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UNIVERSIDAD DEL AZUAY
PROYECTO IQCV045
“ DIVERSIDAD DE FRUTALES NATIVOS COMESTIBLES
CARICACEAE – SOLANACEAE , FENOLOGÍA, USOS Y RECOLECCIÓN DE GERMOPLASMA EN EL SUR DEL ECUADOR”
INFORME FINAL
Solanum cf. caripense
Vasconcellea sp.
2003
DIVERSIDAD DE FRUTALES NATIVOS COMESTIBLES CARICACEAE
SOLANACEAE , FENOLOGIA, USOS Y RECOLECCION DE GERMOPLASMA EN EL SUR DEL ECUADOR. 1. Resumen Ejecutivo La agrobiodiversidad en el Ecuador, por su importancia mundial, ha sido motivo de varias investigaciones, exploraciones y recolecciones, especialmente en el sur del país, realizadas por instituciones gubernamentales y no gubernamentales. Sin embargo, su conocimiento es limitado, considerando que las áreas montañosas, son uno de los centros de origen de las plantas cultivas determinadas por Vavilov (1951). Basándonos en las Prioridades de Investigación y Conservación para la Biodiversidad del Ecuador, (Ecociencia, 1997), las estribaciones de las provincias de Azuay, Cañar y Loja, son consideradas áreas geográficas de alta agrobiodiversidad. Los frutales nativos comestibles como parte de ésta, son pilar fundamental en la seguridad alimentaria, siendo hasta ahora recursos genéticos valiosos poco fomentados, pese a su valor nutricional, medicinal y económico permaneciendo sometidos a un proceso de constante erosión genética. Este proyecto con la participación institucional y comunitaria, contribuye al conocimiento de la diversidad y fenología de las plantas de los frutales nativos comestibles de Car icaceae y Solanaceae y su respectivo uso tradicional en la región sierra sur del Ecuador. La investigación se realizó en las provincias Azuay; Cañar y Loja en altitudes comprendidas entre los 770 m hasta los 3261 m y se priorizaron las zonas de exploración y colección de acuerdo con los siguientes criterios: a. Areas con vegetación nativa b. Zonas de cultivo tradicionalmente frutícolas c. Comunidades caracterizadas por una mayor conservación del conocimiento tradicional (Ej. Saraguros) d. Estudios, reportes y datos de registros de las familias Caricaceae – Solanaceae. La Diversidad se registró a través de la identificación taxonómica realizada en el campo y/o a través de las muestras botánicas colectadas y preparadas. Se realizaron 218 colecciones botánicas, constituidas por un 71% de la familia Car icaeae y un 29% de la familia Solanaceae. Estas muestras se encuentran a disposición de los interesados en el Herbario Azuay en la ciudad de Cuenca. Loja por su mayor biodiversidad alcanzó un 49% del total colectado, seguida por Azuay 41%, Cañar con 6% y Zamora Chinchipe con un 4%. Se han identificado 13 especies comestibles para la familia Car icaceae, representadas principalmente por el género Vasconcellea, una de Car ica y una de J acar atia y 18 especies de la familia Solanaceae correspondientes a 7 géneros: Solanum, Physalis, Iochr oma, J altomata, Lycoper sicum, Capsicum y Salpichr oa. Con la información generada por el proyecto se ha implementado un Sistema de Información Geográfica (SIG), este sistema tiene como base la información generada por el INFOPLAN, la internet y la base de datos georeferenciada generada por el proyecto. Los elementos que conforman este SIG son:
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Modelo digital del terreno a escala 1: 200000 Mapas digitales temáticos Cartas Topográficas a escala 1:200000 Base de datos georefenciada con coordenadas en grados, minutos, segundos y UTM. El SIG se encuentra disponible para los interesados en CD, en las instituciones ejecutoras del proyecto. El germoplasma colectado consta de 42 accesiones que se encuentran en conservación en el Banco de Germoplasma del DENAREF, este material está constituido exclusivamente por semillas. Además se dispone de una colección viva en la Granja Experimental Bullcay del INIAP, en el cantón Gualaceo, Provincia del Azuay con 73 accesiones constituidas por tres individuos (plantas) por accesión, correspondiendo un 60% a la familia Car icaceae y 40% a la familia Solanaceae. Todos los materiales conservados en el banco de germoplasma, como los mantenidos en la colección viva están a disposición de los interesados en las instalaciones respectivas del INIAP. El estado fenológico de frutos maduros, (época de cosecha) tanto en Solanaceae como Car icaeae está muy relacionado con su sistema de cultivo, si es un cultivar mejorado, primitivo o silvestre. Generalmente si las plantas se encuentran cultivadas en los patios de las casas y estas son regadas pueden producir todo el año, pero si se encuentran creciendo en forma silvestre su época de cosecha se limita generalmente al invierno (época lluviosa) de febrero a mayo. De las Car icaceae, la papaya (Carica papaya, L), el babaco (Vasconcellea x heilbornii cv ‘babaco’) y el chamburo (Vasconcellea x heilbornii var. chrysopetala (Heilbor) V. Badillo), son las únicas especies cultivadas comercialmente en el Ecuador, otras especies a veces son comercializadas, pero estas frutas provienen de plantas de patio o de plantas silvestres. Entre las Solanaceae nativas cultivadas comercialmente tenemos el tomate de árbol (Solanum betaceum, Cav.), la naranjilla (Solanum quitoense, Lam), el pepino dulce (Solanum muricatum, Aiton.), el tomate de mesa (Licopersicum esculentum, Mill) y la uvilla (Physalis peruviana , L). Estas especies cultivadas y comercializadas en mayor escala, tienen una oferta permanente de fruta lo que tiene una ventaja comparativa frente a otros frutales de oferta o cosecha estacional. El género Vasconcellea constituido básicamente por lo que se conoce como “caricas de altura”, es muy importante en el sur del país, ya que 12 de la 15 especies reportadas para el Ecuador se encuentran en esta zona y posiblemente dos especies nuevas más. También la familia Solanaceae tiene gran diversidad e importancia en la sierra sur principalmente con su género Solanum (tomate de árbol y naranjilla, entre otros) ya que materiales nativos podrían servir para programas de mejoramiento genético de nuestros frutales. Investigado el conocimiento ancestral de nuestras comunidades, los frutales nativos tienen usos o aplicaciones desde alimenticios, medicinales, industriales hasta ornamentales. Alimenticios, casi la totalidad de los estudiados, principalmente alimentación humana y unos pocos para alimentación animal. En las Car icaceae sus usos pueden ser desde hortícolas como las llamadas col de monte (Vasconcellea monoica y Vasconcellea microcarpa ), medicinal como antiinflamatorios y tranquilizantes (para los nervios) (Vasconcellea cundinamarcensis), Vasconcellea x heilbornii y Carica papaya , usadas sus semillas como laxantes. Como uso ornamental Vasconcellea parviflora por sus flores de colores muy llamativos. La mayoría se usa como fruta fresca, en jugos semielaborados, elaborados y algunos industrializados para extracción de papaina y enzimas proteolíticas (SINAB, ).
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Confirmada la megadiversidad de la región sierra sur del Ecuador, se torna imprescindible su conservación principalmente in situ y el fomento o desarrollo del cultivo de estas especies. Además estos materiales se deben usar en programas de mejoramiento para poner al servicio de la humanidad este legado de la naturaleza que ha recibido el hombre de la parte austral del país.
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2. Identificación del Pr oyecto Código:
IQCV045
Título:
“Diversidad de frutales nativos comestibles Caricaceae – Solanaceae, fenología, usos y recolección de germoplasma en el sur del Ecuador”
Rubro y área temática:
Frutales nativos Medio Ambiente (Agrobiodiversidad).
Fecha de inicio y fin:
Agosto 2000 – Julio 2003
Institución ejecutora:
Instituto Nacional Autónomo AgropecuariasINIAP Estación Experimental Chuquipata Granja Experimental Bullcay
Instituciones colaboradoras:
Universidad del AzuayUDA. Departamento Nacional de Recursos Fitogenéticos y BiotecnologíaDENAREF.
Investigador principal:
Ing. Agr. Claudio Encalada
Investigadores asociados:
Blga. Ximena Palomeque Blgo. Adolfo Verdugo Blga. Sandra Criollo (Tesista) Blga. Denisse Peña. (Tesista)
Colaboradores:
Ing. Catalina Bravo Ing. M. Sc. Carlos Feicán Ing. M. Sc. César Tapia Ing. PhD. Jaime Estrella
de
Investigaciones
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3. Contenido
Pág.
Resumen ejecutivo............................................................................................................ 2 Identificación del Proyecto............................................................................................... 5 Justificación...................................................................................................................... 7 Objetivos........................................................................................................................... 8 Actividades desarrolladas.................................................................................................. 8 Resultados obtenidos......................................................................................................... 16 Discusión de resultados..................................................................................................... 30 Situación inicial y final del grupo meta............................................................................. 33 Estimación de efectos e impactos...................................................................................... 33 Productos del proyecto...................................................................................................... 34 Logros adicionales............................................................................................................. 35 Limitaciones en el desarrollo del proyecto........................................................................ 36 Conclusiones, lecciones aprendidas y recomendaciones................................................... 36 Fecha y firma del investigador principal............................................................................ 38
Lista de cuadr os Cuadro 1. Especies seleccionadas para el análisis molecular............................................ 12 Cuadro 2. Comunidades participantes en los talleres de información y diagnóstico......... 18 Cuadro 3. Diversidad de las familias Car icaceae y Solanaceae del sur del Ecuador....... 19 Cuadro 4. Fenología de la producción de algunas especies de las familias Car icaceae y Solanaceae.................................................................................. 21 Cuadro 5. Germoplasma enviado para su conservación al DENAREF............................. 23 Cuadro 6. Usos de las especies frutales Car icaceae y Solanaceae.................................... 25
Lista de figur as Figura 1. Mapa de ubicación de las zonas prioritarias de estudio...................................... 17 Figura 2. Porcentajes de accesiones de las familias Car icaceae y Solanaceae................. 21 Figura 3. Porcentaje de accesiones por provincias............................................................. 22 Figura 4. Porcentaje de accesiones por especie dentro de la familia Car icaceae.............. 31 Figura 5. Porcentaje de accesiones por especie dentro de la familia Solanaceae.............. 32
Anexos Anexo 1. Formato de colección.......................................................................................... 40 Anexo 2. Matriz fenológica................................................................................................ 41 Anexo 3. Descriptores para Vasconcellea en el sur del Ecuador........................................42 Anexo 4. Matriz para datos etnobotánicos.......................................................................... 49 Anexo 5. Especies no comestibles de la familia Solanaceae..............................................52
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4. J ustificación del Pr oyecto El Ecuador con 256370 km² de extensión, es considerado un país megadiverso con aproximadamente 20000 especies vasculares de gran importancia medicinal y alimenticia para el hombre (Bravo, 1991). De esta amplia diversidad son parte no sólo la vida silvestre, sino también las especies que han sido domesticadas por varias generaciones; incluyéndose la diversidad cultural y étnica (Suárez, 1997). Los bosques montanos en el Ecuador se hallan distribuidos en pequeños parches a lo largo de las dos cordilleras, en estos bosques existen recursos genéticos, parientes silvestres de los cultivos del nuevo mundo que proveen un valioso potencial económico (Debouck y Libreros, 1995). Según Ortega (1991), muchas de las especies frutales son poco domesticadas o en muchos casos aún silvestres. Lamentablemente estos recursos están amenazados por la destrucción de los bosques y la erosión genética, aumentando el riesgo de extinción y/o pérdida de la diversidad. Con la pérdida de esta agrobiodiversidad desaparecen en forma irreparable muchas soluciones a los problemas que amenazan a la población mundial (CIAT, 1998). La riqueza biológica de los países del tercer mundo ha aportado con el 91.1% del germoplasma al Banco Internacional de Recursos Genéticos de Plantas, siendo el 23% proveniente de Latinoamérica. El beneficio es del 15.1% para los países del tercer mundo y el 6.3% para América Latina (Bravo, 1991), esto explica el gran aporte de nuestros países para la alimentación y agricultura. Sin embargo, Jacques Diouf, Director General de la FAO, en 1998 manifiesta que “en el mundo en que vivimos ya no se puede hablar de seguridad alimentaria, 800 millones de personas de los países en desarrollo, de los cuales 200 millones son niños, se encuentran crónicamente desnutridos. La producción alimentaria mundial deberá incrementarse en más de un 75% en los próximos años”. Frente a esta situación es necesario ofrecer a la población alternativas de consumo manteniendo el equilibrio del entorno natural y respetando las prácticas agrícolas tradicionales. Indudablemente los frutales al igual que otros productos nativos tradicionales ofrecen esta ventaja. En el sur del Ecuador, específicamente en la provincia de Loja se han llevado a cabo varias investigaciones con relación a la agrobiodiversidad. Castro (1990), señala que esta provincia tiene una gran variedad de climas térmicos y pluviométricos y esto hace suponer que las especies han evolucionado en forma diferente en cada microclima, dando muchos ecotipos aún desconocidos en el país y en el mundo, lo que ha sido motivo de estudio sobre la abundante variabilidad de especies nativas como son las caricáceas. En este proyecto se amplía el ámbito de la investigación a las provincias del Azuay y Cañar y se trabaja en el tema de frutales nativos, involucrando a las actividades de investigación agrícola nacional, las actividades de recolectar, conservar, multiplicar, evaluar y proyectar sus usos a especies frutícolas en el país. La ejecución de este proyecto permite tener las bases para iniciar y/o fortalecer programas de manejo y conservación in situ y ex situ de los frutales nativos comestibles para emplearlos en primera instancia como fuente de alimento para las comunidades locales y después explotar su uso en programas de mejoramiento, conservación y producción que contribuirán a mejorar el ingreso de los agricultores. La recolección de frutales nativos como germoplasma permite cumplir los objetivos que percibe el Departamento Nacional de Recursos Fitogenéticos (DENAREF), como conservar y servir de fuente de germoplasma para los programas de mejoramiento del INIAP y otras instituciones nacionales, además evaluar, regenerar y usar las colecciones de germoplasma en las estaciones experimentales, comunidades agrícolas y centros de investigación del Ecuador (Mazón, 1998).
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Este estudio involucra también a comunidades indígenas y campesinas, que son fuente primaria de información, personas que a lo largo de muchas generaciones han contribuido al mantenimiento de la agrobiodiversidad. Cabe recalcar que este conocimiento originario se está perdiendo, pues muchas prácticas agrícolas son irrecuperables por la muerte de personas mayores (Espinoza, 1996). Por tanto, el rescate del conocimiento de los frutales bajo los sistemas de cultivo tradicionales que aún quedan en las comunidades de las provincias del Azuay, Cañar y Loja es esencial para futuros programas. 5. Objetivos de la Investigación Determinar la diversidad y fenología de Car icáceas y Solanáceas comestibles silvestres y cultivadas en las provincias del Azuay, Cañar y Loja. Recolectar germoplasma y sistematizar la información etnobotánica obtenida en las diferentes comunidades de las provincias del Azuay, Cañar y Loja. Disponer de la información base para posteriores programas de manejo y conservación in situ y ex situ de los frutales nativos comestibles de las familias Car icaceae y Solanaceae. 6. Actividades desar r olladas 6.1 Recopilación y selección de la infor mación En el transcurso del primer año se realizó la adquisición de material bibliográfico y cartográfico de los diferentes componentes del proyecto (taxonómica, etnobotánica, fenología y recolección de germoplasma) en centros especializados, además se estableció contacto con el International Plant Genetic Resources Institute (IPGRI) , ECOCIENCIA y DENAREF, de las cuales se recibió donaciones de bibliografía. Además se visitaron herbarios, principalmente en las ciudades de Quito y Loja. 6.2 Selección y ver ificación de las zonas de estudio Los puntos de registro y colección de Car icaceae y Solanaceae, se basaron en investigaciones publicadas, muestras botánicas de los herbarios de la Pontificia Universidad Católica del Ecuador (QCA) y de la Universidad Nacional de Loja. A la vez se accedió a la base de datos de las colecciones realizadas en las provincias de Azuay y Cañar por el Herbario Nacional (QCNE) y Herbario Azuay. Una vez ubicados los puntos de colección en las cartas topográficas a escala 1:50000, se procedió a realizar la selección de los sitios donde se tenía la posibilidad de encontrar material para registrar la información de interés. Sin embargo, fue necesario incluir criterios que permitan priorizar los sitios de exploración para llevar a cabo la colección de los materiales en estudio; estos criterios fueron: a. Áreas con vegetación nativa b. Zonas de cultivo tradicionalmente frutícolas c. Comunidades caracterizadas por una mayor conservación del conocimiento tradicional (Ej. Saraguros). d. Estudios y/o datos de registro de las familias Car icaceae y Solanaceae. 6.3 Planificación y ejecución de taller es de infor mación y diagnóstico par ticipativo Los talleres se realizaron en las zonas de estudio seleccionadas, en áreas con vegetación nativa y áreas tradicionalmente frutícolas. Se solicitó la participación de organizaciones comunitarias,
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asociaciones de productores, siendo indispensable la coyuntura institucional del INIAP en las diferentes localidades para la realización de los talleres, ya que de esta manera se obtuvo mayor aceptación y participación de la comunidad. El taller fue denominado “La participación de la comunidad en la investigación”, con la finalidad de destacar la importancia de su colaboración en el proyecto y de comprometerlos en actividades tales como proporcionar la información etnobotánica y en la toma de datos fenológicos. 6.4 Registr o de la diver sidad de Car icaceae y Solanaceae comestibles en el medio natur al y en los sistemas de cultivo Una vez ubicados los puntos de colección, se planificó y coordinó las expediciones con el equipo de trabajo, se procedió a explorar las zonas de interés, en huertos caseros o en la vegetación nativa. Para registrar la diversidad de Car icaceae y Solanaceae en el rango altitudinal de los 1500 – 3000 msnm, fue necesario contar con equipos y materiales como: GPS, equipo fotográfico, libreta de campo, registro para datos pasaporte, etiquetas, podadoras, prensa de herbario, flexómetro , calibrador, entre otros. En los sitios de colección de las muestras se tomaron las correspondientes coordenadas geográficas y una breve descripción del entorno ecológico. 6.4.1 Ejecución de expediciones: toma de datos de diver sidad de Car icaceae y Solanaceae e identificación taxonómica de las especies. Se registró la diversidad de Car icaceae – Solanaceae en la región sur del Ecuador, tomando en consideración sitios aún no explorados, vegetación nativa y huertos familiares. En el primer caso fue necesario la colaboración de un guía. En el campo se recolectó muestras botánicas en el rango altitudinal mayor a 1500 m previsto en el proyecto, sin embargo, se accedió a sitios desde los 700 m, en la cordillera occidental y oriental de los Andes, cubriendo además parte de las provincias de Morona Santiago y Zamora Chinchipe en lugares específicos de los que tuvimos reportes de la existencia de especies de interés para este estudio. En campo se colectó muestras botánicas con los respectivos datos morfológicos de la planta, asociaciones con otras especies y las coordenadas geográficas con un GPS (Magellan). Todos los registros de las muestras botánicas fueron ingresados en una base de datos en Microsoft Access, para facilitar el ordenamiento de información y el posterior etiquetado de las muestras y su respectivo enlace al Sistema de Información Geográfica. 6.5 Registr o de fenología de las especies testigo Durante las primeras salidas de campo se establecieron los contactos con las comunidades principalmente de Bulán, identificando a personas que colaborarían en la toma de datos fenológicos durante un año a los mismos que se les proporcionó la matriz y la respectiva capacitación para la toma de datos. Los talleres de información y diagnóstico participativo, contribuyeron a la selección de agricultores para realizar y cumplir las expectativas del proyecto en cuanto a investigación participativa. El número de copias de la matriz que fue llenada por los agricultores fue de 32, distribuidos en especies tales como: Vasconcellea x heilbornii var. chrysopetala, Vasconcellea x heilbornii cv ´babaco´ , Physalis peruviana . Para registrar la información fenológica se elaboró una matriz en la que mensualmente se registran los datos por el lapso de un año (Anexo 2).
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Conjuntamente con el agricultor (a), se identificaron los individuos o unidades de muestreo de las especies de interés, proporcionándoles herramientas y las debidas instrucciones. 6.6 Recolección de ger moplasma de Caricaceae y Solanaceae comestibles Esta actividad fue encaminada básicamente a recolectar la máxima variabilidad posible de las especies objeto de estudio en las tres provincias. El material recolectado, constituye material vegetativo y semillas. Con estos se implementó la colección viva en la Granja Bullcay del INIAP; y algunas semillas se enviaron al Banco Nacional de Recursos Fitogenéticos y Biotecnología para su conservación ex situ. Para la caracterización morfológica de las especies: V. x heilbornii, V. Cundinamarcensis y V. Stipulata se colectaron las muestras de acuerdo al requerimiento específico de los descriptores y para la caracterización molecular se colectó material vegetativo correspondiente a los brotes terminales. La información obtenida en el campo, específicamente los datos pasaporte de cada accesión se registró utilizando el formato del DENAREF (Anexo 1), el enlace con la muestra botánica y con el material caracterizado, fue ingresada a una base de datos.
6.7 Ejecución de taller es y entr evistas, r egistr o de infor mación etnobotánica La información etnobotánica se registró de manera personalizada con el agricultor/a, utilizando una “matriz etnobotánica”, basada en la que emplea la Universidad del Cauca (Colombia), que a su vez fue tomada de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), y que fue adaptada a los objetivos del componente del proyecto. La información etnobotánica que se registró, involucra aspectos tales como: Uso o valor, conocimiento, manejo y comercialización. En el Anexo 4, se muestra la matriz utilizada. Además se llevó a cabo talleres denominados “La participación de la comunidad en el rescate de conocimientos de los frutales nativos”, en la provincia del Azuay, en las parroquias Bulán y Molleturo esta última constituyó una zona de gran interés para el proyecto, por la diversidad encontrada para las dos familias. En la provincia de Loja en el Cantón Saraguro se realizó el mismo taller con amplia participación de los agricultores de la zona y otros invitados. Esta información ha sido ingresada a una base de datos, dispuesta en una hoja de cálculo (Microsoft Excel). 6.8 Car acter ización mor fológica Esta actividad se llevó a cabo mediante un trabajo de Tesis, previo a la obtención del Título de Bióloga del Medio Ambiente. Para la ejecución de las actividades de campo se utilizaron descriptores con los cuales se obtiene información de datos cualitativos y cuantitativos de cada especie. El descriptor final fue adaptado de acuerdo a los requerimiento de la investigación, teniendo como base diferentes estudios realizados por el IPGRI y en estudios de caracterización morfológica ejecutados por Romero J. & Y. Jiménez (1998) (Anexo 4). Los datos faltantes de la caracterización fueron completados en el laboratorio de la Granja Experimental Bullcay ya que para la obtención de los mismos se requería equipo de mayor precisión. Los resultados de esta actividad se encuentran detallados en el documento de tesis “ Caracterización Morfológica y Colección de Vasconcellea x heilbornii, Vasconcellea cundinamarcensis y Vasconcellea stipulata en la Provincias de Azuay, Cañar y Loja” (Criollo, 2003).
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6.9 Car acter ización Molecular Esta actividad se viene desarrollando a través de un proyecto de tesis de maestría denominado “Implementación de la Técnica de AFLP Aplicada al Estudio de la Diversidad Genética de Caricáceas en el Sur del País”, que nos permitirá conocer con precisión los genotipos de las accesiones promisorias encontrados en el desarrollo del presente proyecto con la utilización de la técnica conocida como Marcadores Moleculares. Inicialmente y durante milenios, el tipaje o clasificación de la variabilidad en las poblaciones se hizo única y exclusivamente en base a caracteres morfológicos (cualitativos y cuantitativos). En los años recientes se han desarrollado nuevas y diversas metodologías para identificar a organismos celulares (animales, plantas y microorganismos), así como a entidades acelulares (virus, viroides y priones). Estas tecnologías se basan en la identificación de las diferencias existentes en determinadas biomoléculas (proteínas o ácidos nucléicos). Son conocidas genéricamente bajo la denominación de “huella digital”, “huella genética”, “tipaje”, “genotipaje” y “mapa genético o peptídico” (del inglés “fingerprinting”). Recientemente también reciben el nombre de “Marcadores Moleculares” (del inglés “Molecular Markers”) . Los avances de la biología molecular durante la década de los 80, han portado una clase nueva de marcadores genéticos que permiten visualizar diferencias tangibles entre las secuencias homologas del ADN de los organismos. Estas diferencias resultan de cambios o arreglos entre los pares de bases que conforman este tipo de molécula, tales como: traslocaciones, inversiones, inserciones o delecciones en regiones homólogas. Este tipo de marcadores detecta variaciones directas a nivel del ADN y tienen ventajas como el hecho de desarrollarse de manera estable, de carecer de efectos pleiotrópicos y sobre todo, de no estar sujetos al ambiente en donde se desarrolla el organismo en estudio, principalmente. Las propiedades mencionadas hacen que estos sean extremadamente útiles, comparados con los análisis a nivel morfológico o de proteínas. Para este análisis se colectaron 92 muestras en las provincias de Azuay, Cañar y Loja, luego se realizaron las extracciones de todas las muestras para finalmente seleccionar de acuerdo a su importancia en base a las características morfológicas, localidad, y calidad del ADN extraído, las extracciones de las muestras que no presentaron una buena cantidad de ADN pero que resultan muy interesantes por sus características morfológicas, se repitieron hasta obtener buenos resultados, todas las muestras fueron evaluadas y tratadas con RnaAsas.
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Cuadro 1. Especies seleccionadas para el análisis molecular. Código Fecha Recolección Nombr e científico 54 07/01/03 V. omnilingua 82 07/01/03 V. parviflora 53 07/01/03 V. omnilingua 35 08/01/03 V. sp 31 08/01/03 V. sp 32 08/01/03 V. sp 34 08/01/03 V. stipulata 46 09/01/03 V. candicans 36 09/01/03 V. stipulata 80 29/01/03 V.sp. 48 29/01/03 V. microcarpa 29 29/01/03 V. sp 43 29/01/03 V.sp. 14 29/01/03 V. sp 49 29/01/03 V. sp 16 04/02/03 V. microcarpa 40 04/02/03 V. microcarpa 5 10/02/03 V. heilbornii 8 10/02/03 V. heilbornii 74 10/02/03 V. heilbornii 23 10/02/03 V. cundinamarcensis 24 10/02/03 V. cundinamarcensis 50 11/02/03 V. cundinamarcensis 25 12/02/03 C. papaya 73 12/02/03 V. stipulata 58 12/02/03 V. heilbornii 81 18/02/03 V. sp 69 18/02/03 V. sp 27 06/03/03 V. sp 52 06/03/03 V. cundinamarcensis 21 03/04/03 V stipulata 17 03/04/03 V. palandensis 66 03/04/03 V. weberbaueri 7 04/04/03 V. candicans 18 04/04/03 V. parviflora 1 04/04/03 V. candicans 20 07/04/03 V. palandensis 19 07/04/03 V. monoica 77 07/04/03 V. palandensis 10 07/04/03 V. weberbaueri 15 23/04/03 V. heilbornii 56 23/04/03 C. papaya 86 07/04/03 V. monoica 88 12/05/03 V. longuiflora 89 12/05/03 V. microc. cf longuiflora 92 26/05/03 V. heilbornii
Localidad San Antonio El Oro 2Km. Zamby San Antonio El Oro Yambala – Vilcabamba Yambala – Vilcabamba Yambala – Vilcabamba Rumishitana – Loja Parroquia Lourdes Ayuma Chuquiribamba – centro Guayllo Molleturo El Olvido – Molleturo Molleturo Molleturo Guayllo Molleturo Molleturo Guarumales Guarumales Bulán – Paute Bulán – Paute Bulán – Paute Bulán – Paute Bulán – Paute Sayausi La Asunción Girón San Fernando Ducur – Cañar Ducur – Cañar Chaucha Barabón Rumishitana – Loja Jardín Botánico – Loja Uritusinga Via Tacamoros Casanga Sosoranga Palanda – Loja Puyo San Andrés cerro Toledo Ayuma Loja Granja Bullcay Granja Bullcay Valladolid. Zamorapalanda Molleturo El Olvido Molleturo El Olvido Zona alta del Oro
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Para obtener marcadores del ADN se usan diferentes métodos. La metodología utilizada para esta actividad implica: Extracción Los problemas en el aislamiento de ADN, específicamente de plantas, son la presencia de actividades de enzimas nucleasas tales como la ADNasa y de otras macromoléculas que son aisladas simultáneamente durante el proceso de purificación. El problema de las nucleasas se reduce mediante la remoción de cationes tales como el Magnesio, que es necesario para la actividad de las mismas. Agentes como EDTA, EGTA y fenantrolina, se han usado en diferentes protocolos y a diversas concentraciones, en función de las especies de plantas o de animales analizados. Además detergentes como el deodecil sulfato de sodio (SDS) frecuentemente se utilizan para inhibir la actividad de las enzimas. Frecuentemente se encuentran macromoléculas no deseables asociadas al ADN, que crean dificultades en la técnica de aislamiento del mismo. Un reactivo utilizado en varios procedimientos es el bromuro de hexadeciltrimetilamonio (CTAB), el cual se pega frecuentemente al ADN, desplaza las proteínas y previene la degradación. El CTAB se remueve mediante extracciones con cloroformo, y el DNA permanece en fase acuosa y listo para ser precipitado con etanol. La extracción de ADN se realizó con una combinación de los protocolos de Ferreira & Grattapaglia (1998) y Del Río y Bambey (1993), tal como lo describe Medina et. al. (2003) en su trabajo realizado en Vasconcelleas. AFLPs La tecnología de los Polimorfismos de los Fragmentos de Restricción Amplificados (AFLP) es una técnica para huellas en ADN genómico. Las huellas de ADN son usadas para visualizar los polimorfismos entre muestras. Estas huellas pueden ser usadas como una herramienta para determinar la identidad de una muestra de ADN específica o para evaluar las relaciones entre muestras. Las huellas son también usadas como una fuente para generar marcadores genéticos o identificar marcadores moleculares ligados a características fenotípicas y/o loci genéticos. Muchas técnicas para huellas de ADN han sido desarrolladas en los años pasados y están generalmente basadas en una de las dos estrategias: Huellas basadas en la hibridación clásica: involucra el corte del ADN genómico con endonucleasas de restricción seguido por una separación electroforética de los fragmentos de ADN. Los polimorfismos de los tamaños de los fragmentos de restricción (RFLP) son detectados por hibridación Southern con sondas dirigidas a regiones hipervariables del ADN. Huellas basadas en PCR: Involucra la amplificación in vitro de secuencias de ADN particulares usando primers arbitrarios o específicos y una polimerasa termoestable. Los productos de amplificación son separados por electroforesis y detectados por tinción o el uso de primers marcados. Se incluyen en esta categoría técnicas como: Amplificación aleatoria de ADN polimórfico (RAPD), Huellas de amplificación de ADN (DAF) y PCR con primers arbitrarios (APPCR). La técnica de AFLP (Amplification Fragment Legnth Polymorphism, por sus siglas en inglés) es una combinación de las dos estrategias basada en la amplificación selectiva de un subset de fragmentos de restricción genómicos usando PCR. Al igual que otras técnicas de marcadores, la AFLP inicia con el aislamiento del ADN genómico y su restricción completa con dos endonucleasas distintas. Una de ellas, EcoRI, es una enzima que reconoce 6 pb y corta dentro de ellas, la otra es Mse I, que reconoce y corta dentro de una secuencia de 4 pb. La primer enzima
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corta por ejemplo, al ADN de Arabidopsis cada 2 a 2.5 kb, mientras que Mse I lo hace cada 0.3 a 0.4 kb. A través de la acción combinada de ambas endonucleasas, se genera un gran número de fragmentos cuyas frecuencias son en número descendente: Mse IMseI >>>Mse IEcoRI >>> Eco RIEco RI. La técnica AFLP selecciona únicamente a los fragmentos Mse IEco RI. La restricción es seguida por la ligación de un adaptador específico de doble cadena de 25 a 30 pb a cada lado del fragmento de restricción, dichos adaptadores presentan una pequeña cola 5’. Las secuencias de los adaptadores son reconocidas por iniciadores específicos y complementarios que se unen para dar inicio a la primera amplificación. Sin embargo, si todos los fragmentos de restricción Mse IEco RI se amplifican, el número de productos podría ser muy grande y las ampliaciones analizados serían muy complejos. Por lo que solo una parte de dichos fragmentos de restricción se amplifican selectivamente en la primer etapa, “amplificación preselectiva”. Esta amplificación, se lleva a cabo con el uso de iniciadores que contienen una base extra en el extremo 3’; resultando un conjunto de fragmentos que a más de llevar la secuencia complementaria al adaptador, se complementan a la base extra adicionada. Posteriormente estos productos amplificados, sirven para hacer una segunda selección, que es más rigurosa, en donde se consideran iniciadores con dos o tres bases extras. Los fragmentos resultantes son complementarios, además del iniciador, a las extensiones consideradas, razón por la cual solo una porción del genoma fragmentado es amplificado finalmente. Los productos de la amplificación son separados en geles de poliacrilamida al 6%. Entonces los patrones de las bandas resultantes “fingerprint” pueden ser analizados. Cuando las huellas de ADN de muestras relacionadas son comparadas, bandas comunes, así como bandas diferentes son observadas. Estas diferencias conocidas como polimorfismos del ADN son observadas en huellas digitales por lo demás idénticas. El polimorfismo detectado en las huellas de ADN por restricción puede ser el resultado de alteraciones en la secuencia de ADN incluyendo mutaciones, aboliendo o creando un sitio de restricción, inserciones, delecciones o inversiones entre dos sitios de restricción. Tinción de geles La visualización de las moléculas de ADN, ARN y proteínas separadas mediante electroforesis, se lleva acabo mediante el uso de ciertos compuestos químicos en solución que tienen la capacidad de reconocer a estas macromoléculas en el gel e interaccionar con ellas. Dependiendo del tipo de compuesto químico que se utilice, su visualización puede ser directa o con luz UV. Varios métodos se han desarrollado para tales efectos, el que usamos para este trabajo es el de tinción con sales de plata. Esta técnica de tinción se utiliza para la visualización de proteínas y ácidos nucleicos en geles de poliacrilamida, en donde los iones de plata reaccionan con las macromoléculas a un pH mayor de 10 formando complejos. Durante la reacción, las macromoléculas quedan reducidas y la plata se deposita en los sitios de reducción, por lo que los ácidos nucleico o las proteínas pueden ser fácilmente visualizados. Esta técnica de tinción es altamente sensible a impurezas contenidas en las substancias químicas. Sin embargo la pureza de éstas, provee tinciones reproducibles sobre todo en geles con productos amplificados.
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Protocolos El protocolo utilizado en la presente actividad comprende: a. Extracción: b. Purificación: después de la extracción, se aplicó una purificación adicional basada en el protocolo de Jhingan (1992). c. Evaluación de la extracción d. AFLP: Digestión por restricción del ADN genómico e. Ligación de Adaptadores f. Reacción de Preamplificación g. Amplificación Selectiva h. Electroforesis en gel de Poliacrilamida i. Tinción del Gel en Sales de Plata 6.10 Implementación de un Sistema de Infor mación Geogr áfica SIG Esta actividad se llevó adelante buscando optimizar la información generada en el proyecto utilizando la innovación tecnológica, facilitando así el acceso y conocimiento de la biodiversidad y la utilización de estos datos en futuras investigaciones. La implementación de un sistema de información geográfica se ha desarrollado teniendo como base la información generada por el INFOPLAN y otras fuentes disponibles como la internet. La condición para enlazar la base de datos del herbario como la del germoplasma al SIG son las coordenadas geográficas en UTM y grados, minutos y segundos. Se ha utilizando como Sofware DIVA – GIS y ArcView 3.0; ubicando en los mapas base previamente georeferenciados, los puntos geográficos de colección de las especies de interés, y con ello determinar su distribución altitudinal y espacial, las condiciones ecológicas y topográficas en donde se desarrollan. 6.11 Difusión del pr oyecto Con la finalidad de dar a conocer el proyecto a la comunidad científica, instituciones y sociedad en general, se han llevado adelante las siguientes actividades: Coordinación, texto y edición de un tríptico publicitario en Agosto del 2001. Publicación de un articulo de prensa con el tema: “Potencial Frutícola en el sur del Ecuador”. Diario Mercurio de la ciudad de Cuenca, 16 de agosto del 2001. Presentación de la conferencia “El Uso del SIG como una herramienta para el conocimiento y conservación de frutales nativos (Caricaceae – Solanaceae) en el sur del Ecuador”, en la I Jornada Científica y Técnica de la Producción Animal y Vegetal en la Universidad de Cuenca, el 9 de abril del 2002. Realización de un póster científico cuyo titulo se denomina “EL uso del SIG como herramienta para el conocimiento y conservación de frutales nativos (Caricaceae – Vasconcellea ) en el sur del Ecuador”, 2002. Presentaciones informales a grupos de estudiantes de la Universidad del Azuay, Universidad de Cuenca, Universidad Nacional de Loja, grupos de agricultores, entre otros. Envío de resumen y aceptación del comité técnico para participar en la VIII Congreso Latinoamericano de Botánica, con un poster científico, a realizarse en Cartagena – Colombia, octubre del 2002.
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Realización de una presentación de los resultados preliminares alcanzados por el proyecto en el Atlanta Botanical Garden, Georgia – EEUU, 2003. Presentación en el Congreso Ecuatoriano de Botánica con el tema “Ecogeografía y el Género Vasconcellea en el sur del Ecuador”, agosto 2003. Texto y edición de un catálogo titulado "Frutales Nativos Comestibles Caricaceae y Solanaceae del sur del Ecuador", agosto del 2003. 7. Resultados obtenidos Luego de concluir la presente investigación, se vislumbra nuevas hipótesis que nos llevan a presumir teorías que son analizadas con profesionales de diferentes instituciones y áreas, los mismos que se han interesado en profundizar la investigación en el campo de la botánica, bioquímica, agronomía, entre otros. Se cita como ejemplo el particular interés de la Universidad de Cuenca, a través de la Facultad de Química de realizar el estudio fitoquímico y nutricional de los frutos de tres especies de Vasconcellea , ello manifiesta la proyección futura de los resultados de este proyecto. A continuación presentamos los resultados obtenidos de acuerdo a las actividades desarrolladas. 7.1 Colección de mater ial bibliogr áfico y car togr áfico básico El proyecto cuenta con material bibliográfico básico que se encuentra debidamente registrado, mismo que ha sido donado por instituciones que trabajan en temas afines al proyecto. Además existe material cartográfico que ha facilitado los desplazamientos y ubicación de lugares relacionados con el proyecto. 7.2 Zonas de estudio Luego de la investigación bibliográfica correspondiente, se determinaron zonas de estudio que permitieron obtener valiosa información inherente a especies comestibles de las familias Caricaceae y Solanaceae. Para el efecto se priorizó áreas con vegetación nativa, zonas de cultivo tradicionalmente frutícolas y comunidades caracterizadas por una mayor conservación del conocimiento tradicional. En el siguiente mapa se pueden identificar algunas de las áreas que se consideran prioritarias por la presencia de frutales comestibles de las familias antes mencionadas.
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Figura 1. Mapa de ubicación de las zonas prioritarias de estudio
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7.3 Par ticipación de las comunidades en la ejecución del pr oyecto Es preciso mencionar que el principal resultado que se logró fue captar un particular interés de los agricultores en la conservación de frutales nativos comestibles, especialmente de aquellos que por tradición se mantienen en sus huertos. Es importante recalcar la participación y apoyo de los agricultores/as, que permitió conocer aspectos relacionados a las dos familias Car icaceae y Solanaceae facilitando así su posterior ubicación, descripción y colección.
Cuadro 2. Comunidades participantes en los talleres de información y diagnóstico
PROVINCIA
COMUNIDAD
FECHA
# DE PARTICIPANTES
Azuay
Bulán
7 – abril 01
15
Azuay
Bulán
9 – mayo01
14
Loja
“Las Lagunas”
18mayo01
24
Azuay
Molleturo
31 – mayo 02
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7.4 Registr o de diver sidad de Car icaceae y Solanaceae comestibles en el medio natur al y en los sistemas de cultivo. Identificación taxonómica de las especies La diversidad de especies de las dos familias ha sido registrada a partir de la identificación taxonómica realizada en el campo y/o a través de las muestras botánicas colectadas, catalogadas, prensadas, secadas y congeladas para evitar el ataque de plagas. Las muestras se fijaron en cartulina para su herborización y se encuentran a disposición en el Herbario Azuay; en algunos casos los especimenes se enviaron al Herbario de la Universidad Central bajo la asesoría del Dr. Carlos Cerón Martínez, para su identificación. Se han identificado como especies comestibles, 13 para la familia Car icaceae, representadas casi en su totalidad por el género Vasconcellea, y 18 especies de la familia Solanaceae, representadas por 7 géneros. También se ha identificado y colectado parientes silvestres de los cuáles no se reportan usos comestibles, no obstante, determinadas especies son consideradas de uso potencial utilitario tal es el caso de V. parviflora A.DC., cuyo uso es ornamental. La lista de especies que demuestran la diversidad de Car icaceae – Solanaceae, distribuidas altitudinalmente y espacialmente en las provincias de Azuay, Cañar y Loja, se muestra en el cuadro 3, y una representación gráfica de esta diversidad se observa en las figuras 4 y 5. Cabe mencionar que existen 2 especies de la familia Car icaceae, que pueden constituir nuevas para la ciencia y se han reportado especies identificadas en sitios no explorados en la región surandina del Ecuador. La familia Solanaceae contempla especies aún no identificadas, sin conocer a certeza que se tratan de nuevas, al no contar con un especialista en este taxón. Especies reportadas como no comestibles (Solanaceae) que han sido colectadas en el proyecto se presentan en el Anexo 5.
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El número de colecciones botánicas del proyecto es de 218, siendo la familia Car icaceae con mayor número de colecciones (71%), y la familia Solanaceae con 29%. La provincia que reporta el mayor número de colecciones corresponde a Loja. Las figuras 2 y 3, representan lo señalado. Con el presente proyecto se ha verificado la megadiversidad del Ecuador, especialmente de la zona sur que comprende el área de estudio. Cuadro 3. Diversidad de las familias Car icaceae y Solanaceae del sur del Ecuador
FAMILIA CARICACEAE Nº 1
ESPECIE
ALTITUD
VULGAR
(msnm)
Vasconcellea cundinamarcensis V. Siglalón, Badillo
2
NOMBRE
chamburo, 2000 – 2939
gullán
PROVINCIA Azuay, Cañar y
Nº ACCESIONES 18
Loja
Vasconcellea x heilbornii var. Chamburo, babaquillo, 1720 – 2884
Azuay, Cañar y
chrysopetala (heilbor) V. Badillo
Loja
toronche, babaco de castilla,
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gigacho,
toronche de castilla, siglalón de castilla
Vasconcellea
x
heilbornii
cv Babaco
1709 2884
‘babaco’ 3
Vasconcellea
Azuay, Cañar y
8
Loja
microcarpa subs. Col de monte
800 – 1592
M. Santiago y Z.
5
bacata (Heilborn) V. Badillo
Chinchipe
Vasconcellea microcarpa (Jacq) A. Col de monte, col sacha 1200
Azuay
3
Loja
5
Azuay y Loja
38
Loja
3
DC. subs. microcarpa 4
Vasconcellea candicans (A. Gray) Toronche
1500
A. DC. 5
Vasconcellea stipulata (V. Badillo) Toronche, V. Badillo
6
siglo, 1740 – 2758
chamburo, siglalón
Vasconcellea weberbaueri (Harms)
2860
V. Badillo 7
Vasconcellea
omnilingua
(V. Col de monte
1
Badillo) V. Badillo 8
Vasconcellea
palandensis
(V. Papaillo
1968
Z. Chinchipe
1
Cañar y Azuay
16
1800
Z. Chinchipe
5
Badillo et al.) V. Badillo 9
Vasconcellea sp.
Gullán,
chamburo, 2098 – 2595
sacha gullán 10
Vasconcellea monoica (Desf.) A. Chamburo DC.
11
Vasconcellea parviflora A. DC.
Sacha papaillo
898 – 1300
Loja
10
12
Carica papaya , L
Papaya
