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UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER
BIBLIOTECA EDUARDO COTE LAMUS
RESUMEN – TESIS DE GRADO
AUTORES LUZ STELLA MONSALVE GONZALES
CLAUDIA YANET GARCIA ROJAS
FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS Y DEL AMBIENTE
PLAN DE ESTUDIOS DE INGENIERIA DE PRODUCCIÓN BIOTECNOLOGICA
DIRECTOR ALINA KATIL SIGARROA RIECHE
TITULO DE LA TESIS OBTENCIÓN DE EMBRIONES SOMÁTICOS PRIMARIOS
DE CLONES ÉLITES REGIONALES DE Theobroma cacao EN LA UNIVERSIDAD
FRANCISCO DE PAULA SANTANDER
RESUMEN
El cultivo de Theobroma cacao en Colombia tiene una gran importancia por su influencia
socio-económica, en nuestro departamento es uno de los cultivos de tradición familiar.
Actualmente entre sus principales problemas se presenta la necesidad de renovación de
plantaciones viejas e improductivas. Las técnicas de propagación “in vitro”, son una
herramienta importante para la producción de material de siembra libre de enfermedades,
con alta uniformidad genética, y grandes volúmenes de producción indicados para cubrir
las necesidades de los agricultores. Entre estas técnicas se encuentra la Embriogénesis
Somática, basada en la obtención de un embrión sin la fusión de gametos, es la única
técnica en la cual se han obtenido buenos resultados que prueban la eficiencia del proceso
para obtener gran número de plantas de Theobroma cacao, genéticamente uniformes y
adaptadas a campo. Por medio de esta investigación se pretende dar las bases para en un
futuro poder solucionar esta problemática.
CARACTERÍSTICAS:
PÁGINAS: _176__ PLANOS:_____ ILUSTRACIONES:_____ CD-ROM: __1__
OBTENCIÓN DE EMBRIONES SOMÁTICOS PRIMARIOS DE CLONES ÉLITES
REGIONALES DE Theobroma cacao EN LA UNIVERSIDAD FRANCISCO DE
PAULA SANTANDER
LUZ STELLA MONSALVE GONZÁLEZ
CLAUDIA YANET GARCÍA ROJAS
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER
FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS Y DEL AMBIENTE
PLAN DE ESTUDIOS DE INGENIERÍA DE PRODUCCIÓN BIOTECNOLÓGICA
SAN JOSÉ DE CÚCUTA
2004
OBTENCIÓN DE EMBRIONES SOMÁTICOS PRIMARIOS DE CLONES ÉLITES
REGIONALES DE Theobroma cacao EN LA UNIVERSIDAD FRANCISCO DE
PAULA SANTANDER
LUZ STELLA MONSALVE GONZÁLEZ
CLAUDIA YANET GARCÍA ROJAS
Trabajo de grado presentado como requisito para obtener el titulo de
Ingeniera de Producción Biotecnológica
Directora
ALINA KATIL SIGARROA RIECHE
Ingeniero Agrónomo
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER
FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS Y DEL AMBIENTE
PLAN DE ESTUDIOS DE INGENIERÍA DE PRODUCCIÓN BIOTECNOLÓGICA
SAN JOSÉ DE CÚCUTA
2004
AAllaabbaaddoo sseeaa DDiiooss,, ppoorr aaqquueellllooss qquuee mmee aammaann;; ppoorr qquuee ccoonn eellllooss
aapprreennddíí eell vvaalloorr ddee llaa vviiddaa,, ““mmii aammaaddaa VViivviiaannaa”” qquuiieenn eess mmii aalliieennttoo
ppaarraa sseegguuiirr aaddeellaannttee yy mmee eennsseeññoo qquuee ppeerrddeerr llaa nniiññeezz eess ppeerrddeerrlloo ttooddoo,, eess
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yy nneeggaarrssee llaa ppoossiibbiilliiddaadd ddee aallccaannzzaarr llaa vveerrddaadd..
CCllaauuddiiaa YYaanneett
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rreessppoonnssaabbiilliiddaadd,, aa qquuiieenn ddeeddiiccoo eessttee ttrraabbaajjoo..
LLuuzz SStteellllaa
AAGGRRAADDEECCIIMMIIEENNTTOOSS
A nuestras familias por el apoyo incondicional para seguir adelante, por aconsejarnos y
respaldarnos en cada una de las decisiones tomadas.
A nuestra directora y amiga Ingeniera Alina Katil Sigarroa Rieche, por su confianza,
apoyo y valiosa amistad que compartimos durante todo este tiempo de trabajo juntas,
“Muchas gracias por creer en nosotras”.
A la Federación Nacional de Cacaoteros, en especial al doctor Ciro Ramírez, Director
Departamental, al Ingeniero Jacob Rojas, Gerente técnico Nacional, al Licenciado Jorge
Duque, Asistente Técnico de Cúcuta y, demás miembros de Fedecacao, por su respaldo en
el proyecto.
A nuestra alma mater la Universidad Francisco de Paula Santander, por acogernos durante
nuestra vida universitaria y en especial, a su rector doctor Héctor Miguel Parra López, así
como a los miembros del Consejo Superior Estudiantil, por el apoyo brindado para poder
desarrollar nuestro trabajo de grado.
A los miembros de la Facultad de Ciencias Agrarias y del Ambiente, especialmente a todos
los profesores que a lo largo de la carrera nos dieron su aporte personal, para formarnos
como profesionales integrales y nos facilitaron los instrumentos para el buen desempeño
como Ingenieros útiles en el desarrollo de la región.
A nuestros compañeros de trabajo, Licenciado Jesús Arturo Ramírez, el futuro Ingeniero
Jimmy Alexander Paez y demás amigos del laboratorio, por los momentos felices que
compartimos en las largas y arduas horas de trabajo.
A los amigos, personas especiales y todos aquellos que de una u otra forma nos apoyaron y
dieron ánimo para alcanzar todas las metas que nos propusimos. A nuestros compañeros
de clases, por enseñarnos las cualidades de la Paciencia, Comprensión, Tolerancia,
Disciplina y Trabajo en equipo, útiles en la vida profesional.
Sinceramente,
Claudia Yanet García Rojas y Luz Stella Monsalve GonzálezClaudia Yanet García Rojas y Luz Stella Monsalve González
CCOONNTTEENNIIDDOO
Pág.
INTRODUCCIÓN
1. PROBLEMA
1.1 TITULO
1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.3 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
1.4 JUSTIFICACIÓN
1.5 OBJETIVOS
1.5.1 Objetivo General
1.5.2 Objetivos Específicos
1.6 ALCANCES Y LIMITACIONES
1.6.1 Alcances
1.6.2 Limitaciones
20
22
22
22
24
24
26
26
26
26
26
26
2. MARCO REFERENCIAL
2.1 ANTECEDENTES
2.2 MARCO TEÓRICO
2.2.1 Origen e Historia del cacao
2.2.2 Clasificación Taxonómica
2.2.3 Descripción Botánica
2.2.4 Tipos de Cacao
2.2.5 Híbridos
2.2.6 Clones Élites
2.2.7 Zonas Agro ecológicas
2.2.8 Ecofisiología del cultivo
2.2.9 Fenología del Cacao
2.2.10 Estado Actual del Cultivo en Norte de Santander
2.2.11 Cultivo In Vitro
2.2.12 Embriogénesis Somática
27
27
32
32
33
34
38
41
41
44
44
47
48
49
51
2.3 MARCO CONCEPTUAL
2.4 MARCO CONTEXTUAL
2.5 MARCO LEGAL
3. METODOLOGÍA
3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN
3.2 HIPÓTESIS
3.3 FASES DE LA INVESTIGACIÓN
3.3.1 Reconocimiento del cultivo y recolección de material de siembra
3.3.2 Ensayo preliminares de establecimiento in vitro
3.3.3 Inducción de la Embriogénesis
3.3.4 Desarrollo de Embriones Somáticos primarios
3.4 POBLACIÓN Y MUESTRA
3.5 TÉCNICA DE ANÁLISIS Y PROCESAMIENTO DE DATOS
4. RESULTADOS
4.1 ETAPA 1
69
73
74
78
78
78
78
79
80
80
81
81
82
84
84
4.1.1 CCN-51
4.1.2 ICS-95
4.1.3 IMC-67
4.1.4 TSH-565
4.2 ETAPA 2
4.2.1 CCN-51
4.2.2 ICS-95
4.2.3 IMC-67
4.2.4 TSH-565
4.3 ETAPA 3
4.3.1 CCN-51
4.3.2 ICS-95
4.3.3 IMC-67
4.3.4 TSH-565
4.4 ETAPA 4
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106
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115
115
119
122
125
128
4.4.1 CCN-51
4.4.2 ICS-95
4.4.3 IMC-67
4.4.4 TSH-565
5. DISCUSIONES
5.1 ETAPA 1
5.2 ETAPA 2
5.3 ETAPA 3
5.4 ETAPA 4
6. CONCLUSIONES
7. RECOMENDACIONES
BIBLIOGRAFÍA
ANEXOS
128
130
133
135
137
137
141
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150
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159
165
LLIISSTTAA DDEE CCUUAADDRROOSS
Pág.
Cuadro 1. Características de los Clones Élites recomendados.
Cuadro 2. Resultados del análisis de varianza de los tratamientos de CCN-51 Etapa 1
Cuadro 3. Resultados Test de Duncan para variable hinchados/caja. CCN-51 Etapa 1
Cuadro 4. Resultados Test Duncan variable formación de callo. CCN-51 Etapa 1
Cuadro 5. Resultados en porcentaje de las variables cualitativas de CCN-51 Etapa-1
Cuadro 6. Resultados del análisis de varianza de los tratamientos de ICS-95 Etapa 1
Cuadro 7. Resultados Test de Duncan para variable hinchados/caja. ICS-95 Etapa 1
Cuadro 8. Resultados Test de Duncan para variable formación de callos. ICS-95
Etapa 1
Cuadro 9. Resultados en porcentaje de las variables cualitativas de ICS-95 Etapa-1
Cuadro 10. Resultados del análisis de varianza de los tratamientos de IMC-67
Etapa 1
Cuadro 11. Resultados Test Duncan para variable hinchados/caja. IMC-67 Etapa 1
Cuadro 12. Resultados Test de Duncan para variable formación de callos. IMC-67
Etapa 1
Cuadro 13. Resultados en porcentaje de las variables cualitativas de IMC-67 Etapa-
1
Cuadro 14. Resultados de análisis de varianza de los tratamientos de TSH-565
Etapa 1
Cuadro 15. Resultados Test Duncan para variable hinchados/caja. TSH-565 Etapa 1
Cuadro 16. Resultados Test de Duncan para variable formación de callos. TSH-565
Etapa 1
43
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85
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87
87
88
88
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91
91
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94
95
Cuadro 17. Resultados en porcentaje de variables cualitativas de TSH-565 Etapa-1
Cuadro 18. Resultados de análisis de varianza de los tratamientos de CCN-51
Etapa 2
Cuadro 19. Resultados Test Duncan para variable callos formados. CCN-51 Etapa 2
Cuadro 20. Resultados Test Duncan para variable # callos con embriones. CCN-51
Etapa 2
Cuadro 21. Resultados Test Duncan para variable # embriones por callos. CCN-51
Etapa 2
Cuadro 22. Resultados Test Duncan para variable tamaño de los embriones (µm).
CCN-51 Etapa 2
Cuadro 23. Resultados en porcentaje de variables cualitativas en CCN-51 Etapa-2
Cuadro 24. Resultados de análisis de varianza de los tratamientos de ICS-95 Etapa 2
Cuadro 25. Resultados Test Duncan para variable callos formados. ICS-95 Etapa 2
Cuadro 26. Resultados Test Duncan para variable # callos con embriones. ICS-95
Etapa 2
Cuadro 27. Resultados Test Duncan para variable # embriones por callo. ICS-95
Etapa 2
Cuadro 28. Resultados Test Duncan para variable tamaño de los embriones (µm).
ICS-95 Etapa 2
Cuadro 29. Resultados en porcentaje de variables cualitativas en ICS-95 Etapa-2
Cuadro 30. Resultados de análisis de varianza de los tratamientos de IMC-67
Etapa 2
Cuadro 31. Resultados Test Duncan para variable callos formados. IMC-67
Etapa 2
Cuadro 32. Resultados Test Duncan para variable # callos con embriones. IMC-
67 Etapa 2
Cuadro 33. Resultados Test Duncan para variable # embriones por callo. IMC-67
Etapa 2
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108
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Cuadro 34. Resultados Test Duncan para variable tamaño de los embriones (µm).
IMC-67 Etapa 2
Cuadro 35. Resultados en porcentaje de variables cualitativas en IMC-67 Etapa-2
Cuadro 36. Resultados de análisis de varianza de los tratamientos de TSH-565
Etapa 2
Cuadro 37. Resultados Test Duncan para variable callos formados. TSH-565
Etapa 2
Cuadro 38. Resultados Test Duncan para variable # callos con embriones. TSH-565
Etapa 2
Cuadro 39. Resultados Test Duncan para variable # embriones por callo. TSH-565
Etapa 2
Cuadro 40. Resultados Test Duncan para variable tamaño de embriones (µm).
TSH-565 Etapa 2
Cuadro 41. Resultados en porcentaje de variables cualitativas en TSH-565 Etapa-2
Cuadro 42. Resultados de análisis de varianza de los tratamientos de CCN-51
Etapa 3
Cuadro 43. Resultados Test Duncan para variable callos formados. CCN-51 Etapa 3
Cuadro 44. Resultados Test Duncan para variable # callos con embriones y #
embriones por callo. CCN-51 Etapa 3
Cuadro 45. Resultados Test Duncan para variable tamaño de los embriones (µm).
CCN-51 Etapa 3
Cuadro 46. Resultados en porcentaje de variables cualitativas en CCN-51 Etapa-3
Cuadro 47. resultados de análisis de varianza de los tratamientos de ICS-95 Etapa 3
Cuadro 48. Resultados Test Duncan para variable callos formados y # callos con
embriones. ICS-95 Etapa 3
Cuadro 49. Resultados Test Duncan para variable # embriones por callo y tamaño de
los embriones (µm). ICS-95 Etapa 3
Cuadro 50. Resultados en porcentaje de variables cualitativas en ICS-95 Etapa-3
109
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112
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113
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122
Cuadro 51. Resultados de análisis de varianza de los tratamientos de IMC-67
Etapa 3
Cuadro 52. Resultados Test Duncan para variable callos formados y # callos con
embriones. IMC-67 Etapa 3
Cuadro 53. Resultados Test Duncan para variable # embriones por callo y tamaño de
los embriones (µm). IMC-67 Etapa 3
Cuadro 54. Resultados en porcentaje de variables cualitativas en IMC-67 Etapa-3
Cuadro 55. Resultados de análisis de varianza de los tratamientos de TSH-565
Etapa 3
Cuadro 56. Resultados Test Duncan para variable callos formados y # callos con
embriones. TSH-565. Etapa 3
Cuadro 57. Resultados Test Duncan para variable # embriones por callo y tamaño de
los embriones (µm). TSH-565 Etapa 3
Cuadro 58. Resultados en porcentaje de variables cualitativas en TSH-565 Etapa 3
Cuadro 59. Resultados de análisis de varianza de los tratamientos de CCN-51
Etapa 4
Cuadro 60. Resultados en porcentaje de variables cualitativas en CCN-51 Etapa 4
Cuadro 61. Resultados de análisis de varianza de los tratamientos de ICS-95 Etapa 4
Cuadro 62. Resultados en porcentaje de variables cualitativas en ICS-95 Etapa-4
Cuadro 63. Resultados de análisis de varianza de los tratamientos de IMC-67 Etapa-
4
Cuadro 64. Resultados en porcentaje de variables cualitativas en IMC-67 Etapa-4
Cuadro 65. Resultados de análisis de varianza de los tratamientos de TSH-565 Etapa-
4
Cuadro 66. Resultados en porcentaje de variables cualitativas en TSH-565 Etapa 4
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123
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136
LLIISSTTAA DDEE FFIIGGUURRAASS
Pág.
Figura 1. Morfología de la flor de cacao.
Figura 2. Tipos de cacaos.
Figura 3. Diferencias fenotípicas de clones de cacao.
Figura 4. Técnicas de regeneración in vitro.
Figura 5. Estados morfológicos de la embriogénesis.
Figura 6. Diagrama de flujo del procedimiento realizado para la obtención de
Embriones Somáticos Primarios.
Figura 7. Material para rutina de desinfección.
Figura 8. Unidades experimentales.
Figura 9. Gráfica de medias de las variables para CCN-51 Etapa 1
Figura 10. Gráfica de medias de las variables para ICS-95 Etapa 1
Figura 11. Gráfica de medias de las variables para IMC-67 Etapa 1
Figura 12. Gráfica de medias de las variables para TSH-565 Etapa1
Figura 13. Gráfico de medias de las variables para CCN-51 Etapa 2
Figura 14. Gráfico de medias de las variables para ICS-95 Etapa 2
Figura 15. Gráfico de medias de las variables para IMC-67 Etapa 2
Figura 16. Gráfico de medias de las variables para TSH-565 Etapa 2
Figura 17. Gráfico de medias de las variables para CCN-51 Etapa 3
Figura 18. Gráfico de medias de las variables para ICS - 95 Etapa 3
37
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Figura 19. Gráfico de medias de las variables para IMC-67 Etapa 3
Figura 20. Gráfico de medias de las variables para TSH-565 Etapa 3
Figura 21. Gráfico de medias de las variables para CCN-51 Etapa 4
Figura 22. Gráfico de medias de las variables para ICS-95 Etapa 4
Figura 23. Gráfico de medias de las variables para IMC-67 Etapa 4
Figura 24. Gráfico de medias de las variables para TSH-565 Etapa 4
Figura 25. Diferencias morfológicas entre petaloides y estaminoides.
Figura 26. Explantes Hinchados. Clon IMC-67 medio CEP-1 luz
Figura 27. Formación de callo en estaminoide. Textura friable. Clon ICS-95
medio CES-2 luz
Figura 28. Formación de embriones estado globular en petaloides. Clon IMC-67
medio CES-1 Oscuridad.
Figura 29. Estructura de las principales citoquininas.
Figura 30. Tipos de callo que se presentan durante el proceso.
Figura 31. Embriones en estado globular y corazón en petaloides. Clon ICS-95
oscuridad
Figura 32. Formación de embriones en petaloides y estaminoides. Clon ICS-95
oscuridad
Figura 33. Estados morfológicos de los embriones somáticos primarios
obtenidos de Theobroma cacao
124
127
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LLIISSTTAA DDEE AANNEEXXOOSS
Pág.
Anexo A. Cacao en Colombia según las zonas agro ecológicas
Anexo B. Lugar de recolección de material vegetal
Anexo C. Composición de las sales DKW
Anexo D. Composición de las sales Lloyd and Mc Cown´s
Anexo E. Total de unidades experimentales
Anexo F. Cuadros de evaluación
Anexo G. Estadísticos descriptivos de CCN-51 Etapa 4
Anexo H. Estadísticos descriptivos de ICS-95 Etapa 4
Anexo I. Estadísticos descriptivos de IMC-67 Etapa 4
Anexo J. Estadísticos descriptivos de TSH-565 Etapa 4
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20
IINNTTRROODDUUCCCCIIÓÓNN
El árbol de cacao (Theobroma cacao L.) es una planta perenne que rinde varias cosechas al
año; de sus semillas se fabrican medicamentos, cosméticos y es la materia prima para la
fabricación de chocolate. Empezó a cultivarse en América, donde era ya un producto
básico en algunas culturas antes de que llegaran los colonizadores europeos. En la
actualidad, el cultivo de cacao en Colombia tiene una considerable importancia por su
influencia socio-económica, ya que es el sustento de 25000 familias campesinas en el país.
A nivel mundial ocupa el 9º puesto como productor de Cacao, y a nivel nacional, Norte de
Santander aparece en 2º lugar con el 10% de la producción total, formando parte de la
región cacaotera del país. (Agrocadenas, 2003)
El cultivo de Cacao en Colombia presenta varios problemas de manejo de cultivo, como
exceso o ausencia de sombrío, baja densidad de siembra, presencia de enfermedades, el
material genético existente es muy heterogéneo y disminución de la producción; por esto,
un 75% - 80% de las plantaciones requieren ser renovadas y las demás rehabilitadas, por ser
muy viejas. (Ramírez, 2004)
Dada la situación actual del cultivo, la Federación Nacional de Cacaoteros y la Universidad
Francisco de Paula Santander, han venido adelantando gestiones, por medio de convenios,
para desarrollar investigaciones en tecnologías de punta que permitan dar solución a los
problemas específicos del cultivo.
Es por esto que la Biotecnología, ofrece nuevas alternativas a esta problemática regional.
Las técnicas de propagación “in vitro”, son una herramienta importante para la producción
de material de siembra libre de enfermedades, con alta uniformidad genética, y grandes
volúmenes de producción indicados para cubrir las necesidades de los agricultores. Entre
estas técnicas se encuentra la Embriogénesis Somática, basada en la obtención de un
embrión sin la fusión de gametos, por lo cual, las plantas resultantes son idénticas a la
planta madre. Este método es la vía más eficiente para la obtención de altos volúmenes de
plantas, en corto tiempo y a bajo costo.
Este trabajo tiene como objetivo, estudiar las condiciones óptimas de trabajo para la
obtención de Embriones Somáticos Primarios de los siguientes clones de Theobroma
cacao de importancia regional escogidos por su tolerancia a enfermedades, producción y
adaptabilidad, TSH – 565, ICS – 95, IMC – 67 y CCN -51. Se aplicó una metodología
experimental con ámbito de laboratorio, en la cual, a partir de la revisión bibliográfica, se
realizaron las experimentaciones necesarias para evaluar ciertas variables importantes
21
como, el balance hormonal, fuentes de carbono y condiciones ambientales de incubación,
de las cuales puede depender el desarrollo de la embriogénesis somática.
Este trabajo genera nuevo conocimiento con el aporte a la comunidad científica de los
primeros resultados a nivel nacional en embriogénesis somática en Theobroma cacao y a
nivel mundial, en dos de los clones evaluados, dando las bases para en un futuro establecer
la propagación masiva de material vegetal para renovación, por medio de esta técnica.
22
11.. PPRROOBBLLEEMMAA
11..11 TTIITTUULLOO
OBTENCIÓN DE EMBRIONES SOMÁTICOS PRIMARIOS DE CLONES ÉLITES
REGIONALES DE Theobroma cacao EN LA UNIVERSIDAD FRANCISCO DE
PAULA SANTANDER
11..22 PPLLAANNTTEEAAMMIIEENNTTOO DDEELL PPRROOBBLLEEMMAA
El cultivo de Cacao en Colombia se encuentra en un nivel bajo de tecnología, un 76,27% de
los cultivos en el país, alrededor de un 22,87% en un nivel medio y menos del 1 % tiene
tecnología alta.1
Por esta razón presenta varios problemas de manejo de cultivo,
fitosanitarios, y de genotipos que afectan su productividad, como son:
Baja densidad de siembra (500 o menos árboles de cacao por hectárea), edad avanzada de la
copa o parte productiva, por la falta de renovación por poda, resiembra, presencia de plagas
y enfermedades como: Moniliasis (Moniliophthora roreri), Escoba de bruja (Crinipellis
perniciosa), Fitóptora o cáncer del tronco (Phytophtora sp), Ceratocistis o mal del machete
(Ceratocystis fimbriata), Llaga estrellada (Rosellinia sp).
Pobreza de los suelos en materia orgánica, suelos ácidos, (pH 5-3,8), falta de aplicación de
correctivos, falta de control fitosanitario, desorden en la cosecha al recolectar mazorcas
enfermas y sanas para beneficiarlas.
El material genético existente es muy heterogéneo (mezclas de híbridos e hijos de híbridos)
de escasa o variable producción. Debido a la infinidad de cruces genéticos, se dispersó el
material y los agricultores fueron tomando mazorcas de producción regional y propagando
estas semillas, de híbridos y criollos, originando individuos improductivos.
Lo anterior, unido a inadecuadas prácticas culturales, ha deteriorado la productividad de los
cultivos y la calidad del grano. Rendimientos nacionales promedio de 410-450 Kg/ha,
1
RAMIREZ DAVILA, Ciro Alfonso. Capacitación tecnológica del cultivo de Cacao: Informe técnico final.
Convenio PRONATTA–FEDECACAO, Seccional Norte de Santander. s.l.: s.n., 2003.
23
están lejos de los casi 900 Kg/ha que han logrado alcanzarse en países como Indonesia.
(Rojas, 2004).
En el departamento Norte de Santander, la problemática es similar, de las aproximadamente
9.000 hectáreas sembradas, un 75% - 80% requieren ser renovadas y las demás
rehabilitadas, por ser muy viejas, mayores de los 30 años de edad; y de escasa o variable
producción, ya que las producciones y rentabilidad son bajas alrededor de 400 Kg/Ha.
(Ramírez, 2003).
Técnicos y especialistas de diferentes entidades e instituciones coincidieron en orientar
acciones, en primera instancia, a la recuperación de plantaciones mediante la renovación
total de los cultivos de una forma gradual, empleando la siembra de híbridos y clones élites.
Por estas razones el plan estratégico para el desarrollo del sistema de producción de cacao
se orienta a la modernización de la Cacaocultura en Colombia mediante la renovación y
rehabilitación de plantaciones entre el 2002 y 2010, utilizando clones adaptados a las
diferentes zonas agroecológicas.2
Para cumplir tal propósito será necesario, en los próximos diez años, contar con grandes
cantidades de material vegetal de alta calidad genética. Se han estudiado diversas técnicas
de propagación tradicional, como el enraizamiento de estacas, acodo y la injertación. Sin
embargo, estas técnicas no son muy eficientes, requieren el establecimiento de jardines
clonales para producir el material de propagación y, los costos son muy altos por planta
obtenida, las técnicas son dispendiosas, difíciles y sin garantías de recuperar o proporcionar
alta rentabilidad.
Por la dificultad presentada para obtener material de siembra por los métodos tradicionales,
se investigaron nuevas técnicas como la propagación masiva “in vitro”. Esta representa una
solución importante, porque se podría obtener plantas en grandes volúmenes,
genéticamente uniformes, con alta precocidad y productividad para la renovación de
cultivos. Las primeras investigaciones han sido encaminadas a los métodos de
Organogénesis, pero esta técnica ha mostrado a nivel mundial dificultades inherentes en
Theobroma cacao; las yemas establecidas resultan recalcitrantes y las pocas plantas que se
desarrollan tienen un sistema radicular pobre, sin una raíz pivotante que permita un buen
anclaje de la planta. Hall et al. (1974), Orchard et al. (1979), Passey et al. (1983).
La regeneración vía Embriogénesis Somática ha sido desarrollada con resultados positivos
por la Universidad de Pennsylvania de Estados Unidos en el 2000, en colaboración con el
Instituto LE CIRAD en Francia. Estos centros de investigación han desarrollado protocolos
2
MEJIA, Luis. Plan estratégico para el desarrollo del sistema de producción de cacao. Bogotá: CORPOICA,
2003
24
que prueban la eficiencia del proceso para obtener gran número de plantas de Theobroma
cacao genéticamente uniformes y adaptados a campo; sin embargo, reportan una fuerte
dependencia del genotipo y recomiendan estudios específicos en cada caso. Los protocolos
han sido establecidos para genotipos de su interés, clones utilizados en África, pero no
existen resultados en los genotipos de mayor interés para Colombia. 3
11..33 FFOORRMMUULLAACCIIÓÓNN DDEELL PPRROOBBLLEEMMAA
¿Cuál es la respuesta In Vitro de genotipos élites regionales de cacao, a los diferentes
tratamientos para la formación de embriones somáticos primarios?
11..44 JJUUSSTTIIFFIICCAACCIIÓÓNN
A nivel mundial, Colombia ocupa el 9º puesto como productor de Cacao, con una
producción de 47.045 Toneladas en el año 2.002. Brasil, Ecuador, República Dominicana,
México, Perú, y Venezuela, figuran igualmente entre los primeros quince productores,
representando en conjunto el 14,9 % del total del mundo. A nivel nacional, Santander
participa con cerca del 45%, y Norte de Santander aparece en 2º lugar con el 10% de la
producción total, lo que representa cerca del 55% del área nacional cultivada, constituyendo
a los Santanderes como la región cacaotera del país. Durante los últimos 10 años, la región
ha aportado más del 49% de la producción nacional, llegando a su punto máximo en 1996
cuando su producción de grano de 26.321 toneladas representó el 64% del total nacional.
(Agrocadenas, 2003)
El Cacao ha sido un rubro productivo tradicional en nuestro departamento, del que derivan
parte del sustento, aproximadamente 3.200 familias de pequeños productores con una gran
tradición, cultura cacaotera y conocimiento del beneficio del grano. Aunque fue uno de los
principales pilares en el proceso de colonización, quedó rezagado en la adopción y
aplicación de tecnologías, originando plantaciones viejas, que por falta de manejo adecuado
han perdido su capacidad productiva y por ende, su rentabilidad. (Ramírez, 2003).
Por lo anterior, las comunidades campesinas y FEDECACAO han manifestado su interés
de implementar un programa general de renovación y rehabilitación de estas plantaciones
improductivas, con el fin de reactivar la economía campesina. Actualmente, este cultivo es
uno de los más atractivos económicamente puesto que su precio ha variado de $ 1.850 / Kg
3
GUILTINAN, M., et al. Method and tissue culture media for inducing somatic Embryogenesis and efficient
regeneration of plant cacao. United States Patent. 6.150.587. 2000.
25
en el año 2001, a $ 5.000 /Kg, en Marzo de 2003, estabilizándose actualmente en $3.800
/Kg, constituyendo una buena alternativa para los agricultores que constantemente han
estado amenazados por la presión de cultivos ilícitos y baja rentabilidad de la actividad
agropecuaria. (Ramírez, 2003).
El cultivo in vitro de tejidos vegetales, se presenta como una alternativa de solución a esta
problemática, ya que constituye una herramienta importante para la propagación masiva,
que permite obtener un elevado número de material de siembra genéticamente uniformes,
con alta precocidad, productividad, y libre de enfermedades. Entre sus principales
técnicas, la Embriogénesis Somática es la única en la cual se han obtenido buenos
resultados que prueban la eficiencia del proceso para obtener gran número de plantas de
Theobroma cacao, genéticamente uniformes y adaptadas a campo.4
Existen en el departamento Norte de Santander, clones élites universales de cacao,
probados y adaptados a las condiciones agroecológicas de la región y otros élites regionales
de gran calidad, que están en estudio. Actualmente, la semilla utilizada en las plantaciones
nuevas de Norte de Santander proviene de mezclas híbridas de clones y en un bajo
porcentaje de jardines clonales establecidos por FEDECACAO.
En concertación y con las entidades del Estado presentes en la Región, principalmente con
el apoyo de FEDECACAO y la Universidad Francisco de Paula Santander, se definió que
era imperioso atender ésta necesidad con la adopción de técnicas modernas, como la
Biotecnología Vegetal, aplicando la Embriogénesis Somática para la propagación de clones
élites de cacao, a partir de los clones recomendados por su alta producción y tolerancia a
enfermedades de importancia en la región y así obtener altos volúmenes de material vegetal
con uniformidad genética y buena calidad fitosanitaria, para renovar las plantaciones
improductivas de la región, contribuyendo de manera significativa a elevar los rendimientos
y aumentar la participación en el mercado nacional
El proyecto será Además, un nuevo aporte hacia la profundización del conocimiento del
fenómeno de la Embriogénesis Somática en 4 genotipos de Theobroma cacao, de los cuales
2 clones no han sido estudiados a nivel mundial.
4
MAXIMOVA, S., et al. Genotypic Variability, Efficiency and Cellular Origin of Primary and Secondary
Somatic Embryogenesis of Theobroma cacao L. Cell. Dev. Biol. – Plant. s.l.: s.n., Jan. 2001.
26
11..55 OOBBJJEETTIIVVOOSS
11..55..11 OObbjjeettiivvoo GGeenneerraall. Estudiar las condiciones óptimas de trabajo para la obtención de
Embriones Somáticos Primarios de CCN-51, ICS-95, IMC-67, TSH-565, clones de
importancia regional de Theobroma cacao, por la técnica de Embriogénesis Somática, en
el Laboratorio de Biotecnología Vegetal de la Universidad Francisco de Paula Santander.
11..55..22 OObbjjeettiivvooss EEssppeeccííffiiccooss
• Identificar el tipo de explante con mejor respuesta para la obtención de Embriones
Somáticos Primarios en cada genotipo.
• Evaluar el comportamiento de los clones élites donantes, en las diferentes variables de
tratamiento.
• Determinar la combinación hormonal óptima para el desarrollo de los Embriones
Somáticos Primarios.
• Evaluar la incidencia de la luz sobre la formación de los Embriones Somáticos
Primarios en cada genotipo.
11..66 AALLCCAANNCCEESS YY LLIIMMIITTAACCIIOONNEESS
11..66..11 AAllccaanncceess.. La meta fue obtener en 1 año, Embriones Somáticos Primarios de
Theobroma cacao, para contribuir al establecimiento de la propagación masiva de material
vegetal para renovación utilizando la técnica de Embriogénesis Somática
11..66..22 LLiimmiittaacciioonneess.. Las principales limitaciones son la recolección del material de
siembra, por la distancia entre el cultivo y el laboratorio y, las condiciones que se requieren
para el transporte del material.
No se cuenta con un invernadero donde mantener las plantas madres en ambientes
controlados, que permitan el fácil acceso al material de siembra.
27
22.. MMAARRCCOO RREEFFEERREENNCCIIAALL
22..11 AANNTTEECCEEDDEENNTTEESS
Los primeros intentos del cultivo de tejidos vegetales en Theobroma cacao fueron con el
método de Organogénesis, entre las cuales se destacan las siguientes publicaciones:
Archibald, J.F. Culture in vitro of cambial tissue of cocoa. Nature (Londres), 1954.
Quien colocó fragmentos de tallo en el medio de White desprovisto de todas las sustancias
de crecimiento y obtuvo callos que no regeneraron plantas.
Hall and Collin. Initiation and growth of tissue culture of T. cacao. Ann. Bot. 1974.
Ellos cultivaron fragmentos de tallos ortótropicos de cacao joven de los tipos amelonado y
alto amazónico en diferentes medios básales (White, 1939; Murashige et al., 1962),
suplementados con sustancias de crecimiento simples o complejas (KIN, AC, extracto de
frutos del cacao) y con diferentes combinaciones de temperatura y luz. Obtuvieron callos,
pero todos los intentos de regeneración de las plantas fracasaron.
Orchard et al. Culture of shoot apices of T. cacao. Fisiol. Plant. 1979. realizaron
cultivos de ápices en el medio de Linsmaier et al. (1965) suplementado con diversas
sustancias de crecimiento (KIN, ZEA, AIB, AIA, AG). Los ápices extraídos de plantas
jóvenes de cacao del grupo alto amazónico se cultivaron en un medio sólido y en un medio
líquido agitado; se obtuvo una tumefacción de los meristemos cultivados, seguida en
algunos casos de una elongación de las hojas.
Passey et al. Shoot proliferation in rooting in vitro of T. cacao L. type melonado.
Journal Hortic. Sci. 1983. Cultivaron ápices caulinares y nudos de 0.5 - 1 cm. de
longitud extraídos de brotes jóvenes en pleno crecimiento, y los colocaron en medio basal
Murashige Skoog (1962), suplementado con diversas combinaciones de citoquininas (BAP,
ZIP, IPA) y de auxinas (AIB, ANA). Obtuvieron algunos brotes con hojas de escaso
desarrollo; a pesar de las frecuentes trasferencias a un medio fresco, ninguno de estos
brotes sobrevivió más de 12 meses. En un medio basal suplementado con giberalinas se
logró la elongación de hojas y entrenudos, pero ni unas ni otras continuaron creciendo. Asi-
mismo, se indujo el enraizamiento de explantes primarios y de brotes separados del
explante de origen cultivándolos en un medio mineral de concentración débil,
suplementado con AIB (2.5 µM), ANA (2.5 µM), y fluoroglucenol (1 mM). Sin embargo,
28
no pudo obtenerse ningún crecimiento regular de los brotes hasta un nivel satisfactorio de
reproducción in vitro.
Estos resultados y otros de menor importancia, muestran claramente las dificultades
inherentes que han obstaculizado el cultivo de Theobroma cacao por las técnicas de
Organogénesis, debido la escasa formación de brotes, las yemas establecidas resultaron
recalcitrantes y las pocas plantas que se desarrollan tienen un sistema radicular pobre sin
una raíz pivotante que permita un buen anclaje de la planta. Sin embargo, otros
investigadores realizaron trabajos con una orientación diferente:
Esan, E. B. Tissue culture studies on T. cacao. 5th int. Cacao Rest. Conf. Nigeria.
1975; y Pence, et al. Asexual Embryogenesis in T. cacao. J. Am. Soc. Horts. Sci.
1979. Fueron los primeros en trabajar con Embriogénesis Somática, utilizando como
explantes embriones zigóticos inmaduros. Obtuvieron embriones somáticos de la gemación
directa de los tejidos de embriones sexuales inmaduros del cacao, en un medio mineral de
MS (Murashige Skoog, 1962), suplementado con ANA y compuestos complejos (AC, CH).
Los embriones somáticos, incapaces de desarrollarse hasta plántulas, procedían ya sea
directamente de los tejidos somáticos de embriones sexuales o de los callos originados en
tejidos jóvenes de esos mismos embriones.
Litz, R. E. Tissue Culture Studies with T. cacao. Cacao Biotechnology Symposium.
Pennsylvania State University. U.S.A. 1986. Reportó baja frecuencia de Embriogénesis
Somática a partir de hojas jóvenes, usando un medio semisólido MS (Murashige Skoog,
1962) al 100%, suplementado con sacarosa, y altos niveles de 2,4- D y BAP. Los
embriones somáticos sólo se desarrollaron hasta el estado corazón.
Sondahl, M. R. et al. Somatic Embryogenesis and Plan Regeneration of cacao. Acta
Hort. Republic of South África. 1993. Reportaron la inducción de Embriogénesis
Somática a partir de flores inmaduras de cacao cultivadas en medio líquido, con diferentes
combinaciones de BAP, IAA, GA3, ABA y 2,4-D, suplementado con agua de coco y
mantenidos en condiciones de oscuridad. Observaron Embriogénesis directa en la parte
basal en los explantes de pétalos jóvenes después de tres semanas de cultivo y su respuesta
fue dependiente del genotipo.
Figueira and Janick. Development of nucellar Somatic Embryos of T. cacao. Acta
Hort. 1993. Reportaron la inducción de Embriogénesis Somática a partir del tejido
nuclear de óvulos extraídos de frutos inmaduros con 60 días de polinización. Utilizaron
medio líquido agitado con sales MS, suplementado con sacarosa, agua de coco, 2,4 –D, 2 iP
y caseína hidrolizada, en oscuridad. Después de treinta días se produjeron callos amarillos
con apariencia nodular y fueron transferidos a medio basal MS semisólido sin hormonas,
29
estos se tornaron de color marrón y apariencia necrótica. Sin embargo, después de 150 días
en cultivo se desarrollaron embriones con baja frecuencia hasta los estadios: globular y
torpedo, los cuales maduraron y germinaron al ser transferidos a un medio líquido que
contenía bajos niveles de sacarosa y suplementado con sorbitol.
Los anteriores sistemas presentaron baja producción de Embriones, aplicables a pocos
genotipos y con baja tasa de conversión en plantas. Recientes publicaciones realizadas en
conjunto por investigadores del instituto LE CIRAD Francia (Laurence Alemano y Nicole
Ferrier), y la Universidad Pennsylavania U.S.A. (Siela Maximova, Ann Young,
Abdoulaye Traore, y Mark J. Guiltinan), han desarrollado protocolos eficientes de
Embriogénesis Somática en cacao a partir de explantes florales, aplicable a una amplia
variedad de genotipos de cacao de interés para los cultivos de África. Además, optimizaron
el proceso de Embriogénesis secundaria a partir de embriones somáticos primarios y su
conversión a planta. Actualmente, vitro plantas obtenidas por este método se encuentran
establecidas en campo en Santa Lucia (Brasil) y en África. 5
Entre todas las publicaciones
consultadas, la más importante para este trabajo es:
Li, Z., A. Traore, S. Maximova, and M. J. Guiltinan. Somatic embryogenesis and
plant regeneration from floral explants of cacao (Theobroma cacao L.) using
thidiazuron. In vitro Cell. Dev. Biology Plant. 1998. Han desarrollado un protocolo
para la Embriogénesis Somática Primaria a partir de Explantes Florales (Estaminoides)
usando como regulador hormonal Thidiazuron. Primero se induce la formación de callos
en un medio PCG basado en sales DWK y complementado con: 20 g/L glucosa, 9 M 2,4-
D, y Thidiazuron (TDZ). Luego se subcultivan los callos obtenidos en un medio SGC
basado en sales DWK, complementado con: 20 g/L glucosa, 9 M 2,4-D, 1.4 nM Kinetina.
Obtuvieron los embriones somáticos que trasladaron a un medio de sales DKW libre de
hormona (medio de desarrollo de embrión) que contiene la sacarosa. Según sus estudios la
concentración de TDZ usado en el medio de PCG afecta significativamente el crecimiento
del callo, la frecuencia de Embriogénesis, y el número de embriones somáticos producidos
por cada explante sensible. La concentración óptima de TDZ para la inducción eficaz de
embriones somáticos es de 22.7 nM.
En la actualidad se cuenta con el Programa de Biología Molecular de Cacao, liderado por el
América Cocoa Research Institute de la universidad de Pennsylvania, con la colaboración
de los institutos LE CIRAD Francia, CATIE Costa Rica, CEPLAC y M&M MARS Brasil,
INIAP Ecuador y centros de investigación en el oeste de África. Una de las publicaciones
más recientes es:
5
AMERICAN COCOA RESEARCH INSTITUTE. The Penn State Program in the Molecular Biology of
cacao. U.S.A.: The Pensylvania State University - College of Agricultural Sciences - Deparment of
Horticulture, 2001
30
Garzón, B. Castillo, M. Cedeño y L. Alemanno. Respuesta de clones seleccionados
de cacao de la variedad Nacional a la multiplicación in vitro vía Embriogénesis
Somática en Ecuador. V Encuentro Latinoamericano y del Caribe de Biotecnología
Agrícola. 2004. República Dominicana. Se utilizó la metodología desarrollada por Li et
al (1998), modificada por Maximova et al (2000). Los 42 genotipos de cacao tipo
Nacional estudiados presentan altos niveles de reactividad callogénica y embriogénica en
respuesta a la metodología de multiplicación. Existen respuestas diferenciales de los
genotipos evaluados en función del tipo de explante inicial utilizado, observando mayor
reactividad a partir de las bases de pétalos de la flor. Los mayores potenciales
embriogénicos, conversión embrión. cotiledón - plántula son expresados durante la fase
de Embriogénesis secundaria. Debido a la variabilidad en las respuestas, es necesario aún
adecuar los procesos a las características de los genotipos de cacao de interés y
condiciones medioambientales en donde se desarrollan los materiales genéticos.
Otros institutos que han trabajado en Embriogénesis Somática en Cacao son FUNDACITE
Aragua y el IDEA de Venezuela, publicados en “La Red Venezolana de Información del
Cacao”6
y, la Universidad de Granma en Bayazo, Cuba.
Fariña, Yolanda. Cultivo "in vitro" de anteras y polen de cacao para la obtención de
material básico vegetativo de naturaleza diploide o haploide. Universidad Pedagógica
Experimental Libertador, Instituto Pedagógico "Rafael Alberto Escobar Lara"
Maracay. 1998. En esta investigación utilizaron las variedades de cacao Criollo Ocumare
61 y Ocumare 77. Las anteras de estas variedades fueron cultivadas in vitro en el medio de
cultivo de MS modificado con 2ip con varias concentraciones; AIA 1 mg/l y 2,4 D 0 1
mg/l, 30mgl de serina y 45 mg/l de asparragina. Se utilizaron CaClz y Ca(NO3)Z para
inducir la Embriogénesis. También realizaron la suspensión de polen, utilizando los
medios 233, 233Ka y 141(b) sin modificación. Las condiciones ambientales fueron 28°C
+1- 2°C, y oscuridad total o foto período de 12 horas luz con intensidad de 2000 lux.
Obtuvieron pequeños brotes de naturaleza diploide a partir de anteras, y pro embriones de
naturaleza haploide con potencial de diferenciación a partir de la microspora en suspensión.
Ascanio Evanoff, Carlos Eduardo. Propagación asexual "in vivo" e "in vitro" del
cacao criollo, utilizando las técnicas de micro esquejes y de Embriogénesis Somática.
Universidad Central de Venezuela, Facultad de Agronomía. 1.998. Para la técnica de
micro esquejes, obtuvieron estacas con hojas en medios con 1 mg/L de bencil amino purina
(BAP). El porcentaje de estacas con hojas aumentó a medida que se incrementaban los
niveles de la citoquinina. Por otro lado, se logró la obtención de brotes adventicios a partir
de callos, en un medio constituido por las sales de Nisch a concentración completa,
suplementado con las vitaminas de MS, tiamina (1 mg/1), inositol (100 mg/1), caseína
6
Red Venezolana de información del cacao. [on line]. Maracay: FUNDACITE ARAGUA, 2000.
Disponible en Internet: http//cacao.sian.info.ve
31
hidrolizada (2 g/1), sacarosa (30 g/1), benlate (50 mg/1), cisteína (50 mg/1), gel rite (3 g/1),
ajustando el pH a 5,8 e incorporando Kinetina como regulador de crecimiento. En la
inducción de Embriogénesis Somática se evaluaron tratamientos con diferentes
combinaciones de auxina (ANA; 2,4D), citoquinina (BAP) e incorporando agua de coco
(10%).
Los explantes fueron embriones cigóticos inmaduros, entre otros. Solamente los embriones
cigoticos inmaduros produjeron embriones somáticos por vía indirecta, cuando fueron
sometidos a un tratamiento constituido por las sales de MS a la mitad de la concentración,
suplementado con Tiamina (1 mg/1), Inositol (100 mg/1), caseína hidrolizada (2 mg/1),
sacarosa (30 g/1), benlate (50 mg/1), cisteína (50 mg/1), gel rite (3 g/1), ajustando el pH a
5,8 y en presencia de 1 mg/1 de ANA y 0,5 mg/1 de BAP.
Vegas García, Ariadne L. Propagación "in vitro" de plantas seleccionadas de cacao
criollo de Chuao. Fundación Servicio para el Agricultor (FUSAGRI), Estación
Experimental de Cagua. 1997. En los experimentos realizados para inducir la
Embriogénesis Somática la respuesta es dependiente de la fuente de explante, la presencia
de luz y los medios de cultivo, los cotiledones dieron la mayor respuesta produciendo
abundante callo y raíces, seguidos por los ejes embrionarios y los pecíolos. Hubo poca
respuesta cuando se usaron los hipócotilos y los fragmentos de hoja. En presencia de luz y
en los medios nutritivos con ANA y agua de coco, los porcentajes de callogénesis y
rizogénesis son mejores que en condiciones de oscuridad y en medios nutritivos que
contienen 2,4-D.
Silva Juan J., Montes Silvia, Acosta Leonardo, Arias Enrique, González Orlando,
Hernández María M. y García Aida. Embriogénesis Somática en cacao (Theobroma
cacao, L). Centro de Estudios de Biotecnología Vegetal, Universidad de Granma,
Bayamo, y el Dpto de Genética y Mejoramiento de Plantas, INCA, La Habana, Cuba
2004. Se evaluó el comportamiento de las etapas de diferenciación, maduración y
regeneración de embriones somáticos en dos clones de importancia en Cuba. Los callos
fueron obtenidos a partir de Estaminoides de los clones UF-613 y Pound-7. Se empleó el
medio con las sales MS (1962) suplementado con agua de coco, sacarosa, vitaminas, 2,4-D
y kinetina. En el primer experimento para la diferenciación de embriones somáticos en el
clon UF-613 los mejores resultados se obtuvieron en el medio con 2 mg.l-1
de kinetina y 0.5
mg.l-1
de ANA. En el segundo experimento de diferenciación en el clon Pound-7 se
evaluaron cuatro medios de diferenciación a partir de los dos medios de mejores resultados
en el experimento anterior, un tercero donde se le sustituyó al mejor medio para el clon UF-
613 el ANA por 0.5 mg.l-1
de 2,4-D y un cuarto medio al reportado en la literatura por Tan
y Furtek (2003) con 2,4-D y tidiazurón. Se obtuvo la formación de embriones somáticos
entre un 5 y un 22% de los explantes. Para el experimento de maduración se empleó el
medio con las sales y vitaminas de Driver-Kuniyuki (1984) con tratamientos con ABA 10
µM, sacarosa 6%, ABA+sacarosa y un testigo con sacarosa 3%.
32
Las variables respuestas evaluadas como indicadores de la maduración fueron el desarrollo
de cotiledones rosados-oscuros, elongación del hipocotilo y la emisión de la raíz principal.
Los mejores resultados en el clon UF-613 fue en el medio con sacarosa 6% y en el clon
Pound-7 fue en el medio con 3% de sacarosa. En el experimento de regeneración se empleó
el medio propuesto por Li(1998) para esta fase suplementado con BAP y kinetina. Se
obtuvo un 20% de regeneración de plantas. Sin embargo, el proceso de regeneración de
plantas sigue comportándose errático en cuanto a su respuesta, por lo que constituye una
etapa clave en la Embriogénesis Somática de cacao.
En Colombia no se encuentran referencias sobre Embriogénesis Somática en Theobroma
Cacao. Sólo algunos institutos como el SENA, Sede Mosquera, han realizado estudios de
regeneración in vitro de plantas de cacao a partir de semillas, por medio de la técnica de
rescate de embriones, en el cual se extrae el embrión de una semilla previamente
desinfectada y se siembra en medio Linsmaier and Skoog (1965), de lo que se obtiene
plántulas heterogéneas.
Por otra parte, existen tecnologías apropiables para el manejo agronómico y beneficio del
cacao, investigadas en trabajos de campo y aplicadas por FEDECACAO, ICA, CORPOICA
y en parte por las compañías chocolateras comerciales, como la Luker y La Nacional de
Chocolates. Como consecuencia de lo anterior, existen tecnologías de: viveros de híbridas,
injertación con clones, labores de podas, aumento de la densidad a 1.000-1200 árboles por
hectárea, dando cultivos de cacao con producciones hasta de 1.000 kilos y más de cacao
seco/Ha. (Ramírez, 2003). El ICA se especializa actualmente en el control y la parte
sanitaria del cultivo.
CORPOICA REGIONAL SIETE, trabaja con el diagnóstico y caracterización de problemas
de producción de cacao en las siguientes áreas: conservación de germoplasma (jardines
clonales), sombríos productivos, oberturas, podas, métodos de injertación, patrones y copas,
cosecha y beneficio, y manejo integrado de enfermedades y plagas.7
22..22 MMAARRCCOO TTEEÓÓRRIICCOO
22..22..11 OOrriiggeenn ee HHiissttoorriiaa ddeell ccaaccaaoo.. Muchos Historiadores coinciden en que el Centro
primario del origen del cacao fueron las tierras comprendidas entre los ríos que componen
la Gran Cuenca Amazónica y parte de la Orinoquía. Muchos siglos antes de la llegada de
los españoles a América; los indígenas nativos de Centroamérica, especialmente en México
y Guatemala, cultivaban el cacao, el cual era considerado de origen divino. De sus
7
MEJIA FLOREZ, Luis Antonio y ARGÜELLO CASTELLANOS, Orlando. Tecnología para el
Mejoramiento del Sistema de Producción del Cacao. Bucaramanga: CORPOICA, 2000.
33
semillas extraían una bebida fuerte, amarga y aromática, sumamente nutritiva, considerada
como la “Bebida de los Dioses”. Además,, los granos tenían un valor comercial, ya que se
utilizaban como monedas para transacciones, pago de impuestos y tributos, las cuales eran
almacenados en bodegas como grandes tesoros.8
El primero en reportar la existencia del cultivo fue el conquistador Hernán Cortés a su
llegada a México en 1519, quien describió el valor que le daban los Mayas y Aztecas al
producto, la forma como lo utilizaban y grandes plantaciones en plena producción.
Los granos de cacao se enviaron a España en 1526 a través de algunos religiosos que
viajaban en las expediciones de Cortés, uno de los cuales envió el producto al abate del
monasterio de Piedra de Zaragoza, donde se elaboró por primera vez el chocolate con la
adición de azúcar, vainilla y canela. Esta bebida se difundió en algunas cortes de Europa y
las altas clases sociales, como un artículo de lujo. A finales del siglo XVII, se apreciaban
en Londres famosos establecimientos donde se tomaba está bebida, luego de que se puso de
moda en las cortes de Madrid y París.
Con la conquista, los españoles fueron los primeros en llevar el cacao a Europa y los
precursores de su introducción como cultivo agrícola en muchos países de Sur América,
Las Antillas, Las Islas Célebes, Fernando Po, Las Filipinas y África
Pero su popularidad no fue sino hasta la segunda mitad del siglo XIX, después que el
fabricante Holandés C.J Van Houten descubrió en 1.828, un método para extraer parte de la
grasa o mantequilla del cacao. Este nuevo producto; la COCOA en polvo y, la invención
del chocolate de leche por un Suizo en 1.876, dieron como resultado una demanda mucho
mayor por la diversidad de usos del cacao.
Posteriormente se llevó a GHANA (Costa de Oro) en 1.879 y, en 1.915, está se había
convertido en el mayor exportador mundial del grano de cacao. (Barros, 1981).
22..22..22 CCllaassiiffiiccaacciióónn TTaaxxoonnóómmiiccaa.. Linneo, en 1753, según Barros, (1981) dio al árbol de
cacao el nombre de Theobroma cacao (cacao: “Bebida de los Dioses”) por su exquisito
aroma y sabor. Desde el punto de vista científico, en su forma más simple se clasifica así:
Reino : Plantae
8
BARROS N., Ovido. Manual de asistencia técnica Nº 24. Bogotá: Programa Nacional de Cacao - ICA.,
1981.
34
División : Magnoliophyta
Clase : Magnoliopsida
Orden : Malvales
Familia : Sterculiaceae (Esterculiácea)
Tribu : Buettneriea
Género : Theobroma
Especie : Cacao L.
Nombre Vulgar : Árbol de Cacao
22..22..33 DDeessccrriippcciióónn BBoottáánniiccaa.. El árbol adulto de cacao generalmente alcanza una altura de
5 a 8 Mts. con la corona (copa) densa, redondeada de más o menos 7 a 9 Mts. de diámetro.
Según Mejia (2000), su número de cromosomas es 2n = 20 (Davie, 1931 y Mendes, 1936).
Es una planta de ciclo vegetativo perenne, de polinización alógama y reproducción sexual y
asexual. Un árbol adulto consta de las siguientes partes.
Tronco y Ramas. Las plantas provenientes de semilla, crecen como un sólo eje vertical o
tallo ortotrópico hasta alcanzar de uno a 1,50 metros de altura. Aquí la yema terminal
detiene su crecimiento y emite un abanico de tres a cinco ramas laterales plagiotrópicas,
aparentemente al mismo nivel aunque de diferentes nudos; a este verticilo de ramas
laterales, se le llama horqueta o molinillo. Es una especie cauliflora, es decir, las flores
aparecen insertadas sobre el tronco o las viejas ramificaciones.
Hojas. La hoja del cacao tiene dos estípulas que se desprenden tempranamente, un pecíolo
y el limbo. El pecíolo tiene un pulvino abultado en la base y otro en la parte superior, que
sirven de articulación de la hoja y permiten el movimiento del limbo, los pecíolos de las
hojas del tallo son más largos que los de las hojas de las ramas. El limbo varía de forma
lanceolada a casi ovalada y con el ápice agudo, de 20 – 35 cm. de largo por 4 – 15 cm. de
ancho; el margen es entero y ambas superficies lisas. Tiene la nervadura pinada y
prominente en la parte central. El color de las hojas nuevas o muy tiernas varía de acuerdo
con la cantidad de pigmentos de antocianina, la cual difiere en los distintos tipos de cacao.
Generalmente son de color verde oscuro en el haz y más pálidas en el envés.
La brotación de yemas y de nuevas hojas es termoperiódico y tiene lugar cuando la
temperatura media sobrepasa cierto valor alto y está asociada con un rango amplio de
temperatura diaria. (Barros, 1981).
Raíz. Las plantas provenientes de semillas tienen una raíz pivotante o primaria, mientras
que en las plantas provenientes de estacas enraizadas, el sistema radical es siempre en
forma de abanico. La raíz pivotante también se puede formar a partir de chupones. La raíz
pivotante tiende a crecer hacia abajo, en condiciones favorables puede penetrar más de 2 m
35
de profundidad, favoreciendo el reciclaje de nutrientes y de un extenso sistema superficial
de raíces laterales distribuidas alrededor de 15 cm. debajo de la superficie del suelo. Su
longitud y forma varían mucho, principalmente de acuerdo con la estructura, textura y
consistencia del suelo.
La raíz principal se une al tronco por un cuello grueso, bien definido. Inmediatamente
debajo de este cuello, en los primeros 15 a 20 centímetros de la capa húmica del suelo, se
encuentran la mayor parte de las raíces secundarias, estas a menudo se extienden a
distancias de cinco y seis metros del tronco y crecen horizontalmente; tienen raíces laterales
y se dividen repetidamente. Las raíces secundarias inferiores de la raíz pivotante, tienden a
crecer hacia abajo en dirección a la roca madre o a la capa freática. Generalmente, la parte
central de la raíz pivotante está desprovista de raíces secundarias. (Barros, 1981).
Fruto. Comúnmente se le llama mazorca. Botánicamente es una baya, según Cuatrecasas
(1964). El tamaño de las mazorcas varía de 10 a 35 centímetros de longitud, con un peso
que va desde 200 hasta 1.000 gramos o más. La superficie de la mazorca está dividida por
cinco surcos meridianos en correspondencia con los ovarios, pero generalmente aparecen
otros cinco surcos intermedios menos profundos; aparte de estas divisiones, algunos tipos
presentan superficie más o menos verrugosa. De acuerdo a la especie y la variedad, la
mazorca puede adoptar diversos tamaños, formas y colores. (Barros, 1981).
El fruto se une al árbol por un fuerte pedúnculo leñoso desarrollado del de la flor, que
presenta un engrosamiento basal en correspondencia con la zona estipular del pedúnculo
floral. Al partir el fruto se pueden distinguir dos partes bien definidas: a). El pericarpio,
cáscara o concha, que varía de espesor según la forma o tipo de cacao; y b). Las semillas,
almendras o granos, están dispuestas generalmente en cinco líneas o surcos y su número es
normalmente de 25 a 40 por mazorca aunque puede contener entre 20 y 64 granos.
Semillas. Son grandes del tamaño de una almendra, color chocolate o purpúreo, de 2 a 3
cm. de largo y de sabor amargo. No tiene albumen y están recubiertas por una pulpa de
color blanco, muy jugosa y azucarada, de sabor dulce y acidulado, llamada mucílago. Todo
el volumen de la semilla en el interior está prácticamente ocupado por los 2 cotiledones del
embrión. Se les llama vulgarmente "habas" o "granos" de cacao. Ricas en almidón, en
proteínas, en materia grasa, lo cual les confiere un valor nutritivo real. El peso de cada
grano ya beneficiado (seco) oscila entre 0.7 a 1.2 gramos. (Barros, 1981).
Flores. Las flores del cacao son hermafroditas, pentámeras. Nacen directamente en la
madera vieja del tallo principal o de las ramas laterales, la inflorescencia es una cima
discasiforme, que se origina en la yemas axilar de una hojas caída. Sus ramas muy cortas y
retorcidas forman una masa densa que conforme crece se hace más ancha y forma un cojín
36
floral donde nacen las flores. No tienen olor, a pesar de que su disposición parece más
apropiada para una polinización entomófila que para otro medio. (Barros, 1981).
La flor alcanza unos ocho milímetros de anchura y otros tantos de longitud, sin contar el
pedúnculo; éste tiene una longitud que varía de 1,3 a 3 milímetros, siendo dos a tres veces
más largo que la diminuta rama que lo soporta. En la base del pedicelo hay una
constricción y en ella se produce la abscisión de la flor.
El cáliz está formado por cinco sépalos blancos o ligeramente rosados; casi libres o más o
menos unidos en la base, en forma de copa, o unidos en pares en uno o dos lóbulos dobles.
Éstos miden de 7 a 11 milímetros de longitud, son curvos y cóncavos y persisten en el
fruto bastante tiempo.
La corola consta de cinco pétalos que miden aproximadamente 6 milímetros de largo,
blancos o teñidos de rosa, estos alternan con los sépalos formando una envoltura
característica llamado botón floral. Se pueden distinguir en ellos dos partes: una basal,
estrechos en forma de copa de color rosado o blanco, que se ensanchan y se hacen
cóncavos para formar un pequeño capuchón con muchas nervaduras que envuelven una
antera, la otra es una prolongación más estrecha de la anterior, con curva en cuello de
cisne, que se ensancha en forma de espátula en la parte terminal formando un triángulo
llamada lígula; la extremidad es amarilla o amarillo-verdosa.
El androceo o parte masculina compuesta por cinco estambres alternados con los pétalos en
una misma envoltura. Alternando con los estambres se encuentran cinco Estaminoides
infértiles o falsos estambres, que forman un cilindro que rodea y protege al estilo.
Los estaminoides son filamentos muy rojizos, de posición erecta, lanceolados, de bordes
pelosos que terminan en tres aristas punteadas. Están fundidos en la base con los
estambres, formando un verdadero tubo muy corto, que queda interrumpido porque el
filamento de los estambres se curva de tal forma que las anteras de cada uno se cobijan en
la concavidad de los pétalos.
Los estambres son blanquecinos. Las anteras, situadas en los extremos son de doble
cámara y tienen cuatro sacos de polen; en realidad cada estambre consta de dos partes, cada
una de ellas con dos anteras, las cuales en el curso de la evolución floral han llegado a
unirse. La dehiscencia de las anteras es longitudinal y ocurre casi tan pronto como la flor
se abre; inmediatamente, el polen se toma funcional con un período máximo de viabilidad
de 48 horas, bajo condiciones naturales. (Barros, 1981).
37
El gineceo está formado por un ovario supero de cinco carpelos fundidos con el estilo. El
estilo es tubular, más bien corto, de dos a tres milímetros de largo. Está constituido por
cinco partes o divisiones fusiónales más o menos marcadas, menos en sus extremos en
donde forman 5 ramas estigmáticas.
El ovario es un cuerpo ovoide, súpero, simple, pentagonal, con cinco cámaras o
compartimientos; tiene una placenta central a la cual se encuentran adheridos los óvulos;
cada cámara contiene por lo menos 10 óvulos de placentación axilar y dispuesta en dos
filas. (ver figura 1)
Figura 1. Morfología de la flor de Cacao
Fuente: BARROS N. Ovido. Manual de Asistencia Técnica Nº 24. Bogotá: Programa
Nacional de Cacao- ICA, 1981; p. 37. Modificado por Monsalve G. Luz Stella. 2004
La flor comienza a abrirse gradualmente entre las 4 -5 de la tarde y continúa por la noche,
hasta que está completamente abierta justo antes del amanecer; en las primeras horas de la
mañana emiten el polen y presentan estilos receptivos, entre las 5 y 7 de la mañana. Sin
embargo, una porción muy grande de flores no son polinizadas y caen al cabo de 48 horas.
Se estima que un árbol adulto produce más de 100.000 flores al año, de las cuales sólo el
0.1% llega a transformarse en frutos. La caída de tantas flores sin fertilizar no obedece a
mala conformación o a incapacidad del ovario o del polen, sino a mecanismos de
38
polinización poco eficientes y la incompatibilidad9
; debido a que el polen de un árbol sólo
puede fecundar las flores de un grupo selectivo; igualmente, las flores que no se fecundan
con su propio polen, pueden ser fecundadas por el de otro origen.
Desde este punto de vista hay dos grandes grupos de cacao: los auto-compatibles, que
producen flores fecundadas por el mismo árbol y los auto-incompatibles, cuyas flores en su
mayor parte son fecundadas por flores de otros cacaos. (Barros, 1981).
22..22..44 TTiippooss ddee CCaaccaaoo.. Los tipos comerciales cultivados, sin tomar en consideración su
rango específico, se han clasificado en diferentes grupos por varios autores como Morris
(1882), Hart (1892), Preus (1901), Van Hall (1932), Cheesman (1944) y Urquhart (1963).
Ellos tuvieron en cuenta que los principales elementos que sirven de base para la separación
son: la forma del fruto y las almendras o granos, pues ni el árbol ni la flor aparecen como
elementos de diferenciación definitivos debido a sus características semejantes y estables.
(Barros, 1981).
Existe mucha confusión en cuanto a la denominación de variedades, debido a que el
concepto sistemático, está en desacuerdo con el genético ni menos con el agrícola. Así
pues, la división de Van Hall (1932) en dos grandes clases: criollos y forasteros, es
considerada la mejor porque se ajusta tanto a la forma y característica del fruto, como al
origen inmediato de dichas variantes y Además, por su simplicidad. (Ver figura 2).
Criollo. Los tipos criollos presentan en Colombia muchas variantes que se distinguen por
el color, tamaño y forma. Se encuentran tipos con mazorcas hasta de 35 cm. de longitud
con 36 – 40 granos, y otros con sólo 12 cm. y 10 – 15 granos. Entre estos dos extremos
hay otros muchos intermedios, pero tienen en común la característica de poseer mazorcas
con 5 surcos profundos, alternado con otros 5 menos profundos. Los lomos que corren
entre los surcos son por lo común muy verrugosos o irregulares; la cáscara es delgada
relativamente blanda y fácil de partir. La forma del fruto varía con respecto a los diferentes
tipos locales; se encuentran frutos casi redondeados y ovalados pero en general, la forma es
alargada. La extremidad cercana al pedúnculo es ancha y va disminuyendo gradualmente
hasta terminar en una punta más o menos aguda.
El grano del cacao criollo es grande, rojizo, llegando a pesar hasta 6 gramos cuando está
fresco y con mucílago; tiene la sección transversal redondeada y los cotiledones de color
blanco o violetas pálido cuando frescos, y canela claro al quedar beneficiado. La pulpa o
9
BUSTAMANTE, Carlos. Tecnología del cultivo de Cacao. Cúcuta: Universidad Francisco de Paula
Santander, 1991. p. 25
39
mucílago es dulce y el sabor del grano casi sin astringencia, fermenta en 36 – 48 horas y
resulta de una alta calidad.
El árbol en general es más pequeño que el tipo forastero; su follaje es menos denso y hojas
más pequeñas. Prefiere suelos de consistencia media (franca) y de humedad bien
equilibrada y constante; se dice que es menos resistente al ataque de enemigos naturales,
insectos y hongos patógenos. Es menor utilizador para producción que el tipo forastero,
pero pueden ser susceptibles de mejoramiento mediante el programa de selección e
hibridación bien estructurado. (Barros, 1981).
Forastero. Actualmente este término es confuso, por esto, es conveniente explicar su
origen. Algunos cultivadores hablan de los tipos de cacao Trinitario, Forastero, Angoleta,
Cundeamor, Amelonado, Nacional de Ecuador, Amazónico, Calabacillo, Pajarito. etc.,
como si se tratasen de entidades diferentes unas de otras y en otras ocasiones se emplea el
término trinitario y forastero, por separado.
Frecuentemente al hablar de trinitario se piensa en un tipo criollo o cercano al criollo
originario de Trinidad. El término Forastero, fue establecido en Venezuela en el siglo
XVII, a cacaos diferentes a sus criollos o nativos que provenían de Trinidad (trinitarios), los
cuales resultaron de cruces de una variedad de criollos de Venezuela con cacao viejo
cultivado en Trinidad, proveniente de Méjico. A principios del siglo XX aparecieron en el
mercado una nueva clase de cacaos procedentes de África y Brasil; aunque estos eran
diferentes a cualquier forastero conocido, también se agruparon por conveniencia en cacaos
forasteros o de baja calidad. (Barros, 1981).
Los forasteros son una población híbrida, donde su característica mas sobresaliente es su
heterogeneidad, por esto, Van Hall (1932), los dividió en cuatro subgrupos, según el tipo de
fruto, en:
Angoleta: es grande alargada y de superficie rugosa y con surcos profundos; su diámetro
mayor no alcanza al 50 por ciento de la longitud y el ápice es bastante pronunciado; la
cáscara es gruesa, de consistencia semidura. Las almendras tienen un color violeta pálido y
su calidad es muy buena. Es el tipo de cacao forastero más semejante al criollo, se cree que
proviene de un cruce natural entre un criollo y un tipo amazónico. Este cacao se cultiva en
Venezuela, Colombia, Trinidad, Java, América Central y donde han existido plantaciones
de Criollo.
40
Figura 2. Tipos de Cacao
Fuente: MORENO P., Luis. Manual para el cultivo del cacao. Medellín: Compañía
Nacional de Chocolates S.A. 1968; p.51.
Cundeamor: los surcos son poco profundos y la superficie poco rugosa o casi lisa. El
diámetro mayor del fruto está alrededor del 50 % de la longitud del mismo. La
característica más notoria es la constricción de la mazorca cerca del pedúnculo (cuello de
botella). En el país se encuentran ejemplares de este subtipo sin que llegue a ser muy
abundante en alguna plantación.
Amelonado: tiene surcos poco profundos y superficie algo rugosa o lisa; es de color verde
o pigmentado y su diámetro es del 70 al 75 %, de la longitud. Las semillas son
generalmente planas y de color violeta, con sabor astringente en sus formas inferiores. Este
41
se distingue fácilmente porque las mazorcas son cortas y gruesas. Puede tener o no una
ligera constricción cerca del pedúnculo. Es casi el único tipo cultivado en África.
Calabacillo: se considera como una forma derivada del amelonado y se caracteriza por el
tamaño pequeño de su fruto. Las principales características del calabacillo son: mazorcas
de superficie lisa, con surcos muy superficiales; la relación longitud a diámetro es igual a
un medio o tres cuartos sin estrangulamiento basal. Los granos son muy aplastados, de
color violeta; exige una larga fermentación (hasta ocho días) y originan un producto
comercial de baja calidad. Es cultivado en Colombia y se encuentra en muchas
plantaciones comerciales, ya que los cultivadores lo aprecian por su fácil adaptación a los
diferentes climas.
22..22..55 HHííbbrriiddooss. Los tipos híbridos se refieren a los obtenidos mediante el cruzamiento
entre dos clones sometidos previamente a un proceso de selección, clones que al
combinarse entre si dan origen a poblaciones con alto grado de uniformidad. Estos híbridos
presentan las siguientes características sobresalientes: gran precocidad, inicio de su
producción a los dos años y medio después de la siembra definitiva en campo. Alta
producción: de 800 – 1000 Kilogramos por hectárea - año y, resistencia a enfermedades.
22..22..66 CClloonneess ÉÉlliitteess.. Son grupos de plantas reproducidas vegetativamente, generalmente
por injerto, originadas de un sólo árbol de alto rendimiento sobresaliente, buenos niveles
de tolerancia y resistencia a enfermedades de mayor importancia económica, alta calidad y
rendimiento precoz; también son llamados clones Universales. Todos los individuos de
dicho grupo presentan un fenotipo idéntico en cuanto a tamaño, vigor, tipo, color, fruto y
productividad. Se encuentran distribuidos según las condiciones agroecológicas de cada
región, la altura, el grado de susceptibilidad o tolerancia a las enfermedades y el
comportamiento productivo. (Ramírez, 2003).
Los clones generalmente llevan las iniciales de las estaciones experimentales de su
procedencia. Los principales centros corresponden son: CAU: Colección Caucásea
Colombia, TSH: Trinidad Selection Hyrbida, EET: Estación Experimental Tropical de
Ecuador, IMC: Colección Iquitos Marañon, CCN: Colección Castro Naranjal, ICS:
Imperial collage selection de Trinidad, UF : United Fruti, SCC: Selección Colombia
corpoica. (Bustamante, 1991).
En el departamento, actualmente FEDECACAO recomienda sembrar los siguientes clones,
cuyas diferencias se describen detalladamente en el cuadro 1 y en la figura 3.
42
CCN-51, es un híbrido del cruce IMC-67 x ICS-95, cuya F1 se cruzó con un material
regional identificado como canelo, tiene crecimiento erecto y ordenado; se adapta muy bien
en suelos fértiles con sombra regulada, es de porte bajo, se cultiva en todas las zonas
agroecológicas.
Figura 3. Diferencias fenotípicas de clones de cacao
Fuente: MEJIA, Antonio y ARGÜELLO, Orlando. Tecnología para el Mejoramiento del
Sistema de Producción del Cacao. Bucaramanga: CORPOICA, Regional 7: 2000. p. 61-
64
ICS -95, es un árbol de porte alto, con arquitectura erecta y un crecimiento vigoroso;
presenta buena adaptación a zonas bajas para alturas menores de 500 m.s.n.m. y alturas
43
entre 800 y 1.500 m.s.n.m. Se cultiva en las zonas agroecológicas de la montaña
santandereana y la parte marginal baja cafetera.
IMC – 67, es denominado el mejor patrón para injertación, por que tiene buen vigor,
precocidad y tolerancia a enfermedades radículares. También se le llama donador universal
de polen y se adapta a todas las zonas agroecológicas en un rango de 100 a 1200 m.s.n.m.
Cuadro 1. Características de los clones élites recomendados
CARACTERÍSTICAS CCN – 51 TSH – 565 ICS – 95 IMC – 67
ORIGEN Ecuador Trinidad Trinidad Perú
COMPATIBILIDAD
Auto
Compatible
Auto
Incompatible
Auto
Compatible
Auto
incompatible
FORMA DEL FRUTO Cundeamor Angoleta Amelonado Amelonado
COLOR DEL FRUTO Rojo Púrpura Rojo Verde
ÍNDICE DE
MAZORCAS
15 24 18 21
Nº DE
GRANOS/MAZORCA
48 39 41 42
PESO DE GRANO (gr) 1.4 1.1 1.4 1.2
RESISTENCIA A ENFERMEDADES
MONILIA Tolerante Susceptible Tolerante Tolerante
ESCOBA DE BRUJA Tolerante Tolerante Tolerante Tolerante
FITOPHTORA Tolerante Susceptible Susceptible Tolerante
CERATOCISTIS Tolerante Tolerante Susceptible Tolerante
ROSELINIA Susceptible Susceptible Susceptible Susceptible
• Índice de Mazorcas: Nº Mazorcas requerida para obtener 1 Kg de cacao seco.
Fuente: MEJIA, Antonio y ARGÜELLO, Orlando. Tecnología para el Mejoramiento del
Sistema de Producción del Cacao. Bucaramanga: CORPOICA, Regional 7: 2000. p. 61-
64
TSH – 565, es un híbrido del cruce SCA-6 x ICS-1, de porte bajo, con hábitos normales de
crecimiento, fruto de color rojo intenso en estado inmaduro y amarillo rojizo cuando
44
madura, abundante floración y con un amplio rango de adaptación en las zonas
agroecológicas. Crece en alturas entre 800 y 1.500 m.s.n.m.10
22..22..77 ZZoonnaass AAggrrooeeccoollóóggiiccaass.. La zona cacaotera de nuestro país es rica en diversidad de
microclimas según sea el relieve predominante en cada región. (Ver Anexo A). De está
manera, la temperatura, la humedad, la precipitación y la radiación solar, juegan un papel
importante en el comportamiento vegetativo y reproductivo de los materiales plantados.
Pos esto se distinguen cuatro regiones agroecológicas, en cada una de las cuales se adaptan
mejor algunos clones, que deben ser los que se utilicen en las plantaciones comerciales.
(Ramírez, 2003)
Bosque Húmedo Tropical (BHT). Climas cálidos de altas temperaturas, caracterizadas
por la alta precipitación (mayor de 2.000 milímetros de lluvia anual), alta humedad relativa,
(por encima del 85% en promedio), áreas ubicadas entre cero y 500 m.s.n.m. Son típicas de
este ecosistema las áreas cacaoteras del pacífico nariñense, piedemonte llanero, Arauca y
Meta, la región de Urabá en el departamento de Antioquia, el bajo Cauca, parte del
Magdalena medio y el Catatumbo.
Montaña tipo Santandereana (MS). Correspondiente a la zona cacaotera de Santander y
parte de Norte de Santander, que van desde 300 hasta 1.200 m.s.n.m. Con precipitaciones
de alrededor de 2.000 m.m anuales y humedad relativa cercana al 80%.
Zona Marginal Baja Cafetera (ZMBC). Ubicada entre los 800 y 1200 m sobre el nivel
del mar, ubicada en los departamentos productores de cacao de la zona andina, con altitudes
entre 900 y 1.200 m.s.n.m., precipitación entre 1.500 y 2.500 mm anuales bien repartidos y
humedad relativa cercana al 80%. Corresponde a las áreas de los departamentos de Caldas,
Quindío, Risaralda, Antioquia, Cundinamarca, Boyacá, Huila, Tolima y Santander,
Valle Interandino Seco (VIS). Corresponde a regiones ubicadas en los valles formados
por los grandes ríos que separan las tres cordilleras, el Magdalena y Cauca. Se asimilan a
está las zonas cacaoteras de la costa y, el valle del Zulia y el Pamplonita, en Norte de
Santander.
22..22..88 EEccooffiissiioollooggííaa ddeell ccuullttiivvoo.. El Cacao prospera en topografía plana u ondulada. Llega a
crecer en terrenos que sobrepasan el 50 % de pendiente, en cañadas, a orilla de arroyos.
10
MOJICA JAIMES, Jaime. Nuevo enfoque tecnológico para la modrenización de la cacaocultura.
Bucaramanga: ICA Seccional Santander, 2001
45
Exige temperaturas medias anuales elevadas con fluctuaciones pequeñas, una gran
humedad y una cubierta que le proteja de la insolación directa y de la evaporación.
La precipitación debe ser de 1.300 a 2.800 m.m por año, con una estación seca corta, menor
de 2 meses y medio. El clima debe ser constantemente húmedo, con temperatura media
diaria entre 20 y 30 ºC, con una mínima de 16 ºC. Para su pleno desarrollo exige suelos
profundos (1 m como mínimo), fértiles y bien drenados. Suelos: negro rocoso, café-rojizo
barroso, aluvial.
Entre los factores críticos para el desarrollo del cultivo están la temperatura y la lluvia.
Demanda baja tecnología y pocos insumos y requiere de árboles que le proporcionen
sombra para su mejor desarrollo. Los árboles de sombra más comúnmente utilizados son:
Erythrina spp., Gliricidia sepium, Diphysa robinioides, Colubrina rborescens, Cedrela
odorata y Tabebuia rosea. La regulación de sombra son las prácticas más importantes. Se
mantiene una sombra regularmente densa en las primeras etapas de la plantación,
decreciendo en intensidad hasta lograr una sombra ligera en las etapas posteriores. Se
recomienda podar al final de la época seca o al inicio de las lluvias.
Los árboles de plátano, pueden otorgar buena sombra a los árboles de cacao sólo durante
los primeros años de vida, debido al corto período de vida de los platanales. Otros árboles,
como el árbol Leucaena y el árbol Madre de Cacao, les brindan una sombra permanente.
Algunos árboles de sombra que son leguminosas, son muy buenos ya que nutren de
nitrógeno al suelo.
El trasplante de las plántulas se hace a los 4 ó 5 meses (50 a 60 cm de altura), con follaje
sano. El espaciamiento tradicional entre plantas es de 3.6 x 3.6 m (748 plantas por
hectárea) con una producción promedio de 430 kg/ha. Es importante tener en cuenta los
caracteres de autocompatibilidad e intercompatibilidad cuando se vayan a establecer
plantaciones clonales.
Otras prácticas culturales son: el control de malezas o desyerbe, las podas de arquitectura
del árbol, que pueden ser de mantenimiento o de rehabilitación, el deschupone, la
construcción y mantenimiento de drenajes, y el control de mazorcas enfermas.
LA FLORACIÓN se puede presentar desde la base del tronco del árbol hasta las ramas
leñosas más altas. Hay floración durante casi todo el año, aunque con períodos de floración
máxima y mínima fácilmente distinguibles. Las observaciones realizadas sobre estados de
floración en las diferentes zonas cacaoteras demuestran que la producción de flores es
controlada, en forma directa o indirecta, por factores climáticos. (Alvim, 1697 citado por
46
Mejía, 2000). En zonas en donde la precipitación pluvial y la temperatura están
completamente definidas, la floración se reduce en períodos secos y de lluvia y, en aquellos
sitios en donde los períodos de lluvia están bien distribuidos y sin altas variaciones de
temperatura, prácticamente no existe estacionalidad de la floración y se encuentran flores
durante todo el año.
Factores Internos. Dentro de los factores internos que controlan la floración y teniendo
en cuenta la hipótesis más aceptada, está fase reproductiva obedece a estímulos químicos,
pero la edad, los anillamientos o daños de la corteza actividad del cambium, también
inciden en la floración. La variación de la floración tiene un aumento proporcional en
forma directa con la edad de la planta; en regiones donde hay variaciones altas de períodos
de invierno y verano, las fluctuaciones de la floración son más pronunciadas en las plantas
adultas que en las jóvenes. (Mejía, 2000)
Otro factor importante está relacionado con el microclima alrededor de las plantas adultas,
como consecuencia de copas más voluminosas y mayor proporción de tejidos que hacen
fotosíntesis en las plantas adultas en comparación con las plantas jóvenes. Igualmente, hay
que tener en cuenta algunas correlaciones o interacciones internas de la planta, puesto que
cuando hay una remoción de frutos, total o semanal, hay un estímulo a la floración (Vogel y
colaboradores 1984 citado por Mejía 2000). El anillamiento o daño en la corteza provoca
una estimulación de la floración, aspecto que se ha observado cuando se retira del tallo
adulto un anillo de corteza, lo cual sugiere la existencia de un estímulo químico, que tiene
su origen en las hojas, que se desplaza en sentido basipétalo o sea de las hojas al tallo y que
desempeña un papel en el mecanismo de floración.
Factores Externos. Dentro de los factores externos que afectan la floración es importante
considerar la temperatura, la distribución de lluvias y el sombrío; aparentemente la
influencia del fotoperíodo (días - luz), no afecta la floración del cacaotero.
Sombrío: el cacao cultivado sin sombra presenta mayor floración, que el desarrollado
bajo sombrío. Las plantas jóvenes parecen ser más sensibles a la reducción de la floración
cuando se encuentran sombreadas, en comparación con plantas adultas, sugiriendo que la
sombra excesiva reduce la floración aproximadamente en un 80%, en plantas de 12 años y
el 50%, en plantas más adultas. (Mejía, 2000).
Temperatura: se ha observado que la floración es inhibida o afectada con temperaturas
medias por debajo de 23°C, efecto que puede ser indirecto debido al crecimiento
vegetativo. La reducción estacional de la floración, de igual forma, parece estar asociada
con la carga de frutos principalmente en los meses de cosecha.
47
Régimen de lluvia: dentro de las plantas perennes cultivadas en los trópicos, el cacao es
considerado como una de las especies más afectadas por el estrés hídrico. Las variaciones
en la disponibilidad de agua no sólo durante el año sino en épocas de verano intenso, es
considerada como el factor climático más importante que controla los procesos fisiológicos
incluyendo la floración. Cuando a la planta se le suministran irrigaciones frecuentes para
evitar el estrés hídrico, presenta una intensidad de floración del 50 %, menor que aquellas
que sufren estrés hídrico periódicamente comprobando que hay una estimulación de la
floración en la transición de un período seco a un período húmedo.
22..22..99 FFeennoollooggííaa ddeell CCaaccaaoo.. Se refiere al estudio del funcionamiento del árbol en función
de los factores meteorológicos. Su observación permite elaborar un cronograma de labores
para las zonas, en razón a la ocurrencia de los ciclos anules de lluvias. Los períodos por los
que atraviesa el árbol a lo largo del año, están determinados por el régimen pluviométrico,
lo cual se debe tener en cuenta para la ejecución de las prácticas de manejo del cultivo.
Según lo anterior, FEDECACAO define 4 etapas. (Rojas, 2004)
Etapa 1. Los primeros meses del año, cuando las condiciones del clima se presentan secas,
el árbol de cacao permanece en estado predominante de reposo, de tal manera que no ocurre
ni elongación ni engrosamiento de sus órganos y, la formación de frutos es escasa
dependiendo de lo extremo de las condiciones de sequía. En esta etapa de reposo del árbol,
los procesos fenológicos se detienen en forma considerable.
Etapa 2. Una vez inician las lluvias, comienza el período de crecimiento vegetativo en el
que todos los órganos crecen, se activan las yemas terminales y axilares, se multiplican las
hojas y en términos generales se produce una actividad fisiológica abundante. En esta
etapa es escasa la formación de frutos, pues las flores que aparecen no son fecundadas en su
gran mayoría o en caso de serlo, sus frutos producidos son abortados en edades muy
tempranas. La apariencia del follaje en este período presenta un predominio de hojas
tiernas, flácidas y de colores amarillos o rojizos.
Etapa 3. Se denomina período reproductivo y es en el cual la planta forma la mayor parte
de sus flores y frutos, luego de que se viste de follaje verde oscuro intenso, formado por
hojas de consistencia endurecida.
Etapa 4. Corresponde a la cosecha principal, tiene una duración de 2 o 3 meses, etapa
durante la cual el árbol se “descarga” y queda dispuesto para iniciar un nuevo ciclo.
El comportamiento fisiológico de los árboles marca de esta manera las épocas en que deben
ejecutarse las labores de cultivo y por lo tanto, definen el cronograma de las mismas. No
obstante, hay árboles dentro de la plantación, en los cuales estas etapas tienen diferente
duración, es decir, se desarrollan procesos intermedios, lo cual determina, por ejemplo que
48
se produzca una cosecha traviesa, es decir, frutos maduros en pequeñas cantidades, durante
todo el año.
22..22..1100 EEssttaaddoo aaccttuuaall ddeell ccuullttiivvoo eenn NNoorrttee ddee SSaannttaannddeerr.. El cultivo del cacao se fue
extendiendo hasta llegar a 1300 Has en toda la región; actualmente hay aproximadamente
en Tibú 2000, Sardinata 1800 , El Tarra 1200, Cúcuta 1200, Bucarasica 600, El Zulia 600,
Cáchira 200 , Teorama 300, El Carmen 300, y otros Municipios 1200, totalizando en la
actualidad 9000 hectáreas. (Rojas, 2004)
Todo el proceso está enmarcado en aciertos y desaciertos, como consecuencia a que la
expansión se fue dando en forma espontánea y mediante fomento, sin criterios técnicos
unificados, poca existencia técnica integral y de forma continuada.
El material de siembra utilizado han sido híbridos producidos en diferentes granjas del
sector privado y de instituciones de fomento, que aunque con buena intención no fueron
evaluados suficientemente para las diferentes zonas agroecológicas presentes en el país.
Además, se produjeron infinidad de cruces genéticos, que por su heterogeneidad se dispersó
el material sin cumplir el objetivo inicial. Adicionalmente, los agricultores fueron tomando
mazorcas de producción regional y propagando estas semillas, de híbridos y criollos,
originando individuos improductivos (nula o escasa producción de frutos).
Las distancias de siembra normalmente utilizadas, con trazo irregular, fueron muy amplias
4.0 Mts. con 4.50 Mts. y 4.5 Mts. con 4.5 Mts., estableciéndose como consecuencia
poblaciones o densidades de siembra muy bajas, menos de 600 plantas por hectárea.
El rango de las plantaciones es de 1 a 2 ha. hasta 15 ha./predio; la escasa asistencia técnica
institucional por limitaciones del talento humano disponible en las regiones ( 5 técnicos
para el departamento), no permitió que el conocimiento llegase oportuna y eficientemente a
los productores, los cuales, por desconocimiento, no efectuaron el manejo agronómico del
cultivo incurriendo en errores, algunos irreversibles, como las podas de formación del árbol
(Arquitectura) y control de altura, conllevando a “elevar” la zona productora al tercio alto
del árbol (más de 4 Mts. de altura), sitios de muy difícil recolección, Además,, sin podas de
mantenimiento ni prácticas de “deschupone”, de fertilización, control de plagas y
enfermedades.
Por la sumatoria de todo lo anterior, sólo se obtienen cosechas, actualmente entre 200 a 350
Kg. de cacao seco/Ha./año, con calidad final aceptable. (Rojas, 2004)
49
La comercialización de cacao en grano en Norte de Santander, se efectúa mediante la venta
del producto a una amplia red de intermediarios locales, cooperativas y compradores
conectados a través puntos de compra de las compañías chocolateras LUKER y Nacional
de Chocolates, lo que ha ocasionado muchos problemas a los productores, por la
inestabilidad en precios y pesajes del producto; esto ha originado la necesidad de establecer
una asociación de productores, con miras a comercializar su producto y acceder a otros
servicios que se puedan facilitar por medio de la organización asociativa, tales como:
insumos, créditos, etc.
Según un estudio efectuado por FEDECACAO en el 2002, la mano de obra utilizada para
realizar este tipo de trabajo es netamente cultural, pues no tiene preparación académica en
lo concerniente al cultivo de cacao. Los conocimientos empíricos forman parte de la
dinámica que se utiliza para la producción de cacao en las zonas rurales, perjudicando así
muchas veces el porcentaje de la producción.
Las plantaciones requieren ser renovadas en un 75% y 80% y las demás rehabilitadas, por
ser muy viejas e improductivas. Aunque se han investigado varios métodos para rehabilitar
y/o “renovar por debajo” (Injertos), estos son dispendiosos, difíciles y costosos, sin
garantías de recuperar o proporcionar una alta rentabilidad. (Rojas, 2004)
Actualmente en el departamento se implementa la tecnología baja, en la cual el agricultor
sólo realiza prácticas de recolección de la cosecha, control de malezas y poda, situación que
contribuye a la expansión de enfermedades como Moniliasis, Fitoptora, entre otras.
22..22..1111 CCuullttiivvoo IInn VViittrroo.. Los orígenes del cultivo de tejido se remontan a 1902, cuando
Haberlandt postuló el principio de la totipotencia celular, que es la base teórica sobre la que
se sustentan todas las técnicas del cultivo in vitro. Pierik (1979) define Cultivo “in vitro”
de plantas superiores como: “El cultivo en medio nutritivo, bajo condiciones estériles de
plantas, semillas, embriones, órganos, explantes, tejidos, células y protoplastos de plantas
superiores”.
Constituye, dentro de las biotecnologías, la técnica que mayor aporte práctico ha brindado;
sus aplicaciones van desde estudios teóricos sobre fisiología y bioquímica vegetal,
obtención de plantas libres de patógenos, propagación masiva, conservación de
germoplasma, producción de metabolitos secundarios, mejoramiento genético mediante la
inducción de mutaciones y la selección y la ingeniería genética.11
11
PEREZ, PONCE, J. N. Propagación y mejora genética de plantas por biotecnología. Cuba: Instituto de
Biotecnología de Plantas, 1998.
50
Técnicas de Regeneración. Según Pérez Ponce (1998), los principales métodos de
regeneración in vitro son: Embriogénesis cigótica, Embriogénesis Somática y la
Organogénesis. (Ver figura 4).
Figura 4. Técnicas de regeneración in vitro.
Fuente: www.etsea2.udl.es/invitro.htm
La Organogénesis es un evento morfogenético que se caracteriza por su desarrollo
unipolar, en otras palabras, es la formación de un primordio unipolar a partir de una yema
con el subsiguiente desarrollo de este en un brote vegetativo, existiendo siempre una
conexión entre los nuevos brotes y el tejido materno. Estos brotes vegetativos son
posteriormente puestos a enraizar en otra etapa, vía formación de primordios de raíces y el
subsecuente enraizamiento final. Está técnica ha sido la base fundamental de la
micropropagación.
Los brotes pueden formarse directamente del explante (Organogénesis directa) o
indirectamente por medio de la formación de un callo. En contraste con la Embriogénesis
somática, en la vía organogénica para lograr la formación de una planta completa, ya sea
por directa o indirectamente, se requiere de una secuencia de medios de cultivo, ya que
aquellos medios que favorecen el desarrollo de los brotes inhiben la formación de raíces y
viceversa. (Pérez, 1998)
51
La Embriogénesis cigótica es la obtención de plantas por cultivo de tejidos a partir de
semillas, a las cuales se le extrae el embrión y se siembra en un medio nutritivo para su
posterior germinación. A está técnica también se le denomina rescate de embriones y se
usa especialmente para propagación de especies recalcitrantes.
22..22..1122 EEmmbbrriiooggéénneessiiss SSoommááttiiccaa.. Se define como la formación de un embrión a partir de
una célula, sin la necesidad de la fusión de gametos12
. Esto no es un fenómeno artificial y
es conocido en la naturaleza como una forma de apomixis llamada embrionía adventicia,
por primera vez descrita por Strasburges en 1878.
In vitro, los primeros en obtener y desarrollar embriones somáticos fueron Steward y
Reinert (1958) a partir de tejidos de zanahoria; a esta especie modelo para el estudio de la
Embriogénesis Somática se han añadido hasta la fecha más de 30 especies. Algunas tan
importantes como la alfalfa y leñosas forestales, se multiplican comercialmente en la
actualidad, por este método. (Pérez, 1998)
Se pueden obtener embriones somáticos de muy diversas partes de la planta, así podemos
utilizar como explantes: ápices radiculares y caulinares, hipócotilos, pecíolos, pedúnculos,
hojas jóvenes y en general, tejidos y órganos con características embrionarias,
meristemáticas o reproductivas (embriones e inflorescencias inmaduras, trozos de escútelo,
nucela y endospermo, óvulos, tejido ovárico).
Los embriones somáticos son estructuras bipolares con un eje radical-apical y no poseen
conexión vascular con el tejido materno. Estas estructuras bipolares son capaces de crecer y
formar plantas normales. Este método es ampliamente considerado como el más eficiente
para la producción masiva de plantas in vitro, debido a la naturaleza bipolar del embrión y
la facilidad con que puede ser automatizado todo el proceso productivo, los altos
coeficientes de multiplicación en cortos períodos de tiempo al poder aplicarse los principios
de la cinética microbiana y, la posibilidad de encapsular estas estructuras y obtener semillas
artificiales.
Sus desventajas radican en el desconocimiento que existe sobre los parámetros que regulan
este proceso, siendo aún limitado el número de especies en los cuales se reporta una
Embriogénesis Somática eficiente, que permita un uso aplicado del método. (Péreze, 1998)
El desarrollo de un sistema experimental para la regeneración de plantas vía Embriogénesis
Somática incluye los siguientes pasos:
12
TISSERAT, B; Esan, E y Murashige, T. Somatic embryogenesis in angiosperms. s.l.: s.n.,1979.
52
• Inducción de los embriones somáticos
• Desarrollo de los embriones somáticos
• Proliferación
• Maduración
• Germinación y Conversión en plantas
• OOrriiggeenn ddee llaa EEmmbbrriiooggéénneessiiss SSoommááttiiccaa.. Existen varias teorías acerca del origen
unicelular y pluricelular de los embriones somáticos. Algunos reportes señalan el origen
unicelular de los embriones en algunos cultivos (Street y Withers, 1974; Haccius, 1978),
pero también se ha demostrado que el embrión puede tener un origen pluricelular13
. En
esta época, aún los factores que determinan si un embrión somático ha tenido un origen uni
o pluricelular no se ha aclarado. (Pérez Ponce, 1998)
Una hipótesis es que el tejido con células inducidas determinadas preembriogénicamente,
da lugar a embriones con origen multicelulares y que células inducidas embriogénicamente,
dan lugar a embriones con origen unicelular, pero se han encontrado suficientes
excepciones dentro de está teoría. Otra posible explicación es que el embrión somático
primario tenga un origen multicelular y posteriormente, los embriones somáticos originados
desde este embrión primario, tengan origen unicelular. Como un ejemplo de esto, tenemos
que se encontraron embriones somáticos originados desde grupos de células en cotiledones
de embriones cigóticos de soya. (Pérez Ponce. 1998).
• CCaarraacctteerrííssttiiccaass ddee llaa EEmmbbrriiooggéénneessiiss SSoommááttiiccaa.. Según Pérez Ponce (1998), el embrión
somático presenta las siguientes características:
• Tiene autonomía frente al tejido generador (protegido generalmente por una
epidermis). Histológicamente se plantea que no tiene conexión vascular con el
tejido que le dio origen, por lo que pueden, ser separados, fácilmente de este.
• Es una estructura bipolar con un ápice radical, apical y cotiledones.
• Presenta bandas procambiales entre los ápices.
13
WILLIAMS, E y MAHESWARAN, M. Somatic embryogenesis: factos influencing coordinated behaviour
of cell as an embryogenic group. En: Annals of botany. V.57, 1986. p. 443-462.
53
Según Parrot (1993), la inducción del estado embriogénico incluye la inducción de los
mismos mecanismos genéticos que conllevan a la Embriogénesis cigótica. Contrariamente
a los embriones cigóticos, los embriones somáticos no contienen un nuevo grupo de genes,
sino que poseen la misma combinación genética de la planta fuente del explante. (Pérez
Ponce, 1998)
Morfológicamente, un embrión somático es muy similar a uno cigótico, sobre todo en su
desarrollo evolutivo desde pro embrión, fase globular, corazón torpedo y fase cotiledonar o
embrión maduro, esto para el caso de las espacies dicotiledóneas. (Pérez Ponce, 1998).
•• TTiippooss ddee EEmmbbrriiooggéénneessiiss SSoommááttiiccaa
Embriogénesis Somática directa. Un estímulo de la división celular puede ser suficiente
para la formación de un embrión somático a partir del tejido del explante, formándose
embriones somáticos directamente desde una estructura predeterminada
embriogénicamente, tales como segmentos de embriones cigóticos o embriones cigóticos
completos, inflorescencias. El desarrollo directo es producto de la función realizada por la
composición del medio de cultivo y el origen del explante. (Pérez Ponce. 1998)
Embriogénesis Somática indirecta. Las células del tejido deben sufrir varias divisiones
mitóticas en la presencia de una auxina durante la inducción del estado de célula
embriogénica. Estas divisiones mitóticas dan lugar a un callo embriogénico, compuesto por
estructuras pro embriogénicas (PEM). (Pérez Ponce. 1998). Otra forma de Embriogénesis
indirecta son los cultivos de suspensiones celulares, los cuales son establecidos
generalmente por la transferencia de fragmentos de callos indiferenciados o embriones
somáticos en estadios jóvenes a medio de cultivo en estado líquido, los cuales después son
agitados durante todo el período de cultivo. (Williams y Maheswaran, 1986)
Según Pérez Ponce (1998) existen dos tipos de Embriogénesis Somática indirecta:
Embriogénesis Somática de baja frecuencia. El número de callos con embriones somáticos
es mayor, aunque se forman pocos embriones somáticos por callo. Estos embriones
aparecen entre las 12 y las 14 semanas de cultivo, aislados o en pequeños grupos y se
desarrollan completamente, pasando por los diferentes estadios de desarrollo (globular,
corazón, torpedo y maduro).
Embriogénesis Somática de alta frecuencia. Los embriones somáticos aparecen entre las 16
y las 20 semanas de cultivo, no se desarrollan completamente y se mantienen en estado
globular, agrupados en un número mucho mayor, aunque estos grupos aparecen en un
número menor de callos.
54
CCaallllooss EEmmbbrriiooggéénniiccooss.. El callo es un crecimiento desorganizado de células obtenido a
partir de un determinado tejido. La formación de callo comienza con el aislamiento de un
tejido diferenciado, el cual, posteriormente, se desdiferencia ante la presencia de una auxina
exógena en el medio de cultivo. En las células se presenta una proliferación continua,
acelerada y de apariencia desorganizada, dando origen a una masa amorfa de tejidos.
(Pérez, 1998). Los callos embriogénicos predominan en tejidos jóvenes e inmaduros de
inflorencias, embriones, hojas y, micro esporas (polen).14
La regeneración indirecta de plantas, después de la producción de callos a partir de células
(cultivos de protoplástos o polen) o tejidos, es el proceso mas común. Estudios
microscópicos han demostrado que los tejidos de tipo calloso generalmente son
heterogéneos en su composición celular; la diversidad celular depende de muchos factores
como son: el origen del tejido, la edad de los cultivos y la composición de los medios.15
Los detalles de estudios morfológicos e histológicos (Hoffmann et al, 1990, citado por
Bajaj 1995), muestran tres tipos característicos de tejido de callo con variación de color
estructura y respuestas morfogenética:
• Callo friable. Es globular, nodular de apariencia seca, color blanquesino muy denso,
compuesto por células pequeñas isodiamétricas. Se observa el desarrollo de una capa de
células parecidas al procambium. Comienza una primera división interna de segmentos de
estas capas de células que dan una serie de divisiones principalmente periclinales.
Subsecuentemente ocurren unas divisiones anticlinales da como resultado la formación de
masas pro embriogénicas. Las divisiones periclinales establecidas en estas capas de células
de callos embriogénicas pueden marcar el comienzo de la Embriogénesis Somática.
Maheswuaran y williams (1985), mostraron que los primeros signos directos de una
Embriogénesis Somática fue el cambio de una regular división anticlinal a una regular
división periclinal y divisiones oblicuas (divisiones asimétricas). (Bajaj, 1995)
• Callo medio. Un callo irregular de consistencia suelta, más semitranslúcido en
apariencia con regiones densas. Muestra regiones menos organizadas con simples y
oscuras células no vacuoladas, separados unos de otros por grupos organizados de células
vacuoladas. Las células simples de las regiones menos organizadas se dividen en grupos de
dos células, luego entres o cuatro células pero no tiene un papel en la formación de
embriones o brotes. En contraste el desarrollo de las regiones organizadas, las cuales
contienen grupos de células con denso citoplasma, actividad mitocondrial y vacuolas
pequeñas, la actividad de división celular dan origen a la formación de meristemos o brotes
adventicios diferenciados debajo de la capa de callo. Las características meristemáticas y
la alta actividad de división de estas células las hacen análogas a las células embriogénicas
14
BAJAJ, Y.P.S Biotehnology in Agriculture and Forestry 30. Somatic Embryogenesis and Synthetic Seed I.
New Delhi: s.n., 1995. p. 72 - 85.
15
HURTADO M. Daniel. Cultivo de Tejidos Vegetales. México: Trillas, 1987. p. 94-97
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TESIS

  • 1. UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER BIBLIOTECA EDUARDO COTE LAMUS RESUMEN – TESIS DE GRADO AUTORES LUZ STELLA MONSALVE GONZALES CLAUDIA YANET GARCIA ROJAS FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS Y DEL AMBIENTE PLAN DE ESTUDIOS DE INGENIERIA DE PRODUCCIÓN BIOTECNOLOGICA DIRECTOR ALINA KATIL SIGARROA RIECHE TITULO DE LA TESIS OBTENCIÓN DE EMBRIONES SOMÁTICOS PRIMARIOS DE CLONES ÉLITES REGIONALES DE Theobroma cacao EN LA UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER RESUMEN El cultivo de Theobroma cacao en Colombia tiene una gran importancia por su influencia socio-económica, en nuestro departamento es uno de los cultivos de tradición familiar. Actualmente entre sus principales problemas se presenta la necesidad de renovación de plantaciones viejas e improductivas. Las técnicas de propagación “in vitro”, son una herramienta importante para la producción de material de siembra libre de enfermedades, con alta uniformidad genética, y grandes volúmenes de producción indicados para cubrir las necesidades de los agricultores. Entre estas técnicas se encuentra la Embriogénesis Somática, basada en la obtención de un embrión sin la fusión de gametos, es la única técnica en la cual se han obtenido buenos resultados que prueban la eficiencia del proceso para obtener gran número de plantas de Theobroma cacao, genéticamente uniformes y adaptadas a campo. Por medio de esta investigación se pretende dar las bases para en un futuro poder solucionar esta problemática. CARACTERÍSTICAS: PÁGINAS: _176__ PLANOS:_____ ILUSTRACIONES:_____ CD-ROM: __1__
  • 2. OBTENCIÓN DE EMBRIONES SOMÁTICOS PRIMARIOS DE CLONES ÉLITES REGIONALES DE Theobroma cacao EN LA UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER LUZ STELLA MONSALVE GONZÁLEZ CLAUDIA YANET GARCÍA ROJAS UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS Y DEL AMBIENTE PLAN DE ESTUDIOS DE INGENIERÍA DE PRODUCCIÓN BIOTECNOLÓGICA SAN JOSÉ DE CÚCUTA 2004
  • 3. OBTENCIÓN DE EMBRIONES SOMÁTICOS PRIMARIOS DE CLONES ÉLITES REGIONALES DE Theobroma cacao EN LA UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER LUZ STELLA MONSALVE GONZÁLEZ CLAUDIA YANET GARCÍA ROJAS Trabajo de grado presentado como requisito para obtener el titulo de Ingeniera de Producción Biotecnológica Directora ALINA KATIL SIGARROA RIECHE Ingeniero Agrónomo UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS Y DEL AMBIENTE PLAN DE ESTUDIOS DE INGENIERÍA DE PRODUCCIÓN BIOTECNOLÓGICA SAN JOSÉ DE CÚCUTA 2004
  • 4.
  • 5. AAllaabbaaddoo sseeaa DDiiooss,, ppoorr aaqquueellllooss qquuee mmee aammaann;; ppoorr qquuee ccoonn eellllooss aapprreennddíí eell vvaalloorr ddee llaa vviiddaa,, ““mmii aammaaddaa VViivviiaannaa”” qquuiieenn eess mmii aalliieennttoo ppaarraa sseegguuiirr aaddeellaannttee yy mmee eennsseeññoo qquuee ppeerrddeerr llaa nniiññeezz eess ppeerrddeerrlloo ttooddoo,, eess ffllaaqquueeaarr,, eess vveerr llaass ccoossaass aa ttrraavvééss ddee uunnaa ddiissttoorrssiioonnaannttee nnuubbee ddee ppeerrjjuuiicciiooss yy nneeggaarrssee llaa ppoossiibbiilliiddaadd ddee aallccaannzzaarr llaa vveerrddaadd.. CCllaauuddiiaa YYaanneett
  • 6. GGrraacciiaass aa DDiiooss,, ppoorr eessttaarr ssiieemmpprree aa mmii llaaddoo,, bbeennddeecciiddmmee ccoonn llaass ggrraannddeess ooppoorrttuunniiddaaddeess qquuee mmee hhaann pprreesseennttaaddoo eenn llaa vviiddaa yy,, llooss ddoonneess qquuee hhaa ppuueessttoo eenn mmíí ppaarraa ssaabbeerr aapprroovveecchhaarrllaass.. EEssppeecciiaallmmeennttee ggrraacciiaass sseeññoorr ppoorr ddaarrmmee aa mmii mmaammáá yy aammiiggaa,, MMaarryy SStteellllaa,, eell mmeejjoorr eejjeemmpplloo ddee lluucchhaa,, hhoonneessttiiddaadd yy rreessppoonnssaabbiilliiddaadd,, aa qquuiieenn ddeeddiiccoo eessttee ttrraabbaajjoo.. LLuuzz SStteellllaa
  • 7. AAGGRRAADDEECCIIMMIIEENNTTOOSS A nuestras familias por el apoyo incondicional para seguir adelante, por aconsejarnos y respaldarnos en cada una de las decisiones tomadas. A nuestra directora y amiga Ingeniera Alina Katil Sigarroa Rieche, por su confianza, apoyo y valiosa amistad que compartimos durante todo este tiempo de trabajo juntas, “Muchas gracias por creer en nosotras”. A la Federación Nacional de Cacaoteros, en especial al doctor Ciro Ramírez, Director Departamental, al Ingeniero Jacob Rojas, Gerente técnico Nacional, al Licenciado Jorge Duque, Asistente Técnico de Cúcuta y, demás miembros de Fedecacao, por su respaldo en el proyecto. A nuestra alma mater la Universidad Francisco de Paula Santander, por acogernos durante nuestra vida universitaria y en especial, a su rector doctor Héctor Miguel Parra López, así como a los miembros del Consejo Superior Estudiantil, por el apoyo brindado para poder desarrollar nuestro trabajo de grado. A los miembros de la Facultad de Ciencias Agrarias y del Ambiente, especialmente a todos los profesores que a lo largo de la carrera nos dieron su aporte personal, para formarnos como profesionales integrales y nos facilitaron los instrumentos para el buen desempeño como Ingenieros útiles en el desarrollo de la región. A nuestros compañeros de trabajo, Licenciado Jesús Arturo Ramírez, el futuro Ingeniero Jimmy Alexander Paez y demás amigos del laboratorio, por los momentos felices que compartimos en las largas y arduas horas de trabajo. A los amigos, personas especiales y todos aquellos que de una u otra forma nos apoyaron y dieron ánimo para alcanzar todas las metas que nos propusimos. A nuestros compañeros de clases, por enseñarnos las cualidades de la Paciencia, Comprensión, Tolerancia, Disciplina y Trabajo en equipo, útiles en la vida profesional. Sinceramente, Claudia Yanet García Rojas y Luz Stella Monsalve GonzálezClaudia Yanet García Rojas y Luz Stella Monsalve González
  • 8. CCOONNTTEENNIIDDOO Pág. INTRODUCCIÓN 1. PROBLEMA 1.1 TITULO 1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.3 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 1.4 JUSTIFICACIÓN 1.5 OBJETIVOS 1.5.1 Objetivo General 1.5.2 Objetivos Específicos 1.6 ALCANCES Y LIMITACIONES 1.6.1 Alcances 1.6.2 Limitaciones 20 22 22 22 24 24 26 26 26 26 26 26
  • 9. 2. MARCO REFERENCIAL 2.1 ANTECEDENTES 2.2 MARCO TEÓRICO 2.2.1 Origen e Historia del cacao 2.2.2 Clasificación Taxonómica 2.2.3 Descripción Botánica 2.2.4 Tipos de Cacao 2.2.5 Híbridos 2.2.6 Clones Élites 2.2.7 Zonas Agro ecológicas 2.2.8 Ecofisiología del cultivo 2.2.9 Fenología del Cacao 2.2.10 Estado Actual del Cultivo en Norte de Santander 2.2.11 Cultivo In Vitro 2.2.12 Embriogénesis Somática 27 27 32 32 33 34 38 41 41 44 44 47 48 49 51
  • 10. 2.3 MARCO CONCEPTUAL 2.4 MARCO CONTEXTUAL 2.5 MARCO LEGAL 3. METODOLOGÍA 3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN 3.2 HIPÓTESIS 3.3 FASES DE LA INVESTIGACIÓN 3.3.1 Reconocimiento del cultivo y recolección de material de siembra 3.3.2 Ensayo preliminares de establecimiento in vitro 3.3.3 Inducción de la Embriogénesis 3.3.4 Desarrollo de Embriones Somáticos primarios 3.4 POBLACIÓN Y MUESTRA 3.5 TÉCNICA DE ANÁLISIS Y PROCESAMIENTO DE DATOS 4. RESULTADOS 4.1 ETAPA 1 69 73 74 78 78 78 78 79 80 80 81 81 82 84 84
  • 11. 4.1.1 CCN-51 4.1.2 ICS-95 4.1.3 IMC-67 4.1.4 TSH-565 4.2 ETAPA 2 4.2.1 CCN-51 4.2.2 ICS-95 4.2.3 IMC-67 4.2.4 TSH-565 4.3 ETAPA 3 4.3.1 CCN-51 4.3.2 ICS-95 4.3.3 IMC-67 4.3.4 TSH-565 4.4 ETAPA 4 84 87 90 93 96 97 101 106 111 115 115 119 122 125 128
  • 12. 4.4.1 CCN-51 4.4.2 ICS-95 4.4.3 IMC-67 4.4.4 TSH-565 5. DISCUSIONES 5.1 ETAPA 1 5.2 ETAPA 2 5.3 ETAPA 3 5.4 ETAPA 4 6. CONCLUSIONES 7. RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFÍA ANEXOS 128 130 133 135 137 137 141 146 150 156 158 159 165
  • 13. LLIISSTTAA DDEE CCUUAADDRROOSS Pág. Cuadro 1. Características de los Clones Élites recomendados. Cuadro 2. Resultados del análisis de varianza de los tratamientos de CCN-51 Etapa 1 Cuadro 3. Resultados Test de Duncan para variable hinchados/caja. CCN-51 Etapa 1 Cuadro 4. Resultados Test Duncan variable formación de callo. CCN-51 Etapa 1 Cuadro 5. Resultados en porcentaje de las variables cualitativas de CCN-51 Etapa-1 Cuadro 6. Resultados del análisis de varianza de los tratamientos de ICS-95 Etapa 1 Cuadro 7. Resultados Test de Duncan para variable hinchados/caja. ICS-95 Etapa 1 Cuadro 8. Resultados Test de Duncan para variable formación de callos. ICS-95 Etapa 1 Cuadro 9. Resultados en porcentaje de las variables cualitativas de ICS-95 Etapa-1 Cuadro 10. Resultados del análisis de varianza de los tratamientos de IMC-67 Etapa 1 Cuadro 11. Resultados Test Duncan para variable hinchados/caja. IMC-67 Etapa 1 Cuadro 12. Resultados Test de Duncan para variable formación de callos. IMC-67 Etapa 1 Cuadro 13. Resultados en porcentaje de las variables cualitativas de IMC-67 Etapa- 1 Cuadro 14. Resultados de análisis de varianza de los tratamientos de TSH-565 Etapa 1 Cuadro 15. Resultados Test Duncan para variable hinchados/caja. TSH-565 Etapa 1 Cuadro 16. Resultados Test de Duncan para variable formación de callos. TSH-565 Etapa 1 43 85 85 86 87 87 88 88 90 91 91 92 93 94 94 95
  • 14. Cuadro 17. Resultados en porcentaje de variables cualitativas de TSH-565 Etapa-1 Cuadro 18. Resultados de análisis de varianza de los tratamientos de CCN-51 Etapa 2 Cuadro 19. Resultados Test Duncan para variable callos formados. CCN-51 Etapa 2 Cuadro 20. Resultados Test Duncan para variable # callos con embriones. CCN-51 Etapa 2 Cuadro 21. Resultados Test Duncan para variable # embriones por callos. CCN-51 Etapa 2 Cuadro 22. Resultados Test Duncan para variable tamaño de los embriones (µm). CCN-51 Etapa 2 Cuadro 23. Resultados en porcentaje de variables cualitativas en CCN-51 Etapa-2 Cuadro 24. Resultados de análisis de varianza de los tratamientos de ICS-95 Etapa 2 Cuadro 25. Resultados Test Duncan para variable callos formados. ICS-95 Etapa 2 Cuadro 26. Resultados Test Duncan para variable # callos con embriones. ICS-95 Etapa 2 Cuadro 27. Resultados Test Duncan para variable # embriones por callo. ICS-95 Etapa 2 Cuadro 28. Resultados Test Duncan para variable tamaño de los embriones (µm). ICS-95 Etapa 2 Cuadro 29. Resultados en porcentaje de variables cualitativas en ICS-95 Etapa-2 Cuadro 30. Resultados de análisis de varianza de los tratamientos de IMC-67 Etapa 2 Cuadro 31. Resultados Test Duncan para variable callos formados. IMC-67 Etapa 2 Cuadro 32. Resultados Test Duncan para variable # callos con embriones. IMC- 67 Etapa 2 Cuadro 33. Resultados Test Duncan para variable # embriones por callo. IMC-67 Etapa 2 96 97 98 98 99 100 101 102 103 103 104 104 106 107 107 108 108
  • 15. Cuadro 34. Resultados Test Duncan para variable tamaño de los embriones (µm). IMC-67 Etapa 2 Cuadro 35. Resultados en porcentaje de variables cualitativas en IMC-67 Etapa-2 Cuadro 36. Resultados de análisis de varianza de los tratamientos de TSH-565 Etapa 2 Cuadro 37. Resultados Test Duncan para variable callos formados. TSH-565 Etapa 2 Cuadro 38. Resultados Test Duncan para variable # callos con embriones. TSH-565 Etapa 2 Cuadro 39. Resultados Test Duncan para variable # embriones por callo. TSH-565 Etapa 2 Cuadro 40. Resultados Test Duncan para variable tamaño de embriones (µm). TSH-565 Etapa 2 Cuadro 41. Resultados en porcentaje de variables cualitativas en TSH-565 Etapa-2 Cuadro 42. Resultados de análisis de varianza de los tratamientos de CCN-51 Etapa 3 Cuadro 43. Resultados Test Duncan para variable callos formados. CCN-51 Etapa 3 Cuadro 44. Resultados Test Duncan para variable # callos con embriones y # embriones por callo. CCN-51 Etapa 3 Cuadro 45. Resultados Test Duncan para variable tamaño de los embriones (µm). CCN-51 Etapa 3 Cuadro 46. Resultados en porcentaje de variables cualitativas en CCN-51 Etapa-3 Cuadro 47. resultados de análisis de varianza de los tratamientos de ICS-95 Etapa 3 Cuadro 48. Resultados Test Duncan para variable callos formados y # callos con embriones. ICS-95 Etapa 3 Cuadro 49. Resultados Test Duncan para variable # embriones por callo y tamaño de los embriones (µm). ICS-95 Etapa 3 Cuadro 50. Resultados en porcentaje de variables cualitativas en ICS-95 Etapa-3 109 110 111 112 112 113 113 115 116 117 117 117 119 119 120 121 122
  • 16. Cuadro 51. Resultados de análisis de varianza de los tratamientos de IMC-67 Etapa 3 Cuadro 52. Resultados Test Duncan para variable callos formados y # callos con embriones. IMC-67 Etapa 3 Cuadro 53. Resultados Test Duncan para variable # embriones por callo y tamaño de los embriones (µm). IMC-67 Etapa 3 Cuadro 54. Resultados en porcentaje de variables cualitativas en IMC-67 Etapa-3 Cuadro 55. Resultados de análisis de varianza de los tratamientos de TSH-565 Etapa 3 Cuadro 56. Resultados Test Duncan para variable callos formados y # callos con embriones. TSH-565. Etapa 3 Cuadro 57. Resultados Test Duncan para variable # embriones por callo y tamaño de los embriones (µm). TSH-565 Etapa 3 Cuadro 58. Resultados en porcentaje de variables cualitativas en TSH-565 Etapa 3 Cuadro 59. Resultados de análisis de varianza de los tratamientos de CCN-51 Etapa 4 Cuadro 60. Resultados en porcentaje de variables cualitativas en CCN-51 Etapa 4 Cuadro 61. Resultados de análisis de varianza de los tratamientos de ICS-95 Etapa 4 Cuadro 62. Resultados en porcentaje de variables cualitativas en ICS-95 Etapa-4 Cuadro 63. Resultados de análisis de varianza de los tratamientos de IMC-67 Etapa- 4 Cuadro 64. Resultados en porcentaje de variables cualitativas en IMC-67 Etapa-4 Cuadro 65. Resultados de análisis de varianza de los tratamientos de TSH-565 Etapa- 4 Cuadro 66. Resultados en porcentaje de variables cualitativas en TSH-565 Etapa 4 123 123 124 125 126 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136
  • 17. LLIISSTTAA DDEE FFIIGGUURRAASS Pág. Figura 1. Morfología de la flor de cacao. Figura 2. Tipos de cacaos. Figura 3. Diferencias fenotípicas de clones de cacao. Figura 4. Técnicas de regeneración in vitro. Figura 5. Estados morfológicos de la embriogénesis. Figura 6. Diagrama de flujo del procedimiento realizado para la obtención de Embriones Somáticos Primarios. Figura 7. Material para rutina de desinfección. Figura 8. Unidades experimentales. Figura 9. Gráfica de medias de las variables para CCN-51 Etapa 1 Figura 10. Gráfica de medias de las variables para ICS-95 Etapa 1 Figura 11. Gráfica de medias de las variables para IMC-67 Etapa 1 Figura 12. Gráfica de medias de las variables para TSH-565 Etapa1 Figura 13. Gráfico de medias de las variables para CCN-51 Etapa 2 Figura 14. Gráfico de medias de las variables para ICS-95 Etapa 2 Figura 15. Gráfico de medias de las variables para IMC-67 Etapa 2 Figura 16. Gráfico de medias de las variables para TSH-565 Etapa 2 Figura 17. Gráfico de medias de las variables para CCN-51 Etapa 3 Figura 18. Gráfico de medias de las variables para ICS - 95 Etapa 3 37 40 42 50 57 79 80 82 86 89 92 95 100 105 110 114 118 121
  • 18. Figura 19. Gráfico de medias de las variables para IMC-67 Etapa 3 Figura 20. Gráfico de medias de las variables para TSH-565 Etapa 3 Figura 21. Gráfico de medias de las variables para CCN-51 Etapa 4 Figura 22. Gráfico de medias de las variables para ICS-95 Etapa 4 Figura 23. Gráfico de medias de las variables para IMC-67 Etapa 4 Figura 24. Gráfico de medias de las variables para TSH-565 Etapa 4 Figura 25. Diferencias morfológicas entre petaloides y estaminoides. Figura 26. Explantes Hinchados. Clon IMC-67 medio CEP-1 luz Figura 27. Formación de callo en estaminoide. Textura friable. Clon ICS-95 medio CES-2 luz Figura 28. Formación de embriones estado globular en petaloides. Clon IMC-67 medio CES-1 Oscuridad. Figura 29. Estructura de las principales citoquininas. Figura 30. Tipos de callo que se presentan durante el proceso. Figura 31. Embriones en estado globular y corazón en petaloides. Clon ICS-95 oscuridad Figura 32. Formación de embriones en petaloides y estaminoides. Clon ICS-95 oscuridad Figura 33. Estados morfológicos de los embriones somáticos primarios obtenidos de Theobroma cacao 124 127 130 132 134 136 139 141 142 144 145 148 149 151 154
  • 19. LLIISSTTAA DDEE AANNEEXXOOSS Pág. Anexo A. Cacao en Colombia según las zonas agro ecológicas Anexo B. Lugar de recolección de material vegetal Anexo C. Composición de las sales DKW Anexo D. Composición de las sales Lloyd and Mc Cown´s Anexo E. Total de unidades experimentales Anexo F. Cuadros de evaluación Anexo G. Estadísticos descriptivos de CCN-51 Etapa 4 Anexo H. Estadísticos descriptivos de ICS-95 Etapa 4 Anexo I. Estadísticos descriptivos de IMC-67 Etapa 4 Anexo J. Estadísticos descriptivos de TSH-565 Etapa 4 166 167 168 169 170 171 173 174 175 176
  • 20. 20 IINNTTRROODDUUCCCCIIÓÓNN El árbol de cacao (Theobroma cacao L.) es una planta perenne que rinde varias cosechas al año; de sus semillas se fabrican medicamentos, cosméticos y es la materia prima para la fabricación de chocolate. Empezó a cultivarse en América, donde era ya un producto básico en algunas culturas antes de que llegaran los colonizadores europeos. En la actualidad, el cultivo de cacao en Colombia tiene una considerable importancia por su influencia socio-económica, ya que es el sustento de 25000 familias campesinas en el país. A nivel mundial ocupa el 9º puesto como productor de Cacao, y a nivel nacional, Norte de Santander aparece en 2º lugar con el 10% de la producción total, formando parte de la región cacaotera del país. (Agrocadenas, 2003) El cultivo de Cacao en Colombia presenta varios problemas de manejo de cultivo, como exceso o ausencia de sombrío, baja densidad de siembra, presencia de enfermedades, el material genético existente es muy heterogéneo y disminución de la producción; por esto, un 75% - 80% de las plantaciones requieren ser renovadas y las demás rehabilitadas, por ser muy viejas. (Ramírez, 2004) Dada la situación actual del cultivo, la Federación Nacional de Cacaoteros y la Universidad Francisco de Paula Santander, han venido adelantando gestiones, por medio de convenios, para desarrollar investigaciones en tecnologías de punta que permitan dar solución a los problemas específicos del cultivo. Es por esto que la Biotecnología, ofrece nuevas alternativas a esta problemática regional. Las técnicas de propagación “in vitro”, son una herramienta importante para la producción de material de siembra libre de enfermedades, con alta uniformidad genética, y grandes volúmenes de producción indicados para cubrir las necesidades de los agricultores. Entre estas técnicas se encuentra la Embriogénesis Somática, basada en la obtención de un embrión sin la fusión de gametos, por lo cual, las plantas resultantes son idénticas a la planta madre. Este método es la vía más eficiente para la obtención de altos volúmenes de plantas, en corto tiempo y a bajo costo. Este trabajo tiene como objetivo, estudiar las condiciones óptimas de trabajo para la obtención de Embriones Somáticos Primarios de los siguientes clones de Theobroma cacao de importancia regional escogidos por su tolerancia a enfermedades, producción y adaptabilidad, TSH – 565, ICS – 95, IMC – 67 y CCN -51. Se aplicó una metodología experimental con ámbito de laboratorio, en la cual, a partir de la revisión bibliográfica, se realizaron las experimentaciones necesarias para evaluar ciertas variables importantes
  • 21. 21 como, el balance hormonal, fuentes de carbono y condiciones ambientales de incubación, de las cuales puede depender el desarrollo de la embriogénesis somática. Este trabajo genera nuevo conocimiento con el aporte a la comunidad científica de los primeros resultados a nivel nacional en embriogénesis somática en Theobroma cacao y a nivel mundial, en dos de los clones evaluados, dando las bases para en un futuro establecer la propagación masiva de material vegetal para renovación, por medio de esta técnica.
  • 22. 22 11.. PPRROOBBLLEEMMAA 11..11 TTIITTUULLOO OBTENCIÓN DE EMBRIONES SOMÁTICOS PRIMARIOS DE CLONES ÉLITES REGIONALES DE Theobroma cacao EN LA UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER 11..22 PPLLAANNTTEEAAMMIIEENNTTOO DDEELL PPRROOBBLLEEMMAA El cultivo de Cacao en Colombia se encuentra en un nivel bajo de tecnología, un 76,27% de los cultivos en el país, alrededor de un 22,87% en un nivel medio y menos del 1 % tiene tecnología alta.1 Por esta razón presenta varios problemas de manejo de cultivo, fitosanitarios, y de genotipos que afectan su productividad, como son: Baja densidad de siembra (500 o menos árboles de cacao por hectárea), edad avanzada de la copa o parte productiva, por la falta de renovación por poda, resiembra, presencia de plagas y enfermedades como: Moniliasis (Moniliophthora roreri), Escoba de bruja (Crinipellis perniciosa), Fitóptora o cáncer del tronco (Phytophtora sp), Ceratocistis o mal del machete (Ceratocystis fimbriata), Llaga estrellada (Rosellinia sp). Pobreza de los suelos en materia orgánica, suelos ácidos, (pH 5-3,8), falta de aplicación de correctivos, falta de control fitosanitario, desorden en la cosecha al recolectar mazorcas enfermas y sanas para beneficiarlas. El material genético existente es muy heterogéneo (mezclas de híbridos e hijos de híbridos) de escasa o variable producción. Debido a la infinidad de cruces genéticos, se dispersó el material y los agricultores fueron tomando mazorcas de producción regional y propagando estas semillas, de híbridos y criollos, originando individuos improductivos. Lo anterior, unido a inadecuadas prácticas culturales, ha deteriorado la productividad de los cultivos y la calidad del grano. Rendimientos nacionales promedio de 410-450 Kg/ha, 1 RAMIREZ DAVILA, Ciro Alfonso. Capacitación tecnológica del cultivo de Cacao: Informe técnico final. Convenio PRONATTA–FEDECACAO, Seccional Norte de Santander. s.l.: s.n., 2003.
  • 23. 23 están lejos de los casi 900 Kg/ha que han logrado alcanzarse en países como Indonesia. (Rojas, 2004). En el departamento Norte de Santander, la problemática es similar, de las aproximadamente 9.000 hectáreas sembradas, un 75% - 80% requieren ser renovadas y las demás rehabilitadas, por ser muy viejas, mayores de los 30 años de edad; y de escasa o variable producción, ya que las producciones y rentabilidad son bajas alrededor de 400 Kg/Ha. (Ramírez, 2003). Técnicos y especialistas de diferentes entidades e instituciones coincidieron en orientar acciones, en primera instancia, a la recuperación de plantaciones mediante la renovación total de los cultivos de una forma gradual, empleando la siembra de híbridos y clones élites. Por estas razones el plan estratégico para el desarrollo del sistema de producción de cacao se orienta a la modernización de la Cacaocultura en Colombia mediante la renovación y rehabilitación de plantaciones entre el 2002 y 2010, utilizando clones adaptados a las diferentes zonas agroecológicas.2 Para cumplir tal propósito será necesario, en los próximos diez años, contar con grandes cantidades de material vegetal de alta calidad genética. Se han estudiado diversas técnicas de propagación tradicional, como el enraizamiento de estacas, acodo y la injertación. Sin embargo, estas técnicas no son muy eficientes, requieren el establecimiento de jardines clonales para producir el material de propagación y, los costos son muy altos por planta obtenida, las técnicas son dispendiosas, difíciles y sin garantías de recuperar o proporcionar alta rentabilidad. Por la dificultad presentada para obtener material de siembra por los métodos tradicionales, se investigaron nuevas técnicas como la propagación masiva “in vitro”. Esta representa una solución importante, porque se podría obtener plantas en grandes volúmenes, genéticamente uniformes, con alta precocidad y productividad para la renovación de cultivos. Las primeras investigaciones han sido encaminadas a los métodos de Organogénesis, pero esta técnica ha mostrado a nivel mundial dificultades inherentes en Theobroma cacao; las yemas establecidas resultan recalcitrantes y las pocas plantas que se desarrollan tienen un sistema radicular pobre, sin una raíz pivotante que permita un buen anclaje de la planta. Hall et al. (1974), Orchard et al. (1979), Passey et al. (1983). La regeneración vía Embriogénesis Somática ha sido desarrollada con resultados positivos por la Universidad de Pennsylvania de Estados Unidos en el 2000, en colaboración con el Instituto LE CIRAD en Francia. Estos centros de investigación han desarrollado protocolos 2 MEJIA, Luis. Plan estratégico para el desarrollo del sistema de producción de cacao. Bogotá: CORPOICA, 2003
  • 24. 24 que prueban la eficiencia del proceso para obtener gran número de plantas de Theobroma cacao genéticamente uniformes y adaptados a campo; sin embargo, reportan una fuerte dependencia del genotipo y recomiendan estudios específicos en cada caso. Los protocolos han sido establecidos para genotipos de su interés, clones utilizados en África, pero no existen resultados en los genotipos de mayor interés para Colombia. 3 11..33 FFOORRMMUULLAACCIIÓÓNN DDEELL PPRROOBBLLEEMMAA ¿Cuál es la respuesta In Vitro de genotipos élites regionales de cacao, a los diferentes tratamientos para la formación de embriones somáticos primarios? 11..44 JJUUSSTTIIFFIICCAACCIIÓÓNN A nivel mundial, Colombia ocupa el 9º puesto como productor de Cacao, con una producción de 47.045 Toneladas en el año 2.002. Brasil, Ecuador, República Dominicana, México, Perú, y Venezuela, figuran igualmente entre los primeros quince productores, representando en conjunto el 14,9 % del total del mundo. A nivel nacional, Santander participa con cerca del 45%, y Norte de Santander aparece en 2º lugar con el 10% de la producción total, lo que representa cerca del 55% del área nacional cultivada, constituyendo a los Santanderes como la región cacaotera del país. Durante los últimos 10 años, la región ha aportado más del 49% de la producción nacional, llegando a su punto máximo en 1996 cuando su producción de grano de 26.321 toneladas representó el 64% del total nacional. (Agrocadenas, 2003) El Cacao ha sido un rubro productivo tradicional en nuestro departamento, del que derivan parte del sustento, aproximadamente 3.200 familias de pequeños productores con una gran tradición, cultura cacaotera y conocimiento del beneficio del grano. Aunque fue uno de los principales pilares en el proceso de colonización, quedó rezagado en la adopción y aplicación de tecnologías, originando plantaciones viejas, que por falta de manejo adecuado han perdido su capacidad productiva y por ende, su rentabilidad. (Ramírez, 2003). Por lo anterior, las comunidades campesinas y FEDECACAO han manifestado su interés de implementar un programa general de renovación y rehabilitación de estas plantaciones improductivas, con el fin de reactivar la economía campesina. Actualmente, este cultivo es uno de los más atractivos económicamente puesto que su precio ha variado de $ 1.850 / Kg 3 GUILTINAN, M., et al. Method and tissue culture media for inducing somatic Embryogenesis and efficient regeneration of plant cacao. United States Patent. 6.150.587. 2000.
  • 25. 25 en el año 2001, a $ 5.000 /Kg, en Marzo de 2003, estabilizándose actualmente en $3.800 /Kg, constituyendo una buena alternativa para los agricultores que constantemente han estado amenazados por la presión de cultivos ilícitos y baja rentabilidad de la actividad agropecuaria. (Ramírez, 2003). El cultivo in vitro de tejidos vegetales, se presenta como una alternativa de solución a esta problemática, ya que constituye una herramienta importante para la propagación masiva, que permite obtener un elevado número de material de siembra genéticamente uniformes, con alta precocidad, productividad, y libre de enfermedades. Entre sus principales técnicas, la Embriogénesis Somática es la única en la cual se han obtenido buenos resultados que prueban la eficiencia del proceso para obtener gran número de plantas de Theobroma cacao, genéticamente uniformes y adaptadas a campo.4 Existen en el departamento Norte de Santander, clones élites universales de cacao, probados y adaptados a las condiciones agroecológicas de la región y otros élites regionales de gran calidad, que están en estudio. Actualmente, la semilla utilizada en las plantaciones nuevas de Norte de Santander proviene de mezclas híbridas de clones y en un bajo porcentaje de jardines clonales establecidos por FEDECACAO. En concertación y con las entidades del Estado presentes en la Región, principalmente con el apoyo de FEDECACAO y la Universidad Francisco de Paula Santander, se definió que era imperioso atender ésta necesidad con la adopción de técnicas modernas, como la Biotecnología Vegetal, aplicando la Embriogénesis Somática para la propagación de clones élites de cacao, a partir de los clones recomendados por su alta producción y tolerancia a enfermedades de importancia en la región y así obtener altos volúmenes de material vegetal con uniformidad genética y buena calidad fitosanitaria, para renovar las plantaciones improductivas de la región, contribuyendo de manera significativa a elevar los rendimientos y aumentar la participación en el mercado nacional El proyecto será Además, un nuevo aporte hacia la profundización del conocimiento del fenómeno de la Embriogénesis Somática en 4 genotipos de Theobroma cacao, de los cuales 2 clones no han sido estudiados a nivel mundial. 4 MAXIMOVA, S., et al. Genotypic Variability, Efficiency and Cellular Origin of Primary and Secondary Somatic Embryogenesis of Theobroma cacao L. Cell. Dev. Biol. – Plant. s.l.: s.n., Jan. 2001.
  • 26. 26 11..55 OOBBJJEETTIIVVOOSS 11..55..11 OObbjjeettiivvoo GGeenneerraall. Estudiar las condiciones óptimas de trabajo para la obtención de Embriones Somáticos Primarios de CCN-51, ICS-95, IMC-67, TSH-565, clones de importancia regional de Theobroma cacao, por la técnica de Embriogénesis Somática, en el Laboratorio de Biotecnología Vegetal de la Universidad Francisco de Paula Santander. 11..55..22 OObbjjeettiivvooss EEssppeeccííffiiccooss • Identificar el tipo de explante con mejor respuesta para la obtención de Embriones Somáticos Primarios en cada genotipo. • Evaluar el comportamiento de los clones élites donantes, en las diferentes variables de tratamiento. • Determinar la combinación hormonal óptima para el desarrollo de los Embriones Somáticos Primarios. • Evaluar la incidencia de la luz sobre la formación de los Embriones Somáticos Primarios en cada genotipo. 11..66 AALLCCAANNCCEESS YY LLIIMMIITTAACCIIOONNEESS 11..66..11 AAllccaanncceess.. La meta fue obtener en 1 año, Embriones Somáticos Primarios de Theobroma cacao, para contribuir al establecimiento de la propagación masiva de material vegetal para renovación utilizando la técnica de Embriogénesis Somática 11..66..22 LLiimmiittaacciioonneess.. Las principales limitaciones son la recolección del material de siembra, por la distancia entre el cultivo y el laboratorio y, las condiciones que se requieren para el transporte del material. No se cuenta con un invernadero donde mantener las plantas madres en ambientes controlados, que permitan el fácil acceso al material de siembra.
  • 27. 27 22.. MMAARRCCOO RREEFFEERREENNCCIIAALL 22..11 AANNTTEECCEEDDEENNTTEESS Los primeros intentos del cultivo de tejidos vegetales en Theobroma cacao fueron con el método de Organogénesis, entre las cuales se destacan las siguientes publicaciones: Archibald, J.F. Culture in vitro of cambial tissue of cocoa. Nature (Londres), 1954. Quien colocó fragmentos de tallo en el medio de White desprovisto de todas las sustancias de crecimiento y obtuvo callos que no regeneraron plantas. Hall and Collin. Initiation and growth of tissue culture of T. cacao. Ann. Bot. 1974. Ellos cultivaron fragmentos de tallos ortótropicos de cacao joven de los tipos amelonado y alto amazónico en diferentes medios básales (White, 1939; Murashige et al., 1962), suplementados con sustancias de crecimiento simples o complejas (KIN, AC, extracto de frutos del cacao) y con diferentes combinaciones de temperatura y luz. Obtuvieron callos, pero todos los intentos de regeneración de las plantas fracasaron. Orchard et al. Culture of shoot apices of T. cacao. Fisiol. Plant. 1979. realizaron cultivos de ápices en el medio de Linsmaier et al. (1965) suplementado con diversas sustancias de crecimiento (KIN, ZEA, AIB, AIA, AG). Los ápices extraídos de plantas jóvenes de cacao del grupo alto amazónico se cultivaron en un medio sólido y en un medio líquido agitado; se obtuvo una tumefacción de los meristemos cultivados, seguida en algunos casos de una elongación de las hojas. Passey et al. Shoot proliferation in rooting in vitro of T. cacao L. type melonado. Journal Hortic. Sci. 1983. Cultivaron ápices caulinares y nudos de 0.5 - 1 cm. de longitud extraídos de brotes jóvenes en pleno crecimiento, y los colocaron en medio basal Murashige Skoog (1962), suplementado con diversas combinaciones de citoquininas (BAP, ZIP, IPA) y de auxinas (AIB, ANA). Obtuvieron algunos brotes con hojas de escaso desarrollo; a pesar de las frecuentes trasferencias a un medio fresco, ninguno de estos brotes sobrevivió más de 12 meses. En un medio basal suplementado con giberalinas se logró la elongación de hojas y entrenudos, pero ni unas ni otras continuaron creciendo. Asi- mismo, se indujo el enraizamiento de explantes primarios y de brotes separados del explante de origen cultivándolos en un medio mineral de concentración débil, suplementado con AIB (2.5 µM), ANA (2.5 µM), y fluoroglucenol (1 mM). Sin embargo,
  • 28. 28 no pudo obtenerse ningún crecimiento regular de los brotes hasta un nivel satisfactorio de reproducción in vitro. Estos resultados y otros de menor importancia, muestran claramente las dificultades inherentes que han obstaculizado el cultivo de Theobroma cacao por las técnicas de Organogénesis, debido la escasa formación de brotes, las yemas establecidas resultaron recalcitrantes y las pocas plantas que se desarrollan tienen un sistema radicular pobre sin una raíz pivotante que permita un buen anclaje de la planta. Sin embargo, otros investigadores realizaron trabajos con una orientación diferente: Esan, E. B. Tissue culture studies on T. cacao. 5th int. Cacao Rest. Conf. Nigeria. 1975; y Pence, et al. Asexual Embryogenesis in T. cacao. J. Am. Soc. Horts. Sci. 1979. Fueron los primeros en trabajar con Embriogénesis Somática, utilizando como explantes embriones zigóticos inmaduros. Obtuvieron embriones somáticos de la gemación directa de los tejidos de embriones sexuales inmaduros del cacao, en un medio mineral de MS (Murashige Skoog, 1962), suplementado con ANA y compuestos complejos (AC, CH). Los embriones somáticos, incapaces de desarrollarse hasta plántulas, procedían ya sea directamente de los tejidos somáticos de embriones sexuales o de los callos originados en tejidos jóvenes de esos mismos embriones. Litz, R. E. Tissue Culture Studies with T. cacao. Cacao Biotechnology Symposium. Pennsylvania State University. U.S.A. 1986. Reportó baja frecuencia de Embriogénesis Somática a partir de hojas jóvenes, usando un medio semisólido MS (Murashige Skoog, 1962) al 100%, suplementado con sacarosa, y altos niveles de 2,4- D y BAP. Los embriones somáticos sólo se desarrollaron hasta el estado corazón. Sondahl, M. R. et al. Somatic Embryogenesis and Plan Regeneration of cacao. Acta Hort. Republic of South África. 1993. Reportaron la inducción de Embriogénesis Somática a partir de flores inmaduras de cacao cultivadas en medio líquido, con diferentes combinaciones de BAP, IAA, GA3, ABA y 2,4-D, suplementado con agua de coco y mantenidos en condiciones de oscuridad. Observaron Embriogénesis directa en la parte basal en los explantes de pétalos jóvenes después de tres semanas de cultivo y su respuesta fue dependiente del genotipo. Figueira and Janick. Development of nucellar Somatic Embryos of T. cacao. Acta Hort. 1993. Reportaron la inducción de Embriogénesis Somática a partir del tejido nuclear de óvulos extraídos de frutos inmaduros con 60 días de polinización. Utilizaron medio líquido agitado con sales MS, suplementado con sacarosa, agua de coco, 2,4 –D, 2 iP y caseína hidrolizada, en oscuridad. Después de treinta días se produjeron callos amarillos con apariencia nodular y fueron transferidos a medio basal MS semisólido sin hormonas,
  • 29. 29 estos se tornaron de color marrón y apariencia necrótica. Sin embargo, después de 150 días en cultivo se desarrollaron embriones con baja frecuencia hasta los estadios: globular y torpedo, los cuales maduraron y germinaron al ser transferidos a un medio líquido que contenía bajos niveles de sacarosa y suplementado con sorbitol. Los anteriores sistemas presentaron baja producción de Embriones, aplicables a pocos genotipos y con baja tasa de conversión en plantas. Recientes publicaciones realizadas en conjunto por investigadores del instituto LE CIRAD Francia (Laurence Alemano y Nicole Ferrier), y la Universidad Pennsylavania U.S.A. (Siela Maximova, Ann Young, Abdoulaye Traore, y Mark J. Guiltinan), han desarrollado protocolos eficientes de Embriogénesis Somática en cacao a partir de explantes florales, aplicable a una amplia variedad de genotipos de cacao de interés para los cultivos de África. Además, optimizaron el proceso de Embriogénesis secundaria a partir de embriones somáticos primarios y su conversión a planta. Actualmente, vitro plantas obtenidas por este método se encuentran establecidas en campo en Santa Lucia (Brasil) y en África. 5 Entre todas las publicaciones consultadas, la más importante para este trabajo es: Li, Z., A. Traore, S. Maximova, and M. J. Guiltinan. Somatic embryogenesis and plant regeneration from floral explants of cacao (Theobroma cacao L.) using thidiazuron. In vitro Cell. Dev. Biology Plant. 1998. Han desarrollado un protocolo para la Embriogénesis Somática Primaria a partir de Explantes Florales (Estaminoides) usando como regulador hormonal Thidiazuron. Primero se induce la formación de callos en un medio PCG basado en sales DWK y complementado con: 20 g/L glucosa, 9 M 2,4- D, y Thidiazuron (TDZ). Luego se subcultivan los callos obtenidos en un medio SGC basado en sales DWK, complementado con: 20 g/L glucosa, 9 M 2,4-D, 1.4 nM Kinetina. Obtuvieron los embriones somáticos que trasladaron a un medio de sales DKW libre de hormona (medio de desarrollo de embrión) que contiene la sacarosa. Según sus estudios la concentración de TDZ usado en el medio de PCG afecta significativamente el crecimiento del callo, la frecuencia de Embriogénesis, y el número de embriones somáticos producidos por cada explante sensible. La concentración óptima de TDZ para la inducción eficaz de embriones somáticos es de 22.7 nM. En la actualidad se cuenta con el Programa de Biología Molecular de Cacao, liderado por el América Cocoa Research Institute de la universidad de Pennsylvania, con la colaboración de los institutos LE CIRAD Francia, CATIE Costa Rica, CEPLAC y M&M MARS Brasil, INIAP Ecuador y centros de investigación en el oeste de África. Una de las publicaciones más recientes es: 5 AMERICAN COCOA RESEARCH INSTITUTE. The Penn State Program in the Molecular Biology of cacao. U.S.A.: The Pensylvania State University - College of Agricultural Sciences - Deparment of Horticulture, 2001
  • 30. 30 Garzón, B. Castillo, M. Cedeño y L. Alemanno. Respuesta de clones seleccionados de cacao de la variedad Nacional a la multiplicación in vitro vía Embriogénesis Somática en Ecuador. V Encuentro Latinoamericano y del Caribe de Biotecnología Agrícola. 2004. República Dominicana. Se utilizó la metodología desarrollada por Li et al (1998), modificada por Maximova et al (2000). Los 42 genotipos de cacao tipo Nacional estudiados presentan altos niveles de reactividad callogénica y embriogénica en respuesta a la metodología de multiplicación. Existen respuestas diferenciales de los genotipos evaluados en función del tipo de explante inicial utilizado, observando mayor reactividad a partir de las bases de pétalos de la flor. Los mayores potenciales embriogénicos, conversión embrión. cotiledón - plántula son expresados durante la fase de Embriogénesis secundaria. Debido a la variabilidad en las respuestas, es necesario aún adecuar los procesos a las características de los genotipos de cacao de interés y condiciones medioambientales en donde se desarrollan los materiales genéticos. Otros institutos que han trabajado en Embriogénesis Somática en Cacao son FUNDACITE Aragua y el IDEA de Venezuela, publicados en “La Red Venezolana de Información del Cacao”6 y, la Universidad de Granma en Bayazo, Cuba. Fariña, Yolanda. Cultivo "in vitro" de anteras y polen de cacao para la obtención de material básico vegetativo de naturaleza diploide o haploide. Universidad Pedagógica Experimental Libertador, Instituto Pedagógico "Rafael Alberto Escobar Lara" Maracay. 1998. En esta investigación utilizaron las variedades de cacao Criollo Ocumare 61 y Ocumare 77. Las anteras de estas variedades fueron cultivadas in vitro en el medio de cultivo de MS modificado con 2ip con varias concentraciones; AIA 1 mg/l y 2,4 D 0 1 mg/l, 30mgl de serina y 45 mg/l de asparragina. Se utilizaron CaClz y Ca(NO3)Z para inducir la Embriogénesis. También realizaron la suspensión de polen, utilizando los medios 233, 233Ka y 141(b) sin modificación. Las condiciones ambientales fueron 28°C +1- 2°C, y oscuridad total o foto período de 12 horas luz con intensidad de 2000 lux. Obtuvieron pequeños brotes de naturaleza diploide a partir de anteras, y pro embriones de naturaleza haploide con potencial de diferenciación a partir de la microspora en suspensión. Ascanio Evanoff, Carlos Eduardo. Propagación asexual "in vivo" e "in vitro" del cacao criollo, utilizando las técnicas de micro esquejes y de Embriogénesis Somática. Universidad Central de Venezuela, Facultad de Agronomía. 1.998. Para la técnica de micro esquejes, obtuvieron estacas con hojas en medios con 1 mg/L de bencil amino purina (BAP). El porcentaje de estacas con hojas aumentó a medida que se incrementaban los niveles de la citoquinina. Por otro lado, se logró la obtención de brotes adventicios a partir de callos, en un medio constituido por las sales de Nisch a concentración completa, suplementado con las vitaminas de MS, tiamina (1 mg/1), inositol (100 mg/1), caseína 6 Red Venezolana de información del cacao. [on line]. Maracay: FUNDACITE ARAGUA, 2000. Disponible en Internet: http//cacao.sian.info.ve
  • 31. 31 hidrolizada (2 g/1), sacarosa (30 g/1), benlate (50 mg/1), cisteína (50 mg/1), gel rite (3 g/1), ajustando el pH a 5,8 e incorporando Kinetina como regulador de crecimiento. En la inducción de Embriogénesis Somática se evaluaron tratamientos con diferentes combinaciones de auxina (ANA; 2,4D), citoquinina (BAP) e incorporando agua de coco (10%). Los explantes fueron embriones cigóticos inmaduros, entre otros. Solamente los embriones cigoticos inmaduros produjeron embriones somáticos por vía indirecta, cuando fueron sometidos a un tratamiento constituido por las sales de MS a la mitad de la concentración, suplementado con Tiamina (1 mg/1), Inositol (100 mg/1), caseína hidrolizada (2 mg/1), sacarosa (30 g/1), benlate (50 mg/1), cisteína (50 mg/1), gel rite (3 g/1), ajustando el pH a 5,8 y en presencia de 1 mg/1 de ANA y 0,5 mg/1 de BAP. Vegas García, Ariadne L. Propagación "in vitro" de plantas seleccionadas de cacao criollo de Chuao. Fundación Servicio para el Agricultor (FUSAGRI), Estación Experimental de Cagua. 1997. En los experimentos realizados para inducir la Embriogénesis Somática la respuesta es dependiente de la fuente de explante, la presencia de luz y los medios de cultivo, los cotiledones dieron la mayor respuesta produciendo abundante callo y raíces, seguidos por los ejes embrionarios y los pecíolos. Hubo poca respuesta cuando se usaron los hipócotilos y los fragmentos de hoja. En presencia de luz y en los medios nutritivos con ANA y agua de coco, los porcentajes de callogénesis y rizogénesis son mejores que en condiciones de oscuridad y en medios nutritivos que contienen 2,4-D. Silva Juan J., Montes Silvia, Acosta Leonardo, Arias Enrique, González Orlando, Hernández María M. y García Aida. Embriogénesis Somática en cacao (Theobroma cacao, L). Centro de Estudios de Biotecnología Vegetal, Universidad de Granma, Bayamo, y el Dpto de Genética y Mejoramiento de Plantas, INCA, La Habana, Cuba 2004. Se evaluó el comportamiento de las etapas de diferenciación, maduración y regeneración de embriones somáticos en dos clones de importancia en Cuba. Los callos fueron obtenidos a partir de Estaminoides de los clones UF-613 y Pound-7. Se empleó el medio con las sales MS (1962) suplementado con agua de coco, sacarosa, vitaminas, 2,4-D y kinetina. En el primer experimento para la diferenciación de embriones somáticos en el clon UF-613 los mejores resultados se obtuvieron en el medio con 2 mg.l-1 de kinetina y 0.5 mg.l-1 de ANA. En el segundo experimento de diferenciación en el clon Pound-7 se evaluaron cuatro medios de diferenciación a partir de los dos medios de mejores resultados en el experimento anterior, un tercero donde se le sustituyó al mejor medio para el clon UF- 613 el ANA por 0.5 mg.l-1 de 2,4-D y un cuarto medio al reportado en la literatura por Tan y Furtek (2003) con 2,4-D y tidiazurón. Se obtuvo la formación de embriones somáticos entre un 5 y un 22% de los explantes. Para el experimento de maduración se empleó el medio con las sales y vitaminas de Driver-Kuniyuki (1984) con tratamientos con ABA 10 µM, sacarosa 6%, ABA+sacarosa y un testigo con sacarosa 3%.
  • 32. 32 Las variables respuestas evaluadas como indicadores de la maduración fueron el desarrollo de cotiledones rosados-oscuros, elongación del hipocotilo y la emisión de la raíz principal. Los mejores resultados en el clon UF-613 fue en el medio con sacarosa 6% y en el clon Pound-7 fue en el medio con 3% de sacarosa. En el experimento de regeneración se empleó el medio propuesto por Li(1998) para esta fase suplementado con BAP y kinetina. Se obtuvo un 20% de regeneración de plantas. Sin embargo, el proceso de regeneración de plantas sigue comportándose errático en cuanto a su respuesta, por lo que constituye una etapa clave en la Embriogénesis Somática de cacao. En Colombia no se encuentran referencias sobre Embriogénesis Somática en Theobroma Cacao. Sólo algunos institutos como el SENA, Sede Mosquera, han realizado estudios de regeneración in vitro de plantas de cacao a partir de semillas, por medio de la técnica de rescate de embriones, en el cual se extrae el embrión de una semilla previamente desinfectada y se siembra en medio Linsmaier and Skoog (1965), de lo que se obtiene plántulas heterogéneas. Por otra parte, existen tecnologías apropiables para el manejo agronómico y beneficio del cacao, investigadas en trabajos de campo y aplicadas por FEDECACAO, ICA, CORPOICA y en parte por las compañías chocolateras comerciales, como la Luker y La Nacional de Chocolates. Como consecuencia de lo anterior, existen tecnologías de: viveros de híbridas, injertación con clones, labores de podas, aumento de la densidad a 1.000-1200 árboles por hectárea, dando cultivos de cacao con producciones hasta de 1.000 kilos y más de cacao seco/Ha. (Ramírez, 2003). El ICA se especializa actualmente en el control y la parte sanitaria del cultivo. CORPOICA REGIONAL SIETE, trabaja con el diagnóstico y caracterización de problemas de producción de cacao en las siguientes áreas: conservación de germoplasma (jardines clonales), sombríos productivos, oberturas, podas, métodos de injertación, patrones y copas, cosecha y beneficio, y manejo integrado de enfermedades y plagas.7 22..22 MMAARRCCOO TTEEÓÓRRIICCOO 22..22..11 OOrriiggeenn ee HHiissttoorriiaa ddeell ccaaccaaoo.. Muchos Historiadores coinciden en que el Centro primario del origen del cacao fueron las tierras comprendidas entre los ríos que componen la Gran Cuenca Amazónica y parte de la Orinoquía. Muchos siglos antes de la llegada de los españoles a América; los indígenas nativos de Centroamérica, especialmente en México y Guatemala, cultivaban el cacao, el cual era considerado de origen divino. De sus 7 MEJIA FLOREZ, Luis Antonio y ARGÜELLO CASTELLANOS, Orlando. Tecnología para el Mejoramiento del Sistema de Producción del Cacao. Bucaramanga: CORPOICA, 2000.
  • 33. 33 semillas extraían una bebida fuerte, amarga y aromática, sumamente nutritiva, considerada como la “Bebida de los Dioses”. Además,, los granos tenían un valor comercial, ya que se utilizaban como monedas para transacciones, pago de impuestos y tributos, las cuales eran almacenados en bodegas como grandes tesoros.8 El primero en reportar la existencia del cultivo fue el conquistador Hernán Cortés a su llegada a México en 1519, quien describió el valor que le daban los Mayas y Aztecas al producto, la forma como lo utilizaban y grandes plantaciones en plena producción. Los granos de cacao se enviaron a España en 1526 a través de algunos religiosos que viajaban en las expediciones de Cortés, uno de los cuales envió el producto al abate del monasterio de Piedra de Zaragoza, donde se elaboró por primera vez el chocolate con la adición de azúcar, vainilla y canela. Esta bebida se difundió en algunas cortes de Europa y las altas clases sociales, como un artículo de lujo. A finales del siglo XVII, se apreciaban en Londres famosos establecimientos donde se tomaba está bebida, luego de que se puso de moda en las cortes de Madrid y París. Con la conquista, los españoles fueron los primeros en llevar el cacao a Europa y los precursores de su introducción como cultivo agrícola en muchos países de Sur América, Las Antillas, Las Islas Célebes, Fernando Po, Las Filipinas y África Pero su popularidad no fue sino hasta la segunda mitad del siglo XIX, después que el fabricante Holandés C.J Van Houten descubrió en 1.828, un método para extraer parte de la grasa o mantequilla del cacao. Este nuevo producto; la COCOA en polvo y, la invención del chocolate de leche por un Suizo en 1.876, dieron como resultado una demanda mucho mayor por la diversidad de usos del cacao. Posteriormente se llevó a GHANA (Costa de Oro) en 1.879 y, en 1.915, está se había convertido en el mayor exportador mundial del grano de cacao. (Barros, 1981). 22..22..22 CCllaassiiffiiccaacciióónn TTaaxxoonnóómmiiccaa.. Linneo, en 1753, según Barros, (1981) dio al árbol de cacao el nombre de Theobroma cacao (cacao: “Bebida de los Dioses”) por su exquisito aroma y sabor. Desde el punto de vista científico, en su forma más simple se clasifica así: Reino : Plantae 8 BARROS N., Ovido. Manual de asistencia técnica Nº 24. Bogotá: Programa Nacional de Cacao - ICA., 1981.
  • 34. 34 División : Magnoliophyta Clase : Magnoliopsida Orden : Malvales Familia : Sterculiaceae (Esterculiácea) Tribu : Buettneriea Género : Theobroma Especie : Cacao L. Nombre Vulgar : Árbol de Cacao 22..22..33 DDeessccrriippcciióónn BBoottáánniiccaa.. El árbol adulto de cacao generalmente alcanza una altura de 5 a 8 Mts. con la corona (copa) densa, redondeada de más o menos 7 a 9 Mts. de diámetro. Según Mejia (2000), su número de cromosomas es 2n = 20 (Davie, 1931 y Mendes, 1936). Es una planta de ciclo vegetativo perenne, de polinización alógama y reproducción sexual y asexual. Un árbol adulto consta de las siguientes partes. Tronco y Ramas. Las plantas provenientes de semilla, crecen como un sólo eje vertical o tallo ortotrópico hasta alcanzar de uno a 1,50 metros de altura. Aquí la yema terminal detiene su crecimiento y emite un abanico de tres a cinco ramas laterales plagiotrópicas, aparentemente al mismo nivel aunque de diferentes nudos; a este verticilo de ramas laterales, se le llama horqueta o molinillo. Es una especie cauliflora, es decir, las flores aparecen insertadas sobre el tronco o las viejas ramificaciones. Hojas. La hoja del cacao tiene dos estípulas que se desprenden tempranamente, un pecíolo y el limbo. El pecíolo tiene un pulvino abultado en la base y otro en la parte superior, que sirven de articulación de la hoja y permiten el movimiento del limbo, los pecíolos de las hojas del tallo son más largos que los de las hojas de las ramas. El limbo varía de forma lanceolada a casi ovalada y con el ápice agudo, de 20 – 35 cm. de largo por 4 – 15 cm. de ancho; el margen es entero y ambas superficies lisas. Tiene la nervadura pinada y prominente en la parte central. El color de las hojas nuevas o muy tiernas varía de acuerdo con la cantidad de pigmentos de antocianina, la cual difiere en los distintos tipos de cacao. Generalmente son de color verde oscuro en el haz y más pálidas en el envés. La brotación de yemas y de nuevas hojas es termoperiódico y tiene lugar cuando la temperatura media sobrepasa cierto valor alto y está asociada con un rango amplio de temperatura diaria. (Barros, 1981). Raíz. Las plantas provenientes de semillas tienen una raíz pivotante o primaria, mientras que en las plantas provenientes de estacas enraizadas, el sistema radical es siempre en forma de abanico. La raíz pivotante también se puede formar a partir de chupones. La raíz pivotante tiende a crecer hacia abajo, en condiciones favorables puede penetrar más de 2 m
  • 35. 35 de profundidad, favoreciendo el reciclaje de nutrientes y de un extenso sistema superficial de raíces laterales distribuidas alrededor de 15 cm. debajo de la superficie del suelo. Su longitud y forma varían mucho, principalmente de acuerdo con la estructura, textura y consistencia del suelo. La raíz principal se une al tronco por un cuello grueso, bien definido. Inmediatamente debajo de este cuello, en los primeros 15 a 20 centímetros de la capa húmica del suelo, se encuentran la mayor parte de las raíces secundarias, estas a menudo se extienden a distancias de cinco y seis metros del tronco y crecen horizontalmente; tienen raíces laterales y se dividen repetidamente. Las raíces secundarias inferiores de la raíz pivotante, tienden a crecer hacia abajo en dirección a la roca madre o a la capa freática. Generalmente, la parte central de la raíz pivotante está desprovista de raíces secundarias. (Barros, 1981). Fruto. Comúnmente se le llama mazorca. Botánicamente es una baya, según Cuatrecasas (1964). El tamaño de las mazorcas varía de 10 a 35 centímetros de longitud, con un peso que va desde 200 hasta 1.000 gramos o más. La superficie de la mazorca está dividida por cinco surcos meridianos en correspondencia con los ovarios, pero generalmente aparecen otros cinco surcos intermedios menos profundos; aparte de estas divisiones, algunos tipos presentan superficie más o menos verrugosa. De acuerdo a la especie y la variedad, la mazorca puede adoptar diversos tamaños, formas y colores. (Barros, 1981). El fruto se une al árbol por un fuerte pedúnculo leñoso desarrollado del de la flor, que presenta un engrosamiento basal en correspondencia con la zona estipular del pedúnculo floral. Al partir el fruto se pueden distinguir dos partes bien definidas: a). El pericarpio, cáscara o concha, que varía de espesor según la forma o tipo de cacao; y b). Las semillas, almendras o granos, están dispuestas generalmente en cinco líneas o surcos y su número es normalmente de 25 a 40 por mazorca aunque puede contener entre 20 y 64 granos. Semillas. Son grandes del tamaño de una almendra, color chocolate o purpúreo, de 2 a 3 cm. de largo y de sabor amargo. No tiene albumen y están recubiertas por una pulpa de color blanco, muy jugosa y azucarada, de sabor dulce y acidulado, llamada mucílago. Todo el volumen de la semilla en el interior está prácticamente ocupado por los 2 cotiledones del embrión. Se les llama vulgarmente "habas" o "granos" de cacao. Ricas en almidón, en proteínas, en materia grasa, lo cual les confiere un valor nutritivo real. El peso de cada grano ya beneficiado (seco) oscila entre 0.7 a 1.2 gramos. (Barros, 1981). Flores. Las flores del cacao son hermafroditas, pentámeras. Nacen directamente en la madera vieja del tallo principal o de las ramas laterales, la inflorescencia es una cima discasiforme, que se origina en la yemas axilar de una hojas caída. Sus ramas muy cortas y retorcidas forman una masa densa que conforme crece se hace más ancha y forma un cojín
  • 36. 36 floral donde nacen las flores. No tienen olor, a pesar de que su disposición parece más apropiada para una polinización entomófila que para otro medio. (Barros, 1981). La flor alcanza unos ocho milímetros de anchura y otros tantos de longitud, sin contar el pedúnculo; éste tiene una longitud que varía de 1,3 a 3 milímetros, siendo dos a tres veces más largo que la diminuta rama que lo soporta. En la base del pedicelo hay una constricción y en ella se produce la abscisión de la flor. El cáliz está formado por cinco sépalos blancos o ligeramente rosados; casi libres o más o menos unidos en la base, en forma de copa, o unidos en pares en uno o dos lóbulos dobles. Éstos miden de 7 a 11 milímetros de longitud, son curvos y cóncavos y persisten en el fruto bastante tiempo. La corola consta de cinco pétalos que miden aproximadamente 6 milímetros de largo, blancos o teñidos de rosa, estos alternan con los sépalos formando una envoltura característica llamado botón floral. Se pueden distinguir en ellos dos partes: una basal, estrechos en forma de copa de color rosado o blanco, que se ensanchan y se hacen cóncavos para formar un pequeño capuchón con muchas nervaduras que envuelven una antera, la otra es una prolongación más estrecha de la anterior, con curva en cuello de cisne, que se ensancha en forma de espátula en la parte terminal formando un triángulo llamada lígula; la extremidad es amarilla o amarillo-verdosa. El androceo o parte masculina compuesta por cinco estambres alternados con los pétalos en una misma envoltura. Alternando con los estambres se encuentran cinco Estaminoides infértiles o falsos estambres, que forman un cilindro que rodea y protege al estilo. Los estaminoides son filamentos muy rojizos, de posición erecta, lanceolados, de bordes pelosos que terminan en tres aristas punteadas. Están fundidos en la base con los estambres, formando un verdadero tubo muy corto, que queda interrumpido porque el filamento de los estambres se curva de tal forma que las anteras de cada uno se cobijan en la concavidad de los pétalos. Los estambres son blanquecinos. Las anteras, situadas en los extremos son de doble cámara y tienen cuatro sacos de polen; en realidad cada estambre consta de dos partes, cada una de ellas con dos anteras, las cuales en el curso de la evolución floral han llegado a unirse. La dehiscencia de las anteras es longitudinal y ocurre casi tan pronto como la flor se abre; inmediatamente, el polen se toma funcional con un período máximo de viabilidad de 48 horas, bajo condiciones naturales. (Barros, 1981).
  • 37. 37 El gineceo está formado por un ovario supero de cinco carpelos fundidos con el estilo. El estilo es tubular, más bien corto, de dos a tres milímetros de largo. Está constituido por cinco partes o divisiones fusiónales más o menos marcadas, menos en sus extremos en donde forman 5 ramas estigmáticas. El ovario es un cuerpo ovoide, súpero, simple, pentagonal, con cinco cámaras o compartimientos; tiene una placenta central a la cual se encuentran adheridos los óvulos; cada cámara contiene por lo menos 10 óvulos de placentación axilar y dispuesta en dos filas. (ver figura 1) Figura 1. Morfología de la flor de Cacao Fuente: BARROS N. Ovido. Manual de Asistencia Técnica Nº 24. Bogotá: Programa Nacional de Cacao- ICA, 1981; p. 37. Modificado por Monsalve G. Luz Stella. 2004 La flor comienza a abrirse gradualmente entre las 4 -5 de la tarde y continúa por la noche, hasta que está completamente abierta justo antes del amanecer; en las primeras horas de la mañana emiten el polen y presentan estilos receptivos, entre las 5 y 7 de la mañana. Sin embargo, una porción muy grande de flores no son polinizadas y caen al cabo de 48 horas. Se estima que un árbol adulto produce más de 100.000 flores al año, de las cuales sólo el 0.1% llega a transformarse en frutos. La caída de tantas flores sin fertilizar no obedece a mala conformación o a incapacidad del ovario o del polen, sino a mecanismos de
  • 38. 38 polinización poco eficientes y la incompatibilidad9 ; debido a que el polen de un árbol sólo puede fecundar las flores de un grupo selectivo; igualmente, las flores que no se fecundan con su propio polen, pueden ser fecundadas por el de otro origen. Desde este punto de vista hay dos grandes grupos de cacao: los auto-compatibles, que producen flores fecundadas por el mismo árbol y los auto-incompatibles, cuyas flores en su mayor parte son fecundadas por flores de otros cacaos. (Barros, 1981). 22..22..44 TTiippooss ddee CCaaccaaoo.. Los tipos comerciales cultivados, sin tomar en consideración su rango específico, se han clasificado en diferentes grupos por varios autores como Morris (1882), Hart (1892), Preus (1901), Van Hall (1932), Cheesman (1944) y Urquhart (1963). Ellos tuvieron en cuenta que los principales elementos que sirven de base para la separación son: la forma del fruto y las almendras o granos, pues ni el árbol ni la flor aparecen como elementos de diferenciación definitivos debido a sus características semejantes y estables. (Barros, 1981). Existe mucha confusión en cuanto a la denominación de variedades, debido a que el concepto sistemático, está en desacuerdo con el genético ni menos con el agrícola. Así pues, la división de Van Hall (1932) en dos grandes clases: criollos y forasteros, es considerada la mejor porque se ajusta tanto a la forma y característica del fruto, como al origen inmediato de dichas variantes y Además, por su simplicidad. (Ver figura 2). Criollo. Los tipos criollos presentan en Colombia muchas variantes que se distinguen por el color, tamaño y forma. Se encuentran tipos con mazorcas hasta de 35 cm. de longitud con 36 – 40 granos, y otros con sólo 12 cm. y 10 – 15 granos. Entre estos dos extremos hay otros muchos intermedios, pero tienen en común la característica de poseer mazorcas con 5 surcos profundos, alternado con otros 5 menos profundos. Los lomos que corren entre los surcos son por lo común muy verrugosos o irregulares; la cáscara es delgada relativamente blanda y fácil de partir. La forma del fruto varía con respecto a los diferentes tipos locales; se encuentran frutos casi redondeados y ovalados pero en general, la forma es alargada. La extremidad cercana al pedúnculo es ancha y va disminuyendo gradualmente hasta terminar en una punta más o menos aguda. El grano del cacao criollo es grande, rojizo, llegando a pesar hasta 6 gramos cuando está fresco y con mucílago; tiene la sección transversal redondeada y los cotiledones de color blanco o violetas pálido cuando frescos, y canela claro al quedar beneficiado. La pulpa o 9 BUSTAMANTE, Carlos. Tecnología del cultivo de Cacao. Cúcuta: Universidad Francisco de Paula Santander, 1991. p. 25
  • 39. 39 mucílago es dulce y el sabor del grano casi sin astringencia, fermenta en 36 – 48 horas y resulta de una alta calidad. El árbol en general es más pequeño que el tipo forastero; su follaje es menos denso y hojas más pequeñas. Prefiere suelos de consistencia media (franca) y de humedad bien equilibrada y constante; se dice que es menos resistente al ataque de enemigos naturales, insectos y hongos patógenos. Es menor utilizador para producción que el tipo forastero, pero pueden ser susceptibles de mejoramiento mediante el programa de selección e hibridación bien estructurado. (Barros, 1981). Forastero. Actualmente este término es confuso, por esto, es conveniente explicar su origen. Algunos cultivadores hablan de los tipos de cacao Trinitario, Forastero, Angoleta, Cundeamor, Amelonado, Nacional de Ecuador, Amazónico, Calabacillo, Pajarito. etc., como si se tratasen de entidades diferentes unas de otras y en otras ocasiones se emplea el término trinitario y forastero, por separado. Frecuentemente al hablar de trinitario se piensa en un tipo criollo o cercano al criollo originario de Trinidad. El término Forastero, fue establecido en Venezuela en el siglo XVII, a cacaos diferentes a sus criollos o nativos que provenían de Trinidad (trinitarios), los cuales resultaron de cruces de una variedad de criollos de Venezuela con cacao viejo cultivado en Trinidad, proveniente de Méjico. A principios del siglo XX aparecieron en el mercado una nueva clase de cacaos procedentes de África y Brasil; aunque estos eran diferentes a cualquier forastero conocido, también se agruparon por conveniencia en cacaos forasteros o de baja calidad. (Barros, 1981). Los forasteros son una población híbrida, donde su característica mas sobresaliente es su heterogeneidad, por esto, Van Hall (1932), los dividió en cuatro subgrupos, según el tipo de fruto, en: Angoleta: es grande alargada y de superficie rugosa y con surcos profundos; su diámetro mayor no alcanza al 50 por ciento de la longitud y el ápice es bastante pronunciado; la cáscara es gruesa, de consistencia semidura. Las almendras tienen un color violeta pálido y su calidad es muy buena. Es el tipo de cacao forastero más semejante al criollo, se cree que proviene de un cruce natural entre un criollo y un tipo amazónico. Este cacao se cultiva en Venezuela, Colombia, Trinidad, Java, América Central y donde han existido plantaciones de Criollo.
  • 40. 40 Figura 2. Tipos de Cacao Fuente: MORENO P., Luis. Manual para el cultivo del cacao. Medellín: Compañía Nacional de Chocolates S.A. 1968; p.51. Cundeamor: los surcos son poco profundos y la superficie poco rugosa o casi lisa. El diámetro mayor del fruto está alrededor del 50 % de la longitud del mismo. La característica más notoria es la constricción de la mazorca cerca del pedúnculo (cuello de botella). En el país se encuentran ejemplares de este subtipo sin que llegue a ser muy abundante en alguna plantación. Amelonado: tiene surcos poco profundos y superficie algo rugosa o lisa; es de color verde o pigmentado y su diámetro es del 70 al 75 %, de la longitud. Las semillas son generalmente planas y de color violeta, con sabor astringente en sus formas inferiores. Este
  • 41. 41 se distingue fácilmente porque las mazorcas son cortas y gruesas. Puede tener o no una ligera constricción cerca del pedúnculo. Es casi el único tipo cultivado en África. Calabacillo: se considera como una forma derivada del amelonado y se caracteriza por el tamaño pequeño de su fruto. Las principales características del calabacillo son: mazorcas de superficie lisa, con surcos muy superficiales; la relación longitud a diámetro es igual a un medio o tres cuartos sin estrangulamiento basal. Los granos son muy aplastados, de color violeta; exige una larga fermentación (hasta ocho días) y originan un producto comercial de baja calidad. Es cultivado en Colombia y se encuentra en muchas plantaciones comerciales, ya que los cultivadores lo aprecian por su fácil adaptación a los diferentes climas. 22..22..55 HHííbbrriiddooss. Los tipos híbridos se refieren a los obtenidos mediante el cruzamiento entre dos clones sometidos previamente a un proceso de selección, clones que al combinarse entre si dan origen a poblaciones con alto grado de uniformidad. Estos híbridos presentan las siguientes características sobresalientes: gran precocidad, inicio de su producción a los dos años y medio después de la siembra definitiva en campo. Alta producción: de 800 – 1000 Kilogramos por hectárea - año y, resistencia a enfermedades. 22..22..66 CClloonneess ÉÉlliitteess.. Son grupos de plantas reproducidas vegetativamente, generalmente por injerto, originadas de un sólo árbol de alto rendimiento sobresaliente, buenos niveles de tolerancia y resistencia a enfermedades de mayor importancia económica, alta calidad y rendimiento precoz; también son llamados clones Universales. Todos los individuos de dicho grupo presentan un fenotipo idéntico en cuanto a tamaño, vigor, tipo, color, fruto y productividad. Se encuentran distribuidos según las condiciones agroecológicas de cada región, la altura, el grado de susceptibilidad o tolerancia a las enfermedades y el comportamiento productivo. (Ramírez, 2003). Los clones generalmente llevan las iniciales de las estaciones experimentales de su procedencia. Los principales centros corresponden son: CAU: Colección Caucásea Colombia, TSH: Trinidad Selection Hyrbida, EET: Estación Experimental Tropical de Ecuador, IMC: Colección Iquitos Marañon, CCN: Colección Castro Naranjal, ICS: Imperial collage selection de Trinidad, UF : United Fruti, SCC: Selección Colombia corpoica. (Bustamante, 1991). En el departamento, actualmente FEDECACAO recomienda sembrar los siguientes clones, cuyas diferencias se describen detalladamente en el cuadro 1 y en la figura 3.
  • 42. 42 CCN-51, es un híbrido del cruce IMC-67 x ICS-95, cuya F1 se cruzó con un material regional identificado como canelo, tiene crecimiento erecto y ordenado; se adapta muy bien en suelos fértiles con sombra regulada, es de porte bajo, se cultiva en todas las zonas agroecológicas. Figura 3. Diferencias fenotípicas de clones de cacao Fuente: MEJIA, Antonio y ARGÜELLO, Orlando. Tecnología para el Mejoramiento del Sistema de Producción del Cacao. Bucaramanga: CORPOICA, Regional 7: 2000. p. 61- 64 ICS -95, es un árbol de porte alto, con arquitectura erecta y un crecimiento vigoroso; presenta buena adaptación a zonas bajas para alturas menores de 500 m.s.n.m. y alturas
  • 43. 43 entre 800 y 1.500 m.s.n.m. Se cultiva en las zonas agroecológicas de la montaña santandereana y la parte marginal baja cafetera. IMC – 67, es denominado el mejor patrón para injertación, por que tiene buen vigor, precocidad y tolerancia a enfermedades radículares. También se le llama donador universal de polen y se adapta a todas las zonas agroecológicas en un rango de 100 a 1200 m.s.n.m. Cuadro 1. Características de los clones élites recomendados CARACTERÍSTICAS CCN – 51 TSH – 565 ICS – 95 IMC – 67 ORIGEN Ecuador Trinidad Trinidad Perú COMPATIBILIDAD Auto Compatible Auto Incompatible Auto Compatible Auto incompatible FORMA DEL FRUTO Cundeamor Angoleta Amelonado Amelonado COLOR DEL FRUTO Rojo Púrpura Rojo Verde ÍNDICE DE MAZORCAS 15 24 18 21 Nº DE GRANOS/MAZORCA 48 39 41 42 PESO DE GRANO (gr) 1.4 1.1 1.4 1.2 RESISTENCIA A ENFERMEDADES MONILIA Tolerante Susceptible Tolerante Tolerante ESCOBA DE BRUJA Tolerante Tolerante Tolerante Tolerante FITOPHTORA Tolerante Susceptible Susceptible Tolerante CERATOCISTIS Tolerante Tolerante Susceptible Tolerante ROSELINIA Susceptible Susceptible Susceptible Susceptible • Índice de Mazorcas: Nº Mazorcas requerida para obtener 1 Kg de cacao seco. Fuente: MEJIA, Antonio y ARGÜELLO, Orlando. Tecnología para el Mejoramiento del Sistema de Producción del Cacao. Bucaramanga: CORPOICA, Regional 7: 2000. p. 61- 64 TSH – 565, es un híbrido del cruce SCA-6 x ICS-1, de porte bajo, con hábitos normales de crecimiento, fruto de color rojo intenso en estado inmaduro y amarillo rojizo cuando
  • 44. 44 madura, abundante floración y con un amplio rango de adaptación en las zonas agroecológicas. Crece en alturas entre 800 y 1.500 m.s.n.m.10 22..22..77 ZZoonnaass AAggrrooeeccoollóóggiiccaass.. La zona cacaotera de nuestro país es rica en diversidad de microclimas según sea el relieve predominante en cada región. (Ver Anexo A). De está manera, la temperatura, la humedad, la precipitación y la radiación solar, juegan un papel importante en el comportamiento vegetativo y reproductivo de los materiales plantados. Pos esto se distinguen cuatro regiones agroecológicas, en cada una de las cuales se adaptan mejor algunos clones, que deben ser los que se utilicen en las plantaciones comerciales. (Ramírez, 2003) Bosque Húmedo Tropical (BHT). Climas cálidos de altas temperaturas, caracterizadas por la alta precipitación (mayor de 2.000 milímetros de lluvia anual), alta humedad relativa, (por encima del 85% en promedio), áreas ubicadas entre cero y 500 m.s.n.m. Son típicas de este ecosistema las áreas cacaoteras del pacífico nariñense, piedemonte llanero, Arauca y Meta, la región de Urabá en el departamento de Antioquia, el bajo Cauca, parte del Magdalena medio y el Catatumbo. Montaña tipo Santandereana (MS). Correspondiente a la zona cacaotera de Santander y parte de Norte de Santander, que van desde 300 hasta 1.200 m.s.n.m. Con precipitaciones de alrededor de 2.000 m.m anuales y humedad relativa cercana al 80%. Zona Marginal Baja Cafetera (ZMBC). Ubicada entre los 800 y 1200 m sobre el nivel del mar, ubicada en los departamentos productores de cacao de la zona andina, con altitudes entre 900 y 1.200 m.s.n.m., precipitación entre 1.500 y 2.500 mm anuales bien repartidos y humedad relativa cercana al 80%. Corresponde a las áreas de los departamentos de Caldas, Quindío, Risaralda, Antioquia, Cundinamarca, Boyacá, Huila, Tolima y Santander, Valle Interandino Seco (VIS). Corresponde a regiones ubicadas en los valles formados por los grandes ríos que separan las tres cordilleras, el Magdalena y Cauca. Se asimilan a está las zonas cacaoteras de la costa y, el valle del Zulia y el Pamplonita, en Norte de Santander. 22..22..88 EEccooffiissiioollooggííaa ddeell ccuullttiivvoo.. El Cacao prospera en topografía plana u ondulada. Llega a crecer en terrenos que sobrepasan el 50 % de pendiente, en cañadas, a orilla de arroyos. 10 MOJICA JAIMES, Jaime. Nuevo enfoque tecnológico para la modrenización de la cacaocultura. Bucaramanga: ICA Seccional Santander, 2001
  • 45. 45 Exige temperaturas medias anuales elevadas con fluctuaciones pequeñas, una gran humedad y una cubierta que le proteja de la insolación directa y de la evaporación. La precipitación debe ser de 1.300 a 2.800 m.m por año, con una estación seca corta, menor de 2 meses y medio. El clima debe ser constantemente húmedo, con temperatura media diaria entre 20 y 30 ºC, con una mínima de 16 ºC. Para su pleno desarrollo exige suelos profundos (1 m como mínimo), fértiles y bien drenados. Suelos: negro rocoso, café-rojizo barroso, aluvial. Entre los factores críticos para el desarrollo del cultivo están la temperatura y la lluvia. Demanda baja tecnología y pocos insumos y requiere de árboles que le proporcionen sombra para su mejor desarrollo. Los árboles de sombra más comúnmente utilizados son: Erythrina spp., Gliricidia sepium, Diphysa robinioides, Colubrina rborescens, Cedrela odorata y Tabebuia rosea. La regulación de sombra son las prácticas más importantes. Se mantiene una sombra regularmente densa en las primeras etapas de la plantación, decreciendo en intensidad hasta lograr una sombra ligera en las etapas posteriores. Se recomienda podar al final de la época seca o al inicio de las lluvias. Los árboles de plátano, pueden otorgar buena sombra a los árboles de cacao sólo durante los primeros años de vida, debido al corto período de vida de los platanales. Otros árboles, como el árbol Leucaena y el árbol Madre de Cacao, les brindan una sombra permanente. Algunos árboles de sombra que son leguminosas, son muy buenos ya que nutren de nitrógeno al suelo. El trasplante de las plántulas se hace a los 4 ó 5 meses (50 a 60 cm de altura), con follaje sano. El espaciamiento tradicional entre plantas es de 3.6 x 3.6 m (748 plantas por hectárea) con una producción promedio de 430 kg/ha. Es importante tener en cuenta los caracteres de autocompatibilidad e intercompatibilidad cuando se vayan a establecer plantaciones clonales. Otras prácticas culturales son: el control de malezas o desyerbe, las podas de arquitectura del árbol, que pueden ser de mantenimiento o de rehabilitación, el deschupone, la construcción y mantenimiento de drenajes, y el control de mazorcas enfermas. LA FLORACIÓN se puede presentar desde la base del tronco del árbol hasta las ramas leñosas más altas. Hay floración durante casi todo el año, aunque con períodos de floración máxima y mínima fácilmente distinguibles. Las observaciones realizadas sobre estados de floración en las diferentes zonas cacaoteras demuestran que la producción de flores es controlada, en forma directa o indirecta, por factores climáticos. (Alvim, 1697 citado por
  • 46. 46 Mejía, 2000). En zonas en donde la precipitación pluvial y la temperatura están completamente definidas, la floración se reduce en períodos secos y de lluvia y, en aquellos sitios en donde los períodos de lluvia están bien distribuidos y sin altas variaciones de temperatura, prácticamente no existe estacionalidad de la floración y se encuentran flores durante todo el año. Factores Internos. Dentro de los factores internos que controlan la floración y teniendo en cuenta la hipótesis más aceptada, está fase reproductiva obedece a estímulos químicos, pero la edad, los anillamientos o daños de la corteza actividad del cambium, también inciden en la floración. La variación de la floración tiene un aumento proporcional en forma directa con la edad de la planta; en regiones donde hay variaciones altas de períodos de invierno y verano, las fluctuaciones de la floración son más pronunciadas en las plantas adultas que en las jóvenes. (Mejía, 2000) Otro factor importante está relacionado con el microclima alrededor de las plantas adultas, como consecuencia de copas más voluminosas y mayor proporción de tejidos que hacen fotosíntesis en las plantas adultas en comparación con las plantas jóvenes. Igualmente, hay que tener en cuenta algunas correlaciones o interacciones internas de la planta, puesto que cuando hay una remoción de frutos, total o semanal, hay un estímulo a la floración (Vogel y colaboradores 1984 citado por Mejía 2000). El anillamiento o daño en la corteza provoca una estimulación de la floración, aspecto que se ha observado cuando se retira del tallo adulto un anillo de corteza, lo cual sugiere la existencia de un estímulo químico, que tiene su origen en las hojas, que se desplaza en sentido basipétalo o sea de las hojas al tallo y que desempeña un papel en el mecanismo de floración. Factores Externos. Dentro de los factores externos que afectan la floración es importante considerar la temperatura, la distribución de lluvias y el sombrío; aparentemente la influencia del fotoperíodo (días - luz), no afecta la floración del cacaotero. Sombrío: el cacao cultivado sin sombra presenta mayor floración, que el desarrollado bajo sombrío. Las plantas jóvenes parecen ser más sensibles a la reducción de la floración cuando se encuentran sombreadas, en comparación con plantas adultas, sugiriendo que la sombra excesiva reduce la floración aproximadamente en un 80%, en plantas de 12 años y el 50%, en plantas más adultas. (Mejía, 2000). Temperatura: se ha observado que la floración es inhibida o afectada con temperaturas medias por debajo de 23°C, efecto que puede ser indirecto debido al crecimiento vegetativo. La reducción estacional de la floración, de igual forma, parece estar asociada con la carga de frutos principalmente en los meses de cosecha.
  • 47. 47 Régimen de lluvia: dentro de las plantas perennes cultivadas en los trópicos, el cacao es considerado como una de las especies más afectadas por el estrés hídrico. Las variaciones en la disponibilidad de agua no sólo durante el año sino en épocas de verano intenso, es considerada como el factor climático más importante que controla los procesos fisiológicos incluyendo la floración. Cuando a la planta se le suministran irrigaciones frecuentes para evitar el estrés hídrico, presenta una intensidad de floración del 50 %, menor que aquellas que sufren estrés hídrico periódicamente comprobando que hay una estimulación de la floración en la transición de un período seco a un período húmedo. 22..22..99 FFeennoollooggííaa ddeell CCaaccaaoo.. Se refiere al estudio del funcionamiento del árbol en función de los factores meteorológicos. Su observación permite elaborar un cronograma de labores para las zonas, en razón a la ocurrencia de los ciclos anules de lluvias. Los períodos por los que atraviesa el árbol a lo largo del año, están determinados por el régimen pluviométrico, lo cual se debe tener en cuenta para la ejecución de las prácticas de manejo del cultivo. Según lo anterior, FEDECACAO define 4 etapas. (Rojas, 2004) Etapa 1. Los primeros meses del año, cuando las condiciones del clima se presentan secas, el árbol de cacao permanece en estado predominante de reposo, de tal manera que no ocurre ni elongación ni engrosamiento de sus órganos y, la formación de frutos es escasa dependiendo de lo extremo de las condiciones de sequía. En esta etapa de reposo del árbol, los procesos fenológicos se detienen en forma considerable. Etapa 2. Una vez inician las lluvias, comienza el período de crecimiento vegetativo en el que todos los órganos crecen, se activan las yemas terminales y axilares, se multiplican las hojas y en términos generales se produce una actividad fisiológica abundante. En esta etapa es escasa la formación de frutos, pues las flores que aparecen no son fecundadas en su gran mayoría o en caso de serlo, sus frutos producidos son abortados en edades muy tempranas. La apariencia del follaje en este período presenta un predominio de hojas tiernas, flácidas y de colores amarillos o rojizos. Etapa 3. Se denomina período reproductivo y es en el cual la planta forma la mayor parte de sus flores y frutos, luego de que se viste de follaje verde oscuro intenso, formado por hojas de consistencia endurecida. Etapa 4. Corresponde a la cosecha principal, tiene una duración de 2 o 3 meses, etapa durante la cual el árbol se “descarga” y queda dispuesto para iniciar un nuevo ciclo. El comportamiento fisiológico de los árboles marca de esta manera las épocas en que deben ejecutarse las labores de cultivo y por lo tanto, definen el cronograma de las mismas. No obstante, hay árboles dentro de la plantación, en los cuales estas etapas tienen diferente duración, es decir, se desarrollan procesos intermedios, lo cual determina, por ejemplo que
  • 48. 48 se produzca una cosecha traviesa, es decir, frutos maduros en pequeñas cantidades, durante todo el año. 22..22..1100 EEssttaaddoo aaccttuuaall ddeell ccuullttiivvoo eenn NNoorrttee ddee SSaannttaannddeerr.. El cultivo del cacao se fue extendiendo hasta llegar a 1300 Has en toda la región; actualmente hay aproximadamente en Tibú 2000, Sardinata 1800 , El Tarra 1200, Cúcuta 1200, Bucarasica 600, El Zulia 600, Cáchira 200 , Teorama 300, El Carmen 300, y otros Municipios 1200, totalizando en la actualidad 9000 hectáreas. (Rojas, 2004) Todo el proceso está enmarcado en aciertos y desaciertos, como consecuencia a que la expansión se fue dando en forma espontánea y mediante fomento, sin criterios técnicos unificados, poca existencia técnica integral y de forma continuada. El material de siembra utilizado han sido híbridos producidos en diferentes granjas del sector privado y de instituciones de fomento, que aunque con buena intención no fueron evaluados suficientemente para las diferentes zonas agroecológicas presentes en el país. Además, se produjeron infinidad de cruces genéticos, que por su heterogeneidad se dispersó el material sin cumplir el objetivo inicial. Adicionalmente, los agricultores fueron tomando mazorcas de producción regional y propagando estas semillas, de híbridos y criollos, originando individuos improductivos (nula o escasa producción de frutos). Las distancias de siembra normalmente utilizadas, con trazo irregular, fueron muy amplias 4.0 Mts. con 4.50 Mts. y 4.5 Mts. con 4.5 Mts., estableciéndose como consecuencia poblaciones o densidades de siembra muy bajas, menos de 600 plantas por hectárea. El rango de las plantaciones es de 1 a 2 ha. hasta 15 ha./predio; la escasa asistencia técnica institucional por limitaciones del talento humano disponible en las regiones ( 5 técnicos para el departamento), no permitió que el conocimiento llegase oportuna y eficientemente a los productores, los cuales, por desconocimiento, no efectuaron el manejo agronómico del cultivo incurriendo en errores, algunos irreversibles, como las podas de formación del árbol (Arquitectura) y control de altura, conllevando a “elevar” la zona productora al tercio alto del árbol (más de 4 Mts. de altura), sitios de muy difícil recolección, Además,, sin podas de mantenimiento ni prácticas de “deschupone”, de fertilización, control de plagas y enfermedades. Por la sumatoria de todo lo anterior, sólo se obtienen cosechas, actualmente entre 200 a 350 Kg. de cacao seco/Ha./año, con calidad final aceptable. (Rojas, 2004)
  • 49. 49 La comercialización de cacao en grano en Norte de Santander, se efectúa mediante la venta del producto a una amplia red de intermediarios locales, cooperativas y compradores conectados a través puntos de compra de las compañías chocolateras LUKER y Nacional de Chocolates, lo que ha ocasionado muchos problemas a los productores, por la inestabilidad en precios y pesajes del producto; esto ha originado la necesidad de establecer una asociación de productores, con miras a comercializar su producto y acceder a otros servicios que se puedan facilitar por medio de la organización asociativa, tales como: insumos, créditos, etc. Según un estudio efectuado por FEDECACAO en el 2002, la mano de obra utilizada para realizar este tipo de trabajo es netamente cultural, pues no tiene preparación académica en lo concerniente al cultivo de cacao. Los conocimientos empíricos forman parte de la dinámica que se utiliza para la producción de cacao en las zonas rurales, perjudicando así muchas veces el porcentaje de la producción. Las plantaciones requieren ser renovadas en un 75% y 80% y las demás rehabilitadas, por ser muy viejas e improductivas. Aunque se han investigado varios métodos para rehabilitar y/o “renovar por debajo” (Injertos), estos son dispendiosos, difíciles y costosos, sin garantías de recuperar o proporcionar una alta rentabilidad. (Rojas, 2004) Actualmente en el departamento se implementa la tecnología baja, en la cual el agricultor sólo realiza prácticas de recolección de la cosecha, control de malezas y poda, situación que contribuye a la expansión de enfermedades como Moniliasis, Fitoptora, entre otras. 22..22..1111 CCuullttiivvoo IInn VViittrroo.. Los orígenes del cultivo de tejido se remontan a 1902, cuando Haberlandt postuló el principio de la totipotencia celular, que es la base teórica sobre la que se sustentan todas las técnicas del cultivo in vitro. Pierik (1979) define Cultivo “in vitro” de plantas superiores como: “El cultivo en medio nutritivo, bajo condiciones estériles de plantas, semillas, embriones, órganos, explantes, tejidos, células y protoplastos de plantas superiores”. Constituye, dentro de las biotecnologías, la técnica que mayor aporte práctico ha brindado; sus aplicaciones van desde estudios teóricos sobre fisiología y bioquímica vegetal, obtención de plantas libres de patógenos, propagación masiva, conservación de germoplasma, producción de metabolitos secundarios, mejoramiento genético mediante la inducción de mutaciones y la selección y la ingeniería genética.11 11 PEREZ, PONCE, J. N. Propagación y mejora genética de plantas por biotecnología. Cuba: Instituto de Biotecnología de Plantas, 1998.
  • 50. 50 Técnicas de Regeneración. Según Pérez Ponce (1998), los principales métodos de regeneración in vitro son: Embriogénesis cigótica, Embriogénesis Somática y la Organogénesis. (Ver figura 4). Figura 4. Técnicas de regeneración in vitro. Fuente: www.etsea2.udl.es/invitro.htm La Organogénesis es un evento morfogenético que se caracteriza por su desarrollo unipolar, en otras palabras, es la formación de un primordio unipolar a partir de una yema con el subsiguiente desarrollo de este en un brote vegetativo, existiendo siempre una conexión entre los nuevos brotes y el tejido materno. Estos brotes vegetativos son posteriormente puestos a enraizar en otra etapa, vía formación de primordios de raíces y el subsecuente enraizamiento final. Está técnica ha sido la base fundamental de la micropropagación. Los brotes pueden formarse directamente del explante (Organogénesis directa) o indirectamente por medio de la formación de un callo. En contraste con la Embriogénesis somática, en la vía organogénica para lograr la formación de una planta completa, ya sea por directa o indirectamente, se requiere de una secuencia de medios de cultivo, ya que aquellos medios que favorecen el desarrollo de los brotes inhiben la formación de raíces y viceversa. (Pérez, 1998)
  • 51. 51 La Embriogénesis cigótica es la obtención de plantas por cultivo de tejidos a partir de semillas, a las cuales se le extrae el embrión y se siembra en un medio nutritivo para su posterior germinación. A está técnica también se le denomina rescate de embriones y se usa especialmente para propagación de especies recalcitrantes. 22..22..1122 EEmmbbrriiooggéénneessiiss SSoommááttiiccaa.. Se define como la formación de un embrión a partir de una célula, sin la necesidad de la fusión de gametos12 . Esto no es un fenómeno artificial y es conocido en la naturaleza como una forma de apomixis llamada embrionía adventicia, por primera vez descrita por Strasburges en 1878. In vitro, los primeros en obtener y desarrollar embriones somáticos fueron Steward y Reinert (1958) a partir de tejidos de zanahoria; a esta especie modelo para el estudio de la Embriogénesis Somática se han añadido hasta la fecha más de 30 especies. Algunas tan importantes como la alfalfa y leñosas forestales, se multiplican comercialmente en la actualidad, por este método. (Pérez, 1998) Se pueden obtener embriones somáticos de muy diversas partes de la planta, así podemos utilizar como explantes: ápices radiculares y caulinares, hipócotilos, pecíolos, pedúnculos, hojas jóvenes y en general, tejidos y órganos con características embrionarias, meristemáticas o reproductivas (embriones e inflorescencias inmaduras, trozos de escútelo, nucela y endospermo, óvulos, tejido ovárico). Los embriones somáticos son estructuras bipolares con un eje radical-apical y no poseen conexión vascular con el tejido materno. Estas estructuras bipolares son capaces de crecer y formar plantas normales. Este método es ampliamente considerado como el más eficiente para la producción masiva de plantas in vitro, debido a la naturaleza bipolar del embrión y la facilidad con que puede ser automatizado todo el proceso productivo, los altos coeficientes de multiplicación en cortos períodos de tiempo al poder aplicarse los principios de la cinética microbiana y, la posibilidad de encapsular estas estructuras y obtener semillas artificiales. Sus desventajas radican en el desconocimiento que existe sobre los parámetros que regulan este proceso, siendo aún limitado el número de especies en los cuales se reporta una Embriogénesis Somática eficiente, que permita un uso aplicado del método. (Péreze, 1998) El desarrollo de un sistema experimental para la regeneración de plantas vía Embriogénesis Somática incluye los siguientes pasos: 12 TISSERAT, B; Esan, E y Murashige, T. Somatic embryogenesis in angiosperms. s.l.: s.n.,1979.
  • 52. 52 • Inducción de los embriones somáticos • Desarrollo de los embriones somáticos • Proliferación • Maduración • Germinación y Conversión en plantas • OOrriiggeenn ddee llaa EEmmbbrriiooggéénneessiiss SSoommááttiiccaa.. Existen varias teorías acerca del origen unicelular y pluricelular de los embriones somáticos. Algunos reportes señalan el origen unicelular de los embriones en algunos cultivos (Street y Withers, 1974; Haccius, 1978), pero también se ha demostrado que el embrión puede tener un origen pluricelular13 . En esta época, aún los factores que determinan si un embrión somático ha tenido un origen uni o pluricelular no se ha aclarado. (Pérez Ponce, 1998) Una hipótesis es que el tejido con células inducidas determinadas preembriogénicamente, da lugar a embriones con origen multicelulares y que células inducidas embriogénicamente, dan lugar a embriones con origen unicelular, pero se han encontrado suficientes excepciones dentro de está teoría. Otra posible explicación es que el embrión somático primario tenga un origen multicelular y posteriormente, los embriones somáticos originados desde este embrión primario, tengan origen unicelular. Como un ejemplo de esto, tenemos que se encontraron embriones somáticos originados desde grupos de células en cotiledones de embriones cigóticos de soya. (Pérez Ponce. 1998). • CCaarraacctteerrííssttiiccaass ddee llaa EEmmbbrriiooggéénneessiiss SSoommááttiiccaa.. Según Pérez Ponce (1998), el embrión somático presenta las siguientes características: • Tiene autonomía frente al tejido generador (protegido generalmente por una epidermis). Histológicamente se plantea que no tiene conexión vascular con el tejido que le dio origen, por lo que pueden, ser separados, fácilmente de este. • Es una estructura bipolar con un ápice radical, apical y cotiledones. • Presenta bandas procambiales entre los ápices. 13 WILLIAMS, E y MAHESWARAN, M. Somatic embryogenesis: factos influencing coordinated behaviour of cell as an embryogenic group. En: Annals of botany. V.57, 1986. p. 443-462.
  • 53. 53 Según Parrot (1993), la inducción del estado embriogénico incluye la inducción de los mismos mecanismos genéticos que conllevan a la Embriogénesis cigótica. Contrariamente a los embriones cigóticos, los embriones somáticos no contienen un nuevo grupo de genes, sino que poseen la misma combinación genética de la planta fuente del explante. (Pérez Ponce, 1998) Morfológicamente, un embrión somático es muy similar a uno cigótico, sobre todo en su desarrollo evolutivo desde pro embrión, fase globular, corazón torpedo y fase cotiledonar o embrión maduro, esto para el caso de las espacies dicotiledóneas. (Pérez Ponce, 1998). •• TTiippooss ddee EEmmbbrriiooggéénneessiiss SSoommááttiiccaa Embriogénesis Somática directa. Un estímulo de la división celular puede ser suficiente para la formación de un embrión somático a partir del tejido del explante, formándose embriones somáticos directamente desde una estructura predeterminada embriogénicamente, tales como segmentos de embriones cigóticos o embriones cigóticos completos, inflorescencias. El desarrollo directo es producto de la función realizada por la composición del medio de cultivo y el origen del explante. (Pérez Ponce. 1998) Embriogénesis Somática indirecta. Las células del tejido deben sufrir varias divisiones mitóticas en la presencia de una auxina durante la inducción del estado de célula embriogénica. Estas divisiones mitóticas dan lugar a un callo embriogénico, compuesto por estructuras pro embriogénicas (PEM). (Pérez Ponce. 1998). Otra forma de Embriogénesis indirecta son los cultivos de suspensiones celulares, los cuales son establecidos generalmente por la transferencia de fragmentos de callos indiferenciados o embriones somáticos en estadios jóvenes a medio de cultivo en estado líquido, los cuales después son agitados durante todo el período de cultivo. (Williams y Maheswaran, 1986) Según Pérez Ponce (1998) existen dos tipos de Embriogénesis Somática indirecta: Embriogénesis Somática de baja frecuencia. El número de callos con embriones somáticos es mayor, aunque se forman pocos embriones somáticos por callo. Estos embriones aparecen entre las 12 y las 14 semanas de cultivo, aislados o en pequeños grupos y se desarrollan completamente, pasando por los diferentes estadios de desarrollo (globular, corazón, torpedo y maduro). Embriogénesis Somática de alta frecuencia. Los embriones somáticos aparecen entre las 16 y las 20 semanas de cultivo, no se desarrollan completamente y se mantienen en estado globular, agrupados en un número mucho mayor, aunque estos grupos aparecen en un número menor de callos.
  • 54. 54 CCaallllooss EEmmbbrriiooggéénniiccooss.. El callo es un crecimiento desorganizado de células obtenido a partir de un determinado tejido. La formación de callo comienza con el aislamiento de un tejido diferenciado, el cual, posteriormente, se desdiferencia ante la presencia de una auxina exógena en el medio de cultivo. En las células se presenta una proliferación continua, acelerada y de apariencia desorganizada, dando origen a una masa amorfa de tejidos. (Pérez, 1998). Los callos embriogénicos predominan en tejidos jóvenes e inmaduros de inflorencias, embriones, hojas y, micro esporas (polen).14 La regeneración indirecta de plantas, después de la producción de callos a partir de células (cultivos de protoplástos o polen) o tejidos, es el proceso mas común. Estudios microscópicos han demostrado que los tejidos de tipo calloso generalmente son heterogéneos en su composición celular; la diversidad celular depende de muchos factores como son: el origen del tejido, la edad de los cultivos y la composición de los medios.15 Los detalles de estudios morfológicos e histológicos (Hoffmann et al, 1990, citado por Bajaj 1995), muestran tres tipos característicos de tejido de callo con variación de color estructura y respuestas morfogenética: • Callo friable. Es globular, nodular de apariencia seca, color blanquesino muy denso, compuesto por células pequeñas isodiamétricas. Se observa el desarrollo de una capa de células parecidas al procambium. Comienza una primera división interna de segmentos de estas capas de células que dan una serie de divisiones principalmente periclinales. Subsecuentemente ocurren unas divisiones anticlinales da como resultado la formación de masas pro embriogénicas. Las divisiones periclinales establecidas en estas capas de células de callos embriogénicas pueden marcar el comienzo de la Embriogénesis Somática. Maheswuaran y williams (1985), mostraron que los primeros signos directos de una Embriogénesis Somática fue el cambio de una regular división anticlinal a una regular división periclinal y divisiones oblicuas (divisiones asimétricas). (Bajaj, 1995) • Callo medio. Un callo irregular de consistencia suelta, más semitranslúcido en apariencia con regiones densas. Muestra regiones menos organizadas con simples y oscuras células no vacuoladas, separados unos de otros por grupos organizados de células vacuoladas. Las células simples de las regiones menos organizadas se dividen en grupos de dos células, luego entres o cuatro células pero no tiene un papel en la formación de embriones o brotes. En contraste el desarrollo de las regiones organizadas, las cuales contienen grupos de células con denso citoplasma, actividad mitocondrial y vacuolas pequeñas, la actividad de división celular dan origen a la formación de meristemos o brotes adventicios diferenciados debajo de la capa de callo. Las características meristemáticas y la alta actividad de división de estas células las hacen análogas a las células embriogénicas 14 BAJAJ, Y.P.S Biotehnology in Agriculture and Forestry 30. Somatic Embryogenesis and Synthetic Seed I. New Delhi: s.n., 1995. p. 72 - 85. 15 HURTADO M. Daniel. Cultivo de Tejidos Vegetales. México: Trillas, 1987. p. 94-97