Domesticación de especies nativas con potencial económico

Dr. Wilfredo Gonzáles L. Facultad de Ciencias y Filosofía

Universidad Peruana Cayetana Heredia

IV REUNION DE AGRORED NORTE

¿Qué es domesticación? Implica la manipulación de plantas o animales a tal punto que han ocurrido cambios que resultan en una nueva raza o especie. Bender 1975

Una planta o animal que difiere de su ancestro silvestre debido a que ha cambiado genéticamente a través de la selección del hombre, sea de modo consciente o no. MacNeish 1991

Proceso que en una población de plantas cultivadas que conduce a la pérdida de atributos necesarios para su sobrevivencia en su ambiente silvestre…requiriendo de la intervención humana para su reproducción” Hilmann and Davies 1990

Proceso de transferencia de la especie de su estado silvestre al manejo del recurso como parte de las actividades humana familiares productivas. Este proceso involucra la selección por parte del hombre de los caracteres de interés económico (Nabhan & Rea1987).

La gran revolución del neolítico es el paso de cazadores/recolectores a agricultores (10 mil años) Ocurre una transición desde el paleolítico, donde se observa amplitud de dieta y el desarrollo de instrumentos y técnicas de tratamiento de los alimentos que incluye métodos para detoxificar los metabolitos secundarios de las plantas

Transición desde la recolección a la granja

Rol de los cambios en el clima

Evidencia palinológica da cuenta de cambios en clima durante el final del Pleistoceno e inicio del Holoceno

Cambio en el estilo de vida (Sedentarismo)

Crianza de animales y cultivo de plantas

Plantas principalmente como forraje?

El período que abarca los últimos 10.000 años (Holoceno), se ha caracterizado por un clima general más cálido y más estable que la anterior era (Pleistoceno). Aumento del CO2 y las lluvias

Cultivos primarios

Aquellos que fueron deliberadamente cultivados a partir de sus parientes silvestres y subsecuentemente se sometieron a cambios genéticos en sus nuevos ambientes.

Cultivos secundarios Son aquellos que evolucionaron a partir de malezas que infestaban los

campos cultivados.

Centros de domesticación

Vavilov definió como centro de origen de una planta cultivada el área o áreas donde esta exhibe la mayor diversidad genética.

Sin embargo, mayores centros de diversidad no implican centro de domesticación

En cada centro tipos similares de cultivos fueron domesticados. Una o más fuentes de carbohidratos (granos, raíces, tubérculos) y de proteínas (legumbres)

Centros de domesticación

Especies domesticadas en Sudamérica

Cronología de la domesticación

La similitud de las fechas de domesticación en diferentes regiones del mundo sugiere que el cambio climático fue un factor del desarrollo de la agricultura

Maíz se estima que 300-1000 años (basado en tbl genes)

¿Cuánto tiempo se requiere para que ocurra domesticación?

Algunos cereales 20-200 años fijar el rasgo de no caída de espiga

Síndrome de domesticación

(1) Pérdida del mecanismo de dispersión

(2) Incremento en tamaño

(3) Incremento de la variabilidad morfológica

(4) Cambios en los hábitos de la planta

(5) Pérdida de la dormancia de las semillas

(6) Pérdida de los mecanismo de protección (física/química)

(7) Insensibilidad al fotoperiodo

(1) Pérdida del mecanismo de dispersión

Los tipos domesticados han perdido la capacidad de dispersarse a la madurez. En cereales: un raquis duro evita la desarticulación de la inflorescencia y la liberación de las semillas. Frutos de ajíes silvestres se separan fácilmente del receptáculo mientras que los ajíes domesticados permanece adherido a la planta

(2) Incremento en tamaño

Esto es especialmente marcado en la parte de interés de cosecha pero que generalmente tiene efectos correlacionados en otras partes de la planta, produciendo un efecto similar al observado en algunas poliploidias.

Un incremento del tamaño puede ser producido por Número y/o tamaño de células

Tomate, las diferencias en algunas líneas son explicadas por diferencias en el número de células

(3) Incremento de la variabilidad morfológica

Calabazas, tomates y ajíes varían en la forma, color y tamaño de los frutos/ Las papas domesticadas varían en forma y color de los tubérculo

(4) Cambios en los hábitos de la planta

(5) Pérdida de la dormancia de las semillas

Teosinte y maíz

Frejoles silvestres lianas ramosas y frejoles domésticos En muchas especies se atenúa permitiendo trepar o postrar dentro de las parcelas (vid, maracuyá)

plantas domesticadas por lo general tienen un hábito de crecimiento más compacto, con menos ramas y más cortas

La dormancia previene la germinación prematura clave en años desfavorables Desde la perspectiva del agricultor permite una cosecha sincrónica

(6) Pérdida de los mecanismo de protección (física/química)

Muchas especies domesticadas han perdido completa o parcialmente los metabolitos secundarios que protege a los parientes silvestres de herbívoros

Tubérculos de papas silvestres contienen glicoalcaloides a niveles

Yucas amargas contiene glucósidos cianogénicos forma dulce solo los tiene en la parte externa de la raíz.

Formas silvestres de Cucurbita tienen alcaloides que las formas comestibles no las tienen

(7) Insensibilidad al fotoperiodo

Los cultivos requieren responder a los diferentes ambientes en donde varía la duración de las horas de luz

En Europa, los primeros clones de papas solo producían tubérculos en lugares de días cortos 200 años después se desarrollaron clones adaptados a días largos

Control genético de los rasgos del síndrome de domesticación

Diversos rasgos domesticados muestran herencia mendeliana o involucra pocos QTLs

Control genético de los rasgos del síndrome de domesticación

Botánica de los cultivos

Principalmente el uso de las plantas ha sido con fines alimenticios. Diversas especies han sido usadas como fibra, especias, narcóticos y medicinales, ornamentales, construcción y carpintería.

Menos de 500 especies domesticadas de las 250,000 angiospermas (0.2%)

Aprox.24 plantas cultivadas aporta mayoritariamente el soporte alimenticio mundial

Botánica de los cultivos

Hay una positiva correlación entre la riqueza de especies y el número de plantas cultivas en la familia (excepto Compositae y Orchidaceae)

Las familias con amplia distribución frecuentemente contienen muchas especies cultivadas

¿Por qué indagar sobre los procesos de domesticación vegetal?

La información de los centros de domesticación guía a los mejoradores hacia fuentes de diversidad genética

La evolución de las plantas domesticadas y de malezas esta ligada. 7/13 de las malezas más agresivas proceden de cruces entre formas silvestres y cultivadas (sorgo/arroz)

El bajo número de especies domesticadas sugiere que puede ser posible domesticar especies adicionales con propósitos específicos para la humanidad: Principios activos, drogas, aditivos naturales, derivados, alimentos funcionales.

El género Capsicum

C. frutescens tabasco

C. pubescens rocoto

C. baccatum ají amarillo

C. chinense ají pancca

Género Capsicum

Más de 30 especies forman el género Capsicum

- Andes centrales (Perú, Bolivia) - Centroamérica (Méjico)

Es un complemento de la dieta humana desde hace más de 6000 años

Es una de las especies de mayor consumo mundial

Solo 5 especies domesticadas

C. pubescens

Centros de domesticación

Centro de Origen del género es la zona amazónica (Brasil)

Capsicum annuum C. frutescens C. chinense C. baccatum

Grupos químicos de los Capsicum de interés como alimento funcional

•Capacidad antioxidante

•Carotenoides (pro-Vitamina A)

•Capsaicinoides

•Fenólicos

•Vitamina C y E

Especies de ajíes domésticados de interés en Perú

Capsicum baccatum Ají escabeche

Capsicum chinense Panca

Limo

Capsicum pubescens Rocoto

Trujillo Central

Chancay-Huaral AQP

Chimbote-casma Pucallpa

Tingo María

cajamarca

Figura. Mapa de distribución a nivel nacional de C. baccatum. Nótese la diversidad de tamaños y colores del material colectado. Cada foto

muestra una escala de 5 cm

Capsicum baccatum

Figura. Mapa de distribución a nivel nacional de C. pubescens (rocoto). Nótese la diversidad de tamaños y colores del material colectado. Cada

foto muestra una escala de 5 cm

Capsicum pubescens

Capsicum chinense

Cachito

Shishi

Rocotito de la selva

Pinchito de mono Cerezo

Ají dulce

Rocotillo

Ciruelo

NECESITAMOS ACLARAR SU UBICACIÓN TAXONÓMICA Y SUS PROPIEDADES FITOQUÍMICAS

Tomate cultivado y sus parientes silvestes

Candolle (1886)

Jenkins (1948)

¿Domesticado en el Perú?

¿Domesticado en Mexico?

“tumatle ex Themistitan,”

Bosques Secos del Norte de Perú

3´230,263 ha 35,000 familias que dependen directamente del BBSS

Potencial para contribuir a la soberanía alimentaria y al desarrollo de nuevas alternativas agroindustriales.

Diversas plantas nativas silvestres poco exploradas desde la perspectiva de recursos aprovechables

(alimenticios, medicinales)

El bosque seco es uno de los ambientes más amenazados y menos protegidos en comparación

con otros ambientes como el bosque lluvioso

• Actividad antrópica no sostenible (tala, incendios, contaminación de suelos).

• Vulnerabilidad al cambio climático. El Perú es el tercer país más afectado por el

calentamiento global

• Falta de información técnico-científica para poder entender/predecir cambios en las comunidades vegetales

El conocimiento de la biodiversidad provee información relevante: CCBB, Biotecnología, Agricultura, Conservación y manejo de recursos

Causas de la pérdida de la biodiversidad

Efectos de la pérdida de la biodiversidad • Avance del proceso de desertificación. 110 países /pérdidas ca 42 mil

millones de dólares al año.

• Pérdida de los servicios ecosistémicos • Pérdida de recursos genéticos y oportunidades agroindustriales.

Erradicar la pobreza extrema y el hambre

Garantizar la sostenibilidad del medio ambiente

Objetivos del milenio

Seguridad alimentaria (independencia alimentaria)

Conservación de recursos genéticos vegetales

Aprovechamiento de plantas nativas Ecología, fisiología, sistema

reproductivo, biología molecular, bromatología

Contrato 002-PIBAP-FINCyT 2009

Investigación en ecosistema de Bosque seco

Conservación del ecosistema Mecanismos de mantenimiento

de la biodiversidad

Contrato 011-PIBAP-FINCyT 2007

(1) la disminución de la extracción de las plantas que favorece la

conservación del recurso (2) la generación y/o mejor aprovechamiento de las áreas

productivas (3) el aprovisionamiento de materias primas de mejor calidad para el

consumo directo o el abastecimiento de procesos agroindustriales (4) El aprovechamiento de la planta en usos alternativos (Ocampo 1999).

Ventajas del proceso de domesticación de plantas promisorias:

conservación de la biodiversidad, la generación de alternativas de desarrollo y la seguridad alimentaria de los pobladores.

• Especie endémica del bosque seco de llanura (Tumbes-Piura-Lambayeque)

• Raíces comestibles (consumo animal y humano). • Semillas con 24 % de aceite.

Aprovechamiento de plantas nativas: Domesticación y conservación de Apodanthera biflora (yuca de monte): una especie endémica del bosque

• Zonas naturales deforestadas • El uso de la especie es local • No hay información científica sobre la especie (nutricional o de

manejo agronómico)

Objetivo general del proyecto Contribuir a la seguridad alimentaria de los pobladores de zonas áridas y a la conservación de los recursos genéticos nativos transfiriendo la especie alimenticia Apodanthera biflora desde su estado silvestre a cultivo favoreciendo su conservación y aprovechamiento agroindustrial.

Objetivo específicos

•Evaluar la variación genética, fenotípica y ambiental •Caracterizar el sistema reproductivo de la planta •Evaluar la respuesta en cultivo en parcelas •Evaluar las propiedades nutricionales del tubérculo y la semilla.

Aprovechamiento de plantas nativas: Domesticación y conservación de Apodanthera biflora (yuca de monte): una especie

endémica del bosque seco (Contrato – 002- FINCyT PIBAP 2009)

PROPAGACIÓN

Figura .Propagación de A. biflora a través de plántulas

(A) germinación de semillas y traslado a sustrato. (B)

plántulas a los 22 días de vida en sustrato. (C) traspaso

de almacigueras a bolsas de almácigo conteniendo

arena y tierra de hojas. (D) plántulas en bolsas de

almácigo en vivero de Piura y € plántulas de 7 semanas

trasplantadas en parcela experimental Alto el Gallo-

Chulucanas-Piura

Parcela experimental

En condiciones silvestres El contenido de carbohidratos de algunas localidades de Piura fue mayor que el encontrado en Lambayeque y Tumbes Las poblaciones de Piura muestran la mayor diversidad genética en comparación a Lambayeque y Tumbes.

En condiciones de cultivo: Las plantas se propagan a través de semillas, raíces y esquejes Alto porcentaje de establecimiento de plantas (aprox.90%) a partir del trasplante de plántulas. El rendimiento promedio de raíz por planta fue de 25 g. Material obtenido de Piura y Lambayeque produjeron raíces de aproximadamente 100 g.

Aprovechamiento de plantas nativas: Domesticación y conservación de Apodanthera biflora (yuca de monte): una especie

endémica del bosque seco (Contrato – 002- FINCyT PIBAP 2009)

Apodanthera biflora muestra una gran variación natural que puede ser aprovechada para su mejoramiento en condiciones de cultivo o semicultivo con el propósito de obtener raíces más productivas, con mejor contenido nutricional (carbohidratos) y con almidones que pueden ser evaluados en diversos usos agroindustriales.

Almidones Variación genética

Yucas cosechadas

Aprovechamiento de plantas nativas: Domesticación y conservación de Apodanthera biflora (yuca de monte): una especie

endémica del bosque seco (Contrato – 002- FINCyT PIBAP 2009)

Gracias!!!