RECOLECCION, CARACTERIZACION Y EVALUACION DE PAPAYAS DE ALTURA, CON ENFASIS EN PAPAYUELAS

1. IDENTIFICACIÓN

1.1 Propuesta

Título: RECOLECCION, CARACTERZACION Y EVALUACION DE PAPAYAS DE ALTURA, CON ENFASIS EN PAPAYUELAS

Período de ejecución: Marzo de 1998 a marzo de 2000

Area prioritaria del PMP: RECURSOS GENETICOS DE CARICACEAS

Investigador principal: LUIS MIGUEL ALVAREZ MEJÍA, Departamento de Recursos Naturales, facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad de Caldas, AA. 275,Manizales, Colombia. Tel: 57(68)861250, Fax: 57(68)812975; e-mail: lmam@col2.telecom.com.co

1.2 Instituciones Ejecutoras:

- Ejecutores Asociados: Universidad de Caldas (Colombia)

- Ejecutores Asociados:
- Universidad de Ambato (Ecuador)
- CORPOICA (Colombia)
- CNCRF (Venezuela)

2. RESUMEN

Los países del norte de suramérica cuentan con una amplia diversidad de especies y formas de Carica, donde, además de papaya, C. papaya L., que es el representante de la Familia con mayor importancia económica, se encuentran las papayuelas o papayas de altura, algunas de importancia económica regional, entre ellas se cuentan: C. goudotiana (Tr. et Pl.)solms, C. mícrocarpa Jacquin, C. pubescens (A. DC.) solms, C. stipulata Badillo, y el babaco, híbrido natural denominado Carica x heilbornii Badillo nm. Pentagona (Heilborn.) Badillo; esta última cultivada tanto en suramérica como en Nueva Zelanda, Australia, lsrael, ltalia, Califomia, Grecia y Brasil, cuyas formas cultivadas proceden del Ecuador y sur de Colombia, aunque se han registrado híbridos similares en la sabana de Bogotá. (Bemal & Correa, 1990; Popenoe et al, 1989). se encuentran en esta zona algunas especies de los géneros Jacaratia y Vasconcellea, que constituyen, junto con las anteriores, valiosos recursos genéticos tanto para la selección y mejora de las especies por sí mismas, como para enfrentar los diversos problemas, especialmente de adaptación, respuesta a virosis y calidad que se presentan en el cultivo de la papaya.

Esta diversidad de especies incluye por supuesto una amplia variabilidad de formas en diferentes poblaciones. En la mayoría de los casos, las papayuelas se encuentran pequeños grupos o como plantas aisladas en los huertos de agricultores andinos, donde la producción se destina especialmente al consumo doméstico o local; a pesar de la multiplicidad de posibilidades de aprovechamiento tanto de la fruta como de sus metabolitos secundarios, particularmente las pepsinas, solo el babaco constituye un renglón económico importante, sobretodo en Ecuador.

Esta variabilidad genética se encuentra ampliamente dispersa y amenazada por muchos factores, entre los que se cuenta la falta de mercados estables, la "tecnificación" de la actividad agrícola, la ampliación de la actividad ganadera, la descampesinización de la región andina, entre otros, que determinan una aceleración de la erosión genética de estos materiales que deben ser sistemáticamente colectados y conservados, como una primera medida para asegurar el aprovechamiento sostenible de los recursos genéticos de la familia Caricaceae, los cuales una vez caracterizados y evaluados podrán ser incluidos en los programas de mejora tanto de las papayas de altura, como de la papaya, que cada vez más requiere de la búsqueda de altemativas genéticas para la solución de los numerosos problemas agrícolas y de calidad, atendiendo a los requerimientos de agricultores, comercializadores y consumidores.

El presente proyecto persigue la Recolección, Caracterización y Evaluación morfológica, bioquímica y molecular de los recursos genéticos de papayas de altura y papayuelas presentes en Colombia, Ecuador y Venezuela, involucrando las entidades interesadas en el tema en cada uno de los países, como punto de partida para su conservación y aprovechamiento sostenibles.

3. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACION

Los países de la región norte de Suramérica cuenta con condiciones favorables para el crecimiento y desarrollo de la mayaría de las frutas comestibles identificadas, muchas de ellas cuenta aquí con su centro de origen y distribución natural. Entre ellas se destaca la papaya (Carica papaya L.), que según RAP - USAID, 1996, es el cuarto frutal en importancia mundial y, sus parientes las papayuelas (Cadca goudotiana (Tr. et Pl.) Solms, C. microcarpa Jacquin, C. pubescens (A. DC.) Solms, C. stipulata Badillo) y el babaco (Carica x heilbornii pentagona), de amplias perspectivas en los mercados local e internacional. (Bemal & Correa, 1990; Popenoe et al, 1989).

A pesar de lo anterior, especialmente de contar en forma natural con un amplio espectro de variabilidad intra e interespecífica, muy poco se ha hecho respecto al mejoramiento de estos frutales nativos, especialmente cuando se exige la producción de materiales con calidad y comportamiento agronómico adecuados buscando potenciar su uso, con los máximos beneficios ambientales, sociales y económicos, protegiendo y aprovechando a su vez la biodiversidad, que asegure de esta forma la menor vulnerabilidad frente a los diversos agentes bióticos o no biológicos que puedan afectar el cultivo (Wilkes, 1993).

La colecta, caracterización, evaluación y conservación del germoplasma aportará, amplias perspectivas en términos de una mejora duradera y sostenible de las Carica, especialmente, en los aspectos de adaptabilidad, patología y entomología, lo mismo que para ofrecer al mercado las calidades, sanidad, sabor y apariencia exigidos, en busca de una mayor competitividad en el marco nacional, regional y mundial, para lo cual, el germoplasma aportará la base genética requerida.(Fehr, 1987; Bemal & Correa, 1990; Campbell, 1996; Debouck, 1992; Duvick, 1986; Frankel & Hawkes, 1975; lwanaga, 1993).

Entre todas las especies del género Carica, es C, papaya la de mayor difusión y uso en el ámbito mundial, cultivada en todos los trópicos, empleándose ya sea como fruto de mesa o procesado en jugos y conservas. (Valdés, 1985; Lambers & Crane, 1990; Campbell, 1996). Por otra parte es también fuente de pepsina vegetal, conocida como papaina, la cual tiene amplias aplicaciones en mediana, cosmetología y en la industria textil, pues aplicada a ciertos tejidos impide el encogimiento, últimamente se ha puesto en marcha la obtención de colorantes carotenoides con aplicaciones en la producción de cosméticos y alimentos concentrados para animales. (Smith, 1992; Arkcoll, 1990; Ferguson & Arpaia, 1990; Campbell, 1996; Hewett, 1993; Hurtado - Pascual, 1988, Olesen, 1987; Francosi - fiero,1992)

La papaya ha sido cultivada desde tiempos precolombinos en toda el área del Caribe continental e insular, razón por la cual se atribuye su origen a las Antillas o Centroamérica y México. (Melo & Spruce, 1869; Solms, 1889). Sin embargo, la no existencia de parientes silvestres nativos en la zona antes mencionada, puesto que C. cauliflora y C. heterophylla presentes en Centroamérica, proceden de Suramérica, (Bernal & Correa, 1990; Smith et al, 1992). Sumado a lo anterior, está la amplia distribución de la papaya en el norte de Suramérica, desde 0 hasta 2000 m.s.n.m, y la concentración allí de la mayoría de las especies del género Carica (Badillo, 1993).

La papaya y sus parientes, las papayuelas, se encuentran ampliamente difundidos en la región andina colombiana, donde además de ser cutivos de importancia económica de pequeña y mediana escala, poseen una amplia diversidad genética, constituyéndose por ende, en una rica fuente de germoplasma, la cual debe ser colectada, caracterizada, evaluada e incluida en los programas de mejora.

Las papayuelas o papayas de altura están representadas por las siguientes especies de importancia económica:

Papayuela (Carica pubescens (A. DC,) Solms. (Sin. C. cundinamarcensis Linden y C, candamarcensis Hooker, f.)), distribuida desde Panamá hasta Chile; de carne firme y fragancia penetrante agradable, con contenido medio de papaína. Puede consumirse fresca y cocida como dulces y mermeladas, se propaga por semillas, es tolerante a nemátodos y resistente al virus del anillado, constituyéndose en fuente potencial de genes transferibles a la papaya. (Bemal y Correa, 1990). La planta alcanza hasta 10 m de altura, se distingue de la papaya principalmente por la forma de las hojas y flores, el fruto es amarillo de 5 a 20 cm de longitud. (Campbell, 1996; Badillo, 1993; León, 1992)

Siglalón (C, stipulata Badillo), registrada en alturas de 1600 a 2500 m.s.n.m. su fruto es amarillo con 10 - 11 lados, con aroma fuerte y agradable; en la mayaria de los casos se consume procesada como dulces o mermeladas; los frutos inmaduros son ricos en papaína. (Popenoe et al, 1989) Se considera, junto con C. pubescens la especie más relacionada con C. papaya; ambos podrían aportar genes importantes para la solución de problemas agronómicos, patológicos o de calidad en la papaya. (Campbell, 1996; CGRF, 1997; John-Decor et al, 1997; Manshardt & Menslafi, 1989a)

La papayuela enana (C, goudotiana (Tr. et PI.) Solms), especie colombiana altamente variable, sus frutos pueden tener sabor dulce, otros pueden ser astringentes; de forma angulada, amarillo pálido con manchas rojas anaranjadas; la planta se encuentra en la zona de selva húmeda entre 1500 y 2300 m.s.n.m, (Popenoe et al, 1989), es a su vez filogenéticamente muy cercana a las dos papayuelas antes mencionadas (Jabín - Decor et al, 1997)

Babaco (Carica x heilbornii Badillo n.m. pentagona Heilborn), híbrido natural entre C, pubescens y C. stipulata, es la papayuela de mayor difusión comercial, especialmente en Ecuador y sur de Colombia, introducida a Nueva Zelanda, Australia, lsrael, ltalia, Califomia, Grecia y Brasil. Su fruto apomíctico, similar a una papaya de cinco lados, es de muy buen sabor al madurar, especialmente si se consume como jugo; tiene excelentes perspectivas de mercado; hasta el momento se reconocen pocos cultivares de Babaco y, esas selecciones han sido poco difundidas. (Campbell, 1996; Valdés, 1985; Popenoe et al, 1989; Omura, 1993; Hewett, 1993).

El hecho de contar con estas especies, las cuales incluyen a su vez una amplia variabilidad aún por colectar, caracterizar, evaluar y conservar; establece la necesidad de potenciar su utilización, ya sea de cada una por sí misma, por sus frutos, o sus metabolitos secundarios, donde se destacan la papaína y los colorantes naturales, lo mismo que determinar y aprovechar la posibilidad de llevar información genética de unas a otras, especialmente a la más importante de ellas, puesto que la papaya cuenta con un amplio grupo de problemas agronómicos, patológicos y de calidad, que podrían ser solucionados por este medio.

Son numerosas las plagas y enfermedades que afectan al cultivo de la papaya, entre ellas se cuentan diversas especies de trips, áfidos, ácaros, moscas blancas, barrenadores y nemátodos que se hospedan en él; hongos como la pudrición del tallo (pytihum sp), mancha negra (Asperispodum caricae), antracnosis (Collefotdchum gloespodoides), damping-off (Rhizoctonia solani) son algunos de los registrados. (Lambers & Crane, 1990; Bemal y Correa, 1990; CGRF, 1997; Campbell, 1996)

Son numerosos los virus y micoplasmas que atacan a la papaya, lo mismo que numerosos son los vectores y hospederos alternantes, produciendo deformaciones en hojas, tallos, cogollos y frutos, lo mismo que mosaicos especialmente a nivel foliar; en este grupo se destacan el virus del mosaico de la papaya (PapMSV) y el virus del anillado o mancha anular de la papaya (PRSV), el cual es la enfermedad más importante del cultivo en todo el mundo, que incluso llega a transmitirse en la semilla, ha tenido un alto grado de expansión en los últimos años y ha llegado ha determinar que en algunas áreas se maneje el cultivo como una especie de ciclo anual (Arkcoll, 1990; CRFG, 1997; Campbell, 1990; Drew & Villegas, 1996; Espino et al, 1990; Ferguson & Arpaia, 1990; Espino et al, 1990; Fitch et al, 1992; Hewett, 1993; Jobin - Decor et al, 1997; Lamberls & Crane, 1990; Manshardt, 1992, Omura, 1993; Smith et al, 1992; Talens & Alcántara, 1994; Tennant et al, 1994).

Para el manejo de estas problemáticas se han adoptado tradicionalmente prácticas culturales, como eliminación de plantas o partes enfermas de ellas, empleado agroquímicos y, en algunos casos se ha explorado la vía del fitomejoramiento como altemativa económica y durable de manejo. (Sanada, 1993; Smith, 1992; Francosi - Tijero, 1992; Lamberls & Crane, 1990; Manshardt, 1992).

En cuanto al PRSV, que es la enfermedad de mayor importancia en casi toda el área cultivada del mundo, el mejoramiento tradicional entre genotipos de papaya ha dado algunas lineas tolerantes, pem no se ha tenido éxito en el desarrollo de resistencia al virus, (Drew & Villegas, 1996)

La carencia de germoplasma identificado como fuente de resistenáa a PRSV dentro de las colectas de C. papaya ha creado la necesidad a explorar altemativas como las hibridaciones interespecíficas con taxa relacionados, o por otra parte, se ha enfocado al desarrollo de plantas transgénicas usando los genes codificados de la cubierta proteica o genes de la replicasa del virus. (Drew & Villegas, 1998; Tennant et al, 1994; Fitch et al, 1992).

El empleo de las hibridaciones interespecíficas se basa en el hecho de haber sido registrados híbridos de este tipo en forma natural o artificial, como es el caso de los babacos; también por el hecho de encontrarse resistencia a varias enfermedades en estos parientes (Popenoe et al, 1989, Badillo, 1993; Campbell, 1998).

En la hibridación interespecífica de C. papaya y otras seis especies del género, Manshardt (1989a, 1989b) encontró que las barreras precigóticas son mínimas, con una adecuada penetración de los tubos polínicos; las barreras postcigóticas son mayores debido a la aborción de óvulos y endospermo, en este caso, el rescate de embriones es una herramienta valiosa para eliminar esas barreras.

Cuando se encara la vía de las hibridaciones interespecíficas debe tenerse siempre presente la necesidad de acudir a técnicas como el cultivo de embriones o de tejidos somáticos, induciendo organogénesis a partir de las yemas laterales o apicales como vía para asegurar la regeneración de materiales con algún grado de incompatibilidad o híbridos partenocarpicos; para tal situación numerosos autores han realizado experiencias relacionadas con el cultivo "ln vitro" de papaya y otras especies de Carica, (Drew & Villegas, 1998; Chen & Chen, 1992; Hossain et al, 1991; Hossain et al, 1991; Monmarson et al, 1995; Chowdhury, 1991; Sancho & Guevara, 1991; Branco, 1990; Vega y Kitto, 1990; Afzal, 1990; Chan & Teo, 1990; Zheng, 1992; Manshardt, 1992; Farina et al, 1990; Reuveni et al, 1990; Miller & Drew, 1990; Chan & Teo, 1995; Monmarson et al, 1995; Khatoon, 1994; Chan & Teo 1993; Drew & Vogler, 1993).

La ventaja con las hibridaciones interespecíficas frente a la transgénesis radica especialmente en la posibilidad de acceso, por parte de los países de la región, a los recursos genéticos de las especies emparentadas del género Carica. Por otra parte, ésta es una resistencia que ha sido consistente en el campo por mucho tiempo y su uso no está sujeto a restricciones y controles propios de los materiales transgénicos, que serán a su vez altamente específicos en cuanto a los tipos o razas de los virus que enfrentan (Drew & Villegas, 1998).

Se necesita entonces de materiales genéticos que aseguren una resistencia durable, al alcance de nuestros países y con los mínimos costos sociales, económicos y ambientales.

Una vez disponible al menos una buena muestra de la variabilidad genética de Carica, es necesario definir estrategias que permitan hacer uso de la misma, partiendo de la hipótesis de que estos materiales poseen caracteres que una vez detetados, caracterizados y evaluados, pueden ser empleados en el mejoramiento de las colectas per se, lo mismo que mediante cruzamientos interespecíficos, lo que permitirá hacer frente a muchos problemas aún por resolver adecuadamente en especial en el cultivo de la papaya.

4. OBJETIVOS Y METAS

4.1 Objetivos

General:

RECOLECTAR, CARACTERIZAR Y EVALUAR RECURSOS GENETICOS DE ESPECIES ANDINAS DEL GENERO CARICA, CON ENFASIS EN PAPAYUELAS

Objetivos Específicos:

Recolectar muestras de poblaciones de especies del género Carica, presentes en la región andina de Colombia, Venezuela y Ecuador.

Conservar los materiales colectados en cada uno de los paises de origen.

Realizar la caracterizaáón y evaluaáón preliminar de las colectas mediante el empleo de descriptores morfológicos, bioquímicos y moleculares.

4.2 Metas

Al cabo de los primeros cuatro meses de realización del proyecto se contará con cien colectas de papayas de altura y papayuelas procedentes de Colombia, Ecuador y Venezuela.

Al cabo de un año se establecerá un banco base y banco activo de germoplasma de Carica, para la conservaáón en el corlo, mediano y largo plazo, lo mismo que para constituirse en centro de suministm de tales recursos genéticos.

Dos años después de comenzado el proyecto se contará con la caracterización de las colectas de Carica procedentes de Colombia, Ecuador y Venezuela, tal caracterización incluirá caracteres morfológicos, isoenzimáticos y moleculares.

Al cabo del proyecto se contará también con la evaluación preliminar que incluye aspectos agronómicos, con especial énfasis en presencia de virosis y producción de papaína cruda.

5. MATERIALES Y METODOS

El proceso de colecta estará precedido de la sede de actividades de prospección que incluyen la revisión de todas las fuentes disponibles de información secundaria con miras a realizar el máximo acopio posible de referencias en aspectos geográficos, botánicos, ecológicos, etnobotánicos o de otra índole, lo mismo que la información de herbarios y colecciones de referencia de los tres países y de otros que posean colectas en esta región, se hará también la consulta y revisión de la dimensión, cobertura y estado de las colecciones de las especies de interés presentes en Venezuela, Ecuador y Colombia, lo anterior brindará las bases para la prospección de las expediciones de colecta, apmvechando a su vez lo ya existente.

Se planificarán y realizarán giras de colección en las regiones montañosas, a alturas superiores a los 1500 msnm de los tres países involucrados. De cada una de las muestras colectadas se hará el registro de los datos de pasaporte, induyendo aspectos como fecha, localizaáón geográfica, tamaño y dispersión de la población, suelos, clima, vegetación asociada, información sobre cultivo y aprovechamiento, entre otros. Dada las características particulares en que las Carica de altura conviven con los agricultores, el tamaño de la muestra corresponderá un máximo de 20 frutos; una vez colectados y registrados los frutos, permanecerán en bolsas plásticas para su transpone y total maduración. En el caso de los babacos, se colectarán estacas, que se conservarán en bolsas con papel húmedo, procurando en todos los casos el menor tiempo posible entre la colecta y la siembra en vivero. Se plantea la recolección en total de un mínimo de cien entradas procedentes de los tres países.

Una vez reunidos los materiales se conducirán hasta la Universidad de Caldas en Colombia, el CNCRF en Venezuela y la Universidad de Ambato en Ecuador, para la respectiva separación, limpieza, cuarentena, almacenaje y registro de las semillas de papayas de altura y papayuelas y, para la multiplicaáón de las estacas de babacos.

La conservación de las semillas, una vez llevadas a humedad de almacenamiento, cercana al 10%, mediante secado natural o en cámara de arrastre de aire a temperatura ambiente, se realizará en envases plásticos, sellados con papel parafinado e introducidos en reápientes mayores con silica gel también sellados con papel parafinado, depositados en cámara fría a 5°C. Es necesario realizar estudios exploratorios para determinar la temperatura y humedad más adecuadas para la conservaáón a mediano y largo plazo. Se hace necesaria también la determinaáón del protocolo para la conservaáón in vitre y criopreservaáón tanto de los materiales parlenocárpicos como de los de multiplicación sexual.

Una muestra de cada uno de los materiales colectados se llevará a lotes de caracterizaáón en cada una de las tres instituciones mencionadas anteriormente como centro para la conservaáón de los recursos de cada país, donde tendrá curso la caracterizaáón y evaluaáón preliminar de los caracteres morfológicos, cubriendo tanto los aspectos relacionados con los descriptores básicos de caracterizaáón, como la determinación al menos a nivel preliminar de la presencia y efectos de plagas y enfermedades, en una escala de valoración cualitativa de 0 a 9, correspondiente a una estimaáón de tales efectos en forma ascendente. Una escala similar se empleará para la estimaáón de la producción de papaína cruda.

Paralelo al proceso de caracterizaáón a campo, se llevarán a cabo la caracterizaáón isoenzimática, la cual tendrá lugar en la Universidad de Caldas y caracterizaáón molecular, que se desarrollará en el CIAT.

6. RESULTADOS ESPERADOS

Una vez reunida toda la información se llevará a cabo el análisis de la misma, a partir de la cual se podrá establecer el estado de los recursos genéticos de Cañca, papayas de altura y papayuelas en los países del norte de Suramérica, se contará con informaáón relevante de acerca de la caracterizaáón preliminar de tales recursos genéticos, con una estimación de las relaáones y distancias entre los mismos materiales y, especialmente, se pondrán a disposición de los países de la región en panicular y de la comunidad intemaáonal en general, cumplidos los requisitos propios de cada país, estos recursos genéticos, que serán la base para el aprovechamiento sostenible y de amplia cobertura de la variabilidad genética de este género, especialmente para ser introduáda en los programas de mejoramiento, tamo de las papayuelas, como de la papaya.

7. DIVULGACION DE RESULTADOS

La divulgación y difusión de los resultados se realizará iniáalmente mediante la publicación del estado de los recursos genéticos de las papayas de altura y papayuelas de Colombia, Ecuador y Venezuela, tanto a través de las publicaciones periódicas propias de cada una de las instituciones involucradas en el trabajo, como en el boletín de IPGRI, también, se ofrecerán conferencias divulgativas en diferentes foros académicos y científicos tanto de los países en mención, corno los demás del área.

La mejor difusión de los resultados será el poner a disposición de los países estos recursos genéticos, acompañados de la debida información relevante.