evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · pdf...

151
1 EVALUACIÓN AGRONÓMICA, MOLECULAR E INTERACCIÓN GENOTIPO- AMBIENTE DE INTRODUCCIONES DE TOMATE TIPO CEREZA. NELSON CEBALLOS AGUIRRE UNIVERSIDAD DE CALDAS FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS DOCTORADO EN CIENCIAS AGRARIAS Manizales, 2012

Upload: lediep

Post on 04-Feb-2018

218 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

1

EVALUACIÓN AGRONÓMICA, MOLECULAR E INTERACCIÓN GENOTIPO-

AMBIENTE DE INTRODUCCIONES DE TOMATE TIPO CEREZA.

NELSON CEBALLOS AGUIRRE

UNIVERSIDAD DE CALDAS

FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS

DOCTORADO EN CIENCIAS AGRARIAS

Manizales, 2012

Page 2: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

2

EVALUACIÓN AGRONÓMICA, MOLECULAR E INTERACCIÓN GENOTIPO-

AMBIENTE DE INTRODUCCIONES DE TOMATE TIPO CEREZA.

NELSON CEBALLOS AGUIRRE

Tesis de grado para optar al título de:

Doctor en Ciencias – Ciencias Agrarias

Directores:

FRANCO ALIRIO VALLEJO CABRERA, Ph.D.

Universidad Nacional de Colombia sede Palmira

HENRY MESA ECHEVERRI, Ph.D.

Universidad de Caldas

UNIVERSIDAD DE CALDAS

FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS

DOCTORADO EN CIENCIAS AGRARIAS

Manizales, 2012

Page 3: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

3

DEDICATORIA

Al Avinu (Padre nuestro), que nos sostiene.

A mi esposa Ana María, mi ayuda idónea.

A mi hijo Juan José, mi fuente de inspiración.

A mis padres que son mi razón de ser.

A mis hermanos por su amor y apoyo.

Page 4: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

4

AGRADECIMIENTOS

Deseo expresar mis agradecimientos a las personas e instituciones que de una u otra forma

colaboraron, en la realización del presente trabajo.

Dr. Franco Alirio Vallejo Cabrera, por su excelente e incondicional orientación y apoyo

frecuente.

Dr. Henry Mesa Echeverri, por sus valiosos aportes en todo el proceso doctoral.

Dr. Juan Jaramillo y Dr. Diosdado Baena, por su acompañamiento y aportes para la óptima

realización de éste trabajo.

Dr. Francisco Javier Orozco, por su permanente apoyo desde antes de la postulación al

doctorado, por sus sabios consejos en mi formación profesional y postgraduada.

Dra. Martha Lucía Orozco Cárdenas, por la oportunidad brindada para aprender en su

compañía y sus acertados comentarios y sugerencias para los resultados del trabajo.

M.Sc (es). Walter Ricardo López; Dora Janeth García J, mis compañeros, profesores y

familia en el exterior.

A los Dres. Jaime Eduardo Muñoz y Yacenia Morillo Coronado, por su acompañamiento,

apoyo en la fase Molecular

A Javier Fernando Osorio, Juan Pablo Garzón y todo el personal de CEUNP, por su

inmensa colaboración en la realización del trabajo de campo.

A Olver Joney Suarez y Juan Alzate, por su valioso acompañamiento y apoyo en las

etapas de campo del trabajo.

A SHEMA, mi semillero de investigación con el cual he crecido junto a mis estudiantes y

colegas.

A Vicerrectoría de Investigaciones y Posgrados de la Universidad de Caldas, Productos

Químicos Andinos, Plant Transformation Research Center y al Programa de Investigación

Mejoramiento Genético, Agronomía y Producción de Semillas de Hortalizas de la sede

Palmira, por la financiación del trabajo.

A las Universidades de Caldas y Nacional, por darme la oportunidad de adelantar mis

estudios doctorales.

Page 5: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

5

Tabla de contenido Lista de tablas por capítulos ...................................................................................................... 8

Lista de figuras por capítulo .....................................................................................................12

Lista de Anexos.......................................................................................................................14

RESUMEN .............................................................................................................................15

JUSTIFICACIÓN ...................................................................................................................17

MARCO TEÓRICO Y ESTADO DEL ARTE DE LA INVESTIGACIÓN..................................19

INTRODUCCIÓN...............................................................................................................19

IMPORTANCIA DEL TOMATE CEREZA..........................................................................20

Área y volumen de producción. .........................................................................................22

Valor de la producción .....................................................................................................24

Países productores............................................................................................................24

Países importadores..........................................................................................................26

RECURSOS GENÉTICOS DEL TOMATE CEREZA ...........................................................27

Algunos estudios de caracterización y evaluación en tomate cereza .....................................28

PARÁMETROS DE CALIDAD DEL TOMATE CEREZA ...................................................30

Color y antioxidantes........................................................................................................30

Sabor y contenido de sólidos solubles ................................................................................32

Vida postcosecha .............................................................................................................33

Otros características distintivas de las especies silvestres ....................................................34

PARÁMETROS DE PRODUCCIÓN ...................................................................................35

Número y tamaño de racimos............................................................................................35

Número, tamaño de frutos y producción. ...........................................................................35

CARACTERIZACIÓN MOLECULAR ................................................................................37

Algunos estudios de evaluación de diversidad genética en tomate silvestre...........................38

ESTABILIDAD Y ADAPTABILIDAD ................................................................................39

Definiciones básicas en interacción genotipo ambiente .......................................................39

Interacción Genotipo x Ambiente (IGA) ............................................................................40

Como evaluar la interacción genotipo ambiente? ................................................................42

Modelo de Eberhart y Russell 1966 ...................................................................................44

Modelo de efectos aditivos principales y análisis de la interacción multiplicativa (AMMI)....45

BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................................46

OBJETIVOS ...........................................................................................................................55

Page 6: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

6

Objetivo General .................................................................................................................55

Objetivos Específicos:..........................................................................................................55

Capitulo I................................................................................................................................56

EVALUACIÓN DE LA PRODUCCIÓN Y DE LA CALIDAD DE FRUTO DEL TOMATE TIPO

CEREZA ................................................................................................................................56

Resumen. ............................................................................................................................56

Abstract. .............................................................................................................................56

INTRODUCCIÓN...............................................................................................................57

METODOLOGIA................................................................................................................59

Localización ....................................................................................................................59

Variables evaluadas..........................................................................................................60

Análisis univariado de la información................................................................................61

Análisis de componentes principales y dendograma ...........................................................61

RESULTADOS Y DISCUSION...........................................................................................62

Variables de producción ...................................................................................................62

Variables de calidad del fruto............................................................................................65

Análisis de componentes principales .................................................................................68

Análsis de agrupamiento por dendrograma.........................................................................69

CONCLUSIONES...............................................................................................................71

BIBLIOGRAFÍA.................................................................................................................71

Capitulo II ..............................................................................................................................76

EVALUACION DE LA DIVERSIDAD GENETICA DEL TOMATE CEREZA UTILIZANDO

LA TECNICA HIGH RESOLUTION MELTING (SSR-HRM) ..................................................76

Resumen. ............................................................................................................................76

Abstract. .............................................................................................................................76

INTRODUCCIÓN...............................................................................................................77

METODOLOGIA................................................................................................................79

Extracción y cuantificación de ADN..................................................................................79

Amplificación del ADN....................................................................................................80

Aplicación de la técnica HRM (High Resolution Melting) en PCR (tiempo real). .................82

Análisis de la información ................................................................................................83

RESULTADOS Y DISCUSION...........................................................................................83

Índices de diversidad genética: Heterocigosidad observada y esperada (Ho, He) y Contenido

de Información Polimórfica (PIC) .....................................................................................85

Page 7: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

7

Análisis descriptivo ..........................................................................................................88

Índices de diversidad genética poblacional .........................................................................89

Distancia genética ............................................................................................................91

CONCLUSIONES...............................................................................................................93

BIBLIOGRAFÍA.................................................................................................................95

Capitulo III .............................................................................................................................99

INTERACCIÓN GENOTIPO AMBIENTE DE NUEVE GENOTIPOS DE TOMATE CEREZA

EN NUEVE AMBIENTES. .....................................................................................................99

Resumen. ............................................................................................................................99

Abstract. ........................................................................................................................... 100

INTRODUCCIÓN............................................................................................................. 100

METODOLOGIA.............................................................................................................. 106

Características de los ambientes naturales. ....................................................................... 107

Análisis de la información .............................................................................................. 108

Estimación de la estabilidad y adaptabilidad .................................................................... 108

Análisis de Eberhat y Rusell ........................................................................................... 108

Análisis AMMI .............................................................................................................. 110

RESULTADOS Y DISCUSIÓN......................................................................................... 111

Análisis de varianza individual........................................................................................ 111

Análisis de varianza combinado ...................................................................................... 113

ANALISIS DE ADAPTABILIDAD POR MEDIO DE LA METODOLOGÍA EBERHART Y

RUSSELL ..................................................................................................................... 115

ANALISIS DE LA INTERACCIÓN GENOTIPO AMBIENTE POR MEDIO DE LA

METODOLOGIA AMMI (ANALISIS DE EFECTOS ADITIVOS MULTIPLICATIVOS).

..................................................................................................................................... 122

CONCLUSIONES............................................................................................................. 139

BIBLIOGRAFÍA............................................................................................................... 140

CONCLUSIONES GENERALES .......................................................................................... 143

RECOMENDACIONES ........................................................................................................ 145

ARTÍCULOS CIENTÍFICOS DERIVADOS DE LA TESIS .................................................... 146

ANEXOS ............................................................................................................................. 147

Page 8: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

8

Lista de tablas por capítulos

MARCO TEÓRICO Y ESTADO DEL ARTE

Tabla 1. Diferencias entre caracteres de interés agronómico en el tomate cereza y el

tomate chonto……………………………………………………………………….......... 21

Tabla 2. Principales países productores de tomate (Producción total de tomate y

producción estimada de tomate cereza en miles de toneladas): …………………………25

Tabla 3. Principales puntos de importación y exportación a nivel mundial. (Volúmen total

de tomate (t) y volumen estimado tipo cereza (t): ………………………………………..25

Tabla 4. Clasificación de frutos por de tomate cereza por diámetro y peso: ……………..36

Tabla 5. Estructura del análisis de varianza para datos combinados de e ambientes, a años

y g genotipos………………………………………………………………………………43

Tabla 6. Significado de los parámetros de estabilidad obtenidos por la metodología de

Eberhart y Russell:………………………………………………………………………. 45

Capitulo I: EVALUACIÓN DE LA PRODUCCIÓN Y DE LA CALIDAD DE

FRUTO DEL TOMATE TIPO CEREZA

Tabla 1. Introducciones de tomate tipo cereza para evaluación de la producción y la

calidad del fruto: …………………………………………………………………………59

Tabla 2. Prueba de partición de promedios Duncan para las variables de producción en

treinta introducciones de tomate tipo cereza: ……………………………………………..64

Tabla 3. Prueba de partición de promedios Duncan para las variables de calidad de fruto

en treinta introducciones de tomate tipo cereza: ………………………………………….67

Tabla 4. Autovalores de la matriz de correlación en componentes principales para 30

introducciones de tomate tipo cereza: …………………………………………………….68

Tabla 5. Variables de mayor peso en el análisis de componentes principales para 30

introducciones de tomate tipo cereza: …………………………………………………….69

Page 9: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

9

Capitulo II: EVALUACION DE LA DIVERSIDAD GENETICA DEL TOMATE

CEREZA UTILIZANDO LA TECNICA HIGH RESOLUTION MELTING (SSR-

HRM)

Tabla 1. Introducciones de tomate tipo cereza evaluadas por diversidad genética usando

marcadores microsatélites con la técnica HRM : …………………………………………80

Tabla 2. Iniciadores de marcadores microsatélites utilizados en evaluación de la

diversidad genética del tomate cereza por medio de la técnica HRM: …………………...80

Tabla 3. Condiciones para PCR en microsatélites y gen de referencia estandarizados para

la evaluación de la diversidad genética del tomate cereza por medio de la técnica HRM. 82

Tabla 4. Evaluación de la diversidad genética del tomate tipo cereza por medio de la

técnica HRM. Estadísticos descriptivos na, ne, Ho, He y PIC: ………………………….86

Tabla 5. Índices de diversidad poblacional en evaluación de la diversidad genética de

tomate cereza usando microsatélites por medio de la técnica HRM:……………………90

Tabla 6. Distancia e identidad genética obtenida mediante el índice de Nei (1978) para

evaluación de diversidad genética del tomate cereza usando microsatélites:……………. 91

Tabla 7. Análisis de varianza molecular AMOVA en evaluación de la diversidad genética

del tomate cereza usando microsatélites por medio de la técnica HRM:.…………………93

Capitulo III: INTERACCIÓN GENOTIPO AMBIENTE DE NUEVE GENOTIPOS

DE TOMATE CEREZA EN NUEVE AMBIENTES.

Tabla 1. Introducciones de tomate tipo cereza seleccionadas por medio de índice de

selección en base a producción por planta, peso promedio de frutos y contenido de

sólidos solubles:……………….………………………………………………….. 106

Tabla 2. Significado de los parámetros de estabilidad obtenidos por la metodología de

Eberhart y Russell (1996):…….………………………………………………………….109

Tabla 3. Cuadrados medios para la localidad Montelindo (Palestina) en evaluación de la

interacción genotipo por ambiente de tomate cereza:………………………………… 112

Tabla 4. Cuadrados medios para la localidad Tesorito (Manizales) en evaluación de la

interacción genotipo por ambiente de tomate cereza. …………………………………..112

Page 10: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

10

Tabla 5. Cuadrados medios para la localidad CEUNP (Palmira) en evaluación de la

interacción genotipo por ambiente de tomate cereza. …………………………………..113

Tabla 6. ANAVA combinado para variables de producción en diez genotipos de tomate

cereza en nueve ambientes: ……………………………………………………………..114

Tabla 7. ANAVA para variables de calidad de fruto en diez genotipos de tomate cereza en

nueve ambientes: ………………………………………………………………………..115

Tabla 8. Parámetros de estabilidad interacción genotipo - ambiente en tres localidades para

caracteres de producción en tomate cereza: …………………………………………….116

Tabla 9. Parámetros de estabilidad interacción genotipo - ambiente en tres localidades para

caracteres de producción en tomate cereza: …………………………………………….119

Tabla 10. Parámetros de estabilidad interacción genotipo - ambiente en tres localidades

para caracteres de calidad de fruto en tomate cereza :…………………………………..121

Tabla 11. Parámetros de estabilidad interacción genotipo - ambiente en tres localidades

para caracteres de calidad del fruto de tomate cereza:…………………………………..122

Tabla 12. Valores propios de los dos primeros componentes principales en el análisis

AMMI para genotipos de tomate cereza y ambientes en caracteres de producción:……123

Tabla 13. Producción promedia (kg/pl) de 10 genotipos de tomate cereza evaluados en

nueve ambientes y valores de las coordenadas de los primeros componentes principales

para genotipos y ambientes: …………………………………………………………….124

Tabla 14. Número promedio de frutos por planta de 10 genotipos de tomate cereza

evaluados en nueve ambientes y valores de las coordenadas de los primeros componentes

principales para genotipos y ambientes: ………………………………………………..127

Tabla 15. Peso promedio de fruto (g) de 10 genotipos de tomate cereza evaluados en

nueve ambientes y valores de las coordenadas de los primeros componentes principales

para genotipos y ambientes:………… ………………………………………………….129

Tabla 16. Valores propios de los dos primeros componentes principales en el análisis

AMMI para genotipos de tomate cereza y ambientes en caracteres de calidad de fruto:..130

Page 11: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

11

Tabla 17. Contenido de sólidos solubles (°Brix) promedio de 10 genotipos de tomate

cereza evaluados en nueve ambientes y valores de las coordenadas de los primeros

componentes principales para genotipos y ambientes: ………………………………….131

Tabla 18. Contenido promedio de vitamina C (mg/100gpf) de 10 genotipos de tomate

cereza evaluados en nueve ambientes y valores de las coordenadas de los primeros

componentes principales para genotipos y ambientes: ………………………………….133

Tabla 19. Contenido promedio de licopeno (µg/gfruto) de 10 genotipos de tomate cereza

evaluados en nueve ambientes y valores de las coordenadas de los primeros componentes

principales para genotipos y ambientes: …………………………………………………136

Page 12: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

12

Lista de figuras por capítulo

Capitulo I: EVALUACIÓN DE LA PRODUCCIÓN Y DE LA CALIDAD DE

FRUTO DEL TOMATE TIPO CEREZA

Figura 1. Dendrograma de agrupamiento en evaluación de la producción y calidad de fruto

en 30 introducciones de tomate tipo cereza : ……………………………………………..70

Capitulo II: EVALUACION DE LA DIVERSIDAD GENETICA DEL TOMATE

CEREZA UTILIZANDO LA TECNICA HIGH RESOLUTION MELTING (SSR-

HRM)

Figura 1. Temperatura Melting (Tm °C) en microsatélites polimórficos para evaluación de

diversidad genética de tomate cereza por medio de la técnica High Resolution Melting

(HRM). ……………………………………………………………………………………85

Figura 2. Evaluación de la diversidad genética del tomate cereza por medio de la técnica

HRM. Dendrograma de 31 introducciones basado en el Coeficiente de Nei-Li.: ……….89

Capitulo III: INTERACCIÓN GENOTIPO AMBIENTE DE NUEVE GENOTIPOS

DE TOMATE CEREZA EN NUEVE AMBIENTES.

Figura 1. Producción por planta (g/pl) de 10 genotipos de tomate cereza en 9 ambientes

vs Coeficiente de regresión : …………………………………………………………….119

Figura 2. Doble representación gráfica del CP1 y CP2 (Biplot) de los diez genotipos

evaluados en los nueve ambientes para la variable producción por planta:. ……………125

Figura 3. Doble representación gráfica del CP1 en función de la producción por planta

promedio de diez genotipos de tomate cereza evaluados en nueve ambientes ………….126

Figura 4. Doble representación gráfica del CP1 y CP2 (Biplot) de diez genotipos de

tomate cereza evaluados en nueve ambientes para número de frutos por planta: ……….127

Figura 5. Doble representación gráfica del CP1 en función del número de frutos por planta

promedio de diez genotipos de tomate cereza evaluados en nueve ambientes :…….. …..128

Figura 6. Doble representación gráfica del CP1 y CP2 (Biplot) de diez genotipos de

tomate cereza evaluados en nueve ambientes para la variable peso promedio de fruto... 129

Page 13: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

13

Figura 7. Doble representación gráfica del CP1 en función del peso promedio de fruto de

diez genotipos de tomate cereza evaluados en nueve ambientes. ……………………….130

Figura 8. Doble representación gráfica del CP1 y CP2 (Biplot) de diez genotipos de

tomate cereza evaluados en nueve ambientes para contenido de sólidos solubles…… ...132

Figura 9. Doble representación gráfica del CP1 en función del contenido de sólidos

solubles promedio de diez genotipos de tomate cereza evaluados en nueve ambientes. ..132

Figura 10. Doble representación gráfica del CP1 y CP2 (Biplot) de diez genotipos de

tomate cereza evaluados en nueve ambientes para contenido de vitamina C. …………..134

Figura 11. Doble representación gráfica del CP1 en función del contenido de vitamina C

promedio de diez genotipos de tomate cereza evaluados en nueve ambientes…………. 134

Figura 12. Doble representación gráfica del CP1 y CP2 (Biplot) de diez genotipos de

tomate cereza evaluados en nueve ambientes para la variable contenido licopeno. …….136

Figura 13. Doble representación gráfica del CP1 en función del contenido licopeno

promedio de diez genotipos de tomate cereza evaluados en nueve ambientes…………..137

Page 14: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

14

Lista de Anexos

Anexo 1. Metodología resumida de las fases de campo desarrolladas en la evaluación agronómica de las introducciones de tomate cereza capitulo 1…………………………..145

Anexo 2a. Expresión fenotípica de las plantas en la evaluación agronómica de las introducciones de tomate cereza capitulo 1 : …………………………………………….146

Anexo 2b. Expresión fenotípica de las plantas en la evaluación agronómica de las

introducciones de tomate cereza capitulo 1. ……………………………………………..147

Anexo 3. Comparación de técnicas PCR convencional y qPCR (HRM) usadas para análisis

de microsatélites (SSRs). ………………………………………………………………..148

Anexo 4. Diagrama resumido de la metodología utilizada en evaluación de diversidad genética del tomate tipo cereza…………………………………………………………..148

Anexo 5. Evaluación de la diversidad genética del tomate tipo cereza. Curvas Melting arrojadas por los microsatélite SSR47 y SSR26 por medio de la técnica High Resolution

Melting (HRM). ………………………………………………………………………….149

Page 15: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

15

RESUMEN

El tomate es originario de la Región Andina de Chile, Bolivia, Perú, Ecuador, Colombia,

incluyendo también las islas Galápagos. Gran parte de la diversidad del tomate se

encuentra en sus formas silvestres, siendo las más importantes Solanum lycopersicum L.

var. cerasiforme y S. pimpinellifolium., por su variabilidad para las características de

calidad del fruto (sabor, aroma, coloración y la textura) y alto contenido de antioxidantes

(vitamina C, licopeno y β-caroteno). Se sabe que la gran mayoría de los genes responsables

de la resistencia a hongos, bacterias, virus y nemátodos han sido derivados de las especies

silvestres del tomate y se considera que, hay un alto potencial comercial en este tipo de

tomates con buen comportamiento en rendimiento y calidad y que pueden ser producidos

con un mínimo de agroinsumos para el control de plagas o enfermedades. El objetivo de

este trabajo fue realizar la evaluación agronómica, molecular y estimar la interacción

genotipo-ambiente de introducciones de tomate tipo cereza, por caracteres de rendimiento

y calidad del fruto en nueve ambientes. La evaluación inicial se llevó a cabo en la granja

Montelindo de la Universidad de Caldas (1010 m sobre el nivel del mar; temperatura

media, 22.8°C; precipitación promedio anual, 2200 mm; humedad relativa, 76%). Se usó

un diseño experimental de látice rectangular 5 x 6, con 30 tratamientos (introducciones) y

un testigo comercial (Sweet Million), 4 repeticiones/tratamiento y 5 plantas/repetición

como unidad experimental. Se utilizaron descriptores sugeridos por el antiguo Instituto

Internacional de Recursos Fitogenéticos, ahora Bioversity International. Los datos fueron

analizados estadísticamente utilizando análisis de varianza y la prueba de promedios de

Duncan a través del programa SAS. Adicionalmente se realizaron análisis de componentes

principales y agrupamiento por dendrograma por medio del procedimiento Princom y

Cluster de SAS (SAS Institute, Cary, NC). Las mismas introducciones fueron sometidas a

evaluación de diversidad genética con 36 marcadores moleculares microsatélites a través

de la técnica High Resolution Melting (HRM) de PCR en tiempo Real (RT-PCR). Esta fase

se llevó a cabo en el Centro de Ingeniería Genética de Plantas (PTRC) de la Universidad de

California. Usando el índice de similitud de Dice-Nei Li y el método de agrupamiento

UPGMA se construyó un el dendrograma de similaridad genética entre los genotipos

evaluados, adicionalemente se empleó el coeficiente de diferenciación genético de Wright

(1978) y un análisis de varianza molecular (AMOVA) para evaluar la existencia de

diferenciación genética entre y dentro de los países de procedencia de las introducciones.

Finalmente se evaluó la interacción genotipo-ambiente de 10 introducciones de tomate

cereza en nueve ambientes. Las 10 introducciones fueron previamente seleccionadas a

través del índice de selección ponderado .j)/Sj]X ijX( [Pj ISi usando las variables

peso promedio de fruto (g/fruto), contenido de sólidos solubles (°Brix) y producción por

planta (kg/pl), con el mismo peso de ponderación (33%) y aplicando una presión de

selección sobre las introducciones con IS>0. Los nueve ambientes estuvieron conformados

por cuatro ambientes artificiales (0 kg/ha, 60 kg/ha, 120 kg/ha y 180 kg/ha de potasio)

Page 16: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

16

establecidos en los ambientes naturales Granjas Montelindo (Palestina) y Tesorito

(Manizales); adicionalmente se evalúo el ambiente Granja CEUNP (Palmira). El diseño

experimental fue bloques completos al azar (10 introducciones), con cuatro bloques, la

unidad experimental fue de 5 plantas efectivas por introducción, sembradas a 1.5m entre

surcos por 0.8m entre plantas. Las variables evaluadas fueron: producción por planta (PFT)

(kg/pl), Número de frutos por planta (NFT), peso promedio de fruto (PPF) (g/fruto),

contenido de sólidos solubles (CSS) (°Brix), contenido de vitamina C (mg/100 gpf) (VitC)

y contenido de licopeno (µg/gpf) (LYC). La información se analizó mediante análisis de

varianza individuales por localidad y combinado de los nueve ambientes empleando el

procedimiento GLM de SAS (SAS Institute Cary N.C). La estimación de la estabilidad y

adaptabilidad de los genotipos se realizó a través de las metodologías de Eberhat y Rusell

(1996) y AMMI (Additive Main Effects and Multiplicative Interaction Analysis). Seis

componentes principales explicaron el 80.39% de la variabilidad morfológica de las

introducciones evaluadas. Con el índice de similitud de Dice-Nei Li y el método de

agrupamiento UPGMA se diferenciaron las introducciones sin conservar un patrón de

distribución que obedezca a la zona geográfica de procedencia. Se encontró un coeficiente

de diferenciación genética (Fst=0.3474) evidenciando una gran diferenciación genética de

las introducciones; las procedentes de Brasil, Ecuador y Perú fueron las más diversas

genéticamente presentando el 100% de los loci polimórficos. El análisis de varianza

molecular indicó una variación del 11% entre grupos y del 89% dentro de los grupos. La

amplia variabilidad genotípica y fenotípica de las introducciones evaluadas permitió la

selección de introducciones para el mejoramiento genético en tomate por caracteres

asociados a la producción y calidad del fruto y que, por medio de análisis de estabilidad

con los modelos, Eberhart y Russell y AMMI permitió la identificación de los ambientes

semejantes y contrastantes y la discriminación de los genotipos que más contribuyeron a la

interacción. Los ambientes de 180 kg/ha y 120 kg/ha (Tesorito) fueron favorables para la

expresión de los caracteres de producción (PFT, NFT y PPF) asociando genotipos

específicos como Testigo, IAC1621, IAC391 y IAC1688 con producciones por planta

mayores a 1.39 kg/pl; y PAL y M120K ambientes favorables para la expresión del

licopeno que determinaron como genotipos específicos a LA2692, IAC1624 y IAC1688

con contenidos de licopeno de 47 μg/gfruto, 41.09 μg/gfruto y 37.55 μg/gfruto

respectivamente. Lo anterior es útil para la selección de localidades claves de selección y

evaluación en programas de mejoramiento.

Page 17: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

17

JUSTIFICACIÓN

El tomate es originario de la Región Andina de Chile, Bolivia, Perú, Ecuador y Colombia.

Gran parte de la diversidad del tomate se encuentra en sus formas silvestres, siendo las más

importantes Solanum lycopersicum L. var. cerasiforme y S. pimpinellifolium., (Vallejo,

1999; Nuez, 1999), por su variabilidad para las características de calidad del fruto (sabor,

aroma, coloración y la textura) y alto contenido de antioxidantes (vitamina C, licopeno y β-

caroteno) (Nuez, 1999). Por su parte, el mercado nacional e internacional es cada vez más

exigente en productos de calidad, libres de contaminantes y alto valor nutritivo.

Generalmente se han priorizado objetivos como el aumento en la producción, resistencia a

patógenos y calidad externa, habiendo sido más descuidada la calidad interna (Nuez,

1999).

La calidad incluye tanto aspectos externos como el tamaño, forma, color, ausencia de

manchas y defectos y uniformidad, como aspectos internos relacionados con el sabor,

aroma, acidez, contenido de sólidos, contenido de vitaminas, color, consistencia de la

pulpa y más recientemente el contenido de compuestos antioxidantes como vitamina C,

licopeno y β-caroteno (Nuez, 1999). La tendencia actual en la mejora genética está

orientada a incorporar cualidades como el color, firmeza, sabor y alto contenido en

carotenoides en los nuevos cultivares comerciales. Todas estas características de calidad,

se encuentran en mayor proporción en los cultivares tradicionales frente a los actuales en

los que ha primado la productividad y las características agronómicas de la planta antes

que la calidad de fruto (Valcárcel, 2009). La adaptación de los tomates cereza proveen una

alta posibilidad de incluirlos en programas de mejoramiento, aprovechando sus valiosas

características en cuanto a la diversidad genética para la elección de parentales, y teniendo

en cuenta su amplia diversidad geográfica (Medina y Lobo, 2001).

En contraste con lo anterior, la caracterización de la biodiversidad de los recursos

fitogenéticos está considerada entre las líneas de investigación estratégicas en el ámbito

mundial debido a que se establece como la base para la solución de los problemas actuales

de los cultivos, la adaptación a los cambios climáticos y el desarrollo de nuevas

alternativas en la producción (Virk et al., 1995). Según Abadie y Berretta (2001), el valor

de las colecciones de recursos fitogenéticos reside en su utilización, las colecciones deben

proveer a los mejoradores de variantes genéticas, genes o genotipos, que les permitan

responder a los nuevos desafíos planteados por los sistemas productivos, siendo para ello

imprescindible conocer las características del germoplasma conservado.

Colombia dispone de introducciones y colectas de tomate cereza que pueden ser utilizadas

en programas de mejoramiento genético, que no han sido evaluados agronómica y

Page 18: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

18

molecularmente, por lo que se desconoce cual es su potencial genético útil y su diversidad

genética para ser aprovechable por los programas de mejoramiento genético, además se

busca salvaguardar la biodiversidad representada por las variedades tradicionales y

especies silvestres parientes de los materiales cultivados. La utilización de este recurso está

sujeta a la previa identificación y selección de introducciones con potencial en base a

caracteres de interés. Por lo tanto es necesario someter a evaluación, germoplasma de

tomate tipo cereza para seleccionar genotipos promisorios con base en rendimiento, calidad

de fruto y contenido de antioxidantes, que responda a las exigencias actuales de la

población y de las nuevas tendencias de producción sostenibles.

La pregunta que se pretende responder con este estudio es: ¿Qué tan grande es la

diversidad genética del tomate cereza para caracteres de calidad de fruto y producción para

el consumo en fresco? y ¿Cómo es la interacción genotipo- ambiente para tomates tipo

cereza?

Page 19: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

19

MARCO TEÓRICO Y ESTADO DEL ARTE DE LA INVESTIGACIÓN

INTRODUCCIÓN

El tomate Solanum lycopersicum L., es la hortaliza más importante en Colombia y en el

mundo. Constituye el 30% de la producción hortícola mundial, con aproximadamente 4,4

millones de hectáreas sembradas y 145.751.507 toneladas de frutos cosechados en el año

2010. En Colombia, la producción de tomate para el mismo año, se reportó en 546.322

toneladas, con un área de 16.227 ha y rendimiento de 33.66 t/ha (FAOSTAT, 2010).

En Colombia se cultiva tomate para consumo fresco y para industria, siendo el primero

más importante desde el punto de vista económico, para su producción, se utilizan

cultivares tipo "chonto" y "milano"; los tipo "chonto" corresponden al 80% de la

producción nacional; y los tipo "milano" representan el restante 20% (Vallejo, 1999). Éste

cultivo presenta diversos problemas como el bajo rendimiento y calidad, carencia de

cultivares nacionales, alta susceptibilidad a insectos plagas, enfermedades y condiciones

adversas de clima y suelo, carencia de tecnologías adecuadas para la producción y el

manejo poscosecha, y altos costos de producción que hacen del mismo una actividad poco

competitiva. Adicionalmente, Colombia depende de la importación de semilla para la

producción de tomate, debiendo importar el 80% de la semilla requerida (Vallejo, 1999).

El mercado nacional e internacional es cada vez más exigente, demandando productos de

calidad libre de contaminantes y exige algo más que buena presentación, abriendo la

posibilidad de aprovechar las variedades tradicionales mediante una adecuada producción

y comercialización, además se salvaguarda la biodiversidad representada en estas, lo cual

concuerda con las nuevas tendencias de producción sostenible (Nuez, 1999). Actualmente,

la búsqueda por calidad interna (nutritiva y organoléptica) es uno de los principales

objetivos del mejoramiento del tomate para mercado en fresco (Roselló et al., 2000). La

clave estaría en comercializar nuevas marcas, que sean garantía de calidad, permitiendo al

consumidor un producto con cierta personalidad organoléptica, cualidades dietéticas,

ausencia de plaguicidas, mejor contenido de antioxidantes entre otros, y podría quedar

satisfecho aún pagando un precio mayor (Nuez, 1999).

La importancia de las variedades de los agricultores y el complejo de los materiales

silvestres han sido ampliamente reconocidos dentro del conjunto de recursos genéticos, los

que han sido definidos como el germoplasma de plantas, animales u otros organismos que

contienen características de valor actual o potencial (Medina y Lobo, 2001). Según Miller

y Tanksley (1990) la mayor parte de la diversidad del tomate se encuentra en sus formas

silvestres, las que presentan variabilidad para las características de calidad del fruto tales

como el sabor, el aroma, la coloración y la textura. Solanum pimpinellifolium: es la especie

silvestre más relacionada con el tomate cultivado, se cruza fácilmente con S. lycopersicum

Page 20: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

20

(Rick, 1978) citado por (Esquinas-Alcázar, 1981). S. lycopersicum var. cerasiforme se

considera la forma silvestre del tomate cultivado.

Los recursos fitogenéticos están considerados como una de las bases para dar solución a

los problemas actuales de los cultivos, la adaptación a los cambios climáticos y el

desarrollo de nuevas alternativas en la producción (Virk et al., 1995). La biología

molecular es una herramienta poderosa para realizar estudios de diversidad genética, que

permite un mayor entendimiento de las relaciones entre especies dentro de un mismo

género, acertada clasificación taxonómica y mayor habilidad para identificar especies y

cultivares. Las herramientas proporcionadas por la biología molecular han permitido

ampliar los estudios de diversidad genética por parte de los mejoradores, por lo que es

importante investigar la variación genética de especies silvestres no caracterizadas y

evaluadas (Graham y Mc Nicol, 1995).

La IGA es la expresión genotípica diferencial a través de ambientes, ella existe cuando no

se puede asociar una desviación producida por un ambiente específico a una variable dada,

sin tener en cuenta al genotipo sobre el que ella actúa (Romagosa y Fox, 1993). La

alteración en el comportamiento relativo de los genotipos, en virtud de las diferencias del

ambiente, se denomina interacción genotipo por ambiente (Borém e Vieira, 2005). Los

estudios de adaptabilidad y estabilidad fenotípica, para fines de mejoramiento, se refieren a

la evaluación de la respuesta diferencial de los genotipos a la variación de las condiciones

del ambiente, lo cual hace necesario la evaluación de los genotipos (híbridos o variedades)

en varios ambientes naturales (semestres, localidades) y artificiales (niveles de nutrientes,

condiciones de estrés) con el objeto de corroborar sus ventajas comparativas a nivel de

adaptabilidad y estabilidad fenotípica, antes de su liberación comercial.

La incidencia de la biotecnología en la mejora, en lugar de disminuir la importancia del

germoplasma, lo acrecienta. Dada su importancia es necesario seleccionar el germoplasma

más adecuado, ya que, gran posibilidad de las respuestas a los problemas y necesidades

actuales de la población, se encuentra en la reserva de germoplasma silvestre, de este

modo podemos aprovechar la biotecnología con todas sus herramientas, como apoyo para

la identificación de materiales élite promisorios, que sirvan de alternativa para suplir en

buen porcentaje las exigencias y necesidades de los mercados actuales. La optimización de

los rendimientos y de la calidad sugiere una tendencia hacia una especialización varietal en

función de las regiones agroclimáticas y de la forma de cultivo, implicando el desarrollo de

un espectro amplio de variedades.

IMPORTANCIA DEL TOMATE CEREZA

Actualmente, la búsqueda por calidad interna (nutritiva y organoléptica) es uno de los

principales objetivos del mejoramiento del tomate para mercado en fresco (Roselló et al.,

2000). La calidad incluye tanto aspectos externos como el tamaño, forma, color, ausencia

Page 21: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

21

de manchas y defectos, uniformidad y marcas características del tipo (por ejemplo

acostillado), como aspectos internos relacionados con el sabor, aroma, acidez, contenido de

sólidos, contenido de vitaminas y color y consistencia de la pulpa. Hasta el presente se ha

atendido más a la calidad externa que a la interna, pasando aquella a ser sinónimo de

calidad. Si bien la calidad aparente o presentación del producto se ha mejorado en los

nuevos cultivares, en muchos casos se ha producido el fenómeno inverso respecto a la

calidad organoléptica (Nuez, 1999).

El mercado demanda tomates con elevada calidad organoléptica, deseando que los nuevos

cultivares incorporen o se desarrollen a partir del color, firmeza de fruto, sabor, sólidos

solubles (° Brix) y contenido de antioxidantes como vitamina C, licopeno, β-caroteno y

otros en mínimas cantidades, que al parecer ejercen una acción sinérgica para lograr los

efectos positivos que se le atribuyen en la salud, dichos caracteres se encuentran en mayor

proporción en determinadas variedades tradicionales (Válcarcel, 2009; Macua et al., 2008).

Una de las variantes que más éxito ha tenido en los últimos años entre los consumidores ha

sido el tomate cereza, llamado así por su tamaño y forma redonda. El tomate cereza se ha

difundido ampliamente en los mercados para su uso en ensaladas, convirtiéndose de ese

modo en una alternativa interesante para el agricultor (Macua et al., 2008).

A nivel general, el tomate cereza se diferencia de los cultivares tipo "chonto" por los

valores expresados en caracteres de producción como peso promedio de fruto, número de

frutos por racimo, número de flores por racimo y número de racimos por planta; y en

caracteres de calidad de fruto como contenido de sólidos solubles, diámetro de fruto, color

exterior del fruto, contenido vitamina C, licopeno y β-caroteno, en la tabla 1 se presentan

algunas de las diferencias entre estos caracteres de interés agronómico para el tomate

cereza y el tomate chonto.

Tabla 1. Diferencias entre caracteres de interés agronómico en el tomate cereza y el

tomate chonto.

Carácter Tomate cereza Tomate chonto

Peso promedio del fruto 10 a 30 g (2) 60 a > 80 gr(6)

Número de frutos por racimo 15 a 50 (1) 6 a 8 (8)

Número de flores por racimo 12 a 117 (3) 9 a 10(9)

Número de racimos por planta 10 a 13 (4) 8 a 9 (8)

Contenido de sólidos solubles (° Brix) 5.4 a 8.7 (5) 3.4 a 4.3 (7)

Diámetro de fruto (cm) 1 a 3 (2) >4.7 (6)

Color exterior del fruto Rojo intenso (2) Rojo (8)

Vitamina C (mg/100 gpf) > 57 (10) 20 (12)

Licopeno (mg/100 gpf) > 10 (11) 1.82 (13

β-caroteno (µg/g) 3.0 (11) 1.44 (13)

Page 22: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

22

Fuente. 1. Infoagro, (2009), 2. Nuez, (1999), 3. Boada y Mejía (2009), 4. Aristizabal (2009), 5. Macua et

al., (2009), 6. www.fao.org, 7. Márquez y Cano (2005), 8. Henao Y Serna (2009), 9. Betancur y Fernández

(2008), 10. Miller and Tanksley (1990), 11. Rodríguez (1999), 12. Jaramillo y Atehortúa (2002). 13. Roselló

et al. (2005).

Actualmente se cultivan las variedades botánicas cerasiforme y S.pimpinellifollium para

obtener el producto conocido como tomate cereza, como resultado de la variabilidad

natural existente, de la gran atracción económica de un cultivo en expansión, de las

distintas zonas y condiciones productivas en países muy diversos, del conocimiento

genético existente y del desarrollo de técnicas biotecnológicas de avanzada, se ha generado

un intenso mejoramiento durante las últimas décadas, resultando cierto número de

cultivares que poseen características apropiadas para fines muy específicos. Algunos

cultivares del tipo cereza o cocktail que se han obtenido para el mercado son: Smoll Fry,

Super Sweet 100, Sweet Cherry y Sweet Chelsa (Azevedo, 2006). La Importancia que la

Unión Europea y Estados Unidos le están asignando a una producción más saludable y

sostenible de alimentos, hace que el desarrollo de iniciativas en torno a la producción

orgánica y al uso sostenible de los recursos fitogenéticos sea un reto para los países en

desarrollo (precisamente los de mayor riqueza biológica), que quieran mejorar su economía

(Cestoni et al., 2001).

Área y volumen de producción.

En España, el tomate orgánico tipo cereza ocupa diez veces menos superficie y alcanza una

cotización diez veces mayor que la del cultivo convencional; presenta rendimientos de 17

t/ha pudiendo aumentar, produciéndolo en invernadero, ya que dependiendo del nivel de

tecnificación de éste, las producciones convencionales oscilan entre 4.44 y 17.54 kg/m2

(Navejas, 2002; Berenguer et al., 2003a; Márquez y Cano, 2005).

En España, el cultivo de tomate cereza ha crecido espectacularmente, sobre todo en la

provincia de granada (España), donde se cultivan 367 de las 576 ha que se estima se

dedican a él en el territorio español peninsular. El volumen exportado a los países de la UE

superó las 30.000 t en el año 2002, de las que más del 50% se destinaron al Reino Unido,

mercado que cada año tiene un aumento importante del consumo importante del consumo

dentro de este segmento del tomate (Berenguer et al., 2003b).

La evolución de las exportaciones en toneladas de tomate cereza de Almería España para

los años 1991 y 1992 fue de 609 toneladas, frente a un total de 51849 toneladas de tomate

de mesa (se estima que el tomate cereza representa el 1.17% de las exportaciones totales de

tomates). Los principales países de destino del tomate cereza en la Comunidad Económica

Europea (CEE) son en su orden Francia, Alemania, Italia, Holanda, Reino Unido, Bélgica

y Portugal (Gómez, SF).

El volumen de producción de productos exóticos y gourmet en España, dentro de los que

se encuentra el tomate cereza fluctúo de 41,935 a 27,454 toneladas desde 1996 hasta

Page 23: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

23

mediados de 1999; alcanzando valores de U$41‟653.000 y U$48‟961.000

respectivamente. Adicionalmente conocemos que Las exportaciones hortofrutícolas de

Colombia a dicho mercado (excluyendo el banano) se concentran en frutas frescas,

especialmente frutas exóticas (CCI, 2001).

En México, se estima que hay unas 5.000 hectáreas bajo invernadero (principalmente en

las zonas de Baja California Sur, Guanajuato, Jalisco, estado de México, Sonora y

Yucatán) dedicadas fundamentalmente a la producción de tomate bola, cereza, pepino,

calabaza y melón. Algunos esfuerzos por parte de gobiernos estatales se han dirigido a

grupos sociales bien organizados, como en el caso de Sonora, donde con una inversión de

6 millones de dólares. Se habilitaron invernaderos para producir, empacar y exportar 1.300

toneladas de tomate bola, cereza, pepino europeo y pimiento morrón, beneficiando a más

de 2300 socios, esfuerzos similares, aunque de menor magnitud, se han venido

desarrollando en Hidalgo y otras entidades federativas con mucho éxito a través de apoyos

de gobiernos municipales y del Programa de Alianza para el Campo (Higuera, 2004).

La producción de tomate cereza en México ha venido aumentando fuertemente, para el año

1995 el país reportó una producción de 5761 toneladas, pasando en seis años (año 2001) a

producir 4.96 veces más, generando 28.589 toneladas de tomate cereza y se empieza a

notar el interés en la producción orgánica del mismo producto, con un volumen de

4.487.93 toneladas (Martínez-Carrera et al., 2007). La producción orgánica nacional de

tomate cereza en México en el año 2003, se llevó a cabo en 402 ha con rendimientos

promedios de 3.05 t/ha y con un precio 3.331 veces mayor que el convencional (Márquez

et al., 2006).

El volumen de producción de tomate cereza en México para el año 2004 fue de 54,592

t/año siendo superior al de cacao (43,974 t/año), ajo (47,917 t/año), un poco superior al del

chícharo (53,717 t/año), y un poco inferior al de las hortalizas (62,487 t/año) (Martínez-

Carrera et al., 2007).

En Cuba el tomate cereza Lycopersicon esculentum var. cerasiforme (Dunal) A. Gray

figura con cuatro variedades comerciales. Se ha desarrollado un pequeño número de

nuevos mercados y se están realizando esfuerzos para desarrollar nuevos mercados de

tomate cereza que incluyan 3 variedades locales y una variedad local nueva (FAO, 2008).

Por su lado Argentina reportó exportaciones de 6 toneladas de tomate cereza para el año

1999 (García, 2008).

En Colombia el Ministerio de Agricultura (2008), invirtió $7.500 millones en la

construcción de 11 invernaderos de alta tecnología dirigidos por Corpoica con un área de

38.128 m2, en los departamentos de Cauca, Cundinamarca, La Guajira, Antioquia,

Córdoba, Magdalena y Valle, para producir hortalizas y frutas de alto valor comercial:

espárrago, pimentón de colores, albahaca, cebollín, estragón, lechuga, maíz dulce,

Page 24: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

24

calabacín, guisante, tomate cereza, tomate chonto, tomate platino, berenjena, ají dulce,

pepino, fresa y melón (Fernández 2008).

La demanda principal del tomate cereza esta en relación directa con los productos

orgánicos. La demanda de origen latinoamericano, proviene de los mercados de los

EE.UU., Canadá y varios de los países de la Unión Europea, cuyos consumidores están

dispuestos a pagar un sobreprecio por algunos de éstos. Los sobreprecios que pagan los

consumidores de siete países europeos por algunos productos orgánicos como el tomate

cereza van desde el 20% en Alemania hasta un 94% en Finlandia (García, 2008).

Valor de la producción

Las importaciones de tomate cereza o cereza a los Estados Unidos para el periodo de 1999

a 2001 fluctuaron entre 21158 kg y 40479 kg con valores de U$ 28970 y U$ 50222

respectivamente (Cestoni et al., 2001).

El valor de las importaciones estadounidenses de tomate cereza han sido del orden de los

U$ 30.127.000 por un volumen de 31.119 toneladas para el año 2007, siendo el principal

abastecedor México con el 98% del volumen total importado (www.usitc.gov, 2007).

Florida es uno de los estados internos de los EEUU, proveedores de tomate cereza, para el

período de 1990 a 1996, reportó un valor promedio de U$ 610.58 por tonelada frente a un

valor promedio de U$ 556.63 por tonelada para el mismo período en la región de Sinaloa

(uno de los mayores productores de tomate cereza de México), las exportaciones hortícolas

de México a los Estados Unidos, se concentran en los meses de invierno y parte de

primavera, en 1995 se exportó durante los primeros cuatro meses del año (enero–abril) el

71% del valor de jitomate, el 70% del de fresa y el 67% del resto de las hortalizas

(Schwentesius y Gómez, 1997).

Los costos de cultivo de tomate cereza bajo invernadero en España para el cultivar

“Conchita”, alcanzan valores desde los 5,788 euros hasta 11,311 euros/m2 según la época

del año y con producciones de 9,38 y 17,54 kg/m2, con costos de producción promedio en

euros por kilogramo de 0,617 y 0,645 respectivamente (Berenguer et al., 2003a).

El valor unitario de tomate cereza reportado por los principales países exportadores para

los Estados Unidos y la Unión Europea (2007) expresados en U$/t. fueron: México

(1.741), Israel (3.233), Canadá (3.500), República Dominicana (1.529), Holanda (1.556) y

España (1.666) obteniendo un promedio general de U$ 2.204,17/t producida

(www.usitc.gov, 2008).

Países productores

Los principales países productores de tomate y que en los últimos años han incursionado

en el mercado del tomate tipo cereza se detallan con sus respectivas producciones en la

tabla 2. Los países de mayor volumen de exportación de tomate cereza son España y

México, los cuales gracias a su posición geográfica aprovechan los grandes mercados de

Page 25: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

25

importación como lo son Alemania, Francia y Reino unido en la Unión Europea, surtidos

por España, y Estados unidos abastecido principalmente por México (Tabla 3).

Tabla 2. Principales países productores de tomate (Producción total de tomate y

producción estimada de tomate cereza en miles de toneladas)

País Producción total de tomate

(Miles t)

Producción estimada de tomate

cereza (Miles t)

China 20.000 ------

Estados Unidos 10.000 117

India 8.000 93.6

Turquía 7.000 81.9

Egipto 7.000 81.9

Italia 6.000 70.2

España 5.000 58.5

Brasil 3.000 35.1

Irán 3.000 35.1

México 2.000 23.4

Fuente: www.fao.org, 2010, modificado por autor.

Tabla 3. Principales puntos de importación y exportación a nivel mundial. (Volúmen

total de tomate (t) y volumen estimado tipo cereza (t)).

Tomate

total (t)

Tomate

cereza (t)

Exportaciones Importaciones

500.000

1millón 5850- 11700

España, México,

Holanda

Alemania, Estados Unidos

(EEUU)

200.000-

500.000 2340- 5850 Ninguno Francia. Reino Unido

100.000-

200.000 1170- 2340

Bélgica, Marruecos,

EEUU, Jordanía.

Holanda, Rusia, Canadá,

Arabia.

30.000-

100.000 351- 1170

Turquía, Italia, Siria,

Francia, Paraguay

Albania, Emiratos Árabes

Unidos, Suecia, Australia,

República Checa, Polonia,

Suiza, Italia, Kuwait.

Menos de

30.000 Menos de 351 El resto del mundo El resto del mundo

Fuente: www.fao.org, 2010 (modificado por autor).

Las mayores tasas de crecimiento en las importaciones de hortalizas de Estados Unidos las

registró Holanda, que exporta principalmente chile bell y tomate tipo cereza de

Page 26: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

26

invernadero. Los principales productos de exportación de Canadá a Estados Unidos son

zanahoria, cebolla, chile bell y jitomate (Schwentesius y Gómez, 1997).

La participación de México y la de Florida en los meses de invierno, en los mercados de

Estados Unidos de jitomate, pepino, chile bell y calabacita durante el período de 1980-

1981 a 1995-1996 en los meses de octubre a junio, marcan los meses de mayor

competencia entre ambos oferentes (Schwentesius y Gómez, 1997). Productos como

tomates cereza, mezclas de vegetales orientales, diversos minivegetales y hierbas, así como

pepinos y pimentones de invernadero, entre otros, se producen en California durante

algunos meses y algunos se importan durante el resto del año para extender la oferta,

mientras que en otros esta oferta es sólo estacional (CCI, 2002).

Senegal en el occidente de África, cuenta con un pequeño pero creciente sector exportador

hortícola. Las principales exportaciones a los mercados europeos consisten en: porotos

verdes (5.600 toneladas), tomates cereza (3.400 toneladas), hortalizas exóticas (500

toneladas) y mangos (3.000 toneladas) (Eurepgap, 2004).

Los principales países exportadores de tomate cereza han sido, España, México, Países

Bajos, Jordania, Turquía, Siria, Bélgica, Estados Unidos de América, Marruecos, Canadá y

Francia. Estos 11 países son los que exportan el 85.22% del total mundial exportado que

corresponde a 4,893.94 miles de toneladas para el 2005 (Mincomercio, 2007)

Países importadores

Las importaciones estadounidenses de hortalizas frescas han crecido rápida y

continuamente, registrando un crecimiento del 4.3% anual con un coeficiente de

importación del 14.5% para el año 1995. Los principales abastecedores hortícolas son

México, con una participación promedio de 82.5%; Canadá con el 5.7% y Holanda con el

4.7% (Gutiérrez, 2009). Las importaciones estadounidenses de tomate cereza han

permanecido constantes durante los años 2005 y 2006 con una cantidad de 31.732

toneladas, siendo el principal abastecedor México con el 98% del volumen total importado,

sin embargo Israel, a pesar de su distancia geográfica, proveyó 445 toneladas para el

mismo período, para el año 2007 el volumen declinó en un 12% pasando a un valor de

27.349 toneladas. (www.usitc.gov, 2007 y 2008)

El tomate cereza que importa Alemania es en su mayoría holandés, español, belga e

italiano. El tomate de importación francés es español y la mayoría marroquí. En Reino

Unido, el tomate español representa un mayor porcentaje de las importaciones seguido por

el holandés. Holanda se caracteriza como clásico re-exportador del tomate español. En

cuanto a los productos importados los precios son muy altos en especial los de ciertos

vegetales que son casi de lujo (tomates cereza, calabacines, berenjenas entre otros)

Page 27: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

27

(FAOSTAT, 2010).Los principales importadores de tomates, dentro de los que se incluye

el tomate cereza son: Estados Unidos, Canadá, Alemania, Francia, Holanda, Reino Unido y

Bélgica (Tabla 2). El tipo de tomate cereza se está convirtiendo en una hortaliza de

consumo cotidiano que va ganando espacio en los lineales de las grandes superficies, pues

su introducción se está produciendo a un ritmo acelerado (Mincomercio, 2007).

RECURSOS GENÉTICOS DEL TOMATE CEREZA

La caracterización de la biodiversidad de los recursos fitogenéticos está considerada entre

las líneas de investigación estratégicas a nivel mundial debido a que se establece como la

base para la solución de los problemas actuales de los cultivos, la adaptación a los cambios

climáticos y el desarrollo de nuevas alternativas en la producción (Virk et al., 1995).

Actualmente existe una considerable brecha entre el número de materiales conservados en

bancos de germoplasma y el de aquellos de los que se tienen datos de caracterización y

evaluación, estimándose a nivel mundial un 80% de muestras sin datos de caracterización y

un 95% sin datos de evaluación agronómica. El valor de las colecciones de recursos

fitogenéticos reside en la utilización que de ellas se haga, al conocer el valor agronómico

de los materiales, para producir nuevos cultivares, domesticar nuevas especies y desarrollar

nuevos productos, para el beneficio de las actividades productivas (Abadie y Berreta,

2001).

El tomate es una planta dicotiledónea, perteneciente a la familia Solanáceas y al género

Solanum; Solanum lycopersicum L., es la especie cultivada y posee nueve especies

silvestres relacionadas, las cuales son originarias de la Región Andina de Chile, Bolivia,

Perú, Ecuador y Colombia, las formas silvestres de Solanum más promisorias son S.

lycopersicum var. cerasiforme y S. pimpinellifolium (Vallejo, 1999; Nuez 1999). Según

Miller y Tanksley (1990) la mayor parte de la diversidad del tomate se encuentra en sus

formas silvestres, las que presentan variabilidad para las características de calidad del fruto

tales como el sabor, el aroma, la coloración y la textura.

Las plantas de tomate pajarito, se encuentran generalmente en pequeños grupos que

contienen entre 1 y 20 plantas las cuales tienden a la autopolinización pero también se

cruzan ocasionalmente con sus vecinas y con la especie relacionada Lycopersicon

pimpinellifolium (Rick, 1958).

Según Medina y Lobo (2001), el tomate tipo cereza es considerado como el precursor del

tomate de mesa comúnmente cultivado siendo una planta comúnmente cultivada en

antejardines o huertas caseras. Harlan y De Wet (1971, citados por Vallejo, 1999),

reconocieron al tomate y a sus parientes silvestres dentro del género Lycopersicon y

basados en el concepto biológico de especie lo dividieron en tres conjuntos génicos: un

conjunto génico primario (GP1), al cual pertenecen las especies L. esculentum, L.

esculentum var. cerasiforme, L. pimpinellifolium y L. cheesmanie; un conjunto génico

Page 28: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

28

secundario (GP2), al cual pertenecen las especies: L. hirsutum, L. parviflorum, L.

chmielewskii, L. pennelli; y un conjunto génico terciario (GP3) al cual pertenecen las

especies: L. peruvianum y L. chilense.

Solanum pimpinellifolium: es la especie silvestre más relacionada con el tomate cultivado.

Es originaria de los Andes peruanos y ecuatorianos, costa del Perú y nororiente de Ecuador

y Perú. Está constituída por plantas anuales o perennes, con pubescencia diminuta. Se

cruza fácilmente con S. lycopersicum (Rick, 1978) citado por (Esquinas-Alcázar, 1981).

Aunque ésta especie es autógama, presenta varios grados de alogamia facultativa, con

diferencias en las distintas regiones. S. lycopersicum var. cerasiforme: se considera la

forma silvestre del tomate cultivado. Sus frutos tienen dos lóculos de forma globosa. Es

originaria de la zona Andina del Ecuador y Perú (Esquinas- Alcázar, 1981).

Las formas silvestres de “tomate cereza”, Lycopersicon esculentum var. cerasiforme, son

originarias del Perú, migraron a través de ecuador, Colombia, Panamá y América Central

hasta llegar a México (Vallejo, 1999; Peralta and Spooner, 2006). La variedad botánica

cerasiforme, llamado tomate pajarito, tomate cereza, de aliño, vagabundo o tipo cereza, es

considerado como el precursor del tomate de mesa comúnmente cultivado, corresponde a

una planta que se puede encontrar en antejardines o huertas caseras (Medina y Lobo,

2001). Recientes estudios han mostrado que las plantas conocidas como „cerasiforme‟ son

una mezcla de tomates silvestres y cultivados en lugar de ser ancestros de los cultivares

actuales (Peralta et al., 2006). Los taxones silvestres S. esculentum var. cerasiforme y S.

pimpinellifolium poseen fruto de menor tamaño y peso que los cultivares comerciales pero

de alta calidad, siendo además de fácil cruzamiento con la variedad domestica (Rick 1979).

Algunos estudios de caracterización y evaluación en tomate cereza

Rodríguez- Burruenzo et al. (2003), evaluaron 59 introducciones procedentes de Norte

América, sembradas en Valencia (España) bajo invernadero caracterizadas por cuatro

atributos del fruto (peso promedio de fruto, color predominante del fruto maduro, tamaño y

forma predominante del fruto) usando los descriptores IPGRI (1996), y encontraron un

alto grado de variación para los caracteres estudiados, varios de ellos, en particular para

color del fruto mostraron un control mono y oligogénico. Sin embargo a pesar del

incuestionable valor de las variedades de América del Norte, la base genética es estrecha.

Cuartero et al. (2000), evaluaron recursos genéticos de Solanum de Andalucía España bajo

invernadero, las variables medidas fueron: Habito de crecimiento, producción/planta (g),

peso promedio de fruto (g), forma del fruto, color del fruto y valoración global. La mayoría

de las introducciones (57/59) fueron de hábito indeterminado, las producciones fueron muy

variables presentando valores entre 467 g/pl hasta 5450 g/pl, en la forma del fruto

predominaron los frutos redondos y ligeramente alargados y en el color de fruto el color

más observado fue el rojo.

Page 29: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

29

Lobo y Medina (1994), evaluaron fenotípicamente cultivares latinoamericanos de tomate

con base en un procedimiento multivariado canónico discriminante para 12 características

cuantitativas dentro de las que se encontraban: número de pétalos/ flor, tamaño de fruto,

número de lóculos/fruto, ancho de pericarpio, número de flores/inflorescencia, y contenido

de sólidos soluble en el fruto; dichas variables explicaron el 66% de la variabilidad de los

cultivares evaluados. Nuez (1991), caracterizó 8 introducciones de tomate tipo cereza con

producciones entre 200 y 1417 g/pl y peso de fruto de 3 a 11 g. todos los materiales

evaluados fueron de crecimiento indeterminado y frutos lisos, rojos y redondos.

Medina y Lobo (2001), estudiaron la variabilidad morfológica de 39 caracteres

cualitativos y 11 cuantitativos en 82 introducciones de tomate cereza en el departamento de

Antioquia, encontrando una amplia variabilidad cualitativa y cuantitativa señalando un

gran potencial para realizar mejoramiento de este tipo de tomate o para introgresar genes a

materiales de frutos grandes. Restrepo y Vallejo (2003), evaluaron 25 introducciones de

tomate provenientes de los departamentos del Cauca, Valle del Cauca, Eje Cafetero,

Antioquia, Huila y Santander obteniendo la conformación de tres grupos: el primero

conformado por la var. cerasiforme; el segundo constituido por todas las introducciones de

tomate tipo "chonto" y el tercero, por el tomate tipo "chonto" var. Río Grande. Garzon

(2011), evalúo 36 introducciones de tomate cereza del banco de germoplasma UNAPAL,

encontrando que las introducciones IAC426, LA1314, LA1480, LA1307 y LA1311-1

conformaron el grupo con rendimientos altos y peso promedio de fruto óptimos para ser

usados en los programas de mejoramiento para este tipo de tomate. Las introducciones que

presentaron peso promedio de frutos bajos son las que tienen más contenido de licopeno y

vitamina C, destacándose las introducciones LA 2841, LA 4133, LA 1461, LA 3842 y

Roldanillo.

En cuanto al potencial de uso del germoplasma de las colecciones, es importante identificar

fuentes de resistencia a estreses bióticos y abióticos, alta calidad nutricional y

germoplasma de utilidad para la agricultura ecológica; dirigir los programas de

mejoramiento a la obtención de variedades resistentes a plagas y tolerantes a otros factores;

el acercamiento de los programas de mejora a las demandas reales de los productores, si es

posible, incorporándolos en las parcelas de selección, dado que para la diversificación, una

de las prioridades más importantes es facilitar el acceso de los productores a la diversidad

de los bancos de germoplasma, así como a las variedades obtenidas en los programas de

mejoramiento, adaptadas a las zonas agroecológicas específicas para su aprovechamiento

(FAO, 2008).

Page 30: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

30

PARÁMETROS DE CALIDAD DEL TOMATE CEREZA

La calidad incluye tanto aspectos externos como el tamaño, forma, color, ausencia de

manchas y defectos, uniformidad y marcas características del tipo (por ejemplo

acostillado), como aspectos internos relacionados con el sabor, aroma, acidez, contenido de

sólidos, contenido de vitaminas, color y consistencia de la pulpa (Nuez, 1999). Las

características relacionadas con las demandadas por el mercado son: forma, color, tipo de

inflorescencia, peso promedio del fruto (Nuez, 1991).

Color y antioxidantes

En el siglo XIX, tanto los científicos en Inglaterra, como en los Estados Unidos de

América, creían que el tomate causaba cáncer. Finalmente, esta teoría fue descartada y

como consecuencia las propiedades anticancerosas del tomate recientemente han sido

reconocidas, los altos niveles de licopeno y antioxidantes encontrados en el tomate están

muy correlacionados con el descenso en riesgo de canceres en el sistema digestivo, útero,

próstata y páncreas en los seres humanos (Jones, 1999). El color es una de las

características más importantes de la calidad, para el consumidor es un indicador de la

calidad gustativa, el color de los tomates rojos depende básicamente de su contenido de

licopeno y en menor medida del β-caroteno, S. lycopersicum var. cerasiforme, S.

pimpinellifolium y S. cheesmanii podrían ser usados en la mejora de frutos de color rojo

como fuentes de genes para alto contenido en licopeno, además el contenido de β- caroteno

es 3 a 4 veces superior al del tomate rojo normal (Nuez, 1999).

El β- caroteno es un carotenoide presente en los frutos de tomate, el cual tiene una menor

importancia que el licopeno puesto que constituye solamente el 7% del contenido total del

tomate (Bilton et al., 2001). El licopeno pertenece a la familia de antioxidantes llamados

carotenoides, los cuales aportan a ciertas frutas y vegetales sus colores distintivos. Se cree

que los carotenoides tienen una amplia serie de efectos beneficiosos sobre la salud. El

licopeno es un carotenoide que contiene una variedad de compuestos que están

relacionados entre sí, llamados isómeros. Los isómeros comparten una misma fórmula

química, pero tienen diferentes estructuras químicas. En el caso de los tomates, los

diferentes isómeros de licopeno desempeñan una parte importante en los procesos que

determinan el color del fruto (Schwartz, 2010).

Algunos estudios se han enfocado en el rol de los carotenoides y especialmente del

licopeno como el mayor carotenoide en el tomate y en sus productos y su rol en la

prevención de algunas enfermedades como las cardiovasculares y el cáncer, haciendo que

esta especie sea considerada como alimento funcional, el contenido de licopeno varía

significativamente entre las variedades de tomate y es influenciada por el ambiente

(Stamova et al., 1998; Kuti y Konuru, 2005). Los tomates tipo de cereza presentan el

mayor contenido de licopeno; tanto cultivados en campo abierto como en invernadero;

contiene diversos nutrientes y moléculas como, ácido ascórbico, vitamina E, flavonoides,

Page 31: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

31

ácidos fenólicos y carotenoides, los dos principales carotenoides en frutos de tomate son

licopeno, que imparte el color rojo del tomate, y β-caroteno, que representa

aproximadamente el 7% del contenido de carotenoides de tomate (Kuti y Konuru, 2005).

El tomate crudo tiene un alto nivel de licopeno, sin embargo, la información sobre los

cambios del contenido de licopeno en el tomate durante la cocción es limitado, el

porcentaje de licopeno retenido en la mezcla de tomate disminuye con el tiempo y la

temperatura, siendo inestable cuando se expone a temperaturas de cocción superiores a 100

◦ C (Mayeaux, 2006, Oikonomakos, 2005.)

Se sabe que el gen hp (high pigment) produce un incremento del 40% en la actividad de la

vitamina A. S. peruvianum reporta doble contenido de vitamina C que el tomate normal,

pero tiene escaso éxito comercial posiblemente por su baja producción (Nuez, 1999). La

especie S. pimpinellifolium reporta altos contenidos de sólidos solubles y contenido de

vitamina C componentes primordiales para la calidad interna del tomate (Roselló et al.,

2000). Factores como los anteriores permiten abrir perspectivas promisorias para el cultivo

del tomate cereza, el cual comienza a ocupar lugar preponderante entre las hortalizas que

se cultivan en el mundo por ser un producto muy apetecido ya que tiene un alto contenido

en vitamina C (superior a 57 mg/100gpf) (Raffo et al., 2003). Estudios sobre características

nutricionales del tomate cereza bajo invernadero reportan que esta especie contiene altos

niveles de antioxidantes (licopenos) y una alta habilidad antioxidante, con niveles de ácido

ascórbico altamente variables pero está dentro de los rangos deseables de vitamina C (50 al

120% de la recomendación diaria que es de 60 mg), adicionalmente provee del 12 al 25%

de la vitamina A diaria recomendada lo que lo hace muy apetecible para el mercado (Raffo

et al., 2003).

Boches and Myers (2007), evaluaron Nueve variedades comerciales de tomate cereza

(testigo cultivar Daniela) para medir la presencia de componentes fenólicos, el licopeno y

la actividad antioxidante, los componentes fenólicos fueron caracterizados como

flavonoides (quercetina, kaempferol y naringenina) y ácidos hidrixicinámicos, los cuales

encontraron que la actividad de los extractos de tomate mostró variación con la variedad de

tomate y los métodos usados para la extracción de los mismos. Los mismos autores

describieron que el licopeno incrementa las propiedades antioxidantes con la presencia de

polifenoles, se considera que los efectos benéficos del tomate pueden ser atribuidos a la

acción sinérgica positiva in vivo entre el licopeno y otros constituyentes tales como la

naringenina. De tal modo que el aislamiento o extracción de componentes individualmente,

no garantiza el mismo efecto benéfico que logra el fruto in vivo.

Stamova et al. (1998), evaluaron 35 líneas de tomate determinado por sus carotenoides

totales, β-caroteno y contenido de licopeno en frutos de tomate cosechados en el estado

rojo full, el contenido de carotenoides fue determinado usando espectrofotometría; la

concentración de carotenoides totales, incluyendo el β-caroteno y licopeno no fue muy alta

Page 32: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

32

y fue bastante variable: 2.79 - 8.10 mg/100 gpf para carotenoides totales, 0.24 - 1.26

mg/100 gpf para β-caroteno y para licopeno de 2.10 - 6.95 mg/100 gpf, valores obtenidos

durante dos meses con altas temperaturas (30-40°C), lo cual demuestra que la síntesis de

licopeno se inhibe a temperaturas por encima de 30° C.

Actualmente, la mayoría de los estudios sobre antioxidantes en el tomate están en función

del genotipo, Kedar (2007) evalúo 12 variedades de tomate israelí, la mayor cantidad de

contenido fenólico se encontró en el cv. Israelí 818, seguido por el cv. Tipo cereza 124 BR,

siendo más alto el contenido fenólico de la piel del fruto de tomate que el de la pulpa del

mismo, concluyendo que existe un gran potencial en las variedades tipo cereza para altos

niveles de antioxidantes. En muchos casos al consumir tomate de mesa tipo chonto o

milano se ha elegido retirar la piel del fruto por posibles trazas de agroquímicos, de

acuerdo con Kedar (2007) es precisamente ésta, la que contiene la mayor cantidad de

compuestos fenólicos benéficos para la salud, mientras que los tomates cereza por ser de

origen silvestre, abren la posibilidad de producirlos orgánicamente, evitando retirar la piel

de los frutos y así poder aprovechar sus ventajas antioxidantes. Numerosos estudios han

evaluado el contenido de carotenoides y la expresión genéticas de alta pigmentación en

tomates, el Tomato Genetics Resource Center (TGRC) mantiene introducciones con alelos

(hp: high pigment) hp-1, hp-1w, hp-2 and hp-2j (Jones et al., 2001).

Los nutricionistas recomiendan entre 3 y 7 mg de licopeno al día, lo que supone alrededor

de siete comidas ricas en productos derivados del tomate por semana, debido a que el

licopeno no se encuentra en muchos alimentos, ya se comercializan en Estados Unidos

zumos enriquecidos con este elemento, no obstante, siempre es mejor recurrir a la dieta

como medio para obtener, no sólo el licopeno, sino todos los nutrientes necesarios para el

buen funcionamiento del organismo, dado que no se considera un efecto independiente del

licopeno, sino una acción sinérgica de los diferentes componentes fenólicos, el responsable

de los efectos benéficos en la salud. Nuestro organismo no produce licopeno, por lo que la

dieta es el único medio para obtenerlo, el tomate y sus derivados son sus principales

fuentes, también encontramos licopeno en la sandía, en el pomelo rojo y en la guayaba en

menores cantidades (Rodríguez, 1999).

Sabor y contenido de sólidos solubles

Nuez (1999), en revisión realizada sobre el sabor del tomate describe que: este carácter,

está determinado principalmente por los niveles de azúcares y ácidos, de manera que al

aumentar los niveles de éstos, aumenta también el sabor. Los azúcares glucosa y fructosa

constituyen el 65 % de los sólidos solubles, mientras que el resto está constituido

principalmente por los ácido cítrico y málico, minerales, lípidos y una pléyade de muchos

compuestos a bajas concentraciones. En consecuencia, un aumento en el contenido de

Page 33: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

33

sólidos solubles produce también un aumento en el sabor. Éste es un carácter muy

influenciado por el ambiente y existe una relación negativa entre producción y contenido

de sólidos. Los frutos de especies de tomate silvestres tienen excelente balance de sabor,

son muy dulces alcanzando valores de 7,0 a 8,0 °Brix y color rojo atractivo. (Cestoni et al.,

2001).

Poysa, (1991). Evalúo la transferencia de genes “altos sólidos” de S. cheesmanii y S.

Chmieslewskii para tomate y encontró una correlación no significativa entre los niveles de

sólidos con el tamaño del fruto, producción de frutos y precocidad, las líneas evaluadas

presentaron sólidos solubles entre 5.9 y 8.5 °Brix; producción de fruto de 8.2 a 37.4 t/ha y

peso promedio de fruto de 10 a 40 g. Por su parte, Raffo et al. (2003), reportó en tomate

cereza evaluado bajo invernadero valores para sólidos solubles y azucares que fluctúan a

través del ciclo pero siempre dentro de unos rangos altos (6.1 °Brix y 3.6 gr/100 gr

respectivamente). Introducciones de S.pimpinellifolium procedentes de Ecuador y Peru

evaluadas por el grupo de mejoramiento genético vegetal de la Universidad Politecnica de

Valencia (España) COMAV además de tres líneas de tomate (FLA7060, NEMA-R y NE-

1), dos variedades españolas (GEVORA and GUADAJIRA) y un híbrido comercial

(CAMBRIA) usadas como controles, reportaron que algunos de los materiales de S.

pimpinellifolium pueden ser promisorios para incrementar el sabor y el contenido de

vitamina C del tomate; los valores de sólidos solubles (SSC) encontrados (máximo de 13.6

°Brix) son mucho más altos que los determinados en estas especies (9.2° Brix) (Roselló et

al., 2000).

Macua et al. (2009), al evaluar variedades industriales de tomate Cereza, obtuvieron

valores de grados °Brix entre 5.47 y 8.71, igualmente, Márquez y Cano (2005),

encontraron en producción orgánica de tomate cereza bajo invernadero, valores de °brix

entre 7.23 y 7.93, en todos los tratamientos. Osuna (1983), menciona que un valor mayor

o igual a 4°Brix es considerado bueno y que existe una correlación directa entre sólidos

solubles y firmeza, por otro lado existe una elevada correlación negativa entre peso del

fruto y los sólidos solubles (Pratta et al 1996), ya que un mayor peso contiene una mayor

cantidad de agua en el fruto, manteniéndose aproximadamente constante el contenido de

sólidos solubles.

Vida postcosecha

La calidad del fruto aumenta con el tiempo que el fruto está asociado a la planta. Los frutos

separados de la planta en estado verde maduro no alcanzan todo el sabor potencial que

consiguen los frutos cosechados con color externo (Kader et al., 1977 citado por Nuez,

1999). Actualmente existen varios mutantes (t tangerine, – r yellow fresh- gf greenflesh –u

uniform ripening - nor non ripening – Nr never ripe, rin ripening inhibitor) todos alargan

o bloquean el proceso de la maduración, por lo que pueden considerarse de larga vida. Sin

embargo, al afectar de uno u otro modo el sistema etileno/receptor alteran varios procesos

coordinados por el etileno, en general con efectos negativos sobre el valor comercial del

fruto (Nuez, 1999).

Page 34: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

34

Lobo et al. (1990), evaluaron la vida postcosecha de S. pimpinellifolium y de hibridos S.

lycopersisum x S. pimpinellifolium en comparación con los cultivares 'Florade' y 'Licato',

los frutos fueron cosechados en estado de madurez fisiológica (verdes); 24 de los 44

genotipos de S. pimpinellifolium y 14 de los 21 híbridos obtenidos S. esculentum x S.

pimpinellifolium tuvieron vida postcosecha por encima de los testigos 'Florade' y 'Licato'.

En la actualidad se observa una deficiencia de calidad en el tomate por la naturaleza de los

nuevos genotipos y/o por la recolección de fruto en un estado excesivamente verde para

prolongar la vida comercial de los mismos. Por esta causa, la vida poscosecha de los frutos

es un carácter altamente apreciado para la comercialización del fruto fresco (Rodríguez-

Burruezo et al., 2003). La principal razón de la pérdida de sabor estriba en que el fruto se

cosecha excesivamente verde, si los frutos se cosechan con color externo rojo no tienen

suficiente vida comercial para permitir su manipulación, embalaje, transporte y venta a

detallistas (Nuez, 1999). Los frutos de especies de tomate silvestres tienen una alta

duración en estante (1 a 5 semanas), conservados a temperaturas de 65 ºF y 85% de

humedad relativa para mantener la calidad (Cestoni et al., 2001).

Otros características distintivas de las especies silvestres

Otros factores distintivos y que dan identidad a especies silvestres como S. lycopersicum

var. cerasiforme y S. pimpinellifolium son: La firmeza del pericarpio que está

estrechamente ligada con la resistencia al transporte, evitando que se pierda la calidad por

daño mecánico, la mayor parte de los cultivares actuales con firmeza del pericarpio,

resistencia a plagas y enfermedades, tolerancia a condiciones de estrés abiótico como la

salinidad, sequía, bajas y altas temperaturas o aumento de factores de calidad como

contenido de materia seca, vitaminas e intensidad de color (Nuez, 1999). Anastasio et al.

(1988), evaluaron siete introducciones de Solanum por tolerancia a sales tales como S.

peruvianum (PER1200); S. pimpinellifolium (PIM 836 y PIM 845); S. lycopersicum var.

cerasiforme (MEX 113, CER 798 y CER 2022) y S. pennellii (PEN 759), y dos

cerasiformes comerciales (CER 2022 y CER 798). CER 798 presentó una alta tasa de

mortalidad, mientras que la accesión S. pimpinellifolium (PIM 836) mostró altos valores

de supervivencia y buen desarrollo y crecimiento a la baja salinidad.

Según Rick, hasta 1987 se habían detectado en especies silvestres de cultivos comerciales

de tomate resistencias para 30 enfermedades diferentes del tomate cultivado y, de éstas, 16

resistencias habían sido incorporadas en cultivares comerciales (Rick, 1987). La mejora

genética por medio del empleo de materiales potenciales con resistencia a patógenos, evita

la depreciación del producto y tiene la ventaja adicional de reducir altamente el empleo de

agroquímicos, contra lo que existe ya una gran sensibilidad por parte de los consumidores

y una reglamentación cada vez más estricta como lo son las Global-GAP. Para muchos,

agricultura biológica es sinónimo de calidad. En la lucha contra las plagas y enfermedades

Page 35: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

35

aún no se han desarrollado cultivares eficaces que eviten el empleo de plaguicidas, es en

este preciso espacio en el que se pueden hacer propuestas innovadoras en relación con el

mejoramiento genético y la bioprospección a través de materiales silvestres, el reto es aún

más grande cuando hablamos del cultivo del tomate, uno de los mayores demandantes de

plaguicidas del mundo junto al cultivo de la papa (Solanum spp).

PARÁMETROS DE PRODUCCIÓN

Número y tamaño de racimos

El número de racimos, el número de flores por racimo, el porcentaje de flores cuajadas por

racimo y el peso medio del fruto son componentes de la producción en el tomate (Nuez,

1999). Rodríguez et al., (2005), encontraron en promedio 11 racimos por planta en

materiales de tomate silvestre var. cerasiforme. Carrasco (1996) evalúo la producción de

tomate cereza bajo invernadero, obteniendo en 6 racimos cosechados en un período de dos

meses, 120 frutos/planta, es decir, aproximadamente 2.000 g/pl, correspondientes a 10

kg/m2. Rodríguez (2007), evalúo tomate de ramillete (cereza) var. cerasiforme,

encontrando que el número de racimos clasificados según su estado, el tratamiento TI con

salvado y paja fue ligeramente superior con 5,47 racimos totales, seguido de los

tratamientos T3 (plástico) y T2 (paja), con 5,14 y 4,89 racimos respectivamente. Sin

embargo, el análisis de varianza no arrojó diferencias significativas. Lobo y Medina

(1994), evaluaron la variabilidad morfológica del tomate pajarito var. cesasiforme, para la

variable tamaño de racimo encontraron un intervalo de 4 a 20 flores por racimo.

Número, tamaño de frutos y producción.

El tomate tipo cereza, tiene plantas vigorosas de crecimiento indeterminado, frutos de

pequeño tamaño y de piel fina, los cuales se agrupan en ramilletes de 15 a más de 50

frutos, sabor dulce y agradable (Infoagro, 2009). El tomate cereza incluye el grupo de

tomates entre 20 y 50 g/fruto. La comercialización de algunas introducciones es posible,

cuando presentan alta producción y buenas características de calidad (Nuez, 1991). Los

frutos de especies de tomate silvestres tienen peso de 12 -18 g/fruto, diámetro de 1-3 cm.

(Cestoni et al., 2001). Rizzo (1998), menciona que el tomate cereza var. cerasiforme, se

caracteriza por ser una planta de crecimiento indeterminado, generalmente vigorosa y con

un número de frutos por racimo muy variable oscilando entre 15 y más de 50. La

delegación de la Comunidad Europea ha propuesto estabilizar un diámetro máximo de 30

mm para los tomates tipo cereza, la cual indica que los límites máximos superiores, con un

ajuste de 40 a 45 mm es para otro tipo de tomates (www.fao.org, 2006).

Rodríguez (2007), reportó valores de 132, 108 y 116 frutos/planta para los tratamientos

evaluados de tomate comercial var cerasiforme bajo invernadero, para la variable tamaño

de los frutos encontró un promedio de 26,5 mm, rendimientos entre 2.60 kg/pl y 3.35 kg/pl.

Macua et al. (2009), encontraron rendimientos entre 66 t/ha y 103 t/ha en variedades de

Page 36: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

36

tomate cereza comerciales, con peso de 17 g/fruto, para la variedad llamada “Pizzaiolo”.

Márquez y Cano (2005), encontraron en condiciones bajo invernadero con producción

orgánica de tomate cereza, en el tratamiento testigo (arena con fertirrigación) un

rendimiento de 95 t/ha, con peso 16.30 g/fruto. Por otro lado Trani et al. (2003), al evaluar

la productividad y calidad de cuatro genotipos de tomate tipo cereza, encontraron que el

valor promedio de fruto para el genotipo 15B fue de 13.3 g. Alonso et al. (2005), en

híbridos de tomate cereza variedad “Conchita” obtuvo peso promedio de fruto de 19.2g y

producción de 2742.6 g/pl.

Márquez et al. (2006), en diferentes sustratos para producción orgánica de tomate cereza

encontraron rendimientos de 78 t/ha en el tratamiento testigo con fertilización inorgánica.

Pratta et al. (1996), encontraron que los frutos de los materiales silvestres frente a mutantes

de tomate evaluados, presentaron forma esférica (H/D (altura/diámetro) más próximo a

uno) a diferencia de los cultivares „Platense‟, „Tommy‟ y los híbridos dentro la variedad

doméstica, en los que la altura del fruto es menor que el diámetro. Stertz et al. (2005),

encontraron diámetro de fruto de 2,4 cm y una longitud de 2,7cm en plantas de tomate

cereza evaluados en tres sistemas de producción diferentes.

Padua, et al., (2002), evaluaron la producción de tomate cereza en una densidad de 16.000

plantas/ha, encontrando valores de 2,06 kg/planta y un peso medio de fruto de 16,6

gramos. En otros estudios se reportan 14 g/fruto y producciones por planta de 1,5 kg

(Azevedo y Melo, 2001); 5,5 kg/planta y 8,3 g/fruto, (Carvaho et al., 2002). Respecto al

peso medio del fruto Macua et al., (2009), encontraron en variedades de cereza cultivados

valores promedio de frutos en gramos así: variedad “Pizzaiolo” (17g), “ISI-447655” (15g) ,

“Tamburino” (6,5g) y “Ovalino” (13g).

Fernández et al. (2008), proponen una clasificación del tomate de acuerdo al tamaño y

peso de frutos reportados en la siguiente tabla (4) así:

Tabla 4. Clasificación de frutos por de tomate cereza por diámetro y peso.

Clase Diámetro (mm) Peso (g)

Gigante >35 >20

Grande 30 – 35 15 – 20

Medio 25 – 30 10 – 15

Pequeño < 25- 30 <5-10

Page 37: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

37

CARACTERIZACIÓN MOLECULAR

En general, el desarrollo de la biología molecular ha sido de gran aporte en estudios de

diversidad genética, ya que ha dado como resultado un mayor entendimiento de las

relaciones entre especies dentro de un mismo género, acertada clasificación taxonómica y

mayor habilidad para identificar especies y cultivares. Estas técnicas también permiten

entender y utilizar mejor la diversidad genética por parte de los mejoradores por lo que es

importante investigar la variación genética de poblaciones silvestres no caracterizadas y

evaluadas (Graham and Mc Nicol, 1995)

El mejoramiento convencional de las plantas cultivadas, está basado en la selección de los

genotipos deseables, a partir de la variación genética disponible y la manipulación de todos

los rasgos de interés en un individuo, para desarrollar una variedad comercial, ésta

variación en plantas ha sido estudiada tradicionalmente por análisis de caracteres

morfológicos o bioquímicos (Peteira et al., 2001). En comparación con los marcadores

morfológicos, los marcadores de ADN ofrecen ventajas respecto al número mayor de loci

detectados y mapeados, obvia la expresión del fenotipo y permite analizar las plantas en

cualquier estado de desarrollo (Prabhu et al., 1997). Actualmente se cuenta con un amplio

rango de caracteres que permiten distinguir entre individuos cercanamente relacionados.

Características fenotípicas clásicas, como rasgos morfológicos son todavía muy útiles, los

marcadores basados en el ADN permiten una comparación directa del material genético de

dos o más individuos evitando la influencia del ambiente en la expresión de un gen

(Azofeifa-Delgado, 2006; Newbury and Ford-Lloyd, 1993).

Los microsatélites como marcadores genéticos se utilizan en muchas plantas cultivadas.

Los marcadores moleculares SSRs-microsatélites, son regiones de secuencias pequeñas (2

a 10 pares de bases) repetidas, arregladas en serie, han sido los marcadores elegidos para

llevar a cabo diferentes estudios de tomate en los últimos años. El principal criterio para

que sean utilizados como marcadores moleculares, es que son altamente polimórficos, son

codominantes y están uniformemente distribuidos en todo el genoma (Azofeifa-Delgado,

2006). Diferencias genotípicas detectados por marcadores moleculares pueden también ser

utilizadas para la identificación de cultivares y protección de los derechos de obtentor de

propiedad intelectual de los mejoradores de plantas (García-Martínez et al., 2006).

En estudios de genética poblacional, es una de las áreas, en donde los microsatélites han

sido más ampliamente utilizados, ya que permiten estimar los niveles de variabilidad

genética dentro de los grupos y analizar las relaciones genéticas existentes entre las

mismas (Aranguren-Méndez et al., 2005). Los primeros estudios con microsatélites en

tomate se hicieron para comprobar su capacidad en la identificación de cultivares de

tomate consiguiendo diferenciar 15 cultivares antiguos. Se comprobó además la mayor

capacidad para detectar polimorfismos de los microsatélites frente a los RAPD y se puso

Page 38: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

38

de manifiesto la distinta capacidad de generar polimorfismo de distintos loci microsatélites,

destacando (GATA)4 por su elevada capacidad de detectar polimorfismos (Revisión de

Domingos, 2003). Recientemente, se ha establecido una base de datos de microsatélites,

con más de 500 variedades de tomate, que posibilita y facilita la identificación varietal con

este tipo de marcadores (Bredemeijer et al., 2002).

Los SSRs son útiles como marcadores moleculares debido a que su desarrollo es poco

costoso (si se cuenta con bases genómicas) y a su funcionalidad para evaluar la diversidad

natural en colecciones de germoplasma. Recientemente se han desarrollado 609

marcadores SSRs por el SGN (Solanum Genome Network, 2011) y ensayado sobre

Solanum lycopersicum y Solanum pennellii (Kwon et al., 2009).

Algunos estudios de evaluación de diversidad genética en tomate silvestre.

Una población de 144 lineas autofecundadas recombinantes (plantas F7) fueron

desarrolladas a partir de un cruce de una línea élite de tomate para mercado en fresco (S.

lycopersicum) y una línea de tomate cereza (S. lycopersicum var. cerasiforme) con buenas

características químicas y de aroma, de 126 marcadores RAPDs evaluados, 48 de ellos

presentaron al menos una banda polimórfica, los cuales al ser mapeados para 9 grupos de

ligamiento, aparecieron principalmente localizados alrededor de las regiones centroméricas

(Saliba et al., 1998).

Spooner et al. (2005), realizaron inferencia filogenética en especies silvestres de tomate

(Solanum) con caracteres morfológicos y marcadores moleculares tipo AFLPs, con el fin

de examinar las relaciones entre dichas especies, demostrando que las poblaciones

peruvianas del norte y del sur de S. peruvianum son de distinta naturaleza y sugieren que es

necesario revisar su taxonomía y que Solanum ochranthum esta soportada como una

especie silvestre pariente de los tomates cultivados. Peteira et al. (2001), analizaron la

variabilidad genética existente en 34 genotipos de tomate y especies silvestres relacionadas

en cuba por medio de marcadores moleculars tipo RAPDs, y encontraron un agrupamiento

que corresponde con las relaciones de parentesco existentes entre las introducciones

analizadas y con las actuales clasificaciones filogenéticas sobre la base de la taxonomía

clásica y los orígenes del cultivo.

Restrepo y Vallejo, (2003) evaluaron nueve microsatélites, logrando estandarizar

condiciones de amplificación para seis de ellos, de los cuales, tres presentaron alelos

polimórficos, los loci de microsatélites monomórficos fueron: LELE25, LELEUZIP y

LEWIPIG, los loci con alelos polimórficos fueron: LEMDDNa, LE20592 y LE21085 los

cuales amplificaron en 27 de las 31 introducciones evaluadas con siete alelos para los tres

microsatélites.

García-Martinez et al. (2006) seleccionaron 19 microsatélites (SSR) y 7 combinaciones de

cebadores para marcadores tipo (AFLP) con el fin de caracterizar 48 cultivares de tomate

Page 39: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

39

tradicionales, del sudeste de España, los principales tipos de cultivares evaluados fueron:

Solanum lycopersicum L. 'Muchamiel', 'De la pera' y 'Moruno', encontrando que una sola

huella genética se podría obtener mediante una combinación de algunos marcadores de

SSR y AFLP de los cultivares de tomate más estrechamente relacionados. El mejor grupo

obtenido fue el de los cultivares Solanum L. 'Muchamiel' que fue observado con los

marcadores de SSR, mientras que la agrupación de cultivares de tomate "De la pera”

lograron mejores resultados con los marcadores tipo AFLPs. Sin embargo, ambos tipos de

marcadores agruparon adecuadamente los cultivares de los principales tipos, confirmando

la utilidad de Marcadores SSR y AFLP para la identificación de los cultivares tradicionales

de tomate.

Actualmente existen 211,655 secuencias tipo EST disponibles en el Solanaceae Genome

Network (SGN, http://soldb.cit.cornell.edu), de las cuales 163,113 corresponden a tomate

y a sus parientes relacionados, 6771 berenjena, 37,565 papa, and 4226 a petunia); De los

ESTs disponibles para el tomate, 1025 han sido seleccionados como set de marcadores

ortólogos conservados (COS) (Fulton et al., 2001).

ESTABILIDAD Y ADAPTABILIDAD

En sistemas de producción intervienen las condiciones del ambiente (clima y suelo) y el

cultivo, en las cuales, el hombre tiene la capacidad de modificar el entorno con prácticas de

manejo agronómico, lo que determina la expresión del potencial genético del cultivo. Es

función del mejorador, la búsqueda permanente de genotipos de excelentes condiciones de

adaptabilidad y estabilidad, sin embargo, cada vez encuentra un reto mayor, dado que por

efecto de la interacción con el ambiente, las variedades sembradas manifiestan una

respuesta de desempeño relativo y puede ocurrir que ciertas condiciones ambientales y de

manejo que son favorables para algunas, representen limitación para otras.

Definiciones básicas en interacción genotipo ambiente

Se puede hablar de adaptación en el contexto de la variación espacial de la expresión de un

genotipo y de estabilidad para la variación en un lugar dado, a través de los años o bajo

distintas prácticas de cultivo, en ambos casos puede referirse a las dos dimensiones de

manera conjunta, por ser expresiones del mismo fenómeno (Romagosa y Fox, 1993).

Heinrich et al. (1983), definen la estabilidad de un carácter como la habilidad del genotipo

para evitar fluctuaciones sustanciales en el rasgo sobre un rango de condiciones

ambientales. Según Baena et al. (1991), en la estabilidad de un material se considera el

comportamiento de éste en un mismo sitio pero probado en diferente tiempo, lo que se

evalúa es el efecto de las condiciones climáticas cambiantes de un semestre a otro (en el

trópico, especialmente la precipitación). Otros autores definen la estabilidad en dos

sentidos (Becker, 1981; Romagosa y Fox 1993): El primero, en el cual un mismo genotipo

Page 40: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

40

mantiene un rendimiento constante en diferentes ambientes, denominada estabilidad

biológica; el segundo, en el que un genotipo rinde de manera relativa de acuerdo con el

potencial de los ambientes evaluados, denominado estabilidad agronómica. Otro concepto

importante desarrollado por Yang y Kang, (2003), consideran homólogamente la

estabilidad estática y dinámica, para estabilidad biológica y agronómica respectivamente.

La adaptabilidad de un genotipo o una población de genotipos, es la propiedad o habilidad

que permite la alteración de las normas de adaptación en respuesta a distintas presiones de

selección (Simmonds, 1979, citado por Damba, 2008). Se diferencian: Adaptación

específica de un genotipo o de una población a un ambiente limitado y; adaptación general

de un genotipo o de una población, como la capacidad de adaptarse a una variedad de

ambientes (Anniccharico, 2002).

El fenotipo se refiere a la expresión de un carácter individual perceptible, el cual es

dependiente del genotipo y del ambiente (Yang y Kang, 2003). El genotipo se refiere a un

compuesto genético individual un gen o genes, que son transmitidos de padres a hijos.

(Yang y Kang, 2003), determina el potencial para el desarrollo de cada individuo (Allard,

1999). El genotipo corresponde generalmente a un cultivar, genéticamente homogéneo, por

ejemplo una línea pura; o heterogéneo, por ejemplo una población de polinización abierta,

en lugar de la composición genética de un individuo (Grando y Ceccarelli, 2009).

Ambiente es la suma de todas las condiciones que afectan el crecimiento y desarrollo de un

individuo (Yang y Kang, 2003), que no son de origen genético (Borém e Vieira, 2005). El

ambiente agrupa el conjunto de clima, suelo, aspectos bióticos y condiciones de

administración del cultivo en una determinada localidad-año (anuales) o combinación de

ciclos cultivo-sitio (perennes) (Romagosa y Fox, 1993). El grupo de ambientes

relacionados con año-localidad se les denomina macroambientes, constituidos a su vez por

microambientes, este último relacionado con los factores que afectan a la planta

propiamente (Vega, 1988).

Interacción Genotipo x Ambiente (IGA)

La IGA es la expresión genotípica diferencial a través de ambientes, ella existe cuando no

se puede asociar una desviación producida por un ambiente específico a una variable dada,

sin tener en cuenta al genotipo sobre el que ella actúa, (Romagosa y Fox, 1993). La

alteración en el comportamiento relativo de los genotipos, en virtud de las diferencias del

ambiente, se denomina interacción genotipo por ambiente (Borém e Vieira, 2005).

En general un genotipo puede ser expresado como sigue, si la interacción entre genotipo y

ambiente no es importante o es ignorada: F=G+A (Yan y Kang, 2003). La interacción

genotipo x ambiente, se dice que ocurre cuando cultivares diferentes o genotipos

Page 41: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

41

responden de manera diferente a diversos ambientes (Baker, 1988; Vallejo y Estrada,

2002).

Tres situaciones pueden expresar la ocurrencia de IGA (Baker, 1988; Vallejo et al., 2010):

El ambiente promueve la misma alteración de los genotipos, la clasificación de

estos no cambia de un ambiente a otro.

El ambiente promueve variación en el comportamiento de los genotipos, pero no

existe cambio en la clasificación.

La variación en el comportamiento de los genotipos, como respuesta al ambiente,

incluye cambio de clasificación.

La IGA es importante sólo cuando causa cambios significantes en clasificación de

genotipos en diferentes ambientes (Baker 1988; Yan y Kang, 2003), las interacciones

cualitativas complican la selección e identificación de los mejores genotipos, cuando no se

cruzan, no es posible la recomendación para ambientes específicos (Baker, 1988). Para que

la IGA sea detectada vía procedimientos estadísticos, debe haber al menos dos genotipos

diferentes o cultivares evaluados en al menos dos ambientes diferentes. El modelo básico

que incluya la IGA es: F=G+A+GA (Yan y Kang, 2003). Las mayores IGA se espera que

ocurran cuando exista: 1. Amplia variación de genotipos, ya sea por caracteres

morfológicos que confieran resistencia a uno o más estreses y 2. Amplia variación entre

ambientes por incidencia a esos mismos estreses (Annicchiarico, 2002).

Para eliminar el problema de muestras asociadas con variación interanual, deberían

realizarse ensayos repetidos durante varios ciclos de cultivo. Sin embargo para ahorrar

tiempo, los mejoradores optan por sustituir variación temporal por variación espacial, un

mejorador definiría a largo plazo el ambiente objetivo, usando rendimientos relativos

ordenados de una combinación de genotipos de referencia sembrados por varios años. Es

necesario sembrar los genotipos de referencia en cada prueba de selección, de manera que

pueda determinarse la proximidad de la combinación específica localidad-año a largo plazo

en términos de la interacción G*A (Romagosa y Fox, 1993).

Una mayor estabilidad está asociada a mezclas genéticas heterogéneas más que a

poblaciones homogéneas, de lo anterior se considera que a mayor variabilidad genética de

una especie, mayor estabilidad sobre el ambiente (Eberhart y Russell, 1966; Allard y

Bradshaw, 1964), lo que algunos autores definen como amortiguamiento poblacional, en

contraposición del amotiguamiento individual (Allard y Bradshaw, 1964).

La acumulación de tolerancias a un número de estreses es la clave para adaptación amplia

y consecuentemente, la selección en diferentes ambientes, es la mejor vía para seleccionar

genotipos estables (Romagosa y Fox 1993). La principal conclusión de estudios realizados

Page 42: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

42

por Grando y Ceccarelli, (2009), es que el mejoramiento para ambientes de estrés es

posible, esto puede lograrse aprovechando las ventajas de la variabilidad temporal de los

ambientes, que permite la exposición de los mismos cultivares a las combinaciones

variables de tensiones en un período corto. Se plantea la situación de si los programas de

mejoramiento de cultivos basados en selección bajo altos insumos, posibilita la generación

del tipo correcto de germoplasma para una agricultura sostenible (Ceccarelli et al., 1992).

El mérito de cualquier estrategia depende de la gama de ambientes evaluados y de la

definición del “ambiente de estrés”, lo cual define la selección directa en este tipo de

ambiente, cuando su expresión de rendimiento potencial es mucho menor (Ceccarelli,

1989).

Como evaluar la interacción genotipo ambiente?

Los estudios de adaptabilidad y estabilidad fenotípica, para fines de mejoramiento, se

refieren a la evaluación de la respuesta diferencial de los genotipos a la variación de las

condiciones del ambiente. La mayoría de los métodos utiliza las técnicas de la regresión,

midiendo un determinado carácter, por ejemplo productividad, en relación con un índice

ambiental. La diferencia en los métodos se da por el modelo de regresión utilizado, por la

forma de interpretación de los parámetros del modelo y la manera de estimar el índice

ambiental (Damba, 2008).

Índice de Lin y Bins, constituye una medida única de superioridad del comportamiento de

un individuo, se define como el cuadrado medio de la distancia entre la respuesta de un

genotipo y el genotipo de máxima respuesta en un ambiente dado (Lin y Bins, 1988). El

índice posibilita la identificación de genotipos de mejor comportamiento en los diferentes

ambientes de evaluación.

En una secuencia de análisis estadísticos, desde anavas simples hasta modelos mixtos,

generales e individuales por localidad, se determina si existen diferencias entre localidades,

entre años por localidad, entre genotipos y entre las diferentes interacciones. Para los

análisis combinados, se establecen ciertas condiciones de los efectos, los cuales pueden ser

aleatorios o fijos de acuerdo con los objetivos que se determinen en el programa de

mejoramiento.

En el caso del genotipo, se considera aleatorio si lo deseable en la estrategia de

mejoramiento es estimar los componentes de varianza, parámetros genéticos, ganancia

genética esperada, etc., para lo cual los genotipos deben ser representativos de una base

genética relevante. Por el contrario, se considera fijo si el énfasis es su evaluación en

pruebas de rendimiento para selección o recomendación (Annicchiarico, 2002).

Page 43: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

43

A manera de ejemplo la tabla 5 muestra las fuentes en un modelo que explora con mayor

énfasis al genotipo y sus interacciones, la obtención de la significancia para el caso de los

factores con efectos fijos, se realiza con base en la razón entre los cuadrados medios del

factor y los cuadrados medios de las interacciones, mientras la prueba de significancia de

los factores con efectos aleatorios se obtiene por la razón entre el cuadrado medio del

factor y el cuadrado medio de su correspondiente error.

Tabla 5. Estructura del análisis de varianza para datos combinados de e ambientes, a años

y g genotipos

Fuente de Variación Grados de Libertad

Estación Error A (Repetición (Ambiente)) Año Año x Ambiente Error B (Año x Repetición

(Ambiente))

Genotipo Genotipo x Ambiente Genotipo x Año Genotipo x Año x Ambiente Error C

El modelo que se aplica es el siguiente:

=

, (Vega, 1988).

En donde:

= es la variable medida del i-ésimo genotipo en el k-ésimo ambiente en el h-ésimo

año de la j-ésima repetición

= es la media de la población tomada sobre todos los ambientes.

= efecto del k-ésimo ambiente.

= efecto de la j-ésima repetición dentro del k-ésimo ambiente.

= efecto del h-ésimo año.

Page 44: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

44

= efecto de la interacción año h en el k-ésimo ambiente.

= efecto de la interacción del h-ésimo año con la j-ésima repetición dentro

del k-ésimo ambiente.

= efecto del i-ésimo genotipo.

= efecto de la interacción del i-ésimo genotipo con el k-ésimo ambiente.

= efecto de la interacción del i-ésimo genotipo con el h-ésimo año.

= efecto de la interacción del i-ésimo genotipo con el h-ésimo año y con el k-

ésimo ambiente.

= error experimental.

Modelo de Eberhart y Russell 1966

Eberhart y Russell (1966) Propusieron un modelo de regresión lineal para el estudio de la

adaptabilidad fenotípica de cultivares ampliamente utilizado, en este tipo de estudios, en

todo el mundo. En este modelo, además del promedio general y del coeficiente de

regresión linear de cada genotipo, fue también considerado como parámetro de estabilidad

la varianza de los desvíos de la regresión de cada genotipo. Este tipo de análisis fue

clasificado por Becker (1981) como de estabilidad en el sentido agronómico. Los

parámetros para el estudio de la estabilidad son definidos por el modelo:

Yij = μi + βiΙj + δij + εij

Donde:

Yij = promedio del genotipo i en el ambiente j.

μi = media del genotipo i en todos los ambientes.

βi = coeficiente de regresión que mide la respuesta del genotipo i a la variación ambiental.

Ιj = índice ambiental.

δij = desvío de la regresión del genotipo i en el ambiente j.

εij = desviación de la regresión de la variedad y el ambiente. El índice ambiental, en cada

ambiente, es calculado por el desvío del promedio de todos los genotipos en ese ambiente,

en relación con el promedio general: Ιj = Yj – Y.

De acuerdo con los autores, un genotipo estable es aquel para el cual se obtiene un

coeficiente de regresión igual a la unidad (bi = 1) y una mínima desviación de la línea de

regresión (S2di=0). Valores del coeficiente bi mayores que la unidad, indican que el

correspondiente genotipo responde bien a ambientes favorables, pero su comportamiento

Page 45: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

45

es pobre en ambientes desfavorables. Por el contrario, si el valor de bi es menor que la

unidad, indica que tal genotipo se comporta bien en ambientes desfavorables. Los

parámetros bi y S2di por lo tanto, pueden servir para caracterizar la adaptabilidad de las

variedades aún con las limitantes que hemos mencionado (Tabla 6).

Tabla 6. Significado de los parámetros de estabilidad obtenidos por la metodología de

Eberhart y Russell.

Coeficiente de

regresión (bi)

Cuadrado medio de

la desviación de la

regresión (Sdi

2

)

Significado

>1 = 0 Mejor comportamiento en ambiente

favorable, desviación deseable

>1 > 0 Mejor comportamiento en ambiente

favorable, desviación indeseable

=1 = 0 Buen comportamiento en todos los

ambientes, desviación deseable

= 1 > 0 Buen comportamiento en todos los

ambientes, desviación indeseable

< 1 = 0 Mejor respuesta en ambientes desfavorables

desviación deseable

< 1 > 0 Mejor respuesta en ambientes desfavorables,

desviación indeseable

Modelo de efectos aditivos principales y análisis de la interacción multiplicativa

(AMMI)

Esta metodología utiliza el análisis de componetnes principales, el cual simplifica los datos

para explicar en pocas componentes la mayor información de las variables. Su utilidad se

extiende a la caracterización de ambientes como clasificación de variedades por estabilidad

de rendimiento (Okuno et al., 1971, citados por González 2001). Williams et al., 2010,

encontraron que en el ACP los valores de los ejes describen los patrones de respuesta de

los genotipos, por medio de un índice de sensibilidad. Los valores positivos describen los

genotipos con mejor comportamiento en ambientes de alto rendimiento, y lo contrario

ocurre con los puntajes negativos. Un valor de cero o próximo a éste corresponde a un

genotipo con sensibilidad media. Según Yang y Kang (2003), la mejor localidad puede ser

la que disponga de altos valores del componente principal uno (CP1) y pequeños valores

de componente principal dos (CP2). En este mismo sentido Crossa et al. (1991), expresan

Page 46: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

46

que aquellas localidades con valores CP1 cercanos a cero tienen poca interacción y baja

discriminación de genotipos.

AMMI proporciona estimaciones más precisas de los rendimientos de genotipos en las

ubicaciones de las medias a través de repeticiones (Gauch Jr., 1992). Esta precisión facilita

la formación, por análisis clúster, de grupos más coherentes de genotipos y localidades

para la interpretación biológica de las interacciones que se han producido con medias sin

ajustar (Crossa et al., 1991). AMMI extrae los efectos principales del genotipo y el

ambiente, luego utiliza ACP para explicar el patrón en la interacción G*A, o matriz

residual. Zobel et al., 1991, citados por Romagosa y Fox, (1993), proporcionaron una

escala para registros de ACP los cuales permiten la estimación de los términos de la

interacción G*A, en el modelo, a partir de la suma de cuadrados y el cálculo de la

proporción de la variabilidad, se obtienen los “scores” para genotipos y ambientes para

utilizarlos luego en la prueba de Gollob, la cual permite determinar la significancia de cada

uno de los términos AMMI, y la diagramación del biplot (Hernández y Crossa, 2000).

BIBLIOGRAFÍA

Abadie, T, y A. Berretta. 2001. Caracterización y evaluación de recursos fitogenéticos,

Estrategia en recursos fitogenéticos para los países del Cono Sur", PROCISUR,

Allard, R. 1999. Principles of plant breeding. John Wiley, Canada. 257p.

Allard, R., and A. Bradshaw. 1964. Implications of Genotype-Environmental

Interactions in Applied Plant Breeding. Crop Science 4:503-508.

Alonso, A.M., A. Santos y I. Haro. 2005. Optimización de la productividad del tomate

cereza y el espárrago ecológicos mediante la incorporación de variedades más

adaptadas y la adecuación de la fertilización. Centro de Investigación y Formación en

Agricultura Ecológica y Desarrollo Rural de Granada.

Anastasio. G.. C. Pellicer., M.S.Catala., J. Costa., G. Palomares and Nuez F. 1988. A

survey of wild Lycopersicon species for salt tolerance based on growth parameters. In:

Tomato Genetics Cooperative Report (TGCR). Núm. 38 de 1988.

Annicchiarico, P. 2002. Genotype x environment interaction Food and Agriculture

Organization of the United Nations, Rome, Italy. 115p.

Aranguren-Méndez, J.A., Román-Bravo, R., Isea,W., Villasmil,Y., y Jordana, J. 2005.

Los microsatélites (STRs), marcadores moleculares de ADN por excelencia para

programas de conservación: una revisión. Arch. Latinoam. Prod. Anim. Vol: 13, N° 1:

30-42.

Aristizabal, G. M. 2009. Caracterización y evaluación de recursos genéticos de tomate

pajarito (Lycopersicon esculentum mill. Var. Cerasiforme A.gray). Trabajo de grado

para optar al título de ingeniero agrónomo. Facultad de Ciencias Agropecuarias.

Universidad de Caldas. 64p.

Page 47: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

47

Azevedo F.J.A y A.M.T. Melo. 2001. Avaliação de tomate silvestre do tipo cereja.

Horticultura Brasileira 19(2). Suplemento CD ROM.

Azevedo F.J.A y Melo, A.M.T. 2001. Avaliacao de tomate silvestre do tipo cereja. En:

Horticultura Brasileira, Brasilia, v.19, Suplemento julho 2001.

Azevedo, F. 2006. Producao organica de tomateiro tipo “cereza”: comparacao entre

cultivares, esacamentos e sistemas de conducao da cultura. UFRRJ. Instituto de

Agronomía. Curso de posgraduacao en Fitotecnia. Brasilia.

Azofeifa-Delgado. A. 2006. Uso de marcadores moleculares en plantas; aplicaciones

en frutales del trópico1. Revisión Bibliográfica. Agronomía Mesoamericana. 17(2):

221-242. 2006. ISSN: 1021-7444.

Baena, D.; Escobar, J.A. Y Muñoz, J.E. 1991. Metodologías para determinar la

estabilidad y adaptabilidad. Mimeografiado. Universidad Nacional de Colombia,

Facultad de ciencias agropecuarias, Palmira. 24p. Citados por Damba, G. 2008.

Evaluación de métodos para análisis de estabilidad en diferentes ambientes en

genotipos de yuca (Manihot esculenta Crantz). Tesis Maestría. Universidad Nacional

de Colombia, Palmira. 94p.

Baker, R. J. 1988. Tests for crossover genotype-environmental interactions. Canadian

journal of plant science 68:405-410.

Becker, H. C. 1981. Correlations among some statistical measures of phenotypic

stability. Euphytica 30:835-840

Berenguer J. J., I. Escobar y J. Cuartero. 2003a. Opciones de producción de tomate

cereza en invernadero. Horticultura 172:34-37. Octubre de 2003.

Berenguer J. J., I. Escobar y J. Cuartero. 2003b. Gastos de cultivos de tomate tipo

cereza en invernadero. Actas de horticultura 39:47-48

Betancurt, M y J.P. Fernández. 2008. Comportamiento agronómico y fitosanitario de

dos híbridos de tomate (lycopersicon esculentum Mill.) bajo condiciones

semicontroladas en la granja Tesorito. Universidad de Caldas. Facultad de Ciencias

Agropecuarias. Trabajo de grado para optar al título de ingeniero agrónomo. Programa

Ingeniería Agronómica. 56p.

Bilton R., M. Gerber., P. Grolier and C. Leoni C, 2001. The white book on antioxidants

in tomatoes and tomato products and their health benefits. Final report of the Concerted

Action Fair CT97-3233. CMITI Sarl: Avignon, Francia.

Boada, M., J. Mejía, N. Ceballos y F. Orozco. 2010. Evaluación agronómica de treinta

introducciones de tomate silvestre tipo cherry (Solanum lycopersicum L.). Revista

Agronomía 18 (2): 59 – 67.

Boches, P.S. and J.R. Myers. 2007. Occurrence of Anthocyanin in Cultivated Tomato.

In: Tomato Genetics Cooperative Report (TGCR). Núm. 57 de 2007.

Borém, A., and G. Vieira. 2005. Melhoramiento de plantas. 4a. ed. Universidade

Federal de Vicosa, Vicosa, Brasil. 525p.

Bredemeijer, G.M.M., R.J. Cooke., M.R.N. Ganal., R. Peeters., P. Isaac., Y. Noordiik.,

S. Rendell., J. Jackson., M.S. Röder., K. Wendehake., M. Dijcks., M. Amelaine., V.

Page 48: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

48

Wickaert., L. Bertrand. and B. Vosman, 2002. Construction and testing of a

microsatellite database containing more than 500 tomato varieties. Theor. Appl.Genet.

105: 1019-1026.

Carrasco, G. 1996. La empresa hidropónica de mediana escala: La técnica de la

solución nutritiva recirculante ("NFT"). Manual técnico. Escuela de Agronomía.

Universidad de Talca, Chile. Oficina Regional de la FAO para América Latina y el

Caribe. 1996.

Carvaho, C.R.L., F.J.A. Azevedo., A.M.T. Melo., M.A. Morgano. 2002. Avaliacao de

atributos de qualidade de tomates silvestres do tipo cereja pela técnica de PCA.

Horticultura Brasileira, v.20, n.2, julho, 2002. Suplemento 2.

CCI, 2001. Inteligencia de mercados. Perfil de mercado. España. ENERO - MARZO

2001.

CCI, 2002. Monitoreo de mercados. Estados Unidos: Frutas y Hortalizas. El mercado

de frutas y hortalizas frescas y procesadas en Estados Unidos. No. 1. Abril - Junio de

2002.

Ceccarelli, S. 1989. Wide adaptation: How wide? Euphytica 40:197-205.

Ceccarelli, S., S. Grando, and J. Hamblin. 1992. Relationship between barley grain

yield measured in low- and high-yielding environments. Euphytica 64:49-58.

Cestoni, F., G. Jovel y A. Urquilla. 2001. Perfil de negocios del tomate cherry o cereza

hacia el mercado de los Estados Unidos. Dirección de desarrollo competitivo de las

exportaciones, Subdirección de inteligencia competitiva. Ministerio de economía, El

Salvador, C.A. 73 p.

Crossa, J., P., P. Fox, W. Pfeiffer, R. S., and H. Gauch. 1991. AMMI adjustment for

statistical analysis of an international wheat yield trial. Theoretical and Applied

Genetics 81:27-37.

Cuartero, J., M.J. Ferrando, C. Gómez-Guillamón., M.L Costa y F. Nuez. 2000.

Germplasm Resources of Lycopersicon from Andalucia (SPAIN). In: Tomato Genetics

Cooperative Report (TGCR). 39: 9-11.

Damba, G. 2008. Evaluación de métodos para análisis de estabilidad en diferentes

ambientes en genotipos de yuca (Manihot esculenta Crantz). Tesis Maestría.

Universidad Nacional de Colombia, Palmira. 94p.

Domingos, J.P. 2003. Análisis de la variabilidad en las especies del subgénero

Eulycopersicon más relacionadas con el tomate cultivado. Trabajo presentado para

optar por el grado de Doctor. Universitat Politécnica de Valéncia. Valencia 2003.

www.editorial.upv.es

Eberhart, S., and W. Russel. 1966. Stability parameters for comparing varietes. Crop

Science 6:36-40.

Esquinas-Alcázar, J, T. 1981. Genetic Resources of tomatoes and wild relatives. A

global report. International Board for Plant Genetic Resources, IBPGR. Rome, Italy.

EUREPGAP. 2004. La Asociación Global para una Agricultura Segura y Sostenible.

En: www.fao.org. 5 abril de 2010.

Page 49: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

49

FAO, 2008. Cuba: Segundo informe nacional sobre los recursos fitogenéticos para la

agricultura y la alimentación (RFAA). Mecanismo nacional de intercambio de

información sobre las actividades de rfaa subgrupo de recursos fitogenétiocs comisión

nacional. En: www.fao.org. 4 de abril de 2010.

FAOSTAT. 2010. Agriculture. Statistics on crops. Core production data. en:

http://faostat3.fao.org/home/index.html#DOWNLOAD.; consulta Agosto 7 de 2012.

Fernández, A. A. 2008. M e m o r i a s del Ministerio de Agricultura y Desarrollo

Rural 2008-2009. Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural. República de

Colombia. 185p.

Fulton, T.M., D.C. Ilut., M.H. Wright., R.H. Van Der Hoeven., S.D. Tanksley. 2001.

An update of the Solanaceae Genome Network (SGN), http://soldb.cit.cornell.edu, and

related work. Tomato Genetics Cooperative Report (TGCR). 51: 17 - 17.

García, J. E. 2008. Situación actual y perspectivas de la agricultura orgánica en y para

Latinoamérica. Doctorado en Ciencias Agrícolas (Dr.sc.agr.) con énfasis en Protección

de Cultivos. Catedrático de la UNED (Área de Agricultura y Ambiente del Centro de

Educación Ambiental) y la UCR (Escuela de Biología).

García-Martínez, S; L. Andreani., M. Garcia-Gusano., F. Geuna. and J. Ruiz. 2006.

Evaluation of amplified fragment length polymorphism and simple sequence repeats

for tomato germplasm fingerprinting: utility for grouping closely related traditional

cultivars. In: Genome. Vol. 49: 648-656. .

Garzón, R.J.P. 2011. Caracterización y evaluación morfoagronómica de la colección de

tomate tipo cherry de la Universidad Nacional de Colombia sede Palmira. Tesis

Magister en Ciencias Agrarias, línea de fitomejoramiento. Facultad de Ciencias

Agropecuarias. Universidad Nacional de Colombia. Palmira. 56 p.

Gauch Jr. H. 1992. Statistical analysis of regional yield trials: AMMI analysis of

factorial designs. Elsevier Science Publishers B.V., Amsterdam. 278p.

Gómez, L.J.D. 1993. Aproximación a los canales comerciales hortofrutícolas de la

provincia de Almería. Boletín del Instituto de Estudios Almerienses. Ciencias. 12: 139-

159.

González G. M. 2001. Interacción genotipo x ambiente en guisante proteaginoso

(Pisum sativum L.). Tesis Doctoral. Valladolid, Palencia. 302p.

Graham, J. and R.J. McNicol. 1995. An examination of the ability of RAPD markers to

determine the relationships within and between Rubus species. Theor Appl genet 90 (7-

8): 1128 – 1132.

Grando, S., and S. Ceccarelli. 2009. Breeding for quantitative variables Part 3:

Breeding for resistance to abiotic stresses. Pages 391-417 in S. Ceccarelli, E.

Guimarães, and E. Weltzien, editors. Plant breeding and farmer participation. Food and

Agriculture Organization of The United Nations, Rome.

Gutiérrez, C.Y. 2009. Análisis del mercado para tomate. Proyecto de Desarrollo

Productivo Cadena de Valor Frutícola. El salvador. Octubre 2009.12p.

Page 50: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

50

Heinrich, G. M., C. A. Francis. and J. D. Eastin. 1983. Stability of grain sorghum yield

components across diverse enviroments. CROP SCI. 23: 209-212.

Henao, G. Y. A. y C. A Serna. 2009. Efecto de la aplicación de acido giberélico (AG3)

en época de floración sobre el desarrollo, rendimiento y calidad de dos híbridos de

tomate (Lycopersicon esculentum Mill.) bajo condiciones semicontroladas. Trabajo de

grado para título de ingeniero agrónomo. Facultad de Ciencias Agropecuarias.

Universidad de Caldas. Pag.24. 56 p.

Hernández, M., and J. Crossa. 2000. El análisis AMMI y la gráfica Biplot en SAS.

Pages 42p in. CIMMYT, Mexico.

Higuera, I. 2004. Oportunidades para incrementar la calidad y competitividad de la

micro, pequeña y mediana industria alimentaria en México. Centro de Investigación en

Alimentación y Desarrollo (CIAD). México. 79p.

Infoagro. 2009. El cultivo de Tomate. En:

http://www.infoagro.com/hortalizas/tomate.htm. 10 Marzo de 2009.

International Plant Genetic Resources Institute-IPGRI. 1996. Descriptores para el

cultivo del tomate (Lycopersicon spp.). IPGRI. Roma, Italia.

Jaramillo J.E y L. Atehortúa. 2002. El poder de los vegetales. Propiedades y usos

populares de las hortalizas de clima frío moderado. p.13. Compendio 2. Centro de

Investigación la selva, Corpoica Regional cuatro, Antioquia, Colombia. 60 p.

Jones, C.M., J.R. Myers and R.T. Chetelat. 2001. Allele Tests of High Pigment

Genotypes Using Root Anthocyanin Expression. In: Tomato Genetics Cooperative

Report (TGCR). Núm. 51. Pág. 23-27.

Jones, J.B. 1999. Tomato Plant Culture: In the Field, Greenhouse and Home Garden.

Florida, EEUU. En: www.crcnetbase.com/doi/abs/10.1201/9781420007398.bmat. 28

de Noviembre de 2010.

Kader, A.; M.A Stevens., M. Albright-Holton., L. Morris. and M. Algazi. 1977. Effect

of fruit ripeness when picked on flavor and composition in fresh market tomatoes.

Journal American Society Horticultural Science. 102: 724-731.

Kedar, N. 2007. Antioxidants in Faculty Tomatoes. In: Tomato Genetics Cooperative

Report (TGCR). 57: 29- 29.

Kuti, J and H. Konuru. 2005. Effects of genotype and cultivation environment on

lycopene content in red-ripe tomatoes. Journal of the Science of Food and Agriculture.

85: 2021-2023.

Kwon, Y.S., S.G. Park, and S.I. Yi. 2009. Assessment of Genetic Variation among

Commercial Tomato (Solanum Iycopersicum L) Varieties Using SSR Markers and

Morphological Characteristics. Genes and Genomics 31(1): 1-10.

Lin, C., and M. Binns. 1988. A superiority measure of cultivar performance for cultivar

x location data. Canadian journal of plant science 68:193-198.

Lobo, M. and C.I. Medina. 1994. Phenotypic evaluation of Latin American tomato

cultivars.Tomato Genetics Cooperative Report (TGCR) 44: 26

Page 51: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

51

Lobo, M., I. Alvaran. and M.P. Cardona. 1990. Fruit storage life in Lycopersicon

pimpinellifolium. Tomato Genetics Cooperative Report (TGCR). 40:19-20.

Macua, J., I. Lahoz, J. Garnica, S. Calvillo, J. Zúñiga y A. Santos. 2008. Otras

variedades de tomate. Campaña 2008. Navarra Agraria 166:7-14

Macua, J.I, Lahoz, I, Santos, A, Zabaleta, J, Calvillo C.F. 2009. Tomate de industria:

Variedades de tomate tipo cherry o cereza para cosecha única. En Navarra Agraria

172:14-20

Márquez, C y P. Cano. 2005. Producción orgánica de tomate cherry bajo invernadero.

Actas Portuguesas de Horticultura 5:1:219-224.

Márquez, C., P. Cano, A. Moreno y N. Rodríguez. 2006. Sustratos en la producción

orgánica de tomate cherry bajo invernadero. Revista Chapingo. Serie horticultura 12:

183-188.

Martínez-Carrera, D., P. Morales., M. Sobal., M. Bonilla y W. Martínez. 2007. México

ante la globalización en el siglo XXI: El sistema de producción consumo de los hongos

comestibles. Capítulo 6.1, 20 p. En: El Cultivo de Setas Pleurotus spp. en México. J. E.

Sánchez, D. Martínez-Carrera, G. Mata y H. Leal (Eds.). ECOSUR-CONACYT,

México, D.F.

Mayeaux, Z. XU, J.M. King, and W. Prinyawiwatkul. 2006. Effects of Cooking

Conditions on the Lycopene Content in Tomatoes. En:

http://www.aseanfood.info/Articles/13005581.pdf. 28 de Noviembre de 2010.

Medina, C.I. y M. Lobo. 2001. Variabilidad morfológica en el tomate pajarito

(Lycopersicon esculentum var. Cerasiforme), precursor del tomate cultivado. Revista

Corpoica. 3 (2):39-50

Miller, J.C. And S.D. Tanksley. 1990. RFLP analysis of phylogenetic relationships and

genetic variation in the genus Lycopersicon. Theoretical and applied genetics 80: 437-

448.

Mincomercio. 2007. Ficha del tomate. Ministerio de Fomento, Industria y Comercio

de Nicaragua. En: www.mific.gob.ni. Managua, Nicaragua. Agosto, 2007.

Navejas J. J. 2002. Producción orgánica de tomate. INIFAP-CIRNE. Boletín técnico

No. 5. Constitución, B. C. S. México.

Newbury H.J. and B.V. Ford-Lloyd. 1993. The use of RAPD for assessing variation in

plants. Plant Growth Regulation, (12): 43-51.

Nuez, F. 1999. Desarrollo de nuevos cultivares. In F. Nuez [ed.], El cultivo del tomate,

625-669. Mundi-Prensa, Madrid, Spain.

Nuez. F. 1991. Caracterización de introducciones de tomate de la Universidad

Politécnica de Valencia. Tomato Genetics Cooperative Report (TGCR). 41: 38 – 38.

Oikonomakos, I. 2005. Maturity and temperature influence on lycopene distribution

during filtration processing of red-fleshed watermelons. Disponible en línea)

http://digital.library.okstate.edu/etd/umi-okstate-1683.pdf (Consultado 28 de

Noviembre de 2010).

Page 52: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

52

Okuno, T., F. Kikuchi., K. Kumagai., C.Okuno., M. Shiyomi. and H. Tabuchi. 1971.

Evaluation of varietal performance in several environments. Bulletin of the National

Institute of Agricultural Sciences, Tokyo, 18: 93-147. Citados González G. M. 2001.

Interacción genotipo x ambiente en guisante proteaginoso (Pisum sativum L.). Tesis

Doctoral. Valladolid, Palencia. 302p.

Osuna, G. J. A. 1983. Resultados de la investigación sobre tomate (Lycopersicon

esculentum Mill), bajo el sistema de acolchado en condiciones de invernadero.

UAAAN. Buenavista, Saltillo, Coahuila, México.

Pádua, J.G., S.A.L Gusmão, M.T.A. GUSMÃO y L.T. BRAZ. 2002. Efeito da

densidade de plantio e da cobertura do solo na produção de duas cultivares de

tomateiro tipo “cereja”. Horticultura Brasileira 20(2): 386

Peralta, I.E., S. Knapp and D.M. Spooner. 2006. Nomenclature for Wild and

Cultivated Tomatoes. Tomato Genetics Cooperative Report (TGCR). 56: 6- 6.

Peralta, I.E., S. Knapp and D.M. Spooner. 2006. Nomenclature for Wild and Cultivated

Tomatoes. Tomato Genetics Cooperative Report (TGCR). 56:6.

Peteira, B., E. Fernández., M. González-Chavez., T. Shagarodsky. y I. Miranda. 2001.

Aplicación de marcadores RAPD al estudio de la diversidad genética en variedades de

tomate y especies salvajes relacionadas en cuba. En: Rev. Protección Veg. Vol. 16 No.

2-3 (2001): 84-91

Poysa, V. 1991. Transfer of „High Solids‟ genes from Lycopersicon cheesmanii and L.

chmielewskii to tomato. In: Tomato Genetics Cooperative Report (TGCR). Núm. 41.

Pág 41. Julio de 1991.

Prabhu R.R., D. Webb., H. Jessen., S. Luck ., S. Smith. Y P.M. Gresshoff. 1997.

Genetic relatedness among soybean genotypes using DNA amplification fingerprinting

(DAF), RFLP, and Pedgree. Cop Sci, (37): 1590-1595.

Pratta, G., R. Zorzoli, y L.A. Picardi. 1996. Interacciones genéticas entre germoplasma

silvestre y cultivado de Lycopersicon spp. con efectos sobre la calidad del fruto de

tomate. Plant Genetic Resources Newsletter 124: 7-12.

Raffo, A., M. Salucci, E. AzzinI, E.V. Berton, G.B. Quaglia, V. Fogliano, G. Graziani

and G. La Malfa. 2003. Nutritional Characteristics of greenhouse Cherry Tomatoes.

Acta Horticulturae. 19:11–19.

Restrepo, E. F. y F.A. Vallejo. 2003. Diversidad genética del tomate cultivado tipo

"chonto", Lycopersicon esculentum Mill, en las zonas productoras de Colombia. Acta

Agronómica 52 (1): 11-17.

Rick, C. M. 1987. El tomate. Investigación y Ciencia. 25: 45-55.

Rick, C.M. 1958. The role of natural hybridisation in the derivation of cultivated

tomatoes of western South America. Econ. Bot. 12: 346-367.

Rick, C.M. 1979. Potential improvement of tomatoes by controlled introgression of

genes from wild species. p. 167-173. In: AC. Zeven, and M. A. Harten (eds.).

Proceedings of the Conference on Broadening Genetic Base Crops. Pudoc, Wagenigen,

Netherlands.

Page 53: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

53

Rick, 1978. El tomate. Investigación y ciencia. 25: 45-55. Citado por Esquinas-

Alcázar, J, T. 1981. Genetic Resources of tomatoes and wild relatives. A global

report. International Board for Plant Genetic Resources, IBPGR. Rome, Italy.

Rizzo P., P. 1998. Desarrollo orgánico del sector agropecuario en las islas Galápagos.

Ecuador. http://www.sica.gov.ec/agronegocios/Biblioteca/

galapagos/desarrollo_organico. Htm.

Rodríguez, A. 1999. Antioxidantes – salud. En:

http://www.elmundo.es/salud/1999/326/02184.html. 28 de Noviembre de 2010).

Rodríguez, G., G. Pratta, R. Zorzoli y L.A Picardi. 2005. Caracterización de la

generación segregante de un híbrido de tomate con genes nor y silvestres. . Pesquisa

Agropecuária Brasileira, Brasília 40 (1):41-46.

Rodriguez, R. G. 2007. Efecto de la cobertura del suelo con cascarilla de arroz en el

crecimiento y rendimiento del tomate de ramillete. Ciencia e investigación agraria 34

(3):225-230.

Rodríguez-Burruezo, A., J. Prohens, E. Solbes, P. Fernández de Córdova and F. Nuez.

2003. Characterization of North American heirloom tomatoes. Tomato Genetics

Cooperative Report (TGCR) 53:28.

Romagosa, I., and P. Fox. 1993. Genotype x environment interaction and adaptation.

Pages 373-390 in N. O. B. M.Dayward, I. Romagosa, editor. Plant Breeding: Principles

and Prospects. Chapman an Hall, London.

Roselló, S, L. Galiana-Balaguer and F. Nuez. 2000. Sources of high soluble solid and

vitamin C content from Lycopersiconpimpinellifoliumare interesting in breeding for

internal quality of fresh market tomato. Tomato Genetics Cooperative Report (TGCR).

50: 30-33.

Roselló, S., A.M. Adalid., J. Cebolla-Cornejo y F. Nuez. 2005. Cuantificación

indirecta rápida del contenido en Iicopeno y p-caroteno en variedades tradicionales de tomate. Actas Portuguesas de Horticultura. 4: 429-435. Saliba, V., P. Duffé., L. Gervais., and M. Causse. 1998. Efficiency of AFLP markers to

saturate a tomato intraspecific map. Tomato Genetics Cooperative Report (TGCR).

Núm. 48. Diciembre de 1998.

Schwartz, S. 2010. Tomates ricos en antioxidantes, muy valiosos para la salud. En:

http://www.solociencia.com/medicina/07041012.htm. 28 de Noviembre de 2010.

Schwentesius, R and C.M.A. Gómez. 1997. Competitividad de la producción hortícola

mexicana en el mercado norteamericano tendencias a tres años del TLC. CIESTAAM.

Programa Interdisciplinario Integración. Agricultura Industria.

Spooner, D. M., I.E. Peralta., and S. Knapp. 2005. Comparison of AFLPs with other

markers for phylogenetic inference in wild tomatoes (Solanum L. section Lycopersicon

(Mill.) Wettst.). AFLPs and tomato phylogeny. TAXON 54 (1): 43-61.

Stamova, L., H. Manuelyan and D. Ganeva. 1998. Lycopene content in some Bulgarian

tomato lines. Tomato Genetics Cooperative Report (TGCR). 48:18.

Page 54: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

54

Stertz, S., Cachoeira., A.P do Espírito Santo., C. Bona., de F. Sossela., and J. Renato.

2005. Comparative morphological analysis of cherry tomato fruits from three cropping

systems.

Trani, P, F. Passos, A. Melo e I. Riberiro. 2003. Avaliação da produtividade e

qualidade comercial de quatro genótipos de tomate do tipo “cereja”. P.1-4. En:

Workshop tomate na unicamp: pesquisas e tendencias. Campinas. Brazil.

Valcárcel, G.M. 2009. Optimización del proceso de evaluación y selección de

germoplasma de tomate por características de calidad organoléptica: Uso de la

tecnología NIR y sensores electrónicos. Tesis Doctoral. Escola Superior de Tecnología

i Ciènces Experimentals. Departament de Ciènces Agràries i del Medi Natural.

Universitat Jaume I de Castellón. 201 p.

Vallejo C. F.A. 1999. Mejoramiento genético y producción de tomate en Colombia.

Universidad Nacional de Colombia. Sede Palmira. 216 p.

Vallejo C., F., and E. Estrada S. 2002. Mejoramiento Genético de Plantas Universidad

Nacional de Colombia Sede Palmira, Palmira, Colombia. 402p.

Vallejo C., F., M. Espitia C., E. Estrada S., and H. Ramírez. 2010. Genética Vegetal

Universidad Nacional de Colombia Sede Palmira, Palmira, Colombia. 383p.

Vega, P. 1988. Introducción a la teoría de la genética cuantitativa. Universidad Central

de Venezuela, Caracas.

Virk P.S., B.V. Ford-Lloyd, M.T. Jackson and H.J. Newbury. 1995. The identification

of duplicate accessions within a rice germoplasm collection using RAPD analyses.

Theoretical Applied Genetics (90): 1049-1055.

Williams, C. E. and ST-Clair, D.A. 1993. Phenetic relationships and levels of

variability detected by restriction freagment length polymorphism amplified

polymorphic DNA analysis of cultivated and wild accessions of Lycopersicon

esculentum. Genome. Vol 36 : 679-630.

Yan, W., and M. Kang. 2003. GGE biplot analysis, a graphical tool for breeders,

geneticists, and agronomists, London, New York. 271p.

FAO. 2010. Producción Mundial de tomate En: www.fao.org. 5 de Abril de 2010.

FAO. 2006. Programme mixte FAO/OMS sur les normes alimentaires. Commission du

codex alimentarius. Rapport de la treizième session du comité du codex sur les fruits et

légumes frais. Mexico (Mexique) 25 - 29 septembre 2006. En: www.fao.org. 15 de

abril de 2010.

U.S. International Trade Commission (USITC). 2007. Monitoring of U.S. Imports of

Tomatoes. Publication 3959. En: www.usitc.gov. 5 de abril de 2010.

U.S. International Trade Commission (USITC). 2008. Monitoring of U.S. Imports of

Tomatoes. Publication 4048. En: www.usitc.gov. 5 de abril de 2010.

Solanum Genome Network (Solgenomics). 2011. Selección de marcadores

moleculares tipo microsatélites. En: http://solgenomics.net/. 20 mayo de 2011.

Page 55: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

55

OBJETIVOS

Objetivo General: Realizar un estudio de evaluación agronómica y molecular en

tomate cereza, que sirva de guía para la selección de genotipos promisorios por

rendimiento y calidad del fruto en diferentes ambientes.

Objetivos Específicos:

1. Evaluar germoplasma de tomate tipo cereza para conocer su comportamiento

agronómico y de calidad de fruto, esperando seleccionar genotipos promisorios en 30

introducciones de tomate tipo cereza del banco de germoplasma UNAPAL

(Universidad Nacional de Colombia Sede Palmira), que sirvan para el mejoramiento

del tomate cultivado y del tomate cereza comercial.

2. Estudiar la diversidad genética del tomate tipo cereza y la estructura poblacional según

país de procedencia de 30 introducciones por medio de marcadores tipo microsatélites

(SSRs).

3. Seleccionar introducciones promisorias usando un índice de selección ponderado

tomando como base las variables peso promedio de fruto (g/fruto), contenido de

sólidos solubles (°brix) y producción por planta (g/pl).

4. Estimar la interacción genotipo-ambiente para 6 caracteres de interés agronómicos en

tomate, a saber: producción / planta (kg/pl), número de frutos / planta, peso promedio /

fruto (g), Contenido de sólidos solubles (° Brix), Contenido de Vitamina C

(mg/100gpf) y Contenido de licopeno (µg/ gpf) aplicando los métodos propuestos por

Eberhart y Russell, 1966 y el modelo AMMI 1996 (modelo con efectos principales

aditivos y de interacción multiplicativos).

Page 56: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

56

Capitulo I

EVALUACIÓN DE LA PRODUCCIÓN Y DE LA CALIDAD DE

FRUTO DEL TOMATE TIPO CEREZA

EVALUATION OF PRODUCTION AND FRUIT QUALITY OF CHERRY

TOMATO

Resumen. La mayor diversidad genética del tomate (Solanum lycopersicum L.) en

términos de características de calidad del fruto como sabor, aroma, coloración y contenidos

de licopeno y β-caroteno se encuentra en especies silvestres. Este estudio evaluó las

características agronómicas y de calidad del fruto de 30 introducciones de tomate cereza

provenientes del banco de germoplasma de la Universidad Nacional de Colombia–Sede

Palmira en ensayos realizados en la granja Montelindo de la Universidad de Caldas (1010

m sobre el nivel del mar; temperatura media, 22.8°C; precipitación promedio anual, 2200

mm; humedad relativa, 76%). Se usó un diseño experimental de látice rectangular 5 x 6,

con 30 tratamientos (introducciones) y un testigo comercial (Sweet Million), 4

repeticiones/tratamiento y 5 plantas/repetición como unidad experimental. Se utilizaron

descriptores sugeridos por el antiguo Instituto Internacional de Recursos Fitogenéticos,

ahora Bioversity International. Los datos fueron analizados estadísticamente utilizando

análisis de varianza y la prueba de promedios de Duncan a través del programa SAS.

Adicionalmente se realizaron análisis de componentes principales y agrupamiento por

dendrograma por medio del procedimiento Princom y Cluster de SAS (SAS Institute, Cary,

NC). Seis componentes principales explicaron el 80.39% de la variabilidad morfológica de

las introducciones evaluadas. Los materiales más promisorios en términos de peso

promedio de fruto, producción por planta, rendimiento y contenidos de sólidos solubles,

vitamina C y licopeno fueron IAC1624, IAC391, IAC3652, LA2131, IAC424, IAC1621,

IAC426, LA1480 y IAC1688. La amplia variabilidad fenotípica de las introducciones

evaluadas favorece la posibilidad de selección y mejoramiento genético en tomate por

caracteres asociados a la producción y calidad del fruto.

Palabras clave: Solanum lycopersicum var. cerasiforme, licopeno, variabilidad fenotípica,

Colombia.

Abstract. The greatest genetic diversity of tomato (Solanum lycopersicum L.) in terms of

fruit quality characteristics such as flavor, aroma, color, and lycopene and β-carotene

contents is found in wild species. This study evaluated the agronomic characteristics and

fruit quality of 30 cherry tomato introductions of the germplasm bank of the National

University of Colombia–Palmira campus in trials conducted at the Montelindo

experimental farm of the University of Caldas (1010 m above sea level, average

temperature 22.8 °C, average annual rainfall 2200 mm, 76% relative humidity). A 5 x 6

Page 57: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

57

rectangular lattice experimental design was used with 30 treatments (introductions) and a

commercial control (Sweet Million), 4 replicates/treatment, and 5 plants/replicate as

experimental unit. The descriptors used were those suggested by the former International

Plant Genetic Resources Institute, now Bioversity International. Data were statistically

analyzed by ANOVA and Duncan‟s means test using the SAS program. In addition,

principal component and cluster dendrogram analyses using the SAS Princom and Cluster

procedure (SAS Institute, Cary, NC) were performed. Six principal components accounted

for 80.39% of the morphological variability of the introductions evaluated. The most

promising materials in terms of average fruit weight, yield per plant and per hectare, and

soluble solids, vitamin C, and lycopene contents were IAC1624, IAC391, IAC3652,

LA2131, IAC424, IAC1621, IAC426, LA1480, and IAC1688. The broad phenotypic

variability observed in the evaluated introductions favors the potential selection and

breeding of tomato for traits associated with fruit production and quality.

Key words: Solanum lycopersicum var. cerasiforme, lycopene, phenotypic variability,

Colombia.

INTRODUCCIÓN

El tomate Solanum lycopersicum L., es la hortaliza más importante en Colombia y en el

mundo. Constituye el 30% de la producción hortícola mundial, con aproximadamente 4,4

millones de hectáreas sembradas y 145.751.507 toneladas de frutos cosechados en el año

2010. En Colombia, la producción de tomate para el mismo año, se reportó en 546.322

toneladas, con un área de 16.227 ha y rendimiento de 33.66 t/ha (FAOSTAT, 2010);

representa una de las principales fuentes de vitaminas, minerales y fibra importantes para

la salud y la nutrición humana (Razdan and Matoo, 2007), contiene diversos nutrientes y

moléculas como, ácido ascórbico, vitamina E, flavonoides, ácidos fenólicos y carotenoides

(Kuti and Konuru, 2005). Es la principal fuente de licopeno para el hombre (Candelas-

Cadillo et al., 2008). La mayoría de los cultivares comerciales de tomate cereza son

híbridos F1. Los tomates cereza se han enfocado en características como resistencia a

enfermedades, abscisión del fruto, sólidos solubles, tamaño del fruto, textura, sabor,

pigmentación y post-cosecha (Kwon et al., 2009).

Según Miller and Tanksley (1990), la mayor parte de la diversidad del tomate se encuentra

en sus parientes silvestres, presentando variabilidad genética para características de calidad

del fruto como sabor, aroma, color y textura, con un alto contenido de vitamina C (superior

a 57 mg/100gpf.). Algunas de ellas se reportan como promisorias para el mercado por su

alto contenido de antioxidantes como el licopeno (superior a 10 mg/100gpf) (Nuez, 1999).

La tendencia actual en la mejora genética está orientada a incorporar cualidades como el

color, firmeza, sabor y alto contenido en carotenoides en los nuevos cultivares comerciales.

Todas estas características de calidad, se encuentran en mayor proporción en los cultivares

tradicionales frente a los actuales en los que ha primado la productividad y las

características agronómicas de la planta antes que la calidad de fruto (Valcárcel, 2009). La

Page 58: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

58

adaptación de los tomates cereza proveen una alta posibilidad de incluirlos en programas

de mejoramiento, aprovechando sus valiosas características en cuanto a la diversidad

genética para la elección de parentales, y teniendo en cuenta su amplia diversidad

geográfica (Medina y Lobo, 2001).

La caracterización de la biodiversidad de los recursos fitogenéticos está considerada entre

las líneas de investigación estratégicas en el ámbito mundial debido a que se establecen las

bases para la solución de los problemas actuales de los cultivos, la adaptación a los

cambios climáticos y el desarrollo de nuevas alternativas tales como la producción y la

calidad (Virk et al., 1995). Según Abadie y Berretta (2001), el valor de las colecciones de

recursos filogenéticos reside en su utilización. Las colecciones deben proveer a los

mejoradores de variantes genéticas, genes o genotipos, que les permitan responder a los

nuevos desafíos planteados por los sistemas productivos, siendo para ello imprescindible

conocer las características del germoplasma conservado.

Las especies silvestres relacionadas al tomate son originarias de la región andina de Chile,

Bolivia, Perú, Ecuador y Colombia (Nuez, 1999). Las formas silvestres de Solanum más

promisorias son S. lycopersicum var. cerasiforme y S.pimpinellifolium (Vallejo, 1999).

Algunos estudios han mostrado que algunos de los tomates conocidos como „cerasiformes‟

son resultado de la hibridación de tomates silvestres y cultivados en lugar de ser ancestros

de los cultivares actuales (Peralta et al., 2006). Algunas de las variedades comerciales de

tomate cereza más representativas del mercado son: Brillantino, Marasca, Ovalino,

Tamburino, To1251 y Sweet million que reportan rendimientos entre 54.27 y 87.73 t/ha

(Macua et al., 2008). Los tomates tipo cereza generalmente son de hábito determinado,

semi-determinado o indeterminado; racimos largos con muchos frutos, de color y sabor

muy intensos; resistentes a enfermedades y presentan tolerancia a alta humedad relativa (>

80%) (Nuez, 1999). Presentan un alto valor nutritivo por su alta concentración vitamina C

(superior a 57 mg/100gpf); el número de frutos por racimo es muy variable, oscilando

entre 15 y 50; los frutos son generalmente redondos y con un peso entre 10 y 30 gramos

(Nuez, 1999). Poseen altos contenidos de licopeno, superior a 10 mg/100gpf (Medina y

Lobo, 2001). S. lycopersicum var. cerasiforme y S. pimpinellifolium podrían ser usados

como fuente de genes para el incremento del contenido de licopeno en especies con menos

contenido (Nuez, 1999). (Medina y Lobo, 2001) estudiaron la variabilidad morfológica

de 39 caracteres cualitativos y 11 cuantitativos en 82 introducciones de tomate cereza en el

departamento de Antioquia, encontrando una amplia variabilidad cualitativa y cuantitativa

señalando un gran potencial para realizar mejoramiento de este tipo de tomate o para

introgresar genes a materiales de frutos grandes. Restrepo y Vallejo (2003), evaluaron 25

introducciones de tomate provenientes de los departamentos del Cauca, Valle del Cauca,

Eje Cafetero, Antioquia, Huila y Santander obteniendo la conformación de tres grupos: el

primero conformado por la var. cerasiforme; el segundo constituido por todas las

introducciones de tomate tipo "chonto" y el tercero, por el tomate tipo "chonto" var. Río

Grande. Garzon (2011), evalúo 36 introducciones de tomate cereza del banco de

germoplasma UNAPAL, encontrando que las introducciones IAC426, LA1314, LA1480,

Page 59: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

59

LA1307 y LA1311-1 conformaron el grupo con rendimientos altos y peso promedio de

fruto óptimos para ser usados en los programas de mejoramiento para este tipo de tomate.

Las introducciones que presentaron peso promedio de frutos bajos son las que tienen más

contenido de licopeno y vitamina C, destacándose las introducciones LA 2841, LA 4133,

LA 1461, LA 3842 y Roldanillo. Actualmente, la búsqueda de calidad interna (nutritiva y

organoléptica) es uno de los principales objetivos del mejoramiento del tomate para

mercado en fresco (Roselló et al., 2000). Los frutos de especies silvestres del tomate como

S. pimpinellifolium, tienen excelente balance de sabor, 7,0 a 8,0 º Brix, color rojo atractivo

(Cestoni et al., 2001) y altos contenidos vitamina C, componentes primordiales para la

calidad interna del tomate (Roselló et al., 2000).

Colombia dispone de introducciones y colectas de tomate cereza que pueden ser utilizadas

en programas de mejoramiento genético. Sin embargo, la utilización de este recurso está

sujeta a la caracterización y evaluación agronómica. El objetivo de esta investigación fue

evaluar el germoplasma de tomate tipo cereza para conocer su comportamiento

agronómico y de calidad de fruto, esperando seleccionar genotipos promisorios en 30

introducciones de tomate tipo cereza del banco de germoplasma UNAPAL (Universidad

Nacional de Colombia Sede Palmira), que sirvan para el mejoramiento del tomate

cultivado y del tomate cereza comercial.

METODOLOGIA

Localización

La evaluación se llevó a cabo en la granja Montelindo de la Universidad de Caldas,

localizada en la región de Santágueda a 1030 m.s.n.m. (bosque húmedo tropical), en la

rivera oriental del río Cauca, municipio de Palestina (Caldas), con temperatura promedio

de 23° C, humedad relativa de 75%, radiación solar año de 2049 horas y régimen de lluvias

de 2000 a 2225 mm. El material vegetal estuvo constituido por 30 introducciones (sin

reporte de caracterización) del banco de germoplasma UNAPAL de la Universidad

Nacional sede Palmira, en aras de ser incluidos en programas de mejoramiento del tomate

cultivado. Dentro de los materiales comerciales de mejor posicionamiento en el mercado

de los tomates tipo cereza y con adaptabilidad para la zona de estudio, se eligió como

testigo el tomate cereza Sweet million (Tabla 1). Las condiciones de suelo fueron: textura

franco- arenosa, ricos en materia orgánica (7.91%), profundos (60 cm.), bien drenados y

con pH 5,4 (Boada et al., 2010).

Tabla 1. Introducciones de tomate tipo cereza para evaluación de la producción y la

calidad del fruto

N° Introducción Descripción N° Introducción Descripción

1 *IAC391 Tomate red cereza 16 LA1546 Tomate cereza

2 IAC420 Tomate cereja 17 LA1705 Tomate cereza

Page 60: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

60

3 IAC421 T.cereja Alemão

Vermelho

18 LA2076 Tomate cereza

4 IAC424 Tomate cereja 19 LA1334 Tomate cereza

5 IAC426 Tomate cereja Juliet 20 LA2131 Tomate cereza

6 IAC445 Tomate cereja Jundiai 21 LA168 Tomate cereza

7 IAC1621 Tomate cereja aleman 12 22 LA2640 Tomate cereza

8 IAC1624 Tomate cereja 23 LA2692 Tomate cereza

9 IAC1685 Tomate cereja 11B 24 LA2710 Tomate cereza

10 IAC1688 Tomate “Lili” cereja 25 LA2845 Tomate cereza

11 IAC1622 Tomate cereza 26 LA3139 Tomate cereza

12 IAC1686 Tomate cereza 27 LA3652 Tomate cereza

13 IAC412 Tomate cereza 28 LA1455 Tomate cereza

14 IAC416 Tomate cereza 29 LA1428 S.pimpinelifollium

15 **LA 1480 Tomate cereza 30 LA 3158 S.pimpinelifollium

31 Testigo Tomate cereza comercial Sweet million

*IAC: Introducciones procedentes del Instituto Agronómico de Campinas, Campinas, Brasil.

**LA: Introducciones procedentes del Tomato Genetics Resources Center (TGRC), Universidad de

California- Davis.

Las introducciones fueron sembradas el 1 de julio de 2010 en bandejas de 72 lóculos con

sustrato tipo turba grado 3. El trasplante se realizó el 28 de julio de 2010, cuando las

plántulas alcanzaron 4 hojas verdaderas (Jaramillo et al., 2007). El diseño experimental fue

látice rectangular 5X6 (30 introducciones), con dos replicaciones/bloque principal, la

unidad experimental fue de 5 plantas por introducción, sembradas a 1.5 m entre surcos por

0.8 m entre plantas y 2 m entre bloques. El manejo agronómico fue el comercial para

cultivos de tomate definido por Jaramillo et al. (2007), sólo que al definir la arquitectura de

la planta se dejaron tres ejes/planta permitiendo que las introducciones por ser de tipo

silvestre expresaran su potencial en las variables de producción evaluadas; para el control

de arvenses se utilizó acolchado plástico tipo blanco- negro de 0.8m de ancho, calibre 1.2.

Una vez que los frutos alcanzaron la madurez total (65 días después de trasplante), se

procedió a su cosecha de acuerdo con el comportamiento de cada introducción hasta que

las plantas completaron 10 pases de cosecha el 10 de diciembre de 2010 (1 pase/semana).

Variables evaluadas

La medición de los caracteres se realizó usando la metodología sugerida por el Bioversity

International (1996) (antes IPGRI). Todas las observaciones del fruto se hicieron en el

Page 61: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

61

segundo racimo por introducción por repetición, en la etapa de plena madurez. Los

caracteres evaluados fueron los siguientes: Número de flores/racimo (NFLR), número de

frutos/racimo (NFR), número de racimos/planta (NRP), número de frutos totales (NFT),

peso promedio del fruto (PPF), producción/planta (g/pl) (PDN), contenido de licopeno

(µg/ml) (LYC), contenido de vitamina C (g/100g pf) (VitC), ácidez del fruto (AF) y

contenido sólidos solubles (°Brix) (CSS). La metodología resumida a través de figuras se

muestra en el anexo 1.

El licopeno se extrajo en una mezcla compuesta por acetona-n-hexano (4:6) y se centrifugó

a 5000 rpm durante 5 min a 4°C. Posteriormente, la densidad óptica de los sobrenadantes

se midió espectrofotométricamente a unas longitudes de onda de 663, 645, 505 y 453 nm,

usando la mezcla de acetona-n-hexano como blanco (Rosales, 2008). La concentración de

licopeno se cuantificó usando la ecuación propuesta por Nagata y Yamashita (1992)

citados por Rosales, (2008) de la siguiente forma:

[licopeno] (µg/mL) = - 0.0458 A663 + 0.204A645 + 0.372A505 - 0.0806A453

La acidez del fruto y vitamina C fueron medidas a partir de muestras de zumo de 10 mL de

jugo, compuesto de por diez frutos del segundo racimo por introducción repetición. Los 10

mL fueron diluídos en 100 ml de agua destilada por titulación con NaOH 0.1 N hasta un

pH de 8.2, expresando el resultado en % de ácido cítrico para el caso de acidez del fruto y

titulada con solución de yodo 0.1N hasta notar cambio de color para el caso de la vitamina

C (IPGRI, 1996). Finalmente el contenido de sólidos solubles fue medido a través de un

refractómetro marca Hanna Instruments con escala de 0.2 °Brix.

Análisis univariado de la información

Análisis de la información de la evaluación agronómica. Se realizó análisis de varianza

mediante el procedimiento GLM de SAS (SAS Institute Cary N.C), para determinar la

ocurrencia de diferencias significativas entre introducciones para el conjunto de variables

cuantitativas evaluadas. Se hizo comparación de medias a través de prueba de partición de

promedios ó test de Duncan (P < 0,05).

Análisis de componentes principales y dendograma

Finalmente, se realizó análisis de componentes principales y de clasificación conjunta de

descriptores cualitativos y cuantitativos, a partir de la matriz de treinta introducciones con

los promedios de las variables previamente obtenidas. Se utilizó el procedimiento Comprin

y Cluster de SAS (SAS Institute Cary N.C). Se empleó el criterio de afectación de Ward

(SAS Institute Cary N.C) para la obtención del dendograma.

Page 62: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

62

RESULTADOS Y DISCUSION

Variables de producción

Se encontraron diferencias significativas (P<0.05) entre las introducciones para las

variables número de flores por racimo (NFLR) y número de frutos por racimo (NFR). Se

reporta una relación directa en el 80% de las introducciones entre el número de flores y el

número de frutos por racimo donde a mayor número de flores es mayor el número frutos.

Sin embargo los porcentajes de cuajamiento más altos (entre el 70 y el 85%) se presentaron

dentro de las introducciones que arrojaron el menor número de flores y frutos (LA2710,

LA2845, LA168 y LA3139) (Tabla 2). Las introducciones IAC421, IAC1688, IAC424 e

IAC1621 arrojaron promedios superiores a 20 flores y a 10 frutos/racimo (P < 0.05). Ocho

introducciones obtuvieron valores por encima del promedio general que fue 7.40

frutos/racimo, mientras que las introducciones LA2710, IAC1686, IAC2640 y IAC1622

mostraron valores por debajo de 4.50 frutos/racimo (Tabla 2). Lobo y Medina (1994), al

evaluar la variabilidad morfológica del tomate pajarito Solanum lycopersicon var.

cerasiforme, encontraron un intervalo de 4 a 20 flores por racimo. Una estimación del

peso de racimo (g) por introducción (datos no publicados) indicó que, los valores más altos

dependieron en primer lugar del peso promedio de fruto y en segundo lugar del número de

frutos por racimo, por consiguiente, una planta balanceada entre estas dos variables,

proyecta una producción competitiva comparada con los materiales comerciales.

El número de racimos por planta a tres ejes (NRP), alcanzado en cinco meses de cutivo

(trasplante a fin de cosecha), presentó diferencias significativas (P<0.05). La introducción

LA1428 alcanzó el valor más alto con 40.90 racimos/planta con una confiabildiad del 95%,

seguida por las introducciones LA3139, LA2710, LA2692, IAC420, LA3158 y IAC445

con valores entre 32 y 34 racimos sin diferencia estadistica entre ellas. Las introducciones

con los valores más bajos alcanzados fueron IAC416, LA2131, IAC1686 y IAC1622 con

promedios de 13.10, 12.80, 8.70 y 5.60 racimos por planta sin diferencia estadística entre

ellas. Rodríguez et al. (2005), encontraron 11 racimos por planta en materiales de tomate

silvestre var. cerasiforme, siendo superior el promedio encontrado en este estudio (23.25

racimos/planta). Rodríguez (2007), al evaluar tomate tipo cereza (Solanum lycopersicon

esculentum var. cerasiforme) a un eje, encontró 5.47 racimos totales en el tratamiento TI

(salvado y paja), seguido de los tratamientos T3 (plástico) y T2 (paja), con 5.14 y 4.89

racimos respectivamente, sin diferencias significativas.

El número total de frutos (NFT) y el peso promedio de frutos (PPF), presentaron

diferencias significativas (P<0.05) (Tabla 2). Se encontraron 14 introducciones con valores

superiores al promedio general (96.1 frutos/planta), a pesar que el testigo presentó uno de

los valores más altos para el número total de frutos/planta (119.8), al tiempo, reportó el

mayor porcentaje de pérdidas (77%) (P<0.05). Las introducciones LA1428, IAC1480,

IAC424, LA1546, LA1455, IAC420 y IAC426 mantuvieron una relación directa de alta

Page 63: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

63

cantidad de frutos buenos respecto a los frutos totales cosechados por planta, mientras que

los valores de pérdidas o de frutos descartados estuvieron por debajo del 30% (P<0.05).

Con una confiabilidad del 95%, el peso promedio de fruto (PPF) fue de 14.3 g/fruto.

Macua et al., (2009), reportaron valores de 17 gramos para peso promedio de frutos de en

la variedad tipo cereza “Pizzaiolo”, mientras que otras variedades comerciales evaluadas

oscilaron entre 6.5 y 13 g/fruto. Márquez y Cano (2005), en condiciones de invernadero

encontraron un peso de 16.3 g/fruto; por otro lado, Trani et al., (2003), encontraron valores

13.3 g/fruto en tomates comerciales de la var. cerasiforme. El tratamiento testigo (Sweet

million), obtuvo valores similares y se ubicó en el décimolugar con un valor promedio de

17g/fruto (P<0.05). El 42% de las introducciones presentaron valores entre 15.3 g y 37.2

g/fruto (P<0.05) y el restante 58% por debajo del promedio con valores entre 13.6 g y 3

g/fruto (P<0.05). Cestoni et al., (2001) describen que los frutos de especies de tomate

silvestres tienen peso de 12 -18 g/fruto; por su lado Macua et al., (2009), reportaron para

variedades de cereza cultivadas, valores promedio de fruto así: variedad “Pizzaiolo” (17g),

“ISI-447655” (15g) , “Tamburino” (6.5g) y “Ovalino” (13g), mientras que en este estudio,

las introducciones con los valores más altos en su orden de mayor a menor fueron:

LA2640, IAC391, IAC1624, LA2845, LA2131, IAC416 y IAC412 con valores de 37.2 g,

26.5 g, 24.1 g, 23.9 g, 22.4 g, 22.3 g y 21.6 g respectivamente, (P<0.05) en contraste con

las introducciones de valores por debajo de los 5g/fruto que fueron: LA1428, LA1455,

LA1546 y LA3158 sin diferencia estadística (Tabla 2).

Para la variable producción/planta (PDN), las introducciones con los rendimientos más

altos sin diferencia estadística fueron: LA426 con 2039.90 g/pl y 17 t/ha e IAC1624 que

produjo 1937.30 g/pl y 16,14 t/ha; el testigo presentó una producción de 2054.60 g/pl y

17,12 t/ha, y a su vez obtuvo la mayor cantidad de frutos dañados con un valor de 1570 g

y 13 t/ha (datos no publicados); en contraste, la introducción LA3158 obtuvo la producción

más baja 277.40 g/pl y 2,31 t/ha con diferencias significativas (P < 0.05) (Tabla 2). Macua

et al., (2006) evaluaron nueve variedades de tomate cereza bajo invernadero, con

rendimiento promedio de 85,78 t/ha; en otras variedades de tomate cereza encontraron

valores entre 66 t/ha y 103,68 t/ha (Macua et al., 2008). Uresti et al. (2007), obtuvieron

rendimientos de 30.1 t/ha con densidad de población de 25,650 pl/ha en tomate

hidropónico. Márquez y Cano (2005), en condiciones bajo invernadero y producción

orgánica de tomate cereza, encontraron en el tratamiento testigo (arena - fertirrigación) un

rendimiento de 95 t/ha; por su lado, Márquez et al., (2006), con diferentes sustratos

orgánicos en tomate cereza reportaron rendimientos de 78 t/ha en el tratamiento testigo con

fertilización inorgánica. Los valores máximos alcanzados en este estudio fueron 17.12 t/ha

para el testigo (Sweet million), seguido por 17 t/ha y 16.14 t/ha para las introducciones

IAC426 y IAC1624 respectivamente, con densidades de población de 8,333 plantas/ha y

producidas a libre exposición (Tabla 2); esto sugiere que, sistemas controlados

(invernadero y fertirrigación) con densidades de población comerciales (entre 16,000 y

Page 64: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

64

26,650 pl/ha), podrían incrementar la producción por planta (g) y el rendimiento (t/ha),

permitiendo una producción más sostenible.

Padua, et al., (2002), en producción de tomate cereza bajo densidad de 16,000 plantas/ha,

encontraron valores de 2,060 g/pl; otros estudios reportan producciones de 1,500 g/pl

(Azevedo y Melo, 2001), valores similares se alcanzaron en el tratamiento testigo y las

introducciones IAC426 e IAC1624 sin diferencia estadística (Tabla 2). La expresión

fenotípica de las plantas en campo se muestran en el anexo 2ª y 2b.

Tabla 2. Prueba de partición de promedios Duncan para las variables de producción

en treinta introducciones de tomate tipo cereza.

INTRO NFLR NFR NRP NFT PPF (g) PDN (g/pl) RTO (t/ha)

Testigo 54.10 a 34.00 a 21.30 e 119.80 ei 17.00 eg 2054.60 a 17.12 a

IAC426 21.30 d 7.50 ef 27.70 d 141.60 cf 16.00 eh 2039.90 a 17.00 a

IAC1624 8.20 e 5.50 fh 30.80 c 80.00 kj 24.10 bc 1937.30 a 16.14 a

LA1480 10.90 e 8.30 de 17.50 fg 157.90 bc 10.80 ik 1704.90 b 14.21 b

IAC391 8.10 e 5.90 eh 27.40 d 62.10 kl 26.50 b 1643.70 bc 13.70 bc

IAC1688 32.60 b 12.50 c 21.80 e 133.40 cg 12.90 gj 1642.00 bc 13.68 bc

LA3652 8.70 e 5.30 fh 31.00 c 83.80 kj 18.80 df 1574.00 bd 13.12 bd

IAC1621 23.70 c 9.80 d 26.50 d 108.20 gj 13.60 gi 1432.90 cd 11.94 cd

IAC424 35.00 b 9.90 d 26.30 d 175.60 b 9.80 il 1421.00 cd 11.84 cd

LA2692 7.90 e 5.20 fh 33.40 bc 94.00 ij 16.30 eh 1420.60 cd 11.84 cd

LA2131 8.70 e 5.80 eh 12.80 i 82.50 kj 22.40 cd 1369.20 d 11.41 d

IAC421 35.40 b 16.40 b 26.30 d 145.30 ce 10.50 ik 1348.70 d 11.24 d

LA2076 7.20 e 5.40 fh 17.30 fg 103.90 hj 12.70 hj 1314.70 d 10.96 d

LA2845 6.40 e 4.70 gh 25.90 d 42.00 ln 23.90 bc 1032.30 e 8.60 e

LA1705 9.60 e 5.90 eh 16.20 gh 81.40 kj 12.60 hj 1013.90 e 8.45 e

LA1428 7.50 e 6.40 eg 40.90 a 201.70 a 4.80 mo 979.60 ef 8.16 ef

IAC445 7.60 e 5.30 fh 31.90 bc 84.70 kj 12.20 hj 958.70 ef 7.99 ef

IAC420 10.90 e 7.50 ef 33.10 bc 161.30 bc 5.90 lo 887.30 eg 7.39 eg

IAC1686 27.30 c 3.70 h 8.70 j 80.50 kj 12.70 hj 878.00 eh 7.32 eh

LA2640 6.50 e 3.60 h 19.70 ef 22.20 mn 37.20 a 817.80 eh 6.81 eh

Page 65: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

65

LA168 6.40 e 5.10 fh 16.80 g 99.00 hj 8.70 jm 814.20 eh 6.78 eh

IAC412 8.20 e 6.00 eh 25.80 d 34.70 ln 21.60 cd 739.60 fi 6.16 fi

IAC1685 9.80 e 7.00 eg 17.60 fg 49.10 lm 15.30 fh 629.20 gj 5.24 gj

LA2710 5.60 e 4.50 gh 33.50 bc 59.60 kl 10.60 ik 619.30 hj 5.16 hj

LA3139 6.40 e 5.20 fh 34.40 b 114.70 fi 7.50 kn 551.90 ij 4.60 ij

IAC1622 8.90 e 0.70 i 5.60 k 26.00 mn 19.60 de 517.90 ik 4.32 ik

LA1546 7.30 e 6.20 eh 13.70 hi 148.00 cd 3.70 on 512.20 ik 4.27 ik

LA1455 8.10 e 7.00 eg 16.20 gh 123.20 dh 4.10 on 475.40 ik 3.96 ik

LA1334 11.00 e 6.50 eg 15.40 gi 61.30 kl 7.10 kn 418.50 jk 3.49 jk

IAC416 8.80 e 5.70 fh 13.10 i 20.00 n 22.30 cd 388.00 jk 3.23 jk

LA3158 9.10 e 6.70 eg 33.00 bc 83.20 kj 3.00 o 277.40 k 2.31 k

Promedio 13.80 7.40 23.20 96.10 14.30 1077.90 8.98

*Indica diferencias sigificativas (P<0,05) por medio de prueba de promedios tipo Duncan. Número de flores

por racimo (NFLR), número de frutos por racimo (NFR), número de racimos por planta (NRP), número total

de frutos por planta (NFT), peso promedio de fruto en gramos (PPF), producción por planta en gramos

(PDN), rendimiento en toneladas por hectárea (RTO).

Variables de calidad del fruto

El contenido de sólidos solubles (CSS), presentó diferencias estadísticas (P<0.05) (Tabla

3). El testigo presentó un valor de 4.91 °Brix, cercano al promedio general (4.92 °Brix).

Doce introducciones, correspondientes al 39% de las evaluadas obtuvieron valores

superiores al promedio general que van desde los 4.99 °Brix hasta los 6.7 °Brix con

diferencias estadísticas (P<0.05). Los materiales LA3158, IAC424 y IAC420 presentaron

los mejores valores desde 6.7°Brix, 6.18° Brix y 5.49° Brix respectivamentey a su vez con

diferencia estadística entre ellas (P<0.05). Algunos estudios reportan valores entre 5.47

°Brix y 8.71 °Brix en variedades industriales de tomate cereza (Macua et al., 2009), y entre

7.23 °Brix y 7.93 °Brix en tomate cereza en producción orgánica bajo invernadero

(Márquez y Cano 2005). En tomate cereza evaluado bajo invernadero se han reportado

valores para sólidos solubles y azucares que fluctúan a través del ciclo pero siempre dentro

de unos rangos altos (6.1 °Brix y 3.6 gr/100 gr respectivamente) (Raffo et al., 2003). A

pesar que la mayoría de los valores reportados anteriormente están por encima de los

alcanzados en las introducciones evaluadas, el 39% de las mismas reportó valores

superiores al testigo (Tabla 3), evaluadas en condiciones de libre exposición. Roselló et al.

(2000), para veinte introducciones de S. pimpinellifolium colectadas en Ecuador y Peru,

reportaron un valor máximo de 13.6 °Brix, los valores alcanzados en las introducciones de

S. pimpinellifolium (LA3158 y LA1428) estuvieron por encima del promedio y del testigo

Page 66: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

66

(Tabla 3), para el caso de LA3158 reportó el valor más alto de las introducciones evaluadas

(6.7 ° Brix) con diferencias estadísticas (P<0.05).

Se encontraron diferencias significativas para la ácidez del fruto (AF) (P<0.05), expresada

en % de ácido cítrico (g/100 gpf). Con una confiabilidad del 95%, las introducciones

IAC412, LA3652, IAC1686, LA2076, LA1428 y LA2710 presentaron valores superiores a

2 g/100 gpf. Con referencia al cultivar testigo, 24 introducciones obtuvieron valores por

encima del mismo (1.39 g/100 gpf). Las introducciones con menos % de ácido cítrico

fueron: IAC445, LA1480, LA1705, IAC426 y IAC424 con valores entre 1.04 y 1.28 g/100

gpf, con diferencias estadísticas (P<0.05) (Tabla 3). Rosales (2008), en frutos de tomate

cereza, cosechados tres veces a lo largo del ciclo de producción del cultivo y con un mismo

estado de maduración, obtuvo valores de 3.57 mg/gpf. y 3.70 mg/gpf de (ácido cítrico).

Urrestarazu (2004), reportó valores de ácidez titulable para el tomate cereza entre 520 y

807 mg/ml de ácido cítrico, mientras que para el tomate común los valores están entre 370

y 550 mg/ml de ácido cítrico. Murray et al. (2004), evaluaron frutos de tomates cereza var.

cerasiforme cv. Super sweet, cultivados en invernáculo, encontraron valores entre 1.01 y

0.81% de ácido cítrico respectivamente; valores superiores fueron alcanzados en este

estudio, los cuales oscilaron entre 1.04 y 2.44 % para IAC445 y IAC412 de ácido cítrico

respectivamente, cosechados en grado 3 (maduración del 90% de la superficie diferente a

pintón).

Para el contenido de vitamina C, se encontraron diferencias estadisticas significativas

(P<0.05). El testigo presentó el valor más alto (84.5 mg/100gpf) seguido por las

introducciones LA2710 y IAC445 con valores de 72.5 mg/100gpf y 58.8 mg/100gpf

respectivamente) y a su vez con diferencia estadística entre ellos (P<0.05) (Tabla 3). A un

95% de confiabilidad, catorce introducciones presentaron valores superiores al promedio

general (47.6 mg/100gpf) (Tabla 3). Raffo et al. (2003), encontraron que el ácido ascórbico

es altamente variable en tomate cereza producido bajo invernadero, pero está dentro de los

rangos deseables de vitamina C que son del 50 al 120% de la recomendación diaria (60

mg) lo que lo hace muy apetecible para el mercado. Cuatro de los materiales evaluados

(LA2710, IAC445, IAC1624 y LA2076) junto al testigo, presentaron valores iguales o

superiores a la cantidad recomendada de vitamina C en la ingesta diaria (60 mg), indicando

su promisoriedad para ser producidos sosteniblemente.

Todas las introducciones evaluadas, presentaron contenidos de vitamina C superiores a los

reportados por Lenucci et al. (2006) en las introducciones LA2933, LA2656 y

BGV009560 con valores 37 mg/100 gpf., 25 mg/100 gpf. y 21 mg/100 gpf.,

respectivamente, de la var. cerasiforme y S. pimpinellifolium, del banco de germoplasma

COMAV. Galiana-Balaguer et al. (2000), reportaron que los niveles de vitamina C varían

considerablemente según la especie considerada (desde 80 mg/kgpf en variedades

cultivadas hasta 1,113 mg/kgpf en S. pimpinellifolium L. Las treinta introducciones

evaluadas del banco de germoplasma de UNAPAL (introducciones como LA2710 e IAC

445 con valores de 73 mg/100gpf y 61 mg/100gpf) además de la introducción IAC416 con

Page 67: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

67

29 mg/100gpf (con el contenido más bajo del estudio), arrojaron valores que superan

notablemente las reportadas por el COMAV.

Para el contenido de licopeno, las pruebas de partición de promedios Duncan, indicaron

diferencias significativas (P<0.05). Las introducciones de mayor contenido fueron LA1455

Y LA2845 con un valor de 0.32 μg/ml en ambos casos, seguidas por IAC426 con 0.30

μg/ml, sin diferencia estadistica entre ellos y con diferencia con el resto de los materiales

(P<0.05) (Tabla 3); los materiales de menor contenido de licopeno fueron IAC412 y

LA2640 los cuales presentaron diferencias estadísticas (P<0.05), con valores de 0.04 μg/ml

y 0.02 μg/ml respectivamente. Hernández et al. (2007), encontraron valores de licopeno

que van desde 1.89 hasta 2.56 mg/100gpf. en cultivares comerciales denominados Dunkan

y Thomas. Stamova et al., (1998), reportaron en 35 líneas de tomate cereza

concentraciones de licopeno de 2.10 a 6.95 mg/100gpf. Zambrano et al. (1995), en dos

cultivares de tomate (variedad Río Grande y tipo pera) concluyeron que la síntesis de

licopeno aumenta progresivamente durante el transcurso de la maduración con valores

desde 0.233 µg/g para el estado MF (madurez fisiológica) hasta 28,720 µg/g en M (frutos

maduros en la planta) y de 0.21 µg/g en MF y 29.72 µg/g en M (frutos maduros fuera de la

planta). En esta investigación, los frutos fueron cosechados en plena madurez y alcanzaron

valores máximos de 0.32 µg/ml en la introducción LA1455 y mínimos de 0.02 µg/ml en la

introducción LA2640. Lenucci et al. (2006), observaron grandes variaciones entre distintos

cultivares de tomate, encontrando en ocho introducciones de Solanum lycopersicum var.

cerasiforme valores de licopeno que oscilaron desde 0.2 mg/100 gpf hasta 17.4 mg/100

gpf, mientras que el valor más alto se encontró en la especie de S. pimpinellifolium, con

valores de 18 y 25 mg/100gpf. El promedio del contenido de licopeno para las

introducciones evaluadas fue de 0.18 µg/ml con una confiabilidad del 95%, por encima del

cual se encontraron el 55% de las introducciones, dentro de ellas el testigo (Sweet million)

y una de las introducciones de la especie de S. pimpinellifolium (LA1428) con un valor de

0.21 µg/ml al 95% de confiabilidad.

Tabla 3. Prueba de partición de promedios Duncan para las variables de calidad de

fruto en treinta introducciones de tomate tipo cereza.

INTRO LYC (µg/ml) VitC (mg/100g) AF (%A.Cítrico) CSS (°Brix)

LA3158 0.09 mn 40 im 1.9 cd 6.7 a

IAC424 0.22 df 52 ci 1.28 gi 6.18 b

IAC420 0.12 km 46.75 ek 1.87 cd 5.49 c

IAC1621 0.24 ce 43.75 fl 1.57 ef 5.36 cd

IAC1688 0.13 jl 47.75 ej 1.9 cd 5.31 cd IAC445 0.16 hk 58.75 ce 1.04 j 5.29 ce

LA1455 0.32 a 54.75 cg 1.89 cd 5.24 cf

IAC426 0.3 ab 35 km 1.21 hj 5.17 cg

LA1546 0.25 ce 54 cg 1.79 de 5.16 cg

IAC391 0.17 gj 41.25 hl 1.35 fi 5.07 dh

LA2076 0.09 mn 55.75 cf 2.07 bc 5.04 dh

Page 68: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

68

LA1428 0.21 eg 35 lm 2.05 bd 4.99 di

Testigo 0.18 fi 84.5 a 1.39 fh 4.91 ej

IAC421 0.15 il 41 hl 1.54 f 4.89 fj

IAC412 0.04 op 38 jm 2.44 a 4.84 fk

IAC1624 0.27 bc 60.25 cd 1.57 ef 4.84 fk

LA168 0.23 ce 52.25 ci 1.47 fg 4.83 fk

IAC1685 0.18 fi 34.25 lm 1.83 cd 4.81 gl

LA2692 0.12 km 33.25 lm 1.94 cd 4.77 gl

LA2710 0.2 eh 72.5 b 2.01 bd 4.7 hm

LA1705 0.08 no 46.5 fk 1.2 hj 4.7 hm

IAC1686 0.12 lm 41 hl 2.2 b 4.63 im

LA3139 0.15 il 49 dj 1.84 cd 4.59 im

IAC1622 0.18 fi 51 ci 1.92 cd 4.57 jm

LA2640 0.02 p 28.9 m 1.47 fg 4.54 jm

LA1480 0.26 cd 44.5 fl 1.14 ij 4.51 jm LA2131 0.24 ce 43 gl 1.46 fg 4.47 km

LA2845 0.32 a 61.25 c 1.55 f 4.43 km

LA1334 0.24 ce 43.5 fl 1.91 cd 4.41 lm

IAC416 0.05 op 32.75 lm 1.55 f 4.33 mn

LA3652 0.23 ce 52.75 ch 2.21 b 4.04 n

Promedio 0.18 47.6 1.7 4.93 *Indica diferencias sigificativas (P<0,05) por medio de prueba de promedios tipo Duncan. Contenido de

licopeno (LYC), contenido de vitamina C (VITA C), ácidez titulable (AF) y contenido de sólidos solubles

(CSS).

Análisis de componentes principales

El análisis de componentes principales indicó 6 componentes con valores propios mayores

a uno, los cuales explican el 80.39% de la variabilidad de las introducciones evaluadas

(Tabla 4). En el primer componente las variables de mayor aporte fueron número de flores

por racimo (NFLR), número de frutos por racimo (NFR) y número de frutos totales (NFT)

y finalmente número de frutos buenos (NFB) con valores de 0.31, 0.28, 0.28 y 0.17

respectivamente, denominando este componente como número de frutos. El segundo

componente se denominó rendimiento (RTO), dentro de éste se ubicaron las variables

producción por planta (PDN), seguido por peso de frutos dañados (PFD), peso promedio

de fruto (PPF) y finalmente peso de frutos buenos (PFB) con autovalores entre 0.35 y 0.23

(Tabla 5).

Tabla 4. Autovalores de la matriz de correlación en componentes principales para 30

introducciones de tomate tipo cereza

Componente Autovalor Diferencia

entre autovalor

% Variación

explicada Acumulado

1 6.57 1.71 0.27 0.27

2 4.86 1.66 0.20 0.48

Page 69: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

69

3 3.20 0.79 0.13 0.61

4 2.41 1.18 0.10 0.71

5 1.23 0.19 0.05 0.76

6 1.03 0.05 0.04 0.80

7 0.98 0.21 0.04 0.84

El tercer y cuarto componente fueron denominados calidad externa e interna

respectivamente, en los cuales se encontraron las variables color, forma y número semillas

por fruto (CEF, FPF y NSF) y aspectos en calidad interna como vitamina C (VITC), acidez

del fruto (AF), contenido de sólidos solubles (CSS) y licopeno (LYC). Los autovalores

más altos fueron el color exterior del fruto con valor de 0.41 en calidad externa y firmeza

del fruto (0.27) en calidad interna (Tabla 5).

La variabilidad de las introducciones es explicada por los componentes principales 1 y 2

con un aporte del 27.4% y 20.2% respectivamente; los componentes 3 y 4 aportaron

independientemente el 13.3% y 10% respectivamente, los cuales sumados a los dos

primeros, explican el 70.96% de la variabilidad de las introducciones evaluadas. El quinto

y sexto componente explicaron el 5 y 4% de la variabilidad respectivamente y permitiría

aumentar solo un 9% más de la explicación de la variación.

Tabla 5. Variables de mayor peso en el análisis de componentes principales para 30

introducciones de tomate tipo cereza

N° frutos* Prin1 RTO Prin2 C. Externa Prin3 C. Interna Prin4 Flores/racimo 0.31 g/planta 0.35 Color fruto 0.41 Firmeza F. 0.27

Frutos/racimo 0.28 Pérdidas 0.32 Forma fruto -0.32 Vitamina C -0.24

Frutos/planta 0.28 g/fruto 0.32 N° lóculos 0.24 Acidez F. -0.21

Frutos buenos 0.17 Peso

frutos

0.23 N°

sem/fruto

0.22 Licopeno 0.17

*Nombres dados a los componentes principales (Prin 1. 2. 3 y 4) por las variables agrupadas así: Número de

frutos (N° frutos), rendimiento (RTO), calidad externa (C. Externa) y calidad interna (C. interna).

Lobo y Medina (1994), evaluaron fenotípicamente cultivares latinoamericanos de tomate

con base en un procedimiento multivariado canónico discriminante para 12 características

cuantitativas: N° de pétalos/ flor. Tamaño de fruto, N° de lóculos/fruto, ancho de

pericarpio, N° de flores/inflorescencia, y contenido de sólidos soluble en el fruto; dichas

variables explicaron el 66% de la variabilidad de los cultivares evaluados.

Análsis de agrupamiento por dendrograma

El agrupamiento por dendrograma, arrojó 6 grupos bien diferenciados al 95% de

similaridad y 5 grupos al 10% de similaridad, indicando la variación genética existente en

el germoplasma evaluado (30 introducciones y el testigo Sweet million) (Figura1). Los 5

agrupamientos principales (Figura 1), se conservan aún al 84% de similaridad genética. El

grupo que desaparece al 14.78% de distancia genética, es el correspondiente al testigo

Page 70: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

70

(grupo 6), el cual se une a los agrupamientos 1 y 2, que estan conformados por 3 y 4

materiales respectivamente, de los cuales el 86% fueron materiales provenientes del banco

de germoplasma del Instituto Agronómico de Campinas (IAC), estos dos agrupamientos

son los primeros que se unen cuando llegan a una similaridad del 94%, mientras los otros

cuatro siguen independientes hasta llegar al 86% de similaridad. Los grupos 3 y 4 estan

conformados por 7 introducciones cada uno, los cuales se empiezan a formar entre el 97%

y 99% de similaridad, en el grupo 3 se evidencia el agrupamiento compuesto en su

mayoria por los materiales tipo IAC, mientras que el grupo 4 tiende a agrupar los

materiales provenientes del Tomato Genetics Resource Center (TGRC) con código LA,

finalmente, el grupo más lejano (cluster 5), agrupa el resto de los materiales tipo LA

(Figura 1), siendo el más grande de los agrupamientos con nueve introducciones en total;

este grupo se une a los cluster 3 y 4 cuando llega al 85% de similaridad genética indicando

la variabilidad más alta de todos los grupos respecto a los cuatro primeros mencionados.

Figura 1. Dendrograma de agrupamiento en evaluación de la producción y calidad de

fruto en 30 introducciones de tomate tipo cereza.

Restrepo y Vallejo (2003), realizaron análisis de clasificación en 25 introducciones de

tomate tipo "chonto" provenientes de los departamentos del Cauca, Valle del Cauca, Eje

Cafetero, Antioquia, Huila y Santander obteniendo la conformación de tres grupos: el

primero conformado por dos introducciones de la var. cerasiforme; el segundo constituido

por todas las introducciones de tomate tipo "chonto", de los departamentos del Cauca,

Valle, Eje Cafetero, Antioquia y Huila; y el tecero, quedó conformado exclusivamente por

el tomate tipo "chonto" var. Río Grande del departamento de Santander. Garzón (2011),

evalúo 36 introducciones de tomate cereza por componentes principales encontrando que

Page 71: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

71

las variables: rendimiento, peso promedio de fruto, forma predominante de fruto y grosor

de pericarpio, aportaron más a la expresión de la variación de las introducciones.

Rodríguez- Burruenzo et al., (2003), evaluaron 59 introducciones procedentes de Norte

América, sembradas en Valencia (España) bajo invernadero encontraron cuatro atributos

del fruto (Promedio del peso del fruto, color predominante del fruto maduro, tamaño y

forma predominante del fruto) que permitieron caracterizar y diferenciar el germoplasma

evaluado, el cual mostró un alto grado de variación para los caracteres estudiados.

CONCLUSIONES

Las variables de mayor peso en el análisis de componentes principales, indican que los

caracteres asociados a la producción como el número de frutos seguido por la

producción por planta, son los responsables del 47.6% de la variabilidad fenotípica

expresada en las introducciones, sumado a estos caracteres se encuentran los

componentes de calidad externa e interna, que permiten sumar un 23.3% de la

explicación de la variabilidad, permitiendo explicar un total de 70.9% de la variabilidad

del germoplasma.

El germoplasma de tomate cereza presentó un 81% de similaridad fenotípica que

generó dos grupos principales: Primer cluster (con subgrupos 1,2 y3) con los materiales

provenientes del banco de germoplasma del Instituto Agronómico de Campinas (IAC)

y segundo cluster (subgrupos 4 y 5) con los materiales provenientes del Tomato

Genetics Resource Center (TGRC) con código LA; lo que favorece la selección de

materiales contrastantes y mejoramiento genético en tomate para caracteres de

componentes del rendimiento y calidad de fruto.

Los introducciones más promisorias para selección por producción y calidad fueron:

IAC1624, IAC391, IAC3652, LA2131, IAC424, IAC1621, IAC426, LA1480 y

IAC1688, en al menos 3 de las 5 variables principales como peso promedio de fruto,

producción por planta (g/pl), contenido de sólidos solubles (°Brix), vitamina C

(mg/100g) y contenido de licopeno (µg/ml).

Agradecimientos: Vicerrectoría de Investigaciones y Postgrados de la Universidad de

Caldas. Productos Químicos Andinos (P.Q.A).

BIBLIOGRAFÍA

Abadie, T. y A. Berretta. 2001. Caracterización y evaluación de recursos fitogenéticos.

Estrategia en recursos fitogenéticos para los países del Cono Sur". PROCISUR.

Page 72: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

72

Azevedo F.J.A y A.M.T. Melo. 2001. Avaliação de tomate silvestre do tipo cereja.

Horticultura Brasileira 19(2). Suplemento CD ROM.

Boada, M., J. Mejía, N. Ceballos y F. Orozco. 2010. Evaluación agronómica de treinta

introducciones de tomate silvestre tipo cherry (Solanum lycopersicum L.). Revista

Agronomía 18 (2): 59 – 67.

Candelas-Cadillo, M.G., M.J. Alanis-Guzmán, M. Bautista-Justo, F. Del Rio-Olague y D.

Garcia-Diaz. 2008. Contenido de licopeno en jugo de tomate secado por aspersión. Revista

Mexicana de Ingeniería Química. Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa.

México 4:299-307

Cestoni, F., G. Jovel y A. Urquilla. (2001). Perfil de negocios del tomate cherry o cereza

hacia el mercado de los Estados Unidos. Dirección de desarrollo competitivo de las

exportaciones, Subdirección de inteligencia competitiva. Ministerio de economía, El

Salvador, C.A. 73 p.

FAOSTAT. 2010. Agriculture. Statistics on crops. Core production data. en:

http://faostat3.fao.org/home/index.html#DOWNLOAD.; consulta Agosto 7 de 2012.

Galiana-Balaguer, L., S. Roselló and F. Nuez. 2000. Sources of high soluble solid and

vitamin C content from Lycopersicon pimpinellifolium are interesting in breeding for

internal quality of fresh market tomato. Tomato Genetics Cooperative Report (TGCR). 50:

33-34.

Garzón, R.J.P. 2011. Caracterización y evaluación morfoagronómica de la colección de

tomate tipo cherry de la Universidad Nacional de Colombia sede Palmira. Tesis Magister

en Ciencias Agrarias, línea de fitomejoramiento. Facultad de Ciencias Agropecuarias.

Universidad Nacional de Colombia. Palmira. 56 p.

Hernández, M., H. Rodríguez and C. Díaz. 2007. Free Hydroxycinnamic Acids, Lycopene,

and Color Parameters in Tomato Cultivars. Journal of Agricultural and Food Chemistry.

21:8604-8607.

International Plant Genetic Resources Institute-IPGRI. 1996. Descriptores para el cultivo

del tomate (Lycopersicon spp.). IPGRI. Roma, Italia.

Jaramillo, J., V.P. Rodríguez, M. Guzmán, M. Zapata y T. Rengifo. 2007. Manual

Técnico: Buenas Prácticas Agrícolas en la Producción de tomate bajo condiciones

protegidas. FAO, Gobernación de Antioquia, FAO-MANA, CORPOICA. 315 p.

Kuti, J and H. Konuru. 2005. Effects of genotype and cultivation environment on lycopene

content in red-ripe tomatoes. Journal of the Science of Food and Agriculture. 85: 2021-

2023.

Kwon, Y.S., S.G. Park, and S.I. Yi. 2009. Assessment of Genetic Variation among

Commercial Tomato (Solanum Iycopersicum L) Varieties Using SSR Markers and

Morphological Characteristics. Genes and Genomics 31(1): 1-10.

Lenucci, M.S., D. Cadinu, M. Taurino, G. Piro and G. Dalessandro. 2006. Antioxidant

Composition in Cherry and High-Pigment Tomato Cultivars. Journal of Agricultural and

Food Chemistry 54:2606-2613.

Page 73: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

73

Lobo, M. and C.I. Medina. 1994. Phenotypic evaluation of Latin American tomato

cultivars.Tomato Genetics Cooperative Report (TGCR) 44: 26

Macua, J., I. Lahoz, J. Garnica, S. Calvillo, J. Zúñiga y A. Santos. 2006. Tomate de

industria. Campaña 2006. Navarra Agraria 154:21-31

Macua, J., I. Lahoz, J. Garnica, S. Calvillo, J. Zúñiga y A. Santos. 2008. Otras variedades

de tomate. Campaña 2008. Navarra Agraria 166:7-14

Macua, J.I, Lahoz, I, Santos, A, Zabaleta, J, Calvillo C.F. 2009. Tomate de industria:

Variedades de tomate tipo cherry o cereza para cosecha única. En Navarra Agraria 172:14-

20

Márquez, C y P. Cano. 2005. Producción orgánica de tomate cherry bajo invernadero.

Actas Portuguesas de Horticultura 5:1:219-224.

Márquez, C., P. Cano, A. Moreno y N. Rodríguez. 2006. Sustratos en la producción

orgánica de tomate cherry bajo invernadero. Revista Chapingo. Serie horticultura 12: 183-

188.

Medina, C.I. y M. Lobo. 2001. Variabilidad morfológica en el tomate pajarito

(Lycopersicon esculentum var. Cerasiforme), precursor del tomate cultivado. Revista

Corpoica. 3 (2):39-50

Miller, J.C. And S.D. Tanksley. 1990. RFLP analysis of phylogenetic relationships and

genetic variation in the genus Lycopersicon. Theoretical and applied genetics 80: 437-448.

Murray, R., C. LucangelI, G. Polenta y C. Budde. 2004. Calidad de tomate cereza

cosechado en tres estados de madurez. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria

(INTA). Disciplinas básicas e investigaciones - Producción vegetal. p.47

Nagata M, and Yamashita, I. 1992. Simple method for simultaneous determination f

chlorophyll and carotenoids in tomato fruit. The Japanese Society of Food Science and

Technology. 39: 925-928.

Nuez, F. 1999. Desarrollo de nuevos cultivares. In F. Nuez [ed.], El cultivo del tomate,

625-669. Mundi-Prensa, Madrid, Spain.

Pádua, J.G., S.A.L Gusmão, M.T.A. GUSMÃO y L.T. BRAZ. 2002. Efeito da densidade

de plantio e da cobertura do solo na produção de duas cultivares de tomateiro tipo “cereja”.

Horticultura Brasileira 20(2): 386

Peralta, I.E., S. Knapp and D.M. Spooner. 2006. Nomenclature for Wild and Cultivated

Tomatoes. Tomato Genetics Cooperative Report (TGCR). 56:6.

Pratta, G., R. Zorzoli, y L.A. Picardi. 1996. Interacciones genéticas entre germoplasma

silvestre y cultivado de Lycopersicon spp. con efectos sobre la calidad del fruto de tomate.

Plant Genetic Resources Newsletter 124: 7-12.

Raffo, A., M. Salucci, E. AzzinI, E.V. Berton, G.B. Quaglia, V. Fogliano, G. Graziani and

G. La Malfa. 2003. Nutritional Characteristics of greenhouse Cherry Tomatoes. Acta

Horticulturae. 19:11–19.

Razdan, M and A.K. Mattoo. 2007. Genetic Improvement of Solanaceous Crops. Vol.2.

Tomato. Published by Science Publishers, Enfield, NH, USA.646 pp.

Page 74: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

74

Restrepo, E. F., F.A. Vallejo. 2003. Diversidad genética del tomate cultivado tipo

"chonto", Lycopersicon esculentum Mill, en las zonas productoras de Colombia. Acta

Agronómica 52 (1): 11-17.

Rodríguez, G., G. Pratta, R. Zorzoli y L.A Picardi. 2005. Caracterización de la generación

segregante de un híbrido de tomate con genes nor y silvestres. . Pesquisa Agropecuária

Brasileira, Brasília 40 (1):41-46.

Rodriguez, R. G. 2007. Efecto de la cobertura del suelo con cascarilla de arroz en el

crecimiento y rendimiento del tomate de ramillete. Ciencia e investigación agraria 34

(3):225-230.

Rodríguez-Burruezo, A., J. Prohens, E. Solbes, P. Fernández de Córdova and F. Nuez.

2003. Characterization of North American heirloom tomatoes. Tomato Genetics

Cooperative Report (TGCR) 53:28.

Rosales, M. 2008. Producción y Calidad Nutricional en Frutos de Tomate Cereza

Cultivados en dos Invernaderos Mediterráneos Experimentales: Respuestas Metabólicas y

Fisiológicas. Tesis doctoral. Universidad de Granada. Facultad de ciencias. Granada,

España. 231 p.

Roselló, S, L. Galiana-Balaguer and F. Nuez. 2000. Sources of high soluble solid and

vitamin C content from Lycopersiconpimpinellifoliumare interesting in breeding for

internal quality of fresh market tomato. Tomato Genetics Cooperative Report (TGCR). 50:

30-33.

Stamova, L., H. Manuelyan and D. Ganeva. 1998. Lycopene content in some Bulgarian

tomato lines. Tomato Genetics Cooperative Report (TGCR). 48:18.

Trani, P, F. Passos, A. Melo e I. Riberiro. 2003. Avaliação da produtividade e qualidade

comercial de quatro genótipos de tomate do tipo “cereja”. P.1-4. En: Workshop tomate na

unicamp: pesquisas e tendencias. Campinas. Brazil.

Uresti, R., M.A. Garcia, Z. Resendiz, G. Bustos, R. Basanta, E. Padron, H. Mata y J.

Cervantes. 2007. Cultivo de Tomate Cereza en Sistema Hidropónico. Universidad

autónoma de Tamaulipas (UAT). Revista digital universitaria. 2(3):1-2

Urrestarazu, G.M. 2004. Tratado del cultivo sin suelo. Mundi-Prensa, Madrid, España.914

p.

Valcárcel, G.M. 2009. Optimización del proceso de evaluación y selección de

germoplasma de tomate por características de calidad organoléptica: Uso de la tecnología

NIR y sensores electrónicos. Tesis Doctoral. Escola Superior de Tecnología i Ciènces

Experimentals. Departament de Ciènces Agràries i del Medi Natural. Universitat Jaume I

de Castellón. 201 p.

Vallejo C. F.A. 1999. Mejoramiento genético y producción de tomate en Colombia.

Universidad Nacional de Colombia. Sede Palmira. 216 p.

Virk P.S., B.V. Ford-Lloyd, M.T. Jackson and H.J. Newbury. 1995. The identification of

duplicate accessions within a rice germoplasm collection using RAPD analyses.

Theoretical Applied Genetics (90): 1049-1055.

Page 75: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

75

Zambrano, J., J. Moyeja y L. Pacheco. 1995. Efecto del estado de madurez en la

composición y calidad de frutos de tomate. Agronomía tropical. 46:61-72.

Page 76: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

76

Capitulo II

EVALUACION DE LA DIVERSIDAD GENETICA DEL TOMATE

CEREZA UTILIZANDO LA TECNICA HIGH RESOLUTION

MELTING (SSR-HRM)

Resumen. El tomate es originario de la Región Andina de Chile, Bolivia, Perú, Ecuador,

Colombia, incluyendo también las islas Galápagos. Gran parte de la diversidad del tomate

se encuentra en sus formas silvestres, siendo las más importantes Solanum lycopersicum L.

var. cerasiforme y S. pimpinellifolium., por su variabilidad para las características de

calidad del fruto (sabor, aroma, coloración y la textura) y alto contenido de antioxidantes

(licopeno y β-caroteno). El objetivo de esta investigación fue evaluar la diversidad genética

del tomate tipo cereza con 36 marcadores moleculares microsatélites a través de la técnica

High Resolution Melting (HRM) de PCR en tiempo Real (RT-PCR). El estudio se llevó a

cabo en el Centro de Ingeniería Genética de Plantas (PTRC) de la Universidad de

California. Usando el índice de similitud de Dice-Nei Li y el método de agrupamiento

UPGMA se construyó un dendrograma en el cual se diferenciaron las introducciones sin

conservar un patrón de distribución que obedezca a la zona geográfica de procedencia. Se

encontró un coeficiente de diferenciación genética (Fst=0.3474) evidenciando una gran

diferenciación genética de las introducciones; las procedentes de Brasil, Ecuador y Perú

fueron las más diversas genéticamente presentando el 100% de los loci polimórficos. El

análisis de varianza molecular indicó una variación del 11% entre grupos y del 89% dentro

de los grupos. Los resultados mostraron que los marcadores moleculares utilizados

permiten la detección de la estructura poblacional y tienen un alto poder para diferenciar

las introducciones de tomate tipo cereza. La amplia variabilidad genotípica de las

introducciones evaluadas favorece la posibilidad de selección de introducciones para el

mejoramiento genético y el uso sostenible de la especie. Este se considera uno de los

primeros reportes de la aplicación de microsatélites para evaluar diversidad genética en

tomate, por medio de la técnica de análisis HRM.

Palabras claves: Solanácea, recursos fitogenéticos, microsatélites, Introducciones, PCR

Tiempo Real.

Abstract. The tomato is native to the Andean Region of Chile, Bolivia, Peru, Ecuador,

Colombia, also including the Galapagos Islands. Much of the diversity of tomato is in its

wild form, the most important Solanum lycopersicum L. var. cerasiforme and S.

pimpinellifolium., their variability for fruit quality characteristics (flavor, aroma, color and

texture) and high in antioxidants (lycopene and β-carotene). The objective of this research

was to evaluate the genetic diversity of cherry tomato with 36 microsatellite marker

through of the technique High Resolution Melting (HRM) Real-time PCR (RT-PCR). The

Page 77: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

77

study was conducted at the Center for Genetic Engineering of Plants (PTRC), University of

California. Using the Dice similarity index of Nei-Li and the clustering method UPGMA

dendrogram was constructed on which differentiated introductions without retaining a

distribution pattern that obeys the geographical area of origin. We found a genetic diversity

(Fst = 0.3474) showing a large genetic differentiation of introductions; those from Brazil,

Ecuador and Peru were the most genetically diverse showing 100% of polymorphic loci.

The variance analysis indicated a molecular variation among groups of 11% and 89%

within the groups. The results showed that molecular markers used allow the detection of

population structure and have a high power to differentiate introductions cherry tomato.

The wide variability of introductions assessed genotypic favors the possibility of

introductions selection for genetic improvement and sustainable use of the species. This is

considered one of the first reports of the application of microsatellites to evaluate genetic

diversity in tomato, through HRM analysis technique.

Key words: Solanáceae, plant genetics resources, molecular markers, PCR real time.

INTRODUCCIÓN

Solanum lycopersicum L es una especie dicotiledónea, perteneciente a la familia Solanácea

y al género Solanum. Todas las especies silvestres relacionadas con el tomate son

originarias de la Región Andina de Chile, Bolivia, Perú, Ecuador, Colombia, incluyendo

también las islas Galápagos. Las formas silvestres de Solanum más promisorias son S.

lycopersicum var. cerasiforme y S. pimpinellifolium (Vallejo, 1999; Nuez, 1999), debido a

la facilidad con que se obtienen los cruzamientos. Es una especie autógama, con gran

variabilidad genética (Pratta et al., 2003). Según Miller y Tanksley (1990), la mayor parte

de la diversidad del tomate se encuentra en sus formas silvestres, las que presentan

variabilidad para las características de calidad del fruto tales como sabor, aroma,

coloración y textura. S. lycopersicum var. cerasiforme se considera la forma silvestre del

tomate cultivado y se caracteriza por tener frutos con dos lóculos y son de forma globosa

(Esquinas- Alcázar, 1981). Recientes estudios han mostrado que los tomates conocidos

como „cerasiformes‟ son resultado de la hibridación entre tomates silvestres con

cultivados, ancestros de los cultivares actuales (Nesbitt y Tanksley, 2002).

Se estima a nivel mundial que un 80% de germoplasma no posee datos de caracterización y

un 95% no tienen datos de evaluación agronómica. La colecta y conservación de recursos

fitogenéticos sin que esté acompañada de la información sobre sus características

agronómicas y su potencial genético, convierte a las colecciones en simples depósitos de

materiales, sin mayor utilidad (Abadie y Berretta, 2001). La caracterización de la

biodiversidad de los recursos fitogenéticos está considerada entre las líneas de

investigación estratégicas a nivel mundial debido a que se establece como la base para la

solución de los problemas actuales de los cultivos, la adaptación a los cambios climáticos y

el desarrollo de nuevas alternativas en la producción (Virk et al., 1995). La biología

Page 78: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

78

molecular es una herramienta poderosa para realizar estudios de diversidad genética, que

permite un mayor entendimiento de las relaciones entre especies dentro de un mismo

género, acertada clasificación taxonómica y mayor habilidad para identificar especies y

cultivares. Las herramientas proporcionadas por la biología molecular han permitido

ampliar los estudios de diversidad genética por parte de los mejoradores, por lo que es

importante investigar la variación genética de especies silvestres no caracterizadas y

evaluadas (Graham y Mc Nicol, 1995).

Los microsatélites o secuencias simples repetidas (SSRs), son marcadores genéticos con

motivos repetidos en tándem de entre 2 a 6 pb, se utilizan en muchas plantas cultivadas y

se encuentran en todos los genomas de procariotas y eucariotas (Zane et al., 2002). El

principal criterio para su utilización, es que son altamente polimórficos, codominantes y

que estén uniformemente distribuidos en todo el genoma (Azofeifa-Delgado, 2006;

Aranguren-Méndez et al., 2005). En estudios de genética poblacional, es una de las áreas,

en donde los microsatélites han sido más ampliamente utilizados, ya que permiten estimar

los niveles de variabilidad genética dentro de los grupos y analizar las relaciones genéticas

existentes entre las mismas (Aranguren-Méndez et al., 2005). Los primeros estudios con

microsatélites en tomate se hicieron para comprobar su capacidad en la identificación de

cultivares de tomate consiguiendo diferenciar 15 cultivares antiguos. Se comprobó además

la mayor capacidad para detectar polimorfismos de los microsatélites frente a los RAPD y

se puso de manifiesto la distinta capacidad de generar polimorfismo de distintos loci

microsatélites, destacando (GATA)4 por su elevada capacidad de detectar polimorfismos

(Revisión de Domingos, 2003). Recientemente, se ha establecido una base de datos de

microsatélites, con más de 500 variedades de tomate, que posibilita y facilita la

identificación varietal con este tipo de marcadores (Bredemeijer et al., 2002). Los

marcadores han sido relativamente abundantes entre los tomates cultivados y sus especies

silvestres y abren una nueva línea para utilizar marcadores basados en ADN para el

mejoramiento asistido por marcadores (MAS) (Labate et al., 2007). Bredemeijer et al.

(2002), diferenció 468 de 521 variedades de tomate Europeas, usando 20 marcadores

SSRs. Garcia-Martinez et a1. (2006), confirmó la utilidad de los marcadores SSRs para

evaluar la diversidad genética y la variabilidad del tomate. Los SSRs son útiles como

marcadores moleculares debido a que su desarrollo es poco costoso (si se cuenta con bases

genómicas) y a su funcionalidad para evaluar la diversidad natural en colecciones de

germoplasma. Recientemente se han desarrollado 609 marcadores SSRs por el SGN

(Solanum Genome Network, 2011) y ensayado sobre Solanum lycopersicum y Solanum

pennellii (Kwon et al., 2009).

Usualmente los análisis de microsatélites requieren laboriosos geles de poliacrilamida

seguidos por un revelado con plata o para mejorar la resolución, productos de PCR

marcados fluorescentemente y además de secuenciadores automáticos. Sin embargo, el

método requiere manipulación post-PCR y pasos de dilución así como iniciadores

marcados fluorescentemente de cada microsatélite, teniendo como consecuencia el

Page 79: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

79

incremento en tiempo y costos (Ganopoulos et al., 2011; Posso 2011). PCR en tiempo-Real

es utilizado más frecuentemente para analizar el ADN amplificado e identificar virus y

patógenos y también como un análisis extremadamente rápido para reacciones que no

requieren utilización posterior de ADN amplificado. Los avances tecnológicos, permiten

generar una mayor cantidad de datos, al ampliar la visibilidad de los pasos de temperatura

entre los puntos de medición de fluorescencia en el proceso de fusión, esto hace posible la

construcción de curvas de alta resolución (High Resolution Melting - HRM), con base al

nivel de fluorescencia (Ganopoulos et al., 2011). Las curvas HRM obtenidas son

características para cada amplificación y dependen del contenido de GC, la longitud del

amplicón y la secuencia (Wittwer, 2009). El Análisis HRM se basa en el hecho de que, si

bien, las curvas de fusión de ADN se utilizan principalmente para la determinación de la

temperatura de fusión (Tm) de amplificación de doble hebra ADN, la forma precisa de una

curva Melting está en función de la secuencia de ADN (Vossen et al., 2009). El anexo (3)

presenta la comparación básica entre las técnicas de PCR convencional y qPCR (HRM)

usadas para análisis de microsatélites (SSRs).

El reemplazo paulatino de las variedades primitivas por los cultivares híbridos ha

producido una reducción en el número de cultivares. La erosión genética puede tener

graves consecuencias para el cultivo, principalmente con relación a su vulnerabilidad

sanitaria. Este proceso puede ser atenuado mediante la creación de bancos de

germoplasma, que constituyen un componente vital de los programas de mejora. Una vez

que los recursos genéticos disponibles han sido caracterizados, es posible decidir cuáles

serían los cruzamientos que más contribuirían a la expansión de la base genética (Carrera

et al., 2010). Por lo tanto, es necesario evaluar la diversidad genética del germoplasma de

tomate tipo cereza en aras de seleccionar introducciones promisorias para el mercado, con

buen rendimiento, calidad de fruto y alto contenido de antioxidantes. El objetivo de esta

investigación fue evaluar la diversidad genética del tomate tipo cereza y la estructura

poblacional de las introducciones por países de procedencia.

METODOLOGIA

Extracción y cuantificación de ADN.

La investigación fue desarrollada en el Centro de Ingeniería Genética (Plant Tranformation

Research Center - PTRC) de la Universidad de California-Riverside (EE.UU). Se

evaluaron 30 introducciones de tomate tipo cereza, sembradas en el invernadero del Centro

Experimental PTRC (Tabla 1). La extracción de ADN genómico se realizó mediante el

protocolo de la Universidad de California-PTRC, se tomaron discos de 10 mm de diámetro

de tejido fresco de hojas jóvenes y sanas.

Page 80: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

80

Las muestras se maceraron individualmente con solución buffer en tubos falcon rotulados,

y se aplicó el protocolo hasta obtener el pellet de ADN/introducción. Los ADN totales

fueron diluidos en 50 μl de TE, inmediatamente fueron medidas espectrofotométricamente

en un nanoDrop UV-Vis (260 nm – 280 nm). Únicamente el ADN con valores de relación

A260/A280 superiores a 1.8 fue almacenados a -20ºC hasta su utilización.

Tabla 1. Introducciones de tomate tipo cereza evaluadas por diversidad genética usando marcadores

microsatélites con la técnica HRM.

N° Código Procedencia Descripción N° Código Procedencia Descripción

1 *IAC391 Brasíl T. red cereza 16 LA1546 México T. cereza

2 IAC420 Brasíl T. cereja 17 LA1705 México T. cereza

3 IAC421 Brasíl T. cereja Alemão

Vermejo

18 LA2076 Bolivia T. cereza

4 IAC424 Brasíl T. cereja 19 LA1334 Perú T. cereza

5 IAC426 Brasíl T. cereja Juliet 20 LA2131 Ecuador T. cereza

6 IAC445 Brasíl T. cereja Jundiai 21 LA0168 Fr Oceanía T. cereza

7 IAC1621 Brasíl T. cereja aleman 22 LA2640 Perú T. cereza

8 IAC1624 Brasíl T. cereja 23 LA2692 Perú T. cereza

9 IAC1685 Brasíl T. cereja 11B 24 LA2710 Brasíl T. cereza

10 IAC1688 Brasíl T. “Lili” cereja 25 LA2845 Perú T. cereza

11 IAC1622 Brasíl T. cereza 26 LA3139 Cuba T. cereza

12 IAC1686 Brasíl T. cereza 27 LA3652 Perú T. cereza

13 IAC412 Brasíl T. cereza 28 LA1455 México T. cereza

14 **LA1428 Ecuador S.pimpinelifollium 29 LA 1480 Ecuador T. cereza

15 LA 3158 México S.pimpinelifollium 30 IAC416 Brasíl T. cereza

31 Microtom --------- Tomate cereza comercial

País P: País de procedencia. *IAC: Introducciones procedentes del Instituto Agronómico de Campinas,

Campinas, Brasil. **LA: Introducciones procedentes del Tomato Genetics Resources Center (TGRC),

Universidad de California- Davis.

Amplificación del ADN

Se utilizaron 36 marcadores microsatélites seleccionados a partir de la base de datos

genómicos Solanum Genomic Network (2011) y los reportados por Kwon et al. (2009)

(Tabla 2).

Tabla 2. Iniciadores de marcadores microsatélites utilizados en evaluación de la diversidad

genética del tomate cereza por medio de la técnica HRM

Iniciador Secuencia L Tm % GC pb

SSR110 F TGTAACGTCAAACTTCAGGTG 21 55,0 42,9 170

SSR110 R CTCCGCAATGTGTTGTATGG 20 55,0 50,0 170

SSR111 F TTCTTCCCTTCCATCAGTTCT 21 53,0 42,9 188

SSR111 R TTTGCTGCTATACTGCTGACA 21 54,3 42,9 188

SSR115 F CACCCTTTATTCAGATTCCTCT 22 50,0 40,9 211

SSR115 R ATTGAGGGTATGCAACAGCC 20 50,0 40,0 211

Page 81: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

81

SSR128 F GGTCCAGTTCAATCAACCGA 20 50,0 50,0 123

SSR128 R TGAAGTCGTCTCATGGTTCG 20 50,0 50,0 123

SSR13 F GGGTCACATACACTCATACTAAGGA 25 55,0 44,0 104

SSR13 R CAAATCGCGACATGTGTAAGA 21 55,0 42,9 104

SSR162 F GCTCTCTACAAGTGGAACTTTCTC 24 55,0 45,8 224

SSR162 R CAACAGCCAGGAACAAGGAT 20 55,3 50,0 224

SSR19 F CCGTTACCTTGGTCCATCAC 20 55,0 55,0 188

SSR19 R GGGAGATGCCACATCACATA 20 55,0 50,0 188

SSR20 F GAGGACGACAACAACAACGA 20 55,0 50,0 157

SSR20 R GACATGCCACTTAGATCCACAA 22 55,0 45,5 157

SSR22 F GATCGGCAGTAGGTGCTCTC 20 55,0 60,0 217

SSR22 R CAAGAAACACCCATATCCGC 20 55,0 50,0 217

SSR223 F TGGCTGCCTCTTCTCTGTTT 20 55,0 50,0 191

SSR223 R TTTCTTGAAGGGTCTTTCCC 20 55,0 45,0 191

SSR248 F GCATTCGCTGTAGCTCGTTT 20 55,0 50,0 249

SSR248 R GGGAGCTTCATCATAGTAACG 21 55,0 47,6 249

SSR253 F CCACAAACAATTCCATCTCA 20 55,0 40,0 250

SSR253 R GCTTCCGCCATACTGATACG 20 55,0 55,0 250

SSR255 F TGTGAATACAATTTGCACCC 20 55,0 40,0 243

SSR255 R GGGTTACTAATGCACAAGCGA 21 55,0 47,6 243

SSR26 F CGCCTATCGATACCACCACT 20 55,0 55,0 178

SSR26 R ATTGATCCGTTTGGTTCTGC 20 55,0 45,0 178

SSR268 F CTGAAGCTGAGAAAGGCGAC 20 55,0 55,0 218

SSR268 R CTGGCATTTAAGGCAAAGAA 20 55,0 40,0 218

SSR276 F CTCCGGCAAGAGTGAACATT 20 55,0 50,0 148

SSR276 R CGACGGAGTACTTCGCATTT 20 55,0 50,0 148

SSR28 F ACCAAATGGAAATGGGTCAA 20 55,0 40,0 164

SSR28 R CCCTAAGACTAACGACAACCAA 22 55,0 45,5 164

SSR286 F AGCTATGGAGTTTCAGGACCA 21 55,0 47,6 107

SSR286 R ATTCAGGTAGCATGGAACGC 20 55,0 55,0 107

SSR288 F TCGTGGGAATTTGTTAACCC 20 55,0 45,0 275

SSR288 R TCTTCATCGTCCTCCTCCTG 20 55,0 55,0 275

SSR306 F ACATGAGCCCAATGAACCTC 20 55,0 50,0 258

SSR306 R AACCATTCCGCACGTACATA 20 55,0 45,0 258

SSR310 F GCGATGAGGATGACATTGAG 20 55,0 50,0 148

SSR310 R TTTACAGGCTGTCGCTTCCT 20 55,0 50,0 148

SSR32 F TGGAAAGAAGCAGTAGCATTG 21 55,0 42,9 186

SSR32 R CAACGAACATCCTCCGTTCT 20 55,0 50,0 186

SSR327 F TCAGGATCAGGAGCAGGAGT 20 55,0 55,0 149

SSR327 R TGGACTTGTTCCATGAACCC 20 55,0 50,0 149

SSR335 F CCTCTCCATTCTGTGGTGGT 20 55,0 55,0 225

SSR335 R AACCGTCCTCGATTTCACAC

55,0 55,0 225

SSR45 F TGTATCCTGGTGGACCAATG 20 50,0 50,0 246

Page 82: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

82

SSR45 R TCCAAGTATCAGGCACACCA 20 50,0 50,0 246

SSR450 F AATGAAGAACCATTCCGCAC 20 55,0 45,0 265

SSR450 R ACATGAGCCCAATGAACCTC 20 55,0 50,0 265

SSR47 F TCCTCAAGAAATGAAGCTCTGA 22 55,0 40,9 191

SSR47 R CCTTGGAGATAACAACCACAA 21 55,0 42,9 191

SSR50 F CCGTGACCCTCTTTACAAGC 20 55,0 55,0 205

SSR50 R TTGCTTTCTTCTTCGCATT 19 55,0 36,8 205

SSR596 F TTCGGATAAAGCAATCCACC 20 55,0 45,0 184

SSR596 R TCGATTGTGTACCAACGTCC 20 55,0 50,0 184

SSR63 F CCACAAACAATTCCATCTCA 20 55,0 40,0 250

SSR63 R GCTTCCGCCATACTGATACG 20 55,0 55,0 250

SSR65 F GGCAGGAGATTGGTTGCTTA 20 55,0 50,0 230

SSR65 R TTCCTCCTGTTTCATGCATTC 21 55,0 42,9 230

SSR86 F AGGGCAACAAATCCCTCTTT 20 55,0 54,0 210

SSR86 R GGAGACGAGGCTGCTTACAC 20 55,0 60,0 210

SSR9 F CCCTTTGCAAGTTCTTCTTCA 21 55,0 42,9 168

SSR9 R TTCATGAGCCAACATAGGAGG 21 55,0 47,6 168

SSR92 F AAGAAGAAGGATCGATCGAAGA 22 53,2 40,9 172

SSR92 R TCATGACCACGATACTACATGTTTC 25 54,7 40,0 172

SSR94 F AATCAGATCCTTGCCCTTGA 20 55,0 45,0 187

SSR94 R AGCTGAGAAAGAGCAGCCAT 20 55,0 50,0 187

SSR99 F GCCTCGGATTCAATAGCATTA 21 55,0 42,9 176

SSR99 R CACAAAGAAGCAAACAACTCCA 22 55,0 40,9 176

L: longitud del cebador. Tm: Temperatura de anidamiento. % GC: Porcentaje de Guanina y citosina en el

microsatélite. Pb: Tamaño del microsatélite en pares de bases.

Aplicación de la técnica HRM (High Resolution Melting) en PCR (tiempo real).

Las condiciones de reacción de la PCR para la amplificación de los marcadores

microsatélites y el gen control, se describen en la Tabla 3. Las condiciones de termociclaje

fueron desarrolladas en un termociclador MyIQ2 (Biorad), en platos de 96 pozos,

utilizando el protocolo de Lovdal y Lillo (2009) así: desnaturalización inicial 95ºC por 10

minutos, seguido por 40 ciclos de desnaturalización 95ºC por 10 segundos, acoplamiento

55ºC por 60 segundos. La temperatura de fusión fue determinada 81 veces iniciando a

55°C y terminando a 95°C. Los datos de fluorescencia fueron registrados al final de cada

paso de anillamiento durante los ciclos de PCR. Los niveles de expresión para cada

muestra fueron calculados con base a tres réplicas analíticas.

Tabla 3. Condiciones para PCR en microsatélites y gen de referencia estandarizados para la

evaluación de la diversidad genética del tomate cereza por medio de la técnica HRM .

Microsatélites Gen de referencia

Reactivo Cantidad (μl) Reactivo Cantidad (μl) SYBERgreen 12,5 SYBERgreen 12,5

SSR (F) (10μM) 0,5 EF1(F) (10μM) 1,0

Page 83: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

83

SSR (R) (10μM) 0,5 EF1 (R) (10μM) 1,0

H2O 5,5 H2O 4,5 ADN (5ng/μl) 5,0 ADN (5ng/μl) 5,0

TOTAL 24,0 TOTAL RXN 24,0

Análisis de la información

Los resultados fueron obtenidos mediante el software iQ5 Optical System 2.1 (Biorad);

con base en el promedio de la temperatura de fusión (Tm), alcanzado en las tres

replicas/introducción, se construyó una matriz en Excel, asignando un consecutivo para

cada uno de los alelos encontrados y a cada individuo se le asignó un máximo de dos

valores por locus, dependiendo de la introducción (homocigoto – heterocigoto). Se

consideró como locus polimórfico aquel en el cual la frecuencia del alelo más común fue

menor al 95%. A partir de esta matriz y usando los programas NTSYS- pc (Numerical

Taxonomy System for Personal Computer versión 2.02), TFPGA (Tools For Population

Genetic Analisys versión 1.3) y POPGENE (Population Genetic Analysis versión 1.31), se

realizaron los análisis estadísticos.

Para estimar el grado de similitud entre los individuos se empleó el índice de silimitud de

Nei y Li (1979) (Leung et al.. 1993) también conocido como similitud de DICE (Sneath y

Sokal, 1973) o de Sorensen (1948). El poder de polimorfismo de los microsatélites, se

midió con base al contenido de información polimórfica (PIC), evaluado así: valores de

PIC superiores a 0.5 indican loci altamente polimórficos, valores de PIC entre 0.25 y 0.5 se

consideran medianamente informativos y valores de PIC inferiores a 0.25 se consideran

poco informativos (Torres, 2008). El dendrograma que indica la agrupación de las

introducciones se realizó con el programa TREE de NTSYS –pc (NTSYS-pc versión

2.02) utilizando el método UPGMA. Para estimar la mayor diversidad posible en cada

subgrupo, se calculó el coeficiente de diferenciación genética (Fst), según lo propuesto por

Wright (1978) mediante el programa TFPGA. Wright (1978) clasifica la diferenciación

genética de acuerdo con el Fst de la siguiente forma: (1) 0 - 0.05= poca diferenciación

genética, (2) 0.05 – 0.15= moderada diferenciación genética, y (3) > 0.25 = gran

diferenciación genética. Finalmente, se realizó un análisis de varianza molecular

(AMOVA), para evaluar la existencia de diferenciación genética entre y dentro de los

grupos, asumiendo que las introducciones colectadas en cada sitio corresponden a un grupo

diferente. El Diagrama resumido de la metodología utilizada en evaluación de diversidad

genética del tomate tipo cereza se presenta en el anexo 4.

RESULTADOS Y DISCUSION

De los treinta y seis marcadores evaluados, trece fueron polimórficos, los cuales

permitieron el análisis de la diversidad genética de las introducciones provenientes de

diferentes países. Kwon et al. (2009) encontraron 54 marcadores polimórficos en 10

variedades de tomate de 250 SSRs seleccionados a partir de la base de datos genómicos

Solanum Genomic Network (2011). Las curvas de punto de fusión obtenidas, permitieron

Page 84: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

84

visualizar gráficamente la diversidad de las introducciones evaluadas y los microsatélites

más informativos. Los marcadores más polimórficos en curvas de punto de fusión fueron

SSR47, SSR86 y SSR26 (Figura 1; Anexo 5), presentando a su vez los valores de

contenido de información polimórfica (PIC) más altos (Tabla 4).

En general todos los marcadores identificados como polimórficos (13 de los 36 evaluados),

excepto el SSR288, presentaron alta variabilidad en su Tm (T° Melting °C) lo que

evidenció la diversidad genética de las introducciones evaluadas (Figura 1). El número de

alelos observados en las introducciones estuvo comprendido entre 2 y 8 con promedio de

4,92 alelos por loci; siendo los más informativos el SSR26 y SSR47 con ocho alelos,

seguido por SSR19, SSR86 y SSR128 con 6 alelos cada uno. Los microsatélites con el

valor más bajo de alelos observados fueron SSR288 y SSR94 con 2 y 3 alelos

respectivamente (Tabla 4).

Kwon et al. (2009), evaluaron 63 variedades de tomate con 33 marcadores SSRs,

encontrando 8 SSRs con dos alelos, 6 con dos alelos, 8 con cuatro alelos y 11 marcadores

con 5 alelos; en total, identificaron 132 alelos con un promedio de 4 alelos frente a 64

alelos encontrados en este estudio con un promedio de 4,92 alelos por loci.

Bredemeijer et al. (2002), reportó que el número de alelos por locus varió entre 2 y 8 con

un promedio de 4.7 alelos por locus, en 521 variedades de tomates. De igual forma,

Garcia-Martinez et al. (2006), encontró en 48 introducciones de tomate, evaluadas con

SSRs, un intervalo de 2 a 10 alelos para los 19 loci polimórficos. La diferencia de estos

resultados, con los reportados por Kwon et al. (2009) que evaluaron los mismos

marcadores de este estudio, puede ser explicada con base en la naturaleza de las

introducciones: mayor variabilidad genética, distancia geográfica del lugar de procedencia

y la alta resolución y sensibilidad de la técnica HRM utilizada.

Posso (2011), describió que un número significativo de alelos con marcadores

microsatélites puede estar relacionado con la procedencia del material o con su naturaleza

genética, ya sea por su diversidad genética o su distancia geográfica, así un bajo número de

alelos encontrados puede ser explicado por la estrecha zona geográfica de colecta y el

análisis de los materiales. En este caso, la amplia distribución de las introducciones que

van desde Bolivia hasta México pasando por Brásil, Francia Oceanía, Perú, Ecuador y

Cuba, podrían explicar el buen número de alelos observados y su relación con el número

de alelos efectivos con promedios de 4,92 y 3,54, respectivamente.

Page 85: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

85

Índices de diversidad genética: Heterocigosidad observada y esperada (Ho, He) y

Contenido de Información Polimórfica (PIC)

El número promedio de heterocigotos observados fue de 0,1128, sólo tres de los trece

microsatélites evaluados presentaron heterocigotos, indicando que la especie que se está

evaluando presenta más diversidad por ser introducciones silvestres autógamas facultativas

con PCN mayor a 15% (Rick, 1958), que por el cruzamiento de individuos que puedan dar

lugar a heterocigotos y a la generación de diversidad genética (Tabla 4). La diversidad

genética se debe a la heterogeneidad de las poblaciones naturales y a grupos que se han

cruzado natural o artificialmente.

Figura 1. Temperatura Melting (Tm °C) en microsatélites polimórficos para evaluación de

diversidad genética de tomate cereza por medio de la técnica High Resolution Melting (HRM).

El tomate y sus ancestros se reportan como plantas prevalentemente autógamas, es decir,

presentan un porcentaje de polinización cruzada igual o inferior al 5% y una

autofecundación del 95% o superior, siendo muy bajo el porcentaje que da lugar a

cruzamientos y heterocigotos en forma natural. Cubero (2000), describió que si la

autogamía es estricta, no habrá heterocigotos. La Ho y He es un parámetro útil en

condiciones ideales de panmixia, sin embargo, es un parámetro inútil en el caso de especies

autógamas en las que debido al modo de reproducción, la heterocigosidad es prácticamente

nula (Pérez de la Vega y García 2000).

Una medida alternativa de la variación, apropiada para poblaciones donde hay muy pocos

heterocigotos, es el índice de diversidad genética (Nei, 1973). El porcentaje de

homocigosis estimado para las introducciones evaluadas fue del 77%, indicando

introducciones con algún grado de heterocigosidad (23%) que pueden ser aprovechadas

Page 86: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

86

desde el punto de vista de selección. Pérez de la Vega y García (2000), describieron que la

autogamía determina la homocigosidad pero no la uniformidad; de hecho las poblaciones

naturales silvestres y las variedades locales cultivadas suelen estar constituidas por

mezclas de genotipos homocigóticos.

El promedio de la heterocigosidad esperada (He) fue 0,6946; siendo superior en los

microsatélites SSR26, SSR47, SSR19 y SSR86 con valores superiores a 0,8; esto indica

que loci con alto número de alelos tienen mayor probabilidad de presentar heterocigotos.

Kwon et al. (2009) reportaron los marcadores SSR47 y el SSR86 como los más

informativos, los cuales pueden ser muy útiles para otros estudios de evaluación de

germoplasma de tomate. Estos resultados permiten generar grupos con alta diversidad

genética a partir de cruzamientos de materiales silvestres procedentes de una amplia

distribución geográfica.

El valor promedio de PIC para los marcadores fue de 0,6304. El 77% de los marcadores

evaluados obtuvieron valores de PIC superiores a 0,5, dos de ellos cercanos a 0,5 y solo

uno estuvo en el límite de 0,25. Los valores más altos de PIC (superiores a 0.5), se

presentaron en los marcadores SSR19, SSR26, SSR47 y SSR45 (0,7822; 0,8154; 0,7997 y

0,7342 respectivamente), los cuales son considerados como altamente polimórficos; los

marcadores SSR9 y SSR94 presentaron valores de 0,4562 y 0,4200 respectivamente,

considerados como medianamente informativos, únicamente, el marcador SSR288 resultó

poco informativo con un valor de 0,2498 (Tabla 4).

Bredemeijer et al. (2002) obtuvo valores de PIC de 0.40, evaluando 500 variedades de

tomate con marcadores SSRs; y Garcia-Martinez et al. (2006), reportaron valores de PIC

entre 0.035 y 0.775 para germoplasma de tomate evaluado con AFLPs. Estos resultados

pueden estar asociados con las relaciones genéticas de las introducciones del estudio.

Kwon et al. (2009) encontraron PIC de 0,628 evaluando diversidad genética del tomate

con marcadores microsatélites, con un rango de 0,210 a 0,880, valores muy semejantes a

los obtenidos en el presente estudio con marcadores provenientes de la misma fuente

(http://solgenomics.net/). El 90% de los marcadores polimórficos evaluados en tomate tipo

cereza, fueron altamente polimórficos e ideales para realizar evaluaciones cuyo objetivo

sea conocer la diversidad genética de las introducciones.

Tabla 4. Evaluación de la diversidad genética del tomate tipo cereza por medio de la

técnica HRM. Estadísticos descriptivos na, ne, Ho, He y PIC

Marcador na ne* Ho He* PIC Fst**

SSR9 3 2,2277 0,0000 0,5605 0,4562 0,2309

SSR19 6 4,7120 0,6333 0,8011 0,7822 0,2831

SSR26 8 5,4878 0,0000 0,8316 0,8154 0,4029

Page 87: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

87

SSR28 3 2,5714 0,0000 0,6215 0,5363 0,3623

SSR47 8 5,1724 0,0000 0,8203 0,7997 0,3658

SSR86 6 4,6875 0,0000 0,8000 0,7682 0,4371

SSR94 3 2,0000 0,0000 0,5085 0,4200 0,3790

SSR128 6 3,4615 0,0000 0,7232 0,6681 0,3695

SSR253 5 3,8544 0,0667 0,7531 0,7181 0,4783

SSR268 5 3,2550 0,7667 0,7045 0,6526 0,2545

SSR288 2 1,9651 0,0000 0,4994 0,2498 0,1840

SSR450 4 2,7607 0,0000 0,6486 0,5942 0,2464

SSR45 5 3,9130 0,0000 0,7571 0,7342 0,4219

Promedio 0,1128 0,6946 0,6304 0,3474

Desviación estándar 0,2627 0,1167 0,1719 0,0905

Número de loci polimórficos: 13

* Número de alelos observados y efectivos (na, ne) según Kimura y Crow, (1964); Heterocigosidad

observada y esperada (Ho, He) calculada en base a Levene, (1949); Contenido de información Polimórfica

(PIC). ** α=0,05; 10000 permutaciones . Estructura de las poblaciones (Fst) según Wright, (1978).

Los valores encontrados de Fst (Fst = 0.3474, DS=0.0905; 10000 replicaciones),

mostraron una gran diferenciación genética de los grupos (Wright, 1978). Los marcadores

que mostraron los valores más altos en Fst para explicar la diferenciación total de las

introducciones fueron en su orden SSR253, SSR86, SSR45 y SSR26 con valores de

0,4783, 0,4371, 0,4219 y 0,4029 respectivamente, sin embargo, todos los valores, excepto

el alcanzado por el microsatélite SSR288 estuvieron por encima del 0,25 (Tabla 5),

evidenciando que las introducciones según el país de procedencia, dada su lejanía

geográfica, no presentan flujo genético entre los grupos y por lo tanto, se pueden

diferenciar genéticamente. Nakazato et al. (2008), Usaron 11 pares de primers AFLPs, para

evaluar polimorfismo entre S. lycopersicum var. cerasiforme y entre S. pimpinellifolium,

y entre todas las introducciones, respectivamente. El índice de Wright (Fst) entre todas

las poblaciones y entre todas las introducciones fue significativo (P < 0.01) pero pequeño

(0.052 y 0.023 entre S. lycopersicum var. cerasiforme y S. pimpinellifolium,

respectivamente), indicando una pequeña diferenciación genética entre poblaciones de las

introducciones evaluadas, a pesar de la alta diferenciación fenotípica de las mismas. Estos

estimados fueron bajos en comparación con los reportados por Nuez et al. (2004) para seis

marcadores microsatélites en S. pimpinellifolium con Fst = 0,17; aún por encima de estos

valores se encontró el Fst de esta investigación, indicando que los marcadores moleculares

utilizados permiten la detección de estructura poblacional y tienen un alto poder para

diferenciar los grupos y las introducciones de tomate tipo cereza. Las diferencias en los

valores sugieren que los marcadores utilizados, las regiones genómicas evaluadas y la

técnica HRM, pueden estar dentro de los factores responsables de estas diferencias.

Page 88: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

88

Análisis descriptivo

El coeficientes de DICE y Nei-Li (1979) a un nivel de similaridad de 0.40 diferenció las

introducciones en seis grupos y estos a su vez en 31 haplotipos. El grupo formado las

introducciones procedentes de Brasil mostró una agrupación en el dendrograma de acuerdo

con la zona geográfica en tres subgrupos, las introducciones más cercanas entre sí con el

coeficiente de similitud más alto fueron IAC445 e IAC1685 con un valor de 0,75 (Figura

2).

En general las introducciones se distribuyeron de forma diversa, a excepción de las

introducciones de Brasil, no conservaron un patrón de distribución que obedezca a la zona

geográfica de procedencia, este comportamiento puede indicar la procedencia de las

introducciones que se reportan para Brasil, dado que, éste país no hace parte del centro de

origen del tomate, lo más probable es que se haya tomado de otros países como Perú,

Ecuador y Mexico entre los cuales están inmersas la introducciones de Brasil (Figura 2).

Estos resultados permiten identificar que la diversidad genética de las introducciones,

refleja un buen porcentaje de la diversidad total del tomate S. lycopersicum var.

cerasiforme, que ocupo más del 90%, indicando la ausencia de duplicados al interior y

recomendando la necesidad de ser incluidas en una colección núcleo base para dar

continuidad a estudios mejoramiento por calidad y rendimiento. Lo anterior indica el alto

grado de diversidad genética de las introducciones evaluadas, las cuales tienden a

agruparse cuando el coeficiente de Dice y Nei-Li es del 0,5.

Estudios de Nakazato et al. (2008), no detectaron correlaciones entre el coeficiente de

diferenciación genética y la distancia geográfica de las introducciones de S. lycopersicum

var. cerasiforme (r =0,090, P=0.388), pero se identificó una asociación significativa en S.

pimpinellifolium (r = 0,482, P = 0,002), indicando que el modelo de equilibrio de flujo

génico es probablemente inadecuado para S. lycopersicum var. cerasiforme, posiblemente

porque hay una distancia independiente del flujo génico entre los países de procedencia

(por ejemplo debido a dispersión antropogénica) o al insuficiente tiempo para estabilizar

las condiciones de equilibrio en estas especies, este argumento puede explicar el

comportamiento encontrado en las introducciones aquí evaluadas.

Domingos (2003), evaluando S. esculentum var. cerasiforme resaltó la mayor diversidad

genética en el caso de las entradas procedentes de México (HT = 0,32) frente a las de

Ecuador (HT = 0,20), explicando que, el resultado podría obedecer a la procedencia de las

entradas dentro de cada país. Así, las 9 entradas de Ecuador que él evalúo, procedieron de

tres localidades diferentes, mientras que las de México fueron de ocho localidades

distintas; sin embargo, los valores de diversidad genética obtenidos para S. esculetum

fueron anormalmente elevados y consideró que pudieron estar influenciados por el

pequeño número de entradas incluidas en el estudio. En este caso, las introducciones que

reflejaron mayor diversidad genética fueron las procedentes de Perú provenientes de 5

Page 89: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

89

provincias diferentes (San Martín, Arequipa, Apurimac, Cuzco y Molinopata), los países

de Bolivia, Cuba y Francia Oceanía, aunque presentaron una alta diversidad genética, la

cual puede atribuirse a la poca cantidad de individuos incluidos en la evaluación para estos

países y a la distancia genética entre los mismos, lo cual concuerda con lo expuesto

anteriormente por Domingos (2003).

Índices de diversidad genética poblacional

Los índices de diversidad poblacional permitieron identificar la variación genética de las

introducciones procedentes de diversos países. Los parámetros número y porcentaje de loci

polimórficos y número de alelos observados y efectivos indicaron que las introducciones

procedentes de Brasil, Ecuador y Perú fueron las más diversas genéticamente presentando

los valores más altos, alcanzando el 100% de los loci polimórficos con 13, 13 y 12 loci

polimórficos respectivamente.

El porcentaje de loci polimórficos (P), estuvo comprendido entre 92,31 y 100% para los

grupos con mayor número de individuos México, Brasíl, Perú y Ecuador, y del 7,69% para

el grupo con menor número de individuos (Bolivia).

Page 90: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

90

Figura 2. Evaluación de la diversidad genética del tomate cereza por medio de la técnica

HRM. Dendrograma de 31 introducciones basado en el Coeficiente de Nei-Li.

Los países de Cuba y Francia Oceanía presentaron un valor de 92,31% y 69,23 % de loci

polimórficos (Tabla 5). El número de alelos observados y efectivos estuvo por encima de

2,5 y los parámetros que califican el grado de diversidad dentro y entre los grupos como el

Índice de Shannon (I), heterocigotos observados y esperados (Ho, He) confirmaron que los

grupos con mayor grado de diversidad son Brasil, Ecuador y Perú seguidos por México.

Los valores alcanzados en todos los casos, para (I) estuvieron en un intervalo de 0,741 y

1,087, mientras el promedio para todas las introducciones en este parámetro fue de 0,614.

De igual forma los valores de heterocigosis observada y esperada estuvieron por encima de

los promedios 0,103 y 0,476 respectivamente para los países arriba mencionados (Tabla 5).

Estos países hacen parte del centro de origen del tomate (Solanum spp), indicando que el

número, permitieron identificar la gran diversidad genética que poseen dichos países

(Tabla 5). Domingos (2003), evalúo 153 introducciones de S. pimpinellifolium, S.

esculentum y S. esculentum var. cerasiforme con marcadores AFLPs, encontrando que el

número de fragmentos polimórficos fue muy similar en las tres especies, con un nivel de

polimorfismo del 92,19%, 92,84% y 93,06%, respectivamente.

La diversidad genética de Nei (1973), osciló entre 0,28 para S. pimpinellifolium, 0,30 para

S. esculentum y 0,34 para S. esculentum var. cerasiforme, estos valores fueron más bajos

comparados con los encontrados en el presente estudio, indicando el alto poder polimórfico

de los microsatélites frente a los AFLPs en los parámetros de diversidad genética.

Los valores de consanguinidad (F) obtenidos para cada uno de los grupos estuvieron

comprendidos entre -15,32 y 0.00 (Tabla 5). Debido al bajo número de heterocigotos

observados (Ho) en los grupos, por debajo de la He, el valor de F disminuye y llega a ser

negativo, por lo tanto, en la diversidad encontrada, el efecto de la deriva y la selección no

se ha reflejado en sus valores de consanguinidad.

Las mayores amenazas para el mantenimiento de la viabilidad de especies en peligro, son

la pérdida de variabilidad por efecto de la deriva genética y los efectos deletéreos de la

consanguinidad (Posso, 2011). Estos resultados confirman aún más la diversidad genética

de las introducciones evaluadas e indica la ausencia de réplicas en el germoplasma

evaluado.

Tabla 5. Índices de diversidad poblacional en evaluación de la diversidad genética de tomate

cereza usando microsatélites por medio de la técnica HRM.

Grupo Procedencia N° P* % P na ne I Ho He (F)

1 Bolivía 1 7,69 1,077 1,077 0,053 0,077 0,077 0,00 2 Brasíl 13 100 3,539 2,848 1,087 0,118 0,646 -4,46

3 Cuba 12 92,31 2,000 1,974 0,667 0,039 0,628 -15,32

Page 91: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

91

4 Ecuador 13 100 2,692 2,552 0,932 0,154 0,697 -3,53

5 Fr Oceanía 9 69,23 1,769 1,744 0,507 0,115 0,474 -3,11

6 México 12 92,31 2,308 2,090 0,741 0,128 0,574 -3,48

7 Peru 12 100 2,692 2,436 0,866 0,115 0,639 -4,54 * Número de loci polimóficos (N° P); Porcentaje de loci polimóficos (% P); Número de alelos observados y

efectivos (na ; ne) según Kimura y Crow, (1964); Índice de diversidad de Shanon (I); Heterocigosidad

observada y esperada (Ho; He) Según Levene, (1949). Consanguinidad (F)

Distancia genética

La distancia genética más alta se reportó para las introducciones provenientes de Bolivia

en comparación con el de los países. Los valores más altos se presentaron entre Bolivia y

Perú (0,8765) y Bolivia y Francia Oceanía (0.8308). La distancia más baja, se encontró

entre los grupos Brasil y Ecuador (0,2299), seguida por los grupos Brasil y Perú (0.2493)

(Tabla 6). Esto puede ser explicado por la cercanía geográfica entre estos países; sin

embargo, en todos los casos, los valores mostraron una distancia genética alta que

corrobora los valores de Fst confirmando la gran diferenciación genética en la muestra

evaluada y concuerdan con los reportados por Kwon et al. (2009) de similaridad genética

entre 0,192 y 0,982 en variedades de tomate cereza con 33 marcadores SSRs.

Tabla 6. Distancia e identidad genética obtenida mediante e l índice de Nei (1978) para

evaluación de diversidad genética del tomate cereza usando microsatélites.

Procedencia Bolivia Brasil Cuba Ecuador Fr Oceanía México Perú

Bolivia **** 0,4944 0,5231 0,5222 0,4357 0,5046 0,4162

Brasil 0,7045 **** 0,6782 0,7946 0,6806 0,6082 0,7794

Cuba 0,6480 0,3883 **** 0,5927 0,4961 0,6415 0,6500

Ecuador 0,6497 0,2299 0,5231 **** 0,6052 0,6898 0,7619

Fr Oceanía 0,8308 0,3848 0,7010 0,5021 **** 0,7584 0,5498

México 0,6840 0,4973 0,4439 0,3714 0,2766 **** 0,6912

Perú 0,8765 0,2493 0,4307 0,2719 0,5982 0,3693 ****

Identidad genética (encima de la diagonal) y distancia genética (debajo de la diagonal).

El análisis de varianza molecular indicó un porcentaje de variación entre grupos del 11% y

dentro de los grupos del 89% (Tabla 7). Los valores de Fst pueden oscilar entre cero y uno;

valores próximos a uno indican que una mayor parte de la variación total se encuentra

repartida entre poblaciones, mientras que valores próximos a cero indican que predomina

la variación dentro de las poblaciones (Pérez de la Vega y García, 2000).

El valor de Fst encontrado (0,3474) indicó que además de la gran diferenciación genética

encontrada en las introducciones, estas a su vez fueron más diversas al interior de los

países de procedencia que entre los grupos. Rick (1958) dio evidencias de marcados

niveles de polinización cruzada, variables de unas áreas a otras, facilitada por la

Page 92: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

92

variabilidad existente en caracteres florales como la exerción estigmática, valores de

(25,7% y 14,8%) de polinización cruzada han sido obtenidos por este autor en Calana y

Tacna en la frontera con Chile. Este hecho ha contribuido no sólo a originar una importante

variabilidad en los cultivares de S. esculetum propios de esta región, sino que ha

posibilitado la existencia de cruzamientos naturales entre el tomate y otra especie

compatible sexualmente, S. pimpinellifolium, habiéndose detectado fenómenos de

introgresión en el tomate cultivado a partir de esta última especie (Rick y Fobes, 1975).

Estos factores podrían explicar la alta variabilidad encontrada al interior de los países en

contraste con la variabilidad entre países arrojada en el AMOVA. Las introducciones de S.

esculentum var. cerasiforme han mostrado una elevada variabilidad para caracteres

morfológicos, tanto vegetativos como de fruto. Esta variabilidad ha resultado estar

asociada al origen, siendo mucho más uniformes y con características propias de

cerasiforme las procedentes de México, mientras que las de Ecuador y otras procedencias

son mucho más variables, no correspondiendo en ocasiones a la forma típica de esta

variedad (Domingos, 2003).

Estudios realizados por Williams y St. Clair (1993) con un conjunto de S.esculentum y S.

esculentum var. cerasiforme, pusieron de manifiesto los diferentes niveles de variabilidad

encontrados en distintos grupos de cultivares en función de su lugar de origen (mayor

variabilidad entre los cultivares procedentes de Sudamérica frente a cultivares antiguos y

otros mejorados). Rick y Holle (1990), han sugerido que algunas introducciones

procedentes de Brasil, Perú, Ecuador e Islas Galápagos son originadas a partir de

hibridaciones entre plantas de la var. cerasiforme y cultivares de tomate introducidos en la

misma región, indicando que, tras el cruce inicial, sucesivos retrocruces hacia la variedad

cerasiforme, nativa de esas zonas, originarían la introgresión de ciertos alelos responsables

de caracteres morfológicos del fruto.

Lo anterior permite explicar el contraste de la alta diversidad genética generada al interior

de los países de procedencia respecto a la encontrada entre ellos. Estos resultados

permiten que, evaluaciones de pre-mejoramiento de tomate que requieran introducciones

de alta variabilidad de tomate tipo cereza, puedan ser tomadas de forma individual país por

país, hasta agotar la variabilidad natural existente y pasar a etapas posteriores de

mejoramiento propiamente dicho, con la proyección aún de producción de híbridos en base

a caracteres de interés de acuerdo a las exigencias del mercado. A la vez, muestra la

necesidad de hacer muestreos más precisos al evaluar la diversidad genética presente en los

grupos de tomate, es decir, estudios microgeográficos que permitan explorar mucho más el

potencial genético de estos materiales.

Tabla 7. Análisis de varianza molecular AMOVA en evaluación de la diversidad genética del

tomate cereza usando microsatélites por medio de la técnica HRM.

Page 93: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

93

F.V G.L SS C.M Var. Estimada % Var

Entre Grupos 7 41,737 5,962 0,533 11%

Dentro de Grupos 23 95,231 4,140 4,140 89%

Total 30 136,968 4,673 100%

Las técnicas basadas en microsatélites constituyen hoy en día una valiosa herramienta para

estudio de los genomas en diferentes reinos; su aplicabilidad en estudios de evolución,

filogenia, caracterización de la diversidad genética, identificación de regiones del genoma

asociadas a características de interés, etc., ponen de manifiesto su importancia y su

utilidad a la hora de estudiar variabilidad presente en las especies vegetales (Muñoz et al.,

2008), como lo es el tomate cultivado y sus parientes silvestres. Srivastava et al. (2011),

validaron un método para la identificación varietal exitosa con base en 12 microsatélites

evaluados en 34 variedades comerciales de tomate; sin embargo, es necesario tener en

cuenta que los marcadores moleculares representan variación genética esencialmente

neutra, es decir se encuentran sometidos a la acción de fuerzas evolutivas no selectivas

tales como deriva o flujo génico.

Las decisiones finales de un programa de conservación deberían por lo tanto combinar los

datos obtenidos a partir de marcadores moleculares junto con la evaluación de ciertos

rasgos morfológicos, fisiológicos o reproductivos, que son críticos en el proceso de

adaptación y supervivencia de los grupos en su hábitat (Carrera et al., 2010). Por lo tanto

se recomienda la conservación, evaluación y uso sostenible de las introducciones silvestres

de tomate tipo cereza puesto que hacen parte de nuestra riqueza biológica y han estado

vinculados a la sostenibilidad de la agricultura a través de su incorporación en programas

de mejoramiento, aportando genes de incremento de calidad, resistencia a plagas y

enfermedades; en general se consideran una reserva de genes que pueden ser la fuente de

solución a muchos de los problemas que enfrenta la especie cultivada y los tomate cereza

comerciales.

CONCLUSIONES

Los trece marcadores microsatélites utilizados presentaron información suficiente para

realizar el estudio de diversidad genética y estructura poblacional del tomate cereza

(Solanum spp). Únicamente el marcador SSR288 mostró ser poco polimórfico e

informativo.

Trece de los treinta y seis marcadores evaluados fueron polimórficos. El 90% de los

marcadores polimórficos presentaron valores de información polimórfica (PIC)

alrededor de 0,5 indicando alto nivel de polimorfismo, los cuales permitieron el análisis

de la diversidad genética. Los marcadores más informativos fueron el SSR26 y SSR47

Page 94: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

94

con ocho alelos, seguidos por SSR19, SSR86 y SSR128 que mostraron 6 alelos cada

uno.

El bajo porcentaje de heterocigotos encontrado, indicó que gran parte de la diversidad

se debe más a la naturaleza silvestre de las introducciones (alto porcentaje de

polinización cruzada natural PCN) que al cruzamiento dirigido de individuos.

El agrupamiento clúster (UPGMA), de las introducciones no conservó un patrón de

distribución que obedezca a la zona geográfica de procedencia. Esto indica el alto

grado de diversidad genética de las introducciones evaluadas, las cuales tienden

agruparse cuando el coeficiente de Dice y Nei-Li es del 0,5.

Los índices de diversidad poblacional permitieron identificar la variación genética de

cada uno de los grupos identificados por país de procedencia, indicando que los grupos

2, 4 y 7 (Brasil, Ecuador y Perú) son las más diversas genéticamente presentando los

valores más altos (100% de los loci polimórficos) con 13, 13 y 12 loci polimórficos

respectivamente.

El valor de Fst encontrado de 0.3474 (DS=0.0905; 10000 replicaciones) y la distancia

genética entre grupos reportada con el índice de Neí (1978), evidencian que existe una

gran diferenciación genética de los grupos y corrobora que los marcadores moleculares

utilizados permiten la detección de estructura poblacional y tienen un alto poder para

diferenciar las grupos y las introducciones de tomate tipo cereza evaluados.

El análisis de varianza molecular indicó un porcentaje de variación entre grupos del

11% y dentro de los grupos del 89%. Las diferencias entre grupos se asocian a las

distancias geográficas de procedencia de las introducciones, y la diferencia dentro de

grupos puede indicar que hay diversidad genética originada a partir de hibridaciones

entre plantas de la var. cerasiforme y cultivares de tomate introducidos en la misma

región, indicando que, tras el cruce inicial, sucesivos retrocruces hacia la variedad

cerasiforme, demuestran mayor diversidad genética o variación al interior de las

mismas.

Los resultados consistentes pueden estar asociados a la evaluación de los marcadores

por medio de la técnica SSR-HRM, dado que dentro de sus características se encuentra

su alto poder de resolución, confiabilidad por el uso de réplicas mínimas estadísticas y

el aprovechamiento de los datos de la curva melting en todo el proceso de PCR en

tiempo real. Este es el primer reporte del uso de SSR-HRM en tomate cereza para

análisis de diversidad genética.

Page 95: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

95

Agradecimientos: Plant Tranformation Research Center (PTRC) de la Universidad de

California; Banco de germoplasma TGRC (Davis) y UNAPAL; Vicerrectoría de

Investigaciones y Postgrados (U. de Caldas)

BIBLIOGRAFÍA

Abadie, T, y Berretta, A, 2001, Caracterización y evaluación de recursos fitogenéticos,

Estrategia en recursos fitogenéticos para los países del Cono Sur", PROCISUR,

Aranguren-Méndez, J.A., Román-Bravo, R., Isea,W., Villasmil,Y., y Jordana, J. 2005.

Los microsatélites (STRs), marcadores moleculares de ADN por excelencia para

programas de conservación: una revisión. Arch. Latinoam. Prod. Anim. Vol: 13, N° 1:

30-42.

Azofeifa-Delgado. A. 2006. Uso de marcadores moleculares en plantas; aplicaciones en

frutales del trópico1. Revisión Bibliográfica. Agronomía Mesoamericana. 17(2): 221-

242. 2006. ISSN: 1021-7444.

Bredemeijer, G.M.M., Cooke, R.J., Ganal, M.R.N., Peeters R., Isaac P., Noordiik Y.,

Rendell, S., Jackson J., Röder, M.S., Wendehake K., Dijcks M., Amelaine M., Wickaert,

V., Bertrand, L. and Vosman, B. (2002). Construction and testing of a microsatellite

database containing more than 500 tomato varieties. Theor. Appl.Genet. 105: 1019-1026.

Carrera, A., Tranquilli, G., Helguera, M. 2010. Aplicaciones de los marcadores

moleculares. Capítulo 2. Biotecnología y Mejoramiento Vegetal II. Editores:

Echenique,V. Rubinstein,C., Hopp, E., Mrogins, L. Instituto Nacional de Tecnología

Agropecuaria INTA. Argentina. 2010.

Caujape, J. 2006. Brújula para botánicos desorientados en la genética de poblaciones.

EXEGEN Ediciones. Las Palmas de Gran Canaria. España. pp. 132.

Cubero, J.I. 2000. Marcadores morfológicos y bioquímicos para el estudio del sistema de

reproducción. Los marcadores genéticos en la mejora vegetal. Eds. Nuez F, Carrillo JM.

Sociedad Española de genética, Sociedad Española de Ciencias Hortícolas. Universidad

Politécnica de Valencia. 579 p.

Domingos, J.P. 2003. Análisis de la variabilidad en las especies del subgénero

Eulycopersicon más relacionadas con el tomate cultivado. Trabajo presentado para optar

por el grado de Doctor. Universitat Politécnica de Valéncia. Valencia 2003.

www.editorial.upv.es

Esquinas-Alcázar, J, T, 1981, Genetic Resources of tomatoes and wild relatives, Rome,

Italy,

Ganopoulos, I., Argiriou A., Tsaftaris, A. 2011. Microsatellite high resolution melting

(SSR-HRM) analysis for authenticity testing of protected designation of origin (PDO)

sweet cherry products. Food Control Vol 22. Pag 532-541

García-Martínez, S; Andreani, L; Garcia-Gusano, M; Geuna, F and Ruiz, J. 2006.

Evaluation of amplified fragment length polymorphism and simple sequence repeats for

Page 96: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

96

tomato germplasm fingerprinting: utility for grouping closely related traditional cultivars.

In: Genome. Vol. 49: 648-656. (2006).

Graham, J., McNicol, R. J. 1995. An examination of the ability of RAPD markers to

determine the relationships within and between Rubus species. Theor Appl genet 90 (7-8):

1128 – 1132.

Kimura, M., Crow, J. F. 1964. The number of alleles that can be maintained in a finite

population. Genetics 49: 725-738.

Kwon, Y.S, ; Park, S.G and Yi, S.I. 2009, Assessment of Genetic Variation among

Commercial Tomato (Solanum Iycopersicum L) Varieties Using SSR Markers and

Morphological Characteristics, In: Genes and Genomics, Vol 31, N° 1, Febrero 2009.

Leung, H.; Nelson, R.H.; Leach, J.E. 1993. Population structure of Plant pathogenic fungi

and bacteria. Advances in Plant Pathology 10, 157-205.

Løvdal T. and Lillo C. 2009. Reference gene selection for quantitative real-time PCR

normalization in tomato subjected to nitrogen, cold, and light, Analytical Biochemistry,

Volume 387, Issue 2, 15 April 2009, Pages 238-242.

Miller, J.C, and Tanksley, S.D. 1990, RFLP analysis of philogenetic relationships, And

genetic variation in the genus Lycopersicon, Theoretical and applied genetics 80: 437-

448.

Muñoz J.E., Morillo A.C., Morillo, Y. 2008, Microsatélites amplificados al azar (RAM)

en estudios de diversidad genética vegetal, Artículo de revisión, Acta Agronomica

(Palmira), 57 (4): 219-226. Universidad Nacional de Colombia, Sede Palmira,

Nakazato, T., Bogonovich, M. and Moyle, L.C. 2008. Environmental factors predict

adaptive phenotypic differentiation within and between two wild Andean tomatoes.

Evolution 62-4: 774–792.

Nei, M. 1973, Analysis of gene diversity in subdivided populations, Proceedings of the

National Academy of Sciences, USA 70: 3321-3323,

Nei, M. and Li, W.H. 1979. Mathematical model for studying genetic variation in terms

of restriction endonucleasa. Proc Nat Acad Sci. 79: 5267-5273.

Nesbitt, T. C. and S. D. Tanksley. 2002. Comparative sequencing in the

genus Lycopersicon: implications for the evolution of fruit size in the domestication of

cultivated tomatoes. Genetics 162: 365-379.

Nuez, F. 1999, Desarrollo de nuevos cultivares, In F, Nuez [ed,], El cultivo del tomate,

625-669, Mundi-Prensa, Madrid, Spain.

Nuez, F., Prohens, J and Blanca, J.M. 2004. Relationships, origin, and diversity of

Galápagos tomatoes: Implications for the conservation of natural populations. American

Journal of Botany Vol. 91 N° 1: 86–99.

Peralta, I,E, Knapp, S, Spooner, D.M. 2006. Nomenclature for Wild and Cultivated

Tomatoes, In: Tomato Genetics Cooperative Report (TGCR), Núm, 56, Pág 6, Sept 2006.

Pérez De La Vega, M. García, P. 2000. Análisis de la variación genética en las

poblaciones. Los marcadores genéticos en la mejora vegetal. Eds. Nuez F, Carrillo JM.

Page 97: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

97

Sociedad Española de genética, Sociedad Española de Ciencias Hortícolas. Universidad

Politécnica de Valencia. 579 p.

Posso, T, A.M. 2011. Diversidad genética y estructura poblacional de Guadua

angustifolia Kunth en el eje cafetero Colombiano. Trabajo de Grado para optar al título

de Magister en Ciencias Agrarias con énfasis en Fitomejoramiento. Facultad de Ciencias

Agropecuarias. Universidad Nacional de Colombia sede Palmira. pp. 92.

Pratta, G., Zorzoli, R. and Picardi, A.L. 2003. Efecto del germoplasma silvestre sobre

caracteres de interés agronómicos en híbridos intra e interespecíficos del género

Lycopersicon, Consejo de Investigaciones de la Universidad Nacional de Rosario,

Cátedra de Genética, Facultad de Ciencias Agrarias, UNR C,C, N° 14, Zavalla (S 2125

ZAA), Santa Fe, Argentina, No 3,

Rick, C.M. 1958. The role of natural hybridisation in the derivation of cultivated

tomatoes of western South America. Econ. Bot. 12: 346-367.

Rick, C.M. and Fobes, J. F. 1975. Allozyme variation in the cultivated tomato and closely

related species. Bull. Torrey Bot. Club 102: 376-386.

Rick, C.M. and Holle, M. 1990. Andean Lycopersicon esculentum var. Cerasifrome:

Genetic variation and its evolutionary significance. Econ. Biot. 44 (Supp): 69-78.

Sneath, P.H.A. and Sokal, R.R. 1973. Numerical Taxonomy: The Principles and Practice

of Numerical Classification. W.H. Freeman & Co., San Francisco. 573 p.

Sorensen, T. 1948. A method of establishing groups of equal amplitude in plant society

based on similarity of species content. K. Danske Vidensk. Selsk. 5:1 - 34.

Srivastava, D.K., Shoemaker, L.S., FRANKS, C.E and Sussman, M.D. 2011. Single

Laboratory Validation of a Microsatellite Marker-Based Method in Tomato Variety

Identification. Journal of AOAC International Vol 94, N° 1: 2011 251.

Torres, L. 2008. Evaluación del polimorfismo de marcadores microsatélites en Guadua

angustifolia (Poaceae: Bambusoideae) para la caracterización molecular de las accesiones

del banco de germoplasma de bambusoideae del jardín botánico Juan María Céspedes de

Tuluá- Valle del Cauca. Tesis para optar al título de Biólogo. Facultad de Ciencias.

Universidad del Valle. Cali. pp. 63.

Vallejo, C.F.A. 1999. Mejoramiento genético y producción de tomate en Colombia,

Universidad Nacional de Colombia, Sede Palmira.

Virk, P.S., Ford-Lloyd, B.V., Jackson, M.T. and Newbury, H.J. 1995. The identification

of duplicate accessions within a rice germoplasm collection using RAPD analyses, Theor,

Appl, Genet, (90): 1049-1055.

Vossen, R. H., Aten, E., Roos, A., and Den Dunnen, J. T. (2009). High-resolution melting

analysis (HRMA): more than just sequence variant screening. Human Mutation. Vol 30:

860-866.

Williams, C. E. and ST-Clair, D.A. 1993. Phenetic relationships and levels of variability

detected by restriction freagment length polymorphism amplified polymorphic DNA

analysis of cultivated and wild accessions of Lycopersicon esculentum. Genome. Vol 36 :

679-630.

Page 98: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

98

Wittwer, C. T. (2009). High-resolution DNA melting analysis: advancements and

limitations. Human Mutation. Vol 30: 857-859.

Wright, S, 1978. Evolution and the genetics of populations, variability within and among

natural populations, Vol 4. University of Chicago Press. Chicago.

Zane, L., Bargelloni, L. and Patarnello, T. 2002. Strategies for microsatellite isolation: a

review. Molecular Ecology (11) 1-16.

_____________. Selección de marcadores moleculares tipo microsatélites. Disponible en:

Solanum Genomic Network (Solgenomics). http://solgenomics.net/.

Page 99: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

99

Capitulo III

INTERACCIÓN GENOTIPO AMBIENTE DE NUEVE GENOTIPOS

DE TOMATE CEREZA EN NUEVE AMBIENTES.

Resumen. Gran parte de la diversidad del tomate se encuentra en las poblaciones tipo

cereza. Algunas de ellas se consideran promisorias para el mercado por su contenido de

antioxidantes como vitamina C, licopeno y β-caroteno. Se considera que, hay un alto

potencial comercial en especies silvestres de tomate cereza con buen comportamiento en

rendimiento y calidad y que pueden ser producidos con un mínimo de agroinsumos para el

control de plagas o enfermedades. El objetivo de esta investigación fue evaluar la

interacción genotipo-ambiente de 10 introducciones de tomate cereza en nueve ambientes.

Los nueve ambientes estuvieron conformados por cuatro ambientes artificiales (0 kg/ha, 60

kg/ha, 120 kg/ha y 180 kg/ha de potasio) establecidos en los ambientes naturales Granjas

Montelindo (Palestina) y Tesorito (Manizales); adicionalmente se evalúo el ambiente

Granja CEUNP (Palmira). Las 10 introducciones fueron previamente seleccionadas a

través de un índice de selección ponderado usando las variables peso promedio de fruto

(g/fruto), contenido de sólidos soluble (°Brix) y producción por planta (kg/pl), con el

mismo peso de ponderación (33%). El diseño experimental fue bloques completos al azar

(10 introducciones), con cuatro bloques, la unidad experimental fue de 5 plantas efectivas

por introducción, sembradas a 1.5m entre surcos por 0.8m entre plantas. Las variables

evaluadas fueron: producción por planta (PFT) (kg/pl), Número de frutos por planta (NFT),

peso promedio de fruto (PPF) (g/fruto), contenido de sólidos solubles (CSS) (°Brix),

contenido de vitamina C (mg/100 gpf) (VitC) y contenido de licopeno (µg/gpf) (LYC). La

información se analizó mediante análisis de varianza individuales por localidad y

combinado de los nueve ambientes empleando el procedimiento GLM de SAS (SAS

Institute Cary N.C). Finalmente se realizó la estimación de la estabilidad y adaptabilidad

de los genotipos a través de las metodologías de Eberhat y Rusell (1996) y AMMI

(Additive Main Effects and Multiplicative Interaction Analysis). El modelo de Eberhart y

Russell permitió identificar genotipos de buena estabilidad promedio y superiores al

promedio general para las variables consideradas. El Método AMMI permitió la

identificación de los ambientes semejantes y contrastantes y la discriminación de los

genotipos que más contribuyeron a la interacción. Los ambientes de 180 kg/ha y 120 kg/ha

(Tesorito) fueron favorables para la expresión de los caracteres de producción (PFT, NFT

y PPF) y Palmira para la variable contenido de licopeno. Lo anterior es útil para la

selección de localidades claves de selección y evaluación en programas de mejoramiento.

Palabras claves: Tomate silvestre, Recursos fitogenéticos, adaptabilidad.

Page 100: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

100

Abstract. The greatest genetic diversity of tomato (Solanum lycopersicum L.) in terms of

fruit quality characteristics such as flavor, aroma, color, and lycopene and β-carotene

contents is found in wild species. It is considered that there is a high commercial potential in

wild cherry tomato with good behavior and quality that can be produced with minimal inputs to

control pests and diseases. The objective of this research was to evaluate the genotype-

environment interaction of 10 cherry tomato introductions in nine environments. The nine

environments were composed of four artificial environments (0 kg / ha, 60 kg / ha, 120 kg / ha

and 180 kg / ha of potassium) established in natural environments Montelindo Farms (Palestine)

and Tesorito (Manizales) additionally Farm environment CEUNP evaluated (Palmira). The 10

introductions were previously selected through a selection index using the variables weighted

average fruit weight (g /fruit), soluble solids content (° Brix) and plant yield (kg /pl), with the same

weight of weighting (33%). A randomized complete block experimental design was used with 10

treatments (introductions) and a commercial control (Sweet Million), 4 replicates/treatment,

and 5 plants/replicate as experimental unit, planted by 0.8m 1.5m between rows between

plants. The variables evaluated were: plant production (PFT) (kg / pl), number of fruits per plant

(NFT), average fruit weight (PPF) (g / fruit), soluble solids content (SSC) (° Brix), vitamin C (mg/100

gpf) (VITC) and lycopene content (mg / gpf) (LYC). Data were statistically analyzed by ANOVA

individual by locality and combined by nine environments using the GLM procedure of SAS

program (SAS Institute, Cary NC). Finally was performed to estimate the stability and adaptability

of genotypes across Eberhat and Russell methodologies (1996) and AMMI (Additive Main Effects

and Multiplicative Interaction Analysis). The model of Eberhart and Russell genotypes identified

good stability and above average for the variables considered. The AMMI method allowed the

identification of similar and contrasting environments and discrimination of genotypes that

contributed most to the interaction. The environments of 180 kg / ha and 120 kg / ha (Tesorito)

were favorable for the expression of production traits (PFT, NFT and PPF) and Palmira for the

variable lycopene content. This is useful for selecting key locations selection and evaluation in

breeding programs.

Keywords: Tomato wild, plant genetic resources, adaptability.

INTRODUCCIÓN

El tomate Solanum lycopersicum L., es la hortaliza más importante en Colombia y en el

mundo. Constituye el 30% de la producción hortícola mundial, con aproximadamente 4,4

millones de hectáreas sembradas y 145.751.507 toneladas de frutos cosechados en el año

2010. En Colombia, la producción de tomate para el mismo año, se reportó en 546.322

toneladas, con un área de 16.227 ha y rendimiento de 33.66 t/ha (FAOSTAT, 2010). Es

una de las fuentes de vitaminas, minerales y fibra más importantes para la salud y nutrición

humana (Razdan and Matoo, 2007). La mayoría de las variedades comerciales de tomate

son híbridos F1. El mejoramiento del tomate ha proveído características tales como

resistencia a enfermedades, abscisión del fruto, sólidos solubles, tamaño del fruto, textura,

sabor, pigmentación y vida post-cosecha (Kwon et al., 2009).

Page 101: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

101

En Colombia son pocos los estudios en recursos genéticos de tomate cereza y aún existen

introducciones y colectas que no han sido evaluados agronómica y molecularmente, por lo

que se desconoce cuál es su potencial genético útil y su diversidad genética, para ser

aprovechable por los programas de mejoramiento genético. La utilización de este recurso

está sujeta a la previa identificación y selección de introducciones con potencialidades

(Virk et al., 1995). Gran parte de la diversidad del tomate se encuentra en las poblaciones

tipo cereza, especialmente para las características de calidad del fruto tales como el sabor,

aroma, coloración y textura (Nuez, 1999).

Todas las especies silvestres relacionadas con el tomate son originarias de la Región

Andina de Chile, Bolivia, Perú, Ecuador, Colombia, incluyendo también las islas

Galápagos. Las formas silvestres de Solanum más promisorias son S. lycopersicum var.

Cerasiforme y S. Pimpinellifolium (Vallejo, 1999; Nuez 1999). Según Miller y Tanksley

(1990) la mayor parte de la diversidad del tomate se encuentra en sus formas silvestres, las

que presentan variabilidad para las características de calidad del fruto tales como el sabor,

el aroma, la coloración y la textura. Solanum pimpinellifolium: es la especie silvestre más

relacionada con el tomate cultivado, se cruza fácilmente con S. lycopersicum (Rick, 1978)

citado por (Esquinas-Alcázar, 1981). S. lycopersicum var. cerasiforme se considera la

forma silvestre del tomate cultivado.

El mercado nacional e internacional es cada vez más exigente, se demandan productos de

calidad, libres de contaminantes y alto valor nutritivo. Generalmente se han priorizado

objetivos como el aumento en la producción, resistencia a patógenos y calidad externa,

habiendo sido más descuidada la calidad interna (Nuez, 1999). Actualmente, la búsqueda

por calidad interna (nutritiva y organoléptica) es uno de los principales objetivos del

mejoramiento del tomate para mercado en fresco (Roselló et al., 2000). Una posibilidad en

la mejora de la calidad y rendimiento sería derivar nuevos cultivares a partir de las actuales

líneas mejoradas y de los cultivares tradicionales y evaluar en las reservas de los recursos

genéticos materiales potenciales que puedan llenar el mayor porcentaje de los vacíos

actuales en la calidad organoléptica (Nuez, 1999), deseando que los nuevos cultivares

incorporen o se desarrollen a partir del color, firmeza de fruto, sabor, sólidos solubles

(°Brix) y contenido de antioxidantes derivados del licopeno, β- caroteno y otros en

mínimas cantidades, dichos caracteres se encuentran en mayor proporción en determinadas

variedades tradicionales (Válcarcel, 2009; Macua et al., 2008).

La IGA es la expresión genotípica diferencial a través de ambientes, ella existe cuando no

se puede asociar una desviación producida por un ambiente específico a una variable dada,

sin tener en cuenta al genotipo sobre el que ella actúa (Romagosa y Fox, 1993). La

alteración en el comportamiento relativo de los genotipos, en virtud de las diferencias del

ambiente, se denomina interacción genotipo por ambiente (Borém e Vieira, 2005). El

fenotipo se refiere a la apariencia física y o de un carácter individual perceptible, el cual es

dependiente de la expresión de un genotipo en el ambiente (Yang y Kang, 2003). El

Page 102: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

102

fenotipo se observa, cuantifica y analiza, mientras que el genotipo no es observable, pero

es deducible a partir del fenotipo por diferentes métodos de análisis genético.

Como reacción al ambiente un genotipo es capaz de producir varios fenotipos como

resultado de la IGA. En otras palabras individuos con el mismo genotipo pueden mostrar

distintos fenotipos dependiendo del ambiente (Puertas, 1992). Son las expresiones de

características individuales de un genotipo, que son modificadas por el ambiente, llamada

plasticidad (Bradshaw, 1965). En general un genotipo puede ser expresado como sigue, si

la interacción entre genotipo y ambiente no es importante o es ignorada: F=G+A (Yan y

Kang, 2003). La interacción genotipo x ambiente, se dice que ocurre cuando cultivares

diferentes o genotipos responden de manera diferente a diversos ambientes (Baker, 1988;

Vallejo y Estrada, 2002).

De manera general cuando un mismo grupo de genotipos se evalúan en más de un

ambiente, pueden presentarse tres posibles situaciones: a) la interacción G x A no resulta

estadísticamente significativa, lo cual señala que los cultivares se comportan de manera

similar en todos los ambientes y la clasificación no varía con los ambientes, manteniendo

una respuesta horizontal; b) la interacción G x A resulta estadísticamente significativa, lo

cual señala que los cultivares se comportan de manera diferente, pero la clasificación por

superioridad no varía con los ambientes, manteniendo una respuesta no paralela, este

tipo de interacción se le conoce como cuantitativa; c) la interacción G x A resulta

estadísticamente significativa, lo cual señala que los cultivares se comportan de manera

diferente, la clasificación por su superioridad varia con los ambientes, manteniendo una

respuesta no paralela y cruzada, este tipo de interacción se le conoce como cualitativa; este

último tipo de interacción es la más importante, ya que complica mucho más el trabajo del

fitomejorador, en razón a que eventualmente puede conllevar a liberar dos o más

cultivares, específicamente adaptados a diferentes localidades (Vallejo y Estrada, 2002;

Baker, 1988; Vallejo et al., 2010).

La IGA es importante sólo cuando causa cambios significantes en clasificación de

genotipos en diferentes ambientes (Baker 1988; Yan y Kang, 2003), las interacciones

cualitativas complican la selección e identificación de los mejores genotipos, cuando no se

cruzan, no es posible la recomendación para ambientes específicos (Baker, 1988). Para que

la IGA sea detectada vía procedimientos estadísticos, debe haber al menos dos genotipos

diferentes o cultivares evaluados en al menos dos ambientes diferentes. El modelo básico

que incluya la IGA es: F=G+A+GA (Yan y Kang, 2003).

Las mayores IGA se espera que ocurran cuando exista: 1. Amplia variación de genotipos,

ya sea por caracteres morfológicos que confieran resistencia a uno o más estreses y 2.

Amplia variación entre ambientes por incidencia a esos mismos estreses (Annicchiarico,

2002). Se puede hablar de adaptación en el contexto de la variación espacial de la

Page 103: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

103

expresión de un genotipo y de estabilidad para la variación en un lugar dado, a través de

los años o bajo distintas prácticas de cultivo, en ambos casos puede referirse a las dos

dimensiones de manera conjunta, por ser expresiones del mismo fenómeno (Romagosa y

Fox, 1993).

Heinrich et al. (1983), definen la estabilidad de un carácter como la habilidad del genotipo

para evitar fluctuaciones sustanciales en el rasgo sobre un rango de condiciones

ambientales. Según Baena et al. (1991), en la estabilidad de un material se considera el

comportamiento de éste en un mismo sitio pero probado en diferente tiempo, lo que se

evalúa es el efecto de las condiciones climáticas cambiantes de un semestre a otro (en el

trópico, especialmente la precipitación). Para el caso de la Adaptabilidad se evalúa el

comportamiento de genotipos en localidades diferentes.

Ambiente es la suma de todas las condiciones que afectan el crecimiento y desarrollo de un

individuo (Yang y Kang, 2003), que no son de origen genético (Borém e Vieira, 2005). El

ambiente agrupa el conjunto de clima, suelo, aspectos bióticos y condiciones de

administración del cultivo en una determinada localidad-año (anuales) o combinación de

ciclos cultivo-sitio (perennes) (Romagosa y Fox, 1993). El grupo de ambientes

relacionados con año-localidad se les denomina macroambientes, constituidos a su vez por

microambientes, este último relacionado con los factores que afectan a la planta

propiamente (Vega, 1988).

Por lo anterior se hace necesario evaluar los genotipos (híbridos o variedades) en varios

ambientes naturales (semestres, localidades) y artificiales (niveles de nutrientes,

condiciones de estrés) con el objeto de corroborar sus ventajas comparativas a nivel de

adaptabilidad y estabilidad fenotípica, antes de su liberación comercial.

Cuando la interacción genotipo ambiente es significativa a través de cada ambiente se ve

reducida la utilidad de los promedios de los genotipos sobre todos los ambientes para la

identificación de genotipos superiores. La detección de IGA en ensayos de campo y el

deseo del fitomejorador de manejar estas interacciones apropiadamente ha llevado al

desarrollo de procedimientos que son llamados genéricamente análisis de estabilidad. Los

métodos disponibles proveen diferentes estrategias para una mejor interpretación y tomar

las mejores alternativas en los procesos de selección y recomendación de cultivares (Yan y

Kang, 2003).

En general, se ha aceptado que a mayor variabilidad genética de una especie, mayor su

estabilidad sobre el ambiente. El efecto de la heterogeneidad y la heterocigosis es variable

entre especies y algunas diferencias interespecíficas de estos efectos han sido observadas

en maíz sorgo y otras especies de plantas (Stelling et al. 1994 citados por Damba 2008).

Allard y Bradshaw (1964) Indican que una variedad puede estar compuesta por un número

de individuos diferentes, cada una adaptado a un rango diferentes de ambientes

(amortiguamiento poblacional), o puede estar conformado por individuos semejantes, pero

cada uno adaptado a un rango de ambientes (amortiguamiento individual).

Page 104: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

104

Pandey y Vargas (1985), indican que para el caso de las especies autógamas, en donde las

poblaciones son de genotipo homocigótico, cada planta puede ser adaptada a un grupo de

condiciones ambientales y estaría bien amortiguada, produciendo un fenotipo aceptable

sobre condiciones ambientales variables. Lo mismo sería el caso de híbridos simples de

una especie alógama como el maíz, donde todos individuos de una población son similares

en su fenotipo. Dichos cultivos, tienen amortiguamiento individual. Por otra parte, cuando

un cultivar es una mezcla de genotipos, los diferentes genotipos pueden adaptarse a

diferentes condiciones ambientales con el resultado de que el cultivar tenga mayor

adaptación. Este mecanismo de estabilidad se debe al amortiguamiento poblacional y se

atribuye a la heterogeneidad del cultivar. Este amortiguamiento resulta de la coexistencia e

interacción entre los genotipos que la componen.

Los estudios de adaptabilidad y estabilidad fenotípica, para fines de mejoramiento, se

refieren a la evaluación de la respuesta diferencial de los genotipos a la variación de las

condiciones del ambiente. La mayoría de los métodos utiliza las técnicas de la regresión,

midiendo un determinado carácter, por ejemplo productividad, en relación con un índice

ambiental. La diferencia en los métodos se da por el modelo de regresión utilizado, por la

forma de interpretación de los parámetros del modelo y la manera de estimar el índice

ambiental (Damba, 2008).

Eberhart y Russell (1966) Propusieron un modelo de regresión linear para el estudio de la

adaptabilidad fenotípica de cultivares ampliamente utilizado, en este tipo de estudios, en

todo el mundo. En este modelo, además del promedio general y del coeficiente de

regresión linear de cada genotipo, fue también considerado como parámetro de estabilidad

la varianza de los desvíos de la regresión de cada genotipo. Este tipo de análisis fue

clasificado por Becker (1981) como de estabilidad en el sentido agronómico. Los

parámetros para el estudio de la estabilidad son definidos por el modelo:

Yij = μi + βiΙj + δij + εij

Donde:

Yij = promedio del genotipo i en el ambiente j.

μi = media del genotipo i en todos los ambientes.

βi = coeficiente de regresión que mide la respuesta del genotipo i a la variación ambiental.

Ιj = índice ambiental.

δij = desvío de la regresión del genotipo i en el ambiente j.

εij = desviación de la regresión de la variedad y el ambiente. El índice ambiental, en cada

ambiente, es calculado por el desvío del promedio de todos los genotipos en ese ambiente,

en relación con el promedio general: Ιj = Y.j – Y.

De acuerdo con los autores, un genotipo estable es aquel para el cual se obtiene un

coeficiente de regresión igual a la unidad (bi = 1) y una mínima desviación de la línea de

regresión (S2di=0). Valores del coeficiente bi mayores que la unidad, indican que el

correspondiente genotipo responde bien a ambientes favorables, pero su comportamiento

Page 105: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

105

es pobre en ambientes desfavorables. Por el contrario, si el valor de bi es menor que la

unidad, indica que tal genotipo se comporta bien en ambientes desfavorables. Los

parámetros bi y S2di por lo tanto, pueden servir para caracterizar la adaptabilidad de las

variedades aún con las limitantes que hemos mencionado.

Crossa (1990) Sugiere que, la aplicación de métodos multivariados puede ser útil para

explorar mejor las interacciones, el cual recomienda técnicas como el análisis de

componentes principales (ACP), el análisis de agrupamiento y el procedimiento AMMI

(Additive Main Effects and Multiplicative Interaction Analysis) que vienen ganando gran

aplicabilidad en los últimos años. Zobel et al. (1988) expone que los procedimientos

univariados como el análisis de variancia (ANOVA) tiene limitaciones en detectar

interacción de factores, mismo en los casos de magnitud elevada en términos de la suma de

cuadrados (SQ). Ejemplifican casos en que la SQGxE representa de 20 a 50% de la

SQTotal (de tratamientos) y, así mismo, el cuadrado medio para GxE no presenta

significancia estadística (5% de probabilidad). Adicionan que la regresión lineal también

explica, en la mayoría de las veces, apenas una porción pequeña de la SQGxE. En su

trabajo, mientras el método AMMI captó el 71% de esta suma de cuadrados, el análisis

aplicando la regresión lineal (Finlay y Wilkinson, 1963) sólo lo hizo para el 7.9%;

Concluyendo, que sólo un análisis apropiado permitirá captar patrones agronómicos y

estadísticamente importantes presentes en la IGA y que el método AMMI se presentó

bastante promisorio en este sentido.

Las estimaciones de los parámetros de estabilidad son utilizadas en varias especies

(Moreira et al., 1983; Santana et al., 1983, en las cuales fueron empleados diferentes

métodos. Los más utilizados son aquellos que utilizan la regresión (Finlay y Wilkinson,

1963; Eberhart y Russell, 1966). Un modelo para analizar la interacción GxA es el modelo

de interacción multiplicativa y de efectos principales aditivos AMMI (Additive Main

Effects and Multiplicative Interaction Analysis) (Crossa, et al. 1988). Este modelo es un

caso particular del ACP (Gauch y Zobel, 1988). El modelo AMMI integra algunos

modelos estadísticos comúnmente aplicados a series de ensayos de rendimiento donde los

efectos principales correspondientes a la parte aditiva son analizados mediante un análisis

de varianza simple (ANDEVA). La parte no aditiva residual (interacción) corresponde a la

parte multiplicativa del modelo, y es analizada con el análisis de componentes principales

(PCA) (Zobel, 1990; Gauch y Zobel, 1988).

Los resultados de AMMI, pueden ser graficados en un biplot en donde se colocan tanto los

efectos principales como los efectos de interacción para los genotipos y los ambientes

(Vallejo et al., 2005). Una ventaja del modelo AMMI radica en la posibilidad de retener en

muy pocos componentes la mayor variabilidad debida a la interacción, en orden secuencial,

desde lo más simple o lo más complejo, despreciando aquellos componentes que explican

poca variabilidad (Pla, 1986). El modelo AMMI puede ayudar desde la identificación de

Page 106: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

106

genotipos de alta productividad y amplia adaptación hasta en la realización de llamado

zoneamiento agronómico, con la selección de localidades claves (Gauch y Zobel, 1996);

además, permite hacer un estudio más detallado tanto de las variedades como de las

localidades y su interacción.

Los objetivos de este estudio fueron: i) Evaluar la interacción genotipo ambiente de 6

caracteres de interés agronómicos en tomate, a saber: producción / planta (kg/pl), número

de frutos / planta, peso promedio / fruto (g), Contenido de sólidos solubles (° Brix),

Contenido de Vitamina C (mg/100gpf) y Contenido de licopeno (µg/ gpf) aplicando los

métodos propuestos por Eberhart y Russell, 1966 y el modelo AMMI 1996 (modelo con

efectos principales aditivos y de interacción multiplicativos).

METODOLOGIA

Fueron seleccionados genotipos con base en un índice de selección ponderado

tomando como base las variables peso promedio de fruto (g/fruto), contenido de

sólidos solubles (°brix) y producción por planta (g/pl). Dentro de los materiales

comerciales de mejor posicionamiento en el mercado de los tomates tipo cereza y con

adaptabilidad para la zona de estudio, se eligió como testigo el tomate cereza Sweet

million (Tabla 1). (Tabla 1), con base en éstas se estimó la interacción genotipo por

ambiente (G x A). Se evaluaron los caracteres más importantes en calidad de fruto y

producción derivados de la evaluación de componente principales de la fases I así:

Contenido sólidos solubles (°Brix) (CSS), contenido de vitamina C (mg/100 gpf)

(VITAC), contenido de licopeno (µg/ gpf) (LYC), número de frutos por planta (NFT),

peso promedio del fruto (g) (PPF) y producción /planta (kg/pl) (PDN).

Tabla 1. Introducciones de tomate tipo cereza seleccionadas por medio de índice

de selección en base a producción por planta, peso promedio de frutos y

contenido de sólidos solubles.

N° Introducción CSS (°Brix) PPF (g) Producción

(kg/planta) IND. SEL

1 IAC391 5,07 26,51 1.65 0,973

2 IAC1624 4,84 24,07 1.94 0,913

3 IAC426 5,17 16,03 2.04 0,845

4 Testigo 4,91 17,00 2.05 0,728

5 IAC1688 5,31 12,93 1.64 0,542

6 IAC1621 5,36 13,56 1.43 0,464

7 LA2692 4,77 16,29 1.42 0,200

Page 107: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

107

8 LA2076 5,04 12,74 1.31 0,156

9 IAC445 5,29 12,17 0.96 0,059

10 IAC412 4,84 21,60 0.74 0,036

*IAC: Introducciones procedentes del Instituto Agronómico de Campinas, Campinas, Brasil.

**LA: Introducciones procedentes del Tomato Genetics Resources Center (TGRC), Universidad de

California- Davis.

Características de los ambientes naturales.

Granja Montelindo de la Universidad de Caldas, localizada en la región de Santágueda a

1030 m.s.n.m. (bosque húmedo tropical), en la rivera oriental del río Cauca, municipio de

Palestina, departamento de Caldas, a 38 Km. de Manizales. La temperatura promedio es de

23°C, humedad relativa de 75%, brillo solar año de 2049 horas, régimen de lluvias de 2000

a 2225 mm. Las condiciones de suelo fueron: textura franco- arenosa, ricos en materia

orgánica (7.91%), profundos (60 cm.), bien drenados y con pH 5,4 (Boada et al., 2010).

Centro Experimental de la Universidad Nacional de Colombia sede Palmira (CEUNP),

ubicado en el corregimiento El Carmelo, municipio de Candelaria, departamento del Valle;

punto de coordenadas 3° 24 ΄ latitud norte y 76° 26 ΄ longitud oeste; con una altura de 980

m.s.n.m, una temperatura promedio de 24º C, 69% de humedad relativa y 1009 mm de

precipitación promedio anual (Espitia, 2004).

Granja Tesorito, propiedad de la Universidad de Caldas. Ubicada en las afueras de la

ciudad de Manizales en el departamento de Caldas, en el sector industrial de Maltería,

presenta una altitud de 2.340 metros, temperatura promedio de 17.5ºC, humedad relativa

del 78% y precipitación promedio anual de 2000 mm; sus suelos son Andisoles, derivados

de Cenizas Volcánicas con textura franco arenosa. Módulo (semi-invernadero) de 12m x

40m (480 m2) con un “diseño en capilla a dos aguas” de estructura en guadua y cubierta en

plástico Agroclear.

Las introducciones fueron sembradas el 10 de julio de 2011 en bandejas de 72 lóculos con

sustrato tipo turba grado 3. El trasplante se realizó el 8 de agosto de 2011, cuando las

plántulas alcanzaron 4 hojas verdaderas (Jaramillo et al., 2007). El diseño experimental fue

bloques completos al azar, con cuatro bloques que tomaron como criterio de bloqueo el

nivel de fertilización potásica (0, 60, 120, 180 kg/ha), siendo el nivel 0 kg/ha el nivel

reportado para el suelo.

En la granja Tesorito los niveles 0, 60, 120, 180 kg/ha de potasio fueron denominados

ambientes T0K, T60K, T120K y T180K respectivamente, de igual forma para la granja

Montelindo conservando los mismos niveles de potasio, los ambientes fueron denominados

M0K, M60K, M120K y M180K respectivamente; adicionalmente el ambiente Palmira fue

denominado PAL.

Page 108: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

108

El tamaño efectivo de la unidad experimental fue siete plantas de las cuales se dejaron

como parcela útil las cinco centrales, sembradas a 1.5 m entre surcos y 0.50 m entre

plantas y 2 m entre bloques. El manejo agronómico fue el comercial para cultivos de

tomate definido por Jaramillo et al. (2007), sólo que al definir la arquitectura de la planta

se dejaron tres ejes/planta permitiendo que las introducciones por ser de tipo silvestre

expresaran su potencial en las variables de producción evaluadas; para el control de

arvenses se utilizó acolchado plástico tipo blanco- negro de 0.8m de ancho, calibre 1.2.

Una vez que los frutos alcanzaron la madurez total (65 días después de trasplante para las

granjas Montelindo y CEUNP y 95 días para la granja Tesorito), se procedió a su cosecha

de acuerdo con el comportamiento de cada introducción hasta que las plantas completaron

10 pases de cosecha (1 pase/semana).

El licopeno se extrajo en una mezcla compuesta por acetona-n-hexano (4:6) y se centrifugó

a 5000 rpm durante 5 min a 4°C. Posteriormente, la densidad óptica de los sobrenadantes

se midió espectrofotométricamente a unas longitudes de onda de 663, 645, 505 y 453 nm,

usando la mezcla de acetona-n-hexano como blanco (Rosales, 2008). La concentración de

licopeno se cuantificó usando la ecuación propuesta por Nagata y Yamashita (1992)

citados por Rosales, (2008) de la siguiente forma:

[licopeno] (µg/mL) = - 0.0458 A663 + 0.204A645 + 0.372A505 - 0.0806A453

La acidez del fruto y vitamina C fueron medidas a partir de muestras de zumo de 10 mL de

jugo, compuesto de por diez frutos del segundo racimo por introducción repetición. Los 10

mL fueron diluídos en 100 ml de agua destilada por titulación con NaOH 0.1 N hasta un

pH de 8.2, expresando el resultado en % de ácido cítrico para el caso de acidez del fruto y

titulada con solución de yodo 0.1N hasta notar cambio de color para el caso de la vitamina

C (IPGRI, 1996). Finalmente el contenido de sólidos solubles fue medido a través de un

refractómetro marca Hanna Instruments con escala de 0.2 °Brix.

Análisis de la información

Análisis de la información de la evaluación agronómica. Se realizó análisis de varianza

mediante el procedimiento GLM de SAS (SAS Institute Cary N.C), para determinar la

ocurrencia de diferencias significativas entre introducciones para el conjunto de variables

cuantitativas evaluadas. Se hizo comparación de medias a través de prueba de partición de

promedios ó test de Duncan (P < 0,05).

Estimación de la estabilidad y adaptabilidad

Análisis de Eberhat y Rusell

La estimación de la estabilidad y adaptabilidad de los genotipos en evaluación se

realizó de acuerdo con la metodología propuesta por Eberhat y Rusell (1996), los

cuales propusieron un modelo de regresión lineal para expresar el rendimiento

Page 109: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

109

promedio (ijX ) del i-ésimo cultivar (i:1,2,..v) en un ambiente j (j:1,2,..a) en función

del índice ambiental Ij tal como se describe a continuación:

ijji.iij dIbXX

Con:

.iX = Promedio de la variedad i (i:1,2,…v)a través de todos los ambientes

bi = Coeficiente de regresión, el cual mide el cambio en la respuesta de la i-ésima variedad

cuando el índice ambiental cambia en una unidad.

Ij = Índice ambiental obtenido como la diferencia entre la media de todas las variedades en

el ambiente j menos la media general del experimento ( ..XXI j.j )

ijd = Desviación de la regresión de la variedad i en el ambiente j.

Una variedad estable para Eberhart y Russell, es aquella que muestre un coeficiente de

regresión cercano a uno (bi = 1.0) y la sumatoria de sus desviaciones próximas a cero

(∑dij2 = 0.0), tal como se indica en la tabla 2:

Tabla 2. Significado de los parámetros de estabilidad obtenidos por la metodología de

Eberhart y Russell (1996).

Coeficiente de

regresión (bi)

C.M. de las

desviaciónes de la

regresión

Significado

=1 =0 Variedad estable y predecible

=1 >0 Buena respuesta en todos los

ambientes, pero poco predecible

<1 =0 Mejor respuesta en ambientes

desfavorables y predecible.

<1 >0 Mejor respuesta en ambientes

favorables y pero poco predecible

>1 =0 Mejor respuesta en ambientes

favorables y predecible

>1 >0 Mejor respuesta en ambientes

favorables, pero poco predecible

El modelo estadístico que explica el comportamiento de cualquier genotipo en cada

localidad de evaluación es el siguiente:

Yij = µ + Bj + Gi + (BG)ij + εij

Donde: Yij es el comportamiento medio del genotipo “i” en el bloque “j”, para el carácter

de interés; µ, es la media general del experimento; Bj, es el efecto del bloque “j” (siendo el

bloque, el nivel de fertilización potásica 0, 60, 120, 180 kg/ha); Gi, es el efecto del

genotipo “i”; (BG)ij, es el efecto de la interacción del genotipo “i” en el bloque “j” y εij, es

el error experimental.

Page 110: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

110

En el análisis individual de varianza todas las pruebas estadísticas de las fuentes de

variación se realizaron mediante la prueba de F, utilizando como denominador el cuadrado

medio del error (CM1), en razón a que se consideraron fijos los efectos de bloques y

genotipos.

El modelo estadístico que explica el comportamiento de cualquier genotipo en los nueve

ambientes de evaluación es el siguiente:

Yijk = µ + Ak + (Bj)k + Gi + (GA)ik + εijk

Donde: Yijk es el comportamiento medio del genotipo “i” en la repetición “j” en el

ambiente “k”, para el carácter de interés; µ, es la media general del experimento para los

nueve ambientes; Ak, es el efecto del ambiente “k”, (Bj)k, es el efecto de la repetición “j”

dentro de la localidad “k”; Gi, es el efecto del genotipo “i”, (GA)ik es el efecto de la

interacción del genotipo “i” en el ambiente “k” y εijk, es el error experimental combinado.

Análisis AMMI

El análisis AMMI fue realizado en dos etapas: 1) los efectos principales, en la parte aditiva

(efectos de genotipos y ambientes), fueron ajustados por análisis de varianza (ANOVA),

interacción (GxA) y 2) la interacción (parte multiplicativa del modelo) fue analizada por el

análisis de Componentes Principales (ACP). El modelo AMMI está representado por la

ecuación propuesta por Crossa., (1996):

Yger = μ + αg + βe + Σn גBn ץBgn δen + pge + εger

Donde:

Yger = Rendimiento del i-ésimo genotipo g en el j-ésimo ambiente e y para la repetición r.

Los parámetros aditivos son:

μ = Gran media.

αg = Desviación del genotipo g de la gran media.

βe = Desviación del ambiente e.

Los parámetros multiplicativos son:

.Bn = Valor singular para el eje n del componente principal de interacción (CPI)ג

.Bgn = Auto vector del genotipo g para el eje nץ

δen = Auto vector del ambiente e para el eje n.

Pge = Sumatoria de los ejes que no están explicados por los vectores (residuo de IGA).

Εger = error experimental medio.

El objetivo de análisis es reunir gran parte de la interacción GxA en pocos ejes sintéticos;

usando así grados de libertad, resultando en modelo reducido, que descarta un residuo

adicional. Los resultados de análisis son presentados gráficamente en un biplot. Para los

casos en que el modelo engloba apenas el primero eje de análisis de componentes

Page 111: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

111

principales de interacción ACPI (CPI1), fue constituido el biplot AMMI1, que utiliza el eje

de las abscisas para representar los efectos principales (genotipo y ambiente) y las

ordenadas para expresar los escores de genotipos y ambientes referentes a los CPI1.

Adicionalmente fue utilizado el biplot AMMI2, que representa los efectos de interacción

referentes a los dos primeros ejes de ACPI: CPI2 vs. CPI1.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Análisis de varianza individual

Las tablas 3, 4 y 5 presentan los cuadrados medios de los análisis de varianza individuales

para cada uno de los ambientes naturales evaluados (Montelindo, Tesorito y Palmira), para

las localidades Montelindo y Tesorito (Tablas 3 y 4), el efecto ambiente corresponde a los

niveles de potasio (0 kg/ha, 60 kg/ha, 120 kg/ha y 180 kg/ha). Con respecto a las medias

alcanzadas en los ambientes naturales individuales, los valores más altos en PFT se

presentaron en Tesorito con un valor de 1624.10 g/pl seguido por Montelindo con 747.21

g/pl y finalmente CEUNP con 569.94 g/pl. Para el caso de NFT se conservó el orden de los

ambientes debido a los valores presentados de 252.30, 58.56 y 51.37 para los ambientes de

Manizales, Palestina y Palmira respectivamente. Estos resultados estan relacionados a nivel

general con el ambiente tipo semi-cubierta de la localidad Tesorito (Manizales) con los

mejores resultados en las dos variables descritas, en contraste con los ambientes de

Palestina y Palmira en los cuales los genotipos estuvieron a campo abierto.

El PPF se vió afectado negativamente en el ambiente Tesorito en el cual alzanzó un

promedio de 7.44 g/fruto, frente a los mejores promedios que se presentaron en

Montelindo y CEUNP con valores de 14.93 y 12.89 g/fruto respectivamente (Tablas 3, 4 y

5). Garza y Molina (2008), mencionan que las ventajas de la agricultura protegida son

significativas en comparación con la explotación a cielo abierto, ya que los rendimientos

pueden incrementarse de manera gradual, con una mayor seguridad en la inversión

realizada.

Por su lado las variables de calidad CSS y VITC arrojaron sus mejores promedios en los

ambientes naturales Montelindo y Tesorito, mientras que la variable licopeno alzancó su

mejor promedio en CEUNP, seguido por Montelindo y se vió afectado negativamente en la

localidad Tesorito alcanzando un valor promedio de 9.17 µg/g de fruto fresco (Tablas 3, 4

y 5).

Los ambientes de la localidad Montelindo en las variables de producción arrojaron

diferencias (P< 0.01 y P< 0.05) para los efectos genotipo, ambiente y la interacción,

excepto para la variable PPF que mostró diferencias únicamnete en el efecto genotipo; por

su parte, dentro de las variables de calidad, el CSS mostró diferencias (P< 0.01), mientras

que LYC solamente en el efecto genotipico arrojó diferencias (P< 0.05) y VITC no marcó

Page 112: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

112

difercia alguna en ningúno de los efectos evaluados (Tabla 3).

Tabla 3. Cuadrados medios para la localidad Montelindo (Palestina) en evaluación de

la interacción genotipo por ambiente de tomate cereza.

Fuente de

variación GL

Cuadrados medios

Variables de producción Variables de calidad del fruto

PFT NFT PPF CSS

VITC

LYC

Genotipo 9 2304753.39*

*

25349.76** 349.21** 35.41** 1041.93 519.28*

Ambiente 3 1750983.70*

*

11619.80** 5.52 1.52** 653.40 126.49

Genotipo*

Ambiente 27

255930.48** 1694.95** 10.14 1.65** 306.14 75.15

Media 747.21

58.56

14.93

5.59

50.40

31.29

Coef. Var 38.68

39.99

27.66

11.17

50.93

48.53

* y ** Denotan diferencias al 5% y 1% de probabilidad respectivamente. Coef. var: Coeficiente de

variación. Contenido sólidos solubles (°Brix) (CSS), contenido de vitamina C (mg/100 gpf) (VITAC),

contenido de licopeno (µg/ gpf) (LYC), número de frutos por planta (NFT), peso promedio del

fruto (g) (PPF) y producción /planta (kg/pl) (PDN).

El análsis de varianza individual para Tesorito, mostró diferencias (P< 0.01 y P< 0.05) para

todas las variables de producción y calidad en todos los efectos (genotipo, ambiente y su

interacción) a excepción de la variable PPF en ambiente y PPF y LYC en la interacción, en

las cuales no se denotó diferencia estadística (Tabla 4).

Tabla 4. Cuadrados medios para la localidad Tesorito (Manizales) en evaluación de la

interacción genotipo por ambiente de tomate cereza.

Fuente de

variación GL

Cuadrados medios

Variables de producción Variables de calidad del fruto

PFT NFT PPF CSS

VITC

LYC

Genotipo 9 9959641.01** 207210.33** 140.51** 88.15** 173.41** 38.22*

Ambiente 3 1425287.93* 46729.64* 1.95 4.26** 3556.49** 73.75**

Genotipo*

Ambiente 27

686073.97* 25884.47* 6.72 3.70** 139.72** 19.02

Media 1624.10

252.30

7.44

5.65

45.30

9.17

Coef. Var

saas

41.28

47.18

30.63

13.06

17.62

41.66

* y ** Denotan diferencias al 5% y 1% de probabilidad respectivamente. Coef. var: Coeficiente de

variación. Contenido sólidos solubles (°Brix) (CSS), contenido de vitamina C (mg/100 gpf) (VITAC),

contenido de licopeno (µg/ gpf) (LYC), número de frutos por planta (NFT), peso promedio del

fruto (g) (PPF) y producción /planta (kg/pl) (PDN).

Un comportamiento similar al presentado en la localidad Tesorito, se presentó en el

ambiente Palmira, en el cual, se presentaron diferncias (P< 0.01 y P< 0.05) en todos las

Page 113: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

113

variables (calidad y producción) con excepción de la variable PPF en los efectos ambiente

y la interacción (Tabla 5).

Tabla 5. Cuadrados medios para la localidad CEUNP (Palmira) en evaluación de la

interacción genotipo por ambiente de tomate cereza.

Fuente de

variación GL

Cuadrados medios

Variables de producción Variables de calidad del fruto

PFT NFT PPF CSS

VITC

LYC

Genotipo 9 571231.32** 7776.04** 308.54** 2.30** 232.18** 44724.77**

Bloque 3 237134.80** 2396.91** 17.73 0.01** 3.29** 40.57**

Genotipo*

Bloque 27 63124.17* 1102.94** 19.44 0.13** 11.62** 143.48**

Media 569.94 51.37

12.89

4.39

36.62

157.44

Coef. Var

saas

31.15

41.52

26.58

12.11

34.27

45.09

* y ** Denotan diferencias al 5% y 1% de probabilidad respectivamente. Coef. var: Coeficiente de

variación. Contenido sólidos solubles (°Brix) (CSS), contenido de vitamina C (mg/100 gpf) (VITAC),

contenido de licopeno (µg/ gpf) (LYC), número de frutos por planta (NFT), peso promedio del

fruto (g) (PPF) y producción /planta (kg/pl) (PDN).

Análisis de varianza combinado

El análisis de varianza combinado para rendimiento (kg/pl) de los 10 genotipos de tomate

evaluados en los nueve ambientes determinó que el 31.35% de la suma de cuadrados

totales fue atribuible a efectos genotípicos, mientras que los efectos ambientales y la

interacción genotipo*ambiente representaron el 39.73% y 28.92% respectivamente, en

todos las fuentes de variación se encontraron diferencias significativas (P< 0.01) con una

media en el rendimiento de 1.02 kg/pl (Tabla 6). Resultados similares reportaron las demás

variables de producción en las cuales, el 57.36% y 45.47% de la suma de cuadrados totales

se debe a efectos ambientales para número de frutos por planta y peso de fruto

respectivamente, mientras que los efectos genotípicos representaron el 21.50% y 30.26%

de la suma de cuadrados totales para las mismas variables, los efectos de la interacción

genotipo*ambiente presentaron los valores más bajos de la suma de cuadrados totales de

21.15% y 24.27% respectivamente, en todos los efectos simples y la interacción, se

mostraron diferencias altamente significativas (P< 0.01), el promedio alcanzado en número

de frutos por planta fue de 125.18, mientras que el fruto arrojó un peso promedio de 11.82

g (Tabla 6).

Tabla 6. ANAVA combinado para variables de producción en diez genotipos de

tomate cereza en nueve ambientes

Fuente de

variación GL

Rendimiento (kg/pl) Número de frutos por planta Peso de fruto (g)

SC CM % SC SC CM % SC SC CM % SC

Page 114: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

114

Ambiente 8 105.84 13.23** 39.73 4404726.32 550590.79** 57.36 5443.76 680.47** 45.47

Genotipo 9 83.52 9.28** 31.35 1650837.87 183426.43** 21.50 3623.13 402.57** 30.26

Genotipo*

Ambiente 72 77.04 1.07** 28.92 1624195.44 22558.27** 21.15 2905.92 40.36** 24.27

Media 1.02 125.18 11.82

Coef. Var 43,40 56.9 29.66

* y ** Diferencias significativas al 5% y 1% de probabilidad. SC: Suma de cuadrados , CM: Cuadrado

medio, % SC: Porcentaje de la suma de cuadrado, Coef. var: Coeficiente de variación

El análisis de varianza para las variables de calidad de fruto de los 10 genotipos de tomate

evaluados en los nueve ambientes determinó que para contenido de sólidos solubles, el

62.55% de la suma de cuadrados totales fue atribuible a efectos genotípicos, mientras que

la interacción genotipo*ambiente y los efectos ambientales representaron el 24.20% y

13.25% respectivamente, en todos las fuentes de variación se encontraron diferencias

significativas (P< 0.01) con una media de 5.55 °Brix (Tabla 7).

Por su lado en las variables contenido de vitamina C y licopeno, el 34.37% y 75.08% de la

suma de cuadrados totales respectivamente, se debe a efectos ambientales mientras que, los

efectos genotípicos representaron el 11.83% y 1.24% de la suma de cuadrados totales para

las mismas variables, los efectos de la interacción genotipo*ambiente presentaron el valor

más alto de la suma de cuadrados totales de 53.80% para contenido de vitamina C y

23.68% en el caso de contenido de licopeno, indicando en estas dos últimas variables que

los efectos ambientales y la interacción de éste efecto con el genotipo tienen más

influencias en la respuesta de estas variables que el genotipo por sí sólo; al igual que en las

variables de producción, en todos los efectos simples y la interacción, se mostraron

diferencias altamente significativas (P< 0.01), los promedios alcanzados en la variables de

calidad se muestran en la tabla 7.

En general los coeficientes de variación más altos fueron determinados en las variables de

producción, en contraste con los obtenidos en las variables de calidad, en general los

valores oscilaron entre 8.21 en contenido de licopeno y 56.9 en número de frutos por

planta (Tablas 6 y 7).

La significación encontrada para interacción genotipo x localidad, para todos caracteres

evaluados, es un indicativo de la respuesta diferencial de los clones que formaron parte de

este estudio a las variaciones ambientales en las diferentes localidades. Estos resultados

fueron similares a los encontrados por Damba (2008) en cual sugiere la necesidad de un

estudio más detallado para analizar y cuantificar la naturaleza de dicha interacción y

establecer los ambientes que más contribuyen a dicha interacción y cuales permiten una

mejor discriminación, en cuanto al potencial productivo de los diferentes genotipos.

Page 115: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

115

Adicionalmente, determinar genotipos de adaptación específica y la posibilidad de agrupar

ambientes que presenten un mismo patrón de respuesta.

Tabla 7. ANAVA para variables de calidad de fruto en diez genotipos de tomate

cereza en nueve ambientes

Fuente de

variación GL

Sólidos Solubles (° Brix) Vitamina C (mg/100gpf) Licopeno (µg/gfruto)

SC CM % SC SC CM % SC SC CM % SC

Ambiente 8 184.96 23.12** 13.25 20951.68 2618.96** 34.37 863672.88 107959.11** 75.08

Genotipo 9 872.91 96.99** 62.55 7212.42 801.38** 11.83 14255.55 1583.95** 1.24

Genotipo*

Ambiente 72

337.68 4.69** 24.20 32801.76 455.58** 53.80 272413.44 3783.52** 23.68

Media

5.55 42.42 63.21

Coef. Var 11.95 13.25 8.21

* y ** Diferencias significativas al 5% y 1% de probabilidad. SC: Suma de cuadrados , CM: Cuadrado

medio, % SC: Porcentaje de la suma de cuadrado, Coef. var: Coeficiente de variación

ANALISIS DE ADAPTABILIDAD POR MEDIO DE LA METODOLOGÍA EBERHART Y

RUSSELL

Se encontraron cuatro genotipos con coeficientes de regresión (bi) superiores a 1,

indicando que tienen mejor respuesta en ambientes favorables presentando valores de

producción de 2.07 kg/pl (bi:2.01), 1.44 kg/pl (bi:1.99), 1.41 (bi:1.25) y 1.39 (bi:1.66)

para el tratamiento testigo (Sweet million), IAC391, IAC1688 e IAC1621

respectivamente; el testigo e IAC1621 se mostraron como genotipos poco predecibles por

sus valores mayores a cero en las desviaciones de la regresión (S2.di), sin embargo estos

valores estuvieron muy cercanos a cero, en contraste, los genotipos IAC391 e IAC1688

presentaron valores de desviaciones iguales a cero que los permite clasificar como

genotipos predecibles en su comportamiento en producción a través de los ambientes

evaluados. Por su lado los genotipos con más bajo producción por planta fueron IAC412,

LA2692 e IAC445 con valores de 0.40 kg/pl, 0.64 kg/pl y 0.81kg/pl respectivamente con

coeficientes de regresión entre 0.37 y 0.82 (Tabla 8, Figura 1).

Para el número de frutos por planta (NFT), El promedio de los genotipos a través de los

ambientes indicó diferencias significativas (P < 0.05), se presentaron valores entre 32.79 y

242.87 frutos por plantas; cinco genotipos, dentro de los que se incluye el testigo,

mostraron mejor respuesta en ambientes favorables, los genotipos en su orden fueron:

IAC1688, TESTIGO, LA2692, IAC1621, IAC426 con valores de bi entre 1.65 y 1.06 y

con valores que oscilaron entre 242.87 frutos por planta en IAC1688 y 162.58 frutos por

planta en IAC1621; dos de los cinco genotipos con bi >1, se mostraron como predecibles

Page 116: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

116

en su comportamiento a través de los ambientes (IAC1621 y Testigo) con valores de

desviaciones de regresión iguales a cero, los demás genotipos con valores mayores a cero

lo que indica que, son poco predecibles en su comportamiento a través de los ambientes

evaluados. Los genotipos con valores de bi < 1, mostraron valores de desviaciones de la

regresión iguales a cero, excepto IAC445, indicando un comportamiento predecible de

estos genotipos en ambientes desfavorables (Tabla 8).

El comportamiento de los genotipos respecto al peso promedio de fruto (PPF), arrojó

diferencias significativas (P < 0.05) con valores entre 7.20 g y 15.10 g para LA2692 e

IAC1624 respectivamente, cinco genotipos indicaron mejor desempeño en ambientes

favorables con valores de bi entre 2.01 y 1.05, éstos genotipos fueron IAC1624, IAC391,

IAC445, LA2692 e IAC426, de los cuales, solamente IAC445 y LA2692 se mostraron

predecibles en su comportamiento respecto al peso promedio de fruto dado que sus valores

en las desviaciones de la regresión fueron iguales a cero (Tabla 8). Similar a los resultados

de la variable NFT, para esta variable (PPF) los genotipos con bi < 1 (de mejor

comportamiento en ambientes desfavorables), presentaron valores de desviaciones de

regresión iguales a cero indicando que son materiales predecibles en su respuesta al peso

del fruto a través de los ambientes evaluados.

En general, tres genotipos de mejor comportamiento en ambientes favorables, fueron

comunes para los caracteres producción por planta y número de frutos por planta

(IAC1621, IAC1688 y Testigo), mientras que entre los caracteres producción por planta y

peso promedio de fruto, el único genotipo común fue IAC391; por su lado entre NFT y

PPF los genotipos comunes fueron IAC426 y LA2692; ninguno de los genotipos con bi > 1

fue común en los tres caracteres de producción. Indicando que aún caracteres asociados a

los componentes del rendimiento son afectados en forma diferente por el ambiente en

interacción con el genotipo a producir.

Tabla 8. Parámetros de estabilidad interacción genotipo - ambiente en nueve ambientes

para caracteres de producción en tomate cereza

Producción por planta (kg/pl) Número de frutos por planta Peso promedio de fruto (g)

Genotipo Promedio

genotipo

(bi)

* S

2.di

Promedio

genotipo (bi) S

2.di

Promedio

genotipo (bi) S

2.di

IAC1621 1.39 1.66 0.14 162.58 1.23 -586.9 10.92 0.87 0.28

IAC1624 0.90 0.39 0.00 89.12 0.60 -1102.2 15.10 2.01 5.37

IAC1688 1.41 1.25 0.03 242.87 1.65 6396.9 8.07 0.67 -2.39

IAC391 1.44 1.99 0.06 117.90 0.93 -444.8 14.46 1.29 34.54

IAC412 0.40 0.53 -0.03 32.79 0.24 -1070.2 14.63 0.70 -1.35

IAC426 1.14 0.25 0.14 177.61 1.06 4976.3 9.99 1.05 15.90

IAC445 0.81 0.82 0.04 93.83 0.67 499.8 11.96 1.17 -1.21

LA2076 1.07 0.74 0.01 128.92 0.77 -45.0 9.84 0.71 -1.97

LA2692 0.64 0.37 0.01 166.19 1.44 3827.4 7.20 1.10 -0.83

Page 117: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

117

TESTIGO 2.07 2.01 0.05 236.03 1.41 -116.7 9.68 0.42 -2.97

Promedio 1.13 143.47 11.19

*(bi) : Coeficiente de regresión; S2.di : Desviaciones de regresión. Interpretación: Valores de bi > 1 indican

mejor respuesta del genotipo en ambientes favorables; bi = 1 indican que el genotipo es estable a través de

los ambientes bi < 1 indica mejor respuesta del genotipo en ambientes desfavorables. S2.di > 0 : Genotipo

poco predecible; S2.di = 0 : Genotipo predecible.

El análisis de Eberhart y Russell arrojó como mejor ambiente para el carácter producción

por planta (g) el nivel de 180 kg/ha de potasio (T180K) con una producción de 1.87 kg/pl

(P < 0.05) y un índice ambiental de 0.775, seguido por el nivel 120 kg/ha (T120K) y 0

kg/ha de potasio (T0K) con valores de producción de 1.58 kg/pl en ambos casos e índices

ambientales de 0.501 y 0.494 respectivamente, finalmente, conservando índice ambiental

positivo, encontramos el nivel 60 kg/ha de potasio (T60K) con valor de 0.320 y una

producción de 1.39 kg/pl (P < 0.05), todos ellos alcanzados en la granja Tesorito bajo

condiciones semicontroladas (cubiertas plásticas), lo cual indica que el mejoramiento

ambiental por medio de las condiciones protegidas ayuda al incremento de la producción

(Tabla 9).

En todos los ambientes de niveles de potasio en la granja Montelindo, se experimentaron

índices ambientales negativos con valores entre -0.114 y -0.515; para 0 kg/ha y 60 kg/ha de

potasio (M0K y M60K) alcanzando producciones de 0.99 kg/pl y 0.59 kg/pl

respectivamente, sin embargo, el índice ambiental más negativo se encontró en el ambiente

Palmira (Granja CEUNP) (-0.599) con producción de 0.56 kg/pl. En Palmira se han

reportado suelos con problemas de fertilidad en el suelo desde el punto de vista físico por

ser suelos pesados con resistencia a la penetración radicular cuando se presentan problemas

de riego, todo esto afecta negativamente la producción, a diferencia del ambiente

Montelindo donde la oferta ambiental y de suelo son más cercanos a las exigencias óptimas

para la especie en estudio. Los niveles de potasio 180 y 60 kg/ha de la granja Montelindo

fueron similares (sin diferencia significativa) a los encontrados en el ambiente Palmira en

los cuales se encontraron promedios de producción de 0.61 kg/pl, 0.59 kg/pl y 0.56 kg/pl

respectivamente sin diferencia significativa entre ellos (Tabla 9).

Comportamiento similar al anterior, presentó la variable número de frutos por planta, todos

los niveles de potasio en la granja Tesorito reportaron índices ambientales positivos para

ésta permitiendo que las plantas alcanzaran valores entre 295.69 frutos en T180K y 211.47

en T60K con diferencias significativas (P < 0.05); el mejor ambiente fue el nivel de potasio

180 kg/ha (T180K) con un índice ambiental de 152.2, seguido por 0 kg/ha de potasio

(T0K) y 120 kg/ha de potasio (T120K) con índices de 107.82 y 111.51 y un número de

frutos por planta de 251.29 y 254.98 respectivamente (Tabla 9). Para estos ambientes los

genotipos recomendados serían: IAC1688, LA2692, IAC1621, IAC426 además del testigo

(cultivar comercial Sweet million) que presentaron los valores más altos en número de

Page 118: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

118

frutos entre 242.87 y 166.19, indicando una respuesta favorable a medida que es mejorado

el ambiente en el que son producidos.

Para el caso de los ambientes de potasio en la granja Montelindo y el ambiente CEUNP

(Palmira) solo se encontraron diferencias significativas (P < 0.05) entre el nivel 0 y 180

kg/ha de potasio, siendo el nivel 0 kg/ha de potasio (cantidad encontrada en el análisis de

suelos, sin adición de fertilizante), la dosis que en ambientes desfavorables (índices

ambientales negativos) permite la mejor producción de frutos por planta con un valor de

79.36 frutos (Tabla 9). En estos ambientes, podrían ser producidos los genotipos de mejor

comportamiento en ambientes desfavorables para el número de frutos así: IAC1624,

IAC412, IAC445, LA2076 e IAC391 que presentaron valores entre 32.79 y 128.92

frutos/planta (Tabla 8).

Los ambientes que antes fueron favorables para producción (kg/pl) y número de frutos por

planta, pasaron a ser los ambientes negativos o desfavorables para el peso promedio de

fruto, los ambientes con índice ambiental positivo fueron en su orden nivel de 60 kg/ha de

potasio (M60K), 120 kg/ha (M120K), 180 kg/ha (M180K), 0 kg/ha (M0K) en la granja

Montelindo (Palestina- Caldas) y finalmente PAL (Palmira granja CEUNP), indicando que

las condiciones de clima cálido con temperaturas promedio de 22 ° que presentan las

granjas Montelindo y CEUNP favorecen el peso de fruto del tomate cereza. Para estos

ambientes, los genotipos recomendados serían en su orden IAC1624, IAC391, IAC445,

IAC426 y LA2692.

Todos los valores de fruto de los ambientes favorables estuvieron por encima del promedio

general (11.33 g/fruto), en contraste con los valores obtenidos (sin diferencias estadísticas)

en todos los niveles de potasio en la granja Tesorito (Manizales), en este caso, a pesar de

las condiciones semi-controladas, el peso promedio de fruto se estuvo afectado

negativamente arrojando valores por debajo del promedio (11.33 g/fruto) (Tabla 9). Los

genotipos de mejor para estos ambientes desfavorables fueron IAC1688, IAC1621,

LA2076, IAC412 y Testigo.

Es importante recalcar que dos de los genotipos promisorios por producción por planta y

número de frutos que se recomiendan para ambientes favorables (niveles de potasio de 180

y 120 kg/ha en la granja Tesorito), son recomendados aquí para para las mismas

condiciones en las cuales por el comportamiento de la variable peso promedio de fruto se

toman como ambientes desfavorables, esto indica que, un ambiente "desfavorable" no es

más que un ambiente óptimo para algunos genotipos que han encontrado condiciones

adecuadas para expresar su potencial genético, mientras que otros genotipos se ven

afectados negativamente, lo que demuestra que es necesario evaluar adecuadamente los

materiales vegetales, colecciones y genotipos comerciales para encontrar el ambiente en el

que tendrá el mejor desempeño que garantizará una producción más sostenible.

Page 119: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

119

Tabla 9. Parámetros de estabilidad interacción genotipo - ambiente en nueve ambientes

para caracteres de producción en tomate cereza

Producción (kg/pl) N° de frutos/planta (NFT) Peso de fruto (g)

Ambiente Ij Promedio Ij Promedio Ij Promedio

T0K 0.494 1.58 b 107.82 251.29 b -3.92 7.26 c

T60K 0.32 1.39 c 68.01 211.47 c -4.04 7.14 c

T120K 0.501 1.58 b 111.51 254.98 b -3.97 7.22 c

T180K 0.775 1.87 a 152.21 295.69 a -3.56 7.63 c

M0K -0.114 0.99 d -64.11 79.36 d 3.31 14.5 a

M60K -0.515 0.59 ef -96.89 46.58 e 4.09 15.27 a

M120K -0.355 0.77 e -85.18 58.29 de 3.92 15.11 a

M180K -0.507 0.61 ef -96.11 47.36 e 3.75 14.94 a

PAL -0.599 0.56 f* -97.24 51.37 de 0.42 12.89 b

Promedio

1.10

143.47

11.33

*Letras diferentes indican diferencias significativas (P < 0.05). Ij : Índice Ambiental.

Figura 1. Producción por planta (g/pl) de 10 genotipos de tomate cereza en 9 ambientes vs

Coeficiente de regresión.

Los parámetros de estabilidad para las variables de calidad de fruto del tomate cereza,

indicaron que cuatro de los 10 genotipos evaluados son adecuados para ambientes

favorables, presentando valores de coeficiente de regresión bi > 1, estos genotipos fueron:

IAC391, IAC1621 e IAC1688 además del testigo (cultivar comercial Sweet million), los

cuales arrojaron valores en contenido de sólidos solubles (CSS) de 4.95, 6.11, 6.3 y 7.03 °

IAC1621

IAC1624

IAC1688

IAC391

IAC412

IAC426

IAC445 LA2076

LA2692

TESTIGO

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50

Co

ef.

Re

gre

sió

n (

bi)

Rendimiento (g/pl)

Page 120: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

120

Brix respectivamente, sin embargo, los valores arrojados por estos genotipos en las

desviaciones de la regresión (S2.di) fueron ligeramente superiores a cero excepto para

IAC1621, indicando que son materiales poco predecibles en CSS en los ambientes

evaluados, en contraste, todos los genotipos con valores del bi< 1, con mejor respuesta en

ambientes desfavorables, arrojaron valores de desviaciones de regresión iguales a cero

(excepto IAC412), indicando que son predecibles en su comportamiento para la variable en

mención (Tabla 10).

Para el caso del contenido de vitamina C (VITC), el único genotipo común por su

respuesta en el coeficiente de regresión (bi> 1) fue el tratamiento testigo (Sweet million),

seguido por los genotipos IAC1624 y LA2076 con valores de 61.86, 50.71 y 51.1 mg/100

gpf de vitamina C respectivamente y a su vez superiores al promedio (46.09 mg/100gpf),

sin embargo, sus valores en desviaciones de regresión fueron diferentes a cero,

haciéndolos poco predecibles en su respuesta para VITC en los ambientes evaluados. El

resto de los genotipos se mostró con mejor respuesta para ambientes desfavorables para

esta variable, a su vez todos se mostraron como poco predecibles (Tabla 10).

Dos genotipos fueron comunes por su buen comportamiento en contenido de licopeno a las

variables de calidad descritas, el genotipo IAC1624 común en su respuesta en VITC, en

este caso arrojó coeficiente de regresión superior a uno, al igual que IAC1688 el cual

mostró buen comportamiento para CSS. Los demás genotipos sobresalientes por su

respuesta en ambientes favorables fueron: IAC426 e LA2692. Los valores obtenidos por

estas introducciones se encontraron en un rango de 37.55 a 47.23 µg/g fruto de licopeno y

a su vez superiores al promedio de los genotipos (31.40 µg/ g fruto de licopeno), el resto

de los genotipos arrojó bi < 1 y contenidos de licopeno por debajo de 34.66 µg/g fruto

como se presentó en el genotipo IAC1621, el cual estuvo muy cercano a bi=1 (bi = 0.94)

proyectándose como un genotipo estable a través de los ambientes. Todos los genotipos

indicaron ser poco predecibles por sus desviaciones de regresión (Tabla 10).

Para todas las variables de calidad de fruto, los genotipos con mejor comportamiento en

ambientes favorables fueron IAC1624 e IAC1688 que se mostraron con respuesta

semejantes a las obtenidas en el tratamiento testigo. Saavedra (S.F), también encontró

variabilidad en el contenido de licopeno en localidad y entre localidades para híbridos

comerciales de tomate con intervalos entre 10.92 y 19,88 mg/100 gpf de licopeno. Los

frutos expuestos a radiación solar directa, presentaron mayor contenido de sólidos solubles

con un nivel de significancia del 95%.

Tabla 10. Parámetros de estabilidad interacción genotipo - ambiente en nueve ambientes

para caracteres de calidad de fruto en tomate cereza.

CSS (° Brix) Vitamina C (mg/100 gpf) Licopeno (µg/ g fruto)

Page 121: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

121

Genotipo Promedio

genotipo (bi) S2.di

Promedio

genotipo (bi) S2.di

Promedio

genotipo (bi) S2.di

IAC1621 6.11 1.48 0.02 45.54 0.24 85.58 34.66 0.94 59.57

IAC1624 4.89 0.52 0.02 50.71 2.15 184.64 41.09 1.5 80.22

IAC1688 6.3 1.13 0.17 48.67 0.79 40.42 37.55 1.68 181.13

IAC391 5.57 3.16 0.1 42.61 0.84 188.94 17.97 -0.08 227.22

IAC412 4.28 0.1 0.34 42.33 -0.17 467.81 12.35 0.32 42.53

IAC426 5.65 0.61 -0.03 36.56 0.36 82.12 43.68 1.18 122.84

IAC445 5.29 0.12 -0.07 48.96 0.8 349.59 30.87 0.8 300.83

LA2076 5.07 0.64 -0.06 51.1 1.94 206.2 25.07 0.88 82.69

LA2692 4.96 0.56 -0.04 37.31 0.67 117.37 47.23 2.3 456.89

TESTIGO 7.03 1.69 0.28 61.86 2.38 992.34 25.56 0.49 172.95

Promedio 5.45 46.09 31.40

*(bi) : Coeficiente de regresión; S2.di : Desviaciones de regresión. Interpretación: Valores de bi > 1 indican

mejor respuesta del genotipo en ambientes favorables; bi = 1 indican que el genotipo es estable a través de

los ambientes bi < 1 indica mejor respuesta del genotipo en ambientes desfavorables. S2.di > 0 : Genotipo

poco predecible; S2.di = 0 : Genotipo predecible.

Todos los ambientes fueron favorables para la variable Contenido de sólidos solubles

(CSS) excepto PAL (Palmira- granja CEUNP), en el cual se presentó el valor más bajo de

4.40 °Brix, los ambientes que más favorecieron éste carácter fueron los niveles de 60, 120

y 180 kg/ha de potasio en la granja Tesorito (T60K, T120K y T180K), los cuales arrojaron

valores de 5.92, 5.73 y 5.70 °Brix respectivamente (P< 0.05), el ambiente 120kg/ha de

potasio en la granja Montelindo (M120K) se mostró cercano a los descritos anteriormente,

lo cual sugiere que niveles adecuados entre 60 y 120 kg/ha de potasio tanto en ambientes

fríos (Tesorito) como en ambientes cálidos (Montelindo), serían recomendables para

incrementar o garantizar que los genotipos expresen su potencial en cuanto al contenido de

sólidos solubles. Genotipos como IAC391, IAC1621 e IAC1688 además del testigo son

recomendables para cultivar en la mayoría de los ambientes (excepto Palmira), esperando

mejor respuesta de los mismos cuando es adecuada una fertilización balanceada y con

niveles de potasio entre 60 y 120 kg/ha (Tabla 11).

Los contenidos de vitamina C, conservaron un patrón de respuesta similar al anterior,

mostrando una relación positiva del ambiente a medida que aumenta el nivel de potasio

aplicado en los ambientes naturales (Tesorito y Montelindo), es decir, los ambientes

favorables de mejor comportamiento en su orden fueron M180K y T180K (180 kg/ha de

potasio en las granjas Montelindo y Tesorito) con índices ambientales de 16.03 y 6.24 y

mostrando contenidos de vitamina C de 61.12 y 52.33 mg/100 gpf respectivamente.

Adicionalmente se presentaron con índices positivos los ambientes T120K, T60K y M60K

Page 122: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

122

con contenidos de vitamina C superiores al promedio de los ambientes (46.50 mg/100 gpf)

(Tabla 11). Para estos ambientes los genotipos ideales serían IAC1624 y LA2076,

adicionalmente se presenta el testigo, el resto de los genotipos se han clasificado con mejor

respuesta en ambientes desfavorables que en este caso serían Palmira, T0K y M0K (niveles

de 0 kg/ha de potasio) en las granjas Tesorito y Montelindo (Tabla 11).

Finalmente la variable contenido de licopeno, se mostró con mejor respuesta en el

ambiente PAL (Palmira) alcanzando un valor de 120.68 µg/gfruto con diferencias

significativas (P< 0.05), seguido por M120K y M60K (niveles 120 kg/ha y 60 kg/ha de

potasio) en la granja Montelindo con valores de contenido de licopeno de 34.70 y 33.98

µg/gfruto respectivamente, lo que determina una relación de esta variable con el clima

cálido y los niveles de fertilización potásica balanceados, cuando los niveles de potasio

fueron nulos (o kg/ha de potasio) o cuando fueron muy altos (180 kg/ha de potasio) los

ambientes fueron desfavorables para la expresión del contenido de licopeno en los

genotipos, adicionalmente, los resultados demuestran que los ambientes más negativos en

su índice son los que se llevaron a cabo en clima frío (con temperatura promedio de

17.5°C) (Tabla 11).

Tabla 11. Parámetros de estabilidad interacción genotipo - ambiente en nueve ambientes

para caracteres de calidad del fruto de tomate cereza.

CSS (° Brix) Vitamina C (mg/100 gpf) Licopeno (µg/ g fruto)

Ambiente Ij Promedio Ij Promedio Ij Promedio

T0K 0.08 5.54 c -18.38 27.71 e -21.87 9.53 d

T60K 0.47 5.92 a 3.63 49.72 b -20.12 11.29 d

T120K 0.28 5.73 ab 4.7 50.79 b -23.48 7.93 d

T180K 0.25 5.7 ab 6.24 52.33 b -23.35 8.06 d

M0K 0.07 5.52 c -1.15 44.95 c -2.71 28.7 c

M60K 0.06 5.52 c 3.3 49.4 b 2.57 33.98 b

M120K 0.23 5.68 b -0.97 45.12 c 3.3 34.7 b

M180K 0.04 5.49 c 16.03 62.12 a -3.63 27.78 c

PAL -1.49 4.4 d -13.39 36.33 d 89.27 120.68 a

Promedio

5.50

46.50

46.50

*Letras diferentes indican diferencias significativas (P < 0.05). Ij : Índice Ambiental.

ANALISIS DE LA INTERACCIÓN GENOTIPO AMBIENTE POR MEDIO DE LA METODOLOGIA

AMMI (ANALISIS DE EFECTOS ADITIVOS MULTIPLICATIVOS).

El análisis AMMI determinó que el primer componente principal (CP1) presentó valor

propio superior a uno (1) para la variable producción por planta (kg/pl), es decir que de los

componentes principales obtenidos, fue el único significativo, explicando el 68% de la

interacción. En este caso para generar el biplot se adicionó el segundo componente

principal que explica el 17%, por lo tanto CP1 y CP2 explican el 85% de la interacción.

Page 123: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

123

Por su parte los caracteres número de frutos por planta y peso de fruto arrojaron valores

propios mayores a uno en los tres componentes principales (Tabla 12), para generar el

biplot se tomaron en todos los casos los dos primeros componentes principales, para las

variables en mención los CP1 y CP2, explicaron el 88% y 87% de la interacción

respectivamente, Damba (2008) reportó para rendimiento de raíces frescas en yuca y

rendimiento de materia seca que los dos primeros ejes principales explicaron más del

62.0% de la variación de la interacción, el cual sugiere que el AMMI bajo estas

condiciones puede ser útil para identificar asociaciones entre ambientes y para la

identificación de genotipos más productivos y estables. En general todas las variables

arrojaron porcentajes suficientes para explicar los patrones debidos a la interacción con

valores superiores al 60% del porcentaje acumulado (Tabla 12).

Tabla 12. Valores propios de los dos primeros componentes principales en el análisis AMMI

para genotipos de tomate cereza y ambientes en caracteres de producción.

Producción (kg/pl) Número de frutos por planta Peso de fruto (g)

CP Valor

propio

% Interacción

explicada

%

Acumulado

Valor

propio

% Interacción

explicada

%

Acumulado

Valor

propio

% Interacción

explicada

%

Acumulado

1 1.15 0.68 0.68 19136 0.53 0.53 31.92 0.62 0.62

2 0.29 0.17 0.85 12615 0.35 0.88 12.92 0.25 0.87

3 0.13 0.08 0.92 2442 0.07 0.95 3.38 0.07 0.93

En la tabla 13, 14 y 15 se muestran las variables producción promedio por planta (kg/pl), el

número de frutos promedio por planta y el peso promedio de fruto (g) para cada genotipo

en cada ambiente, las medias genotípicas y ambientales, promediadas por fila y columna, y

las coordenadas sobre el CP1 y el CP2 para los genotipos y ambientes. La interpretación

de los resultados del análisis AMMI se facilita mucho con la representación gráfica

(gráfico biplot), en el mismo espacio, de los genotipos y los ambientes. El coeficiente de

correlación entre genotipos, ambientes o genotipos y ambientes esta dado en forma

aproximada por el coseno del ángulo formado entre los vectores; así si el ángulo entre los

vectores es de 180° el coeficiente de correlación es -1; si el ángulo es de 0°; el coeficiente

es +1 y para 90° es 0. Lo anterior permite la posibilidad de detectar adaptaciones

específicas y discriminar genotipos y ambientes en los análisis de estabilidad que estén

positiva o negativamente correlacionados (Pérez, et al. 2005).

En general, los genotipos ubicados en posiciones cercanas al origen de los ejes contribuyen

poco a la interacción con relación a los que se encuentran más alejados, por lo que pueden

considerados más estables ó también pueden ser considerados de adaptabilidad más

general, por interaccionar menos con los ambientes. Los genotipos que están formando el

polígono de variación, indican que están variando su comportamiento a través de

ambientes y tienden a ser los más inestables. Lo que confirma que estos genotipos

presentaron el mayor efecto positivo o negativo del ambiente sobre la expresión del

carácter. El testigo (Sweet million) seguido por los genotipos IAC391, IAC1688,

Page 124: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

124

IAC1621 y IAC426 fueron los de mayor producción por planta a través de los ambientes

reportando valores entre 1.14 y 2.07 kg/pl, a su vez presentaron los valores absolutos más

altos de CP1 (excepto IAC1688), indicando las mayores interacciones y por ende pueden

ser considerados como los mejores en ambientes favorables, en contraste con los

genotipos IAC445, LA2076 e IAC412 que obtuvieron valores de producción por planta

intermedios y bajos (entre 1.07 kg/pl y 0.4 kg/pl) y que presentaron los valores absolutos

más bajos con de CP1, indicando pequeñas interacciones y por ende se pueden considerar

como los genotipos más estables a través de los ambientes (Tabla 13).

Los ambientes similares para jerarquizar los genotipos fueron 0K, 60K y 120K; M180K y

PAL, lo que indica que se puede descartar uno de estos ambientes sin perder precisión de

los resultados, en contraste con, los ambientes T60K , T120K y T180K en los cuales se

observan respuestas que indican genotipos específicos como IAC1621 (1) y IAC1688

(3) que expresaron su máximo potencial de rendimiento en el ambiente T120K (120 kg/ha

de potasio en la granja Tesorito) (Figura 2), con valores que superan en cerca del 100% el

promedio de cada uno de ellos a través de los ambientes, por su parte los genotipos

testigo e IAC391 demostraron ser más específicos en el ambiente T180K arrojando una

producción por planta de 3.70 kg/pl y 2.92 kg/pl respectivamente; mientras que el genotipo

IAC426 fue más específico para el ambiente M120K; los genotipos más estables a través

de los ambientes por su cercanía al centro de la figura fueron IAC445, LA2076 e IAC412

(Figura 2; Tabla 13).

Los genotipos Testigo (10), IAC1621 (1), IAC391 (4) y IAC1688 (3) con producción por

planta mayor a 1.39 arrojaron los valores positivos de la CP1, mientras que el resto de

genotipos con valores CP1 negativos mostraron producción por plantas inferiores a 1.15

kg/pl. Comparando con el método de Eberhart y Russell, los genotipos que presentaron

valores significativos para el coeficiente y/o los desvíos de la regresión fueron los que

presentaron mayor distanciamiento del origen de los ejes, en concordancia con los

resultados de Damba (2008).

Tabla 13. Producción promedia (kg/pl) de 10 genotipos de tomate cereza evaluados en nueve

ambientes y valores de las coordenadas de los primeros componentes principales para

genotipos y ambientes

Ambientes

N° Genotipo T0K T60K T120K T180K M0K M60K M120K M180K PAL Media CP1 CP2

1 IAC1621 1.98 1.26 3.09 2.59 1.25 0.80 0.69 0.51 0.35 1.39 1.14 1

2 IAC1624 1.19 1.05 0.99 1.10 1.20 0.79 0.55 0.36 0.83 0.90 -0.88 0.13

3 IAC1688 1.86 1.88 2.61 2.04 1.20 0.88 0.77 0.69 0.73 1.41 0.57 0.39

4 IAC391 2.32 2.38 1.87 2.92 0.79 0.26 0.30 0.71 . 1.44 1.14 -0.95

5 IAC412 0.79 0.69 0.41 0.87 0.20 0.07 0.26 0.04 0.25 0.40 -0.68 -0.26

6 IAC426 1.82 1.07 0.80 1.18 1.45 0.71 1.72 0.92 0.63 1.14 -1.46 0.04

7 IAC445 0.74 1.52 1.15 1.66 0.47 0.50 0.59 0.17 0.48 0.81 -0.06 -0.32

Page 125: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

125

8 LA2076 1.74 1.37 1.03 1.71 0.89 0.43 1.00 0.86 0.64 1.07 -0.51 -0.39

9 LA2692 1.13 0.25 0.76 1.00 0.84 0.57 0.48 0.37 0.37 0.64 -0.97 0.42

10 Testigo* 2.48 2.85 3.42 3.79 1.68 0.95 1.22 1.41 0.85 2.07 1.69 -0.06

Media 1.61 1.43 1.61 1.89 1.00 0.60 0.76 0.60 0.57

CP1 0.04 0.25 0.56 0.5 -0.22 -0.27 -0.39 -0.18 -0.27

CP2 -0.09 -0.59 0.61 -0.23 0.28 0.28 0.06 -0.12 -0.22

*El número del genotipo corresponde con el respectivo nombre en las figuras biplot.

Figura 2. Doble representación gráfica del CP1 y CP2 (Biplot) de los diez genotipos evaluados en los

nueve ambientes para la variable producción por planta.

La producción por planta mostró un rango entre 0.40 y 2.07 kg/pl. Los ambientes que más

contribuyeron a la interacción para la variable producción por planta fueron T180K y

T120K los cuales presentaron los valores absolutos en CP1 más altos, siendo el primero de

estos el que más contribuyó al aumento de la producción por planta con un valor promedio

de 1.89 kg/pl; el resto de los ambientes, con valores absolutos cercanos de CP1 cercanos a

cero, indicaron poca contribución a la interacción genotipo*ambiente, dentro de ellos los

ambientes de menor interacción fueron T0K y M0K con la menor contribución, esto

debido a que son los ambientes artificiales testigo (niveles de potasio cero).

Los genotipos testigo, IAC1621, IAC391 e IAC1688 mostraron el mayor potencial de

rendimiento (superior a 1.3 kg/pl) y un grado de asociación con los diferentes ambientes

(niveles de potasio) en el ambiente natural (granja Tesorito); los genotipos con mayor

Page 126: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

126

interacción genotipo*ambiente y menor potencial de rendimiento, es decir, los más

asociados a ambientes desfavorables fueron IAC445, LA2692 e IAC1624 con valores

absolutos CP1 cercanos a uno; el genotipo IAC445 fue el más estable a través de los

ambientes (Figura 3; Tabla 13). Castañón et al. (2000) por medio de análisis AMMI para el

rendimiento en grano en maíz, identificó como significativos los componentes CP1 y CP2;

el CP1 absorbió el 56% de la suma de cuadrados de la interacción, siendo este componente

suficiente para explicar la interacción de los híbridos con el ambiente, resultados similares

a los encontrados en este estudio, en el cual el CP1 fue suficiente para explicar la

interacción con un valor de 68%.

Figura 3. Doble representación gráfica del CP1 en función de la producción por planta promedio de

diez genotipos de tomate cereza evaluados en nueve ambientes.

Los dos primeros componentes principales de la variable número de frutos por planta,

explicaron el 88% de la interacción, suficiente para explicar los patrones debidos a la

interacción. Los genotipos de mayor interacción a través de los ambientes fueron LA2692

(9) con de CP1 y CP2 positivos asociados a los ambiente T180K y T0K los cuales

reportaron valores de 274 y 262 frutos por planta respectivamente. LA1688 presentó el

valor CP1 positivo más alto, asociado con el ambiente T120K en el cual expresó su

máximo potencial alcanzando un valor de 594 frutos por planta; en contraste, el genotipo

IAC426 mostró ser específico para ambiente T0K y reportó 455 frutos por planta en dicho

ambiente, mientras que los genotipos IAC412 e IAC445 con los valores CP1 Y CP2

IAC1621

IAC1624

IAC1688

IAC391

IAC412

IAC426

IAC445

LA2076

LA2692

TESTIGO

T0K T60K

T120K T180K

M0K M60K M120K

M180K

PAL

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50

CP

1 (

67

.9%

)

Producción por planta (kg/pl)

Page 127: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

127

negativos, se asociaron a los ambientes negativos que se podrían definir como mega-

ambientes Montelindo y Palmira (Tabla 14; Figuras 4 y 5).

Tabla 14. Número promedio de frutos por planta de 10 genotipos de tomate cereza evaluados

en nueve ambientes y valores de las coordenadas de los primeros componentes principales

para genotipos y ambientes

Ambientes

Genotipo T0K T60K T120K T180K M0K M60K M120K M180K PAL Media CP1 CP2

IAC1621 242 250 308 382 102 59 46 34 39 162.58 77.89 -2.14

IAC1624 137 148 162 179 57 33 23 21 43 89.12 -91.05 -77.13

IAC1688 296 414 594 419 126 95 75 77 90 242.87 280.3 -88.34

IAC391 221 225 196 209 36 11 13 32 . 117.90 -23.52 -39.46

IAC412 72 62 32 74 12 4 20 2 17 32.79 -190.83 -75.73

IAC426 455 160 247 301 117 66 149 66 38 177.61 -75.08 167.88

IAC445 113 232 158 190 36 27 33 12 44 93.83 -63.93 -130.19

LA2076 262 153 155 274 69 37 75 68 67 128.92 -104.56 36.9

LA2692 400 119 278 457 78 49 40 39 35 166.19 53.69 214.36

Testigo 315 351 421 472 161 83 108 123 90 236.03 137.09 -6.15

Media 251.29 211.47 254.98 295.69 79.36 46.58 58.29 47.36 51.37

CP1 -0.05 0.24 0.69 0.37 -0.18 -0.25 -0.35 -0.27 -0.19

CP2 0.72 -0.52 -0.13 0.38 -0.06 -0.13 -0.01 -0.11 -0.15

Page 128: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

128

Figura 4. Doble representación gráfica del CP1 y CP2 (Biplot) de diez genotipos de tomate cereza

evaluados en nueve ambientes para la variable número de frutos por planta.

Page 129: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

129

Figura 5. Doble representación gráfica del CP1 en función del número de frutos por planta promedio

de diez genotipos de tomate cereza evaluados en nueve ambientes.

Los genotipos IAC391, IAC1624, IAC412, IAC1621 e IAC445 reportaron los valores de

peso promedio de fruto que oscilaron entre 10.92 g/fruto y 16.27 g/fruto y con los valores

absolutos más altos de CP1, indicando las mayores interacciones y por ende pueden ser

considerados como los mejores en ambientes favorables. Los ambientes similares para

jerarquizar los genotipos fueron los macro-ambientes Tesorito y Montelindo con sus

respectivos ambientes artificiales (0K, 60K, 120K y 180K), siendo el macro-ambiente

Montelindo más favorable para la expresión del peso de fruto y con valores absolutos CP1

y CP2 mayores a cero, en contraste con el macro-ambiente Tesorito que mostró los valores

en peso de fruto más bajos y sus correspondientes valores CP1 negativo y CP2 cercano a

cero excepto en el ambiente T60K, lo cual indica que, se puede descartar uno de los

ambientes artificiales dentro de los macro-ambientes sin perder precisión de los resultados.

En este caso la decisión sería económica desde el punto de vista del costo de la

fertilización y la mano de obra asociada frente a la posible relación beneficio-costo (Tabla

15; Figuras 6 y 7).

El ambiente Palmira (PAL) se mostró como el ambiente de mayor interacción al presentar

los valores absolutos más altos en los dos componentes principales (CP1 y CP2) y

asociando el genotipo vértice IAC426 como el más específico, el cual se expresó con un

peso de fruto de 20.81 g en este ambiente. Los genotipos vértice y de mayor interacción

IAC1621

IAC1624

IAC1688

IAC391

IAC412

IAC426 IAC445

LA2076

LA2692

TESTIGO

T0K T60K T120K

T180K M0K M60K M120K M180K

PAL

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00

CP

1(5

3.0

%)

Número de frutos por planta

Page 130: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

130

fueron IAC1624 (2) e IAC445 (7) específicos al macro-ambiente Montelindo, por su parte,

el testigo (10) acompañado por el genotipo IAC1621 demostraron tener más asociación al

macro-ambiente Tesorito. El genotipo más estable a través de los ambientes por sus valores

absolutos CP 1 y CP2 cercanos a cero fue LA2692 con peso promedio de fruto de 7.20 g

(Tabla 15; Figuras 6 y 7).

Tabla 15. Peso promedio de fruto (g) de 10 genotipos de tomate cereza evaluados en nueve

ambientes y valores de las coordenadas de los primeros componentes principales para

genotipos y ambientes

Ambientes

Genotipo T0K T60K T120K T180K M0K M60K M120K M180K PAL Media CP1 CP2

IAC1621 7.84 5.59 10.10 8.05 12.76 15.04 14.22 16.20 8.52 10.92 -4.5 -3.32

IAC1624 8.55 6.15 5.46 6.59 22.86 24.30 22.26 18.28 21.44 15.10 12.2 -2.8

IAC1688 5.94 5.39 5.38 4.96 11.16 9.44 11.74 10.10 8.56 8.07 -3.62 0.7

IAC391 10.57 10.60 9.38 14.03 20.64 21.66 21.32 21.98

16.27 2.98 -2.14

IAC412 11.02 11.18 13.17 12.18 16.78 17.78 15.13 19.25 15.20 14.63 -4.06 0.82

IAC426 4.04 6.74 3.98 4.16 12.28 12.04 11.56 14.28 20.81 9.99 5.05 8.31

IAC445 6.93 6.57 7.25 9.80 14.26 18.22 17.80 15.68 11.14 11.96 -0.19 -4.38

LA2076 6.63 8.78 6.72 6.23 13.00 11.54 13.40 12.64 9.60 9.84 -3.72 0.6

LA2692 2.81 2.61 2.80 2.18 10.84 11.20 12.20 9.34 10.79 7.20 1.92 0.54

Testigo 8.28 7.84 7.93 8.10 10.40 11.50 11.44 11.64 9.99 9.68 -6.06 1.67

Media 7.26 7.14 7.22 7.63 14.50 15.27 15.11 14.94 12.89

CP1 -0.27 -0.31 -0.47 -0.32 0.28 0.32 0.22 0.03 0.53

CP2 0.02 0.35 0.05 -0.1 -0.16 -0.44 -0.37 -0.06 0.71

Page 131: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

131

Figura 6. Doble representación gráfica del CP1 y CP2 (Biplot) de diez genotipos de tomate cereza

evaluados en nueve ambientes para la variable peso promedio de fruto.

Figura 7. Doble representación gráfica del CP1 en función del peso promedio de fruto de diez

genotipos de tomate cereza evaluados en nueve ambientes.

El análisis AMMI indicó que el primer componente principal para la variable contenido de

sólidos solubles, fue el único significativo para explicar el efecto de la interacción, el cual

IAC1621

IAC1624

IAC1688

IAC391

IAC412

IAC426

IAC445

LA2076

LA2692

TESTIGO

T0K T60K T120K T180K M0K M60K M120K

M180K PAL

-10

-5

0

5

10

15

6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00

CP

1

Peso promedio de fruto (g)

Page 132: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

132

presentó valor superior a uno y explicó el 66% de la interacción de los genotipos en los

ambientes evaluados. Por su parte las variables vitamina C y licopeno determinaron que

sus tres componentes principales fueron significativos con valores mayores a uno, en sus

primeros dos componentes principales para la generación del biplot-AMMI, explicaron el

80% y 89% de la interacción respectivamente (Tabla 16).

Tabla 16. Valores propios de los dos primeros componentes principales en el análisis AMMI

para genotipos de tomate cereza y ambientes en caracteres de calidad de fruto

Contenido de Sólidos Solubles Contenido Vitamina C Contenido de Licopeno

CP Valor

propio

% Interacción

explicada

%

Acumulado

Valor

propio

%

Interacción

explicada

%

Acumulado

Valor

propio

%

Interacción

explicada

%

Acumulado

1 1.35 0.66 0.66 1848.43 0.68 0.68 3785 0.8 0.80

2 0.26 0.13 0.79 348.26 0.13 0.80 411.9 0.09 0.89

3 0.19 0.09 0.88 287.26 0.11 0.91 253 0.05 0.95

En la tabla 17, 18 y 19 se muestran las variables Contenido de Sólidos Solubles (°Brix),

Contenido Vitamina C (mg/100gpf) y Contenido de Licopeno (µg/gfruto) respectivamente

para cada genotipo en cada ambiente, las medias genotípicas y ambientales, promediadas

por fila y columna, y las coordenadas sobre el CP1 y el CP2 para los genotipos y

ambientes.

El primer macro-ambiente que fue determinado para la variable contenido de sólidos

solubles estuvo conformado por los ambientes T0K, M0K y M60K con valores CP1

positivo y CP2 cercano a cero, lo cual indica que, tuvieron poca participación sobre el

efecto de interacción, asociados a ellos se encontraron los genotipos IAC391, IAC426,

LA2076 y LA2692 que mostraron contenido de sólidos solubles por encima de 5.07 ° Brix

excepto LA2692 que presentó un valor de 4.96 ° Brix; el segundo macro-ambiente estuvo

conformado por T120K y M180K con valores CP2 positivos, el genotipo IAC1688 se

mostró específico para estos ambientes. Los ambientes de mayor interacción fueron PAL,

M120K, T60K y T180K, a los cuales se mostraron con mayor grado de asociación los

genotipos vértice IAC445, IAC412, IAC1621 y testigo con valores de 5.10, 5.48, 7.16 y

8.58 ° Brix respectivamente (Tabla 17; Figuras 8 y 9).

Tabla 17. Contenido de sólidos solubles (°Brix) promedio de 10 genotipos de tomate cereza

evaluados en nueve ambientes y valores de las coordenadas de los primeros componentes

principales para genotipos y ambientes

Ambientes

Genotip

o

T0K T60

K

T120

K

T180

K

M0K M60

K

M120

K

M180

K

PA

L

Medi

a

CP1 CP2

IAC1621 6.44 7.16 6.13 6.98 6.15 6.15 6.32 5.64 4.00 6.11 -

1.16

-

0.89 IAC1624 5.37 4.87 5.45 4.34 5.01 4.82 5.16 4.92 4.05 4.89 0.7 0.32 IAC1688 5.55 6.95 7.21 7.02 6.10 6.27 6.04 6.91 4.70 6.30 -

0.96

0.88 IAC391 5.57 5.73 5.37 5.75 5.14 5.28 5.90 5.80

5.57 0.09 -

0.06

Page 133: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

133

IAC412 3.84 4.40 3.89 3.37 4.64 4.81 5.48 3.95 4.10 4.28 1.85 -0.6 IAC426 5.67 5.89 5.24 6.18 5.68 5.78 5.92 5.83 4.70 5.65 0.19 -

0.29 IAC445 5.43 5.13 5.61 5.08 5.46 5.19 5.51 5.12 5.10 5.29 0.99 0.34 LA2076 4.89 5.70 5.41 5.31 5.06 5.08 4.87 5.10 4.20 5.07 -

0.12

0.29 LA2692 5.37 4.83 5.20 4.78 5.08 5.22 5.09 5.06 4.00 4.96 0.56 0.17 Testigo 7.24 8.58 7.85 8.22 6.90 6.57 6.53 6.61 4.75 7.03 -

2.14

-

0.16 Media 5.54 5.92 5.73 5.70 5.52 5.52 5.68 5.49 4.40 CP1 -

0.02

-0.43 -0.22 -0.54 0.12 0.16 0.32 0.02 0.58 CP2 -

0.22

-0.29 0.6 -0.08 -

0.12

-0.15 -0.44 0.47 0.23

Figura 8. Doble representación gráfica del CP1 y CP2 (Biplot) de diez genotipos de tomate cereza

evaluados en nueve ambientes para la variable contenido de sólidos solubles.

Page 134: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

134

Figura 9. Doble representación gráfica del CP1 en función del contenido de sólidos solubles promedio

de diez genotipos de tomate cereza evaluados en nueve ambientes.

Los ambientes con mayor participación sobre el efecto de la interacción para el contenido

de vitamina C fueron: M0K, M60K, M120K y M180K los cuales presentaron los valores

absolutos de CP1 y CP2 más elevados, de ellos, M180K y M60K mostraron los promedios

ambientales más altos, es decir, fueron que lo más favorecieron el contenido de vitamina C

con valores de 62.12 mg/100 gpf y 49.4/100 gpf. Los resultados conformaron un macro-

ambiente compuesto por los ambientes Palmira y Tesorito (con todos los niveles de

potasio), el cual mostró poca participación sobre el efecto de la interacción con valores

absolutos CP1 y CP2 cercanos a cero, lo que indica que se puede descartar uno de estos

ambientes sin perder precisión en los resultados.

Estos resultados permiten sugerir que, el contenido de sólidos solubles en tomate cereza

para este caso obedece a una combinación ideal de ambiente natural (clima cálido) y

ambiente artificial (nutrición mineral) específicamente niveles adecuados de potasio a una

dosis de 180 kg/ha para el caso de los genotipos vértice IAC1624, LA2076 y el testigo

comercial (Sweet million) con contenidos de vitamina C superiores 100 mg/100gpf, es

decir, que genotipos como estos responden al contenido de vitamina C a medida que se

mejora el ambiente desde el punto de vista climático y nutricional. Por su parte, los

genotipos IAC1621 (1), IAC1688 (3), IAC391 (4), IAC426 (6) y LA2692 (9) presentaron

pequeñas interacciones mostrando valores absolutos en CP1 y CP2 cercanos a cero y por

ende pueden ser considerados como los más estables a través de los ambientes. Para los

genotipos vértice IAC412 e IAC445 se determinó que son específicos y que tienen una alta

interacción con los ambientes M0K y M60K respectivamente, en los cuales alcanzaron su

IAC1621

IAC1624

IAC1688

IAC391

IAC412

IAC426

IAC445

LA2076

LA2692

TESTIGO

T0K

T60K

T120K

T180K

M0K M60K M120K

M180K

PAL

-2.15

-1.65

-1.15

-0.65

-0.15

0.35

0.85

1.35

1.85

4.20 4.70 5.20 5.70 6.20 6.70

CP

1

Contenido de sólidos solubles (° Brix)

Page 135: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

135

mejor expresión fenotípica con contenidos de vitamina C de 90.78 mg/100gpf y 95.23

mg/100gpf (Tabla 18, Figuras 10 y 11).

Tabla 18. Contenido promedio de vitamina C (mg/100gpf) de 10 genotipos de tomate cereza

evaluados en nueve ambientes y valores de las coordenadas de los primeros componentes

principales para genotipos y ambientes

Ambientes

Genotipo T0K T60K T120K T180K M0K M60K M120K M180K PAL Media CP1 CP2

IAC1621 39.16 45.09 54.59 64.08 42.72 49.84 33.82 37.38 43.20 45.54 -27.06 5.09

IAC1624 15.43 49.84 59.33 54.59 38.27 42.72 49.84 110.36 36.00 50.71 45.05 -19.1

IAC1688 30.85 59.33 54.59 56.96 56.96 49.84 47.17 49.84 32.50 48.67 -15.97 -0.24

IAC391 37.97 48.65 48.65 53.40 30.26 40.94 41.83 39.16

42.61 -14.31 9.82

IAC412 32.04 54.59 40.35 40.35 90.78 32.04 24.92 24.03 41.88 42.33 -53.6 -25.43

IAC426 22.55 45.09 45.09 51.03 29.37 31.15 42.72 28.48 33.60 36.56 -18.63 6.37

IAC445 26.11 47.47 40.35 47.47 56.96 95.23 46.28 47.17 33.60 48.96 -17.54 32.12

LA2076 19.58 54.59 56.96 52.21 43.61 46.28 35.60 108.58 42.50 51.10 34.78 -26.11

LA2692 17.80 46.28 46.28 56.96 32.04 45.39 22.25 33.82 35.00 37.31 -23 1.91

Testigo 35.60 46.28 61.71 46.28 28.48 60.52 106.80 142.40 28.70 61.86 90.27 15.57

Media 27.71 49.72 50.79 52.33 44.95 49.40 45.12 62.12 36.33

CP1 -0.17 -0.16 0.0015 -0.16 -0.37 -0.07 0.3 0.81 -0.19

CP2 0.14 -0.17 -0.11 -0.00067 -0.4 0.64 0.46 -0.35 -0.2

Figura 10. Doble representación gráfica del CP1 y CP2 (Biplot) de diez genotipos de tomate cereza

evaluados en nueve ambientes para la variable contenido de vitamina C.

Page 136: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

136

Figura 11. Doble representación gráfica del CP1 en función del contenido de vitamina C promedio de

diez genotipos de tomate cereza evaluados en nueve ambientes.

Los ambientes de mayor interacción en contenido de licopenos para los diez genotipos de

tomate cereza evaluados fueron PAL (Palmira) y M120K (nivel de 120kg/ha de potasio en

la granja Montelindo-Palestina), el primer ambiente (PAL) mostró un mayor grado de

asociación y determinó como genotipos específicos a LA2692, IAC1624 y IAC1688 con

contenidos promedio de licopeno de 47 µg/gfruto, 41.09 µg/gfruto y 37.55 µg/gfruto

respectivamente. Con el resto de los ambientes se conformó un macro-ambiente que se

caracterizó por sus valores absolutos cercanos a cero, lo cual indicó poca participación

sobre el efecto de la interacción, excepto M180K que estuvo más afín al ambiente M120K,

el cual asoció los genotipos IAC426 e IAC445 que arrojaron contenidos promedio de

licopeno de 70.25 µg/gfruto y 73.11 µg/gfruto respectivamente.

Los genotipos que experimentaron una mayor interacción y se ubicaron como vértice en el

biplot, fueron: LA2692 (9), IAC412 (5), Testigo (10), IAC445 (7) e IAC426 (6); los

genotipos 9, 7 y 6 ya fueron asociados a ambientes específicos, el genotipo 5 (IAC412) se

asoció mejor al ambiente M60K (60 kg/ha en la granja Montelindo) mientras el testigo se

expresó mejor en el ambiente M0K en el cual alcanzó un contenido de licopeno de 53.34

µg/gfruto (Tabla 19; Figuras 12 y 13). El sistema de producción afecta la respuesta de

metabolitos secundarios en el tomate, ensayos de genotipos a campo abierto y bajo

invernadero mostraron que los niveles más altos de licopeno se presentaron a campo

abierto con diferencias significativas respecto a los contenidos obtenidos bajo invernadero

(Böhm, 2004). Estos resultados concuerdan con los aquí obtenidos, donde las condiciones

IAC1621

IAC1624

IAC1688 IAC391

IAC412

IAC426 IAC445

LA2076

LA2692

TESTIGO

T0K T60K T120K

T180K M0K M60K M120K M180K

PAL

-55

-35

-15

5

25

45

65

85

27.00 32.00 37.00 42.00 47.00 52.00 57.00 62.00

CP

1

Contenido de vitamina C (mg/100 gpf)

Page 137: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

137

protegidas de semi-invernadero en la granja Tesorito (con sus ambientes artificiales),

arrojaron los valores más bajos en contenido de licopeno.

En la tasa de acumulación del licopeno, influyen varios factores ambientales, como la

temperatura ambiental, radiación solar y UVb, aunque la respuesta es genética a los

estímulos recibidos, por lo tanto, una variedad que presenta alto contenido de licopeno,

posee genes que potencialmente provocaran la síntesis de este metabolito secundario y su

expresión fenotípica es modificada por el medio ambiente (Saavedra, S.F). Böhm (2004),

en ensayos de tomate a diferentes temperaturas (desde 13.9 °C hasta 25.6°C) encontró que

la concentración de licopeno incrementaba de acuerdo con el incremento de la temperatura.

En este caso los mismos genotipos arrojaron respuestas con diferencias altamente

significativas en los ambientes evaluados siendo favorecida la expresión del carácter en

ambientes con temperaturas promedio de 22°C como es el caso de Palmira y Montelindo;

reportes de Saavedra (S.F) describen que, la formación de licopeno depende de un rango de

temperaturas óptimas entre 16 y 26°C, y su producción se inhibe con exceso de luz solar,

lo que podría ser mejorado con un follaje denso para proteger los frutos de la exposición

directa de los frutos a los rayos del sol.

Tabla 19. Contenido promedio de licopeno (µg/gfruto) de 10 genotipos de tomate cereza

evaluados en nueve ambientes y valores de las coordenadas de los primeros componentes

principales para genotipos y ambientes

Ambientes

Genotipo T0K T60K T120K T180K M0K M60K M120K M180K PAL Media CP1 CP2

IAC1621 8.09 8.66 6.81 15.53 48.13 44.68 34.54 30.25 115.27 34.66 -22.58 -3.83

IAC1624 6.56 11.81 8.56 6.71 23.94 44.16 37.73 54.51 175.84 41.09 36.49 2.28

IAC1688 11.65 10.82 7.89 7.44 30.31 15.35 37.79 19.64 197.03 37.55 61.37 4.99

IAC391 7.10 11.29 7.39 6.95 33.17 39.29 6.44 32.13 . 17.97 -0.6 -26.26

IAC412 5.72 8.45 5.31 6.04 4.29 27.45 6.05 6.05 41.78 12.35 -75.07 -21.21

IAC426 11.76 17.87 8.22 7.34 49.11 53.60 70.25 33.56 141.41 43.68 -3.36 26.25

IAC445 11.92 9.31 6.69 7.00 13.72 21.14 73.11 38.12 96.82 30.87 -35.79 40.01

LA2076 9.78 10.80 6.17 6.32 15.42 18.02 14.05 37.47 107.59 25.07 -19.49 -13.35

LA2692 11.42 15.48 15.90 8.43 15.55 43.19 33.17 13.79 268.17 47.23 128.02 -7.29

Testigo 11.32 8.37 6.35 8.82 53.34 32.91 33.89 12.23 62.85 25.56 -68.98 -1.59

Media 9.53 11.29 7.93 8.06 28.70 33.98 34.70 27.78 134.08

CP1 -0.12 -0.1 -0.09 -0.14 -0.17 -0.09 -0.1 -0.11 0.94

CP2 -0.12 -0.16 -0.2 -0.2 -0.07 -0.19 0.91 0.05 -0.01

Page 138: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

138

Figura 12. Doble representación gráfica del CP1 y CP2 (Biplot) de diez genotipos de tomate cereza

evaluados en nueve ambientes para la variable contenido licopeno.

Figura 13. Doble representación gráfica del CP1 en función del contenido licopeno promedio de diez

genotipos de tomate cereza evaluados en nueve ambientes.

IAC1621

IAC1624

IAC1688

IAC391

IAC412

IAC426

IAC445

LA2076

LA2692

TESTIGO

T0K T60K T120K T180K M0K M60K M120K

M180K

-76

-26

24

74

124

7.50 12.50 17.50 22.50 27.50 32.50 37.50 42.50

CP

1

Contenido de licopeno (µg/gfruto)

Page 139: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

139

Los resultados expuestos y analizados resultantes de la aplicación de la metodología

AMMI permitieron identificar grupos de ambientes correlacionados positivamente,

vectores en la misma dirección, y ambientes correlacionados negativamente. Esto es

importante porque ayuda a identificar ambientes claves y ambientes que permitan una

mejor discriminación de genotipos. A nivel de genotipos el método permite identificar

genotipos asociados positivamente y grupos de genotipos asociados a ambientes

específicos. Castañón et al. (2000), encontró que el método AMMI es más efectivo en la

estimación de la estabilidad de los híbridos experimentales evaluados para selección de los

mejores hibridos en máiz; los resultados obtenidos por medio de las dos metodologías

dejan ver que son complementarias en sus resultados, siendo más informativa y

discriminante la obtenida por medio del análisis AMMI, conclusiones semejantes a las

presentadas por Damba (2008) en estudios de interacción genotipo ambiente en yuca.

CONCLUSIONES

Los análisis de varianza por localidad y combinado para las variables producción por

planta, NFT, PPF, CSS, VITC y LYC mostraron diferencias significativas entre los

diferentes genotipos, ambientes y la interacción genotipo por ambiente, indicando

variaciones significativas en el potencial productivo de los diferentes genotipos y la

respuesta diferencial de este grupo de genotipos conforme varía el ambiente.

El modelo de Eberhart y Russell permitió identificar genotipos de buena estabilidad

promedio y superiores al promedio general para las variables consideradas.

El Método AMMI fue práctico en la identificación de grupos ambientes de igual

respuesta correlacionados positivamente, donde el orden de mérito de los genotipos es

más consistente; grupos de ambientes que poco contribuyen a la interacción y

discriminación de los genotipos de ambientes que más contribuyen a esta interacción y

discriminación de los genotipos como el caso de los ambientes de T180K, T120K para

las variables asociadas a producción (PFT, NFT y PPF) y Palmira para la variable

contenido de licopeno.

De manera general, las dos metodologías evaluadas se complementan informaciones

con relación a la estabilidad de los diferentes genotipos evaluados; sin embargo el

modelo AMMI suministra información adicional, que permite agrupar ambientes de

igual respuesta. Lo anterior es útil para la selección de localidades claves de selección

y evaluación en programas de mejoramiento.

Agradecimientos: Centro Experimental de la Universidad Nacional de Colombia sede

Palmira (CEUNP). cDr. Javier Fernando Osorio y M.Sc. Juan Pablo Garzón. Vicerrectoria

de Investigaciones y Posgrados. Univesridad de Caldas. Productos Químicos Andinos.

Semillero de Investigación SHEMA

Page 140: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

140

BIBLIOGRAFÍA

Allard, R., and A. Bradshaw. 1964. Implications of Genotype-Environmental

Interactions in Applied Plant Breeding. Crop Science 4:503-508.

Annicchiarico, P. 2002. Genotype x environment interaction Food and Agriculture

Organization of the United Nations, Rome, Italy. 115p.

Baena, D.; Escobar, J.A. Y Muñoz, J.E. 1991. Metodologías para determinar la

estabilidad y adaptabilidad. Mimeografiado. Universidad Nacional de Colombia,

Facultad de ciencias agropecuarias, Palmira. 24p. Citados por Damba, G. 2008.

Evaluación de métodos para análisis de estabilidad en diferentes ambientes en

genotipos de yuca (Manihot esculenta Crantz). Tesis Maestría. Universidad Nacional

de Colombia, Palmira. 94p.

Baker, R. J. 1988. Tests for crossover genotype-environmental interactions. Canadian

journal of plant science 68:405-410.

Becker, H. C. 1981. Correlations among some statistical measures of phenotypic

stability. Euphytica 30:835-840

Borém, A., and G. Vieira. 2005. Melhoramiento de plantas. 4a. ed. Universidade

Federal de Vicosa, Vicosa, Brasil. 525p.

Damba, G. 2008. Evaluación de métodos para análisis de estabilidad en diferentes

ambientes en genotipos de yuca (Manihot esculenta Crantz). Tesis Maestría.

Universidad Nacional de Colombia, Palmira. 94p.

Eberhart, S., and W. Russel. 1966. Stability parameters for comparing varietes. Crop

Science 6:36-40.

FAOSTAT. 2010. Agriculture. Statistics on crops. Core production data. en:

http://faostat3.fao.org/home/index.html#DOWNLOAD.; consulta Agosto 7 de 2012.

Heinrich, G. M., C. A. Francis. and J. D. Eastin. 1983. Stability of grain sorghum yield

components across diverse enviroments. CROP SCI. 23: 209-212.

Kwon, Y.S., S.G. Park, and S.I. Yi. 2009. Assessment of Genetic Variation among

Commercial Tomato (Solanum Iycopersicum L) Varieties Using SSR Markers and

Morphological Characteristics. Genes and Genomics 31(1): 1-10.

Macua, J., I. Lahoz, J. Garnica, S. Calvillo, J. Zúñiga y A. Santos. 2008. Otras

variedades de tomate. Campaña 2008. Navarra Agraria 166:7-14

Miller, J.C. And S.D. Tanksley. 1990. RFLP analysis of phylogenetic relationships and

genetic variation in the genus Lycopersicon. Theoretical and applied genetics 80: 437-

448.

Nuez, F. 1999. Desarrollo de nuevos cultivares. In F. Nuez [ed.], El cultivo del tomate,

625-669. Mundi-Prensa, Madrid, Spain.

Rick, 1978. El tomate. Investigación y ciencia. 25: 45-55. Citado por Esquinas-

Alcázar, J, T. 1981. Genetic Resources of tomatoes and wild relatives. A global

report. International Board for Plant Genetic Resources, IBPGR. Rome, Italy.

Page 141: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

141

Romagosa, I., and P. Fox. 1993. Genotype x environment interaction and adaptation.

Pages 373-390 in N. O. B. M.Dayward, I. Romagosa, editor. Plant Breeding: Principles

and Prospects. Chapman an Hall, London.

Roselló, S, L. Galiana-Balaguer and F. Nuez. 2000. Sources of high soluble solid and

vitamin C content from Lycopersiconpimpinellifoliumare interesting in breeding for

internal quality of fresh market tomato. Tomato Genetics Cooperative Report (TGCR).

50: 30-33.

Valcárcel, G.M. 2009. Optimización del proceso de evaluación y selección de

germoplasma de tomate por características de calidad organoléptica: Uso de la

tecnología NIR y sensores electrónicos. Tesis Doctoral. Escola Superior de Tecnología

i Ciènces Experimentals. Departament de Ciènces Agràries i del Medi Natural.

Universitat Jaume I de Castellón. 201 p.

Vallejo C. F.A. 1999. Mejoramiento genético y producción de tomate en Colombia.

Universidad Nacional de Colombia. Sede Palmira. 216 p.

Vallejo C., F., and E. Estrada S. 2002. Mejoramiento Genético de Plantas Universidad

Nacional de Colombia Sede Palmira, Palmira, Colombia. 402p.

Vallejo C., F., M. Espitia C., E. Estrada S., and H. Ramírez. 2010. Genética Vegetal

Universidad Nacional de Colombia Sede Palmira, Palmira, Colombia. 383p.

Vega, P. 1988. Introducción a la teoría de la genética cuantitativa. Universidad Central

de Venezuela, Caracas.

Virk P.S., B.V. Ford-Lloyd, M.T. Jackson and H.J. Newbury. 1995. The identification

of duplicate accessions within a rice germoplasm collection using RAPD analyses.

Theoretical Applied Genetics (90): 1049-1055.

Yan, W., and M. Kang. 2003. GGE biplot analysis, a graphical tool for breeders,

geneticists, and agronomists, London, New York. 271p.

Böhm, V. 2004. Effects of agronomic practices and Processing conditions on tomato

ingredients. Pag: 37–46. In: R. Dris and S. M. Jain (eds). Production Practices and

Quality Assessment of Food Crops. “Preharvest Practice”. Vol 1.

Bradshaw, A. 1965. Evolutionary significance of phenotypic plasticity in plants. Pag:

115-155 in: E. Caspari, ed. Advances in genetics. Academic Press Inc., New York.

Castañón, G., R. Zetina., R. Arano., B. Raygoza. 2000. El AMMI y clúster en la

selección de los mejores híbridos experimentales de maíz. Agronomía Mesoamericana.

Vol:11 (1): 71-76.

Crossa J., et al. 1990. Addive main effects and multiplicative interaction análisis of two

internacional maize cultivar trials. Crop Sci. 30: 493-500.

Crossa, J. 1996. Statistical analyses of multilocation trials. Advances in Agronomy.

v.44, p. 55-85.

Crossa, J. Wescott, B. Gonzales, C. 1988. Analysing yield stability of maize genotypes

using a spatial model. Theor. Appl Genet 75: 863-868.

Espitia C, M. M. 2004. Estimación y análisis de parámetros genéticos en cruzamientos

dialélicos de zapallo (Cucurbita moschata duch. ex poir). Tesis de grado para optar al

Page 142: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

142

título de: Doctor en Ciencias Agropecuarias, Área Agraria: Mejoramiento genético,

agronomía y producción de semillas de cultivos tropicales. Universidad Nacional de

Colombia. Sede Palmira.Noviembre de 2004.

Esquinas-Alcázar, J, T. 1981. Genetic Resources of tomatoes and wild relatives. A

global report. International Board for Plant Genetic Resources, IBPGR. Rome, Italy.

Finlay y Wilkinson. 1963. The analysis of adaptation in a plant- breeding programme.

aust j. agr. res. 14: 742-754.

Garza, A.M y V. Molina. 2008. Manual para la producción de tomate en invernadero

en el suelo en el estado de Nuevo León. Secretaria de agricultura, ganadería, desarrollo

rural, pesca y alimentación. Mexico. 183p.

Gauch, H. y R. Zobel. 1988. Predictive and postdictive success of statistical analysis of

yield trials. Theor. Appl. Genet. 79: 753-761.

Gauch, H. y R. Zobel. 1996. AMMI analysis of yield trials. In: M. S. Kang y H. G.

Gauch (eds) Genotype-by-environment interaction. CRC Press, Boca Raton, pp. 85-

122.

Jaramillo, J., V.P. Rodríguez, M. Guzmán, M. Zapata y T. Rengifo. 2007. Manual

Técnico: Buenas Prácticas Agrícolas en la Producción de tomate bajo condiciones

protegidas. FAO, Gobernación de Antioquia, FAO-MANA, CORPOICA. 315 p.

Moreira, J. de A.N., N.M. SILVA., L.C. Medeiros. y J.C.F. Santana. 1983. Estabilidade

de comportamento em cultivares de algodoeiro herbáceo em diversos ambientes.

Campina Grande: Embrapa-CNPA. (Embrapa-CNPA. Boletim de Pesquisa,13). 58p.

Nagata M, and Yamashita, I. 1992. Simple method for simultaneous determination f

chlorophyll and carotenoids in tomato fruit. The Japanese Society of Food Science and

Technology. 39: 925-928.

Pandey, S. Vargas, J.E. 1985. La interacción fenotipo-medio ambiente y su importancia

en el mejoramiento intrapoblacional en las plantas cultivadas. Trabajo presentado en el

VII Congreso Latinoamericano de Genética- I Congreso Colombiano de Genética.

Mimeografiado. 38p.

Pérez, J.C.; H. Ceballos; E. Ortega; J. Lenis. 2005. Análisis de la interacción genotipo

por ambiente en yuca (Manihot esculenta Crantz) usando el modelo AMMI. Fitotecnia

Colombiana. 5(2):11-19.

Pla, L. E. 1986. Análisis multivariado: Método de componentes principales.

Universidad Nacional Experimental Francisco Miranda. Crop Sci. 35: 1230-31

Puertas, M. J. 1992. Genética fundamentos y perspectivas. 1ª. ed. mc. graw. hill

interamericana de España. 741p

Razdan, M and A.K. Mattoo. 2007. Genetic Improvement of Solanaceous Crops.

Vol.2. Tomato. Published by Science Publishers, Enfield, NH, USA.646 pp.

Rosales, M. 2008. Producción y Calidad Nutricional en Frutos de Tomate Cereza

Cultivados en dos Invernaderos Mediterráneos Experimentales: Respuestas

Metabólicas y Fisiológicas. Tesis doctoral. Universidad de Granada. Facultad de

ciencias. Granada, España. 231 p.

Page 143: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

143

Saavedra, G. del R. S.F. Efecto del medio ambiente en el contenido del licopeno y

sólidos solubles del tomate para procesamiento. Seminario internacional “Producción

de Tomate para Procesamiento”. Chile. Pág: 45-52.

Santana, J.C.F. de; Cavalcanti, F.B.; Santos, E.O. Dos. 1983. Parâmetros de

estabilidade na comparação de cultivares de algodoeiro herbáceo. Pesquisa

Agropecuária Brasileira, Brasília, v.18, n.3, p.261-267.

Stelling et al., 1994: Yield stability in faba beans, Vida faba L. 2. Effect. of

heterozygosity and heterogeneity. Plant Breed. 112: 30-39. Citados por Damba, G.

2008. Evaluación de métodos para análisis de estabilidad en diferentes ambientes en

genotipos de yuca (Manihot esculenta Crantz). Tesis Maestría. Universidad Nacional

de Colombia, Palmira. 94p.

Zobel, R. W., J. W. Madison y H. G. Gauch, Jr. 1988. Statistical analysis of a yield

trial. Agronomy j. 80: 388-393.

Zobel, R. 1990. A powerful statistical model for understanting genotype-by

environment interaction and plant breeding. Louisana state university. Pp. 126-140.

CONCLUSIONES GENERALES

La evaluación agronómica y molecular de tomate tipo cereza permitió identificar:

Una alta variabilidad fenotípica (81% de similaridad) y genotípica (índice de Nei-

Li de 0.5) en las introducciones.

Una mayor diversidad genética en las introducciones dentro de los países de

procedencia (89%) en comparación con la existente entre los países (11%).

Que los caracteres asociados a la producción, agrupados en componentes

principales como número de frutos y producción por planta, son los mayores

responsables de la variabilidad fenotípica (47.6%) expresada en las introducciones.

Que componentes como calidad externa e interna, permiten una explicación

importante (23.3%) de la variabilidad del germoplasma de tomate cereza.

Lo anterior favorece la selección de materiales contrastantes y el mejoramiento

genético en tomate para caracteres de componentes del rendimiento (producción

por planta, número de frutos por planta, peso promedio de fruto entre otros) y

calidad de fruto (contenido de sólidos solubles, contenidos de vitamina C y

licopneo), permitiendo utilizar paulatinamente la variación de cada uno de los

países dada la alta diversidad dentro de los mismos, garantizando la diversidad del

germoplasma a evaluar.

Page 144: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

144

La evaluación de interacción genotipo ambiente indicó:

Que las variables producción por planta, número de frutos por planta y peso promedio

de fruto presentaron efectos de interacción importantes con una participación entre

21.15 % y 40.36% de la suma de cuadrados.

Que las variables contenidos de sólidos solubles, vitamina C y licopeno arrojaron

efectos de interacción relevantes con valores entre 23.68 % y 53.80% de la suma de

cuadrados.

Que los ambientes que más contribuyeron a la interacción fueron T180K, T120K para

las variables asociadas a producción (PFT, NFT y PPF).

Que las introducciones más promisorias para selección por caracteres asociados a la

producción fueron los genotipos Testigo, IAC1621, IAC391 y IAC1688 con

producción por planta mayor a 1.39 kg/pl, asociados a los ambientes T180K y T120K.

Que los ambientes PAL, M120K, T60K y T180K presentaron la mayor mayor

interacción y el mayor grado de asociación con los genotipos IAC445, IAC412,

IAC1621 y testigo con valores de 5.10, 5.48, 7.16 y 8.58 ° Brix respectivamente.

Que los genotipos vértice IAC412 e IAC445 se determinaron específicos para los

ambientes M0K y M60K respectivamente, alcanzando su mejor expresión fenotípica

con contenidos de 90.78 mg/100gpf y 95.23 mg/100gpf de vitamina C.

Que los ambientes de mayor interacción en contenido de licopenos fueron PAL y

M120K y determinaron como genotipos específicos a LA2692, IAC1624 y IAC1688

con contenidos de licopeno de 47 µg/gfruto, 41.09 µg/gfruto y 37.55 µg/gfruto

respectivamente.

Lo anterior demuestra variaciones significativas en el potencial productivo y de calidad de

los diferentes genotipos y su respuesta diferencial a medida que cambia el ambiente,

indicando la utilidad de los estudios de estabilidad para la identificación de localidades

claves para la selección de genotipos promisorios y evaluación en programas de

mejoramiento.

Page 145: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

145

RECOMENDACIONES

Realizar estudios de correlación de variables asociadas a la producción contra variables

de calidad; de igual forma evaluar la correlación agronómica y molecular del

germoplasma de tomate cereza, con el fin de complementar y ampliar el conocimiento

de las introducciones evaluadas para ser incluidas de manera más precisa a programas

de mejoramiento de la especie cultivada y sus parientes cercanos en base a caracteres

de interés agronómico y las exigencias actuales para el aprovechamiento sostenible de

su potencial genético.

Evaluar nuevos microsatélites y Quantitative Trait Loci (QTLs) para Solanum spp con

el fin de ser utilizados en futuros estudios de diversidad genética e identificación de

genes asociados a caracteres de interés agronómco, para aprovechar las bases de datos

existentes (Solanum Genomic Network, http://solgenomics.net/) y las herramientas

actuales de la biología molecular para optimizar los programas de mejoramiento.

El presente estudio evaluó características de las introducciones de países diferentes al

nuestro que hace parte del centro de origen del tomate (Solanum spp), por lo tanto, se

hace necesario realizar otras investigaciones de diversidad genética y estructura

poblacional que involucren representantes de grupos naturales de las diferentes

regiones de Colombia, que permitan encontrar de manera precisa el grado de

diversidad genética y ventajas de nuestros introducciones respecto a los demás países

que hacen parte del centro de origen, de manera que se puedan aprovechar y

sosteniblemente al tiempo que se conservan los recurso fitogenéticos propios.

Realizar estudios básicos de hibridación (previa correlación con evaluación

agronómica) que permitan aprovechar la estabilidad, el porcentaje de homocigosis y la

promisoriedad en producción y calidad encontrado en las introducciones, en los cuales

se evalúe el efecto heterótico como resultado del vigor híbrido de las introducciones.

Page 146: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

146

ARTÍCULOS CIENTÍFICOS DERIVADOS DE LA TESIS

CEBALLOS, N y VALLEJO-CABRERA, F.A. 2012. Evaluating the Fruit Production

and Quality of Cherry Tomato. Revista de la Facultad Nacional de Agronomía -

Medellín.

CEBALLOS, N., VALLEJO-CABRERA, F.A y ARANGO, A.N. 2012. Evaluación

del contenido de antioxidantes en introducciones de tomate tipo cereza (Solanum spp).

Acta Agronómica. 61 (3).

CEBALLOS, N., LÓPEZ, W., OROZCO-CÁRDENAS, M.L., VALLEJO-

CABRERA, F.A. y MORILLO, Y. 2012. Assessment of genetic diversity of cherry

tomatoes with high resolution melting (SSR-HRM). Acta Agronómica.

CEBALLOS, N., OROZCO-CÁRDENAS, M.L., GARCÍA, D. and LÓPEZ, W. 2012.

Evaluation of four Agrobacterium tumefaciens strains for the genetic transformation

of tomato (Solanum lycopersicum L.) cultivar Micro-tom: In: The Plant Cell.

CEBALLOS, N., VALLEJO-CABRERA, F.A., BAENA, D. 2012. Evaluación de la

interacción genotipo ambiente de caracteres de producción en nueve genotipos de

tomate cereza.

CEBALLOS, N., VALLEJO-CABRERA, F.A., BAENA, D. 2012. Evaluación de la

interacción genotipo ambiente de caracteres de calidad del fruto en nueve genotipos de

tomate cereza.

Page 147: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

147

ANEXOS Anexo 1. Metodología resumida de las fases de campo desarrolladas en la evaluación

agronómica de las introducciones de tomate cereza capitulo 1.

1688 (1)

Page 148: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

148

Anexo 2a. Expresión fenotípica de las plantas en la evaluación agronómica de las

introducciones de tomate cereza capitulo 1.

Page 149: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

149

Anexo 2b. Expresión fenotípica de las plantas en la evaluación agronómica de las

introducciones de tomate cereza capitulo 1.

Page 150: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

150

Anexo 3. Comparación de técnicas PCR convencional y qPCR (HRM) usadas para

análisis de microsatélites (SSRs).

FOTOS

ANALISIS DE SUELOS??

ANALISIS ADICIONALES DE LA PPT?

Produccion del pigmento rojo (licopeno) 10 20 - 24 30 Produccion de pigmento amarillo (β caroteno) 10 21 - 23 40

Bpa cultivo del tomate pag 140 de 476 Jorge jaramillo 2012.

Anexo 4. Diagrama resumido de la metodología utilizada en evaluación de diversidad

genética del tomate tipo cereza.

•Incremento dinámico del rango de detección en base a Tm

• Colecta datos en la fase exponencial de crecimiento

REAL-TIME PCR (qPCR)

• Medida solo en la fase final (plateau)

•Comparativamente reporta baja sensibilidad

•No es automatizada

• Es capáz de detectar cambios pequeños (SNPs)

• Reporte permanente del amplicón o producto

• Discriminación del amplicón basado en Tamaño (pb)

PCR CONVENCIONAL

Fuente: Applied Biosystems (2012), modificado por Ceballos.* Ganopoulos et al. (2011).

•Los resultados son cualitativos (ausencia - presencia)

• No tiene réplica técnica - no permite pruebas

comparativas

•Implica procesamiento post - PCR •No hay procesamiento post - PCR

• Implica réplica técnica (3) - permite ANAVA y pruebas

comparativas

• No tiene gen de referencia - error de alelos nulos• Requiere gen de referencia que verifica la presencia del

ADN a evaluar

• Resultados expresados cuantitativamente

• Lectura en geles de agarosa (Bromuro de etidio),

acrilamida (Sales de plata) ó secuenciadores (alto $)*• Lectura a través de curvas Melting (HRM)

Page 151: Evaluación agronómica, molecular e interacción genotipo ... · PDF filecaracterizaciÓn molecular ... evaluacion de la diversidad genetica del tomate cereza utilizando la tecnica

151

Anexo 5. Evaluación de la diversidad genética del tomate tipo cereza. Curvas Melting

arrojadas por los microsatélite SSR47 y SSR26 por medio de la técnica High

Resolution Melting (HRM).