueron seleccionadas las líneas: M7, M14, M16, M17 y M18 por su rendimiento superior a 10 t ha-1, moderada resistencia al avanamiento del grano, enfermedad causada por el hongo Magnaporthe grisea; hábito de crecimiento erecto, altura de planta de 110 cm, resistencia al acame; el rendimiento en la industria es 60% de grano pulido entero; conservan la calidad del arroz de Morelos, la forma de su grano es alargada con 20% de centro blanco. Éstos materiales se recomiendan para su establecimiento en siembra directa lo cual permitirá un ahorro en los costos de producción del cultivo en comparación con el sistema de trasplante; se adaptan a las condiciones de clima y suelo de las zonas arroceras alta y baja del estado de Morelos y de la zona Central de México. En 2009 las líneas se validaron en parcelas de productores cooperantes y en el año 2010 la línea M18 se registró como la nueva variedad Morelos A-2010. caused by the fungus Magnaporthe grisea; erect growth habit, plant height of 110 cm, lodging resistance; yield in the industry is 60% of whole grain; preserve the quality of Morelos, with elongated-shaped grain, 20% white center. These materials are recommended for establishment in direct sowing which will allow savings in the cost of crop production compared to the transplant system; being adapted to the climate and soil conditions of high and low ricegrowing areas of the State of Morelos and Central Mexico. In 2009 the lines were validated in fields of cooperating farmer and, in 2010, M18 was recorded as the new variety Morelos A-2010. Seedling The seedling’s height at 10 days after planting is 3 cm, the length of the mesocotyl is 10 mm on the seventh day of the seeds germinated in the dark, and the coleoptile´s length on the seventh day of the germinated seeds in darkness is 3 mm. Plántula Flowering La altura de plántula a los 10 días después de la siembra es de 3 cm, la longitud del mesocótilo es de 10 mm a los siete días de germinadas las semillas en la oscuridad, la longitud del coleóptilo a los siete días de germinadas las semillas en la oscuridad es de 3 mm. Inflorescence Floración Inflorescencia Las glumas del grano son pubescentes hacia el ápice de la lema y la palea, el estigma es sin color, la antesis es de 102 días después del trasplante. El nudo del tallo es predominante de color verde y dorado del entrenudo. La planta tiene buena habilidad de amacollamiento y hábito erecto de de crecimiento. Las hojas son poco pubescente, longitud de 52 cm y anchura de 1.1 cm, color predominante verde, posición erecta del ápice y de la hoja bandera. La lígula con color amarillo y de forma hendida. Tamaño pequeño de las aurículas. 1455 The grain husks are hairy towards the apex of the lemma and the palea, the stigma is colorless, the anthesis is 102 days after transplantation. The node of the stem is predominantly green and gold of the internode. The plant has a good tillering ability and erects growth habit. The leaves are slightly pubescent, 52 cm length and 1.1 cm width, predominantly green, erect apex and leaf flag. The ligule with yellow color and ragged. Small sized auricles. Maturity Characteristics of adult plant This variety has a physiological maturity of 138 days after transplantation, the stem height is 112 cm and is predominantly resistant to lodging, making it different from the variety Morelos A-98, which has a height 140 cm, classified as intermediate, which does not Jorge Salcedo Aceves y Edwin Javier Barrios Gómez 1456 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Madurez Características de planta adulta Esta variedad tiene una madurez fisiológica de 138 días después del trasplante, la altura del tallo es de 112 cm y es resistente predominante al acame; lo que la hace diferente a la variedad Morelos A-98 que tiene una altura 140 cm, que se clasifica una planta intermedia, lo que no la hace resistente al acame (Salcedo, 1998). La panícula o inflorescencia tiene una longitud de 29 cm, la excersión de la panícula es moderadamente emergida (5 cm). La espiguilla, es ausente en el aristado y la relación grano/paja es 1.3. La anchura de la semilla es de 3.4 mm, el espesor es de 2.3 mm y el peso de mil semillas es de 40 g. Características de calidad del grano La longitud del grano del arroz descascarado, integral o sin pulir es de 8.2 mm y su anchura es de 2.8 mm. El espesor del grano es 2.1 mm, el color predominante del pericarpio es crema claro y sin olor. El contenido de amilosa del arroz pulido es 25%, el endospermo es traslúcido, con centro blanco mayor a 20%, el peso de mil granos es de 32 g y una intermedia temperatura de gelatinización. Las características de calidad molinera y culinaria de las variedades Morelos A-98 y Morelos A-2010 se muestran en el Cuadros 1. make it resistant to lodging (Salcedo, 1998). Panicle or inflorescence has a length of 29 cm the exertion of the panicle is moderately surfaced (5 cm). The spikelet is absent in the awn and the ratio grain/straw is 1.3. The width of the seed is 3.4 mm, the thickness is 2.3 mm and, the thousand seed weight, 40 g. Characteristics of grain quality The length of the husked grain, whole or unpolished is 8.2 mm and is 2.8 mm width. The thickness of the grain is 2.1 mm; the predominant color of the pericarp is clear and odorless cream. The amylose content of milled rice is 25%, the endosperm is translucent with a white center of more than 20%; the thousand grain weight is 32 g and, has an intermediate gelatinization temperature. The milling and culinary quality´s characteristics of the varieties Morelos A-98 and Morelos A-2010 are shown in Table 1. Adaptation and yield The results for yield and stability (Eberhart and Russell, 1966) indicated that, the variety Morelos A-2010 has performed well in the rice-producing regions of the State of Morelos. Under irrigation conditions by transplant, this variety´s response is quite excellent in environmental conditions of the “high” areas (1 000-1 400 m) and “low” Cuadro 1. Características de calidad molinera y culinaria de grano de las variedades Morelos A-98 y Morelos A-2010. Table 1. Milling and culinary quality´s characteristics of the varieties Morelos A-98 and Morelos A-2010. Características Arroz moreno (%) Arroz pulido (%) Arroz entero (%) Arroz medio grano (%) Centro blanco (%) Largo (mm) Forma Amilosa (%) Álcali Consistencia del gel Calidad culinaria Morelos A-98 78 68 55 10 > 20 7.2 a 7.6 Ancha 25 Intermedio Media Buena Adaptación y rendimiento Los resultados obtenidos en las evaluaciones para rendimiento y estabilidad (Eberhart y Russell, 1966) indican que la variedad Morelos A-2010 tiene buen comportamiento Morelos A-2010 78 70 57 5 > 20 7 a 7.4 Ancha 25 Intermedio Media Buena (800-1 000 m) of Morelos. Responding favorably to the southern States of Mexico, Puebla, Michoacán, Jalisco and northern Guerrero (Mountain), just as well as the variety Morelos A-98. The experimental average yield of this variety compared to Morelos A-92 and A-98 in the years 2007 and 2008 is shown in Table 2. Morelos A-2010, nueva variedad de arroz para siembra directa para el centro de México en las regiones productoras de arroz del estado de Morelos. Bajo condiciones de riego por trasplante esta variedad presenta excelente respuesta a las condiciones ambientales de las zonas “alta” (1 000-1 400 msnm) y “baja” (800-1 000 msnm) de Morelos. Puede responder favorablemente al sur de los estados de México, Puebla, Michoacán, Jalisco y norte de Guerrero (Montaña) al igual que la variedad Morelos A-98. El rendimiento medio experimental de esta variedad en comparación con Morelos A-92 y A-98 en los años de 2007 y 2008 se muestra en el Cuadro 2. Disponibilidad de semilla Semilla categoría básica de la variedad Morelos A-2010 está disponible para todos los productores en el Campo Experimental Zacatepec, Morelos, en cantidades limitadas, si fuera el caso de necesitar volúmenes grandes es necesario hacer la solicitud un año antes para poder incrementarla. 1457 Seed availability Basic category seeds of the variety Morelos A-2010 is available to all the producers in the Experimental Field Zacatepec, Morelos, in limited quantities, if needed for larger volumes it is necessary to apply a year before, in order to increase it. Conclusions The generation of mutants is a feasible method for rice, creating new chromosomal arrangements. The mutant plant of small stature were presented in Morelos A-92, in populations of the M 2 generations whose seeds were irradiated with doses between 25 and 35 krad. A new variety of short-straw and high Cuadro 2. Rendimiento (kg ha-1) de las variedades Morelos A-92, Morelos A-98 y Morelos A-2010 en dos localidades del estado de Morelos. Ciclo primavera- verano 2007 y 2008. Table 2. Yield (kg ha-1) of the varieties Morelos A-92, Morelos A-98 and Morelos A-2010 in two locations in the State of Morelos. Spring-Summer 2007 and 2008. Localidad Morelos A-92 Morelos A-98 Morelos A-2010 2007 2008 2007 2008 2007 2008 Cuautla 16000 11900 16400 12992 15930 11727 Zacatepec 13400 10300 15500 11400 15400 10780 Media 14700 11100 15950 12196 15665 11254 Conclusiones La generación de mutantes es un método factible en arroz, la cual crea nuevos arreglos cromosómicos. Las plantas mutantes de porte bajo se presentaron en la variedad Morelos A-92 en poblaciones de la generación M2 cuyas semillas fueron irradiadas con dosis entre 25 y 35 krad. Se obtuvo una nueva variedad de paja corta y de alto rendimiento, con las mismas características de las variedades Tipo Morelos, la cual dio origen a la variedad Morelos A-2010. Agradecimientos Al apoyo financiero proporcionado por la Fundación Produce Morelos, A. C. al cultivo de arroz en Morelos. yield was obtained, with the very same characteristics of Morelos type varieties, creating the variety Morelos A-2010. End of the English version Literatura citada Deus, J. E.; Leyva, A. V. y Pérez, A. V. I991. Empleo de la inducción de mutaciones y el cultivo de tejidos en el programa de mejoramiento del arroz Oryza sativa L., de Cuba. Plant Mutation Breeding for Crop Improvement. International Atomic Energy Agency. Vienna. Vol. 2:445-461. 1458 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Kihupi, H. N. 1984.Utilization of induced mutants for rice improvement in Tanzania. Cereal grain protein improvement. International Atomic Energy Agency. Vienna. 81-86 pp. Eberhart, S. A. and Russell, W. A. 1966. Stability parameters for comparing varieties. Crop Sci. 6:36-40. Reddy, P. R. and Sathyanarayanaiah, K. 1980. Inheritance of aroma in rice. Indian J. Genet. Plant Breed. 40:327-329. Salcedo, A. J. 1998. Morelos A-98 variedad de arroz para Morelos y otros estados de la república. Folleto técnico Núm. 21. INIFAP-CIRCE- Campo Experimental Zacatepec. Zacatepec, Morelos. México. 9 p. Jorge Salcedo Aceves y Edwin Javier Barrios Gómez Sathyanarayanaiah, K. 1989. Que hacer y qué no hacer en el fitomejoramiento con mutaciones. II Seminario Nacional. Uso de la irradiación en fitomejoramiento. 99-109 pp. Sigurdjonsoon, B. and La Chance, L. E. 1987. The international atomic energy agency and the green revolution. IAEA. Bulletin 29(3):38-42. Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas Vol.3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 p. 1459-1466 Dorado, nueva variedad de frijol pinto para el estado de Chihuahua* Dorado, new variety of pinto beans for the State of Chihuahua Mayra D. Herrera1, José Cruz Jiménez-Galindo1§ y Rigoberto Rosales Serna2 CEVAG- INIFAP- Durango. Carretera Durango-El Mezquital, km 4.5. Durango, Durango, México. C. P. 34170. Tel. 01 625 5822258. ([email protected]). CESICH- INIFAP Chihuahua. Avenida Hidalgo 1213, Col. Centro. Cuauhtémoc, Chihuahua. México. C. P. 31500. Tel. 01 618 8260433. ([email protected]. mx). §Autor para correspondencia: [email protected]. 1 2 Resumen Abstract En Chihuahua, el frijol de grano pinto es la principal clase comercial producida por los agricultores de temporal. En la actualidad se requieren variedades de frijol pinto con alto rendimiento de grano, el cual debe mostrar aceptación en el mercado local y nacional. El objetivo fue desarrollar una variedad de frijol superior a Pinto Saltillo en precocidad, tamaño de grano y calidad comercial. En el INIFAP-Durango se generó la variedad Dorado (PT08004), con el método genealógico, a partir de la cruza entre Pinto Mestizo y Pinto Saltillo [(Pinto Mestizo/Pinto Saltillo)-10-6]. Esta variedad mostró rendimiento promedio de 1,554 kg ha-1 y fluctuaciones entre 617 kg ha-1 hasta 3 706 kg ha-1. En promedio Dorado, comparado con Pinto Saltillo, resultó significativamente más precoz a madurez (89 vs 97 días) y mostró mayor peso de 100 semillas (32 g vs 29 g). El hábito crecimiento de Dorado es de enredadera indeterminada, con guías cortas no trepadoras, el promedio de altura del dosel es de 31 cm y la guía crece 89 cm. El grano de Dorado pesa 32 g/100 semillas y tiene un intervalo entre 26 y 47 g/100 semillas. El grano es transversalmente elíptico, longitudinalmente elíptico-cuboide y tiene color crema de la testa, pintas abundantes de color café y su hilio es amarillo. Dorado mostró tolerancia a la antracnosis y roya; así como valores medios y altos de susceptibilidad a tizón común y pudriciones de raíz. Ésta variedad está en proceso de difusión In Chihuahua, pinto beans are the main commercial class produced by the rainfed-farmers. Currently, high-grain yield pinto beans varieties are required, showing acceptance in the local and national market. The aim was to develop a superior variety of beans than Pinto Saltillo, in earliness, grain size and commercial quality. In the INIFAP-Durango, the variety Dorado (PT08004) was generated, with the genealogic method from the cross between Pinto Mestizo and Pinto Saltillo [(Pinto Mestizo/Pinto Saltillo)-10-6]. This variety showed average yield of 1 554 kg ha-1 and fluctuations between 617 kg ha-1 to 3 706 kg ha-1. On average, Dorado compared to Pinto Saltillo was significantly earlier in maturity (89 vs 97 days) and showed greater weight of 100 seeds (32 g vs 29 g). The growth habit of Dorado is of indeterminate vine, with short non-climbing guides, the average canopy height is 31 cm and the guide grows 89 cm. Dorado grains weigh 32 g/100 seeds and has a range between 26 and 47 g/100 seeds. The grain is transversely elliptical, longitudinally elliptical-cuboid and has a cream-colored seed coat, rich brown paints and the hilum is yellow. Dorado showed tolerance to anthracnose and rust, as well as medium and high values of susceptibility to the common blight and root rot. This variety is in the process of diffusion to determine its potential for adoption, adaptability and potential to increasing the yield and quality of pinto beans produced in Chihuahua. * Recibido: febrero de 2012 Aceptado: julio de 2012 1460 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 para establecer sus posibilidades de adopción, adaptabilidad y potencial para incrementar el rendimiento y la calidad del frijol pinto producido en Chihuahua. Palabras clave: Phaseolus vulgaris, calidad, productividad, mercado. En 2010, en el estado de Chihuahua, se cosecharon con frijol común (Phaseolus vulgaris L.) 153 mil hectáreas y se produjeron 126 mil toneladas de grano, con un rendimiento medio de 830 kg ha-1 (SIAP, 2011). En los últimos años se ha registrado especialización en los productores de temporal para producir frijol pinto en Chihuahua debido a la aceptación de mercado registrada en la variedad Pinto Saltillo (Ávila et al., 2009). Los productores y comerciantes de frijol consideran que Pinto Saltillo es una buena opción debido a la mayor duración de vida de anaquel y al incremento del precio pagado al productor. El grano de la variedad Pinto Saltillo muestra un peso promedio de 30 g/100 semillas, lo cual se considera como pequeño según el criterio de los productores, comerciantes y consumidores. Las semillas grandes (entre 35 y 45 g/100 semillas) son las más aceptadas en la industria empacadora, por lo que los productores y acopiadores rurales buscan este tipo de grano y le otorgan un sobreprecio. El desarrollo de nuevas variedades debe combinar la tolerancia al oscurecimiento acelerado de la testa y tener tamaño más grande en relación con la variedad Pinto Saltillo, considerado actualmente como referencia de calidad. Además, se requieren variedades de ciclo precoz (85 días a madurez) para incrementar el grado de certidumbre de la cosecha, mediante la reducción de riesgos ocasionados por la escasa humedad y temperaturas bajas registradas al final del periodo de llenado de grano del frijol. Con ello, se reducirán los problemas productivos, se mejorará la comercialización y se incrementarán los beneficios obtenidos por los agricultores dedicados al cultivo de frijol. El programa de frijol del INIFAP-Durango, desarrolló un grupo de variedades mejoradas frijol pinto (Rosales et al., 2009), las cuales fueron validadas para determinar su adaptación en Chihuahua y otras entidades del Altiplano Semiárido de México. Entre las variedades evaluadas entre 2007 y 2010 por el programa de frijol del INIFAPDurango se encuentra Dorado, la cual fue seleccionada en Chihuahua con base en su precocidad y nivel de tolerancia a los factores ambientales que reducen la productividad y calidad del grano de frijol. Entre los factores que reducen la Mayra D. Herrera et al. Key words: Phaseolus vulgaris L., quality, market, productivity. In 2010, in the State of Chihuahua, 153 hectares were harvested of common bean (Phaseolus vulgaris L.) and produced 126 thousand tons of grain, with an average yield of 830 kg ha-1 (SIAP, 2011). In recent years there has been specializing in rainfed producers to produce pinto beans in Chihuahua, because of the registered market acceptance of Pinto Saltillo (Ávila et al., 2009). The producers and traders believe that Pinto Saltillo is a good option, because of its longer shelf-life and the increased price paid to the producers. The grain of Pinto Saltillo shows an average weight of 30 g/100 seeds, considered small at the discretion of the producers, traders and consumers as well. Large seeds (35 to 45 g/100 seeds) are the most accepted in the packing industry, so that the rural producers and collectors are looking for this type of grain, giving even an overpaid. The development of new varieties must combine the tolerance of testa darkening accelerated and also have a larger size in relation to Pinto Saltillo’s; seen as the quality reference. In addition, it requires earlier cycle varieties (85 days to maturity) to increase the certainty of the harvest by reducing risks caused by low humidity and low temperatures recorded at the end of the grain-filling period of the beans. This will reduce the production problems, improving the marketing and increasing the benefits accruing to the farmers. The bean program of the INIFAP-Durango developed a set of improved pinto varieties (Rosales et al., 2009), which were validated to determine its adaptation in Chihuahua and other entities in the semiarid highlands of Mexico. Among the varieties evaluated between 2007 and 2010 by the bean program of the INIFAP-Durango is Dorado, selected in Chihuahua based on its earliness and tolerance to environmental factors that would reduce its productivity and grain quality. Among the factors that reduce the productivity of beans in Chihuahua stands the moisture stress caused by shortage of rainfall and the soil´s conditions, such as sandy soils, shallow and low moisture retention capacity. In Chihuahua, low levels of available soil moisture and high environmental demand periods cause water stress in plants and thereby decreasing the yield and grain quality. For a few years, low temperatures since late September caused frosts and therefor total loss of the crop. Considering this, varieties Dorado, nueva variedad de frijol pinto para el estado de Chihuahua productividad del frijol en Chihuahua sobresale el estrés de humedad ocasionado por escases de lluvia y las condiciones edáficas, como son suelos arenosos, poco profundos y con baja capacidad de retención de humedad. En Chihuahua, los niveles bajos de humedad aprovechable en el suelo y la demanda ambiental alta ocasionan periodos de estrés hídrico en las plantas y con ello se disminuye el rendimiento y calidad del grano. Algunos años las temperaturas bajas registradas desde finales de septiembre ocasionan heladas y pérdidas totales del rendimiento de frijol. Por ello, son recomendables variedades de ciclo precoz (85 días a madurez) y que ajusten su ciclo biológico en respuesta a la disponibilidad de agua y variación de la temperatura (Rosales et al., 2004). Otro factor que reduce el rendimiento y calidad del frijol en Chihuahua son las enfermedades, entre las que sobresalen antracnosis (Colletotrichum lindemuthianum), roya (Uromyces appendiculatus var. appendiculatus) y tizón común (Xanthomonas campestris= axonopodis pv. phaseoli) (Ibarra et al., 2009). Para afrontar la problemática de producción del frijol en Chihuahua, es necesario generar variedades mejoradas de ciclo precoz, adaptadas al estrés hídrico, tolerantes a las enfermedades y con grano de alta calidad comercial. El programa de frijol del INIFAPDurango generó la variedad Dorado, la cual mostró alto rendimiento, aunque estadísticamente más bajo que Pinto Saltillo, pero resultó más precoz y produjo grano de tamaño (peso de 100 semillas) significativamente mayor en relación con dicha variedad (Cuadro 1). La variedad mejorada de frijol Dorado se originó de la cruza simple entre Pinto Mestizo y Pinto Saltillo, realizada en el INIFAP-Durango (Rosales et al., 2009). El objetivo del cruzamiento fue obtener líneas mejoradas precoces, adaptadas en áreas con lluvia escasa (350480 mm), resistentes a enfermedades, testa tolerante al oscurecimiento y grano de mayor tamaño (35-45 g/100 semillas) en relación con Pinto Saltillo (30 g/100 semillas). La variedad Pinto Mestizo, se utilizó como fuente de genes para precocidad, tamaño grande de la semilla (42 g/100 semillas) (Rosales et al., 2004), adaptación en condiciones limitadas de humedad y calidad comercial del grano. Pinto Saltillo se utilizó por su resistencia al oscurecimiento acelerado de la testa del grano (Sánchez et al., 2009) y adaptación productiva en los sistemas de cultivo utilizados en Durango. 1461 of early cycle are recommended (85 days to maturity) and adjust their life cycle in response to the water availability and temperature variation (Rosales et al., 2004). Another factor that reduces the yield and quality of beans in Chihuahua are diseases, such as anthracnose (Colletotrichum lindemuthianum), rust (Uromyces appendiculatus var. Appendiculatus) and common blight (Xanthomonas campestris pv. axonopodis. Phaseoli) (Ibarra et al., 2009). To address the problem of bean production in Chihuahua, it is necessary to generate improved varieties of early cycle, adapted to water stress, disease tolerant and high-quality grain. The program of the INIFAP-Durango generated the bean variety Dorado, which showed high yield, although statistically lower than Pinto Saltillo, but it was produced earlier and with a grain size (100 seed weight) significantly increased in relation to that variety (Table 1). The improved bean variety Dorado originated from the single cross between Pinto Mestizo and Pinto Saltillo, held at the INIFAP-Durango (Rosales et al., 2009). The aim of the cross was to obtain early breeding lines adapted in areas with low rainfall (350-480 mm), resistant to diseases, tolerant to the seed coat darkening and with larger grain (35-45 g/100 seeds) in compared to Pinto Saltillo (30 g/100 seeds). Pinto Mestizo was used as a source of genes for early flowering, large seed size (42 g/100 seeds) (Rosales et al., 2004), adaptation in conditions of limited moisture and commercial quality of the grain. Pinto Saltillo was used for its resistance to the rapid darkening of the testa of the grain (Sánchez et al., 2009) and adaptation of production in farming systems used in Durango. Within the development of Dorado, the method of breeding pedigree (genealogic), which involves crossing the parents, followed by individual selection (F2) and mass (F3 and up). The selection criteria were disease tolerance, earliness, and yield and grain quality. The original crossing (F1) was obtained in 2003 and advanced to the F2 generation in Los Mochis, Sinaloa during the autumn-winter, 20032004. In 2004 there were individual selections (F0) in Durango, based on the plant´s vigor, disease tolerance, pods filling and commercial quality of the grain. The plants were selected with the highest weight of 100 seeds to increase the chances of obtaining lines with larger grain compared to Pinto Saltillo, between 31-34 g/100 seeds (Sánchez et al., 2009). Mayra D. Herrera et al. 1462 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Cuadro 1. Características de la variedad de frijol Dorado comparado con Pinto Saltillo en evaluaciones realizadas en el Altiplano de México. Table 1. Characteristics of the variety Dorado compared to Pinto Saltillo in evaluations in the highlands of Mexico. Localidad/año Variedad Días a madurez Rendimiento kg ha-1 Peso de 100 semillas (g) Madero, Dgo. 2008 Madero, Dgo. 2008 Durango, Dgo. 2008 Durango, Dgo. 2008 Calera, Zac. 2008 Calera, Zac. 2008 Sandovales, Ags. 2008 Sandovales, Ags. 2008 Durango, Dgo. 2007 Durango, Dgo. 2007 Madero, Dgo. 2007 Madero, Dgo. 2007 Durango, Dgo. 2009 Durango, Dgo. 2009 Bachíniva, Chih. 2009 Bachíniva, Chih. 2009 Guerrero, Chih. 2009 Guerrero, Chih. 2009 La Marta, Chih. 2009 La Marta, Chih. 2009 N. Casas G., Chih. 2009 N. Casas G., Chih. 2009 Carbajal A., Chih. 2009 Carbajal A., Chih. 2009 B. Juárez, Chih. 2009 B. Juárez, Chih. 2009 Pabellón, Ags. 2009 Pabellón, Ags. 2009 Riva Palacio, Chih. 2010 Riva Palacio, Chih. 2010 Campo 29 ½, Chih. 2010 Campo 29 ½, Chih. 2010 Cusihuiriachi, Chih. 2010 Cusihuiriachi, Chih. 2010 El Molino, Chih. 2010 El Molino, Chih. 2010 Promedio Promedio Media General * CV (%) ** DMS0.05 Dorado P. Saltillo Dorado P. Saltillo Dorado P. Saltillo Dorado P. Saltillo Dorado P. Saltillo Dorado P. Saltillo Dorado P. Saltillo Dorado P. Saltillo Dorado P. Saltillo Dorado P. Saltillo Dorado P. Saltillo Dorado P. Saltillo Dorado P. Saltillo Dorado P. Saltillo Dorado P. Saltillo Dorado P. Saltillo Dorado P. Saltillo Dorado P. Saltillo Dorado P. Saltillo 91 93 96 97 91 95 --91 96 81 86 90 97 84 90 95 102 96 117 86 95 86 91 85 90 --89 94 84 90 89 93 98 100 89b 97a 93 1 1 1 478 1 278 1 421 1 249 1 737 2 389 1 949 2 182 1 690 1 230 1 172 1 775 2 152 3 072 1 675 1 572 3 706 3 387 1 478 1 288 1 057 1 614 618 859 716 981 734 1 404 1 001 967 --879 890 1 232 878 1 554b 1 734a 1 644 15 100 37 30 34 30 47 35 36 33 38 31 33 29 41 39 27 27 37 33 34 27 31 28 26 26 26 25 30 26 26 25 28 27 27 26 26 25 32ª 29b 31 7 1 CV= coeficiente de variación; **DMS= diferencia mínima significativa. a-bLiterales que denotan diferencias altamente significativas (p< 0.01) entre variedades a través de ambientes. * Dorado, nueva variedad de frijol pinto para el estado de Chihuahua En el desarrollo de Dorado se utilizó el método de mejoramiento genético de pedigrí (genealógico), que implica el cruzamiento de los progenitores, seguido de selección individual (F2) y en masa (F3 en adelante). Los criterios de selección fueron la tolerancia a enfermedades, precocidad, rendimiento y calidad de grano. El cruzamiento original (F1) se obtuvo durante 2003 y se avanzó a la generación F2 en Los Mochis, Sinaloa durante el ciclo otoño-invierno de 2003-2004. En 2004 se realizaron selecciones individuales (F2) en Durango, con base en el vigor de la planta, tolerancia a enfermedades, carga de vainas y calidad comercial del grano. Se seleccionaron las plantas con mayor peso de 100 semillas, para incrementar las posibilidades de obtener líneas con grano de mayor tamaño en comparación con Pinto Saltillo, la cual muestra entre 31-34 g/100 semillas (Sánchez et al., 2009). Las plantas F3 seleccionadas se avanzaron generacionalmente durante el ciclo otoño-invierno de 2004-2005 en Los Mochis, Sinaloa. En el ciclo primavera-verano de 2005 se evaluaron en Durango y Francisco I. Madero las familias (F4) en un vivero de observación, sin repeticiones, para seleccionar aquellas que mostraron tolerancia a las enfermedades y grano de mayor calidad comercial, la cual se evaluó de manera visual. La semilla F5 de las familias seleccionadas se avanzó generacionalmente en Los Mochis, Sinaloa, en el invierno 2005-2006. Después, en el ciclo primavera-verano de 2006 se sembró un vivero de observación de las líneas de mejor calidad del grano, entre las cuales sobresalió la línea Pinto Mestizo/Pinto Saltillo-10-6. En este ciclo se obtuvieron nuevamente selecciones individuales con base en el tamaño y apariencia física del grano. Las líneas F7 seleccionadas en 2006 se incrementaron en Los Mochis, Sinaloa y después de la cosecha sólo se seleccionaron las líneas F8 que mostraron mejor calidad del grano, clasificada con base en el tamaño, color y forma. La línea Pinto Mestizo/Pinto Saltillo 10-6 se codificó como PT08004 y se incluyó nuevamente en viveros de observación, para evaluarla con base en su uniformidad, tolerancia a las enfermedades y adaptación en el estado de Durango. En el ciclo otoño-invierno de 2008-2009 se reprodujo semilla de la línea PT08004 en Los Mochis, Sinaloa y durante 2009-2011 se evaluó en 17 ambientes de Durango, Chihuahua, Zacatecas y Aguascalientes, donde obtuvo un rendimiento promedio de 1 554 kg ha-1. Debido a la aceptación que tuvo la línea PT08004, entre los productores y encargados de empresas comercializadoras de granos y semillas, se decidió registrarla como variedad comercial con el nombre de Dorado. 1463 The selected F3 plants were advanced by generations during the autumn-winter cycle, 2004-2005 in Los Mochis, Sinaloa. In the spring-summer 2005 were evaluated in Durango and Francis I. Madero the families (F4) in a nursery for observation, without repetition to select those that showed tolerance to disease and higher commercial grain quality, evaluated visually. F5 seeds of the selected families were moved generationally in Los Mochis, Sinaloa, in the winter of 2005-2006. Then, in the spring-summer 2006, they were planted in a nursery to observe the lines of better grain quality, among which stood the line Pinto Mestizo/ Pinto Saltillo-10-6. In this cycle individual selections were obtained once more, based on the size and physical appearance of the grain. F7 lines selected in 2006 were incremented in Los Mochis, Sinaloa and after the harvest, only the F8 lines that showed better grain quality were selected, classified based on size, color and shape. The line Pinto Mestizo/Pinto Saltillo 10-6 was coded PT08004 and included observation nursery again to evaluate it based on its uniformity, disease tolerance and adaptation in the State of Durango. In the autumn-winter 2008-2009 was reproduced PT08004, seed line in Los Mochis, Sinaloa, and during 2009-2011 was evaluated in 17 environments of Durango, Chihuahua, Zacatecas andAguascalientes, obtaining an average yield of 1 554 kg ha-1. Due to the acceptance that the PT08004 line had between the producers and marketers responsible for grain and seeds, it was decided to register as a commercial variety under the name Dorado. The bean variety Dorado received the registration code (FRI076-240512) in the National Catalogue of Plant Varieties. This variety shows an indeterminate vine growth and short non-climbing guides, equivalent to the prostrate indeterminate growth habit (type III) (CIAT, 1984). The average height of the canopy of this variety is 31 cm and the length of the guide can reach up to 89 cm. Dorado blooms between 34 and 47 days after planting and mature at an average of 89 days, with fluctuations between 81 and 98 days. In this range, the period between flowering and maturity is influenced by the characteristics of the planting site. In experimental trials and commercial plantings of beans made in Chihuahua, Dorado has shown tolerance to most races of anthracnose, rust and common blight. Dorado is sensitive to the photoperiodism and when planted under irrigation and, the days are long and warm enough (close to 14 hours of sunlight and temperatures 1464 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 La variedad de frijol Dorado recibió un código de registro (FRI-076-240512), en el Catálogo Nacional de Variedades Vegetales, los cuales fueron otorgados por el Servicio Nacional de Inspección y Certificación de semillas (SNICS, 2011). Esta variedad muestra tipo de crecimiento con enredadera indeterminada y guías cortas no trepadoras (SNICS, 2001), lo cual es equivalente con el hábito de crecimiento indeterminado postrado (Tipo III) (CIAT, 1984). La altura promedio del dosel de esta variedad es de 31 cm y la longitud de la guía puede alcanzar 89 cm. Dorado florece entre 34 y 47 días después de la siembra y madura en un promedio de 89 días después de la siembra, con fluctuaciones entre 81 y 98 días. En esta variedad, el periodo entre la floración y madurez es influenciado por las características del sitio de siembra. En pruebas experimentales y siembras comerciales de frijol, realizadas en Chihuahua, Dorado ha mostrado tolerancia a la mayoría de las razas de antracnosis, roya y tizón común. Dorado es sensible al fotoperiodo y cuando se siembra en condiciones de riego y los días son largos y cálidos (cercanos a 14 h de luz solar y temperaturas superiores a 25 °C) se incrementa la duración de sus etapas de desarrollo, por lo que es posible observar una duración del ciclo biológico entre 97 y 110 días. Por el contrario, en sitios cálidos donde se siembra en condiciones de riego durante el invierno y los días son cortos (11 h de luz solar) el frijol inicia la floración de manera temprana (30-35 días después de la siembra) y madura anticipadamente (70-80 días después de la siembra). Lo anterior, reduce drásticamente el rendimiento debido al pobre crecimiento de la planta. En el Altiplano Semiárido, Dorado mostró precocidad a madurez, lo cual le permite escapar a los efectos negativos del estrés de humedad y bajas temperaturas, registradas al final de la etapa de llenado de grano. El grano de Dorado es de tamaño mediano, con un promedio de 32 g/100 semillas y un intervalo de peso entre 26 y 47 g/100 semillas (Cuadro 1). El grano de Dorado es elíptico, en su corte transversal y tiene aspecto elíptico-cuboide en su vista longitudinal externa. El color de la testa es crema con pintas de color café y el hilio es amarillo. La variedad de frijol Dorado mostró un promedio de rendimiento estadísticamente (p< 0.01) inferior a Pinto Saltillo, en las parcelas experimentales, demostrativas y comerciales que se establecieron en diferentes localidades del Altiplano de México entre 2009 y 2011 (Cuadro 1). Mayra D. Herrera et al. above 25 °C) it increases the duration of its stages of development, making it possible to observe a biological cycle length between 97 and 110 days. By contrast, in places where it is sown in warm water conditions during the winter and the days are shorter (11 h of sunlight), it starts flowering earlier (30-35 days after planting) and to mature early as well (70-80 days after planting). This drastically reduces the yield due to the poor growth of the plant. In the semiarid highlands, Dorado showed earliness on maturity, allowing it to escape the negative effects of moisture stress and low temperatures, presented at the end of the grain filling stage. The grain is of medium sized, with an average of 32 g/100 seeds and a weight range between 26 and 47 g/100 seeds (Table 1). The Dorado’s grain is elliptical in cross section and looks elliptical-cuboid in its external longitudinal view. The coat color is cream with brown paints and the hilum is yellow. Dorado showed an average yield statistically (p< 0.01) lower than Pinto Saltillo’s in the experimental plots, commercial demonstrations and settled in different parts of the highlands of Mexico, between 2009 and 2011 (Table 1). The average yield was 1 554 kg ha-1 with a range between 617 kg ha-1 in the most critical situation, registered in Carbajal de Arriba, Chihuahua in 2009 (Table 1) up to 3 706 kg ha-1 at the most favorable, observed in the Ejido Baje de Agua in the municipality of Guerrero, Chihuahua in 2009. In some test sites, as in the Ejido Baje de Agua, 2009 Chihuahua and Durango, Durango, 2008, Dorado outperformed Pinto Saltillo, but in most of the cases the control group showed higher yield. Considering the average between the localities, Dorado showed a weight of hundred seeds statistically higher (p< 0.01) in relation to Pinto Saltillo, although, the moisture stress caused reduction in the grain size, especially in Carbajal de Arriba-2009, Benito Juárez-2009, Riva Palacio-2010 and El Molino-2010, Chihuahua, recording a weight of 26 g/100 seeds, due to low rainfall in these environments (235 and 223 mm). In the analysis of stability parameters, Dorado proved to be stable even recorded a variety tendency to a better response consistently for unfavorable environments (β i <1, S2 d= 0) (Figure 1). Whereas the witness Pinto Saltillo found stability and tendency to respond better in consistently good environments (β i> 1, S 2 d= 0) (Eberhart and Russell, 1966). Dorado, nueva variedad de frijol pinto para el estado de Chihuahua Si se considera el promedio entre localidades, Dorado mostró un peso de cien semillas estadísticamente mayor (p< 0.01) en relación con el registrado en Pinto Saltillo, a pesar que el estrés de humedad causó reducción en el tamaño del grano, especialmente en Carbajal de Arriba-2009, Benito Juárez-2009, Riva Palacio-2010 y El Molino-2010, Chihuahua, donde se registró un peso de 26 g/100 semillas, debido a la lluvia escasa registrada en esos ambientes (235 y 223 mm). En el análisis de parámetros de estabilidad, Dorado mostró ser una variedad estable aunque registró tendencia a presentar mejor respuesta en ambientes desfavorables de manera consistente (βi< 1; S2d= 0) (Figura 1). Por su parte el testigo Pinto Saltillo demostró estabilidad y tendencia a responder mejor en buenos ambientes de manera consistente (βi> 1; S2d= 0) (Eberhart y Rusell, 1966). Los resultados experimentales y de validación, demostraron que Dorado exhibió rendimiento estadísticamente inferior y valores estadísticamente mayores (p< 0.01) del tamaño del grano, en relación con Pinto Saltillo. Dorado puede sembrarse en Durango y otros estados con clima similar, en el Altiplano de México, en suelos de diferentes texturas, preferentemente bien drenados y con pH de 6 a 7. Puede cultivarse en condiciones de temporal y riego, en áreas con precipitación pluvial entre 350 y 450 mm, distribuidos durante el ciclo del cultivo y temperatura media anual entre 16 y 22 °C, así como en áreas cálidas que disponen de agua para riego durante el invierno. En el Campo Experimental Sierra de Chihuahua, ubicado en Cuauhtémoc, Chihuahua, se tiene la semilla original de Dorado, con la cual se puede producir semilla básica bajo contrato. Esta a su vez puede ofertarse a las empresas productoras de granos y semillas; así como, a asociaciones de productores interesados en producir semilla certificada. Se considera que las características calidad observadas en Dorado mejorarán el rendimiento, 4000 Dorado Pinto Saltillo 3500 y= 0.9806x + 1452.8 R²= 0.92 3000 Rendimiento (kg ha-1) El rendimiento promedio de Dorado fue de 1 554 kg ha-1 con una fluctuación entre 617 kg ha-1 en el ambiente más crítico registrado en Carbajal de Arriba, Chihuahua, durante 2009 (Cuadro 1), hasta 3 706 kg ha-1 en el más favorable observado en el Ejido Baje de Agua, municipio de Guerrero, Chihuahua en 2009. En algunos sitios de evaluación, como en el ejido Baje de Agua, Chihuahua 2009 y Durango, Durango 2008, Dorado superó en rendimiento a la variedad Pinto Saltillo; sin embargo, en la mayoría de los casos el testigo mostró rendimiento más alto. 1465 2500 y= 1.0194x + 1589.1 R²= 0.92 2000 1500 1000 500 -1000 -500 0 0 500 1000 1500 2000 2500 Índice ambiental Figura 1. Valores observados y estimados para el rendimiento con base en las ecuaciones de regresión (estabilidad) obtenidas para las variedades de frijol Dorado y Pinto Saltillo. Figure 1. Observed and estimated values for yield based on the regression equations (stability) obtained for the varieties of beans Dorado and Pinto Saltillo. The experimental results and validation showed that, Dorado exhibited statistically lower yield and higher grain size (p< 0.01) in relation to Pinto Saltillo. Dorado can be planted in Durango and other States with similar climate in the highlands of Mexico, in soils of different textures, well-drained, preferably a pH 6 to 7. It can also be grown in rainfed and irrigated conditions in areas with rainfall between 350 and 450 mm, distributed during the growing season and average annual temperature between 16 and 22 °C and in warm water available for irrigation during the winter. In the Experimental Field Sierra de Chihuahua, located in Cuauhtémoc, Chihuahua, we have the original seed of Dorado, with which to produce seeds under contract. This in turn can be offered to the producers of grains and seeds as well as associations of the producers interested in producing certified seed. It is considered that, the quality characteristics observed in Dorado improve the yield, retain the success of Pinto Saltillo and are capable for increasing the acceptance of beans produced in the highlands of Mexico. End of the English version 1466 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 conservarán el éxito obtenido con Pinto Saltillo y permitirán el incremento de la aceptación del frijol producido en el Altiplano de México. Agradecimiento La autora principal y coautores, agradecen a la Fundación Produce Durango por el apoyo brindado para la generación y validación de la variedad Dorado a través del proyecto: validación de los nuevos materiales generados por la investigación. El agradecimiento se hace extensivo a la Fundación Produce Chihuahua, A. C. por el financiamiento para la validación de la variedad en el estado de chihuahua, la cual se incluyó en el proyecto: validación de tecnología mediante el establecimiento de parcelas demostrativas y divulgación de innovación en el cultivo de frijol. Literatura citada Ávila, M. M. R.; González, R. H.; Rosales, S. R.; Zandate, H. R.; Pajarito, R. A. y Espinoza, A. J de J. 2009. Diagnóstico y adopción de la variedad de frijol Pinto Saltillo en la región temporalera del norte centro de México. INIFAP-CIRNOC-Campo Experimental Sierra de Chihuahua. Cd. Cuauhtémoc, Chihuahua. México. Folleto científico Núm. 12. 48 p. Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT). 1984. Morfología de la planta de frijol común (Phaseolus vulgaris L.). 2a ed. Cali, Colombia. Serie: 04SB09.01. 56 p. Mayra D. Herrera et al. Eberhart, S. A. and Rusell, W. A. 1966. Stability parameters for comparing varieties. Crop Sci. 6:36-40. Ibarra, P. F. J.; Rosales, S. R.; Navarrete, M. R.; Acosta, G. J. A.; Cuéllar, R. E. I.; Nava, B. C. A. and Kelly, J. D. 2009. Control de la bacteriosis común del frijol en Durango, México. Agrofaz Venecia, Durango. México. 8:49-58. Rosales, S. R.; Kohashi, S. J.; Acosta, G. J. A.; Trejo, L. C.; Ortiz, C. J. and Kelly, J. D. 2004. Biomass distribution, maturity acceleration and yield in drought-stressed common bean cultivars. Field Crops Res. 85: 203-211. Rosales, S. R.; Acosta, G. J. A.; Ibarra, P. F. J.; Cuéllar, R. E. I. y Nava, B. C. A. 2009. Validación de líneas y variedades mejoradas de frijol en Durango. INIFAPCampo Experimental Valle de Guadiana. Durango, Durango. México, D. F. Publicación especial Núm. 36. 84 p. Sánchez V., I.; Acosta, G. J. A.; Ibarra, P. F. J.; Rosales, S. R. y Cuéllar, R. E. I. 2009. Pinto Saltillo: variedad mejorada de frijol para el estado de Durango. INIFAP-CIRNOC-Campo Experimental Valle del Guadiana. Durango, México. Folleto técnico Núm. 3 28 p. Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera (SIAP). 2011. http://www.siap.gob.mx/. (consultado en marzo de 2011). Servicio Nacional de Inspección y Certificación de Semillas (SNICS) 2001. Guía técnica para la descripción varietal. Frijol (Phaseolus vulgaris L.). México, D. F. 21 p. Servicio Nacional de Inspección y Certificación de Semillas. (SNICS) 2011. Catálogo Nacional de Variedades Vegetales (CNVV). México, D. F. 31 p. Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas Vol.3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 p. 1467-1474 Pinto Centauro, nueva variedad de frijol para el estado de Durango* Pinto Centauro, new variety of beans for the State of Durango Rigoberto Rosales Serna1§, Francisco Javier Ibarra Pérez2 y Evenor Idilio Cuéllar Robles1 Programa de Frijol, INIFAP-Durango. Carretera Durango-El Mezquital. Durango, Durango, México, km 4.5. C. P. 34170. Tel. 01 618 8260433. (cuellar.idilio@inifap. gob.mx). 2Unidad Administrativa Regional Golfo-Centro- INIFAP. Melchor Ocampo 234 desp. 313. Col. Centro. Veracruz, México. C. P. 91700. Tel. 01 229 9320668. ([email protected]). §Autor para correspondencia: [email protected]. 1 Resumen Abstract El frijol de grano pinto es la principal clase comercial producida por los agricultores de temporal, en Durango. En la actualidad se requieren variedades de frijol pinto con grano tolerante al oscurecimiento de la testa, precoces a madurez y grano más grande en relación con Pinto Saltillo, la cual es la variedad más popular, por su vida de anaquel prolongada y alto precio. El objetivo fue desarrollar una variedad de frijol superior a Pinto Saltillo en precocidad, tamaño de grano y calidad comercial. En el INIFAPDurango se registró en 2010 la variedad Pinto Centauro, con el método genealógico, a partir de la cruza entre Pinto Mestizo y Pinto Saltillo [(Pinto Mestizo/Pinto Saltillo)-5-4]. Esta variedad mostró rendimiento promedio de 1 220 kg ha-1 y fluctuaciones entre 169 kg ha-1 hasta 2 935 kg ha-1. En promedio Pinto Centauro, comparado con Pinto Saltillo, resultó más precoz a madurez (90 vs. 94 días) y presentó mayor tamaño del grano, medido con el peso de 100 semillas (34 g vs. 31 g). El hábito crecimiento de Pinto Centauro es de enredadera indeterminada, con guías cortas no trepadoras, el promedio de altura del dosel es de 32 cm y la guía crece 68 cm. Pinto Centauro tiene granos de 34 g/100 semillas y un intervalo de peso entre 28 y 42 g/100 semillas. El grano es transversalmente elíptico, de forma externa reniforme, color crema de la testa, pintas abundantes de color café y el hilio es amarillo. Pinto Centauro mostró tolerancia a la antracnosis y roya; así como valores medios y altos de The pinto grains beans are the main commercial class produced by rainfed farmers in Durango. Currently, pinto grains beans varieties are required, tolerant to the darkening of the testa, early grain maturity and larger grains compared to Pinto Saltillo, which is the most popular variety because of its long shelf-life and high prices. The aim was to develop a superior variety of beans than Pinto Saltillo, in earliness, grain size and commercial quality. At INIFAP-Durango was recorded in 2010 Pinto Centauro, with the pedigree method, from the cross between Pinto Mestizo and Pinto Saltillo [(Pinto Mestizo/ Pinto Saltillo)-5-4]. This variety showed an average yield of 1 220 kg ha-1 and fluctuations between 169 kg ha-1 to 2 935 kg ha-1. Pinto Centauro, on average compared to Pinto Saltillo was found with earlier maturity (90 vs. 94. Days) and presented higher grain size, measured by the weight of 100 seeds (34 g vs 31 g). The growth habit of Pinto Centauro is of indeterminate vine with short non-climbing guides, the average canopy height is 32 cm and 68 cm growing guide. Pinto Centauro has 34 g/100 seeds and a weight range from 28 to 42 g/100 seeds. The grain is transversely elliptical, externally kidney-shaped, cream-colored seed coat, rich brown paints and the hilum is yellow. Pinto Centauro showed tolerance to anthracnose and rust, as well as medium and high values of susceptibility to the common blight and root rot. This variety is in the process * Recibido: enero de 2012 Aceptado: junio de 2012 1468 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 susceptibilidad a tizón común y pudriciones de raíz. Esta variedad está en proceso de difusión para establecer sus posibilidades de adopción, adaptabilidad y potencial para incrementar el rendimiento y la calidad del frijol pinto producido en Durango. Palabras clave: Phaseolus vulgaris L., calidad, mercado, productividad. En 2010, en el estado de Durango, se cosecharon con frijol común (Phaseolus vulgaris L.) 201 mil hectáreas y se produjeron 96 mil toneladas de grano, con un rendimiento medio de 480 kg ha-1 (SIAP, 2011). En los últimos años se ha registrado especialización en los agricultores de temporal para producir frijol pinto en Durango debido a la aceptación de mercado registrada en la variedad Pinto Saltillo (Ávila et al., 2009). Los productores y comerciantes de frijol consideran que Pinto Saltillo es una buena opción debido a mayor vida de anaquel y el incremento del precio pagado al agricultor. El grano de la variedad Pinto Saltillo muestra un peso promedio de 30 g/100 semillas, lo cual se considera como pequeño según el criterio de los productores, comerciantes y consumidores. Las semillas grandes (entre 35 y 45 g/100 semillas) son las más aceptadas en la industria empacadora, por lo que los productores y acopiadores rurales buscan este tipo de grano y le otorgan un sobreprecio. El desarrollo de nuevas variedades debe combinar la tolerancia al oscurecimiento acelerado de la testa y tener grano de tamaño más grande en relación con la variedad Pinto Saltillo, considerado actualmente como referencia de calidad. Además, se requieren variedades de ciclo precoz (85 días a madurez) para incrementar el grado de certidumbre de la cosecha, mediante la reducción de riesgos ocasionados por la escasa humedad y temperaturas bajas registradas al final del periodo de llenado de grano del frijol. Con ello, se reducirán los problemas productivos, se mejorará la comercialización y se incrementarán los beneficios obtenidos por los agricultores dedicados al cultivo de frijol. El programa de frijol del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP)-Durango, desarrolló cinco variedades mejoradas de frijol pinto (Rosales et al., 2009), las cuales fueron validadas para determinar su adaptación en Durango y otras entidades del Altiplano Semiárido de México. Entre las cinco variedades registradas en 2010 por el programa de frijol del INIFAPDurango se encuentra Pinto Centauro, la cual se ha validado en diferentes localidades y años para establecer su nivel Rigoberto Rosales Serna et al. of diffusion to determine its potential for adoption, adaptability and potential to increasing yield and quality of pinto beans produced in Durango. Key words: Phaseolus vulgaris L., quality, market productivity. In 2010, in the State of Durango, 201 hectares were harvested with common beans (Phaseolus vulgaris L.) and produced 96 000 tons of grain, with an average yield of 480 kg ha-1 (SIAP, 2011). In recent years there has been specializing in rainfed farmers to produce pinto beans in Durango because the registered market acceptance of Pinto Saltillo (Ávila et al., 2009). The producers and traders believe that Pinto Saltillo is a good choice because of its longer shelf-life and increased price paid to the farmers. The grain of Pinto Saltillo shows an average weight of 30 g/100 seeds, considered small at the discretion of the producers, traders and consumers. Large seeds (35 to 45 g/100 seeds) are the most accepted in the packing industry, so that the rural producers and collectors are looking for this type of grain. The development of new varieties must combine tolerance to the accelerated darkening of the testa and present larger grain size in relation to Pinto Saltillo´s, seen as the quality reference. In addition, it requires early cycle varieties (85 days to maturity) to increase the certainty of the harvest by reducing risks caused by low humidity and low temperatures recorded at the end of the grain-filling period. This will reduce production problems, improving the marketing and increasing the benefits to the farmers. The bean program of the National Research Institute for Forestry, Agriculture and Livestock (INIFAP)-Durango, developed five improved varieties of pinto beans (Rosales et al., 2009), which were validated to determine its adaptation in Durango and other semi-arid entities in the highlands of Mexico. Among these five varieties in 2010 by the bean program INIFAP-Durango is Pinto Centauro, validated in different locations and years to establish its level of tolerance to the environmental factors that usually reduce the productivity and grain quality. Among the factors that reduce the productivity of beans in Durango excels the water stress caused by shortage of rainfall and soil´s conditions, such as sandy soils, shallow and low moisture retention capacity. In Durango, low levels of available soil moisture and high environmental demand periods cause water stress in the plants and thereby decreasing the yield and grain quality. A Pinto Centauro, nueva variedad de frijol para el estado de Durango de tolerancia a los factores ambientales que reducen la productividad y calidad del grano de frijol. Entre los factores que reducen la productividad del frijol en Durango sobresale el estrés hídrico ocasionado por escases de lluvia y las condiciones edáficas, como son suelos arenosos, poco profundos y con baja capacidad de retención de humedad. En Durango, los niveles bajos de humedad aprovechable en el suelo y la demanda ambiental alta ocasionan periodos de estrés hídrico en las plantas y con ello se disminuye el rendimiento y calidad del grano. Algunos años las temperaturas bajas registradas desde finales de septiembre ocasionan heladas y pérdidas totales del rendimiento de frijol. Por ello, son recomendables variedades de ciclo precoz (85 días a madurez) y que ajusten su ciclo biológico en respuesta a la disponibilidad de agua y variación de la temperatura (Rosales et al., 2004). Otro factor que reduce el rendimiento y calidad del frijol en Durango son las enfermedades, entre las que sobresalen antracnosis (Colletotrichum lindemuthianum), roya (Uromyces appendiculatus var. appendiculatus) y tizón común (Xanthomonas campestris= axonopodis pv. phaseoli) (Ibarra et al., 2009). Para afrontar la problemática de producción del frijol en Durango, es necesario generar variedades precoces, adaptadas al estrés hídrico, tolerantes a las enfermedades y con grano de alta calidad comercial. El programa de frijol del INIFAP-Durango generó la variedad Pinto Centauro, la cual ha mostrado rendimiento estadísticamente similar y tamaño de grano significativamente mayor, en relación con Pinto Saltillo (Cuadro 1). La variedad mejorada de frijol Pinto Centauro se originó de la cruza simple entre Pinto Mestizo y Pinto Saltillo, realizada en el INIFAP-Durango (Rosales et al., 2009). El objetivo del cruzamiento fue obtener líneas mejoradas precoces, adaptadas en áreas con lluvia escasa (350-480 mm), resistentes a enfermedades, testa tolerante al oscurecimiento y grano de mayor tamaño (34-45 g/100 semillas) en relación con Pinto Saltillo (30 g/100 semillas). La variedad Pinto Mestizo, se utilizó como fuente de genes para precocidad y tamaño grande de la semilla (42 g/100 semillas) (Rosales et al., 2004), adaptación en condiciones limitadas de humedad y calidad comercial del grano. Pinto Saltillo se utilizó por su resistencia al oscurecimiento acelerado de la testa (Sánchez et al., 2009) y adaptación productiva en los sistemas de cultivo utilizados en Durango. 1469 few years present low temperatures since late September, causing frosts and the total loss of the crop. Therefore, varieties of early cycle are recommended (85 days to maturity) and adjust their life cycle in response to the water availability and temperature variation (Rosales et al., 2004). Another factor that reduces the yield and quality of the beans in Durango are diseases, such as anthracnose (Colletotrichum lindemuthianum), rust (Uromyces appendiculatus var. appendiculatus) and common blight (Xanthomonas campestris pv= Phaseoli axonopodis.) (Ibarra et al., 2009). To address the problem of the bean production in Durango, it is necessary to generate early varieties, adapted to water stress, disease tolerant and high commercial grain quality. The bean program INIFAPDurango generated Pinto Centauro, which has shown similar performance statistically significantly higher in grain size in relation to Pinto Saltillo’s (Table 1). The improved bean variety Pinto Centauro originated from the single cross between Pinto Mestizo and Pinto Saltillo, held at the INIFAP-Durango (Rosales et al., 2009). The aim of the cross was to obtain early breeding lines adapted in areas with low rainfall (350-480 mm), resistant to diseases, tolerant to the seed coat darkening and with larger grains (34-45 g/100 seeds) compared to Pinto Saltillo (30 g/100 seeds). Pinto Mestizo was used as a source of genes for early maturity and larger seeds (42 g/100 seeds) (Rosales et al., 2004), adaptation in conditions of limited moisture and commercial quality of the grain. Pinto Saltillo was used for resistance to the rapid darkening of the testa (Sánchez et al., 2009) and adaptation of production in farming systems used in Durango. In the development of Pinto Centauro the method of breeding pedigree (genealogic) was used, that involves crossing the parents, followed by individual selection (F2) and mass (F3 and up). The selection criteria were disease tolerance, earliness, and yield and grain quality. The original crossing (F1) was obtained in 2003 and advanced to F2 generation in Los Mochis, Sinaloa during the autumn-winter, 2003-2004. In 2004 there were individual selections (F2) in Durango, based on the plant’s vigor, disease tolerance, pod’s filling and commercial quality of the grain. The plants were selected with the highest weight of 100 seeds to increase the chances of obtaining lines with larger grains compared to Pinto Saltillo´s, showing between 31-34 g/100 seeds (Sánchez et al., 2009). Rigoberto Rosales Serna et al. 1470 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Cuadro 1. Características de la variedad de frijol Pinto Centauro en relación con Pinto Saltillo en evaluaciones realizadas en el Altiplano de México. 2009-2011. Table 1. Characteristics of the variety of beans Pinto Centauro in relation to Pinto Saltillo in evaluations made in the highlands of Mexico. 2009-2011. Localidad/Año Variedad Durango, Dgo. 2009 Durango, Dgo. 2009 Pabellón, Ags. 2009 Pabellón, Ags. 2009 Durango, Dgo. 2010 Durango, Dgo. 2010 La Soledad, Dgo. 2010 La Soledad, Dgo. 2010 Madero, Dgo. 2010 Madero, Dgo. 2010 Calera, Zac. 2010 Calera, Zac. 2010 Durango, Dgo. 2011 Durango, Dgo. 2011 Madero, Dgo. 2011 Madero, Dgo. 2011 Pabellón, Ags. 2011 Pabellón, Ags. 2011 Promedio Promedio Promedio General * CV (%) ** DMS0.05 P. Centauro P. Saltillo P. Centauro P. Saltillo P. Centauro P. Saltillo P. Centauro P. Saltillo P. Centauro P. Saltillo P. Centauro P. Saltillo P. Centauro P. Saltillo P. Centauro P. Saltillo P. Centauro P. Saltillo P. Centauro P. Saltillo Días a madurez Rendimiento kg ha-1 Peso de 100 semillas (g) 97 97 --89 97 81 88 89 98 95 98 95 98 90 93 86 84 90 94 92 --- 2 935 3 072 763 1 421 746 717 1 558 616 788 825 1 205 561 880 1 237 169 220 1 438 1 531 1 220a 1 213a 1 217 20 108 42 39 28 26 35 32 32 27 34 34 30 27 33 30 30 27 33 29 34a 31b 32 4 1 *CV= coeficiente de variación; **DMS= diferencia mínima significativa. a-bLiterales que denotan diferencias altamente significativas (p< 0.01) entre variedades a través de ambientes. En el desarrollo de Pinto Centauro se empleó el método de mejoramiento genético de pedigrí (genealógico), que implica el cruzamiento de los progenitores, seguido de selección individual (F2) y en masa (F3 en adelante). Los criterios de selección fueron la tolerancia a enfermedades, precocidad, rendimiento y calidad de grano. El cruzamiento original (F1) se obtuvo durante 2003 y se avanzó a la generación F2 en Los Mochis, Sinaloa durante el ciclo otoñoinvierno de 2003-2004. En 2004 se realizaron selecciones individuales (F2) en Durango, con base en el vigor de la planta, tolerancia a enfermedades, carga de vainas y calidad comercial del grano. Se seleccionaron las plantas con mayor peso de 100 semillas, para incrementar las posibilidades de obtener líneas con grano de mayor tamaño en comparación con Pinto Saltillo, el cual muestra entre 31-34 g/100 semillas (Sánchez et al., 2009). Las plantas F3 seleccionadas se avanzaron generacionalmente durante el ciclo otoño-invierno de 2004-2005 en Los Mochis, Sin. En el ciclo primavera-verano de 2005 se evaluaron The selected F3 plants were advanced by generations during the autumn-winter, 2004-2005 in Los Mochis, Sinaloa. In the spring-summer, 2005 were evaluated in Durango and Francis I. Madero the families (F4) in a nursery for observation, without repetition, in order to select those that showed tolerance to diseases and higher commercial grain quality, visually assessed. F5 seeds of the selected families were moved generationally in Los Mochis, Sinaloa in the winter of 2005-2006. Then, in the spring-summer 2006, planted a nursery to observe the lines of better grain quality, among which stood the line Pinto Mestizo/Pinto Saltillo-5. In this cycle individual selections were obtained again, based on the size and physical appearance of the grain. F7 lines selected in 2006 were incremented in Los Mochis, Sinaloa and, after the harvest were selected only the F8 lines that showed better grain quality, classified based on its size, color and shape. The line Pinto Mestizo/Pinto Saltillo was coded 5-4 PT08008 and included observation Pinto Centauro, nueva variedad de frijol para el estado de Durango en Durango y Francisco I. Madero las familias (F4) en un vivero de observación, sin repeticiones, para seleccionar aquellas que mostraron tolerancia a las enfermedades y grano de mayor calidad comercial, la cual se evaluó visualmente. La semilla F5 de las familias seleccionadas se avanzó generacionalmente en Los Mochis, Sin., en el invierno 2005-2006. Después, en el ciclo primavera-verano de 2006 se sembró un vivero de observación de las líneas de mejor calidad del grano, entre las cuales sobresalió la línea Pinto Mestizo/Pinto Saltillo-5. En este ciclo se obtuvieron nuevamente selecciones individuales con base en el tamaño y apariencia física del grano. Las líneas F7 seleccionadas en 2006 se incrementaron en Los Mochis, Sinaloa y después de la cosecha sólo se seleccionaron las líneas F8 que mostraron mejor calidad del grano, clasificada con base en el tamaño, color y forma. La línea Pinto Mestizo/Pinto Saltillo 5-4 se codificó como PT08008 y se incluyó nuevamente en viveros de observación, para evaluarla con base en su uniformidad, tolerancia a las enfermedades y adaptación en el estado de Durango. En el ciclo otoño-invierno de 2008-2009 se reprodujo semilla de la línea PT08008 en Los Mochis, Sinaloa y durante 20092011 se evaluó en nueve ambientes de Durango, Chihuahua, Zacatecas y Aguascalientes, donde obtuvo un rendimiento promedio de 1 220 kg ha-1 (Cuadro 1). Debido a la aceptación que tuvo la línea PT08008, entre los encargados de empresas comercializadoras de granos y semillas, se decidió registrarla como variedad comercial con el nombre de Pinto Centauro. La variedad de frijol Pinto Centauro recibió un código de registro provisional (2387-FRI-060-110210/C) y otro definitivo (FRI-061-260210), los cuales fueron otorgados por el Servicio Nacional de Inspección y Certificación de Semillas (SNICS). Ésta variedad muestra tipo de crecimiento con enredadera indeterminada y guías cortas no trepadoras (SNICS, 2001), lo cual es equivalente con el hábito de crecimiento indeterminado postrado (Tipo III) (CIAT, 1984). La altura promedio del dosel de esta variedad es de 32 cm y la longitud de la guía puede alcanzar 68 cm. Pinto Centauro florece entre 36 y 41 días después de la siembra y madura en un promedio de 90 días después de la siembra, con fluctuaciones entre 81 y 97 días. En esta variedad, el periodo entre la floración y madurez es influenciado por las características del sitio de siembra. En pruebas experimentales y siembras comerciales de frijol, realizadas en Durango, Pinto Centauro ha mostrado tolerancia a la mayoría de las razas de antracnosis, roya y tizón común. 1471 nursery again, to evaluate it based on its uniformity, disease tolerance and adaptation in the State of Durango. In the autumn-winter 2008-2009 was reproduced seed PT08008 line in Los Mochis, Sinaloa, and during 20092011 was evaluated in nine environments of Durango, Chihuahua, Zacatecas and Aguascalientes, obtaining an average yield of 1 220 kg ha-1 (Table 1). Due to the acceptance that the PT08008 line had, including trading companies responsible for grain and seeds, it was decided to register it as a commercial variety with the name of Pinto Centauro. Pinto Centauro received a provisional registration code (2387-FRI-060-110210/C) and a final one (FRI-061260210). This variety has an indeterminate vine growth and short non-climbing guides (SNICS, 2001), equivalent to the prostrate indeterminate growth habit (type III) (CIAT, 1984). The average height of the canopy of this variety is 32 cm and length of the guide can reach up to 68 cm. Pinto Centauro blooms between 36 and 41 days after planting and mature at an average of 90 days after sowing, with fluctuations between 81 and 97 days. In this range, the period between flowering and maturity is influenced by the characteristics of the planting site. In experimental trials and commercial plantings of beans made in Durango, Pinto Centauro has shown tolerance to most races of anthracnose, rust and common blight. Pinto Centauro is sensitive to photoperiodism and when grown under irrigation and the days are long and warm (close to 14 hours of sunlight and temperatures above 25 °C), it increases the duration of its stages of development, so is possible to observe a biological cycle length between 97 and 110 days. In contrast, in places where it is sown in warm water conditions during the winter and the days are shorter (11 h of sunlight), it starts flowering earlier (30-35 days after planting) and mature early as well (70-80 days after planting). These, drastically reduces the yield due to the poor growth of the plant. In the semiarid highlands, Pinto Centauro was four days earlier in maturity compared to Pinto Saltillo, allowing it to escape the negative effects of water stress and low temperatures recorded at the end of the grain filling stage. Pinto Centauro is of medium size, with an average of 34 g/100 seeds and a weight range between 27 and 42 g/100 seeds (Table 1). Its seed´s shape is elliptical, in cross 1472 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Pinto Centauro es sensible al fotoperiodo y cuando se siembra en condiciones de riego y los días son largos y cálidos (cercanos a 14 h de luz solar y temperaturas superiores a 25 °C) se incrementa la duración de sus etapas de desarrollo, por lo que es posible observar una duración del ciclo biológico entre 97 y 110 días. Por el contrario, en sitios cálidos donde se siembra en condiciones de riego durante el invierno y los días son cortos (11 h de luz solar) el frijol inicia la floración de manera temprana (30-35 días después de la siembra) y madura anticipadamente (70-80 días después de la siembra). Lo anterior, reduce drásticamente el rendimiento debido al pobre crecimiento de la planta. En el Altiplano Semiárido, Pinto Centauro resultó cuatro días más precoz a madurez en comparación con Pinto Saltillo, lo cual le permitió escapar a los efectos negativos del estrés hídrico y bajas temperaturas, registradas al final de la etapa de llenado de grano. El grano de Pinto Centauro es de tamaño mediano, con un promedio de 34 g/100 semillas y un intervalo de peso entre 27 y 42 g/100 semillas (Cuadro 1). La forma de la semilla de Pinto Centauro es elíptica, en su corte transversal y muestra una apariencia reniforme en la figura externa. El color es crema con pintas abundantes de color café y el hilio es amarillo. La variedad de frijol Pinto Centauro mostró un promedio de rendimiento estadísticamente similar a Pinto Saltillo, en las parcelas experimentales, demostrativas y comerciales que se establecieron en diferentes localidades del Altiplano Semiárido de México entre 2009 y 2011 (Cuadro 1). El rendimiento promedio de Pinto Centauro fue de 1 220 kg ha-1 con una fluctuación entre 169 kg ha-1 en el ambiente más crítico registrado en Francisco I. Madero, Durango, durante 2011 (Cuadro 1), hasta 2 935 kg ha-1 en el más favorable observado bajo condiciones de riego en Durango, Durango, en 2009. En algunos sitios de evaluación, como en La Soledad, Durango y Calera de Víctor Rosales, Zacatecas, Pinto Centauro superó en rendimiento a la variedad Pinto Saltillo; sin embargo, resultaron estadísticamente iguales en el promedio entre ambientes. Si se considera el promedio entre localidades, Pinto Centauro mostró un peso de cien semillas estadísticamente mayor (p< 0.01) en relación con el registrado en Pinto Saltillo, a pesar que el estrés hídrico causó reducción en el tamaño del grano, especialmente en Francisco I. Madero, Durango, en 2011, donde llovió sólo 199 mm (CONAGUA, 2012) en comparación con 530 registrados en el promedio histórico (Medina et al., 2005). Rigoberto Rosales Serna et al. section and shows a reniform appearance in external figure. The color is cream with rich brown paints and the hilum is yellow. Pinto Centauro showed an average yield statistically similar to Pinto Saltillo in the experimental plots, commercial demonstrations and settled in different parts of the highlands of Mexico between 2009 and 2011 (Table 1). The average yield of Pinto Centauro was 1 220 kg ha-1 with a range between 169 kg ha-1 in the most critical situation, registered in Francisco I. Madero, Durango, during 2011 (Table 1), up to 2 935 kg ha-1 in the most favorable one, observed under irrigation in Durango, Durango in 2009. In some test sites, such as in La Soledad, Durango and Calera de Victor Rosales, Zacatecas, Pinto Centauro outperformed Pinto Saltillo; however, they were statistically equal on average between the environments. Considering the average between locations, Pinto Centauro showed a weight of hundred seeds statistically higher (p< 0.01) compared to Pinto Saltillo, although, the water stress caused a reduction in grain size, especially in Francis I. Madero, Durango, in 2011, where it rained only 199 mm (CNA, 2012) compared to 530 recorded in the historical average (Medina et al., 2005). In the analysis of stability parameters, Pinto Centauro proved to be a stable, tending to respond better in consistently unfavorable environments (βi< 1, S2 d= 0) (Figure 1). Pinto Saltillo demonstrated performance stability across the environments of study, but showed a tendency to respond better in consistently favorable environments (βi> 1, S 2 d= 0) (Eberhart and Russell, 1966). The experimental results and validation showed that Pinto Centauro exhibited yield statistically similar and statistically higher values (p< 0.01) of grain size in relation to Pinto Saltillo. Pinto Centauro can be planted in Durango and other States with similar climate in the highlands of Mexico, in soils with different textures, well-drained, preferably of pH 6 to 7. It can be grown in rainfed and irrigated conditions, in areas with rainfall between 350 and 450 mm, distributed during the growing season and, with an average annual temperature between 16 and 22 °C, as well as in warm regions with water available for irrigation during the winter. Pinto Centauro, nueva variedad de frijol para el estado de Durango Los resultados experimentales y de validación, demostraron que Pinto Centauro exhibió rendimiento estadísticamente similar y valores estadísticamente mayores (p< 0.01) del tamaño del grano, en relación con Pinto Saltillo. Pinto Centauro puede sembrarse en Durango y otros estados con clima similar, en el Altiplano de México, en suelos de diferentes texturas, preferentemente bien drenados y con pH de 6 a 7. Puede cultivarse en condiciones de temporal y riego, en áreas con precipitación pluvial entre 350 y 450 mm, distribuidos durante el ciclo del cultivo y temperatura media anual entre 16 y 22 °C, así como en áreas cálidas que disponen de agua para riego durante el invierno. En el INIFAP-Durango se tiene la semilla original de Pinto Centauro, con la cual se puede producir semilla básica bajo contrato. Esta a su vez puede ofertarse a las empresas productoras de granos y semillas; así como, a asociaciones de productores interesados en producir semilla certificada. Se considera que las características de Pinto Centauro mejorarán el rendimiento, conservarán el éxito obtenido con Pinto Saltillo y permitirán el incremento de la aceptación del frijol producido en el Altiplano Semiárido de México. Esta variedad se encuentra actualmente en proceso de difusión con la finalidad promover su adopción en Durango, Zacatecas, Chihuahua y otras entidades de México. Agradecimiento Los autores agradecen a la Fundación Produce Durango, A. C. por el apoyo brindado para la generación y validación de la variedad Pinto Centauro a través del proyecto: validación de los nuevos materiales generados por la investigación (10-2008-0667). Pinto Centauro Pinto Saltillo Rendimiento (kg ha-1) En el análisis de parámetros de estabilidad, Pinto Centauro mostró ser una variedad estable, con tendencia a responder mejor en ambientes desfavorables de manera consistente (βi< 1; S2d= 0) (Figura 1). Por su parte el testigo Pinto Saltillo demostró estabilidad en el rendimiento a través de los ambientes de estudio, aunque presentó tendencia a responder mejor en ambientes favorables en forma consistente (βi> 1; S2d= 0) (Eberhart y Rusell, 1966). 1473 3500 y= 1.0409x + 1133.3 R²= 0.92 3000 2500 2000 y= 0.9591x + 1164.7 R²= 0.91 1500 1000 500 0 -1500 -1000 -500 0 500 Ambiente desfavorable Índice ambiental 1000 1500 2000 Ambiente favorable Figura 1. Valores observados y estimados para el rendimiento con base en las ecuaciones de regresión (estabilidad) obtenidas para las variedades de frijol Pinto Centauro y Pinto Saltillo. Figure 1. Observed and estimated values for yield, based on the regression equations (stability) obtained for Pinto Centauro and Pinto Saltillo. At the INIFAP-Durango, we have the original seed of Pinto Centauro, to produce basic seed under contract. This in turn can be offered to producers of grains and seeds as well as associations of producers interested in producing certified seed. It is considered that, the characteristics of Pinto Centauro improve its yield, retains the success of Pinto Saltillo’s and, is also capable to increasing the acceptance of the beans produced in the semiarid highlands of Mexico. This variety is currently being broadcast in order to promote its adoption in Durango, Zacatecas, Chihuahua, Mexico and other entities as well. End of the English version Literatura citada Ávila, M. M. R.; González, R. H.; Rosales, S. R.; Zandate, H. R.; Pajarito, R. A. y Espinoza, A. J de J. 2009. Diagnóstico y adopción de la variedad de frijol Pinto Saltillo en la región temporalera del norte centro de México. INIFAP-CIRNOC-Campo Experimental Sierra de Chihuahua. Cd. Cuauhtémoc, Chihuahua. México. Folleto científico Núm. 12. 48 p. 1474 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 7 1 de septiembre - 31 de octubre, 2012 Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT). 1984. Morfología de la planta de frijol común (Phaseolus vulgaris L.). 2a ed. Cali, Colombia. Serie: 04SB09.01. 56 p. Comisión Nacional del Agua (CONAGUA). 2012. Base de datos proporcionada por la Subdirección Técnica Operativa. Dirección Local Durango. Durango, Durango. México, D. F. Eberhart, S. A. and Rusell, W. A. 1966. Stability parameters for comparing varieties. Crop Sci. 6:36-40. Ibarra, P. F. J.; Rosales, S. R.; Navarrete, M. R.; Acosta, G. J. A.; Cuéllar, R. E. I.; Nava, B. C. A. and Kelly, J. D. 2009. Control de la bacteriosis común del frijol en Durango, México. Agrofaz Venecia, Durango. México. 8:49-58. Medina, G. G.; Díaz, P. G.; López, H. J.; Ruiz, C. J. A. y Marín, S. M. 2005. Estadísticas climatológicas básicas del estado de Durango (Período 19612003). Libro Técnico Núm. 1. INIFAP-CIRNOCCampo Experimental Valle del Guadiana. Durango, Durango. México. 224 p. Rigoberto Rosales Serna et al. Rosales, S. R.; Kohashi, S. J.; Acosta, G. J. A.; Trejo, L. C.; Ortiz, C. J. and Kelly, J. D. 2004. Biomass distribution, maturity acceleration and yield in drought-stressed common bean cultivars. Field Crops Res. 85: 203-211. Rosales, S. R.; Acosta, G. J. A.; Ibarra, P. F. J.; Cuéllar, R. E. I. y Nava, B. C.A. 2009. Validación de líneas y variedades mejoradas de frijol en Durango. INIFAP-Campo Experimental Valle de Guadiana. Durango, Durango. México, D. F. Publicación especial Núm. 36. 84 p. Sánchez, V. I.; Acosta, G. J. A.; Ibarra, P. F. J.; Rosales, S. R. y Cuéllar, R. E. I. 2009. Pinto Saltillo: variedad mejorada de frijol para el estado de Durango. INIFAPCIRNOC-Campo Experimental Valle del Guadiana. Durango, México. Folleto técnico Núm. 3 28 p. Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera (SIAP). 2011. http://www.siap.gob.mx/. (consultado en marzo de 2011). Servicio Nacional de Inspección y Certificación de Semillas. (SNICS) 2011. Catálogo Nacional de Variedades Vegetales (CNVV). México, D. F. 31 p. INSTRUCCIONES PARA AUTORES(AS) La Revista Mexicana en Ciencias Agrícolas (REMEXCA), ofrece a los investigadores(as) en ciencias agrícolas y áreas afines, un medio para publicar los resultados de las investigaciones. Se aceptarán escritos de investigación teórica o experimental, en los formatos de artículo científico, nota de investigación, ensayo y descripción de cultivares. Cada documento será arbitrado y editado por un grupo de expertos(as) designados por el Comité Editorial; sólo se aceptan escritos originales e inéditos en español o inglés y que no estén propuestos en otras revistas. Las contribuciones a publicarse en la REMEXCA, deberán estar escritas a doble espacio (incluidos cuadros y figuras) y usando times new roman paso 11 en todo el manuscrito, con márgenes de 2.5 cm en los cuatro lados. Las cuartillas estarán numeradas en la esquina inferior derecha y numerar los renglones iniciando con 1 en cada página. Los apartados: resumen, introducción, materiales y métodos, resultados, discusión, conclusiones, agradecimientos y literatura citada, deberán escribirse en mayúsculas y negritas alineadas a la izquierda. Artículo científico. Escrito original e inédito que se fundamenta en resultados de investigaciones, en los que se ha estudiado la interacción de dos o más tratamientos en varios experimentos, localidades y años para obtener conclusiones válidas. Los artículos deberán tener una extensión máxima de 20 cuartillas (incluidos cuadros y figuras) y contener los siguientes apartados: 1) título; 2) autores(as); 3) institución de trabajo de autores(as); 4) dirección de los autores(as) para correspondencia y correo electrónico; 5) resumen; 6) palabras clave; 7) introducción; 8) materiales y métodos; 9) resultados y discusión; 10) conclusiones y 11) literatura citada. Descripción de cultivares. Escrito hecho con la finalidad de proporcionar a la comunidad científica, el origen y las características de la nueva variedad, clon, híbrido, etc; con extensión máxima de ocho cuartillas (incluidos cuadros y figuras), contiene los apartados 1 al 6 y 11 del artículo científico. Las descripciones de cultivares es en texto consecutivo, con información relevante sobre la importancia del cultivar, origen, genealogía, método de obtención, características fenotípicas y agronómicas (condiciones climáticas, tipo de suelo, resistencia a plagas, enfermedades y rendimiento), características de calidad (comercial, industrial, nutrimental, etc) y disponibilidad de la semilla. Formato del escrito Título. Debe aportar una idea clara y precisa del escrito, utilizando 13 palabras como máximo; debe ir en mayúsculas y negritas, centrado en la parte superior. Autores(as). Incluir un máximo de seis autores, los nombres deberán presentarse completos (nombres y dos apellidos). Justificados inmediatamente debajo del título, sin grados académicos y sin cargos laborales; al final de cada nombre se colocará índices numéricos y se hará referencia a estos, inmediatamente debajo de los autores(as); en donde, llevará el nombre de la institución al que pertenece y domicilio oficial de cada autor(a); incluyendo código postal, número telefónico y correos electrónicos; e indicar el autor(a) para correspondencia. Resumen y abstract. Presentar una síntesis de 250 palabras como máximo, que contenga lo siguiente: justificación, objetivos, lugar y año en que se realizó la investigación, breve descripción de los materiales y métodos utilizados, resultados, y conclusiones; el texto se escribe en forma consecutiva. Nota de investigación. Escrito que contiene resultados preliminares y transcendentes que el autor(a) desea publicar antes de concluir su investigación; su extensión es de ocho cuartillas (incluidos cuadros y figuras); contiene los mismos apartados que un artículo científico, pero los incisos 7 al 9 se escribe en texto consecutivo; es decir, sin el título del apartado. Palabras clave y key words. Se escriben después del resumen y sirven para incluir al artículo científico en índices y sistemas de información. Seleccionar tres o cuatro palabras y no incluir palabras utilizadas en el título. Los nombres científicos de las especies mencionadas en el resumen, deberán colocarse como palabras clave y key words. Ensayo. Escrito recapitulativo generado del análisis de temas importantes y de actualidad para la comunidad científica, en donde el autor(a) expresa su opinión y establece sus conclusiones sobre el tema tratado; deberá tener una extensión máxima de 20 cuartillas (incluidos cuadros y figuras). Contiene los apartados 1 al 6, 10 y 11 del artículo científico. El desarrollo del contenido del ensayo se trata en apartados de acuerdo al tema, de cuya discusión se generan conclusiones. Introducción. Su contenido debe estar relacionado con el tema específico y el propósito de la investigación; señala el problema e importancia de la investigación, los antecedentes bibliográficos que fundamenten la hipótesis y los objetivos. Materiales y métodos. Incluye la descripción del sitio experimental, materiales, equipos, métodos, técnicas y diseños experimentales utilizados en la investigación. Resultados y discusión. Presentar los resultados obtenidos en la investigación y señalar similitudes o divergencias con aquellos reportados en otras investigaciones publicadas. En la discusión resaltar la relación causa-efecto derivada del análisis. Conclusiones. Redactar conclusiones derivadas de los resultados relevantes, relacionados con los objetivos e hipótesis del trabajo. Literatura citada. Incluir preferentemente citas bibliográficas recientes de artículos científicos de revistas reconocidas, no incluir resúmenes de congresos, tesis, informes internos, página web, etc. Todas las citas mencionadas en el texto deberán aparecer en la literatura citada. Observaciones generales En el documento original, las figuras y los cuadros deberán utilizar unidades del Sistema Internacional (SI). Además, incluir los archivos de las figuras por separado en el programa original donde fue creado, de tal manera que permita, de ser necesario hacer modificaciones; en caso de incluir fotografías, estas deben ser originales, escaneadas en alta resulución y enviar por separado el archivo electrónico. El título de las figuras, se escribe con mayúsculas y minúsculas, en negritas; en gráfica de barras y pastel usar texturas de relleno claramente contrastantes; para gráficas de líneas, usar símbolos diferentes. El título de los cuadros, se escribe con mayúsculas y minúsculas, en negritas; los cuadros no deben exceder de una cuartilla, ni cerrarse con líneas verticales; sólo se aceptan tres líneas horizontales, las cabezas de columnas van entre las dos primeras líneas y la tercera sirve para terminar el cuadro; además, deben numerarse en forma progresiva conforme se citan en el texto y contener la información necesaria para que sean fáciles de interpretar. La información contenida en los cuadros no debe duplicarse en las figuras y viceversa, y en ambos casos incluir comparaciones estadísticas. Las referencias de literatura al inicio o en medio del texto, se utiliza el apellido(s) y el año de publicación entre paréntesis; por ejemplo, Winter (2002) o Lindsay y Cox (2001) si son dos autores(as). Si la cita es al final del texto, colocar entre paréntesis el apellido(s) coma y el año; ejemplo: (Winter, 2002) o (Lindsay y Cox, 2001). Si la publicación que se cita tiene más de dos autores(as), se escribe el primer apellido del autor(a) principal, seguido la abreviatura et al. y el año de la publicación; la forma de presentación en el texto es: Tovar et al. (2002) o al final del texto (Tovar et al., 2002). En el caso de organizaciones, colocar las abreviaturas o iniciales; ejemplo, FAO (2002) o (FAO, 2002). Formas de citar la literatura Artículos en publicaciones periódicas. Las citas se deben colocar en orden alfabético, si un autor(a) principal aparece en varios artículos de un mismo año, se diferencia con letras a, b, c, etc. 1) escribir completo el primer apellido con coma y la inicial(es) de los nombres de pila con punto. Para separar dos autores(as) se utiliza la conjunción <y> o su equivalente en el idioma en que está escrita la obra. Cuando son más de dos autores(as), se separan con punto y coma, entre el penúltimo y el último autor(a) se usa la conjunción <y> o su equivalente. Si es una organización, colocar el nombre completo y entre paréntesis su sigla; 2) año de publicación punto; 3) título del artículo punto; 4) país donde se edita punto, nombre de la revista punto y 5) número de revista y volumen entre paréntesis dos puntos, número de la página inicial y final del artículo, separados por un guión (i. e. 8(43):763-775). Publicaciones seriales y libros. 1) autor(es), igual que para artículos; 2) año de publicación punto; 3) título de la obra punto. 4) si es traducción (indicar número de edición e idioma, nombre del traductor(a) punto; 5) nombre de la editorial punto; 6) número de la edición punto; 7) lugar donde se publicó la obra (ciudad, estado, país) punto; 8) para folleto, serie o colección colocar el nombre y número punto y 9) número total de páginas (i. e. 150 p.) o páginas consultadas (i. e. 30-45 pp.). Artículos, capítulos o resúmenes en obras colectivas (libros, compendios, memorias, etc). 1) autor(es), igual que para artículos; 2) año de publicación punto; 3) título del artículo, capítulo o memoria punto; 4) expresión latina In: 5) titulo de la obra colectiva punto; 6) editor(es), compilador(es) o coordinador(es) de la obra colectiva [se anotan igual que el autor(es) del artículo] punto, se coloca entre paréntesis la abreviatura (ed. o eds.), (comp. o comps.) o (coord. o coords.), según sea el caso punto; 7) si es traducción (igual que para publicaciones seriadas y libros); 8) número de la edición punto; 9) nombre de la editorial punto; 10) lugar donde se publicó (ciudad, estado, país) punto y 11) páginas que comprende el artículo, ligadas por un guión y colocar pp minúscula (i. e. 15-35 pp.). Envío de los artículos a: Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas. Campo Experimental Valle de México. INIFAP. Carretera Los Reyes-Texcoco, km 13.5. Coatlinchán, Texcoco, Estado de México. C. P. 56250. Tel. 01 595 9212681. Correo electrónico: revista - [email protected]. Costo de suscripción anual $ 750.00 (6 publicaciones). Precio de venta por publicación $ 100.00 (más costo de envío). INSTRUCTIONS FOR AUTHORS The Mexican Journal in Agricultural Sciences (REMEXCA), offers to the investigators in agricultural sciences and compatible areas, means to publish the results of the investigations. Writings of theoretical and experimental investigation will be accepted, in the formats of scientific article, notice of investigation, essay and cultivar description. Each document shall be arbitrated and edited by a group of experts designated by the Publishing Committee; accepting only original and unpublished writings in Spanish or English and that are not offered in other journals. The contributions to publish themselves in the REMEXCA, must be written in double-space (including tables and figures) and using “times new roman” size 11 in all the manuscript, with margins in the four flanks of 2.5 cm. All the pages must be numbered in the right inferior corner and numbering the lines initiating with 1 in each page. The sections: abstract, introduction, materials and methods, results, discussion, conclusions, acknowledgments and mentioned literature, must be in upper case and bold left aligned. Scientific article. Original and unpublished writing which is based on researching results, in which the interaction of two or more treatments in several experiments, locations through many years to draw valid conclusions have been studied. Articles should not exceed a maximum of 20 pages (including tables and figures) and contain the following sections: 1) title, 2) author(s), 3) working institution of the author(s), 4) address of the author(s) for correspondence and e-mail; 5) abstract; 6) key words; 7) introduction; 8) materials and methods; 9) results and discussion; 10) conclusions and 11) cited literature. Notice of investigation. Writing that contains transcendental preliminary results that the author wishes to publish before concluding its investigation; its extension of eight pages (including tables and figures); it contains the same sections that a scientific article, but interjections 7 to 9 are written in consecutive text; that is to say, without the title of the section. Essay. Generated summarized writing of the analysis of important subjects and the present time for the scientific community, where the author expresses its opinion and settles down its conclusions on the treated subject; pages must have a maximum extension of 20 (including tables and figures). It contains sections 1 to 6, 10 and 11 of the scientific article. The development of the content of the essay is questioned in sections according to the topic, through this discussion conclusions or concluding remarks should be generated. Cultivar description. Writing made in order to provide the scientific community, the origin and the characteristics of the new variety, clone, hybrid, etc; with a maximum extensions of eight pages (including tables and figures), contains sections 1 to 6 and 11 of the scientific article. The descriptions of cultivars is in consecutive text, with relevant information about the importance of cultivar, origin, genealogy, obtaining method, agronomic and phonotypical characteristics (climatic conditions, soil type, resistance to pests, diseases and yield), quality characteristics (commercial, industrial, nutritional, etc) and availability of seed. Writing format Title. It should provide a clear and precise idea of the writing, using 13 words or less, must be in capital bold letters, centered on the top. Authors. To include six authors or less, full names must be submitted (name, surname and last name). Justified, immediately underneath the title, without academic degrees and labor positions; at the end of each name it must be placed numerical indices and correspondence to these shall appear, immediately below the authors; bearing, the name of the institution to which it belongs and official address of each author; including zip code, telephone number and e-mails; and indicate the author for correspondence. Abstract and resumen. Submit a summary of 250 words or less, containing the following: justification, objectives, location and year that the research was conducted, a brief description of the materials and methods, results and conclusions, the text must be written in consecutive form. Key words and palabras clave. It was written after the abstract which serve to include the scientific article in indexes and information systems. Choose three or four words and not include words used in the title. Scientific names of species mentioned in the abstract must be register as key words and palabras clave. Introduction. Its content must be related to the specific subject and the purpose of the investigation; it indicates the issues and importance of the investigation, the bibliographical antecedents that substantiate the hypothesis and its objectives. Materials and methods. It includes the description of the experimental site, materials, equipment, methods, techniques and experimental designs used in research. Results and discussion. To present/display the results obtained in the investigation and indicate similarities or divergences with those reported in other published investigations. In the discussion it must be emphasize the relation cause-effect derived from the analysis. Conclusions. Drawing conclusions from the relevant results relating to the objectives and working hypotheses. Cited literature. Preferably include recent citations of scientific papers in recognized journals, do not include conference proceedings, theses, internal reports, website, etc. All citations mentioned in the text should appear in the literature cited. General observations In the original document, the figures and the pictures must use the units of the International System (SI). Also, include the files of the figures separately in the original program which was created or made in such a way that allows, if necessary to make changes, in case of including photographs, these should be originals, scanner in resolution high and send the electronic file separately. The title of the figures is capitalized and lower case, bold; in bar and pie graphs, filling using clearly contrasting textures; for line graphs use different symbols. The title of the tables, must be capitalized and lower case, bold; tables should not exceed one page, or closed with vertical lines; only three horizontal lines are accepted, the head of columns are between the first two lines and the third serves to complete the table; moreover, must be numbered progressively according to the cited text and contain the information needed to be easy to understand. The information contained in tables may not be duplicated in the figures and vice versa, and in both cases include statistical comparisons. Literature references at the beginning or middle of the text use the surname(s) and year of publication in brackets, for example, Winter (2002) or Lindsay and Cox (2001) if there are two authors(as). If the reference is at the end of the text, put in brackets the name(s) coma and the year, eg (Winter, 2002) or (Lindsay and Cox, 2001). If the cited publication has more than two authors, write the surname of the leading author, followed by “et al.” and year of publication. Literature citation Articles in journals. Citations should be placed in alphabetical order, if a leading author appears in several articles of the same year, it differs with letters a, b, c, etc.1) Write the surname complete with a comma and initial(s) of the names with a dot. To separate two authors the “and” conjunction is used or its equivalent in the language the work it is written on. When more than two authors, are separated by a dot and coma, between the penultimate and the last author a “and” conjunction it is used or it’s equivalent. If it is an organization, put the full name and the acronym in brackets; 2) Year of publication dot; 3) title of the article dot; 4) country where it was edited dot, journal name dot and 5) journal number and volume number in parentheses two dots, number of the first and last page of the article, separated by a hyphen (ie 8 (43):763-775). Serial publications and books. 1) author(s), just as for articles; 2) year of publication dot; 3) title of the work dot. 4) if it is translation ( indicate number of edition and language of which it was translated and the name of the translator dot; 5) publisher name dot; 6) number of edition dot; 7) place where the work was published (city, state, country) dot; 8) for pamphlet, series or collection to place the name and number dot and 9) total number of pages (i. e. 150 p.) or various pages (i. e. 30-45 pp.). Articles, chapters or abstracts in collective works (books, abstracts, reports, etc). 1) author(s), just as for articles; 2) year of publication dot; 3) title of the article, chapter or memory dot; 4) Latin expression In two dots; 5) title of the collective work dot; 6) publisher(s), compiler(s) or coordinating(s) of the collective work [written just like the author(s) of the article] dot, at the end of this, the abbreviation is placed between parenthesis (ed. or eds.), (comp. or comps.) or (cord. or cords.), according to is the case dot; 7) if it is a translation (just as for serial publications and books); 8) number of the edition dot; 9) publisher name dot; 10) place where it was published (city, state, country) and 11) pages that includes the article, placed by a hyphen and lowercase pp (i. e. 15-35 pp.). Submitting articles to: Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas. Campo Experimental Valle de México. INIFAP. Carretera Los ReyesTexcoco, km 13.5. Coatlinchán, Texcoco, Estado de México. C. P. 56250. Tel. 01 595 9212681. E-mail: revista-atm@ yahoo.com.mx. Cost of annual subscription $ 60.00 dollars (6 issues). Price per issue $ 9.00 dollars (plus shipping). Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas Mandato: A través de la generación de conocimientos científicos y de innovación tecnológica agropecuaria y forestal como respuesta a las demandas y necesidades de las cadenas agroindustriales y de los diferentes tipo de productores, contribuir al desarrollo rural sustentable mejorando la competitividad y manteniendo la base de recursos naturales, mediante un trabajo participativo y corresponsable con otras instituciones y organizaciones públicas y privadas asociadas al campo mexicano. Misión: Generar conocimientos científicos e innovaciones tecnológicas y promover su trasferencia, considerando un enfoque que integre desde el productor primario hasta el consumidor final, para contribuir al desarrollo productivo, competitivo y sustentable del sector forestal, agrícola y pecuario en beneficio de la sociedad. Visión: El instituto se visualiza a mediano plazo como una institución de excelencia científica y tecnológica, dotada de personal altamente capacitado y motivado; con infraestructura, herramientas de vanguardia y administración moderna y autónoma; con liderazgo y reconocimiento nacional e internacional por su alta capacidad de respuesta a las demandas de conocimientos, innovaciones tecnológicas, servicios y formación de recursos humanos en beneficio del sector forestal, agrícola y pecuario, así como de la sociedad en general. Retos: Aportar tecnologías al campo para: ● Mejorar la productividad y rentabilidad ● Dar valor agregado a la producción ● Contribuir al desarrollo sostenible Atiende a todo el país a través de: 8 Centros de Investigación Regional (CIR’S) 5 Centros Nacionales de Investigación Disciplinaria (CENID’S) 38 Campos Experimentales (CE) Dirección física: Progreso 5, Barrio de Santa Catarina, Delegación Coyoacán, Distrito Federal, México. C. P. 04010 Para más información visite: http://www.inifap.gob.mx/otros-sitios/revistas-cientificas.htm. PRODUCCIÓN Dora M. Sangerman-Jarquín DISEÑO Y COMPOSICIÓN María Otilia Lozada González y Agustín Navarro Bravo ASISTENTE EDITORIAL María Doralice Pineda Gutiérrez