Caracterización física y sensorial de 24 genotipos especiales de cacao Theobroma cacao

Colombia, se destaca como país productor de cacao fino y de aroma, por lo cual, resulta de gran importancia explorar las características físicas y sensoriales de la diversidad genética existente. Para el presente estudio, se seleccionaron 22 genotipos de colecciones de trabajo con atributos productivos sobresalientes y dos testigos comerciales, reconocidos por su productividad y calidad sensorial; las muestras evaluadas fueron tomadas, de acuerdo con un muestreo aleatorio simple y se realizó un proceso de poscosecha homogéneo, controlado e independiente por genotipo, para obtener muestras de cacao seco individuales. Se realizaron análisis físicos al grano de cada genotipo y se preparó licor de cacao con cada una de las muestras obtenidas. Posteriormente, se evaluó cada licor por medio del panel de evaluación sensorial entrenado, donde se identificó y cuantificó la intensidad de atributos básicos, atributos especiales y atributos adquiridos, característicos de cada muestra. La información fue analizada mediante estadística descriptiva y análisis de componentes principales, lo que permitió la identificación de tres genotipos sobresalientes por el índice de grano y el porcentaje de cascarilla. El análisis sensorial evidenció que, en diecisiete genotipos, predominaron los atributos especiales, como herbal, floral, frutal, frutos secos y dulce. Estos resultados son un aporte importante para la selección de nuevas variedades de alta productividad, con características sensoriales de interés para la comercialización, que pueden ser evaluadas en diferentes regiones, para aumentar la disponibilidad genética en futuros programas de renovación y siembra de cacao que está en expansión, en los distintos territorios del país.

Colombia stands out as a country that produces fine and aroma cocoa; therefore, it is of great importance to explore the physical and sensory characteristics of the existing genetic diversity. For the present study, 22 genotypes from working collections with outstanding productive attributes and two recognized commercial controls were selected and evaluated for its productivity and sensory quality; the evaluated samples were taken according to a simple random sampling and a homogeneous, controlled, and independent post-harvest process was carried out by genotype, to obtain individual dry cocoa samples. Physical analyzes were carried out on the grain of each genotype and cocoa liquor was prepared with each of the samples obtained. Subsequently, each liquor was evaluated by means of the trained sensory evaluation panel, where the intensity of basic attributes, special attributes and acquired attributes characteristic of each sample was identified and quantified. The information was analyzed through descriptive statistics and principal component analysis, which allowed the identification of three outstanding genotypes by the grain index, and the husk percentage. The sensory analysis showed that, in seventeen genotypes, special attributes predominated such as: herbal, floral, fruity, dried fruit and sweet. These results are an important contribution for the selection of new high productivity varieties with sensory characteristics of interest for commercialization, which can be evaluated in different regions, to increase genetic availability in future renewal and planting programs of cocoa that is expanding in the different territories of the country.

Evaluación de cultivares de arroz (Oryza sativa L.) de Vietnam, para su introducción en Cuba

Con el objetivo de evaluar la diversidad fenotípica de ocho cultivares de arroz (Oryza sativa L.) procedentes de Vietnam, para su introducción en los programas de mejora y en la producción en Cuba, apoyados en caracteres morfoagronómicos y técnicas de análisis multivariado, fue desarrollado este trabajo en la Unidad Científico Tecnológica de Base "Los Palacios", perteneciente al Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas de Cuba. Los cultivares vietnamitas se sembraron en campo junto a los comerciales INCA LP-5 e INCA LP-7, para ser caracterizados agronómicamente con la utilización de 29 descriptores cualitativos y 22 cuantitativos. Los resultados mostraron que 16 caracteres cualitativos resultaron homogéneos para los ocho cultivares procedentes de Vietnam y los dos cultivares comerciales cubanos, la asociación entre varios caracteres cuantitativos reafirma la influencia que ejercen algunos componentes sobre el rendimiento, los que son considerados como marcadores para la selección, tres cultivares de procedencia vietnamita (GL301, LCG3-4 y DS1) no pueden ser utilizados en la producción arrocera en Cuba, por su susceptibilidad a Tagosodes. Todos los cultivares mostraron resistencia a Rhizoctonia solani y Sarocladium oryzae y dos (GL 301 y LTH 31) fueron susceptibles a Pyricularia grisea. Los cultivares OM6976, OM5451 y OM8087 alcanzaron valores altos de rendimiento, por lo que pudieran ser utilizados, como progenitores en los programas de mejora, así como cultivares comerciales.

With the objective of evaluating the phenotypic diversity of eight rice cultivars (Oryza sativa L.) from Vietnam, for their introduction in breeding programs and production in Cuba, supported by morphoagronomic characters and multivariate analysis techniques, this work was developed in Scientific and Technological Base Unit belonging to the National Agricultural Sciences Institute of Cuba. The Vietnamese cultivars were planted in the field together with the commercial cultivars INCA LP-5 and INCA LP-7, to be characterized agronomically with the use of 29 qualitative and 22 quantitative descriptors. The results showed that 16 qualitative characters were homogeneous for the eight cultivars from Vietnam and the two Cuban commercial cultivars, the association between various quantitative characters reaffirms the influence exerted by some components on yield, which are considered as markers for selection. Three cultivars of Vietnamese origin (GL301, LCG3-4 and DS1) cannot be used in Cuban rice production, due to their susceptibility to Tagosodes. All cultivars showed resistance to Rhizoctonia solani and Sarocladium oryzae and two (GL 301 and LTH 31) were susceptible to Pyricularia grisea. The OM6976, OM5451 and OM8087 cultivars reached high yield values, so they could be used as parents in breeding programs, as well as commercial cultivars.

Calidad de forraje y almidón en 10 clones de batata Ipomoea batatas (L.) Lam / Forage and starch quality in 10 sweet potato clones Ipomoea batatas (L.) Lam

RESUMEN La batata Ipomoea batatas (L.) Lam. es una manifestación de la biodiversidad silvestre y cultivada del Neotrópico, caracterizada por hojas anchas y tubérculos feculentos. La especie es objeto de investigación, por su amplio uso e importancia en regiones tropicales y subtropicales, por sus propiedades nutricionales y aporte energético, convirtiéndose en un recurso imprescindible para la seguridad alimentaria. El objetivo de esta investigación fue evaluar el rendimiento agronómico, en valor relativo del forraje (VRF) y rendimiento y calidad de almidón, en tubérculos de batata. Se evaluaron 10 clones seleccionados por alta materia seca en tubérculos, con un diseño de bloques completos al azar, con 3 repeticiones y 6 plantas por repetición. Se destacó el clon 440-078, con un VRF de 133,07 y por el alto rendimiento de tubérculos los clones 440-656 y 440-621, considerados como materiales promisorios para calidad del tubérculo; este último presentó el peso de tubérculo más alto en las tres categorías identificadas A, B y C. El clon Tainung-66, se posicionó con -1.53 de ISP, asociado con bajos valores de fibra (28,9 y 20,25 de FDN y FDA, respectivamente), que le confieren una digestibilidad burda del tubérculo del 72 %. Además, se determinaron diferencias significativas (p <0,05), en las propiedades de empastamiento del almidón, con superioridad del clon 440-016, por sus características retrogradantes, con 221 cP y el clon Tainug-66, por su estabilidad teniendo en cuenta la viscosidad.

ABSTRACT The sweet potato Ipomoea babatas (L.) Lam., is a manifestation of the wild and cultivated Neotropical biodiversity, characterized by leaves with value as forage and starchy tubers, it is the object of research for its wide use and importance in tropical and subtropical regions, for its nutritional properties and contribution energy, becoming an essential resource for food security. The agronomic yield was evaluated in relative forage value (RFV), yield, and starch quality in sweet potato tubers. 10 clones selected for high dry matter in tubers were evaluated, with a randomized complete block design with 3 repetitions and 6 plants per repetition. Clone 440-078 stood out with an RFV of 133.07 and due to its high performance in tubers, clones 440-656 and 440-621, considered as promising materials for tuber quality, the latter presented the highest tuber weight in the three identified categories A, B, and C. The Tainung-66 clone is positioned in first place with -1.53 ISP associated with low fiber values (28.9 and 20.25 of NDF and ADF respectively), which give it a gross tuber digestibility of 72 %. Significant differences (p <0.05) in starch plastering properties were determined, with superiority at clone 440-016 for its retrograde characteristics with 221 cP and the Tainug-66 clone for its stability taking into account the maximum viscosity (Vm) and the viscosity of the cold paste (VPF) with 730 cP and 738 cP respectively.

Biofortified sweet potatoes as a tool to combat vitamin A deficiency: Effect of food processing in carotenoid content

ABSTRACT The supply of food products that present adequate nutritional quality is extremely important for maintaining the health of the population. Thus, different techniques have been used to obtain biofortified foods, with the aim of combating malnutrition caused by the absence of essential micronutrients, especially in the poorest populations. This review presents an overview of biofortification, with an emphasis on orange-flesh sweet potatoes (OFSP), and points out the effects of food processing on nutritional compounds. The identification of cultivars and biofortification actions to obtain biofortified OFSP by conventional breeding are presented as affordable strategies to supply β-carotene to alleviate vitamin A deficiency, without having ethical dilemmas related to transgenics. Studies using OFSP have shown promising results in obtaining foods with high levels of carotenoids. However, biofortified species must be validated for crop production viability, target micronutrient bioavailability and bioaccessibility, as well as the effect of processing on nutrients, so that the benefits to human health are effectively achieved.

RESUMEN El suministro de alimentos que presenten una adecuada calidad nutricional es de suma importancia para el mantenimiento de la salud de la población. Así, se han utilizado diferentes técnicas para la obtención de alimentos biofortificados, con el objetivo de combatir la desnutrición provocada por la ausencia de micronutrientes esenciales, especialmente en las poblaciones más pobres. Esta revisión presenta una descripción general de la biofortificación, con énfasis en los camotes de pulpa anaranjada (BDPA), y señala los efectos del procesamiento de alimentos sobre los compuestos nutricionales. La identificación de cultivares y acciones de biofortificación para obtener BDPA biofortificado por mejoramiento convencional se presentan como estrategias accesibles para aportar β-caroteno para aliviar la deficiencia de vitamina A, sin presentar dilemas éticos relacionados con los transgénicos. Los estudios que utilizan BDPA han mostrado resultados prometedores en la obtención de alimentos con altos niveles de carotenoides. Sin embargo, las especies biofortificadas deben validarse no solo por la viabilidad de la producción vegetal, sino también por la biodisponibilidad y bioaccesibilidad del micronutriente objetivo, así como el efecto del procesamiento sobre los nutrientes, de modo que los beneficios para la salud humana se logren de manera efectiva.

The impact of molecular genetics in plant breeding: realities and perspectives / El impacto de la genética molecular en el mejoramiento genético vegetal: realidades y perspectivas

Even when conventional breeding was effective in achieving a continuous improvement in yield, Molecular Genetics tools applied in plant breeding contributed to maximize genetic gain. Thus, the use of DNA technology applied in agronomic improvement gave rise to Molecular Breeding, discipline which groups the different breeding strategies where genotypic selection, based on DNA markers, are used in combination with or in replacement of phenotypic selection. These strategies can be listed as: marker-assisted selection; marker-assisted backcrossing; marker assisted recurrent selection; and genomic selection. Strong arguments have been made about the potential advantages that Molecular Breeding brings, although little has been devoted to discussing its feasibility in practical applications. The consequence of the lack of a deep analysis when implementing a strategy of Molecular Breeding is its failure, leading to many undesirable outcomes and discouraging breeders from using the technology. The aim of this work is to trigger a debate about the convenience of the use of Molecular Breeding strategies in a breeding program considering the DNA technology of choice, the complexity of the trait of agronomic interest to be improved, the expected accuracy in the selection, and the demanded resources.

El mejoramiento convencional ha sido efectivo para lograr una mejora continua en el rendimiento; sin embargo las herramientas de Genética Molecular aplicadas en el fitomejoramiento han contribuido a maximizar la ganancia genética. Es así que el uso de la tecnología de ADN aplicada en la mejora agronómica dio lugar al Mejoramiento Molecular, disciplina que agrupa las diferentes estrategias en las que la selección genotípica, basada en marcadores de ADN, es utilizada en combinación con, o bien en reemplazo de, la selección fenotípica. Estas estrategias se pueden clasificar como: selección asistida por marcadores; retrocruzamiento asistido por marcadores; selección recurrente asistida por marcadores; y selección genómica. Se han presentado fuertes argumentos sobre las potenciales ventajas que aporta el mejoramiento molecular, aunque poco se ha dedicado a discutir la viabilidad de su aplicación práctica. La consecuencia de la falta de un análisis profundo al implementar una estrategia de este tipo puede ser su fracaso, lo que puede derivar en resultados indeseables, desalentando a los fitomejoradores a usar la tecnología. El objetivo de este trabajo es propiciar un debate sobre la conveniencia del uso práctico de estrategias de mejoramiento molecular teniendo en cuenta la tecnología de ADN elegida, la complejidad del rasgo de interés agronómico que se quiere mejorar, la precisión esperada en la selección y los recursos demandados.

Descifrando las moléculas ocultas en las sombras grises de la resistencia cuantitativa a patógenos / Unraveling the molecules hidden in the gray shadows of quantitative disease resistance to pathogens

ABSTRACT One of the most challenging questions in plant breeding and molecular plant pathology research is what are the genetic and molecular bases of quantitative disease resistance (QDR)?. The scarce knowledge of how this type of resistance works has hindered plant breeders to fully take advantage of it. To overcome these obstacles new methodologies for the study of quantitative traits have been developed. Approaches such as genetic mapping, identification of quantitative trait loci (QTL) and association mapping, including candidate gene approach and genome wide association studies, have been historically undertaken to dissect quantitative traits and therefore to study QDR. Additionally, great advances in quantitative phenotypic data collection have been provided to improve these analyses. Recently, genes associated to QDR have been cloned, leading to new hypothesis concerning the molecular bases of this type of resistance. In this review we present the more recent advances about QDR and corresponding application, which have allowed postulating new ideas that can help to construct new QDR models. Some of the hypotheses presented here as possible explanations for QDR are related to the expression level and alternative splicing of some defense-related genes expression, the action of "weak alleles" of R genes, the presence of allelic variants in genes involved in the defense response and a central role of kinases or pseudokinases. With the information recapitulated in this review it is possible to conclude that the conceptual distinction between qualitative and quantitative resistance may be questioned since both share important components.

RESUMEN Una de las preguntas más desafiantes del fitomejoramiento y de la fitopatología molecular es ¿cuáles son las bases genéticas y moleculares de la resistencia cuantitativa a enfermedades?. El escaso conocimiento de cómo este tipo de resistencia funciona ha obstaculizado que los fitomejoradores la aprovecharlo plenamente. Para superar estos obstáculos se han desarrollado nuevas metodologías para el estudio de rasgos cuantitativos. Los enfoques como el mapeo genético, la identificación de loci de rasgos cuantitativos (QTL) y el mapeo por asociaciones, incluyendo el enfoque de genes candidatos y los estudios de asociación amplia del genoma, se han llevado a cabo históricamente para describir rasgos cuantitativos y por lo tanto para estudiar QDR. Además, se han proporcionado grandes avances en la obtención de datos fenotípicos cuantitativos para mejorar estos análisis. Recientemente, algunos genes asociados a QDR han sido clonados, lo que conduce a nuevas hipótesis sobre las bases moleculares de este tipo de resistencia. En esta revisión presentamos los avances más recientes sobre QDR y la correspondiente aplicación, que han permitido postular nuevas ideas que pueden ayudar a construir nuevos modelos. Algunas de las hipótesis presentadas aquí como posibles explicaciones para QDR están relacionadas con el nivel de expresión y el splicing alternativo de algunos genes relacionados con la defensa, la acción de "alelos débiles" de genes R, la presencia de variantes alélicas en los genes implicados en la respuesta de defensa y un papel central de quinasas o pseudoqinasas. Con la información recapitulada en esta revisión es posible concluir que la distinción conceptual entre resistencia cualitativa y cuantitativa puede ser cuestionada ya que ambos comparten importantes componentes.

La diversidad genética y la variabilidad genética: dos conceptos diferentes asociados al germoplasma y al mejoramiento genético vegetal / Genetic diversity and genetic variability: two different concepts associated to plant germplasm and breeding

En este trabajo se diferencian a los recursos fitogenéticos in situ y ex situ para protección y conservación, de aquellos recursos que colecciona, mantiene y utiliza el hombre para su subsistencia desarrollando variedades cultivadas obtenidas por cualquier método de selección artificial. La imprecisión, confusión y distorsión encontradas en muchos trabajos relacionados al tema aquí planteado, con respecto a la terminología, su significado, sus alcances y sus consecuencias, motivaron el desarrollo de este trabajo de opinión. En mejoramiento, las colecciones de trabajo son utilizadas como una fuente de variabilidad y adaptación. En ese proceso de obtención de cultivares, indefectiblemente, se utiliza sólo una parte de la variabilidad genética del inicio, que se restringe en cada ciclo selectivo. La confusión mencionada con respecto a la pérdida de variabilidad genética se debe a que las mayores probabilidades de éxito en un programa de mejoramiento estarán asociadas a la disponibilidad de una amplia variabilidad genética en la colección de trabajo base del mejoramiento y no en el cultivar obtenido. La diversidad genética se conserva y protege en otro ámbito y con otras disciplinas. La variabilidad genética se re-utiliza y elimina selectivamente para obtener nuevos cultivares en los procesos de selección artificial. El hombre, al obtener variedades primitivas o nuevos cultivares modernos, siempre perdió variabilidad genética con respecto a la población que le dio origen, como consecuencia del mismo proceso selectivo. Ante ese contexto, respetando la biodiversidad, se puede mantener la productividad agrícola a largo plazo con el aporte concreto del mejoramiento genético.

This paper differentiates plant genetic resources maintained in situ and ex situ for protection and conservation, from those resources that man collects, maintains and uses for his subsistence by developing cultivated varieties through any artificial selection method. The imprecision, confusion and distortion found in many papers related to the issue raised here with respect to terminology, its meaning, its scope and its consequences, motivated the development of this opinion work. In plant breeding working collections are used as a source of variability and adaptation. In this process, unfailingly, only a part of the genetic variability is used, which is restricted in each selective cycle since the purpose of this process is to obtain new cultivars. In the selection process there is always a loss of genetic variability with respect to the population that gave rise to it. The confusion mentioned with respect to the loss of genetic variability resides in the following: the greater probabilities of success in a plant breeding program will be associated to the availability of a wide genetic variability in the starting elite collection and not in the obtained cultivar. One of the reiterated concepts attributes the loss of genetic variability to the advent of new cultivars and the narrow genetic base that they represent. The loss of genetic variability is a consequence of the achievement of genetic progress in plant breeding. In this context, the respect for diversity in protected areas and agrobiodiversity in agricultural areas, is the way for producing profitable yields while maintaining the long-term productivity as a result of the implementation of plant breeding.

Estudios de transformación genética en arveja voluble cultivar Santa Isabel / Genetic transformation study in climbing pea Santa Isabel cultivar

Se probaron diferentes alternativas de transformación genética en arveja cultivar "Santa Isabel" con el fin de estudiar los factores que afectan el proceso. Se emplearon los métodos de infiltración mediante vacío, infección directa de explantes, transformación de polen, y microinyección de ovarios. La prueba histoquímica de expresión gus fue escogida como método de análisis en la determinación de transformantes positivos. Con las metodologías empleadas se detectaron puntos azules en el tejido vegetal, lo cual indica la expresión transitoria del transgen en los explantes utilizados. Los resultados obtenidos sugieren que la transformación genética en arveja cultivada en Colombia puede ser utilizada para la introducción de genes de interés como apoyo a los procesos de mejoramiento genético.

Different genetic transformation alternatives were tested in pea, "Santa Isabel" cultivar, with the purpose of studying the factors that affect the process. The methods of infiltration with vacuum, direct infection of the explants, pollen transformation and ovary microinjection were used. The hystochemical test of the gus expression was chosen as analysis method in the determination of positive transformants. With the used methodologies, blue spots in the plant tissue were detected, which indicates transient expression of the transgene in utilized explants. The obtained results suggest that the genetic transformation in pea genotypes planted in Colombia can be utilized for the introduction of genes of interest as support to genetic improvement.

CARACTERIZACIÓN MOLECULAR DE CLONES DE Theobroma cacao L, POR MEDIO DE MARCADORES MOLECULARES MICROSATÉLITES / Theobroma cacao L. CLONES MOLECULAR CHARACTERIZATION USING MOLECULAR MICROSATELLITE MARKERS

Theobroma cacao L. es la única especie del género Theobroma que se explota comercialmente en grandes extensiones, registrando en la actualidad una amplia distribución mundial, a través de programas de desarrollo directamente influenciados por factores vinculados al mercado y por los intereses de productores, comerciantes, industriales y consumidores. En este estudio se evaluaron 12 clones de cacao por medio de marcadores moleculares utilizando 10 secuencias microsatélites (SSRs), como un estudio piloto antes de un ensayo a mayor escala. Los datos se procesaron mediante el programa Power Marker Versión 3.25. Se estimaron las frecuencias alélicas y luego se generó una matriz de distancias genéticas basada en el coeficiente de Nei. Utilizando el algoritmo de agrupamiento UPGMA se generó el dendrograma correspondiente. El análisis de diversidad mostró un índice de diversidad genética total de 0,6944 considerado intermedio para los materiales evaluados. La estimación de la heterocigosidad promedio fue de 0,58579 y de promedio del contenido de información polimórfica de 0,6523. En este estudio los marcadores mTcCIR6, mTcCIR25, mTcCIR26 y mTcCIR12 son los más informativos y polimórficos. Se recomienda relacionar los resultados de diversidad genética con caracteres morfo-agronómicos y de patogenicidad en los distintos clones de cacao a fin de consolidar estrategias eficaces de mejoramiento y control de enfermedades.

Theobroma cacao L. is the only Theobroma species that is commercially exploited in enormous extensions, registering presently wide distribution worldwide through development programs directly influenced by factors linked to the market and the producers, traders, industrials, and consumers’ interests. In this study 12 cacao clones were evaluated by means of molecular markers using 10 microsatellite sequences (SSRs) as a pilot study before a test at a greater scale. The data were processed using the Power Maker Version 3.25 program. The allelic frequencies were stimated and a genetic distance matrix was developed based on the Nei coefficient. Using the UPGMA grouping algorithm the corresponding dendrogram was generated. The diversity analysis showed a total genetic diversity index of 0.6944 considered intermediate for the materials evaluated. The average heterozygocity estimate was 0.58579 and the average polymorphic information content was 0.6523. In this study markers mTcCIR6, mTcCIR25, mTcCIR26 and mTcCIR12 are the most informative and polymorphic ones. It is recommended to relate the genetic diversity results with morpho-agronomic and pathogenicity characters in the different cacao clones in order to consolidate efficient strategies for disease improvement and control.