Caracterizacion de plantas de chicozapote (Manilkara zapota (L.) P. van Royen) de la coleccion del CATIE, mediante el uso del analisis multivariado

Multivariate analysis of plants sapodilla (Manilkara zapota (L.) p. van Royen) collection of CATIE´s

Resúmenes

Efetuou-se a caracterização de plantas de sapotilha da coleção do CATIE com base em características qualitativas e quantitativas. Foram consideradas, no presente estudo, 49 variáveis, sendo 31 quantitativas e 18 qualitativas. Para a análise estatística dos dados, utilizou-se da análise de conglomerados, análise discriminante, discriminante canônica, provas F para características quantitativas e chi2 para as qualitativas. As 13 plantas avaliadas formaram três grupos, com quatro, seis e três plantas, respectivamente. Para estes agrupamentos, a prova F indicou somente seis características significativas entre os grupos das 31 avaliadas: diâmetro do fruto, diâmetro da polpa, rendimento do fruto, largura da folha, acidez e glicose. chi2 apontou apenas a forma do fruto como diferente entre os três grupos das 18 avaliadas.

Recursos fitogenéticos; Sapotaceae; análises de conglomerados; análises discriminante

CATIE´s sapodilla collection was systematically characterized, based on quantitative and qualitative characteristics. Statistical cluster and discriminate analysis, canonical discriminate, and F test for quantitative variables and chi2 for qualitative variables. The 13 trees of chicozapote formed three groups, each one with four, six and three trees. For this grouping, the F test indicated only six significant characteristics, out of the 31 evaluated. The chi2 showed that only fruit shape was different for the three groups.

Phytogenetic resources; Sapotaceae; cluster analysis; discriminant analysis

Recursos fitogenéticos; Sapotaceae; análises de conglomerados; análises discriminante

Phytogenetic resources; Sapotaceae; cluster analysis; discriminant analysis

Caracterizacion de plantas de chicozapote (Manilkara zapota (L.) P. van Royen) de la coleccion del CATIE, mediante el uso del analisis multivariado¹

Multivariate analysis of plants sapodilla (Manilkara zapota (L.) p. van Royen) collection of CATIE´s

Aderaldo Batista Gazel Filho²

Embrapa Amapá, Caixa Postal 10. CEP 68902-280. Macapá, Amapá, Brasil

^{Dirección para correspondencia}

RESUMO

Efetuou-se a caracterização de plantas de sapotilha da coleção do CATIE com base em características qualitativas e quantitativas. Foram consideradas, no presente estudo, 49 variáveis, sendo 31 quantitativas e 18 qualitativas. Para a análise estatística dos dados, utilizou-se da análise de conglomerados, análise discriminante, discriminante canônica, provas F para características quantitativas e c² para as qualitativas. As 13 plantas avaliadas formaram três grupos, com quatro, seis e três plantas, respectivamente. Para estes agrupamentos, a prova F indicou somente seis características significativas entre os grupos das 31 avaliadas: diâmetro do fruto, diâmetro da polpa, rendimento do fruto, largura da folha, acidez e glicose. c² apontou apenas a forma do fruto como diferente entre os três grupos das 18 avaliadas.

Termos para indexação: Recursos fitogenéticos, Sapotaceae, análises de conglomerados, análises discriminante.

ABSTRACT

CATIE´s sapodilla collection was systematically characterized, based on quantitative and qualitative characteristics. Statistical cluster and discriminate analysis, canonical discriminate, and F test for quantitative variables and c² for qualitative variables. The 13 trees of chicozapote formed three groups, each one with four, six and three trees. For this grouping, the F test indicated only six significant characteristics, out of the 31 evaluated. The c² showed that only fruit shape was different for the three groups.

Index Terms: Phytogenetic resources, Sapotaceae, cluster analysis, discriminant analysis.

INTRODUCCIÓN

Las regiones tropicales presentan una gran riqueza de recursos fitogenéticos, los cuales son utilizados de diversas maneras para incorporar bienes y/o servicios para los habitantes de esas regiones. Entre los frutales de América Tropical, se destacan la familia de las sapotáceas, que además de ofrecer frutos nutritivos, también producen chicle, maderas y medicinas. La familia de las sapotáceas presenta varias especies importantes de frutales: chicozapote Manilkara zapota (L.) P. van Royen; zapote Pouteria sapota (Jacq.) H. E. Moore & Stearn; caimito Chrysophyllum cainito L.; canistel Pouteria campechiana HBK Baehni; abiu Pouteria caimito (Ruíz & Pavón) Radlkofer; abiu grande Pouteria macrocarpa (Martius) Dietrich; zapote injerto Pouteria viridis (Pittier) Cronquist y pan de la vida Pouteria glomerata.

Clement et al. (1989) indican que algunas especies de los géneros Pouteria y Manilkara están fuertemente amenazadas por los procesos de erosión genética, ya que ofrecen madera de buena o razonable calidad. Según revisión bibliográfica de algunos cultivos por parte del IICA (1989) menciona que el zapote es una especie que está desapareciendo. Sin embargo Alcántara et al., (1992) afirma que las especies Pouteria mammosa, P. viridis y P. glomerata no tienen problema de erosión genética.

La pérdida de la diversidad biológica persiste en el mundo, principalmente debido a la destrucción de los habitats, al exceso de cultivo, la contaminación y la desacertada introducción de plantas y animales en medio ajeno. Urgen intervenciones decididas con miras a la conservación y mantenimiento del material genético, las especies y el ecosistema. Es imprescindible formular estrategias para preservar y utilizar de modo sostenible la diversidad biológica, como estrategia general del desarrollo a largo plazo (Keating, 1992).

De este modo, la conservación de germoplasma vegetal es necesaria, puesto que proyecciones de la Conservación de la Naturaleza y Recursos Naturales (IUCN) y del Fondo Mundial de la Naturaleza (WWF) indican que para mediados del siglo XXI alrededor de 60.000 especies de plantas, el equivalente a 25% de las especies del planeta, estarán extintas o cerca de eso (Azurdia et al., 1995c).

La caracterización de una colección de germoplasma consiste en registrar aquellas características cualitativas y cuantitativas que son altamente heredadas, que pueden ser fácilmente observadas, así como expresadas en la mayoría de los ambientes. Según Querol (1988), caracterización es la toma de los datos mayormente cualitativos, para describir y así diferenciar accesiones de una misma especie. La caracterización sistemática (Marquez, 1992) permite conocer la variación dentro de las colecciones y seleccionar los genotipos más aptos para cultivarlos. En general la evaluación, bajo diferentes condiciones ambientales, busca propósitos más específicos, como rendimiento, resistencia a enfermedades, sequía; mientras que la descripción sistemática (un sólo ambiente) busca propósitos múltiples, como características taxonómicas y agronómicas (Morera, 1981).

La literatura reporta varios lugares como centro de origen del chicozapote, estos son: México (IICA, 1989), de México a Costa Rica (León, 1987), del sur de México, Guatemala y Honduras (Geilfus, 1994). Azurdia et al. (1995a y b) relatan que la especie es originaria de Mesoamérica, donde crece en forma silvestre en el bosque; mientras, que para Cavalcante (1991), el origen está comprendido entre el Sur de México y Costa Rica, lo que realmente sería Mesoamérica.

A este árbol (Romahn, 1982) los antiguos mayas le dieron importancia como fuente de madera, goma de mascar y fruto, tratando de conservarlo y protegerlo, al grado tal de que al efectuar la "roza - tumba - quema - siembra" evitaban eliminar los chicozapotes del bosque. Reining et al. (1992), relatan que la extración de chicle ha sido una importante fuente de trabajo en El Petén, Guatemala y antes de 1970 las exportaciones de chicle generaron más ingresos que cualquier otra actividad; por su parte, el chicle es el más lucrativo de los productos no maderables del bosque. El chicozapote es uno de los mejores frutos de las regiones tropicales (Calzada Benza, 1980; Geilfus, 1994; Gomes, 1990). Según Geilfus (op. cit.), la fruta contiene 14% de azúcar y es rica en cálcio (28 mg por 100 g); hierro (2 mg) y fósforo (27 mg). La pulpa, cáscara y semilla representan 79%, 15% y 5%, respectivamente en relación al peso total de los frutos (Avilan et al., 1980); el contenido de humedad de los frutos enteros (78%) es bastante similar al de la pulpa (80%).

El presente trabajo tuvo como objetivos: caracterizar accesiones de chicozapote de la colección del CATIE en base a caracteres agronómicos, morfológicos y de calidad; definir características discriminantes que permitan diferenciar genotipos dentro de la colección y diferenciar grupos de variación genética dentro de la colección usando las técnicas de análisis multivariado.

MATERIALES Y METODOS

La colección de chicozapote está sembrada en los jardines botánicos de Cabiria 6 y 7, del CATIE, que está ubicado geográficamente a 9053' de Latitud N y 83039' de Longitud E. La altitud es de 602 msnm y el valle presenta una temperatura promedio anual de 22.30C, con una precipitación promedio anual de 2600 mm. Los meses de enero, febrero y marzo presentan los menores índices de precipitación; la humedad relativa del aire es de 90%. De acuerdo con la clasificación de zonas de vida de Holdridge, el valle es del tipo "Bosque muy húmedo premontano" (Holdridge, 1987).

Las plantas fueron introducidas al banco de germoplasma entre 1976 y 1981. Se evaluaron 13 árboles, siendo 5 procedentes de Guatemala, 5 de México, 2 de Costa Rica y 1 de los Estados Unidos.

El manejo agronómico de la colección ha sido de chapias regulares de la cobertura de gramíneas, con "parchoneos" de herbicidas alrededor de cada árbol. Se aplica una dosis de fertilizante de 1 kg de la fórmula 18-5-15-6-2 en mayo, 500 g de nitrato de amonio en diciembre y 1 kg de la fórmula 18-5-15-6-2 en octubre.

El análisis químico fue realizado en el Centro de Investigación de Tecnología de alimentos (CITA) de la Universidad de Costa Rica (UCR). La metodología empleada, fue de la "Association of Official Analytical Chemists" (AOAC; Helrich, 1990), que es rutinaria en este Centro. Con la excepción de pH, brix, índice de madurez y acidez, todos los otros parámetros de laboratorio son expresados en porcentaje.

Para la caracterización, fue usada la lista de descriptores adaptada de Morera (1987), que se encuentra en el Cuadro 1. Para el análisis de los datos se usó el Análisis de Conglomerados del paquete estadístico SAS (SAS, 1988). Inicialmente se procedió a la estandarización de las variables, para que los resultados presentados no dependiesen de las unidades de medida y para que todas las variables fuesen consideradas con el mismo peso. La fórmula usada para la estandarización fue la usual:

; donde,

Z = variable transformada

X = valor original de la variable

= promedio

s = varianza

El análisis de conglomerados fue realizado utilizando la distancia Euclideana definida por la siguiente fórmula:

; donde,

dij = distancia entre los individuos i y j

xik = valor de la variable k en el individuo i

xjk = valor de la variable k en el individuo j

Para el agrupamiento de las introducciones se utilizó el método de Ward, el cual calcula la varianza dentro de los conglomerados y la minimiza. En cada paso, este método busca encontrar aquellos dos grupos cuya unión produzca el mínimo incremento en la suma de cuadrados total del error dentro del grupo (Lopez, 1991). Como criterio de agrupamiento de selección del número óptimo de grupos se utilizó la pseudo t2. Se utilizó un análisis discriminante (opción crossvalidate) para verificar el agrupamiento formado por el análisis de conglomerados.

Para verificar la significancia de las variables cuantitativas y cualitativas entre los grupos formados, se realizaron pruebas F y 2, respectivamente. Además, se usó una prueba de Tukey para comparar los grupos entre si. La correlación entre las variables canónicas producidas por el análisis discriminante canónico y las variables originales fue utilizada para resumir la información de la influencia de las variables cuantitativas en la formación de los agrupamientos.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La prueba pseudo t2 del análisis de conglomerados resaltó la formación de tres grupos para 13 individuos evaluados. El análisis discriminante efectuado para verificar la precisión del análisis de agrupamiento indicó que los individuos fueron correctamente agrupados, ya que este análisis no cambió individuos de un grupo a otro. En el Cuadro 2 se presentan las características de los tres grupos formados en el análisis de conglomerados.

Características cualitativas adicionales

En la descripción de los conglomerados o grupos no se incluyeron algunas características cualitativas, debido que en los 13 individuos estudiados ellas fueron uniformes: forma de la hoja, distribución de la cosecha, floración y fructificación.

Se encontró que la forma de la hoja fue elíptica. La distribución de la cosecha fue tardía tomada en relación al mes de octubre, es decir, las plantas de chicozapote en Turrialba alcanzan producción entre febrero y junio, fuera de esta época se encontraron frutos pero que no llegaron a madurar, ya sea por problemas fisiológicos, daños por insectos y pájaros. La floración y la fructificación son irregulares, variando a lo largo del año, siendo corriente encontrar en una misma planta botones florales y frutos de varios tamaños.

Prueba F para las variables cuantitativas

De las 31 características cuantitativas estudiadas, seis fueron significativas. De estas, cuatro relacionadas con características de campo (diámetro del fruto, diámetro de la pulpa, rendimiento del fruto y anchura de la hoja) y las dos restantes fueron características físico-químicas (acidez y glucosa). En el Cuadro 3 se presentan los resultados de esta prueba para las variables que fueron significativas.

Prueba c² para características cualitativas

Esta prueba indicó de que las 18 características cualitativas evaluadas, solamente la forma del fruto presentó diferencia significativa entre los tres grupos.

Prueba c² para el origen de los árboles en la formación de los grupos

De los 13 árboles evaluados, Guatemala y México incluyen cinco cada uno, dos de Costa Rica y otro de Estados Unidos. Se efectuó la prueba de 2 para verificar si el origen del germoplasma tiene influencia en la formación de los grupos. Esta prueba mostró no existir relación con los grupos formados por el análisis de conglomerados. Gazel Filho et al. (1999), estudiando 63 plantas de zapote (Pouteria sapota (Jacquin) H. E. Moore & Stearn.) verificaron la formación de seis grupos y encontraron influencia de la origen de los materiales en la formación de los conglomerados. En el Cuadro 4 se presentan los 3 grupos de acuerdo al origen de los individuos.

Características de los frutos

La forma del fruto fue variada, con frutos de forma redondo-achatada (23,08%), redonda (46,15%) y oval (30,77). Esta variación en la forma del fruto es relatada por Leon (1987), Pennington (1990) y Calzada Benza (1980), los cuales incluyen otras formas del fruto, además de las encontradas en este trabajo.

El peso del fruto presentó un promedio general de 92,8 g. La longitud del fruto fue de 52,9 cm y el diámetro del fruto de 56,3 cm. Estos valores están dentro de un rango reportado por Azurdia et al. (1995b), para seis plantas nativas evaluadas en El Petén, Guatemala.

El número promedio de semillas por fruto fue de 4,2, con peso de 4 g, longitud de 22,2 y diámetro de 13,4 cm; estos datos también se asemejan a los datos de Azurdia et al., 1995b.

En el Cuadro 5 se presentan los porcentajes de pulpa, cáscara y semilla en cada grupo.

Características de los árboles

Se encontró una altura promedio de 5,7 m para los árboles. Este valor es más bajo de lo indicado en la literatura por Calzada Benza (1980), Pennington (1990), Leon (1987) y Azurdia et al. (1995b). Según León (1987), las plantas cultivadas tienen un porte más pequeño que aquellas que crecen en los bosques. La amplitud de la copa fue de 4,7 m y el diámetro del fuste de 17,5 cm.

Características físico-químicas

Entre los tres grupos la humedad varió de 71,1 a 75,4 %, valores que se encuentran en el rango presentado por Leung (1961) y Conticini (1990).

Las cenizas presentaron un rango entre los tres grupos de 0,45 a 0,5, valores cercanos a 0,4 reportado por Leung (1961). En proteínas se verificó un rango de 0,53 a 0,55, valores comprendidos entre los relatos de Conticini (1990) y Leung (1961). La acidez expresada como ml de NaOH 0,1 N/100 g de pulpa, presentó un rango de 22,7 a 39,1. Para azúcares totales el rango fue de 12,5 a 16,3, valores próximos a los relatados por Velez-Colon et al., 1989 y 1992. Los azúcares reductores variaron de 8,5 a 11,5, valores aproximados a los encontrados por Velez-Colón et al. (1992).

El pH presentó rango de 4,7 a 5,1, valores semejantes a los indicados por Velez-Colón et al. (1889 y 1992). Para grados Brix, el rango fue de 16,8 a 22, lo que está próximo al relatado por esos autores.

Formación de los conglomerados de acuerdo con las variables canónicas

La variable canónica 1 estuvo fuertemente influenciada por valores positivos de diámetro del fruto, diámetro de la pulpa y rendimiento del fruto en contraposición a los valores negativos de altura del árbol. La variable canónica 2 estuvo influenciada por valores positivos de glucosa, azúcares reductores e índice de madurez en contraposición a los valores negativos de anchura de la hoja y acidez.

En la Figura 1 se grafica CAN2 contra CAN1 y se percibe que hay homogeneidad dentro de los tres grupos en cuanto a las variables cuantitativas llevadas en consideración en el análisis discriminante canónico.

El grupo 1 tuvo los mayores valores para diámetro del fruto, pulpa y rendimiento del fruto y valores negativos de altura del árbol, con valores intermedios para glucosa, azúcares reductores, índice de madurez, anchura de la hoja y acidez. Para la variable canónica 2 el grupo 2 tuvo los mayores valores para glucosa, azúcares reductores, índice de madurez. y bajos valores para anchura de la hoja y acidez. Para canónica 1, este grupo presenta bajos valores de diámetro del fruto y pulpa y rendimiento del fruto, y árboles de mayor altura.

El grupo 3 presentó los valores más bajos para CAN2 y CAN1

CONCLUSIONES

• los 13 árboles formaron tres conglomerados o grupos: el primero con cuatro árboles, el segundo con seis y el tercero con tres

• seis variables cuantitativas diferencian los tres grupos (prueba F) a saber: diámetro del fruto, diámetro o grosor de la pulpa, rendimiento del fruto, anchura de la hoja, acidez y glucosa.

• la c² reveló apenas la forma de la hoja como característica cualitativa con diferencia significativa entre los 3 grupos.

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1

(Trabalho 049/2001). Recebido: 20/02/2001. Aceito para publicação: 11/09/2002. Parte de la tesis del autor, para obtener el grado de Magister Scientiae, en el Centro Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza (CATIE).

Fechas de Publicación

• Publicación en esta colección
  05 Mayo 2003
• Fecha del número
  Dic 2002

Histórico

• Acepto
  11 Set 2002
• Recibido
  20 Feb 2001