Universidad de Colima Facultad de Ciencias Biológicas y Agropecuarias División de Estudios de Posgrado Tendencias evolutivas en la variación cromosómica y morfofisiológica de Dioscorea remotiflora Kunth y D. remotiflora var. maculata Uline (Dioscoreaceae) bajo selección artificial Tesis que presenta Joel López Pérez como requisito para obtener el grado de DOCTOR EN CIENCIAS, ÁREA: CIENCIAS AGRÍCOLAS Y FORESTALES Tecomán, Colima, Julio de 1999 Tendencias evolutivas en la variación cromosómica y morfofisiológica de Dioscorea remotiflora Kunth y D. remotiflora var. maculata Uline (Dioscoreaceae) bajo selección artificial Comité de asesores del Posgrado Interinstitucional en Ciencias Agrícolas y Forestales Dr. José Ron Parra Dr. Sebastián Lemus Juárez Dr. Bruce F. Benz Asesores externos Dr. Miguel Arenas Vargas Dra. Judith Licea de Arenas Dr. Fausto Sánchez y García Figueroa Dr. Luis Felipe Bojalil Jaber Dr. Héctor González Cerezo Dr. Antonio Flores Díaz OF. N° 026/PICAF/99 UNIVERSIDAD DE COLIMA PICAF C. MC. JOEL LOPEZ PEREZ ALUMNO DEL P.I.C.A.F. PRESENTE: Universidad Autónoma de Aguascalientes Universidad Autónoma Agraria “Antonio Narro” Por este conducto le informamos que con fecha del 26 de mayo del presente ano, el jurado constituido por los Drs. Roberto Lezama Gutiérrez, Sebastian Lemus Juárez, Alfonso Pescador Rubio y José Ron Parra, aprobó por unanimidad su examen predoctoral. Por lo tanto le autorizamos la impresión de su tesis con el fin de que en fecha próxima realice la defensa de la misma. Sin otro particular de momento, reciba un cordial saludo. ATENTENTAMENTE ESTUDIA * LUCHA * TRABAJA TECOMAN, COL., A 15 DE JUNIO DE 1999 Universidad Autónoma de Nayarit Universidad de Colima FONSO PESCADOR RUBIO DINADOR DEL P.I.C.A.F. Universidad de Guadalajara Universidad Michcacana de San Nicolas de Hidalgo C.C.P.C.C.P.C.C.P.C.C.P.- DR. CARLOS E. IZQUIERDO E.-Delegado Reg. N° 2.DR. ROBERTO GÓMEZ AGUILAR.-Srio. Téc. del PICAF, UAN. EXPEDIENTE CORRESPONDIENTE.ARCHIVO DE LA F.C.B.A.APR/fgv* Km. 39, Autopista Colima-Manzanillo,|Crucero de Tecomán, Colima. México AP. 22, CP. 28100, Teléfono(332) 4 2043 Fax (332) 4 6664. Dedicatoria A la memoria de mi padre, Adolfo López Serrano. Al Doctor Miguel Arenas Vargas, por su apoyo incondicional, en su lucha incansable en la formación de científicos en nuestro país. A mi esposa Raquel y a mis hijos Imani y Joel Eduardo, por su apoyo, su amor e infinita paciencia. A mi madre, doña Lichi y mis hermanos por su confianza, cariño y constante aliento. A la familia Sánchez Sánchez por su apoyo incondicional. Resumen En México, más del 80% de las tierras presentan restricciones para las actividades agropecuarias. La transferencia de tecnología de la agricultura dominante a estas regiones ha incrementado el deterioro ecológico, lo que pone en peligro la base material de las actividades agropecuarias. En cambio, sus pobladores han desarrollado tecnología tradicional para aprovechar los recursos naturales, promoviendo procesos de domesticación. La evolución de las plantas, sometidas a selección consciente o inconsciente por las actividades humanas, puede ser utilizada para investigar el proceso de domesticación. Para probar si D. remotiflora sigue el modelo de domesticación de las dioscoreas cultivadas, e investigar las bases científicas del manejo de este recurso, se determinaron los números cromosómicos de dos variedades de estas plantas, se evaluaron diferencias morfológicas entre la especie tipo y la variedad maculata, se caracterizó el ambiente donde se desarrollan las poblaciones de D. remotiflora en el estado de Colima, a partir de la información proporcionada por recolectores de tubérculos de estas plantas. Se registraron las etapas fenológicas de ambas variedades durante las cuatro estaciones del año. Se realizaron muestreos de vegetación para comparar la estructura de poblaciones sujetas a recolección. Para desarrollar una tecnología de manejo de éste recurso como cultivar, se evaluaron las formas de reproducción, se investigó el efecto de la poda de tubérculos sobre los rendimientos y el ciclo vegetativo de estas plantas en condiciones de riego y el comportamiento agronómico de ambas variedades condiciones de temporal y diferentes tipos de suelos. Se evaluó el efecto de diferentes métodos de conservación postcosecha y se probó la técnica de micropropagación utilizando las semillas como base para la producción de minitubérculos. Se encontraron diferentes números cromosómicos entre las dos variedades, con 2n = 30 para la especie tipo y 2n = 40 para la variedad maculata y diferencias en el tamaño de las semillas y cápsulas entre variedades. Hubo diferencias entre los ambientes donde se desarrollan las dos variedades y variabilidad estacional en las etapas del ciclo fenológico entre las variedades, la cual es conspicua en la floración, que ocurre en verano para la especie tipo y en otoño para la variedad; se encontraron variaciones en la densidad de poblaciones, en los porcentajes de germinación de semillas (66 y 96%). Los tubérculos mostraron una capacidad de regeneración del 83 al 93%. La poda de tubérculos afectó los rendimientos, que fueron de 2190 y 969 g/planta con y sin poda respectivamente, en condiciones de riego. En temporal los rendimientos fueron de 61 a 978 g/planta. El tratamiento de cubrir los tubérculos con arena, resultó superior para la conservación del peso de los tubérculos en comparación con los de aserrín y papel periódico. Mediante micropropagación se obtuvieron minitubérculos de 9 a 15 g y en maceta de 2 g. Al parcer hay una relación entre el nivel de ploidía y el proceso de domesticación del camote del carro. D. remotiflora y D. remotiflora var. maculata son dos especies aisladas reproductivamente por diferencia estacionales en la etapa de floración y por posibles barreras precigóticas debido a diferencias en el número cromosómico. i Palabras clave: Evolución, aislamiento reproductivo, números cromosómicos, selección artificial; Dioscorea remotiflora, morfología, fenología, domesticación, cultivo in vitro. ii Si asumes que no hay esperanza, garantizas que no habrá esperanza. Si asumes que hay un instinto hacia la libertad, que hay oportunidades para cambiar las cosas, entonces hay una posibilidad de que puedas contribuir a hacer un mundo mejor. Esa es tu alternativa. Noan Chomski Prefacio La ciencia es el trabajo diario de hombres comunes, que consiste en encontrar grandes regularidades, leyes, poner orden en el caos de la ignorancia1. En ciencia no hay caminos reales; la investigación se abre camino en la selva de los hechos y los científicos elaboran su propio estilo de pesquisa2. La ciencia representa una parte importante de la infraestructura necesaria para el progreso económico, tecnológico, educativo y cultural de la sociedad, y el contar con investigadores es una condición básica para su realización y desarrollo. De acuerdo con Albert Einstein, el fin de las instituciones que participan en la formación de recursos humanos, debiera ser el adiestrar a los individuos para que piensen y obren con independencia y, sin embargo, vean en el servicio de la comunidad su más alto problema vital. Para John Ziman3 la filosofía de la ciencia no es independiente de la forma en que la investigación está organizada, por ello los científicos deben conocer la filosofía y la sociología, éstos constituyen un personal de alto nivel cuya formación tarda muchos años, tiempo durante el cual el aprendiz construye sus conceptos siguiendo un proceso de búsqueda, selección, acopio y procesamiento de la información científica necesaria para delimitar la frontera del conocimiento. 1 Cereijido M. 1997. Por que no tenemos ciencia. Colección Umbrales de México, Ed. Siglo XXI. Bunge M. 1997. La ciencia: su método y su fìlosofla. Ed. Siglo Veinte, Buenos Aires. Serie Nueva Imagen. Ziman JM. 1972 El conocimiento público: un ensayo sobre la dimensión social de la ciencia. Fondo de Cultura Económica. Mex.. Ziman J. 1996.1s science losing its objectivity? Nature 382:751-754. 2 3 iii En la Universidad de Colima, existen tres programas de posgrado relacionados con las actividades agropecuarias, yo tuve la oportunidad de formarme simultáneamente en dos de estos programas, el PICAF y el de Biología de la Producción Agropecuaria (ahora conocido como Biotecnología Microbiana), de manera que traté de aplicar el eclecticismo para extraer las bondades de ambos programas. Esta tesis se presenta como evidencia documental para evaluar el grado en que se adquirieron los atributos de un doctor. Se tomó como objeto de estudio la evolución vegetal en ambientes preparados por el hombre, el modelo biológico utilizado es el camote del cerro (Dioscorea remotiflora), una planta que ha evolucionado en el ambiente del trópico seco y que se toma como modelo entre las especies que están sujetas a la manipulación humana por medio del proceso de recolección. El estudio se desarrolló en el contexto de la búsqueda de una tecnología alternativa para la agricultura con bajos suministros de insumos externos. En la que se promueva el uso de recursos locales, incluyendo el conocimiento y experiencia de los agricultores. La mayoría de los estudios del proceso de domesticación parten del análisis de las diferencias entre plantas domesticadas y sus parientes silvestres, en el caso del camote del cerro, el proceso de domesticación sigue una dimensión diferente, ya que se desarrolla en condiciones naturales y al parecer no requiere del hombre para su supervivencia. Con este trabajo, se pretende mostrar una alternativa viable para el uso de los suelos marginales en condiciones de temporal, donde las prácticas de agricultura moderna no presentan alternativas satisfactorias para la producción de alimentos ni para el mantenimiento de la estabilidad del ecosistema. iv Se trata de dar soporte a un paradigma ambiental alternativo de manejo sustentable de recursos naturales, tomando como base el conocimiento de las identidades y los valores culturales de las comunidades rurales, que son los usuarios históricos de este tipo de recursos, articulando el saber tradicional, con las bases científicas de los procesos biológicos en que éste se basa. El proceso de trabajo para la producción de la tesis. Para la elaboración del presente trabajo se realizó una serie de tareas lógicas, en las que se da importancia a la gestión de la información, su evaluación y su uso en el proceso de formación de científicos y en la producción de conocimientos. La primer fase consistió en identificación y recuperación de artículos de revisión de amplios campos del conocimiento científico, de antigüedad no mayor a los tres años a partir del inicio del trabajo de recuperación, para ello se utilizó el sistema de alerta Current Contents disponible en la Dirección general de Desarrollo Bibliotecario de la Universidad de Colima, (U de C) . Campus Tecomán. A partir de las primeras revisiones se identificaron los términos claves y se procedió a la búsqueda, identificación y solicitud de los reportes de investigación actuales y de artículos de revisión sobre el tema de evolución y domesticación, así como aquellos que utilizan a especies del género Dioscorea como modelo biológico. El criterio para la selección de los productos teórico-ideológicos, fue que estuvieran en revistas contenidas en el SCI (Science Citation Index) del JCR (Journal Citation Reports) que edita el ISI (Institute for Scientific Information) versión 1995. La solicitud se realizó utilizando la vía postal y el correo electrónico para contactarse directamente con los autores, o bien utilizando los servicios bibliotecarios del Centro Universitario de Investigaciones Biomédicas de la U. de C, Centro de documentación del Centro de Investigación y de Estudios v Avanzados del Instituto Politécnico Nacional (CINVESTAV) unidad Irapuato y CINVESTAV unidad Zacatenco. A partir de los productos teórico-ideológicos recuperados, se procedió a la construcción de conceptos relacionados con la lógica lingüística del área de estudio, para ello se utilizaron diccionarios para traducción del idioma inglés al español, diccionarios enciclopédicos, diccionarios especializados, diccionarios de ciencia y tecnología, libros y discos compactos sobre los temas relacionados con el tema de investigación. Del análisis de la estructura de los artículos de revisión y de los reportes de investigación originales, se realizaron cuatro escritos de revisión sobre: 1) el problema de investigación; 2) los objetivos que se publican en los reportes de investigación actuales y la ubicación de los laboratorios e investigadores; 3) los materiales y métodos que se utilizan por los científicos para buscar explicaciones a los hechos planteados en las introducciones de los mismos; y 4) La sección de resultados y discusión en los reportes originales de investigación. Con base en las revisiones anteriores, se realizó el protocolo de investigación. El trabajo experimental se desarrolló en los laboratorios de Genética y Microbiología de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo (UMSNH); en el laboratorio de Biología Molecular y Cultivo de Tejidos de la Universidad de Colima, y se complementó con estancias en los laboratorios de Genética del centro Universitario de Ciencias Biológicas y Agropecuarias (CUCBA) de la Universidad de Guadalajara (U de G) y del Centro Multidisciplinario de Estudios en Biología Molecular de la UMSNH. Para la estructuración de la tesis se utilizaron los siguientes materiales: British Standars Institution. 1996. British Standar Recommendations for the Presentation of theses and dissertations BS 4821 :1990 (ammendents 1996). Davis M. 1997. Scientific papers and presentations. Academic Press, Inc. San Diego, Ca. USA. vi Day RA. 1996. Como escribir y publicar trabajos científicos. 2a Ed. Organización Panamericana de la Salud. Washington, D.C. International Comittee of Medical Journal Editors. 1997. Uniform requirements for manuscripts submitted to biomedical journals. Massachusetts Medical Society (Special report) 336:309-315. International Organization for Standarization. 1986. International Standard (ISO) 7144 Documentation - Presentation of theses and similar documents. International Organization for Standarization. 1987. International Standard (ISO) 690 Documentation - Bibliographic references - Content, form and structure. Licea J. 1996. El trabajo bibliográfico. UAM-Xochimilco. Tercera Ed., Serie Folletos No. 5, México DF. Phillips EM. 1998. How to get a PhD: A handbook for students and their supervisors. (Eds.) Phillips E.M. and Pugh D.S. 2a. Ed. Open University Press Bristol P.A. Buckinham. Philadelphia. Reif-Lehrer L. 1995. Grant Applications Writers Handbook. Jones and Barlett Publishers. USA. Unesco (Vanderborght MA). 1976. UNISIST Guidelines for preparation of Texts of Dissertations for their Presentation and Publication. United Nations Educational. Scientific and Cultural Organization. SC 76/WS/79. Paris. 1976. Weissberg R, Buker S. 1990. Writing Up Research: Experimental research report writting for students of English. Prentice Hall Regents, Englewood Cliffts, NJ 07632. 1990. Wilkinson AM. 1991. The scientist handbook for writing papers and dissertations. Prentice Hall. Englewood Cliffs. N. J. vii Agradecimientos Deseo expresar mi agradecimiento a las personas e instituciones que me brindaron su ayuda moral, material, económica e intelectual. Al cuerpo de asesores externos, quienes me brindaron su apoyo incondicional, con el único interés de contribuir a la formación de un científico más de los que tanto se requiere en nuestro país, el cual está constituido por: Dra. Judith Licea de Arenas, Dr. Miguel Arenas Vargas, Dr. Fausto Sánchez y García Figueroa, Dr. Luis Felipe Bojalil Jaber, Dr. Héctor González Cerezo y Dr. Antonio Flores Díaz. Quienes con su sabiduría, respeto, prudencia, sacrificio, trabajo, honestidad y amistad, contribuyeron a mi formación y estimularon en mí la necesidad de aprender a aprender. Al comité de asesores internos del PICAF constituido por: Dr. José Ron Parra, Dr. Sebastián Lemus Juárez y Dr. Bruce F. Benz, por orientar mi proceso de formación y porque evitaron tomar el papel de tutores, concediéndome una relación horizontal de pares y nunca una relación autoritaria o impositiva. Al Dr. Abedis Aznavurian Apagian de la Universidad Autónoma Metropolitana, unidad Xochimilco; la Dra. Teresa Reyna Trujillo del Instituto de Biología de la UNAM; al Dr. Roberto Lezama Gutiérrez de la Facultad Ciencias Biológicas y Agropecuarias de la U de C, y al Dr. Alfonso Pescador Rubio del Centro Universitario de Investigaciones y Desarrollo Agropecuario de la U de C, por su amabilidad al leer y discutir este trabajo de tesis. Agradezco a la Asociación Nacional de Universidades e Institutos de Educación Superior, por la beca SUPERA que me otorgó durante tres años, mediante el convenio de beca BC 3175. Al programa de mejoramiento del profesorado (PROMEP) por la beca para la elaboración de esta tesis. viii Al Instituto Nacional de Capacitación Rural por su apoyo a través del programa de Alianza para el Campo, en el experimento que se montó en la comunidad de Agua Dulce, Villa de Alvarez, Colima y en la publicación de un folleto técnico con resultados parciales de este trabajo. Al laboratorio de genética y microbiología de la Facultad de Biología de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, por el apoyo logístico para el trabajo experimental. En especial al biólogo Hugo Alejandro Farías Chagoya. Al laboratorio de Biología Molecular y Cultivo de Tejidos de la Universidad de Colima, por el apoyo prestado para el trabajo experimental, en particular al M. en C. Salvador Guzmán González. Al Dr. Peter Goldblatt del Missouri Botanical Garden, (MOBOT) por su apoyo en la búsqueda de los números cromosómicos de D. remotiflora y D. remotiflora var. maculata en los índices de números cromosómicos del (MOBOT). Al M. en C. Raúl Mejía Alfaro, Director del Centro Multidisciplinario de Estudios en Biotecnología de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo y a los Dres. Horacio Cano y Guadalupe Zavala, por su orientación y apoyo en mi proceso de formación. Al Dr. José Manuel Palma García, del CUIDA U de C, por su apoyo en el experimento realizado en el Rancho Buenos Aires. Al Dr. Eulogio Pimienta Barrios y al M. en C. Alejandro Muñoz Urías del CUCBA de la U de G, por las facilidades que me brindaron para prepararme en las técnicas de citogenética. Al Ing. Martín Díaz Estrada, por su apoyo en la elaboración de los esquemas para representar el desarrollo fenológico del camote del cerro. Al M. en C. Rubén Bayardo Parra y al Dr. Moisés Hernández Suárez, por su apoyo en la organización de los análisis estadísticos. ix A las señoras Graciela Urbina, Leticia Soriano, Susana Maldonado y Guadalupe Radillo de la Dirección General de Desarrollo Bibliotecario de la U de C, por su apoyo en los servicios bibliotecarios. A los recolectores y vendedores de camotes del cerro, por su apoyo como informantes en la sección descriptiva de este trabajo. En especial a los habitantes de la comunidad rural de Agua Dulce, Villa de Alvarez, Colima, por las facilidades otorgadas para el trabajo experimental. A mis compañeros de la Escuela de Administración Agropecuaria y Desarrollo Rural y de la Universidad Autónoma de Sinaloa, entre ellos a los que como funcionarios no dudaron en respaldar mi formación: M. en C. Rubén Rocha. Moya (ex rector); M. en C. Jorge Luis Guevara Reynaga (rector); Lic. Consuelo Santillán Ramírez (ex directora de ESCAADER); Ing. José Luis Cruz Valdés (Director de ESCAADER); Lic. Ernesto Mendivil Angulo (ex Coordinador Administrativo de ESCAADER) y al M. en C. Samuel Angulo Escalante (ex Coordinador Administrativo de ESCAADER). A mis compañeros del Herbario-Hortorio del Centro Universitario de Investigaciones y Desarrollo Agropecuario; Sebastián Lemus, Martha Vergara y Rubén Bayardo, por su apoyo durante mi formación. x A mis compañeros de posgrado, a quienes debo la parte principal de mi formación, de ellos aprendí el valor de una masa crítica y la necesidad de pedir y dar opiniones informadas; agradezco especialmente las horas que dedicaron a la revisión de mis documentos y sus valiosas observaciones. En particular a Martha 1. Vergara, Carlos Morán, Jesús H. del Río, Raúl Villegas, Rafael Rodríguez, Mario Orozco, Martín González, Alejandro Moreno, Jesús G. Salmón, Adriana Tena, Rubén Bayardo, Alejandro García, Martha Mendoza, Argelia Juárez, Blas E. Guzmán, Eduardo Manzanares, Rómulo Bañuelos, Carlos E. Baldwin, Ernesto Martínez, Francisco Santana, Hector A. Robles, J. Manuel Miramontes, Javier Ibarra, José Luis Corona, José Luis López, José Luis Sánchez, Julio Lozano, Luis R. Castañeda, Martha P. España, Miguel A. Salas, Pedro A. Robles, Pedro Moreno, Ezequiel González, Francisco Piñón, Gerardo Arellano, J. Manuel González, J. Gonzalo Lorenzana, Juan C. Mesina, Magdalena Valdez, María E. Ochoa, Oscar L. Contreras, Ramiro Ruiz, Raymundo Díaz, Ramón Govea, Trinidad Carrillo, Reynalda Guzmán, Román Espinoza, Tomás E. Ford. En una palabra, a todos aquellos que, con una actitud de solidaridad, contribuyeron a mi formación y cuyos nombres se hayan omitido....... Gracias. xi Índice Página Resumen i Prefacio ii Agradecimientos viii Índice 1 Índice de cuadros 3 Índice de figuras 4 1 Introducción 5 1. 1 Paralelismo entre evolución y domesticación vegetal 1. 1. 1 La evolución, una hiperteoría 1. 1. 2 Los procesos evolutivos 1. 1. 2. 1 El proceso de adaptación 1. 1. 2. 2 La cladogénesis (proceso de especiación) 1. 1. 3 Poliploidía y evolución 1. 1. 3. 1 Origen de los poliploides 1. 1. 4 Evolución y domesticación 1. 1. 4. 1 Cambios con la domesticación 1. 1. 4. 2 Métodos de investigación en domesticación 1. 1. 4. 3 Poliploidía y domesticación 1. 1. 5 Sustentabilidad y alimentación humana 1. 1. 5. 1 El cambio climático global 1. 1. 5. 2 Biodiversidad y recursos genéticos 1. 1. 5. 3 Agricultura alternativa para el trópico seco 1. 1. 6 Las dioscoreas como modelo biológico 1. 1. 7 Modelo biológico (Dioscorea remotiflora) 2 Materiales y métodos 10 10 11 12 17 20 25 30 33 35 43 45 45 47 50 53 59 65 2.1 Material vegetal y área de estudio 65 2.2 Registro de las etapas fenológicas 68 2.3 Comparación de la estructura poblacional entre variedades 69 2.4 Comparación de caracteres morfológicos entre variedades 71 2.5 Evaluación de las formas de reproducción 73 73 74 2. 5. 1 Pruebas de germinación 2. 5. 2 Pruebas de regeneración de tubérculos y coronas. 2.6 Estudio citogenético 77 2.7 Descripción del sistema de recolección 80 1 2. 8 Manejo como cultivar 2. 8. 1 Efecto de la poda de tubérculos sobre los rendimientos y la duración del ciclo vegetativo 2. 8. 2 Comportamiento agronómico en suelos marginales 2. 8. 3 Conservación postcosecha 2. 8. 4 Cultivo in vitro 3 Resultados 3. 1 Diferencias en los ambientes donde se desarrolla D. remotiflora 3. 2 Variabilidad temporal en las etapas del ciclo fenológico entre las variedades. 3. 3 Variación en la estructura poblacional entre variedades 3. 3. 1 Arreglo de los individuos en las poblaciones 3. 3. 2 Comparación de las densidades de población entre variedades. 3. 3. 4 Estimación de la proporción de sexos entre poblaciones 81 81 84 87 89 90 90 93 102 102 102 103 3. 4 Diferencias en el tamaño de las semillas y cápsulas entre variedades 104 3. 5 Caracterización de las formas de reproducción 106 106 108 3. 5. 1 Comparación de la capacidad de geminación entre variedades 3. 5. 2 Variabilidad en la aptitud de regeneración de tubérculos y coronas. 3. 6 Divergencia de los números cromosómicos entre variedades 109 3. 7 Caracterización del proceso de recolección 3. 7. 1 Caracterización de los recolectores 3. 7. 2 Factores que influyen para la elección del sitio de recolección 3. 7. 3 Comercialización y precios de venta 114 114 116 116 3. 7. 4 Calendario de ocupación de la mano de obra de los recolectores. 117 3. 8 Efecto de la poda de tubérculo sobre los rendimientos 118 3. 9 Comportamiento agronómico en suelos marginales 3. 10 Evaluación de métodos de conservación postcosecha 3. 11 Efectos del cultivo in vitro sobre los rendimientos de minitubérculos 119 120 121 4 Discusión 4. 1 Divergencia evolutiva entre D. remotiflora y D. remotiflora var. maculata 4. 4. 4. 4. 1. 1. 1. 1. 1 2 3 4 Divergencia en hábitat Divergencia morfológica Aislamiento reproductivo Evolución de las formas de reproducción 122 122 122 128 130 133 4. 2 Coevolución entre D. remotiflora y las poblaciones humanas 135 4. 3 Adaptación a ambientes preparados por el hombre 139 139 145 4. 3. 1 Respuesta al manejo como cultivar 4. 3. 2 Tecnología para el manejo Referencias 151 2 Índice de cuadros Página Cuadro 1 Relación de recolectores y/o vendedores de camote del cerro entrevistados 65 2 Ubicación de poblaciones silvestres de D. remotiflora de donde se obtuvieron registros del desarrollo fenológico. 68 3 Ubicación de los sitios de muestreo para determinar la estructura poblacional de D. remofiflora (sitios 1 y 2) y D. remofiflora var. maculata (sitios 3 y 4). 69 4 Ubicación de los sitios de muestreo de cápsulas con semillas de D. remotiflora y D. remotiflora var. maculata.. 71 5 Tratamientos empleados en las pruebas de germinación. 74 6 Características de los sitios donde se establecieron las parcelas experimentales. 86 7 Características físicas de los lugares de donde se colectaron los tubérculos para el experimento de comportamiento agronómico. 86 8 Ubicación y características de los principales sitios de recolección de D. remotiflora var. maculata en el estado de Colima 90 9 Ubicación y características de los principales sitios de recolección de D. remotiflora (tipo) en el estado de Colima. 91 10 Proporción de tamaño/edad (%); densidad (individuos por hectárea) y altura alcanzada por las guías en cuatro poblaciones de D. remotiflora en el estado de Colima, México. 103 . 103 12 Comparación del tamaño de cápsulas y semillas de D. remotiflora (tipo) y D. remotiflora var. maculata. 104 13 Germinación de D. remotiflora y D. remotiflora var. maculata tratamientos para romper la dormancia. 106 11 Proporción de sexos de cuatro poblaciones de D. remotiflora en Colima, México. sometidas a diferentes 14 Regeneración de tubérculos y coronas de D. remotiflora. 108 15 Tipos de recolectores y actividades principales y secundarias en el estado de Colima, México. 114 16 Factores que influyen en la elección del sitio para recolectar. 116 17 Precios de venta de camotes del cerro en la ciudad de Colima durante 1995-1999. 116 18 Calendario de ocupación de la mano de obra de los recolectores. 117 19 Influencia de la poda de tubérculos sobre los rendimientos y sobre la duración del periodo vegetativo de D. remofiflora bajo condiciones de riego 118 20 Rendimiento de tubérculos de D. remotiflora en cuatro diferentes ambientes y con tratamientos de doble cosecha y una sola cosecha en condiciones de temporal. . 119 21 Comparación de los rendimientos de tubérculos de D. remotiflora en 4 diferentes sitios del estado de Colima, México. . 119 22 Supervivencia y rendimiento de minitubérculos de plantas de D. remotiflora in vitro y en maceta. 121 producidas 3 Índice de figuras Figuras Página 1 Ubicación de las poblaciones de D. remotiflora y D. remotiflora var. maculata en el estado de Colima, México. 67 2 Estadios fenológicos de D. remotiflora y D. remotiflora var. maculata durante la primavera en el estado de Colima, México. 94 3 Estadios fenológicos de D. remotiflora y D. remotiflora var. maculata durante el verano en el estado de Colima, México. 95 4 Estadios fenológicos de D. remotiflora y D. remotiflora var. maculata durante el otoño en el estado de Colima, México. 96 5 Estadios fenológicos de D. remotiflora y D. remotiflora var. maculata durante el invierno en el estado de Colima, México. 97 6 Etapa de germinación de semillas y formación del primer minitubérculo en el estado de Colima, México. 98 7 Fin de la primera estación de crecimineto e inicio del periodo de dormancia para los minitubérculos de D. remotiflora en el estado de Colima, México. 99 8 Etapa de desarrollo del nuevo tubérculo de D. remotiflora durante el verano en el estado de Colima, México. 100 9 Etapa de desarrollo del nuevo tubérculo de D. remotiflora durante el otoño en el estado de Colima, México. 101 10 Comportamiento de la germinación de dos variedades de D. remotiflora en obscuridad total y a temperatura ambiente en el estado de Colima, México. 107 11 Célula somática en metafase de D. remotiflora (tipo); 2n = 30 110 12 Célula somática en metafase de D. remotiflora (tipo); 2n = 30 111 13 Célula somática en metafase D. remotiflora var. maculata; 2n = 40 112 14 Célula somática en metafase D. remotiflora var. maculata 2n = 40 113 15 Relación entre el decremento de peso de dos variedades de camote del cerro, y almacenamiento en arena de río, aserrín o periódico. 120 4 1 Introducción Uno de los retos para la ciencia a finales del siglo XX, es la producción de alimentos en condiciones adversas: es decir, con escasez de agua y en condiciones de suelos someros y/o de baja fertilidad. Estas condiciones las encontramos en México, debido a que más de la mitad del territorio nacional es considerado como zonas áridas o semiáridas. Adicionalmente, un 40% de las tierras experimentan una sequía estacional de 8 meses en promedio, mientras que la estación húmeda y/o con precipitaciones dura 4 meses (Schmidt, 1989). Las zonas áridas y semiáridas, junto con las que se ubican en el trópico seco, se caracterizan por presentar barreras substanciales para el desarrollo de las actividades agropecuarias, aunado a que en estas regiones se presentan las condiciones más adversas de sequía y las más altas temperaturas, se tiene el problema de la topografía fuertemente accidentada y suelos de la más diversa naturaleza y grados de desarrollo. Las modificaciones adaptativas desarrolladas por las especies que han evolucionado en ambientes hostiles, como los descritos líneas arriba, pueden ser aprovechadas en investigaciones sobre la producción de alimentos en condiciones de adversidad y para la conservación de los recursos genéticos de estas zonas. Las poblaciones humanas que se han adaptado a vivir en estos ambientes, han desarrollado tecnología que les permiten sobrevivir modificando la naturaleza de organismos útiles para las condiciones de vida del trópico seco. Estos conocimientos les han permitido administrar los recursos naturales, reconociendo las formas de capitalización del potencial reproductivo de las especies que les ayudan a cubrir sus necesidades básicas. 5 El conocimiento de las bases científicas de esos procesos tecnológicos, permitirá que la ciencia aporte respuestas a los retos de producción de alimentos en las actuales circunstancias de cambios climáticos que afectan a la biosfera como un todo (Vitousek, 1992; Bach, 1994; Daily et al. , 1998; Kaiser, 1998) El hombre influye sobre su entorno modificándolo, una de las formas de alteración es mediante el manejo que hace de los recursos y que ha desembocado en procesos de domesticación de plantas y animales. La domesticación de plantas se considera un fenómeno evolutivo reciente, con probabilidades de haberse iniciado en los últimos 10,000 años, a partir de que las poblaciones humanas adoptaron el estilo de vida sedentario (Harlan, 1992a; Evans, 1993). Los procesos que llevaron a las plantas silvestres a adaptarse al ambiente creado para ellas por el hombre, presentan características comunes con los procesos que promueven cambios evolutivos de las especies en la naturaleza (Evans, 1993; van Raamsdonk, 1995a; van Raamsdonk, 1995b). De todos los inventos humanos, ninguno ha tenido un efecto más profundo sobre nuestra historia y sobre la biosfera como un todo que la agricultura. La revolución agrícola, que inició en varias regiones del mundo hace aproximadamente 10,000 años, permitió la producción y almacenamiento de los alimentos. Lo cual a dio lugar al desarrollo de sociedades complejas, a la centralización del poder político, que trajo consigo las grandes guerras, el imperialismo, la industrialización y prácticamente a cada aspecto de la historia como la conocemos ahora (Pääbo, 1999). 6 La domesticación de plantas puede definirse como un proceso que da como resultado características favorables para el hombre, que generalmente reducen la adecuación de las plantas a su hábitat natural y una reducción o incapacidad total para diseminar progenie viable, mientras que el proceso de evolución se refiere al cambio que opera a través del tiempo en un grupo de organismos para alcanza una mejor adaptación o mayor adecuación bajo circunstancias locales (van Raamsdonk, 1995a). Se han reconocido dos tipos de cambios evolutivos; el de anagénesis o adaptación y el de cladogénesis o especiación, que se conoce también como evolución dendrítica (van Raamsdonk, 1995a). La influencia del hombre en el proceso evolutivo de las plantas, se denota en ambos aspectos, el proceso de domesticación, aunque en muy pocos casos, ha dirigido la formación de nuevas especies, diferentes de sus antepasados silvestres, pero también se relaciona con el proceso de adaptación, ya que las especies domésticas se han tenido que adaptar a los nuevos ambientes creados por el hombre (van Raamsdonk, 1995a). El análisis de la dimensión cultural del manejo sustentable de los recursos naturales, podría dar soporte a un nuevo paradigma de desarrollo sustentable, de ahí la necesidad de plantear propuestas para poner en práctica las estrategias de manejo tradicional, cuando se puede discernir entre cuales de éstas realmente funcionan en un proceso sostenido. En oposición a la lógica del mercado y contribución del capital como factores productivos fundamentales. El deterioro ecológico ocasionado por las actuales prácticas de manejo de las actividades agropecuarias y su fracaso, pone en peligro la base material para el desarrollo de las actividades agropecuarias. El desarrollo de alternativas viables para el manejo sustentable de los recursos naturales requiere del conocimiento de las tecnologías 7 tradicionales que se desarrollan en las condiciones ambientales más adversas y que se encuentran en más del 85% de nuestro país. Es posible que muchos ecosistemas considerados como naturales, hayan sido influidos en su estructura y composición por procesos de selección realizados por culturas tradicionales. En el Occidente de México, y particularmente en el estado de Colima, los procesos de recolección y venta de diferentes productos del bosque tropical caducifolio, pueden haber desarrollado interacciones complejas entre las poblaciones humanas y esos recursos genéticos potenciales. El presente trabajo utiliza como modelo biológico a D. remotiflora, conocido en el occidente de México como camote del cerro, pertenece a la familia Dioscoreaceae, que se ubica entre los más importantes recursos alimenticios del mundo, particularmente de los trópicos. Las dioscoreas han sido propuestas como modelos para el estudio de la domesticación de los cultivares que se aprovechan por sus estructuras Subterráneas, ya que diferentes especies de éste género han sido domesticadas simultánea e independientemente en Africa, Asia y América (Harlan, 1992a; van Raamsdonk, 1995a). Diferentes especies de Dioscorea se han utilizado como fuentes de medicina, alimento, producción de alcohol, veneno para flechas, como insecticidas contra piojos, para envenenar peces y otros animales, sus bejucos se han empleado como cuerdas, entre otros usos. La recolección del camote del cerro (D. remotiflora en el Occidente de México, es una actividad que tradicionalmente se realiza durante los meses de septiembre a mayo, dando ocupación a familias campesinas que complementan sus ingresos mediante esta actividad (Mostul y Chazaro, 1996). Las características geográficas, ambientales y socioculturales del estado de Colima se pueden definir con la palabra diversidad, esto lo 8 convierte en un laboratorio natural para el estudio de los procesos etnobiológicos y naturales. Las dioscoreas cultivadas han seguido un modelo de domesticación en el que la poliploidización juega un papel determinante (van Raamsdonk, 1995). Si D. remotiflora ha seguido el mismo proceso de domesticación que las dioscoreas cultivadas, es de esperarse la presencia de poliploides en las poblaciones sujetas a recolección. Para probar esta hipótesis, se planteo como objetivo general: determinar los números cromosómicos de poblaciones de D. remotiflora y D. remotiflora var. maculata y evaluar la variabilidad morfológica existente entre las mismas, en relación con un posible proceso de evolución dirigido por el uso que las poblaciones humanas hacen del recurso. A la vez que se aportan elementos de juicio para clarificar la confusión taxonómica que existente y se desarrolla una tecnología para el manejo del recurso como un cultivar. Para el estudio de modelos biológicos como el que se utilizó en este trabajo, se tomó como base el conocimiento que tienen las personas que han sido históricamente sus usuarios el cual se utilizó para caracterizar el ambiente donde se desarrolla el camote del cerro. Los huertos familiares, se pueden considerar como experimentos de sucesión que pueden ser aprovechados para el diseño estructural de sistemas agroforestales. Para generar tecnología alternativa en el manejo del recurso, se propuso comparar el comportamiento agronómico de las dos variedades taxonómicas en estudio, en diferentes condiciones ambientales y de manejo antropocéntrico en este tipo de explotaciones. 9 1.1 Paralelismo entre evolución y domesticación vegetal 1.1.1 La evolución, una hiperteoría El concepto de evolución se considera como la síntesis de un amplio rango de los diferentes mecanismos que actúan en la naturaleza. Los cambios acumulativos resultantes de esos mecanismos, al nivel microevolutivo, pueden postularse para promover la mejor clarificación de los patrones observados en el nivel macroevolutivo (van Raamsdonk, 1995a). Aproximadamente 150 años después de que Charles Darwin introdujera al mundo la idea de que la humanidad no se remonta a los siete días de la creación bíblica, el papa Juan Pablo II ha reconocido la existencia de la evolución, en virtud del inmenso volumen de evidencias experimentales que sería imposible ignorar (Abbott, 1996). La diferencia entre los mecanismos evolutivos propuestos por Lamarck y Darwin, es que para Lamarck el ambiente y sus cambios tienen prioridad, ellos producen necesidades y actividades en el organismo y esto, causa variaciones adaptativas, que son heredables. Para Darwin la variación al azar está presente primero, y la actividad ordenadora del ambiente (selección natural) viene después. Darwin (1859) argumentaba la existencia de variación y la transformación evolutiva de las formas viejas en nuevas formas por medio de la selección natural, pero no demostró una fuente de variación o un mecanismo hereditario que pudiera resistirse a los efectos de la homogeneización. Para explicar el problema de homogeneidad, Darwin incluyó obras como “el efecto de uso y desuso de las partes” en la generación de nueva variación y en adaptación, en su obra: El origen de /as especies. (Darwin, 1859) 10 Entre 1920 y 1940, la emergente ciencia de la genética y la teoría de la selección natural se incorporaron en un enfoque comprensivo de la evolución (la síntesis moderna]. La teoría sintética moderna identifica la selección natural como la única fuerza evolutiva responsable de la adaptación de los organismos a su ambiente (Edwards, 1994). La peculiaridad básica de la teoría Darwiniana moderna de adaptación es que la variación genética ocurre al azar con respecto a sus efectos en la adecuación, dicha adaptación ocurre solamente como una consecuencia de la selección natural sobre esa variación. La teoría de Lamarck se origina en las variaciones heredables de los organismos individuales, como una consecuencia de necesidades y actividades estimulada por condiciones ambientales. En la óptica de Lamarck, el origen de la variación heredable y el origen de la adaptación evolutiva son los mismos. Darwin, al contrario, concibe una separación entre variación y adaptación, donde las variaciones heredables surgen continuamente como el resultado de procesos como la adaptación evolutiva, que ocurre como una consecuencia de la selección natural y actúa sobre esa variación heredable (Sniegowski y Lenski, 1995). 1.1.2 Los procesos evolutivos El concepto de evolución se define como: el cambio a través del tiempo que se opera en un grupo de organismos, para alcanzar una mejor adaptación o mayor adecuación bajo circunstancias locales. Se han reconocido dos tipos de cambios evolutivos; el de anagénesis o adaptación y el de cladogénesis o especiación. La anagénesis es el proceso gradual de adaptación a los requerimientos cambiantes de los hábitats para incrementar y optimar la adecuación de los individuos involucrados (van Raamsdonk, 1995a). 11 1.1.2.1 El proceso de adaptación La adaptación, es el proceso de adecuación de un organismo a la presión ambiental; relacionado con la adaptabilidad del organismo, es un proceso de modificación evolutiva cuyo resultado es una mayor eficacia para la supervivencia y para la reproducción. El proceso de adaptación es la piedra angular de la teoría evolutiva moderna. Es por ello natural, la búsqueda de explicaciones adaptativas a los rasgos distintivos de los organismos, pero no todos estos rasgos son el resultado de selección natural (Sniegowski y Lenski, 1995). Se le ha tratado como adaptación, a cualquier carácter morfológico, fisiológico, de desarrollo, o de comportamiento que amplía el éxito reproductivo y de supervivencia de un organismo, o bien como la intensificación de la adaptación o el grado de adecuación al medio ambiente. Desde el punto de vista genético, se puede definir a la adaptación como la capacidad de tolerancia fisiológica de un organismo. Por otra parte, la adaptación biológica, es el conjunto de cambios en la forma o fisiología cuyo advenimiento, se presume que es resultado de interacciones con otros organismos y con su ambiente. La presión de selección se origina mediante cualquier factor ambiental que trae como resultado la selección natural, se considera como una medida de la intensidad de la selección natural. El resultado de la selección continua, es la adaptación de los organismos (Mayr, 1997). Cuando la selección produce una similitud fenotípica como resultado de la adaptación al medio ambiente, se le llama selección adaptativa. La selección natural es la reproducción no aleatoria y diferencial de distintos genotipos que actúan para preservar las variantes favorables y eliminar las menos favorables; se le considera la fuerza que dirige el 12 curso de la evolución; preservando aquellas variantes o rasgos mejor adaptados a la competencia natural. La selección natural fue propuesta por Darwin (1859) inicialmente para dar cuenta de la organización adaptativa de los seres vivos como un proceso que promueve o mantiene la adaptación. Los cambios evolutivos a través del tiempo y la diversificación evolutiva no son promovidos directamente por la selección natural. El primer paso en el proceso de selección natural, que involucra mutaciones y recombinación, es un proceso aleatorio, sin embargo, se han descubierto algunos mecanismos genéticos que influyen sesgando la variación (Mayr, 1997). La selección natural resultará en una población mejor adaptada al ambiente actual, y el aislamiento reproductivo se genera solamente como un producto secundario. Sin embargo, los híbridos interpoblacionales pueden tener menos adecuación que las plantas generadas al interior de la población, lo que da una ventaja selectiva a los alelos que promueven el aislamiento reproductivo. La especie aislada puede ser virtualmente indistinguible morfológicamente, pero muestra fuertes barreras internas (van Raamsdonk, 1993). Una de las bases centrales de la teoría de la evolución es que las mutaciones se dan al azar con respecto a sus consecuencias adaptativas para los organismos individuales, es decir, la producción de variación precede y no causa adaptación (Sniegowski y Lenski, 1995). La teoría de balance cambiante de Wright, propuesta en 1931, es una de las teorías mas ampliamente conocida sobre la evolución adaptativa (Wade y Goodnigth, 1991): se le ha considerado como la piedra angular del pensamiento evolutivo y como la teoría dominante sobre la evolución en el siglo XX; sin embargo, hay algunos aspectos que hasta la fecha no han sido analizados en detalle, tanto a escala 13 poblacional como al nivel molecular. Wright, identificó tres fases importantes para su teoría, los cuales actúan simultáneamente: 1) Deriva genética al azar; 2) Selección masal, cuando el conjunto de frecuencias genéticas deriva lo suficiente al interior de un clan para pasar al dominio de atracción de un pico adaptativo diferente que resulta en un periodo de cambio relativamente rápido en ese clan (linaje), dominado por selección entre individuos o (entre familias) y; 3) Selección interdémica cuando un linaje, por excesiva dispersión, cambia sistemáticamente la posición de equilibrio (de otros linajes) hacia su propia posición (Wade y Goodnigth, 1991). De acuerdo con Sniegowski y Lenski (1995), existen al menos tres enfoques que intentan explicar si los fenómenos mutacionales son o no adaptativos: 1) El primero, es el análisis teórico, que examina los costos y beneficios de una estrategia evolutiva relativa a otra. Este enfoque puede establecer las condiciones bajo las cuales una explicación adaptativa es viable y puede sugerir variables que puedan ser medidas para dar posterior luz sobre esta viabilidad 2) Un segundo enfoque es el comparativo, en esencia prueba la correlación entre las características del organismo y peculiaridades de su ambiente. A pesar de que este enfoque es muy antiguo, recientemente se han hecho importantes avances metodológicos que reflejan la importancia de las consideraciones filogenéticas en el desarrollo de criterios estadísticos para aceptar o rechazar una asociación. 3) Un tercer enfoque es el experimental, en el cual las bacterias son particularmente apropiadas. Muchos experimentos han examinado el ajuste evolutivo de las tasas de mutación. La metodología de estos experimentos puede proveer el fundamento de futuras investigaciones. Desde luego, los casos más apremiantes de adaptación son aquellos que 14 pueden ser soportados por cuidadosos análisis teóricos, comparativos y experimentales (Sniegowski y Lenski, 1995). Se carecía de evidencia experimental para probar que la mutación se da al azar con respecto a sus consecuencias adaptativas antes de la publicación de varios experimentos clásicos con bacterias en los años 1940s y 1950s, sin embargo, desde 1930 lo azaroso de la mutación era aceptado ampliamente entre genistas y teóricos evolutivos (Sniegowski y Lenski, 1995). Evidencias circunstanciales favorecieron claramente la mutación al azar, y al parecer también la necesidad de invocar un papel adaptativo para la mutación había sido eliminada de manera efectiva por el potencial percibido de la selección natural para explicar la adaptación. Los enfoques del estudio de poblaciones de plantas se pueden identificar con base en las variables estudiadas en: enfoque energético, enfoque genético y enfoque demográfico. En el enfoque demográfico, base de la teoría ecológica, al utilizarse en plantas, se debe considerar con mucho cuidado lo referente al crecimiento variable e indeterminado de alguno vegetales, que en ocasiones invalida datos basados en la edad, así como la propagación vegetativa, que origina individuos fisiológicamente independientes: aquellos que son genéticamente idénticos (ramets) y los que no están relacionados genéticamente (genets), los cuales solo pueden ser identificados mediante análisis genético (Solbrig, 1980). Este enfoque, que incluye el estudio de la ecología de poblaciones, tiene como propósito fundamental, el de analizar la limitación de la abundancia y la distribución que impiden a algunas especies capitalizar su potencial reproductivo (Martínez y Alvarez-Buylla 1995). 15 La perspectiva metapoblacional en biología de poblaciones de plantas, considera la ecología y genética poblacionales como producto de dinámicas locales y procesos regionales de migración, extinción y colonización (Husband y Barrett, 1996). La habilidad de un organismo para sobrevivir depende de su tamaño y su condición, donde la condición puede incluir entre otras cosas, la calidad del ambiente, reservas proteicas, etc. Además del tamaño, que puede relacionarse con la edad, aunque ésta es consecuencia de otras variables fisiológicas (McNamara y Houston, 1996). La fragmentación de hábitats reduce el tamaño e incrementa el aislamiento espacial de las poblaciones de plantas, alterando los procesos físicos y biológicos de los ecosistemas, con los que se afecta el mantenimiento de la biodiversidad (Young et al., 1996). La supervivencia de las poblaciones depende de la estructura espacial de éstas, la que se define como el conjunto de poblaciones locales que conforman una población y tiene probabilidades de intercambio de individuos entre ellas. Así, la estructura espacial de una población depende de la interacción entre el patrón espacial del paisaje y las características de dispersión del organismo. Las preguntas que dirigen el estudio de la ecología de poblaciones vegetales son: ¿Qué es lo que determina el tiempo de germinación, la supervivencia de semillas, el tiempo de florecimiento y fructificación? ¿Cómo reparte la planta su energía entre el crecimiento vegetativo y el reproductivo? ¿Cuál es el significado de la variación genética en las poblaciones y de la variación en los sistemas de cruzamiento? ¿Cuál es la efectividad de la propagación vegetativa comparada con la reproducción sexual? ¿Por qué existe tanta variación entre los tamaños de las semillas, el número de 16 semillas y el potencial de dispersión entre especies? (Fahrig y Grez, 1996). Los componentes del ciclo de vida, como la regulación del tiempo de germinación, supervivencia de plántulas y adultos, edad a la floración y número de flores y semillas, constituyen una estrategia de historia de vida, que implica una serie de respuestas adaptativas acumuladas durante un tiempo evolutivo, sin ninguna implicación teleológica. En los estudios de ecología poblacional, se deben considerar los componentes de la estrategia de historia de vida como: (1) banco de semillas en el suelo, mortalidad de plántulas y adultos; (2) edad a la primera reproducción; (3) periodo (tiempo) de vida reproductiva; (4) fertilidad, es decir, proporción de individuos reproduciéndose a un tiempo dado; (5) fecundidad, incluyendo número de semillas, que depende del número de flores y tasas de polinización; (6) regresión fecundidad-edad y (7) esfuerzo reproductivo, asignación de recursos para cualquier actividad reproductiva en oposición a los recursos empleados para el crecimiento, mantenimiento de los tejidos y defensa contra los depredadores (Fahrig y Grez, 1996). 1.1.2.2 La cladogénesis (proceso de especiación) La mayoría de los evolucionistas aceptan el concepto de especie biológica de Mayr, que establece que las especies son grupos de poblaciones que se pueden cruzar entre sí y que están aisladas reproductivamente de otros grupos (Coyne 1992; Mayr, 1997). Los mecanismos incluidos en el proceso de evolución pueden dividirse en: mecanismos generadores de variación y mecanismos reguladores de variación. La nueva variación es generada primariamente por mutaciones al nivel de los genes (mutaciones puntuales, diferencias en secuencia), al nivel de los cromosomas (supresiones, adiciones, inversiones, translocaciones) y al nivel del genoma (disploidía, 17 poliploidía, aneuploidía). Las mutaciones ocurrirán en las plantas independientemente de sus antecedentes, a frecuencias comparables en evolución y domesticación (van Raamsdonk, 1995a). Las barreras que separan a miembros de especies diferentes se dividen en: factores de aislamiento precigótico (discriminación para el apareamiento, preferencias diferentes de hábitat, polinización por diferentes insectos, y otros), y los factores de aislamiento postcigótico (inviabilìdad de los híbridos y esterilidad) (Coyne, 1992; van Raamsdonk, 1995a). El aislamiento reproductivo, en combinación con la selección y la deriva genética, es lo que crea y expande las diferencias morfológicas entre especies que viven en la misma área. Para entender el origen de las especies en necesario conocer el origen de los factores de aislamiento (Coyne, 1992). A pesar de la controversia persistente, las evidencias aún favorecen el punto de vista neodawiniano de que las especies usualmente se desarrollan como subproductos de la evolución en poblaciones aisladas geográficamente. No se conoce que proporción de aislamiento reproductivo se desarrolla a partir de poblaciones adaptadas a diferentes hábitats y que proporción se desarrolla a partir de divergencia genética que ocurre por mutaciones al azar en ambientes similares. No sabemos que factores de aislamiento inician la especiación en diferentes grupos, y cuales se desarrollan solo cuando se ha completado la especiación. Otras formas de especiación contribuyen a la diversidad genética, como lo plantean McCarthy et al. (1995) al señalar que la especiación por recombinación es una forma potencialmente rápida de evolución, dependiente del reacomodo de cromosomas en poblaciones de híbridos 18 parcialmente estériles, puede ocurrir mas frecuentemente donde: (1) La zona de interfase del híbrido es larga; (2) Los organismos involucrados son predominantemente autopolinizadores; (3) Los híbridos son relativamente fértiles y (4) El número de diferencias en la estructura cromosómica entre las especies parietales es pequeño. 19 1.1.3 Poliploidía y evolución El proceso de poliploidización ha contribuido grandemente a la evolución y al mantenimiento de la variación biótica. En el caso de los alopoliploides se relaciona con el proceso evolutivo de especiación y ha desempeñado un papel de primera importancia en la evolución de las plantas (Lewis, 1980; Brochmann et al., 1992a y 1992b; Thompson y Lumaret 1992; Leitch y Bennet, 1997). Dos especies de plãntas aisladas por barreras cromosómicas, pueden dar lugar a una nueva especie diploide fértil, mediante hibridación. La cual está reproductivamente aislada de ambos padres de manera parcial, este modo de especiación híbrida ha sido llamado especiación por recombinación (De Wet, 1980). La poliploidía es un fenómeno mutacional intrigante con gran potencial evolutivo y práctico en la generación de nuevos cultivos y el mejoramiento de plantas cultivadas (Lewis, 1980; Leitch y Bennet, 1997). La poliploidía es el estado en el que hay más cromosomas de los que corresponden al número diploide básico, los poliploides poseen tres o más juegos de cromosomas en su núcleo en lugar de los dos juegos encontrados en los diploides. Un genoma es el ADN total en un juego básico de cromosomas (x), como el que se encuentra en un grano de polen maduro o en una célula del ovario antes de la fertilización (n es el número de cromosomas en un gameto) (Thompson. y Lumaret 1992; Leitch y Bennet, 1997). Una célula diploide contiene dos genomas, como se encuentra en las células huevo después de que éstas son fertilizadas, mientras que el núcleo de una célula poliploide contiene más de dos genomas. La poliploidía es una de las nuevas variantes que pueden entrar en una población otras son: el flujo genético, mutación, recombinación, 20 hibridación y digénesis híbrida; (Thompson y Lumaret 1992; van Raamsdonk, 1995a). La poliploidía es una característica conspicua de la evolución cromosómica en plantas superiores. Para su estudio debe considerarse como un proceso, no como un evento. La evolución poliploide se caracteriza por la aneuploidía sobrepuesta en ondas de poliploidía. Lo que se reconoce como un diploide en el nivel genérico podría representar un poliploide ancestral en niveles superiores de categorías taxonómicas (De Wet, 1980). Se reconocen dos tipos básicos de poliploides: los autopoliploides, que contienen más de dos genomas genéticamente idénticos; y los alopoliploides, que combinan genomas de más de una especie ancestral (un alotetraploide contiene cuatro genomas de dos diferentes especies ancestrales) (Leitch y Bennet, 1997). Los procesos de mutación juegan un papel evolutivo muy importante, especialmente en la diferenciación y aislamiento de las especies por medio de la evolución citocatalítica, es decir aquella evolución iniciada por una mutación abrupta que resulta en la formación de poliploides y aneuploides. A este tipo de mutación, también se le conoce como mutación numérica, se trata de cambios en el número de cromosomas debido a poliploidía o aneuploidía (Leitch y Bennet, 1997). Existe una dicotomía de ideas acerca de la significación evolutiva de la fijación de los rearreglos cromosómicos. Los que defienden los mecanismos estocásticos de evolución cromosómica y los que defienden la naturaleza adaptativa del cariotipo (Sites y Reed 1994). La alta frecuencia de poliploidía en plantas vasculares sugiere que ésta ha hecho una contribución al proceso de diversificación y aislamiento que puede encaminarse a la especiación, este es el caso de los alopoliploides, pero en el caso de los autopoliploides, la poliploidía 21 puede representar un proceso microevolutivo de generación y mantenimiento de variabilidad genética entre las especies individuales (Thompson y Lumaret, 1992). Desde las primeras observaciones hechas en insectos, que mostraron que diferentes tejidos tenían diferentes niveles de ploidía, la conclusión que se propuso fue que la poliploidía causaba la diferenciación. Sin embargo, debido a que los tejidos vegetales y animales son mosaicos de niveles diploides a poliploides, y debido a que en algunas especies de plantas, existen variedades diploides, tetraploides y de valores mas altos de ploidía, la idea de que la poliploidía causa diferenciación, no puede ser válida de manera general (Therman, 1995). Hay desacuerdos en el tema de la especiación, especialmente en lo que se refiere al número de rearreglos requeridos para iniciar la especiación (uno o varios), las consecuencias meióticas de la heterosis cromosómíca, las relaciones geográficas de las razas cromosómicas ancestrales y las derivadas, la estructura poblacional permisible y la naturaleza de la barrera para el flujo genético a través de una zona híbrida (Sites y Reed, 1994). Los modelos de dispersión de los poliploides por “alopatría cromosómica primaria” o “invasivos”, involucran la colonización y expansión por rango de una raza cromosómica nueva, en la mayoría de estos casos se origina la formación de una zona híbrida entre las razas cromosómicas ancestrales y las derivadas (Sites y Reed 1994). La poliploidía se expresa por 4 diferentes tipos de series numéricas: (1) múltiplos de un número básico original; (2) múltiplos de un número básico secundario, que se derivó del número original por un ciclo anterior de poliploidía; (3) múltiplos de un número básico que es el menor en el género, pero probablemente se derivó de un género preexistente 22 por un ciclo de poliploidía en el pasado; y (4) series de aneuploides que más probablemente representan sucesiones de aloploides basados en diferentes números básicos (Stebbins, 1985). El éxito evolutivo de las plantas vasculares poliploides ha generado una intensa especulación. Se ha sugerido que la principal importancia evolutiva de la poliploidía, es la de representar un medio para estabilizar las combinaciones genéticas derivadas de la hibridación entre razas con diferentes normas adaptativas (Brochmann y Elven, 1992). Una característica particularmente distintiva de la evolución y especiación de las fanerógamas, es la alopoliploidía o combinación de genomas nucleares genéticamente diferentes, provenientes de dos o más especies o géneros ancestrales diferentes (Leitch y Bennet, 1997). Se ha estimado que la frecuencia de la poliploidía entre plantas con flores varía entre 47% y 95%, estos números son una indicación clara del importante papel que tiene la poliploidía en la evolución de las plantas fanerógamas (De Rocher et. al., 1990; Hilu, 1993; Masterson, 1994). La tendencia de la poliploidización somática en plantas al parecer es inversamente proporcional al tamaño del genoma. La poliploidización somática en plantas de genoma pequeño y la poliploidización de la línea germinal, podrían ser dos estrategias que llevarían a resultados similares (De Rocher et al., 1990). La poliploidía es una condición rara en animales vertebrados, solo se conocen alrededor de 50 especies poliploides en 14 familias de peces, anfibios y reptiles, que presentan formas aberrantes de reproducción, como partenogénesis, hibridogénesis, etc. La poliploidía en animales bisexuales solo se encuentra entre peces y anuros, sin embargo, la variación en el contenido de ADN en diferentes especies, y los 23 innumerables ejemplos de genes no ligados a varios tipos de proteínas, indican que posiblemente la poliploidización a jugado un papel importante en la evolución de los vertebrados (Kobel y Pasquier, 1986; Bretagnolle y Thompson, 1995). Las preguntas actuales en el estudio de las plantas poliploides son: ¿Cómo se originan los poliploides? ¿Cómo se establecen? ¿Qué factores motivan su persistencia? ¿Qué consecuencias genéticas tiene la poliploidía? ¿Qué consecuencias tiene la poliploidía en el sistema reproductivo? ¿Es la poliploidía un proceso de especiación? ¿Cuáles son las consecuencias ecológicas de la poliploidía? ¿Tienen los poliploides mayor amplitud ecológica que los diploides? ¿Juega la poliploidía un papel en la domesticación de las plantas confiriéndoles ventajas selectivas? ¿Podría la poliploidía constituir un impedimento para la domesticación? ¿La función amortiguadora del genoma facilita en alguna medida la domesticación y provee una base para posterior diversidad? (Brochmann y Elven, 1992; Thompson y Lumaret, 1992; Hilu, 1993; Rieseberg et al., 1996). La ploidía somática (endopoliploidía), es el cambio cromosómico más común en células diferenciadas, se ha encontrado en la mayoría de las especies de plantas y animales estudiadas. La poliploidía somática se crea por endoreduplicación, donde los cromosomas se replican en el tiempo, sin que haya condensación de los mismos y sin que exista mitosis (Therman, 1995). La apomixis recurrente ocurre en especies de mas de 40 familias, incluyendo pastos, girasoles y rosas. Su asociación cercana con la poliploidía sugiere posibles efectos gametofíticos pleiotrópicos letales, o un cercano encadenamiento con esos efectos, (Vielle Calzada et al., 1996). 24 La multiploidía podría ser una propiedad general de plantas suculentas que tienen genomas pequeños. La función de la multiploidía en estas plantas no se conoce. Para las suculentas, podría ser que los genomas grandes y la multiploidización de genomas pequeños fueran estrategias alternativas de adaptación a ambientes áridos (De Rocher et al., 1990). Kondrashov (1994) muestra que los ciclos de ploidía (alteración de fases diploide haploide) disminuyen la carga de mutaciones, en comparación con la poliploidía o diploidía permanente. 1.1.3.1 Origen de los poliploides El doblaje del número cromosómico implica un evento somático, ya sea en el cigoto, para producir un individuo poliploide o en algún meristemo apical, para producir una quimera. La poliploidía, también se desarrolla mediante la formación y funcionamiento sexual de gametos femeninos y masculinos no reducidos citológicamente (De Wet , 1980). En la dinámica de las zonas de híbridos (hybrid zones), la especiación puede ocurrir, en el más simple de los casos, como una consecuencia única del rearreglo cromosómico bajo dos condiciones. Primero, si las diferencias cariotípicas entre las poblaciones producen híbridos completamente estériles, estrictamente como un resultado de la heterosis de la estructura cromosómica (ejemplo: si están presentes, las diferencias génicas, no contribuyen a la esterilidad), la especiación será inmediata. Lo cual no es el caso en la mayoría de las zonas híbridas estudiadas hasta hoy (Mes y Reed 1994). Una posibilidad alternativa es la reducción de la fertilidad en híbridos resultante de la heterosis cromosómica que provee una barrera parcial al flujo genético, facilitando con ello la divergencia génica, y presumiblemente también favoreciendo la selección por el refuerzo de los mecanismos de aislamiento previo al apareamiento (Sites y Reed 1994). 25 El término restitución meiótica, se refiere a la formación de un núcleo con número cromosómico sin reducir en lugar de dos núcleos con número cromosómico reducido, debido a una falla en la primera o segunda división meiótica (Bretagnolle y Thompson 1995). Durante la meiosis normal, ocurren dos divisiones sucesivas en las células meióticas, la primera dirigida a la separación de los cromosomas homólogos apareados y la segunda a la separación de las cromátidas hermanas de cada cromosoma. En la RPD (Restitución en la Primera División), el apareamiento y/o la separación de los cromosomas homólogos en la anafase I no ocurre. La primera división ocurre como en una división mitótica. La segunda división meiótica ocurre normalmente, con las dos cromátidas hermanas moviéndose hacia los polos opuestos. En la RSD (Restitución de la Segunda División), el apareamiento y separación de los cromosomas homólogos ocurre normalmente durante la primera división meiótica, pero las cromátidas hermanas no se separan durante la segunda división meiótica. Un gameto 2n se considera gameto producto de la RPD si posee dos cromátidas no-hermanas y gameto producto de la RSD si posee dos cromátidas hermanas (Bretagnolle y Thompson 1995). Existen evidencias de que la meiosis es controlada por un gran número de genes, la mayoría de los cuales están presenten en un estado dominante. Dependiendo de la fase en que actúan, los genes se clasifican en premeioticos, meióticos y post-meióticos. La mutación de dichos genes altera la meiosis, afecta la fertilidad gamética y puede conducir a la formación de gametos 2n (Bretagnolle y Thompson 1995). La hipótesis del puente triploide asume que un triploide recién formado, actúa como un estado transicional en la producción de un nuevo poliploide, pero no se ha probado que el efecto del bloque triploide sea lo 26 suficientemente fuerte como para evitar la formación de semillas triploides (Bretagnolle y Thompson, 1995). El descubrimiento reciente de que una especie poliploide puede originarse más de una vez (es decir que tiene múltiples orígenes) es un reto para el punto de vista tan largamente seguido en el sentido de que la formación de poliploides es rara, ya que se creía que cada especie típica de poliploides tenía solo un origen. Los datos en angiospermas sugieren que el origen múltiple es más común que el origen individual en los taxa poliploides (Leitch y Bennet, 1997). La unión de múltiples genomas seguida de la formación de poliploides, abre las posibilidades de interacción y evolución de secuencias intergenómicas. Los estudios moleculares están mostrando que secuencias similares provenientes de diferentes genomas puestas juntas podrían desarrollar una evolución concertada en lugar de continuar desarrollándose independientemente (Leitch y Bennet, 1997). La nueva asociación de genomas de diferentes especies al interior de un mismo núcleo no solo afecta la evolución y organización del ADN: la expresión de ADN en sí podría también ser alterada como consecuencia de la poliploidía (Leitch y Bennet, 1997). La poliploidía es un evento raro, pero ocurre a una frecuencia suficientemente alta para que ocurran individuos poliploides en poblaciones grandes de muchas especies que se reproducen sexualmente. Aunque muy pocos de estos poliploides sobreviven mas allá de una generación. Los poliploides son eliminados en competencia con sus padres por los hábitats disponibles, deben competir por el hábitat de sus padres o invadir nuevos hábitat y en general son menos fértiles que sus padres, serán exitosos solo si son capaces de competir con sus padres y con otros taxa por los hábitat disponibles (De Wet, 1980). 27 La tasa de establecimiento de poliploides es enteramente diferente de su tasa de origen espontáneo. El establecimiento exitoso de un nuevo citotipo poliploide en una población diploide puede verse severamente limitado por el aislamiento reproductivo, en virtud de que la mayor parte del polen que recibe es de las poblaciones diploides parentales. Esto puede prevenir la producción de progenie por bloque triploide (Thompson y Lumaret, 1992). Si como sucede en la mayoría de los casos, los híbridos no son fértiles, los poliploides serán excluidos de la población, debido a la exclusión dependiente de la frecuencia de citotipos, por lo que las condiciones para el establecimiento de un nuevo citotipo autopoliploide son particularmente restrictivas. Las zonas híbridas actúan como barreras parciales para el flujo genético. La selección, presumiblemente favorece la evolución de los mecanismos de aislamiento previos al apareamiento para reducir la formación de híbridos. Esto es visto como un tipo de proceso de “refuerzo” que dirige el complemento de la especiación (Sites y Reed 1994). El establecimiento de un nuevo poliploide puede ocurrir en dos situaciones: 1) El reemplazamiento del progenitor diploide como resultado de un equilibrio fluctuante y/o por efecto del tamaño tan pequeño de la población y 2) Por autocompetencia del diploide; que resulta en el incremento de la probabilidad de establecimiento y persistencia de un poliploide recién formado en poblaciones pequeñas, donde los efectos ambientales y genéticos, puedan causar un incremento en la frecuencia de gametos 2n. La coexistencia de citotipos simpátricos como resultado de diferenciación de nichos, mas comúnmente significa patrones espaciales altamente localizados de diferenciación de hábitats. En muchos casos, 28 los poliploides y diploides tienen diferente distribución geográfica (Gutiérrez et al., 1994). Una relación entre la heterosis incrementada y el potencial para la explotación de nicho ecológicos puede contar para el éxito de los poliploides como un mecanismo evolutivo en plantas (Brochmann y Elven, 1992). Los rearreglos cromosómicos íntergenómicos que se han observado en varios poliploides, podrían representar sólo uno de un grupo de mecanismos que actúan al enlazar grupos particulares de genes al interior de regiones del núcleo, para permitir que tengan lugar esos nuevos tipos de evolución de secuencias, interacciones de genes y patrones de expresión. Además, estos cambios podrían representar un paso importante hacia el establecimiento exitoso de los poliploides recién formados (Leitch y Bennet, 1997). Debido a la alta proporción y frecuencia de formación de poliploides en plantas, éstas ofrecen probablemente el mejor modelo de sistemas para nuevos estudios encaminados a elucidar los mecanismos moleculares involucrados en la formación de poliploides y la evolución de su genoma (Leitch y Bennet, 1997). 29 1.1.4 Evolución y domesticación Darwin establece que los principios de selección bajo domesticación son de tres tipos: metódica, inconsciente y natural, aunque los tres tipos de selección son naturales, la selección metódica es la que realiza el hombre con fines predeterminados. La selección inconsciente, es aquella que resulta de actividades humanas no deliberadas para producir cambios en el organismo involucrado (Darwin, 1859; Heiser, 1988). La domesticación es un evento relativamente reciente en la evolución vegetal, los registros más antiguos de cambios fenotípicos asociados con la domesticación de plantas datan de aproximadamente 10,000 años (Ladizinski, 1985; Harlan, 1992a). La domesticación de plantas, puede definirse como un proceso resultante en características benéficas al hombre, pero generalmente negativas para las plantas en su hábitat natural y en un decremento o pérdida total de capacidad de diseminación de semillas viables, por lo que su supervivencia depende de las condiciones y estrategias que el hombre disponga (Baker, 1972; De Wet y Harlan, 1975; Harlan, 1992b; Ladizinskí, 1985; van Raamsdonk, 1993, 1995a y 1995b; Epímaki et al., 1996). El hombre recolectó una gran cantidad de especies silvestres, e intentó domesticar muchas de ellas, pero solo con una pequeña fracción tuvo éxito como cultivares. Al parecer la respuesta positiva a los intentos de fijación genética de las características asociadas con la domesticación, fue la característica que limitó el número de especies (Harlan 1992a). Como la domesticación es un proceso evolutivo, se pueden encontrar todos los grados de asociación entre plantas y hombre, así como un amplio rango de diferenciaciones morfológicas desde plantas idénticas a las razas silvestres hasta plantas domesticadas (Baker, 1972; 30 Harlan 1992a, Evans, 1993; van Raamsdonk, 1993, van Raamsdonk 1995a). Entre los diferentes estadios en el proceso de domesticación, se tienen: plantas silvestres, plantas toleradas, plantas inducidas y plantas domesticadas, de acuerdo con el avance en el proceso de domesticación (Baker, 1972; Harlan, 1992a; Kaas, 1993). La domesticación de plantas puede ser descrita como los cambios necesarios para adaptar una planta a hábitats preparados especialmente por el hombre. Considera que un modelo descriptivo formal para el análisis de los conceptos de evolución y domesticación debe considerar: procesos (mutación, hibridación); modificadores (selección, derivaciones); entidades (aislamientos, barreras) y relaciones causales y estocásticas. Y que tanto mutación, como hibridación, poliploidización, selección y erosión son parte tanto del proceso de domesticación, como del proceso de evolución (van Raamsdonk 1993, 1995a y 1995b). La domesticación de cualquier especie silvestre, requiere el conocimiento de su estrategia reproductiva (Hamon et al., 1992; Sanchez, 1995). Uno de los temas que emerge de las primeras discusiones sobre domesticación de plantas en las diversas regiones, es el paralelismo en los cambios que convirtieron a las plantas silvestres en domesticadas, tanto entre varios cultivos, como entre varias regiones (Pickersgill, 1977; van Raamsdonk, 1995a). Davis y Bye (1982) indican que la domesticación es un proceso biológico y cultural que involucra las alteraciones que el hombre hace en los factores biológicos (morfología, genética, etc.) y ecológicos que afectan a las poblaciones de plantas en el tiempo. La investigación experimental de la evolución bajo domesticación, para estudios evolutivos, representa muchas ventajas cuando el ancestro 31 silvestre (o su descendiente inmediato) y el descendiente cultivado son conocidos y se encuentran disponibles ya que generalmente pertenecen a la misma especie biológica y por ello, su progenie usualmente no tiene problemas de fertilidad (Harlan, 1992a; Epimaki et al., 1996). Las plantas cultivadas en general muestran diferencias fenotípicas marcadas en relación con sus progenitores silvestres, a pesar de que pertenecen a la misma especie biológica estas diferencias, llamadas colectivamente el síndrome de domesticación, resultan de selección durante muchos miles de años para su adaptación a ambientes cultivados (Harlan 1992a; Epimaki et al., 1996). Sin embargo, el entendimiento taxonómico de algunos cultivos, como el chile, algodón, tabaco, frijol, calabaza, amaranto, entre otros, comprenden dos o más especies cultivadas, que se siembran para obtener el mismo producto y se usan en la misma forma, pero usualmente tienen sus distribuciones geográficas bien definidas. Esto plantea un problema referente a si la especiación precedió a la domesticación, lo que implica que las especies cultivadas individualmente fueron domesticadas independientemente a partir de ancestros diferentes, que fueron específicamente distintos. O si la especiación siguió a la domesticación, en cuyo caso, cada cultivo pudo haberse domesticado solo una vez (Pickersgill, 1977). Hasta nuestros días uno de los problemas taxonómicos al tratar con plantas cultivadas incluye la delimitación de las especies, y si la especiación ha ocurrido bajo la domesticación, así como el papel de los parientes silvestres en la evolución de las plantas domésticas (Pickersgill, 1977). La recolección de plantas por sus partes subterráneas, es un Cultivo involuntario, al excavar se manipula el suelo, lo que propicia un incremento en la productividad, lo que puede ser el primer paso hacia la 32 domesticación, aunque se da el caso de algunas especies, como la papita mexicana, donde no se ha dado el siguiente paso (Sauer, 1965). Es posible suponer que una situación similar ocurre en el caso de la recolección de los camotes del cerro. El hecho de que en muchas islas del océano Pacífico todavía no se avanza hacia la domesticación de cereales, se ha tomado como evidencia de que el cultivo de raíces es un estadio primario en el desarrollo de la agricultura, ignorando el hecho de que donde la tierra es limitada, la pesca abundante y la precipitación alta, la extracción de raíces y tubérculos, puede ser más adaptable que el cultivo de cereales (Evans, 1993). Las plantas silvestres pueden ser cultivadas sin haber sido domesticadas, el hombre puede simular el hábitat natural de la más endémica de las especies, pero estas sobrevivirán y permanecerán bajo cultivo solo mientras sus hábitats se mantengan artificialmente (De Wet y Harlan, 1975). 1.1.4.1 Cambios con la domesticación Varios cambios morfológicos se han asociado con la domesticación, algunos fueron fundamentales para el proceso de domesticación, mientras que otros fueron secundarios o el resultado de selección postdomesticación, para caracteres agronómicos más deseables (Harlan, 1992a). Entre los caracteres esenciales está el de la adaptación a hábitats permanentemente disturbados, mientras que en los caracteres postdomesticación están: incremento en el tamaño de la parte deseada, restauración de la fertilidad en flores estériles, disminución del tamaño de los cultivares, reducción de ciertas partes de la planta para facilitar la cosecha y adaptación a la competencia interespecífica debido al incremento de los monocultivos en las áreas agrícolas (Harlan, 1992a; Evans, 1993). 33 Las principales diferencias entre plantas domesticadas propagadas por semillas y sus parientes silvestres, en las cuales, la selección ha producido cambios son: pérdida de mecanismos de dispersión naturales, germinación rápida y uniforme, propágulos más grandes, maduración simultánea, pérdida de mecanismos de protección, cambios en el color del fruto o la semilla y pérdida de propiedades tóxicas o de sabor amargo (Breeting, 1986; Heiser, 1988; Harlan 1992b; Browicz y Zohary, 1996 De Vries 1997). Cada cultivo tiene su propio pariente silvestre, las relaciones, sin embargo, pueden variar desde un proceso dirigido directamente a la domesticación de un cultivo, en variación dentro de una sola especie silvestre hasta relaciones complejas entre un cultivo y un rango de malezas y parientes silvestres (van Raamsdonk, 1996). La poliploidía es común entre las plantas domesticadas, siendo los poliploides más grandes que sus ancestros diploides y a veces mejor adaptables a diferentes ambientes, por lo que en algunos casos la poliploidía ha sido acentuada siguiendo a la domesticación (Evans, 1993; van Raamsdonk, 1995a). Aún cuando la poliploidía y domesticación, son rasgos distintivos en la evolución vegetal, no existen datos sobre la frecuencia de la poliploidía en plantas cultivadas y su papel en el proceso de domesticación, (Hilu, 1993). Muchas plantas cultivadas son poliploides, donde la dirección de la evolución desde diploides a poliploides es inequívoca (Burkill, 1960; Pickersgill, 1977; Evans, 1993; van Raamsdonk, 19956). Las dioscoreas han seguido un sendero evolutivo que obedece al modelo del trigo, en el cual la poliploidización ha jugado un papel muy importante durante su domesticación (van Raamsdonk 1995b). 34 En los cultivos que se explotan por sus estructuras subterráneas, como las dioscoreas, los cambios sufridos por la manipulación humana son: mayor tamaño de la estructura de almacenamiento, enraizamiento menos profundo, menor toxicidad, menor desarrollo de estructuras de protección, como espinas y sabor menos amargo (Evans 1993). Y una consecuencia de la reproducción prolongada en forma vegetativa es la pérdida o disminución de la capacidad de la planta para reproducirse por semillas (Baker, 1972). El modelo de domesticación del trigo, que es mismo de las dioscoreas se caracteriza por la poliploidización durante la domesticación, en otros modelos, como el del algodón, la poliploidización ocurrió antes de su domesticación; en el modelo del soya, la selección dirigida y deriva genética son las fuerzas dominantes que separan el conglomerado genético de los ancestros silvestres del cultivo, donde la autogamia juega un papel determinante y en el modelo del chile y el maíz además de la selección y la deriva genética, la hibridación es un factor importante (van Raamsdonk 1995b). La habilidad de diferentes especies de plantas para cooperar en mutua ventaja, es en muchas ocasiones el resultado de cambios físicos en estructuras vegetales o de la manipulación del ambiente que las rodea (Coolman y Hoyt, 1993). Un atributo común a las plantas silvestres es el de retardar la germinación debido a la dormancia o la dureza de semillas, la germinación también puede ser modificada por la domesticación (Evans 1993). 1.1.4.2 Métodos de investigación en domesticación El análisis interpoblacional de plantas en proceso de domesticación es de interés taxonómico, etnobotánico y evolutivo (Breeting, 1982). 35 La domesticación es un campo de estudio que se ha visto enriquecido con un amplio rango de publicaciones en últimas fechas. Ello se explica en parte por tratarse de una área que requiere la atención de muchas disciplinas, entre ellas: antropología, bioquímica, genética, geografía, lingüística, biología molecular, fisiología, sociología y sistemática. Es ecléctica y el avance en una disciplina puede crear oportunidades para otras, como ha sucedido con la datación mediante el uso de carbono, discriminación con electroforesis, 13C, secuenciación de ADN, PCR, espectroscopia infrarroja, entre otras, dando luz a cuestiones que anteriormente no podían encontrar respuesta (Evans, 1993). Las técnicas empleadas para el estudio de la evolución bajo domesticación, se pueden diferenciar en cuatro grupos: estudios morfológicos, estudios citogenéticos, estudios bioquímicos y estudios moleculares. El análisis de características morfológicas, es parte de los sistemas de clasificación que se han utilizado frecuentemente para trazar el origen, evolución y distribución de las especies (Martin y Rhodes, 1977). En las últimas décadas varios estudios etnobotánicos y sobre domesticación, han utilizado características morfológicas para la diferenciación entre plantas silvestres y plantas que han estado sujetas a procesos de utilización por poblaciones humanas, mismas que han desarrollado cambios morfológicos y se consideran éstos como influencias del proceso de domesticación de esas plantas, entre ellos: Breeting (1982 y 1986) empleó el análisis multivariado y el coeficiente de similitud para evaluar la diferenciación morfológica de Provoscidea parvilflora como resultado de la domesticación; Davis y Bye (1982) lo utilizan de forma similar con plantas del género Jaltomata 36 (Solanaceae); van Raamsdonk y De Vries (1992) con plantas del género Allium L; Erksine et al., (1994) en el género Vicia; Diederichsen y Hammer (1995) en Linum usitatissimum L; van Raamsdonk y De Vries (1995) al analizar relaciones taxonómicas en el género Tulipa; Mapes et al. (1995) y Mapes et al. (1996) en Amaranthus spp; van Den Berg et al. (1996b) con el género Solanum; Neuffer y Meyer-Walf (1996) en Capsella; Montagnon y Bouharmont (1996) en Coffea arabica. Los estudios taxonómicos basados en el análisis morfológico se prestan a confusión debido a que los factores ambientales pueden modificar grandemente los fenotipos. Como alternativa surgen los análisis citológicos, donde el conteo cromosómico, representa un acercamiento mayor al concepto de especie y un apoyo para la delimitación de las mismas. La citología cromosómica tradicional ha hecho énfasis en el comportamiento de las células en división con su mitosis regular (Therman, 1995). Algunos recursos genéticos se prestan a confusión taxonómica, en el aspecto biológico y químico. Un ejemplo es el caso del género Papaver donde tanto los estudios citogenéticos, como las relaciones filogenéticas entre especies poliploides, deben considerarse en los programas de manejo y mejoramiento genético (Milo et al., 1986). Publicaciones recientes que utilizan las técnicas citogenéticas, muestran su utilidad y un mayor grado de precisión que las técnicas morfológicas tradicionales, como se describe más adelante. van Raamsdonk (1984) hace pruebas de teñido de cromosomas de Ornithogalum para investigar las relaciones entre O. umbellatum y especies parentales y analiza las relaciones evolutivas entre especies del género Cucumis; Milo et al. (1986) y van Raamsdonk et al., (1989); la utilizan en el género Papaver; Gill y Chen (1987) y Shang et al., (1989) la 37 emplean en estudios de cariotipo de trigos poliploides; Tucker y Fairbrothers (1990), relacionan el origen de Mentha X gracilis con su número cromosómico y tres caracteres morfológicos; Brochmann y Elven (1992), relacionan el nivel de ploidía con Ia, amplitud ecológica de especies árticas de Draba; Friedman (1992) la usan en estudios de evolución de las angiospermas; Pijnacker et al. (1992) la utilizan para comparar la microesporogénesis de híbridos entre plantas silvestres y cultivadas del género Solanum; Fernández-Calvin y Orellana (1993) la usan para analizar la afinidad de genomas entre híbridos de trigo y Aegilops. En cultivos donde es difícil el conteo de cromosomas somáticos, y que tienen un intervalo generacional largo para el análisis meiótico, un método rápido para establecer el nivel de ploidía en el estado de plántula resulta especialmente útil, como lo demuestran Costich et al., (1993) en el género Vaccinium. Hilu (1993) determina la existencia de neopoliploides mediante comparación del número cromosómico del cultivo con el número cromosómico básico más pequeño de la especie en su género respectivo. Consideran que una especie es paleopoliploide si tiene un número cromosómico gamético mayor que n = 11 ó n = 13. La investigación citológica de la progenie podría ser desarrollada para el análisis de gametos 2n en cruzas interploides, en las que no se puede discriminar por caracteres morfológicos entre los niveles de ploidía. Se conocen dos métodos para los estudios citológicos, el primero, y más laborioso consiste en contar el número de cromosomas en el núcleo de meristemos de raíces fijadas, el cual es apropiado para cuando se tienen muestras de unos cuantos individuos. El otro usa la técnica de 38 citometría de flujo, que provee un método rápido y poderoso para analizar un gran número de plantas (Bretagnolle y Thompson 1995). La citometría de flujo permite la determinación precisa del contenido de ADN genómico de un gran número de núcleos, de manera que puede hacerse un estudio sobre la proporción de las células en las diferentes fases del ciclo celular, o de la asociación de la poliploidía con el tipo de tejido, estado de desarrollo, o factores ambientales (De Rocher et al., 1990). El desarrollo de la técnica de Hibridación genómica in situ (GISH) ha provisto nueva luz sobre el origen y evolución de genomas poliploides. La técnica de GISH combina la citogenética convencional con la hibridación in situ de ADN, permitiendo la distinción entre la cromatina de diferentes orígenes parentales o ancestrales (Leitch y Bennet, 1997). En la investigación de la variación del contenido de ADN entre diferentes niveles de ploidía así como entre especies diploides, el uso de la técnica de citometría de flujo de ADN, representa un método rápido para establecer el nivel de ploidía al nivel de plántulas (Costich, et al., 1993). La cuantificación directa de ADN nuclear mediante citometría de flujo, es un método para discriminar entre niveles de ploidía que se ha usado para detectar la producción de gametos 2n en varias especies. Una de las ventajas de la cìtometría de flujo, es que permite la cuantificación de una manera rápida y precisa del contenido de ADN de un gran número de individuos. Además de ser útil para células somáticas, esta técnica se ha empleado para estudiar el contenido relativo de ADN de polen proveniente de diferentes plantas (Bretagnolle y Thompson 1995). La combinación de herramientas citológicas, con el análisis morfológico, representa un avance para clarificar aspectos de 39 investigación que no podrían resolverse con el análisis morfológico solamente. Con los avances en la ingeniería genética o biotecnología se abrieron nuevos campos para la investigación, que han conducido al encuentro de nuevas técnicas, éstas permiten un análisis más profundo y detallado del genoma, como las que se enfocan al análisis bioquímico y molecular. Los resultados del análisis bioquímico por electroforesis, se han empleado en diferentes campos de investigación. Por ejemplo, para la identificación y clasificación de cultivares, en estudios de genética poblacional, para hacer correlaciones entre los niveles de ploidía o para contabilizar la frecuencia de alelos y para identificar híbridos interespecíficos (van Raamsdonk et al., 1986). Runyeon y Prentice (1996), usan electroforesis para evaluar y comparar la estructura genética de Silene vulgaris y S. uniflora, y para estimar el flujo genético que existe entre ambas especies. Brochmann et al. (1992a y 1992b) combinan las técnicas citogenéticas con la electroforesis, para reexaminar la afirmación de que los híbridos entre especies con diferente nivel de ploidía son estériles y para analizar las implicaciones evolutivas de la poliploidía en el género Draba. Gutiérrez et al. (1994), usan técnicas citológicas combinadas con procedimientos electroforéticos para determinar el origen alopoliploide de algunas especies del género Lathyrus (Leguminosae). Maki et al., (1996a y 1996b) usan marcadores aloenzimáticos y electroforesis en gel de almidón, para examinar el modelo de herencia de una especie de planta amenazada en Japón (Aster kantoensis). Los marcadores moleculares específicos pueden proveer los medios para resolver casos de ambigüedad en introgresión, ya que éstos tienden a ser neutrales; mientras los caracteres morfológicos usualmente 40 convergen cuando los organismos están expuestos a una presión de selección similar (Pillay y Hilu, 1990; Rieseberg et al., 1990). Rieseberg et al. (1990), usan electroforesis con endonucleasas de restricción específicas para probar la ocurrencia de introgresión entre poblaciones de Helianthus annus ssp. texanus y H. debilis ssp. cucumerifolius. Pillay y Hilu, (1990) recurren a la técnica electroforética de variación de ADN de los cloroplastos (cpDNA), para evaluar las relaciones filogenéticas entre especies poliploides del subgénero Ceratochloa y especies del subgénero Festucaria. En algunos estudios sobre las implicaciones de la competencia entre especies diploides y tetraploides, para el establecimiento de poliploides recientemente formados (Maceira et al., 1993) combinan el uso de caracteres morfológicos y citológicos para establecer las relaciones filogenéticas entre diploides y tetraploides de Dactylis glomerata en un mismo sitio. Sin embargo, sus resultados tuvieron que ser confirmados por marcadores de aloenzimas y de ADN de los cloroplastos (cpDNA). La recombinación de homólogos ha sido empleada por el hombre como una herramienta para manejar la evolución y asegurar la segregación meiótica correcta. Durante muchos años se ha explotado en la producción agropecuaria; sin embargo, los mecanismos que posibilitan la recombinación somática y meiótica están apenas siendo descifrados. Se están haciendo progresos mediante el uso de marcadores genéticos clásicos, recombinaciones transgénicas y RFLPs (polimorfismo en la longitud de los fragmentos de restricción del ADN) (Puchta y Hohn, 1996). Los RFLPs se han empleado para identificación mediante “fingerprinting” o dactiloscopia del ADN, para generar mapas genéticos y 41 para permitir la identificación de genotipos específicos y caracteres agronómicos. La caña de azúcar es probablemente uno de cultivos genéticamente más complejos para su mapeo genómico, tanto los cultivares, como sus parientes silvestres son altamente poliploides, además de que la introgresión incrementa grandemente la complejidad genética, Grivet et al., (1996) realizaron un estudio de mapeo genético en un cultivar de caña de azúcar, mediante la técnica de RFLPs. Los mapas de alta resolución obtenidos mediante RFLPs, pueden proveer una oportunidad para resolver caracteres complejos en sus componentes genéticos individuales (Rieseberg et al., 1994). Takumi et al. (1993) usan RFLPs con ADN nuclear de trigos poliploides y diploides para obtener nueva información sobre las relaciones filogenéticas entre especies silvestres y cultivadas. Esta técnica también se ha empleado para evaluar la diversidad genética entre cultivares y especies silvestres de cebada (Hordeum vulgare ssp. vulgare y ssp. espontaneum), Petersen et al., (1994) y para probar relaciones entre híbridos de Helianthus neglectus como H. paradoxus (Rieseberg et al., 1994). Dentro de las técnicas que utilizan la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), sobresalen la AP-PCR (Reacción en cadena de la polimerasa para fragmentos de ADN amplificados al azar), conocida también como RAPD. Esta técnica utiliza iniciadores seleccionados arbitrariamente. Ha sido establecida como un método eficiente para establecer “huellas dactilares” que son útiles en la elaboración de mapas genómicos y en la identificación genómica por dactiloscopia del ADN. 42 La técnica de AP-PCR ó RAPD fue desarrollada independientemente y simultáneamente por Welsh y McClelland (1990) y Williams et al. (1990). Ha dotado una herramienta poderosa para la investigación de la variación genética. El procedimiento de RAPD trabaja con marcadores genómicos anónimos, requiere solo pequeñas porciones de ADN, y es más simple, menos costoso y menos laborioso que otros métodos de marcaje (Sobral y Honeycut, 1993; Ramser et al., 1996). La utilidad de los RAPDs para la caracterización de poblaciones vegetales, ha sido demostrada por varios investigadores y el número de laboratorios que usan esta metodología está creciendo rápidamente. Por ejemplo: se ha usado en la construcción de mapas genéticos, como marcadores moleculares, para establecer relaciones filogenéticas, (Sobral y Honeycut, 1993; Huff et al., 1993, Transue et al., 1994; Arias y Rieseberg, 1995; De la Cruz et al., 1995; Maaβ y Klaas, 1995; Rieseberg et al., 1995; Bonnin et al., 1996; Ramser et al., 1996; Ramser et al., 1997; Rieseberg et al., 1996). Esta técnica puede enriquecerse con los conocimientos generados por técnicas tradicionales como los análisis morfológicos, citológicos y electroforéticos, para tener las bases comparativas y parámetros requeridos para su funcionamiento y para la obtención de resultados aplicables al estudio de los fenómenos evolutivos que se relacionan con la domesticación. 1.1.4.3 Poliploidía y domesticación El entendimiento de la poliploidía adquiere mayor importancia si se considera que los cultivos más importantes son poliploides por ejemplo: el maíz, trigo, caña, papa, algodón (Leitch y Bennet, 1997), y dioscoreas (Harlan, 1992a, van Raamsdonk, 1995a). El efecto “gigas” es una característica sobresaliente de la influencia de la poliploidía sobre el fenotipo. Otras características de los 43 poliploides son los cambios que causa sobre el tamaño y la textura de los órganos. Las hojas, por ejemplo, son generalmente más gruesas, más anchas y más cortas que las de sus ancestros diploides, aunque el incremento en el tamaño de las células, que generalmente caracteriza a los poliploides, no necesariamente conlleva a un incremento en el tamaño de la planta como un todo o aún en sus órganos individuales debido a la reducción en el número de divisiones celulares en estas plantas (Tal, 1980). La heterosis de los poliploides, puede proveer la posibilidad de adaptación a un amplio rango de hábitats, por ello puede promover la flexibilidad ecológica, característica importante para la domesticación de plantas (Brochmann y Elven, 1992). La poliploidía y domesticación de plantas son rasgos distintivos en evolución vegetal, sorprendentemente, no hay datos sobre la frecuencia de poliploidía en plantas cultivadas y su papel en el proceso de domesticación (Hilu, 1993). En algunos cultivos existe una base común para el paralelismo en la variación en el tamaño de las células asociado a un incremento con las diferencias en ploidía. Por ejemplo en la caña de azúcar hay un paralelismo entre el tamaño de la hoja y el del tallo; en el trigo se denota entre el peso de la espiga y el área de la hoja más larga, el cual difiere mucho entre trigos cultivados(poliploides) y silvestres (diploides) (Evans, 1993). La domesticación muy raramente conduce a la especiación a pesar de las múltiples clasificaciones que proveen epítetos separados para las plantas domésticas, generalmente las razas domésticas pertenecen a la misma especie biológica que sus ancestros silvestres y son completamente compatibles para formar híbridos (Harlan, 1992a). 44 1.1.5 Sustentabilidad y alimentación humana 1.1.5.1 El cambio climático global Los cambios climáticos globales son aquellos que alteran la mezcla de fluidos que envuelven el sistema terrestre (la atmósfera y los océanos) y por ello, se experimentan en todo el planeta: También los son aquellos que ocurren en sitios discretos, pero que se esparcen globalmente, como para constituir cambios globales (Vitousek, 1992). La tierra es un sistema dinámico: el cambio ambiental global ha sido siempre parte de su funcionamiento (Lenton, 1998). El interés actual en el cambio global, proviene del hecho de que algunos componentes del cambio son causados por las actividades humanas y han llegado éstos a una magnitud que es similar los cambios causados por la naturaleza, pero a una velocidad generalmente superior a ésta, al menos durante los últimos millones de años (Vitousek, 1992; Oppenheimer, 1998). El incremento en las concentraciones de los gases CO2, metano, óxido nitroso y clorofluorocarbonos, causantes de efecto invernadero, plantea una de las mayores amenazas para la supervivencia del hombre como especie dominante en el planeta tierra (Dovers y Handmer, 1992; Vitousek, 1992; Bach, 1994; Ramakrishna, 1997; Duarte y Agustí, 1998; Field et al., 1998; Kaiser, 1998; Mann et al., 1998). El NO tiene gran importancia en la química de la atmósfera porque participa en la regulación del balance oxidativo en la troposfera. Algunas de las razones por las que se debe tener en consideración el N20 son por que se trata de uno de los gases que causan el efecto invernadero. Este gas contribuye en un 6% al efecto invernadero causado por el hombre y a los daños en la capa de ozono estratosférico (Bouman, 1998). Otro componente atmosférico que participa en el calentamiento global, es el carbón negro, producto de la combustión incompleta de vegetación y combustibles fósiles. El interés en el carbón negro es 45 múltiple e incluye su forma de aerosol como el constituyente principal de absorción de luz (Kuhlbusch, 1998). En la actualidad, la presión sobre los recursos globales es tal, que aún los vastos océanos están sufriendo su impacto y se requiere un nuevo paradigma para el manejo de los recursos oceánicos, ante la incertidumbre creciente que enfrentamos (Costanza et al., 1998). Las fuentes principales de energía han sido el carbón, el petróleo y el gas natural. Una pregunta actual sobre los costos de la energía es: ¿Que pasa con el CO2 emitido hacia la atmósfera como resultado de la actividad humana? Se sabe que cerca de la mitad permanece en el aire, contribuyendo a la preocupación acerca del cambio global, pero ¿a donde se va el resto? (Tans y White, 1998). Al parecer, las diferencias que se tienen año con año en el número e intensidad de los huracanes, es una variable importante para controlar la magnitud de los flujos de CO2 del mar a la atmósfera: En las zonas templadas del hemisferio norte se ha incrementado en un 10 a 20% la frecuencia e intensidad de los ciclones tropicales, lo que podría incrementar la importancia del flujo de CO2 entre la atmósfera y los océanos (Bates et al., 1998). El clima de la zona boreal se ha vuelto más cálido en este siglo y se conjetura que se calentará mas en el próximo siglo. Los suelos boreales perennemente congelados y los que lo están estacionalmente, contienen uno de los almacenes más grandes de carbono de la biosfera terrestre, conteniendo ente 200 a 500 gigatoneladas de carbón (1 Gt = 109 toneladas métricas). Esta cantidad de carbono podría incrementar la concentración de CO2 en la atmósfera hasta en un 50% si se liberara debido al calentamiento global (Goulden et al., 1998). La tendencia al calentamiento global se asocia con el incremento en las precipitaciones, aunque no hay un consenso al respecto cuando 46 se discute sobre los patrones de precipitación regionales (Falkowski et al., 1998). El “cambio climático del Pacífico de 1976” se caracteriza por una elevación en las temperaturas de la superficie marinas en la mayor parte del pacífico tropical del Este. Varios estudios han notado que el patrón de variabilidad de El Niño Oscilación del Sur (ENSO), cambió en 1976, con eventos de calentamiento (El Niño), volviéndose mas frecuentes y más intensos (Guilderson y Schrag, 1998). Ante estas perspectivas, la búsqueda de alternativas para la producción de alimentos en un ambiente cambiante, se enfoca a los ecosistemas donde el calor y la escasez de agua es una condición imperante, como en el trópicos seco y los desiertos, tomando en cuenta que entre los sistemas humanos que más probablemente se verán afectados por el cambio climático global, se encuentran las actividades agropecuarias y de producción de alimentos (Smit et al., 1996). 1.1.5.2 Biodiversidad y recursos genéticos Se requiere de un compromiso a largo plazo para salvaguardar los recursos genéticos de los bosques tropicales y subtropicales, éstos son reservorios de los ancestros de los cultivos conocidos, así como recursos de nuevas plantas susceptibles de domesticación (Smith et al., 1995). La demanda creciente de energía hará que para el año 2020, se requiera no solo de las fuentes tradicionales de energía no renovable, sino también de la energía susceptible de renovarse (Goldemberg, 1995), por lo que toda fuente de energía alternativa debe considerarse para fines de no agravar los problemas de sustentabilidad. La sustentabilidad tiene que ver con la biodiversidad, la cual es un problema de coexistencia por lo que la extinción puede verse como la manifestación extrema de la falla en la posibilidad de coexistencia (Huston, 1993). 47 La domesticación de especies silvestres con potencial para la producción de alimentos, o para convertirse en fuentes de energía renovables, es una prioridad ante el incremento de la población humana en nuestro planeta. En este sentido, las dioscoreas pueden jugar un papel importante debido a su capacidad de producción de carbohidratos (Saxon, 1981). Las invasiones biológicas resultantes del transporte deliberado o inadvertido de especies por los humanos, reducen los rasgos distintivos de los diferentes continentes e islas, apuntando a la homogeneización de la biota sobre la tierra (Vitousek et al., 1997). Algunos de los obstáculos para lograr incrementos futuros en la producción de alimentos son: 1) muchos de los recursos genéticos requeridos para el mejoramiento y desarrollo de los cultivos transgénicos (recursos genéticos) están siendo destruidos; 2) algunos de los constituyentes de ecosistemas que podrían apoyar la productividad, se encuentran amenazados; 3) las consecuencias ambientales y en salud humana de la aplicación de pesticidas y fertilizantes, son una preocupación creciente; 4) Eventos climáticos extremos, acompañando el cambio climático global, se podrían presentar como una amenaza más a la seguridad alimentaria (Bach, 1994; Bates et al., 1998; Daily et al., 1998; Duarte y Agusti, 1998). Entre los efectos del cambio global, que afectan directamente a las actividades agropecuarias, se encuentran los fenómenos de la Oscilación Sur (ENSO), que se presenta con una oscilación variable cada 3 a 7 años, durante el cual las aguas tropicales elevan su temperatura, en el Pacífico occidental, produciendo grandes cantidades de precipitaciones en el hemisferio norte, que se alternan con las temperaturas bajas en las aguas del trópico durante la fase de “la Niña”, para producir sequías. Uno 48 de los fenómenos ENSO de mayores efectos, fue el de 1997-1998 (McPhaden, 1999). En el Atlántico, a un fenómeno similar al de “el Niño”, se le conoce como Oscilación del Atlántico Norte, el cual se caracteriza por una diferencia de presión atmosférica de norte a sur, se produce una baja en la presión atmosférica que se localiza en Islandia y se produce una zona de alta presión en la región subtropical de cerca de las Azores, aunque sus efectos son más restringidos que los de “el Niño”, a este fenómeno se le atribuyen cambios en los patrones de precipitación invernal en América del norte, Europa y Norte de Africa (Uppenbrink, 1999). Las tendencias en los efectos de la degradación del suelo sobre la productividad, son extremamente importantes, pero aún no se han entendido bien y son fuente de una disputa importante (Daily et al., 1998). Las actividades humanas están causando la extinción de especies y poblaciones distintas genéticamente a un ritmo superior que el que se tenía antes de la aparición de la especie humana. La mayoría de las especies son criatura efímeras de los sistemas terrestres, bajo condiciones normales, (entre episodios raros de extinciones masivas), una especie dura en promedio 10 millones de años. Las actividades humanas están haciendo que muchas especies sean más efímeras (Vitousek, 1992). Las poblaciones de parientes silvestres de los cultivos son cada día más escasas. El desarrollo de la capacidad para colectar y contribuir con información sobre éstos recursos genéticos, es fundamental para cualquier programa de desarrollo sustentable (Daily et al., 1998). La conservación de la biodiversidad es esencial para la productividad a largo plazo en los sistemas agroforestales que pueden ser biológicamente más productivos que los sistemas de cultivos o 49 árboles separados (Schroth, 1995; Smith et al., 1995; van Noordwijk y Purnomosidhi, 1995). 1.1.5.3 Agricultura alternativa para el trópico seco En el contexto de la agricultura, a partir de la adopción del estilo de vida sedentario hace alrededor de 10,000 años, la intervención humana ha cambiado los patrones evolutivos de ecosistemas y continúa haciéndolo (Park y Seaton 1996) por lo que se requiere de un nuevo paradigma como alternativa en el manejo de las actividades agropecuarias. Un paradigma emergente, el de la agricultura alternativa no es del todo claro, aún el nombre se utiliza de una manera tan diversa como sus proponentes, los que se denota en los títulos de “sustentable”, “holística”, “ecológica” y “orgánica”, “permagricultura”, “agricultura sostenible de majos subsidios” (Vandermeer, 1995). La sustentabilidad es la habilidad de un sistema artificial, natural o de la mezcla de ambos para resistir o adaptarse a cambios endógenos o exógenos de manera indefinida (Dovers y Handmer, 1992). El desarrollo sustentable es por lo tanto, un sendero de cambio deliberado de mejoramiento que mantiene o incrementa el atributo del sistema, mientras responde a las necesidades presentes de la población. El desarrollo sustentable es aquel que alcanza a cubrir las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para alcanzar a cubrir sus necesidades en el futuro como se establece en el reporte de la Comisión Mundial para Desarrollo y el Ambiente (WCED, 1987). Las consideraciones del desarrollo sustentable, casi inevitablemente tienen que tratar con la agricultura sostenible, que se refiere al uso de recursos para producir alimentos y fibras de manera que la naturaleza en que se basa no sea dañada, y que las necesidades 50 básicas de productores y consumidores puedan lograrse en términos de largo plazo (Yunlong y Smit, 1994; Hartshorn, 1995). A la agricultura moderna se le atribuyen algunos de los problemas más fuertes que ponen en riesgo la sustentabilidad de los sistemas, entre ellos: la destrucción del paisaje, contaminación y degradación de los suelos, dependencia de combustibles fósiles, fertilizantes y químicos que dependen de recursos no renovables (Vandermeer, 1995; Bouman, 1998). Desde 1992, se ha acumulado gran cantidad de evidencias que muestran que las actividades agropecuarias, especialmente la aplicación de fertilizantes y las excretas animales, han resultado en incrementos de las emisiones de óxido de nitrógeno (N2O) y óxido nítrico (NO) a la atmósfera (Bouman, 1998). En respuesta a esto, hay una riqueza de información concerniente a posibilidades de cambio, las opciones disponibles y los efectos de mejoría que tendrían estas estrategias en el uso de la tierra, sin embargo, no esta claro la forma en que esta información puede ser incluida entre los mecanismos de toma de decisiones (Park y Seaton, 1996). Los propósitos de la agricultura sustentable son: 1) mantener y mejorar la calidad y productividad del suelo; 2) conservar el suelo, el agua, le energía, los recursos naturales, y el hábitat de peces y vida silvestre; 3) mantener y mejorar la calidad de las aguas superficiales y subterráneas; 4) proteger la salud y seguridad de las personas involucradas en los sistemas de producción de alimentos en los campos; 5) promover el bienestar de los animales; 6) incrementar las oportunidades de empleo en la agricultura; 7) reducir hasta donde sea posible y practicable el uso de pesticidas químicos, fertilizantes y materiales naturales tóxicos en la producción agrícola y; 8) desarrollar el 51 manejo de bajo subsidio energético para mejorar la productividad, utilidad y competitividad de la agricultura (Abelson, 1995). Las instituciones más eficientes en mantener la sustentabilídad en la explotación de los recursos renovables, han sido las explotaciones comunales de pequeña escala y la propiedad privada (Hilborn et al., 1995). En la dinámica del desarrollo sustentable, cuando se involucran plantas silvestres, se requiere del entendimiento de la biología tropical como una parte integral de los valores humanos, por lo que la investigación de especies tropicales debe hacerse considerando no solo su uso, sino también considerando los aspectos ecológicos, sociales y económicos como un todo (Budelman y van Der Pol, 1992; Bannister y Josiah, 1993; Kaas, 1993; Oyama, 1993; Yunlong y Smit, 1994; Current y Scherr, 1995; Sanchez, 1995; Valenzuela y Defrank, 1995). El excedente reproductivo es la base biológica de cualquier cosecha sostenible de recursos naturales renovables, todas las poblaciones naturales son capaces de un crecimiento poblacional neto bajo condiciones favorables. Sin embargo, se requiere más que este excedente, cuando en el acto de cosecha, se destruye el hábitat o se simplifica la estructura genética o espacial de la población (Hilborn et al., 1995). La domesticación en agroforestería consiste de tres estados: 1) identificación de especies potencialmente útiles a través de estudios socioeconómicos o investigaciones etnobotánicas; 2) obtención de germoplasma, semillas 0 material vegetativo y 3) incorporación a los sistemas agroforestales existentes (Sanchez, 1995). En el desarrollo de sistemas agroforestales juegan un papel predominante los huertos familiares o jardines de traspatio, que muchas veces son poco estimados como recursos de desarrollo agrícola en los trópicos, aún cuando 52 representan gran importancia en el desarrollo inicial de la domesticación y pruebas de nuevos cultivos (Smith et al., 1995) 1.1.6 Las dioscoreas como modelo biológico La familia Dioscoreaceae emergió de las proto-Liliales como una hierba tropofítica perenne con un rizoma y hojas amplias, y con flores hermafroditas (Burkill, 1960) el género Dioscorea es el principal representante de la familia, comprende alrededor de 600 especies con una distribución pantropical (McVaugh, 1989; Hann, 1995). Algunos tubérculos tropicales entre ellos los de dioscoreas, constituyen una parte importante en la dieta humana en los trópicos, son ricos en almidón y contribuyen de manera importante a los requerimientos calóricos de la dieta, algunos tubérculos han incrementado su uso en alimentación de animales domésticos y aves de corral (Prathibha et al., 1995). A los tubérculos de las dioscoreas se les conoce como ñames. Estas plantas fueron domesticadas simultáneamente en Africa, Asia y América, hace alrededor de 10,000 años, siendo después de la calabaza y la cebada, los cultivos que se domesticaron mas antiguamente (Burkill, 1960; Evans, 1993). Al menos 24 especies de dioscoreas han sido cultivadas para usarse como alimento, 12 han sido usadas como drogas y aproximadamente 26 han sido objeto de recolección (Evans, 1993). De alrededor de 600 especies que componen el género, siete son las más importantes como cultivos básicos en los trópicos, el ñame blanco (D. rotundata), el amarillo (D. cayensis), el trifoliado (D. dumertorum), que son originarios del oeste de Africa; El ñame de agua (D. alata,) y el chino (D. esculenta), nativos de Asia; el ñame aéreo (D. bulbifera), que ocurre tanto en Africa como en Asia y el cush-cush ñame (D. trifida), que es originario de América (Hahn, 1995). 53 En la mayoría de las plantas se puede distinguir entre una forma silvestre y una forma cultivada, en algunas la diferencia es tal que incluso el nombre científico es diferente (por ejemplo el maíz, trigo, sorgo). Pero en el caso de los ñames (Dioscorea spp.), la diferencia de aspecto puede ser sutil y la distinción puede por lo tanto ser una función subjetiva del observador (Hamon et al., 1992). Los ñames (Dioscorea spp.) pueden tomarse como modelos de la dinámica de la domesticación de los cultivos de raíz, ya que muchas de sus especies han sido cultivadas en zonas ampliamente separadas alrededor del mundo y entre 50 y 100 de sus especies se han usado como alimento para el hombre (Harlan, 1992a). Estos autores, establecen las siguientes distinciones, en lo referente a los ñames (Dioscorea spp.): 1) ñame salvaje o silvestre: toda forma que se desarrolla naturalmente en su sitio de origen sin ninguna asistencia o ayuda, ni un uso en particular; 2) ñame protegido: toda forma que se desarrolla en su lugar de origen, pero son objeto de una recolección regular sin daño para la planta y; 3) ñame cultivado: toda forma desplazada de su lugar de origen que es objeto de usos particulares, por lo que se les desarrolla y recolecta de manera continua. Burkill (1960) atribuye el inicio del cultivo de los ñames a los pescadores primitivos, ya que éstos cubrían sus requerimientos energéticos con los carbohidratos de los tubérculos y los requerimientos de proteína con el pescado. Indica que especies como D. esculenta tiene una condición en la que los recolectores parecen haberla explotado a tal intensidad, que es raro encontrarla como planta silvestre. La investigación sobre ñames durante más de 50 años, aún no establece el origen de los principales ñames usados como alimento. El estudio de la evolución de los ñames se ha dificultado debido a la 54 compleja naturaleza de la poliploidía, hibridaciones estructurales y otros factores (Hahn, 1995). El cultivo de dioscoreas ha declinado debido a que el material vegetativo que se utiliza para su propagación, favorece la transmisión de enfermedades y reduce la diversidad genética de los cultivares (González-Velez y Caloni, 1995). Algunos de los problemas que se tienen para obtener materiales sanos, incluyen el largo ciclo de vida del cultivo, por lo que el desarrollo de nuevas y rápidas técnicas de propagación es necesario para proveer plantas de buena calidad (John et al., 1993a). Entre los objetivos actuales de la investigación en dioscoreas, se destaca la producción de material de plantación saludable, mediante las técnicas de propagación in vitro (Mix-Wagner 1993; Mitchell et al., 1995). Tanto en cultivares como en las especies silvestres de Dioscorea, la multiplicación por métodos convencionales es muy lenta, por lo que a partir de los 70‘s se han hecho esfuerzos para mejorar la propagación clonal de genotipos valiosos, usando segmentos nodales, sin embargo, se le ha dado poca importancia a la micropropagación de las especies silvestres comestibles, potencialmente útiles en los programas de mejoramiento genético de los ñames (Lauzer et al., 1992). Las técnicas de micropropagación han sido efectivas en la multiplicación de los ñames, sin embargo, el almacenamiento, mantenimiento e intercambio de germoplasma no ha sido sencillo de realizar, ya que las plántulas se dañan muy fácilmente y el pobre establecimiento en campo de las plántulas ha restringido su implementación, por lo que se sugiere el uso de microtubérculos en el intercambio de germoplasma (John et al., 1993b). En Puerto Rico, Román et al. (1991) recomiendan la siembra intercalada de ñames (D. rotundata) y batatas (Ipomoea batatas), 55 lográndose con este método rendimientos hasta de 51,325 kg./ha de ñames. La poliploidía es una característica común para las especies cultivadas de Dioscorea que son altamente poliploides, por ejemplo: D. opposita es 14 ploide, D. esculenta es decaploide y D. alata tiene un número superior al octoploide (Evans, 1993; Hann, 1995). De 244 cultivares estudiados, por Hilu, (1993), el 75% resultó ser poliploide, en monocotiledóneas la frecuencia llegó a 82%, mientras que en dicotiledóneas fue hasta del 73%. La diferencia entre la frecuencia de cultivos poliploides y la de sus respectivas familias silvestres no fue significativa estadísticamente a excepción de la familia Dioscoreaceae. Las dioscoreas del nuevo mundo tienen un número n=18 y 27, y parecen ser enteramente poliploides. Tal vez son derivados poliploides de ancestros aneuploides con n = 9, un número aún no descubierto hasta hoy (Goldblatt, 1980). El género Dioscorea se ha investigado relativamente muy poco en su aspecto citológico, debido probablemente a que sus cromosomas son muy numerosos y de tamaño tan pequeño, que se dificulta su análisis cariológico, por lo que solo se conoce el número cromosómico de alrededor del 12 % de las especies de éste género (Lauzer et al., 1992). Al parecer la sección Stenophora de Dioscorea, se caracteriza por 2n = 20. D. pyrenaica de la sección Bordereae tiene 2n = 24 Una gran cantidad de Dioscoreas que se desarrollan en los trópicos tienen 2n = 40, lo que representa el doble que la sección Stenophora. Gradualmente se ha vuelto evidente que el tipo básico para Dioscorea es 10 (Burkill, 1960). La producción de compuestos químicos que les hacen tener sabor amargo, y de substancias venenosas, como los alcaloides y sapogeninas, es característica de algunas dioscoreas, siendo esto, en algunos casos la causa de su explotación excesiva (McVaugh, 1989; Zamora, 1993), como 56 en el caso de D. composita y D. mexicana, en México, donde a pesar de varios intentos por cultivarlas a gran escala, estos no tuvieron éxito, por lo que todo el suplemento provenía de plantas silvestres, provocando prácticamente el exterminio de esta fuente de materia prima (Rizzini y Mors, 1995). Para la industria farmacéutica, algunas fuentes de sapogeninas esteroides son dioscoreaceas como D. mexicana y D. composita (México y América Central), D. sylvatica, D. deltoidea y D. prazeri (India), D. tokoro (Japón), como fuentes de Diosgenina. (Trease y Evans, 1984). Algunas especies de Dioscorea, por ejemplo D. hispida, contienen alcaloides. Los tubérculos de algunas especies que contienen fécula, como la D. batatas y D. alata, se conocen como ñames y constituyen alimentos importantes en los trópicos (Standley y Steyermark, 1952; Standley, 1982). Los tubérculos de muchas dioscoreas (ñames) se han utilizado ampliamente como alimento, debido a que son ricos en fécula, además algunas especies contienen saponinas esteroides y alcaloides (Trease y Evans, 1984). Chu y Figueiredo-Ribeiro (1991) mencionan que los mayores compuestos de reserva de cinco especies nativas de Dioscorea del Brasil que tienen uso como alimento, así como fuente de diosgenina, son: agua (del 60 al 80%), almidones (del 8 al 26%), carbohidratos solubles (de 0 a 2.13%), proteínas (del 1.2 al 6.4%) y fibras no solubles (de .95 al 10.33%). La mayoría de las plantas sintetizan proteínas de almacenamiento cuya función principal es la de poseer un almacén de nitrógeno azufre y carbono, estas proteínas han sido estudiadas ampliamente en semillas por su importancia para el crecimiento de las plántulas y para la alimentación humana y animal. Las mismas proteínas son también 57 sintetizadas en tubérculos de almacenamiento (como en los ñames y papas), donde se requieren para mantener los renuevos de crecimiento (Conlan, et al., 1995). La presencia de giberelinas, hormonas responsables de diversos aspectos del crecimiento en las plantas superiores, ha sido reportada por Tanno et al. (1994), en dioscoreas asiáticas (D. Bulbifera, D. pentaphyla y D. oppositifolia) y en D. japponica, D. quinqueloba y D. semptemloba (Tanno et al., 1995a), lo que sugiere que los aspectos relacionados a la dormancia comúnmente encontrados en este género se relacionan con la presencia de estos compuestos. Trèche y Algbor-Egbe (1996) concluyen que los cultivares D. rotundata CV. Oshei y D. dumertorum CV. Jakiri, pueden proveer los requerimientos dietéticos para ser empleados en alimentación humana, al analizar los cambios bioquímicos que estas especies sufren durante su crecimiento y almacenamiento. Los problemas taxonómicos que se presentan para la identificación de dioscoreas, tanto silvestres, como entre cultivares domesticados se deben, entre otras cosas a que las primeras clasificaciones se basaban exclusivamente en caracteres morfológicos, cuya variabilidad puede ser influenciada por factores ambientales y de desarrollo (Hamon et al., 1992; Ramser et al., 1996). En los últimos 10 años, se ha incrementado el uso de marcadores moleculares para la investigación taxonómica en plantas, estas técnicas tienen una gran ventaja sobre los caracteres morfológicos, recientemente se han usado marcadores moleculares para clasificar colecciones de Dioscorea bulbifera por sus tipos de ADN de los cloroplastos (Ramser et al., 1996) y para establecer las relaciones filogenéticas de ñames cultivados en Nigeria (Terauchi et al., 1992) y entre D. rotundata y D. cayensis (Ramser et al., 1997). 58 La taxonomía de los ñames ha sido controversial, debido a que presentan enormes polimorfismos morfológicos. (Martin y Rhodes, 1977; Terauchi et al., 1992). En dioscoreas que se desarrollan en el Occidente de México, también existe confusión taxonómica, como en el caso de D. remotiflora, que se prestan a confusiones con D. dugesii, D. laxiflora, e incluso con D. villosa y con taxa reconocidos como variedades de los que se reportan tres D. remotiflora var. maculata, D. remotiflora var. palmeri y D. remotiflora var. sparsiflora (Matuda, 1954; McVaugh, 1989). 1.1.7 Modelo biológico (Dioscorea remotiflora) Las dioscoreas conocidas como “Camotes del cerro”, forman un complejo de especies que se ha utilizado como alimento y medicina en el Occidente de México durante muchos años (Matuda, 1954). Constituyen un recurso alimenticio y poseen un alto contenido de almidón que puede ser utilizado como un suplemento energético renovable. El uso sostenido de este recurso, contribuiría a la conservación del germoplasma vegetal y preservación de la calidad de vida en las regiones tropicales secas. Las necesidades de investigación en recursos como el camote del cerro y muchos otros que actualmente se consideran como plantas raras (Mostul y Chazaro, 1996), pero que son fuente de trabajo y presentan importancia socioeconómica en diversas partes de nuestro país, motiva el presente trabajo, el cual trata de ahondar en la dinámica evolutiva de la recolección de esta especie, y pretende ser base para el diseño de técnicas para su aprovechamiento, que de acuerdo con Martínez y Alvarez-Buylla (1995), deben considerar el conocimiento de la sensibilidad que tiene una población a un posible régimen de manejo. Existe escasez de investigaciones sobre el origen y evolución de muchos procesos agroforestales (Budowski, 1993). Obtener esa 59 información, es una tarea interdisciplinaria que involucra a historiadores, arqueólogos, etnobotánicos y forestales. Hasta la fecha, se desconoce el número cromosómico de D. remotiflora, como ocurre con la mayoría de las especies americanas de este género. Por otra parte, en coincidencia con algunos aspectos del desarrollo de los sistemas agroforestales, las líneas de investigación en etnobotánica, actualmente se encuadran en las áreas de: 1) conservación de recursos fitogenéticos y su mejoramiento; 2) evolución y domesticación; 3) clasificación y sistemática de plantas cultivadas; 4) orígenes de la agricultura y evolución de los sistemas agrícolas; 5) percepción, clasificación y manejo de los recursos vegetales por un grupo humano; 6) estudio de flora con características medicinales y comestibles; 7) cultivo y difusión de razas criollas o nativas de interés para la economía local y; 8) trabajos de conservación in situ y ex situ de plantas cultivadas y sus parientes silvestres (Sarukhán, 1985; Martínez, 1994). Las necesidades de investigación sobre metapoblaciones de plantas, deberán encaminarse hacia el entendimiento de la significación ecológica y evolutiva de las relaciones entre las poblaciones vegetales y las humanas, sin embargo, las plantas presentan características especiales que representan retos y oportunidades para proveer nuevas revelaciones en la biología de las metapoblaciones (Husband y Barrett, 1996). Los mismos procesos metapoblacionales de extinción y colonización, que son centrales al destino de una sola especie, también influyen sobre las comunidades enteras (Kareiva y Wennergren, 1995), por lo que recientemente se han probado modelos metapoblacionales 60 usando múltiples especies, para investigar las consecuencias de la destrucción de hábitats. Los principios emergentes que pueden clarificar el enfoque de los mensajes prácticos a quiénes manejan los recursos naturales, deberán enfocarse a clarificar si las especies que actúan como metapoblaciones, viven en el umbral de requerimiento de un hábitat, sin el cual tienen que enfrentar inevitablemente la extinción tan pronto como el hábitat sea removido (Kareiva y Wennergren, 1995). Se conoce muy poco acerca de los procesos de selección natural que podrían operar durante el establecimiento de poblaciones poliploides. Por lo tanto, se requieren experimentos para evaluar la contribución del incremento en la heterosis de los poliploides en el mantenimiento de la adecuación en diferentes ambientes, los estudios de genética poblacional de poliploides y diploides en condiciones naturales, proveen un laboratorio de campo ideal para medir la ocurrencia de selección natural en plantas silvestres (Thompson y Lumaret, 1992). Son escasos los datos empíricos disponibles sobre la posible relación entre tolerancia ecológica y variación genética en poliploides y se requieren mas estudios sobre la significación adaptativa de los poliploides (Ehrendorfer, 1980; Stebbins, 1980; Bayer et al., 1993). Es posible que una especie poliploide aproveche una variedad de nichos simplemente porque comprende un número de diferentes genotipos, cada uno adaptado a un nicho particular (genotipos de propósito especial). Se requiere de un estudio comparativo detallado de diferenciación genética y ecológica al interior de las especies, para evaluar esta hipótesis de genotipos de propósito especial y la hipótesis de genotipos de propósito general (Brochmann y Elven, 1992). Las poblaciones de camote del cerro que se desarrollan en diferentes ambientes en el occidente de México, han desarrollado 61 procesos evolutivos cuyo conocimiento permitirá aportar datos sobre el origen y los procesos de evolución en la familia de las dioscoreas en el nuevo mundo. La importancia de los conocimientos que tienen los recolectores de camote del cerro, que lo han manejado durante años, representa un recurso que debe integrarse a un posible sistema de desarrollo agroforestal, como se ha hecho en otros estudios (Thapa et al., 1995; Walker et al., 1995a y 1995b). La recolección del camote del cerro (D. remotiflora) es una actividad antropogénica que puede desembocar en procesos de cambio en el nivel genómico, particularmente en la evolución cromosómica, como ocurre en las dioscoreas cultivadas. El presente trabajo parte de la hipótesis propuesta por van Raamsdonk, (1995b) que establece que las dioscoreas siguen el modelo del trigo para su domesticación, considerando que el manejo que se hace de D. remotiflora en el occidente de México, ha originado cambios en los niveles de ploidía y en la estructura de las poblaciones de camote del cerro sujetas a recolección en el estado de Colima. El objetivo general del trabajo fue el de evaluar las diferencias en el ámbito morfológico entre D. remotiflora (tipo) y D. remotiflora var. maculata; determinar si estas diferencias se relacionan con cambios en el nivel genómico por diferencias en el número cromosómico, en relación con la evolución de ambas variedades taxonómica bajo un posible proceso de domesticación, tratando de aportar evidencias para clarificar la confusión taxonómica existente entre ambas, a la vez que se generan conocimientos sobre el manejo de esta especie como un cultivo potencial para los ambientes marginales del trópico seco. Los objetivos específicos fueron: determinar el número cromosómico de dos variedades taxonómicas de camote del cerro (D. 62 remotiflora y D. remotiflora var maculata) y comparar características morfológicas entre ambas, para relacionarlos con un proceso evolutivo en el que posiblemente exista la influencia antropocéntrica. Para conocer el ambiente donde se desarrolla el recurso estudiado, se planteó caracterizar el proceso de recolección de los tubérculos de estas plantas. Utilizando para ello, la información obtenida de los usuarios de este recurso. Se determinó la estructura de una muestra de poblaciones de D. remotiflora que se colectan en el estado de Colima con el nombre común de “camote del cerro” Se estimó la estructura de edades y la proporción de sexos, de las poblaciones de camote del cerro en el área de estudio a la vez que se describió el medio físico donde se desarrollan estas plantas. En el aspecto de biología de la especie se plantearon los objetivos específicos de: conocer la estrategia reproductiva del camote del cerro para relacionarla con la biología evolutiva de la especie y desarrollar las bases de su manejo en forma de cultivar. Para generar una tecnología que pudiera representar una alternativa para el manejo del recurso, se comparó el comportamiento agronómico de las variedades estudiadas, en lo referente a los rendimientos de tubérculos, que es la estructura de almacenamiento subterráneo de interés antropocéntrico. Como parte del desarrollo tecnológico, se evaluó el efecto de diferentes tratamientos sobre la conservación postcosecha de los tubérculos de esta especie y se evaluó la técnica de cultivo in vitro para la producción de material de propagación que conserve la diversidad genética de la especie. 63 Los resultados obtenidos en el presente estudio podrán servir de base para futuros trabajos de mejoramiento genético de este recurso, así como el manejo del camote del cerro como un cultivar promisorio que permita el uso de los suelos marginales del trópico seco. 64 2 Materiales y métodos 2.1 Material vegetal y área de estudio Para caracterizar las poblaciones silvestres de D. remotiflora en el estado de Colima, se recurrió a la información oral proporcionada por veinte recolectores y vendedores de “camote del cerro”, la lista de informantes aparece en el Cuadro 1. Cuadro 1. Recolectores y/o vendedores de camote del cerro entrevistados. Nombre Jesús Ortíz Solís Guadalupe Venegas Rubén Venegas Ramírez Jesús Venegas Ramírez Guadalupe Ramírez de Venegas Armando Venegas Raymundo Navarro Iglesias Guadalupe Navarro Iglesias Trinidad Reyes Trinidad Reyes Jr. Guadalupe Rodríguez Corona Casilda Máximo Ocupación Camotero Jornalero agrícola Jornalero agrícola Jornalero agrícola Hogar y venta de Domicilio El Trapiche y campesino La caja y campesino La Caja y campesino La Caja La Caja camotes Jornalero agrícola y campesino Jornalero agrícola y campesino La Caja El Naranjal Jornalero agrícola y campesino El Naranjal Campesino, fabricante de escobas Cuauhtémoc de palmilla Campesino, fabrica escobas de Cuauhtémoc palmilla Camotero El Mixcuate Hogar y Vendedora de camotes y otros productos del campo Don Ramón Camotero y campesino Gilberto Guizar Covarrubias Campesino, fabrica escobas José Luis Guizar Olivera Campesino, fabricante de escobas, equipales y camotero María Castrejón Delgado Hogar y empleada doméstica, fabricante de sombreros de palma Fortunata Guizar Olivera Hogar, fabrica escobas de palma Armando Chávez Uribe Campesino, fabricante de escobas de palma, camotero Catarino Guizar Quintero Campesino, fabricante de escobas y camotero Felipe Chávez Olivera Campesino, fabricante de escobas de palma y camotero Zacualpan Ixtlahuacán Agua Dulce Agua Dulce Agua Dulce Agua Dulce Agua Dulce Agua Dulce Agua Dulce 65 Con base en la información obtenida, se ubicaron geográficamente 24 sitios de recolección y los centros urbanos cercanos a éstos. Para la caracterización del ambiente donde se desarrollan las poblaciones silvestres se realizaron recorridos de campo. Donde se registraron las variables siguientes: altitud sobre el nivel del mar donde se ubican las poblaciones de camote del cerro; tipos de suelos y tipos de vegetación. Los datos obtenidos se cotejaron con la información de las cartas topográfica, de suelos y vegetación editadas por la Dirección general de Geografía del Territorio Nacional, de la Secretaría de Programación y Presupuesto, México (1981), para el estado de Colima. Las variables clima y precipitación media anual, se obtuvieron de las cartas de climas y precipitación editadas por esa misma dependencia. Para la identificación de la especie tipo y la variedad, se colectaron ejemplares de herbario, los cuales se determinaron en el Instituto de Biología de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), por Oswaldo Téllez Valdés. Para la identificación en campo de la especie tipo (D. remotiflora y de la variedad (D. remotiflora var. maculata se siguió el criterio de descripción taxonómica de Ramírez y Tellez (1992), cuya característica visual mas sobresaliente es la presencia de alas en los tallos de la variedad maculata en contraste con los tallos surcados de la especie tipo. La ubicación de las poblaciones en el área de estudio, se presenta en la Figura 1. 66 19° 30’ Norte ---------- --*...-.. .- ‘. -. ‘. N --- 1 8° 40’ Norte ----------------------------------------- Figura 1. Ubicación de las poblaciones de D. remotiflora (tipo) y D. remotiflora var. Maculata en el estado de Colima, Mex. 67 2.2 Registro de las etapas fenológicas Para caracterizar el desarrollo fenológico de D. remotiflora y D. remotiflora var. maculata en el área de estudio, se seleccionaron 3 poblaciones localizadas en tres diferentes ambientes de acuerdo con la altitud sobre el nivel del mar, el tipo de suelo, tipo de vegetación y tipo de clima (Cuadro 2). Se realizaron 24 visitas de campo a cada uno de los sitios seleccionados, (6 visitas en cada una de las estaciones del año) a partir del Invierno de 1997 al otoño de 1998, con una periodicidad bimensual. Se registró la fecha en que se presentan las fases de: a) germinación; b) desarrollo de la primera hoja de las plántulas; c) desarrollo de la segunda hoja y formación de minitubérculos; d) secamiento de la parte aérea de las plántulas; e) dormancia del tubérculo en la primera estación de crecimiento; f) Inicio de brotación de minitubérculos; g) desarrollo de tallos trepadores de plantas juveniles; h) desarrollo de hojas en juveniles; i) inicio de brotación de la parte aérea; j) desarrollo del tallo trepador; k) colonización de partes altas del dosel; l) formación de hojas; m) desarrollo del nuevo tubérculo y secamiento del anterior; n) floración; o) formación de cápsulas frutales; p) maduración de cápsulas; q) secamiento de la parte aérea; r) dormancia del tubérculo y; s) dispersión de semillas. Cuadro 2. Ubicación de poblaciones silvestres de D. remotiflora de donde se obtuvieron registros del desarrollo fenológico. Sitio de referencia Altura sobre el nivel del mar (m) 1 La Salada 200-300 2 La Caja 550-600 3 El Naranjal 1450-1500 68 2.3 Comparación de la estructura poblacional entre variedades Para describir las características de las poblaciones silvestres de D. remotiflora, se seleccionaron cuatro poblaciones. Se estimó su densidad (número de individuos por ha); proporción de sexos (número de individuos de sexo masculino por individuos del sexo femenino) y estructura de tamaño/edad de las poblaciones silvestres sujetas a recolección. Los sitios se ubicaron de acuerdo con los resultados de observaciones preliminares, como lo hicieron Raynor y Fownes (1991 a y 1991 b), en cuatro diferentes ambientes dos sitios para D. remotiflora tipo y dos para D. remotiflora var. maculata. Para su ubicación se consideró la altitud sobre el nivel del mar, tipo de vegetación y tipo de clima, como se muestra en el Cuadro 3. Se realizaron 10 muestreos por población, Cuadro 3. Ubicación de los sitios de muestreo para determinar la estructura poblacional de D. remotiflora (sitios 1 y 2) y D. remotiflora var. maculata (sitios 3 y 4). sitio Centro urbano de referencia Altura sobre el nivel del mar(m) 1 La Salada, Municipio de Tecomán 200-300 2 550-600 La Caja, Municipio de Comala 4 San Antonio, Municipio de Comala 1350-1450 3 El Naranjal, Municipio de Comala 1450-1500 El método de muestreo consistió en parcelas rectangulares de 4 x 20 m ubicadas sistemáticamente a cada 35/40 m en un transecto de aproximadamente 400 m de longitud, que se siguió a partir de la parte inicial del parche poblacional (conocido como “camotera” por los recolectores). El tamaño y forma y orientación de las parcelas, se adaptó de la metodología empleada por Raynor y Fownes (1991a); Horvitz y Schemske (1995), Pornon y Doche (1995); Benz et al., (1997). 69 El transecto se ubicó de manera perpendicular a la pendiente, mientras que las parcelas siguieron una configuración en la que el eje largo de la parcela se colocó paralelo a la pendiente, como lo hicieron Negrón-Ortiz y Breckon (1989); Negrón-Ortiz et al. (1996) y Cannon et al. (1998). En cada sitio de muestreo, se delineo un transecto siguiendo el mismo nivel altitudinal, según lo permitieron las condiciones del terreno. En cada transecto se completaron 10 rectángulos de 80 m2 (800 m2). Se tomaron datos de sexo en plantas adultas, altura alcanzada por las guías, cantidad de juveniles y cantidad de plántulas, siguiendo las recomendaciones de Braun-Blanquet (1979), para la elaboración del inventario florístico, aunque en éste caso sólo para la especie objetivo. Se consideraron como plántulas a aquellas plantas producto de la germinación de las semillas en la temporada de lluvias en que se hizo el muestreo, las cuales aún no desarrollaban el tallo trepador y presentan entre 1 y 3 hojas. Se consideraron plantas juveniles a aquellas que presentaban desarrollo inicial de tallo, adhiriéndose al estrato herbáceo o arbustivo, con altura del bejuco inferior a 1.5 m. Para el análisis de la estructura de edades, se consideraron plantas adultas a las que presentan un tamaño superior a las juveniles y en su mayoría muestran desarrollo de estructuras reproductivas en forma de flores o cápsulas. Con los datos obtenidos se realizó el análisis de varianza y la prueba de Tukey para comparar las medias por población, mediante paquete estadístico SAS (Statistic Analysis System). 70 2.4 Comparación de caracteres morfológicos entre variedades Para comparar las diferencias morfológicas entre D. remotiflora y D. remotiflora var. maculata se revisaron ejemplares de los herbarios del Instituto de Botánica de la Universidad de Guadalajara, del Centro Universitario del Sur de la Universidad de Guadalajara y el MEXU de la Universidad Nacional Autónoma de México. Los caracteres morfológicos que se consideraron para evidenciar características diferenciales entre ambas variedades, fueron: presencia de alas en los tallos reportada por (Matuda, 1954), el tamaño de las cápsulas y semillas, tamaño de alas y núcleo de las semillas y peso de semillas. Los sitios de recolección de las cápsulas con semillas se ubicaron en 5 poblaciones de D. remotiflora y D. remotiflora var. maculata distantes una de otras por al menos 5 km, la ubicación de los sitios se muestra en el Cuadro 4. Cuadro 4. Ubicación de los sitios de muestreo de cápsulas con semillas de D. remotiflora (sitios 1 al 3) y D. remotiflora var. maculata (sitios 4 y 5). Los nombres de los sitios corresponden a la localidad más cercana al lugar de muestreo. sitio Altura sobre el nivel del mar (m) 1 La Salada 150-200 2 La Caja 550-600 3 La Sidra 500-600 4 El Naranjal 1450-1500 5 San Antonio 1350-1450 Los sitios donde se colectó la variedad tipo, corresponden a lugares donde se recolectan tradicionalmente camotes del cerro de manera intensiva, durante casi todo el año (septiembre a junio). Mientras que en los sitios donde se recolectó la variedad maculata, la recolección es menos intensa. 71 Los muestreos se realizaron durante los meses de noviembre de 1995 a febrero 1996, ya que en esta época las cápsulas han llegado a su madurez, encontrándose totalmente secas, pero aún no terminaban la dispersión de las semillas. Se colectaron frutos (cápsulas) que habían llegado a su madurez total y que aún no dispersaban sus semillas. Para cada variedad se recolectaron cápsulas con semillas de al menos 20 plantas madres (de 5 a 7 plantas por sitio), separadas una de otras por al menos 10 metros. Las cápsulas se almacenaron en bolsas de polietileno, donde se separó la mayor parte de las semillas de las cápsulas, se tomó una muestra compuesta por las cápsulas y semillas de una misma variedad. Las de semillas se almacenaron en frascos de vidrio con tapa. Se tomó una muestra compuesta de 100 cápsulas de cada variedad, a las que se les midió la longitud y anchura. Para comparar el tamaño de las semillas entre variedades, se tomó una muestra de 100 semillas por cada variedad, a las que se le midió: 1) largo y ancho de las semillas (incluidas las alas) y 2) largo y ancho de la parte del núcleo de las semillas. Para determinar el peso de las semillas, se tomaron 5 muestras de 100 semillas para cada variedad, se pesaron en una balanza analítica y el promedio de las cinco pesadas dividido entre 100, al resultado de esta división se le consideró como el peso promedio de una semilla. Los resultados se analizaron utilizando el análisis de varianza y la prueba de Tukey, mediante el paquete estadístico SAS (Statistics Analysis System). 72 2.5 Evaluación de las formas de reproducción Para determinar si existen diferencias en el modo de reproducción de las variedades de D. remotiflora en estudio, y comparar la eficiencia de las estructuras de reproducción asexual (trozos de tubérculos y coronas), se realizaron pruebas de germinación de semillas en condiciones de laboratorio y un experimento en campo con coronas y tubérculos. 2.5.1 Pruebas de germinación Para determinar si existen diferencias en las tasas de germinación entre variedades, se realizó un experimento utilizando muestras de las semillas colectadas en poblaciones silvestres de D. remotiflora y D. remotiflora var. maculata que se encuentran sujetas a recolección en el estado de Colima (Cuadro 4). El experimento se desarrolló durante el mes de mazo de 1996, en la ciudad de Colima, Colima, México, ubicada a 19° 12’ de latitud Norte y 103° 40’ de longitud Oeste y a una altitud de 500 metros sobre el nivel del mar (msnm). Para obtener plántulas antes del inicio de la temporada de lluvias, se hicieron pruebas de germinación con diferentes tratamientos de temperatura para romper la dormancia, fenómeno que es común en éste género (Tanno et al., 1994; 1995a y 1995b). Los tratamientos se diseñaron de acuerdo con los empleados para otras especies (Terui y Okagami, 1993; Cervantes et al. 1996; Footitt et al., 1995; Shibata et al., 1995; Shibata y Hatakeyama, 1995; Figueroa et al., 1996). Los tratamientos empleados se muestran en el Cuadro 5. 73 Cuadro 5. Tratamientos empleados en las pruebas de germinación. Tratamiento 1 2 3 4 5 Temperatura Agua a 100°C por 1 minuto. Agua a 50°C por 10 minutos. Testigo conservado a temperatura ambiente 3 meses. Refrigeración a 6°C por 17 días. Congelación a -14°C. por 17 días. Las pruebas de germinación se desarrollaron utilizando una muestra de 50 semillas de cada variedad, las cuales se pusieron sobre algodón humedecido con agua destilada, en cajas de petri (Pyrex) de 9 cm de diámetro, que se colocaron a temperatura ambiente en la obscuridad. Cada tratamiento de 50 semillas por caja de petri se hizo por triplicado, la toma de datos de germinación se hizo cada tercer día, en menos de un minuto por caja de petri, para evitar el efecto de la exposición a luz. Las semillas se consideraron germinadas cuando presentaban desarrollo visible de la raíz. Los datos del número de semillas germinadas por tratamiento, se trataron estadísticamente utilizando el análisis de varianza, y la prueba de Tukey mediante paquete estadístico SAS (Statistics Analysis System). 2.5.2 Pruebas de regeneración de tubérculos y coronas. Se realizaron pruebas para evaluar la capacidad de regeneración de segmentos de tubérculos y de la parte superior de éstos, conocida como corona en muestras de tubérculos de D. remotiflora (tipo) y de la variedad maculata. El material evaluado se obtuvo de 2 poblaciones silvestres de D. remotiflora. Una representativa de la especie tipo, que se ubica al sur de la comunidad rural de Tepames, a una altitud de 380 msnm en un suelo 74 varianza y la prueba de Tukey mediante paquete estadístico SAS (Statistic Analysis System). 76 2.6 Estudio citogenético Para probar el posible impacto del proceso de recolección, sobre la evolución cromosómica de estas plantas y para indagar el número cromosómico básico de esta especie. Se determinaron los números cromosómicos de D. remotiflora y D. remotiflora var. maculata. El material biológico utilizado lo constituyeron meristemos colectados de raíces de plántulas desarrolladas in vitro a partir de semillas. Técnica de cultivo in vitro. Ésta se desarrollo como se describe a continuación: Muestras de las semillas representativas de la especie tipo y de la variedad maculata colectadas y conservadas como se indicó anteriormente, se desinfectaron superficialmente, mediante lavado en detergente Extran ® al 1%, seguida de un enjuague con agua destilada, luego se pasaron a una solución de etanol al 70% durante 1 minuto y finalmente se pasaron un minuto por una solución de hipoclorito de sodio al 15% al que se le añadieron dos gotas de Tween 80 por cada 120 ml, luego se enjuagaron tres veces en agua destilada, desionizada y esterilizada a 121 °C por 20 min. Como lo hicieron Terui y Okagami (1989) y Mitchell et al. (1995). Inmediatamente después se procedió a colocarlas sobre el medio de cultivo. La siembra se realizó bajo flujo laminar de aire en una cámara marca Holten® modelo HBB2448, que previamente se había esterilizado, utilizando alcohol etílico al 70% y por exposición a radiación ultravioleta por 60 min. El medio de cultivo utilizado fue el de Murashige y Skoog (1962). Se utilizaron frascos para cultivo de tejidos con capacidad de 100 ml, a los que previamente se les habían agregado 20 ml de medio de 77 cultivo, y se habían sometido a esterilización en autoclave a 121 °C por 20 min. Los frascos se sellaron con sus respectivas tapas de plástico y con una película plástica autoadherente, antes de pasarse a una cámara de crecimiento (Revco®) a una temperatura de 26 ± 1°C y en obscuridad total durante los primeros 5 días. Una vez que las semillas habían germinado, al día 6 y hasta el día 14 se les sometió a un fotoperiodo de 16 h luz y 8 de obscuridad, hasta que se extrajeron para la obtención de meristemos radicales. La determinación de los números cromosómicos, se hizo mediante la técnica citológica tradicional que consiste en: 1) recolección de ápices radicales de las poblaciones muestra. Se recolectaron ápices radicales de 1 cm de largo, la recolección se hizo entre las 9:00 y 10:00 h. 2) pretratamiento Los ápices colectados se colocaron en tubos de ensayo de 18 x 120 mm, que contenían una solución de 8-hidroxiquinoleína 0.002 M (Sigma), como lo hicieron Wentworth y Gornall (1996). Los tubos de ensayo se apostaron en un recipiente que contenía hielo en trozos para propiciar una temperatura de 4°C, y se ubicaron en donde recibieran luz solar de manera indirecta, el pretratamiento tuvo una duración de una hora y media. 3) fijación La fijación se hizo en una solución de Etanol absoluto: Acido acético en relación 3:l como se reporta en trabajos similares (Gornall y Wentworth, 1993; Küpfer y Yuan, 1996; Wentworth y Gornall, 1996). 78 Se utilizó un tiempo de fijación de 24 a 48 horas y luego se almacenaron en etanol al 70% a temperatura ambiente hasta su procesamiento (5 a 10 días). 4) tinción Para la tinción de los cromosomas, las raíces se colocaron en acetocarmín al 1% por periodos superiores a las 36 horas. 5) preparaciones Las preparaciones se hicieron mediante aplastado en acetocarmín al 1%, usando pequeñas porciones de los ápices radicales, que se colocaron sobre un portaobjetos, antes del aplastado se procedió a calentar por unos segundos el portaobjetos en un mechero de alcohol. 6) determinación del número cromosómico Las observaciones se hicieron en un microscopio (Leitz Wetzlar modelo DIALUX 20 E), a 1000x. Se tomaron fotomicrografías con una cámara Reflex de 35 mm, con un aditamento para microscopio (Leitz Wetzler DIAUX 20 EB). Por cada variedad, se tomaron al menos 5 fotos de células en división provenientes de diferentes individuos. Para imprimir las fotografías se utilizó película fotográfica Kodalite® y papel fotográfico Kodak® (Kodabrome II RC) para impresión en blanco y negro. El conteo de cromosomas se realizó directamente partir de las fotografías, que se analizaron en el monitor de una computadora personal, para ello se utilizó el programa Coreldraw® versión 8. 79 2.7 Descripción del sistema de recolección Para rescatar los conocimientos de los recolectores de camote del cerro, sobre sus prácticas de manejo, y para identificar los sitios donde se realiza la actividad de recolección de éste recurso en el estado de Colima, México, se desarrolló una investigación etnobotánica, que permitió hacer una caracterización del proceso de recolección del camote del cerro en el estado de Colima y su relación con otras actividades de las unidades de producción rural. Los nombres de los recolectores y/o vendedores entrevistados, su ocupación principal y el centro urbano donde viven, se muestran en el Cuadro 1. Las técnicas usadas en el estudio y que se han empleado en trabajos para capturar la diversidad del conocimiento en agroforestería (Den Biggelaar y Gold, 1995) fueron: 1) Aplicación de entrevistas informales y 2) Aplicación de entrevistas formales. Se realizaron entrevistas a vendedoras de camotes en los mercados locales de la ciudad de Colima y posteriormente a vendedores y recolectores en las comunidades rurales del estado de Colima, donde existe la tradición de recolectar este producto. 80 2.8 Manejo como cultivar Para generar tecnología que pueda servir de base para el manejo del camote del cerro como un cultivar, se desarrolló una serie de experimentos indicativos preliminares, en los que se comparó el comportamiento agronómico de las dos variedades taxonómicas en ambientes diferentes a aquellos en los que se desarrollan de manera natural. Se realizó un experimento en condiciones de riego y otro en temporal; el primero en un suelo profundo con textura de migajón arenoso, pH = 7.5, Conductividad eléctrica 1.31 y el segundo en cuatro diferentes tipos de suelos (Cuadro 6). Para avanzar en el proceso de manejo del camote del cerro como un cultivar potencial, se desarrollaron experimentos de conservación postcosecha de los tubérculos en almacén. Asimismo, se ensayó la producción de minitubérculos in vitro donde se evaluaron las diferencias de rendimientos entre las variedades en estudio. 2.8.1 Efecto de la poda de tubérculos sobre los rendimientos y la duración del ciclo vegetativo Para evaluar el comportamiento agronómico del camote del cerro en ambientes preparados artificialmente por el hombre, y valorar el efecto de la poda de tubérculos sobre el rendimiento y sobre la duración del periodo vegetativo, se realizó un experimento en condiciones de jardín (traspatio). Los tubérculos utilizados en el experimento provenían de una población silvestre cuya descripción de las plantas corresponde a D. remotiflora tipo (Ramírez y Tellez, 1992). El sitio de recolección se ubica al sur de la comunidad rural de Tepames, a una altitud de 380 msnm en un suelo de textura fina (migajón arcilloso), con un pH = 7.6, conductividad eléctrica de 0.99 y un contenido de materia orgánica de 3.9%. 81 Las muestras de material vegetal, consistieron en 40 segmentos de tubérculos que se obtuvieron en una colecta de campo en la que se cosecharon plantas adultas, de preferencia del sexo masculino, de acuerdo con los criterios que utilizan los recolectores para su selección y que se describen en la sección de resultados (Cuadro 17). La recolección se realizó el mes de marzo de 1997, época en la que los tubérculos aparentemente se encuentran en el estado fisiológico de dormancia, condición reconocida en el género Dioscorea (Tanno et al., 1994; 1995a y 1995b). Los tubérculos se cortaron en segmentos de 100 g de peso en promedio (con mínimo de 70 y máximo de 140 g). Los segmentos se conservaron envueltos individualmente en papel periódico, que se colocaron en cajas de cartón, las cuales se mantuvieron en un lugar sombreado a temperatura ambiente. La plantación se hizo en hileras a 1 m de separación entre hileras y 0.5 m de separación entre plantas. El experimento se desarrolló en una explotación del tipo jardín o huerto familiar. Las plantas se regaron con agua potable corriente; la periodicidad del riego fue variable dependiendo de la presencia o ausencia de lluvias. No se aplicó ningún tipo de productos químicos sintéticos ni la suelo, ni al follaje. El ensayo se desarrolló en un suelo con textura de migajón arenoso, profundidad mayor a 70 cm, pH = 7.5, Conductividad eléctrica de 1.31 mmohos/cm y contenido de materia orgánica del 2.7%. Localizado en la ciudad de Colima, Colima, México, a 19° 12’ de latitud norte y 103° 40’ de longitud oeste, y a una altitud de 500 metros con respecto al nivel del mar (msnm). El clima del lugar es semicálido, subhúmedo, con lluvias en verano, precipitación media anual de 800 a 1000 mm. 82 Los tubérculos empezaron a brotar el 28 de mayo de 1997, procediéndose a su transplante el día 3 de junio del mismo año. Se consideró como día inicial del desarrollo vegetativo la fecha en que las plantas presentaron desarrollo de la parte aérea (bejuco) por encima de la superficie del suelo (emergencia) y día final del desarrollo, al momento en que las plantas presentaban la parte aérea totalmente seca. Se escogieron al azar 20 plantas, la mitad de las cuales se sometió al tratamiento de doble cosecha (Tl ), las otras 10 plantas se sometieron al tratamiento de cosecha única (T2). La técnica para el tratamiento de doble cosecha (Tl ), consistió en excavar un pozo contiguo a la planta, para descubrir el tubérculo y cosechar la parte inferior de éste, dejando la corona unida a una porción de tubérculo de aproximadamente 100 g de peso. Una vez terminada esta operación, la porción de tubérculo unida a la parte aérea de la planta, se cubrió con suelo, sin dañarla. Se registró el peso del (los) tubérculo(s) cosechados individualmente para cada planta, estos datos constituyeron los rendimientos de la primer cosecha del tratamiento (Tl ). La primer cosecha se realizó el día 6 de octubre de 1997, para el tratamiento de doble cosecha (Tl). La segunda cosecha se hizo el 6 de febrero de 1998 en las mismas plantas. Con las plantas que se sometieron al tratamiento de una sola cosecha (T2), se siguió la misma técnica de recolección, pero ésta se realizó en una sola ocasión, el día 6 de febrero de 1998. El rendimiento total para las plantas del Tl lo constituyó el peso (g) de los tubérculos obtenidos durante la primer cosecha, más el peso de los tubérculos obtenidos durante la segunda cosecha de la misma planta. 83 Para plantas sometidas al T2 el rendimiento total fue el peso de los tubérculos obtenidos durante la cosecha única del día 6 de febrero. El diseño experimental empleado fue Completamente al azar, con 10 repeticiones. Los tratamientos fueron Tl doble cosecha y T2 una sola cosecha. La unidad experimental estuvo representada por una planta. Se realizó el análisis de varianza de los datos de rendimientos por planta y se hizo una correlación entre las variables de rendimientos y días de desarrollo vegetativo, se utilizó la prueba de Tukey para comparación de medias, mediante el paquete estadístico SAS (Statistics Analysis System). 2 . 8 . 2 Comportamiento agronómico en suelos marginales Para evaluar el comportamiento agronómico de dos variedades taxonómicas de D. remotiflora en lo referente a rendimientos y adaptación a diferentes ambientes antropocéntricos, se realizó un experimento de campo en huertos familiares, en condiciones de temporal y sin adición de ningún tipo de moléculas de manufactura química. Las muestras de material vegetal, consistieron en 320 segmentos de tubérculos que se obtuvieron en dos colectas de campo (una por cada variedad). realizadas de acuerdo con los criterios que utilizan los recolectores para su selección (Cuadro 17). La recolección se realizó el 24 de enero de 1998 para la especie tipo y el 26 de enero del mismo año para la variedad maculata El criterio para elegir estas fechas se determinó considerando que en esta estación, los tubérculos aparentemente se encuentran en el estado fisiológico de dormancia, condición reconocida en el género Dioscorea (Tanno et al., 1994; 1995a y 1995b). El sitio donde se desarrolla la población silvestre de D. remotiflora, (tipo), se ubica al sur de la comunidad rural de Tepames, a una altitud de 84 380 msnm. La vegetación corresponde a selva baja caducifolia con clima cálido subhúmedo y lluvias en verano, considerado el menos húmedo de los cálidos subhúmedos [ A w 0 (w)]. La precipitación media anual es de 800 a 1000 mm. El sitio de donde se recolectaron los tubérculos de D. remotiflora var. maculata, se ubica al sur de la comunidad rural de La Joya, a una altitud de 1680 msnm. La vegetación corresponde al bosque mesófilo de montaña, con clima templado subhúmedo, con lluvias en verano y porcentaje de precipitación invernal entre el 5 y el 10%. La precipitación media anual es de 1200 a 1500 mm. Los tubérculos se cortaron en segmentos de 100 g de peso en promedio (con mínimo de 70 y máximo de 140 g), y se conservaron cubiertos con arena de río, en recipientes de plástico de forma cilíndrica con capacidad para 19 litros de agua y se mantuvieron en un lugar sombreado a temperatura ambiente hasta el momento de su siembra, la cual se llevó a cabo el 20 de mayo de 1998. Se instalaron 4 parcelas experimentales en 4 diferentes condiciones de huertos familiares: 3 en la comunidad de Agua Dulce, municipio de Villa de Alvarez, que se encuentra a una altitud de 580 metros con respecto al nivel del mar (msnm) y a una de latitud 19° 18’ Norte y 103° 55’ de longitud Oeste y una en Colima, Col., México, ubicada a 19° 16’ de latitud Norte y 103° 44’ de longitud Oeste, y a una altitud de 500 msnm. El clima de ambos lugares es semicálido, subhúmedo, con lluvias en verano, precipitación medía anual de 800 a 1000 mm. En cada parcela se sembraron 40 plantas de cada variedad, las cuales se ubicaron en hileras a 1 m de separación entre hileras y 0.5 m de separación entre plantas. 85 Las características físicas de los lugares donde se estableció el experimento se describen en el Cuadro 6 y las de los sitios de donde provenían los tubérculos se dan en el Cuadro 7. Cuadro 6 Características físicas de los sitios donde se establecieron las parcelas experimentales. Parc Ubicación ela Tipo de suelo Ambiente Textura Profundidad pH M.O. % C.E. Migajón 10-l 5 cm 7.5 3.6 2.83 semiabierto arcilloarenoso 5-10 cm 7.6 1.9 2.14 abierto con 2 Agua Dulce Migajón hierbas arcillo-limoso 3 Agua Dulce Migajón 10-15 cm 7.5 2.9 2.1 abierto con arcillo-limoso arbustos 4 Colima Migajón >70 cm 7.5 2.7 1.31 semiabierto arenoso 1 Agua Dulce Espalderas Sí no no Sí Cuadro 7. Características físicas de los lugares de donde se colectaron los tubérculos para el experimento de comportamiento agronómico. Variedad Tipo de suelo Ambiente Textura Profundida pH M.O. C.E. d % D. Migajón 30-60 cm 7.6 3.6 0.99 Bosque tropical remotiflora arcilloso caducifolio (tipo) D. Migajón >100 cm 6.9 2.7 0.41 Bosque mesófilo de remotiflora arenoso montaña var. maculata Se seleccionaron aleatoriamente 20 plantas de cada variedad en cada parcela, de las cuales la mitad se sometió al tratamiento de doble cosecha (Tl ) y se cosecharon por primera ocasión el día 12 de octubre de 1999. Se registró el peso del (los) tubérculo(s) cosechados individualmente para cada planta, estos datos constituyeron los rendimientos de la primer cosecha del tratamiento (Tl ). 86 Las mismas plantas se cosecharon de nuevo (segunda cosecha) el 3 de enero de 1999. Las otras 10 plantas se sometieron al tratamiento de cosecha única (T2), la cual se realizó el día 6 de febrero de 1998. El rendimiento total para las plantas del Tl lo constituyó el peso de los tubérculos obtenidos durante la primer cosecha, más el peso de los tubérculos obtenidos durante la segunda cosecha de la misma planta. Para plantas sometidas al T2 el rendimiento total fue el peso de los tubérculos obtenidos durante la cosecha única del día 6 de febrero. El diseño experimental empleado fue factorial de 4x2x2, donde el primer factor son los sitios (parcelas), el segundo factor lo constituyeron las variedades y el tercer factor corresponde a los tratamientos que fueron (Tl) doble cosecha y (T2) una sola cosecha, cada repetición estuvo representada por una planta. Para el análisis de los datos se recurrió al procedimiento de Análisis del Modelo Lineal General (GLM) paquete estadístico SAS (Statistics Analysis System). Para comparación de medias se utilizó la prueba de Tukey. 2.8.3 Conservación postcosecha Para evaluar diferentes métodos de conservación postcosecha se realizó un experimento, que consistió en colectar tubérculos de dos poblaciones silvestres de camote del cerro y someterlos a tres diferentes tratamientos de conservación. Se utilizaron materiales de fácil acceso para los recolectores de camotes del cerro en el estado de Colima. Las muestras consistieron en 612 segmentos de tubérculos de 70 a 140 gramos de peso, provenientes de estructuras subterráneas de almacenamiento de plantas que se desarrollan en dos poblaciones silvestres, la primera al sur de Tepames, municipio de Colima, a 380 metros de altitud sobre el nivel del mar donde tradicionalmente se 87 recolectan camotes para su venta en los mercados locales. La descripción de las plantas corresponde a D. remotiflora tipo (Ramírez y Tellez, 1992). La otra población se encuentra en La Joya, Municipio de Comala; lugar de difícil acceso, ubicado a una altitud de 1680 msnm donde la recolección no es una práctica continua y las plantas corresponden a D. remotiflora var. maculata. El experimento de conservación se desarrolló en la comunidad rural de Agua Dulce, municipio de Villa de Alvarez, Col., México que se encuentra a una altitud de 580 msnm. Después de cada una de las colectas, los tubérculos recolectados se cortaron en piezas y se formaron grupos de 17 tubérculos cada uno, se completaron 18 grupos por cada colecta, que representan a cada variedad, estos grupos se dividieron en tres subgrupos, para completar 6 subgrupos por variedad, los cuales constituyeron las seis repeticiones usadas en los tres tratamientos. Los grupos de segmentos de tubérculo, se colocaron en recipientes de plástico de forma cilíndrica, en cada recipiente se apostaron los 6 grupos de un mismo tratamiento. La duración del experimento fue de 118 días, del 24 de enero al 20 de mayo de 1998 para la especie tipo y de 116 días (26 de enero al 20 de mayo de 1998) para la variedad maculata. Los datos de decremento de peso de los segmentos de tubérculo, se convirtieron a una fracción proporcional y se trataron estadísticamente, mediante análisis de varianza y la prueba de Tukey para comparación de medias, utilizando el paquete estadístico SAS (Statistic Analysis System). 88 2.8.4 Cultivo in vitro Para evaluar la técnica de cultivo in vitro como alternativa para el desarrollo de plantas donde se conserve la biodiversidad, obtenidas a partir de semillas, y que puedan ser producidas en épocas diferentes a la temporada de lluvias, que es la época en que se pueden obtener en campo, se utilizó la técnica de cultivo in vitro como se indicó en el estudio citogenético. A los 30 días después de la siembra en medio de cultivo MS, las plántulas se transfirieron a macetas individuales de polietileno con capacidad de 200 ml rellenas con turba y se trasladaron a una incubadora (modelo DB0 100; Lab-Line Instruments Melrose Park, Illinois) a 26°C con luz constante. Después de 30 días en la incubadora, las plantas se trasladaron a bolsas de polietileno y se colocaron en el campo, protegidas con malla tipo mosquitero hasta su cosecha, la cual tuvo lugar una vez que todas las plantas presentaban secamiento total de la parte aérea. Los minitubérculos se contaron por cada planta y se pesaron individualmente, el rendimiento total por planta fue la suma del peso de todos lo minitubérculos de la planta individual. Los datos de peso de minitubérculo y el número de minitubérculos por planta se trataron estadísticamente mediante el análisis de varianza y la prueba de Tukey, utilizando el paquete estadístico SAS. 89 3 Resultados 3.1 Diferencias en los ambientes donde se desarrolla D. remotiflora Se encontró que existe una clara diferencia de hábitat, que marca la distribución de las variedades de D. remotiflora (tipo) y D. remotiflora var. maculata; ésta última tiene un hábitat restringido a condiciones de mayor humedad y suelos más profundos, como se muestra en los Cuadros 8 y 9 que se refieren a la ubicación y características de los sitios donde se recolectan los tubérculos de D. remotiflora var. maculata y D. remotiflora (tipo), respectivamente, el estado de Colima. Cuadro 8. Ubicación y características de los principales sitios donde se recolecta D. remotiflora var. maculata en el estado de Colima. Localidades Altitud Vegetación* Suelos* Clima* y pp. media anual* msnm de referencia c (W2) 12001 La Joya 1500- Bosque mesófilo de Cambisol húmico, 1700 montaña y pinotextura media 1500 encino 2 El Naranjal 1300- Bosque mesófilo de Cambisol húmico, (A) C (W2) (W) textura media 1200-1500 1500 montaña y pinoencino Cambisol húmico, 3 Montitlán 1200- Selva mediana (A) C (W2) (W) textura media 1400 subcaducifolia 1200-1500 4 Quesería 1 100- Selva mediana Cambisol húmico, (A) C (W1) (W) textura media 1400 subcaducifolia 1200-1500 5 San Cambísol húmíco, 1100- Bosque mesófilo (A) C (W1) (W) 1300 de montaña 1200-1500 Antonio textura media Cambisol húmico, 6 900- Selva mediana Aw2 (W) Cuauhtémoc 1000 subcaducifolia 1200-1500 textura media *Los datos de vegetación clima y suelos se tomaron de las cartas editadas por la Dirección general de Geografía del Territorio Nacional de la Secretaría de Programación y Presupuesto, edición 1981. 90 Cuadro 9. Ubicación y características de los principales sitios donde se recolecta D. remotiflora Localidades de referencia 7 La Caja (tipo) en el estado de Colima Suelos* Altitud Vegetación* msnm 8 Zacualpan 9 La Sidra 10 El Mixcuate ll Agua Dulce 12 Piscila 13 Las Guasimas 14 El Algodonal 15 Agua Zarca 16 Tecuisitán 17 Puerta de Anzar 18 Tepames 19 El Hervidero 20 Alzada 21 La Salada 22 Ixtlahuacán 23 Caleras 24 Madrid 650700 500600 500600 550650 550650 450500 400500 400500 400500 450550 450500 350450 350450 350450 250350 150250 150250 150250 Selva baja caducifolia Selva baja caducifolia Selva baja caducifolia Selva mediana caducifolia Selva mediana subcaducifolia Selva baja caducifolia Selva baja caducifolia Selva mediana caducifolìa Selva baja caducífolia Selva baja caducifolia Selva baja caducifolia Selva baja caducifolia Selva baja caducifolia Selva baja caducifolia Selva baja caducifolia Selva baja caducifolia Selva baja caducifolia Selva baja caducifolia Clima* y pp. media anual* Feozem háplico, textura media a fina Cambisol vértice, textura media a fina Feozem calcárico; textura media Regosol calcárico, textura media Cambisol cálcico; textura media a fina Vertisol pélico; textura fina Vertisol pélico; textura fina Luvisol crómico; textura media Litosol; textura media Awo (w) 1000-1200 Awo (w) 1000-1200 Awo (w) 1000-1200 Aw1 (w) 1000-1200 Awo (w) 800-1000 Awo (w) 800-1000 Awo (w) 800-1000 Awo (w) 800-1200 Aw o (w) 800-1200 Vertisol crómico; Awo (w) 800-1200 textura fina Vertisol crómico; Awo (w) 800-1200 textura fina Vertisol pélico; Awo (w) textura fina 800-1000 Vertisol pélico; Awo (w) 1000-1200 textura fina Vertisol pélico; Aw1 (w) textura fina 1000-1200 Litosol y Vertisol Awo (w) pélico; textura fina 800-1200 Litosol cálcico; Awo (w) 800-1200 textura media Litosol; textura fina Bs1(h’)w (w) 700-800 Litosol; textura media Bs1(h’)w (w) 700-800 *Los datos de vegetación clima y suelos se tomaron de las cartas editadas por la Dirección general de Geografía del Territorio Nacional de la Secretaría de Programación y Presupuesto, edición 1981. 91 Las poblaciones de D. remotiflora var. maculata se desarrollan en suelos profundos, de textura media, en condiciones de climas de los siguientes tipos: a) Cálido subhúmedo con lluvias en verano, con un porcentaje de lluvia invernal menor al 5, considerado el más húmedo de los climas cálidos subhúmedos [Aw2 (w)]. b) Subgrupo de climas semicálidos; tipos semicálidos subhúmedos, con lluvias en verano porcentaje de lluvia invernal menor de 5. El más húmedo de los semicálidos subhúmedos [(A) C (W1 ) (w)], y: c) Subgrupo de climas templados; tipos templados subhúmedos con lluvias en verano, % de precipitación invernal entre 5 y 10% [C (w2)]. Se ubican a una altitud de más de 900 msnm, presentan tres a cuatro alas en los tallos como característica morfológica distintiva. Mientras que las poblaciones de D. remotiflora (tipo), se desarrollan en suelos someros de textura media a fina, en condiciones de climas de los tipos semisecos a subhúmedos: a) Tipo de climas semisecos, con los subtipos de semisecos a muy cálidos y cálidos, con lluvias en verano y porcentaje de precipitación invernal inferior al 5; [Bs1 (h’)w (w)]. b) Cálido subhúmedo con lluvias en verano, con un porcentaje de lluvia invernal menor al 5, considerado el menos húmedo de los climas cálidos subhúmedos, [Aw0 (w)]. c) Cálido subhúmedo con lluvias en verano, con un porcentaje de lluvia invernal menor al 5, considerado intermedio en las condiciones de humedad entre los climas cálidos subhúmedos [Aw1 (w)]. 92 3.2 Variabilidad temporal en las etapas del ciclo fenológico entre las variedades. Las etapas del ciclo vegetativo de las dos estudiadas, presentaron diferencias estacionales en algunas de las etapas del desarrollo fenológico, tales como la época de emergencia de las guías, que ocurre durante la primavera en D. remotiflora (tipo) (Figura 2) y en verano para la variedad maculata (Figura 3). La etapa de floración y formación de cápsulas y semillas ocurre durante el verano para D. remotiflora (tipo) (Figura 3); mientras que para la variedad maculata ocurre durante el otoño (Figura 4). La etapa fenológica de dispersión de semillas inicia en la época invernal para ambas variedades (Figura 5). Las semillas permanecen en el suelo y germinan hasta la llegada del verano, cuando inicia la temporada de lluvias, que da lugar a la primera estación de crecimiento, en esta época, las plántulas desarrollan una a dos hojas y producen el primer minitubérculo, que pesa en promedio 2 g (Figura 6). Durante el otoño, se seca la parte aérea de las plántulas, y el tubérculo permanece en estado de dormancia (Figura 7). El desarrollo subsecuente del tubérculo, ocurre hasta la siguiente estación de crecimiento, cuando desarrolla nuevamente la parte aérea y un nuevo tubérculo que crece de 10 a 20 veces más grande que el tubérculo del año anterior (Figuras 8 y 9). 93 Primavera D. remotiflora (tipo) i !’I Tubérculos en dormancia Desarrollo de las guías y formación de hojas. Inicio del desarrollo de la parte aérea. D. remotiflora var. maculata Tubérculos en dormancia 21 de marzo Tubérculos en dormancia 2 1 de abril Inicio del desarrollo de la parte aérea. 21 de mayo 21 de junio Fig. 2. Estadios fenológicos de D. remotiflora durante la primavera en el estado de Colima, Mex. 94 Verano D. remotiflora (tipo) Inicio de floración Floración y formación de capsulas. Desarrollo de semillas. D. remotiflora var. maculata Desarrollo de las guías y formación de hojas. 21 de junio I 21 de julio Desarrollo de guías y hojas. Desarrollo de guías y hojas 21 de agosto 21 de sept Fig. 3. Estadios fenológicos de D. remotiflora y D. remotiflora var. maculata durante el verano en el estado de Colima, Mex. 95 Otoño D. remotiflora [tipo) L Desarrollo de semillas Secamiento de la parte aérea D. remotiflora Floración y formación de cápsulas 21 de Sept. 21 Inicio de la dispersión de semillas var. maculata Floración y formación de cápsulas de octubre 21 Desarrollo de semillas de noviembre 21 de Dic Fig. 4. Estadios fenológicos de D. rematiflora y D. remotiflora var: maculata durante el otoño en el estado de Colima, Mex. 96 Invierno D. remotiflora (tipo) Dispersión de semillas Semillas en el suelo Dispersión de semillas D. remotiflora var. maculata Secamiento de la parte aérea 21 de Dic. Inicio de dispersión de semillas 21 de enero 21 de febrero Dispersión de semillas 21 de marzo Fig. 5. Estadios fenológicos de D. remotiflora y D. remotiflora var. maculata durante el invierno en el estado de Colima, Mex. 97 Verano Desarrollo de semillas y plántulas D. remotiflora (tipo] Germinación Desarrollo de la primer hoja Desarrollo de la segunda hoja y minitubérculo D. remotiflora var. maculata Semilla en el suelo 21 de junio Germinación 21 de julio Desarrollo 21 de agosto de primer hoja 21 de Sept. Fig. 6. Etapa de germinación de semillas y formación de primer minitubérculo, en el estado de Colima, Mex. 98 Otoño Desarrollo de semillas y plántulas D. remotiflora (tipo) Secamiento de la parte aérea Dormancia de minitubérculo Dormancia de minitubérculo D. remotiflora var. maculata Desarrollo de la segunda hoja y minitubérculo 21 de Sept. 21 Secamiento de la parte aérea de octubre 21 de Dormancia del tubérculo noviembre 21 de Dic. Fig. 7. Fin de la primera estación de crecimiento e inicio del primer periodo de dormancia para los minitubérculos de D. remotiflora, en el estado de Colima, Mex. 99 Verano Desarrollo del tubérculo D. remotiflora [tipo) Inicio y desarrollo del nuevo tubérculo Desarrollo del nuevo tubérculo Secamiento del tubérculo del año anterior. D. remotiflora var. maculata Tubérculo en dormancia 21 de junio Inicio del desarrollo del nuevo tubérculo 21 de julio 21 de agosto 21 de Sept. Fig. 8 Desarrollo del nuevo tubérculo durante el verano, en el estado de Colima, Mex. 100 Otoño Desarrollo del tubérculo D. remotiflora [tipo) Nuevo tubérculo creciendo Nuevo tubérculo creciendo Nuevo tubérculo creciendo D. remotiflora var. maculata Secamiento del tubérculo del año anterior. 21 de Sept. Nuevo tubérculo creciendo 21 de octubre 2 1 de Nuevo tubérculo creciendo noviembre 21 de Dic. Fig. 9 Etapa de germinación de semillas y formación de primer minitubérculo, en el estado de Colima, Mex. 101 3.3 Variación en la estructura poblacional entre variedades 3.3.1 Arreglo de los individuos en las poblaciones Las “camoteras” o poblaciones de camotes del cerro presentan una distribución por parches discontinuos, los cuales poseen una forma alargada, siguiendo el contorno de las faldas de lomas y cerros. Su presencia es muy escasa o nula en las cimas. En las partes más bajas, de pié de monte y terrenos planos, son escasas, debido al uso agrícola, con predominancia de siembras de maíz. En lugares con vegetación perturbada, no se observó crecimiento de plántulas: Al parecer requieren de la protección física de plantas arbustivas, de rocas u otros materiales de protección para sobrevivir en sus primeras etapas en las que son muy frágiles y no pueden competir con hierbas que crecen en campo abierto. 3.3.2 Comparación de las densidades de población entre variedades. Las poblaciones de D. remotiflora presentan una densidad de población más alta que las de a D. remotiflora var. maculata en los sitios de muestreo: I La Salada; ll La Caja, III San Antonio y IV El Naranjal, respectivamente (Cuadro 10). Las primeras dos poblaciones corresponden a D. remotiflora tipo y las últimas dos a D. remotiflora var. maculata. Los datos están dados en número de individuos por hectárea-1. Los resultados, indican una posible relación entre la altura de la vegetación y la densidad de población. 102 Cuadro 10. Comparación de proporción de tamaño/edad (%); densidad (individuos por hectárea) y altura alcanzada por las guías en cuatro poblaciones de D. remotiflora en el estado de Colima, México. Población Tipo A d u l t o s J u v e n i l e s Plántulas La Salada D. remotiflora La Caja D. remotiflora El D. Naranjal remotiflora var. maculata San D. Antonio remotiflora var. maculata Total* Altura* 47463 ab 45300 % % % 6.69 7.35 85.96 8.17 9.60 82.09 15.46 12.83 71.71 1188 ab 4.0 b 4.6 b 10.3 a 19.19 3.90 76.91 8663 b 11.1 a *Valores seguidos por letra diferente en la misma columna son significativamente diferentes P < 0.05 de prueba de Tukey. 3.3.4 Estimación de la proporción de sexos entre poblaciones La proporción de sexos en las poblaciones de camote estudiadas para ambas variedades es de 3:1 (machos:hembra) en promedio, como se presenta en el Cuadro 11. Cuadro 11. Proporción de sexos de cuatro poblaciones de D. remotiflora en Colima, México. Población Variedad Proporción machos por hembra La Salada La Caja El Naranjal D. remofiflora D. remotiflora D. remotiflora var. maculata D. remotiflora var. maculata 3.16 2.89 2.77 San Antonio 2.91 103 3.4 Diferencias en el tamaño de las semillas y cápsulas entre variedades Las comparaciones de los caracteres morfológicos de: tamaño de cápsulas; y tamaño de semillas entre D. remofiflora y D. remotiflora var. maculata mostraron diferencias (P < 0.05), como se puede observar en el Cuadro 12, lo mismo ocurrió con la altura alcanzada por las guías (Cuadro 10); y con el peso de las semillas. Éste último fue de 0.00826 g en la especie tipo y de 0.00482 g en la variedad maculata. Cuadro 12. Comparación del tamaño de cápsulas y semillas de D. remotiflora (tipo) y D. remotiflora var. maculata. Variedad D. remotiflora tipo D. remofiflora var. maculata Diferencia Mínima Significativa Cápsulas (cm) Semillas Semillas núcleo Alas de la incluyendo alas semilla (cm) (cm) (cm) Ancho Largo Ancho Largo Ancho Largo Ancho Largo 2.66 1.8234 0.855 0.5685 0.5566 0.4235 0.149 0.0725 a a b b a a 2 b b 0.6157 0.4398 0.3386 0.235 0.1386 1.74 1.1531 0.91 b b a a b b 1 a a 0.06 0.0407 0.0206 0.0132 0.0126 0.01233 0.024 0.0177 46 8 Valores seguidos por letra diferente en la misma columna son significativamente diferentes (P < 0.05 de la prueba de Tukey). Las cápsulas de D. remotiflora tipo presentaron diferencias significativamente mayores (P < 0.05) en su tamaño, con respecto a las de D. remotiflora var. maculata. En contraste, las semillas de la var. maculata, al medirse incluyendo las alas, presentan un tamaño significativamente mayor al de la especie tipo. Esto se explica por que el tamaño de las alas de la variedad maculata es significativamente superior al tamaño de las alas de la especie tipo. Mientras que el núcleo 104 (pericarpio) de las semillas es significativamente más grande en la especie tipo que en la variedad. El tamaño superior de las alas y menor del núcleo de las semillas en la variedad maculata, con respecto a la especie tipo indican una posible forma de dispersión típica de las dioscoreas de los bosques altos. Otras diferencias morfológicas entre D. remotiflora y D. remotiflora var. maculata, aparte de la característica que da origen al nombre de la variedad maculata, (por poseer tallos alados), es la altura alcanzada por las guías, que es más del doble que la alcanzada por la especie tipo. Por otra parte, las semillas de la especie tipo presentan un peso de casi el doble que las de la variedad maculata, lo que junto con el menor tamaño de las alas parece indicar una clara diferencia de estrategias de dispersión de ambas variedades. Todas las variables cuantitativas presentaron diferencias altamente significativas al ser analizadas por el estadístico de prueba de Tukey, donde fueron integradas a distintos grupos de acuerdo con el tratamiento. 105 3.5 Caracterización de las formas de reproducción 3.5.1 Comparación de la capacidad de geminación entre variedades Los resultados de las pruebas de geminación de semillas muestran que D. remotiflora tiene una mayor capacidad de germinación que D. remotiflora var. maculata (Cuadro 13). Cuadro 13. Germinación de D. remotiflora y D. remotiflora var. maculata sometidas a diferentes tratamientos para romper la dormancia. Tratamiento 1 Agua a 100°C por min. 2 Agua a 50° C po 10 min. 3 Testigo conservado a temp. ambiente 6 meses 4 Refrigeración a 6 C por 17 días. 5 Congelación a -14 C por 17 días. D. remotiflora (tipo) D. remotiflora var. maculata Germinación % Germinación % 0% d 96 a 74 b 0 d 66 a 40 b 54 26 50 20 C C Valores seguidos por letra diferente en la misma columna son significativamente diferentes a P < 0.05 de prueba de Tukey. Las semillas del tratamiento 2 presentaron un mayor porcentaje de germinación en ambas variedades. En todos los tratamientos, se observan diferencias en la capacidad de germinación de las dos variedades, a excepción de los tratamientos de refrigeración y congelación, que resultaron estadísticamente iguales, y en el tratamiento con agua hirviendo, no hubo germinación. 106 También se observaron diferencias (P < 0.05) en el comportamiento de la germinación de las semillas entre las dos variedades de camote. La germinación fue de 55% en promedio para todos los tratamientos en la especie tipo y de 30% para la variedad maculata. Los resultados de las pruebas de germinación que tuvieron un mayor porcentaje de germinación en ambas variedades corresponden al tratamiento 2, fueron de 96% para D. remotiflora (tipo) y 66% para D. remotiflora var. maculata (Figura 10). 100 so 80 70 60 % 50 40 30 20 10 0 Día 0 Día 5 Día 10 I Día 15 Día 20 Dia 25 Día 30 + D. remotiflora tipo + Variedad maculata Figura 10. Comportamiento de la geminación de dos variedades de D. remotiflora en obscuridad total y a temperatura ambiente en el estado de Colima, México. 107 3.5.2 Variabilidad en la aptitud de regeneración de tubérculos y coronas. No se observaron diferencias en la regeneración de tubérculos y corona entre variedades. En cambio Los resultados muestran que existen diferencias en la capacidad de regeneración de ambas estructuras (Cuadro 14). Cuadro 14. Regeneración de tubérculos y coronas de D. remotiflora Variedad % de regeneración Coronas D. remotiflora tipo D. remotiflora var. maculata Tubérculos 8.33 91.67 0 83.33 Los resultados indican que los tubérculos presentan una capacidad de regeneración de 83 a 92%, mientras que las coronas o “cabezas”, presentaron de 0 a 8% de regeneración al encontrarse separadas de la porción engrosada de los tubérculos. Esto muestra que son los tubérculos, las estructuras más importantes para la reproducción asexual de estas plantas. 108 3.6 Divergencia de los números cromosómicos entre variedades Se encontró que el número cromosómico de D. remotiflora (tipo) es 2n = 30 (Figuras 11 y 12). En tanto que el de D. remotiflora var. maculata es de 2n = 40 (Figuras 13 y 14). Las números cromosómicos determinados permiten suponer que el número cromosómico básico para estas plantas es de x = 10. Al parecer las condiciones ambientales desempeñan un papel fundamental en la evolución cromosómica de esta especie. 109 10 µm Figura 11. Célula somática de D. remotiflora (tipo); 2n=30 110 10 µm Figura 12. Célula somática de D. remotiflora (tipo); 2n=30 111 10 µm Figura 13. Célula somática de D. remotiflora var. Maculata, 2n=40 112 10 µm Figura 14. Célula somática de D. remotiflora var. Maculata, 2n=40 113 3.7 Caracterización del proceso de recolección 3.7.1 Caracterización de los recolectores Los recolectores de camotes del cerro, se ubican en tres grupos, de acuerdo con la intensidad con que se dedican a esta actividad; para diferenciarlos en este trabajo se les asignó a los grupos de; 1) profesionales; 2) Temporales y; 3) Recolectores ocasionales: La clasificación se basa en el tiempo que dedican a la actividad durante el año, sus actividades secundarias y las distancias recorridas para llegar al sitio de recolección (Cuadro 15). Cuadro 15. Tipos de recolectores y actividades principales y secundarias en el estado de Colima, México. Tipo de Actividad Actividad recolector principal secundaria Rendimiento Época en Distancia que recorrida para del trabajo recolecta recolectar kg/día Profesional Recolección recolección de De 10 - 50 km 15 a 30 de otros productos septiembre camotes vegetales a mayo Temporal Jornalero Siembra de <10km 10 a 20 Octubre a agrícola autoconsumo noviembre y/o industrial Ocasional Jornalero Jornalero Al no tener < 5 km 5 a 15 agrícola agrícola y/o trabajo y/o industrial asalariado industrial Los recolectores profesionales tienen como actividad principal la de recolección y venta de camotes. Como actividades secundarias recolectan otros productos de la selva baja caducifolia, como la palmilla (Cryosophila nana) y el otate (Aztecorum sp.) que se usan para elaboración de escobas; el chan (Hyptis suaveolens); frutos de guamúchil (Pithecelobium dulce); huajes (Leucaena spp.); semillas de parota (Enterolobium cyclocarpum); bonetes (Jacaratia mexicana); nopales 114 (Opuntia spp.); chocohuistle (Bromelia karatas); pitayas (Stenocereus queretaroensis); entre otros. Además siembran pequeñas superficies de terreno, para obtener artículos de autoconsumo como el maíz y la calabaza. Los recolectores entrevistados y clasificados como profesionales, desarrollan la práctica de obtención de dos cosechas al año de una misma planta, para ello, cosechan la planta durante la segunda mitad de la época de lluvias (fines de septiembre a principios de octubre), cubren el pozo cavado, dejando una porción de tubérculo adherido a la parte aérea de la planta, lo que le permite a ésta regenerar nuevos tubérculos, que son cosechados durante la época de secas (diciembre a mayo). Los recolectores temporales, realizan la actividad de recolección como una actividad secundaria, al carecer de ocupación en sus labores primarias, dedicadas al cultivo de maíz, frijol y calabaza, en condiciones de temporal. Generalmente, la recolección de camotes la realizan en los meses que siguen a la temporada de lluvias (septiembre a noviembre), algunos de estos recolectores también realizan la práctica de doble cosecha de una misma planta. Los recolectores ocasionales colectan camotes solo en ocasiones especiales, cuando se encuentran sin otras opciones de empleo asalariado. Su conocimiento sobre el manejo del recurso es limitado, en comparación con los otros tipos de recolectores. Generalmente no realizan la doble cosecha y dejan sin cubrir los pozos abiertos para la recolección. Esto origina que las plantas cosechadas de esta manera dejen de reproducirse y gran número de ellas muere. 115 3.7.2 Factores que influyen para la elección del sitio de recolección Los factores que influyen en la elección del sitio para recolectar, se resumen en el Cuadro 16. Cuadro 16. Factores que influyen en la elección del sitio para recolectar. Parámetros Factores Cercanía del sitio de recolección a la Distancia de los lugares de recolección vivienda de recolector Proximidad de vías de comunicación Accesibilidad Densidad de las poblaciones Número de individuos por unidad de superficie de camotes Profundidad del suelo Preferencia por suelos de menos de 40 cm Edad (tamaño) de las plantas Grosor del tallo (>0.5 cm de diámetro) Preferencia por el sexo masculino Sexo de la planta Presencia de limites físicos en Presencia de rocas, raíces, etc. el suelo 3.7.3 Comercialización y precios de venta La comercialización se realiza en las localidades de mayor número de habitantes en el estado de Colima, uno de los mercados más importantes es la ciudad de Colima, donde se encuentra este producto en los mercados tradicionales de frutas y verduras, así como en lugares estratégicos para su comercio, los precios de venta en los últimos 4 años se presentan en el Cuadro 17. Cuadro 17. Precios de venta de camotes del cerro en la ciudad de Colima durante 1995-1999. Año Precio de venta $ por kg 1995 1996 1997 1998 1999 Crudos 5.00 6.00 9.00 10.00 12.00 Cocidos 10.00 12.00 16.00 20.00 20.00 116 3.7.4 Calendario de ocupación de la mano de obra de los recolectores. En el Cuadro 18 se presentan las épocas de recolección así como algunas de las actividades de la unidad de producción campesina que se relacionan con la actividad de recolección de camotes. Cuadro 18. Calendario de ocupación de la mano de obra de los recolectores. Época del año (meses) Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sept. Oct. Nov. Dic. Actividad en: Cultivo de maíz Cultivo de calabaza Cultivo de frijol Recolecta XX XX de camote del cerro Recolecta de chan Recolecta de guamúchiles Recolecta X X X X de palmilla y otate Recolecta de semillas de parota Recolecta XX XX de huajes Recolecta de pitayas XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX 117 3.8 Efecto de la poda de tubérculo sobre los rendimientos En condiciones de riego, las plantas de D. remotiflora (tipo) tienen la capacidad de duplicar sus rendimientos de tubérculos, cuando se someten a manejo con doble cosecha, la cual parece influir sobre la duración del periodo vegetativo, incrementándola en más del 50% En el Cuadro 19 se muestran los resultados del experimento realizado para determinar la influencia de la poda de tubérculos sobre los rendimientos totales y la duración del periodo de desarrollo vegetativo, en condiciones de riego. Cuadro 19. Influencia de la poda de tubérculos sobre los rendimientos y sobre la duración del periodo vegetativo de Dioscorea remotiflora (tipo) bajo condiciones de riego. Doble cosecha 2190.00 Duración del periodo vegetativo (días)* 234.00 Cosecha única 969.00 b 639.37 150.90 b 15.60 Tratamiento Rendimiento (g)* Diferencia mínima significativa *Valores seguidos por una letra diferente en la misma columna son significativamente diferentes a P < 0.05 de prueba de Tukey. En el experimento de 1997/1998, el rendimiento total promedio por planta fue de 2190 g para el tratamiento 1 (dos cosechas) y 969 g para el tratamiento 2 (una sola cosecha). El periodo vegetativo promedio por planta fue de 234 días para el tratamiento 1 y de 151 para el 2. Se encontraron diferencias (P < 0.05) entre Tl y T2 para ambas variables. Asimismo, la correlación entre rendimientos y días de desarrollo vegetativo fue de 0.87481. La doble cosecha, parece incrementar en un 55% la duración del periodo vegetativo, en condiciones de riego. Esto explicaría la diferencia entre los rendimientos de T1 y T2. Las plantas sometidas a doble cosecha presentaron incrementos de 126% en el rendimiento, en comparación con las que solo se cosecharon una vez. 118 3.9 Comportamiento agronómico en suelos marginales Los rendimientos de D. remofiflora resultaron afectados por la profundidad del suelo, lo cual es más evidente en la variedad maculata, que en la especie tipo, como se aprecia en el Cuadro 20 donde se presentan los resultados de los experimentos realizados para conocer el comportamiento de D. remotiflora en diferentes condiciones de suelos y ambientes en el ciclo 1998/1999. Cuadro 20. Rendimiento de tubérculos de D. remotiflora en cuatro diferentes ambientes y con tratamientos de doble cosecha y una sola cosecha en condiciones de temporal. sitio Variedad 1 1 2 2 3 3 4 4 D. D. D. D. D. D. D. D. remofiflora (tipo) remotiflora var. maculata remofiflora (tipo) remotiflora var. maculata remotiflora (tipo) remotiflora var. maculata remotiflora (tipo) remotiflora var. maculata Rendimiento total (g por planta) Doble cosecha 459 235 no cosechado no cosechado 455 nocosechado 1055 331 Cosecha única 463 145 12 1 49 425 94 900 350 El análisis de los datos muestra diferencias significativas (P < 0.05) entre variedades en relación con los rendimientos, pero no se encontraron diferencias significativas en relación con los tratamientos de doble cosecha (Tl) y una sola cosecha (T2). En relación con los sitios se encontraron diferencias significativas para los sitios 4 y 2, que fueron diferentes a los sitios 1 y 3, como se muestra en el Cuadro 21. Cuadro 21. Comparación de los rendimientos de tubérculos de D. remotiflora en 4 diferentes sitios del estado de Colima, México. sitio Rendimiento por planta Agrupamiento de Tukey 4 3 1 2 977.5 440 389 60.5 a b b c 119 3.10 Evaluación de métodos de conservación postcosecha El tratamiento de conservación en arena de río, mostró ser superior (P < 0.05) a los tratamientos de envoltura en papel periódico y aserrín, en lo referente a decremento de peso de los tubérculos, al presentar solo 4 y 7% de pérdida de peso en D. remotiflora tipo y la variedad maculata, respectivamente, mientras que el aserrín tuvo decrementos de 9 y 27% y el papel periódico de 10 y 25%, éstos últimos dos tratamientos fueron estadísticamente iguales en esa variable (Figura 15). Efecto de diferentes medios de conservación en dos variedades de camote del cerro 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 D. remotiflora D. remotiflora var maculata Variedad Figura 15. Relación entre el decremento de peso de dos variedades de camote del cerro, y almacenamiento en arena de río, aserrín o periódico. 120 3.11 Efectos del cultivo in vitro sobre los rendimientos de minitubérculos La obtención y supervivencia de plántulas de D. remotiflora y los rendimientos de minitubérculos (peso y número), resultaron superiores en más de un 600% cuando se desarrollaron in vitro, en comparación con los rendimientos obtenidos en condiciones de maceta, (Cuadro 21). Cuadro 22. Supervivencia y rendimiento de minitubérculos de plantas de D. remotiflora producidas in vitro y en maceta. Localidad/variedad Tratamiento Supervivencia Rendimiento No. de % promedio g* tubérculos* La Saladain vitro Ixtlahuacan D. remofiflora tipo La SaladaEn maceta Ixtlahuacan D. remotiflora tipo La Sidra-La Caja D. in vitro remotiflora tipo La Sidra-La Caja D. En maceta remofiflora tipo El Naranjal-San in vitro Antonio D. remotiflora var. maculata El Naranjal-San En maceta Antonio D. remotiflora var. maculata Diferencia mínima significativa 60 15.135 a 2.2 a 50 2.102 b 1.0 b 80 15.373 a 2.256 b 9.45 2.5 70 60 40 1.0 b 1.7 a 2.09 a 1.0 b 4.12 0.6 *Valores seguidos por una letra diferente en la misma columna son significativamente diferentes a P < 0.05 de la prueba de Tukey. El análisis estadístico de los datos de rendimiento (peso del minitubérculo) muestra que existe diferencia (P < 0.05) entre los rendimientos de tubérculos obtenidos mediante cultivo in vitro y el tratamiento de siembra directa en maceta para todas las poblaciones. También hubo diferencias (P < 0.05) entre las variedades. 121 4 Discusión 4.1 Divergencia evolutiva entre D. remotiflora y D. remotiflora var. maculata La cladogénesis es la separación de una población en dos poblaciones desligadas, es decir la formación de dos linajes evolutivos independientes. Dicha separación se debe llevar a cabo por el establecimiento de algún tipo de aislamiento reproductivo, entonces, los dos linajes formados se consideran como especies evolutivas (van Raamsdonk, 1995a). Para probar la hipótesis de que no existen diferencias fuertes entre los mecanismos de la evolución en ambientes naturales y los procesos de domesticación de plantas (van Raamsdonk 1995a y 1995b) y para aportar evidencias que permitan clarificar la confusión taxonómica existente entre D. remotiflora, D. remotiflora var. maculata y D. dugesii (McVaugh, 1989; Ramírez y Tellez, 1992), se evaluaron diferencias morfológicas y en el nivel cromosómico entre poblaciones de D. remotiflora y D. remotiflora var. maculata, presentes en el estado de Colima. 4.1.1 Divergencia en hábitat Una tendencia general de la evolución de poliploides, es que los poliploides nuevos aparecen en áreas de condiciones ambientales inestables. Las zonas montañosas frecuentemente se han considerado como centros de poliploidización, y son áreas notables por su inestabilidad climática (Bretagnolle y Thompson, 1995). Las diferencias en los ambientes donde se desarrollan las variedades estudiadas, parecen confirmar la anterior aseveración, si consideramos que la variedad maculata es un tetraploíde y se desarrolla en ambientes montañosos. 122 La estrategia reproductiva de D. remotiflora (tipo) que se desarrolla en ambientes más estresantes, indica la adaptación de ésta a condiciones de disponibilidad de agua más erráticas y ambientes de mayor competencia para las plántulas, que en el caso de D. remotiflora var. maculata, cuyas semillas más pequeñas producen plántulas menos vigorosas (observaciones no evaluadas). Un caso similar se observa en el género Draba, cuyas plántulas probablemente dependen de cantidades grandes de tejido de almacenamiento para su establecimiento en competencia con otras especies (Brochmann y Elven, 1992). La estructura de las poblaciones estudiadas presenta diferencias de densidad de las poblaciones, en el recuento de D. remotiflora tipo se observó una mayor densidad (46,381 plantas) por hectarea-1 en contraste con D. remotiflora var. maculata que tienen densidades de 10,275 individuos por hectárea. Una posible explicación de distribución en forma de parches y la mayor densidad de población de D. remofiflora tipo es que las plántulas se desarrollan agregadas en sitios protegidos por árboles y arbustos caídos. Por otra parte, la altura de la cual son dispersadas las semillas es significativamente inferior en ésta, que en la variedad maculata, esto parece sugerir una distancia de dispersión de las semillas inferior en la especie tipo, debido a su mayor peso y el ser dispersadas desde alturas inferiores que las de la variedad maculata, como ocurre con D. tokoro (Tateno, 1995). La relación entre el tamaño de las semillas, su capacidad de dispersión, y el nivel de ploidía, podría representar una característica evolutiva que resalta en la especie tipo de D. remotiflora. Sus semillas más pesadas y de mayor tamaño y su relación con ambientes xéricos, con habilidad competitiva y tolerancia ecológica limitadas, la relaciona 123 con las características de especies diploides, como lo indican los resultados de Brochmann y Elven (1992) para especies diploides de Draba. En contraste, los poliploides tienen una amplitud ecológica significativamente mayor y ocupan un rango amplio de hábitats con respecto a la competencia, estrés y perturbación. En el caso de Draba de acuerdo con éstos autores el tamaño y el peso de la semilla distinguen a las especies poliploides tolerantes de las de tolerancia media al estrés y de las ruderales. Las tolerantes de estrés poseen semillas grandes y pesadas; las de tólerancia media al estrés tienen semillas ligeras, pequeñas y en cantidades intermedias; mientras que las ruderales tienen muchas semillas pequeñas y ligeras. Los resultados que se refieren al tamaño y peso de semillas de D. remotiflora (tipo), parecen ser indicativos de un proceso de adaptación a ambientes del bosque tropical caducifolio. Y podría relacionarse con su adaptación a ambientes preparados por el hombre. Se ha propuesto que el doblaje de cromosomas tiende a cambiar las poblaciones hacia la selección de tipo K de la continuidad de selección r-K, o conferir mayor tolerancia al estrés potenciando el desarrollo más lento, retardando la reproducción, alargando el periodo de vida, confiriendo mayores defensas contra patógenos y herbívoros, semillas mas grandes y menor esfuerzo reproductivo debido a la reproducción vegetativa (Hilu, 1993). Estas características se han aprovechado en el modelo de domesticación de las dioscoreas y otros cultivos (van Raamsdonk, 1995b). De las variedades estudiadas, la especie tipo parece tener mayor tolerancia al estrés causado por la escasez de agua y por las limitantes de la profundidad y probablemente fertilidad del suelo, mientras que la variedad maculata, presenta tolerancia a bajas temperaturas, condición típica de ambientes de montaña. 124 Respecto al desarrollo vegetativo, este es más rápido en la especie tipo que en la variedad maculata. Mientras que ésta presenta un alargamiento en su ciclo de desarrollo vegetativo. Tres hipótesis tratan de explicar la alta frecuencia de la poliploidía en plantas: 1) muchos poliploides son más resistentes a temperaturas extremas; 2) los poliploides incluyen una alta proporción de genotipos resistentes a la sequía, en relación con sus parientes diploides; 3) los poliploides están mejor adaptados que sus parientes diploides para la invasión de nuevos hábitats (Stebbins, 1985). Los resultados del análisis del ambiente donde se desarrollan ambas variedades, ligados con los resultados que arroja la determinación del número cromosómico, parecen favorecer la primera hipótesis, ya que la evolución cromosómica en esta especie al parecer está dirigida por procesos relacionados con la adaptación de D. remotiflora var. maculata a ambientes montañosos. En contraste, la segunda hipótesis relaciona a la especie tipo, con plantas poliploides, en función de la adaptación que presenta al desarrollarse en ambientes con déficit de humedad. La tercer hipótesis relaciona a la especie tipo con las plantas poliploides, en virtud de que presenta un mayor rango de adaptabilidad a diferentes ambientes que la variedad maculata La especie tipo se encuentra en varios ambientes, que van desde los xéricos, los de selva baja caducifolia, selva mediana caducifolia y selva mediana subcaducifolia, y en general a muy diferentes tipos de suelos. Mientras que la variedad maculata se desarrolla en un menor rango de ambientes, que de manera general son más húmedos que aquellos donde se desarrolla la especie tipo y las características de los suelos en estos ambientes son de mayor profundidad que aquellos en los que se desarrolla la especie tipo. 125 Los resultados del experimento de 1998/1999 que muestran una mayor adaptación a suelos marginales por parte de la especie tipo que la variedad maculata, se relacionan con la evolución de las dioscoreas en lo referente a la historia del tamaño progresivo de la planta, como lo indica Burkill (1960), para las especies de tallos cortos, en las que pudo haber sido posible escapar a la competencia contra los árboles, aceptando en su lugar la sombra de las rocas, lo que les permitió desarrollar la capacidad para aceptar condiciones inferiores en la calidad del suelo Se ha sugerido que las diferencias en la duración de la dormancia entre diferentes especies de ñames, se deben a las diferencias entre los ambientes ecológicos en que éstas se desarrollan. De manera que las especies que se desarrollan en regiones tropicales húmedas, donde la estación seca es muy corta, muestran un crecimiento vegetativo casi continuo (1 o 2 meses de dormancia) mientras que en las especies adaptadas a regiones con estaciones secas más largas, la duración del periodo de dormancia es mayor. Esto se considera una modificación adaptativa, ya que sobreviven a la sequía en este estado (Ravi y Aked, 1996). Los resultados del experimento de poda de tubérculos y duración de la dormancia, parecen fortalecer la anterior aseveración, ya que las plantas de D. remotiflora (tipo), utilizadas en el ensayo, han evolucionado en el ambiente del trópico seco, caracterizado por una corta estación lluviosa y una larga estación seca de aproximadamente 8 meses. Mientras que las plantas de D. remotiflora var. maculata han evolucionado en un ambiente de trópicos seco, pero en condiciones ambientales más favorables, respecto a disponibilidad de humedad y profundidad de suelos. Los resultados parecen reafirmar la explicación de que algunas especies de dioscoreas que se desarrollan en ambientes semiáridos 126 muestran como modificación adaptativa, largos periodos de dormancia, como D. elephanties que pasan la mayor parte del año en estas condiciones (Ravi y Aked, 1996). La relación entre los rendimientos superiores de tubérculo y el alargamiento del periodo de desarrollo vegetativo (o disminución del periodo de dormancia), al someterse a doble cosecha, es un indicativo de que estas plantas tienen capacidad de prolongar su periodo vegetativo cuando las condiciones ambientales, sobre todo referidas a la disponibilidad de humedad en el suelo son adecuadas. Situación que ocurre en los años en que se presenta el fenómeno de la Oscilación del pacífico sur (ENSO). Esto acontece también en otras especies de plantas, aunque no se puede predecir el comportamiento de éstas ante un fenómeno que como (ENSO), carece de una regularidad definida (Lovett, 1998; McPhaden, 1999), pero se sabe que está activo desde finales del pleistoceno, ha sido conspicuo durante el holoceno (Keefer et al., 1998) y su frecuencia se ha incrementado en los últimos 5000 años (Rodbell et al., 1999). Los resultados del experimento de poda de tubérculos dan indicios de la posibilidad de ahondar en el conocimiento y manejo de la dormancia, un problema importante para el manejo postcosecha de los tubérculos cultivados (Désiré et al., 1995; Sorce et al., 1996; van Den Berg et al., 1996a). Las plantas sometidas a poda de tubérculo en condiciones de riego, alargaron su periodo de desarrollo vegetativo en 83 días en promedio, con respecto a las plantas que no recibieron la poda del tubérculo. Estos resultados parecen indicar que la poda del tubérculo a fines de la temporada de lluvias, retardan los mecanismos que desencadenan la dormancia. 127 Los resultados del experimento de poda de tubérculos representan un avance en el conocimiento de los factores ambientales que influyen sobre la dormancia, no solo a los causados por el ambiente físico, sino a aquellos relacionados con las interacciones biológicas de las plantas con los organismos que se alimentan de ellas, en este caso de las plantas y el hombre. 4.1.2 Divergencia morfológica Se encontraron diferencias entre las variedades, en los caracteres morfológicos de: tamaño de frutos, tamaño y peso de semillas, tamaño de alas de las semillas. La variación en tamaño y peso de las semillas, así como en la longitud de las alas, indica claramente que ambas variedades han desarrollado estrategias totalmente distintas para su dispersión, como lo indica (Burkill, 1960) Las diferencias en el tamaño de las semillas entre las variedades estudiadas, apoyan el supuesto de que el tamaño de la semilla y su número reflejan un compromiso entre los requerimientos para la dispersión, que favorece a las semillas pequeñas y el establecimiento de las plántulas, que favorece a las semillas más grandes. Las semillas más grandes y de mayor peso en D. remotiflora (tipo), la relaciona con las plantas poliploides, como ocurre en las especies de Dactylis glomerata, (Maceira et al., 1993), la ventaja de poseer semillas más grandes, podría ser de crucial importancia para el desarrollo inicial de las plántulas en ambientes con alta densidad de vegetación El mayor tamaño de las alas de las semillas de D. remotiflora var. maculata aunado al menor tamaño del núcleo de la semilla, les facilita su dispersión desde grandes alturas, como lo advierte Burkill (1960) al señalar que cuando las alas rodean completamente el núcleo de las semillas, si éstas son dispersadas de manera uniforme, pueden flotar con 128 un viento muy ligero. La misma flotación, es posible si se tienen alas de igual longitud en los lados opuestos de las semillas, como ocurre en la variedad maculata. Los resultados de los experimentos sobre el peso de las semillas confirman la adaptación de D. remotiflora var. maculata a los ambientes de bosques altos, y se relacionan con los resultados de Tateno (1995), que sugiere que las reservas de grasas en éstas, sirven para extender la distancia de la diáspora en un 16% en relación con semillas que hipotéticamente tuvieran reservas solo de carbohidratos. En contraste, D. remotiflora (tipo), posee semillas mas pesadas, con menor longitud de alas y una porción del núcleo prácticamente descubierta, lo cual se relaciona con su hábitat de que va desde matorral xérico a bosque tropical caducifolio, la acción de las semillas con alas extendidas a partir de una parte limitada de la circunferencia, hace que éstas sean transportadas en rotación durante los vientos borrascosos, pero son menos efectivas para los vientos sostenidos de menor intensidad. Las semillas aladas de ésta forma, no caracterizan a las dioscoreas de los bosques altos, sino a las de bosques bajos, bosques de arbustos y poco densos (Burkill, 1960). En los bosques altos, en cualquier momento, a partir de su madurez y apertura de la cápsula, la semilla deja la cápsula para iniciar su deslizamiento, en los bosques bajos y abiertos, el momento de una ráfaga es más probable. Tal vez por ello, en la especie tipo las semillas tienen alas de menor dimensión, y se presentan en una cápsula que se abre en la época de mayor sequía y frecuencia de vientos. Las alas de las semillas debieron tener variaciones en los tiempos en que se desarrollaron, y es probable que pudiera darse la pérdida completa de ellas donde las presiones ambientales no actuaron para la selección de los genotipos con alas. Al parecer, así evolucionaron las 129 plantas enanas, como D. pyrenaica, entre otras, para las cuales, la pérdida de las alas pudo haber sido útil si el viento tendía a transportar las semillas muy lejos. Esto se sugiere por la presencia de alas en las especies que trepan a grandes alturas (Burkill, 1960). Ambas variedades presentan una forma de trepar dextrorsa (con movimientos hacia la derecha), como se da en la mayoría de las especies de Dioscorea. La dirección del movimiento de ascenso, puede caracterizar a una sección entera del género Dioscorea en el viejo mundo, en el nuevo mundo, esto no parece ser tan absoluto, pero se podría utilizar teniendo las precauciones del caso (Burkill, 1960). 4.1.3 Aislamiento reproductivo Stam (1983) mostró que el aislamiento reproductivo entre dos poblaciones debido a la divergencia del tiempo de floración podría ser causado por perturbación ambiental resultante en una migración de genes que determinan el tiempo de floración, de manera no aleatoria, lo que promueve la divergencia. Los resultados de la variación temporal en el ciclo fenológico muestran que existe variabilidad en el tiempo en que se presenta la floración entre las variedades: en D. remotiflora (tipo), que en el área estudiada ocurre en verano durante los mese de julio y agosto, mientras que en D. remotiflora var. maculata, ocurre en otoño (octubre y noviembre). Lo que permite deducir la presencia de barreras de aislamiento reproductivo precigóticas externas de carácter estacional de acuerdo con van Raamsdonk (1993). Las poblaciones de D. remotiflora y D. remotiflora var. maculata en la zona parapátrica, muestran diferencias estacionales marcadas en la fenología floral, tanto en campo, como cuando crecen en un mismo jardín. Al parecer esto podría considerarse como la presencia de componentes genéticos importante en la fenología floral. 130 La divergencia en el tiempo de floración, observada tanto en campo, como en los jardines donde se realizaron los experimentos, sugiere que ésta podría ser una medida para evitar el cruzamiento. Ya que la variación en el tiempo de floración, es una característica de otras especies con diferencias en el nivel de ploidía, como Arrhenatherum elatius (Petit et al., 1997). El desarrollo de barreras de aislamiento reproductivo, puede tener lugar en el curso de un proceso de domesticación. La poliploidía, generalmente puede conducir al aislamiento reproductivo, debido principalmente a la creación de barreras internas (van Raamsdonk, 1995a). De acuerdo con el modelo de especiación por poliploidía, se supone que un poliploide recién formado quedará aislado reproductivamente de su progenitor, debido a las barreras cromosómicas (Grant, 1981; van Raamsdonk, 1995a y 1995b). Los resultados de la determinación del número de cromosomas sugieren la presencia de barreras de aislamiento postcigótico, ya que se encontraron diferencias en el número cromosómico. Los números cromosómicos 2n = 30 para D. remotiflora (tipo) y 2n = 40 para D. remotiflora var. maculata, son el primer reporte documentado para esta especie y variedad respectivamente. Existen fuertes barreras de aislamiento reproductivo entre especies del nuevo y viejo mundo, se han intentado cruzas entre especies del viejo mundo, como los realizados por Rao et al. (1973) entre D. deltoidea (2n = 30) y tres especies americanas: D. floribunda, (2n = 36), D. composita (2n = 36) y D. friedrinchsthallii (2n = 36), y entre D. composita y D. friedrichsthallii, ninguno de los cuales fue exitoso. Los números cromosómicos que se encontraron en las variedades estudiadas, se relacionan con números cromosómicos reportados para 131 otras especies del género Dioscorea, como D. mangenotiana Zn = 40 (Lauzer et al., 1992); D. esculenta con 2n = 30 y 2n = 40; y D. alata con 2n = 40 (Hahn, 1995). En los recorridos de campo no se localizaron zonas de hibridación, o zonas donde hubiera un traslape entre las poblaciones de D. remotiflora (tipo) y D. remotiflora var. maculata, como suele ocurrir con otros complejos de especies de diferente nivel de ploidía (revisado por Sites y Reed, 1994), esto sugiere que los mecanismos de aislamiento reproductivo, tanto en la época de floración, como por el número cromosómico podrían jugar un papel importante en la restricción del flujo genético entre poblaciones parapátricas de D. remotiflora y D. remotiflora var. maculata. Lauzer et al. (1992) encontraron que el número cromosómico de D. abyssinica fue (2n = 40). Detectaron una alta incidencia de citoquimerismos, con células de 38 y 40 cromosomas en la misma raíz. Como D. abyssinica se propaga a partir de tubérculos, se puede esperar algún grado de citoquimerismo. Este punto de vista es apoyado por análisis recientes de especies silvestres y cultivadas de Dioscorea, donde se encuentran variaciones en el número cromosómico en individuos de la misma especie o aún entre células de un mismo individuo como en D. mangenotiana, donde Lauzer et al. (1992), encontraron un número de 2n = 40 y cariología estable. Como todas las plantas de esta especie provenían de semillas, la estabilidad cariológíca podría estar relacionada con el método de propagación. Su estudio apoya los resultados de Baquar (1980) que encontró estabilidad cariológica en todas menos una de las especies silvestres estudiadas, las cuales se desarrollaron a partir de semillas, sólo observó citoquimerismos en la especie cultivada, que se propaga por tubérculos. 132 En el presente trabajo, las plantas también provenían de semillas, y no se encontraron citoquimerismos, aunque existe la posibilidad de que el tamaño de las muestras fuera tan pequeño que no pudieron detectar dicha variación. El número cromosómico básico del género Dioscorea es x = 10, en la mayoría de las especies, excepto para especies americanas con x = 18 y x = 27 (Goldblatt, 1980), sin embargo, los resultados aquí presentados sugieren que el número básico para esta especie puede ser x = 10, lo que además sugiere la presencia de poliploidía. Con este reporte de variación citológica en D. remotiflora y D. remotiflora var. maculata, se documenta por primera vez los números cromosómicos de esta especie y se revela un número básico nuevo (x = 10) para especies americanas. Se requiere más investigación respecto a la posible presencia de barreras de aislamiento postcigótico, mediante el análisis de cruzamientos entre las variedades estudiadas. Un estudio basado en datos moleculares de estas especies podría ser útil en la determinación de la significación evolutiva del cambio en el número cromosómico. Como sucede con las subtribus Phalaridinae y Alopecurinae de la subfamilia Pooideae (Poaceae) en el sur de Africa (Spies et al., 1996). 4.1.4 Evolución de las formas de reproducción La adopción de la estrategia de dispersión de semillas por el viento, pudo haber sido una secuela de la obtención de una longitud adecuada de los tallos, para arrojar las semillas al viento, ésta estrategia, junto con la de retardar la floración, de manera que se tiene la maduración de los frutos hasta el final de la estación húmeda, es una característica del género Dioscorea (Burkill, 1960). 133 Las dos variedades estudiadas presentan la característica de dispersar las semillas después de la época de lluvias. En la estrategia reproductiva del camote del cerro, tiene importancia tanto la reproducción sexual, con producción de semillas que tienen porcentajes de germinación del 96%, para D. remotiflora (tipo) y 66% para D. remotiflora var. maculata, como la reproducción asexual, donde los tubérculos presentan una capacidad de regeneración de 83 % para D. remotiflora var. maculata y 92% para D. reotiflora (tipo). Es conocido que en muchas especies de plantas la dormancia de las semillas puede romperse mediante la exposición de éstas a diferentes temperaturas (Sutclife y Whitehead, 1995; Whitehead, 1995), lo cual es común en el Género Dioscorea (Terui y Okagami, 1989 y 1993). Los resultados de las pruebas para conocer la estrategia reproductiva, parecen indicar una relación entre la temperatura y el rompimiento de la dormancia. En las pruebas de germinación con tratamientos para romper la dormancia, el porcentaje de germinación, mostró diferencias significativas para todos los tratamientos, salvo los de congelación y refrigeración, que resultaron estadísticamente iguales, sin embargo, queda por establecer, si las diferencias observadas en el tratamiento con agua a 50° C, se debe a efectos de la temperatura sobre la dormancia, o sólo se relaciona con el poder desinfectante de la temperatura del agua, ya que las semillas que no germinaron, mostraron desarrollo de hongos. 134 4.2 Coevolución entre D. remotiflora y las poblaciones humanas La manipulación humana de las poblaciones vegetales ha inducido cambios que en conjunto se conocen como síndrome de domesticación (van Raamsdonk, 1995b; Epimaki et al., 1996). Dichos cambios, representan desventajas para las plantas en condiciones de vida silvestre, haciéndolas dependientes del hombre para su supervivencia (van Raamsdonk, 1995a, 1995b). Algunas plantas presentan características que las hacen más susceptibles a la domesticación, un ejemplo de domesticación paralela se encuentra en el género Dioscorea, sus representantes fueron domesticados en Asia, Africa y América, simultáneamente (van Raamsdonk, 1995b). Entre los cambios causados por la manipulación de las plantas que se explotan por sus raíces comestibles, se encuentran: enraizamiento menos profundo, cambios en el tamaño de las estructuras de almacenamiento subterráneo, sabor menos amargo y disminución de la toxicidad. Parte de estos cambios coinciden con los resultados del experimento de 1997/1998, donde se observó que las plantas sometidas a la poda del tubérculo, presentaron la formación de un mayor número de tubérculos, así como un enraizamiento menos profundo de éstos. Las plantas de D. remotiflora que han estado sometidas a manipulación humana durante muchas generaciones, pueden considerarse como cultivares potenciales, este manejo se considera una fuerza dirigida hacia la domesticación de esta especie. Se ha considerado que las dioscoreas recolectadas en el Occidente de México, que reciben el nombre común de camote del cerro, son especies silvestres, sin embargo de acuerdo con Hamon et al. (1992), las dioscoreas que están sujetas a recolección pueden diferenciarse de las silvestres y clasificarse como especies protegidas 135 cuando se desarrollan en su lugar de origen y son objeto de una recolección regular sin daño para la planta. Se clasifican como cultivadas, aquellas que han sido desplazadas de su lugar de origen y que son objeto de usos particulares, por lo que se les resguarda y recolecta de manera regular. En ésta última clasificación se puede ubicar al camote del cerro en el área de estudio. El aprovechamiento de recursos genéticos vegetales por las poblaciones humanas es una fuerza que dirige el proceso evolutivo de estos recursos, como lo manifiesta van Raamsdonk (1995b), al señalar que no existen diferencias fuertes entre los mecanismos clásicos de domesticación y evolución, excepto por el objetivo que es enteramente diferente. Un aspecto del efecto que se presume una contribución de la domesticación sobre la evolución se da en términos de nuevas especies (cladogénesis) y de nueva variación (anagénesis) y la posibilidad de transferencia de material genético entre plantas sujetas ya sea a domesticación o a la evolución. Otro aspecto, es el incremento en el conocimiento de los mecanismos específicos involucrados en los estudios de mejoramiento genético de plantas (Van Raamsdonk 1995a). Los resultados de los muestreos de campo realizados para estimar la distribución y densidad de las poblaciones que se encuentran sujetas a la presión de las poblaciones humanas sobre su hábitat, coinciden con trabajos previos desarrollados en otras especies, (Kareíva y Wennergren, 1995; Fahrig y Grez, 1996; Young et al., 1996) en el sentido de que las actividades humanas tienen efectos profundos sobre la estructura espacial de las poblaciones, y la pérdida de hábitat disminuye el número de poblaciones locales y con ello el tamaño de una población, provocando extinciones locales, las cuales a su vez pueden causar extinciones regionales. Este es un proceso que actualmente se da en los 136 lugares donde se recolecta el camote del cerro, lo cual es visible en los lugares donde la vegetación está más perturbada, en las que no se observa crecimiento de plántulas. El problema de la destrucción del hábitat natural del camote del cerro, puede tener más impacto sobre la estabilidad de las poblaciones, que el impacto de la recolección, cuando ésta se hace con conocimientos de las formas de manejo del recurso, como lo hacen los recolectores profesionales, el cual parece promover tanto el desarrollo de la planta adulta, como la germinación y establecimiento de las plántulas, fenómeno que ya ha sido notado por Sauer (1965). La variedad maculata presenta una profundidad mayor de enraizamiento, menor tamaño y grosor de los tubérculos que la especie tipo (datos no mostrados), si consideramos al tamaño y grosor de los tubérculos, como uno de los síndromes de domesticación, esta variedad se podría considerar en un estadio inferior del proceso de domesticación. Los resultados de los experimentos sobre el comportamiento agronómico apoyan esta sugerencia, ya que muestran una gran diferencia en los rendimientos de la especie tipo, en comparación con la variedad maculata. Se han reportado números cromosómicos de 2n = 40 para especies de Dioscorea de la India (D. deltoidea) y otros múltiplos de 10 (2n = 20) (Burkill, 1960). En las especies que el hombre utiliza en particular para alimento, se han encontrado números más altos (D. alata con 2n = 20, 40, 50, 60, 70 y 80; D. escuelenta con 2n = 30, 40, 60, 90 y 100) (Hahn, 1995). de manera que se estrecha la conexión entre cultivación y poliploidía. Como los resultados parecen indicar el número básico para las especies estudiadas en x = 10; por lo que al parecer estamos tratando con un complejo de especies poliploides, donde la especie tipo, con 2n = 137 30, sería un triploide y la variedad maculata con 2n = 40, un tetraploide, lo que las relaciona con las dioscoreas cultivadas apoyando la hipótesis de que en el proceso de domesticación de las dioscoreas la poliploidización desempeña un papel fundamental. Los resultados del conteo de cromosomas, parecen indicar que la diferencia observada entre las variedades, se debe a la evolución de la variedad maculata en ambientes montañosos, donde las condiciones de temperatura son más fluctuantes, una condición similar se da en algunas especies del género Draba (Brochmann y Elven, 1992). 138 4.3 Adaptación a ambientes preparados por el hombre Si D. remotiflora presenta la plasticidad fenotípica suficiente para adaptarse a ambientes preparados por el hombre, será posible desarrollar estrategias para su manejo como cultivar. El estudio de este proceso puede aportar evidencias indirectas del grado de avance que se tiene en el proceso de domesticación de estas plantas. 4.3.1 Respuesta al manejo como cultivar Se supone que las plantas que sufren daños por herbívoros, reducirán la cantidad de recursos disponibles para su reproducción y con ello, su éxito adaptativo. Sin embargo esa expectativa falla en algunas plantas, las que responden con una compensación o incluso con una sobrecompensación, a los daños sufridos por podas o por servir de alimento a herbívoros (Tuomi et al., 1994; Järemo et al., 1996). Las plantas de camote del cerro, que se someten a poda de tubérculos durante la segunda mitad de la temporada de lluvias, parecen seguir este patrón de sobrecompensación de los daños causado por la poda de los tubérculos. Ya que al someterse a este tratamiento, los rendimientos promedio en condiciones de riego y con doble cosecha fueron de 43,800 kg por hectárea-1 mientras que en el tratamiento de una sola cosecha se obtuvieron 19,380 kg por hectarea-1. El análisis de éstos datos, parece indicar que fue la poda y no la aplicación de riego, lo que promovió el mayor rendimiento en las plantas que se sometieron a doble cosecha, ya que las plantas que no se podaron, recibieron la misma cantidad de agua que las que si se podaron. Los resultados obtenidos en el experimento anterior sugieren que la compensación por la poda de tubérculos puede ser una consecuencia adaptativa de la coevolución de estas plantas y otros organismos, entre los cuales el hombre podría haber jugado un papel importante. 139 La extensión del ciclo de desarrollo fenológico al recibir agua de riego, podría tratarse de una condición adaptativa para optimar el uso de la humedad extra, cuando se presentan fenómenos atmosféricos, como el fenómeno de “el Niño” que origina la presencia de lluvias en otoño. La respuesta de sobrecompensación a la poda de tubérculos, puede considerarse como una adaptación a la acción de los herbívoros, la cual podría ser benéfica para algunas plantas (Agrawal, 1998), pero si esta condición no es benéfica para las plantas como lo señalan (Tuomi et al., 1994), si beneficia a quienes hacen uso de ellas, en el caso del camote del cerro en el área de estudio, podría pensarse que este beneficio es netamente antropocéntrico. Por otra parte, la hipótesis del mosaicismo genético (GMH), postula que para sobrevivir, las plantas deben adaptarse a su entorno, aprovechando al máximo los recursos disponibles y defendiéndose de sus consumidores. Para esto se requiere de diversificar sus características fenotípicas. Uno de los mecanismos para lograrlo, lo representan las mutaciones somáticas que ocurren en los meristemos en crecimiento. Este mecanismo, asegura que muchas de las mutaciones se preserven, algunas de las cuales deben ser heredables, éstas modificaciones alteran la configuración fenotípica de las plantas y su vez se altera la respuesta a la interacción de las plantas con los herbívoros que se alimentan de ellas (Gill, et al., 1995). La domesticación de las dioscoreas ha seguido el modelo de aprovechar este tipo de mutaciones somáticas (Evans, 1993; van Raamsdonk, 1995b). El manejo de las poblaciones silvestres de D. remotiflora en el occidente de México, podría seguir este mismo modelo, si se caracterizan los fenotipos sobresalientes en la dirección requerida por quienes los manejan. 140 Los rendimientos en condiciones de temporal en 1998-1999, fueron de 21,100 kg por hectárea-1 para D. remotiflora (tipo) en el tratamiento de doble cosecha y de 18,000 kg por hectárea-1 para el tratamiento de una sola cosecha. Mientras que D. remotiflora var. maculata presentó rendimientos de 6620 kg por hectárea-1 con el tratamiento de doble cosecha y 7000 kg por hectárea-1 con el tratamiento de una sola cosecha. Estos resultados parecen confirmar, que cuando no se tiene el suministro extraordinario de agua, las plantas que recibieron el tratamiento de poda, no tienen la disponibilidad de recursos, como para compensar las pérdidas ocasionadas por la poda. En este caso, la profundidad del suelo y su correspondiente relación con la capacidad de retención de humedad, son factores que podrían explicar el porqué en el suelo profundo sí se llega a compensar e incluso sobrecompensar las pérdidas ocasionadas por la poda de tubérculos. En las áreas de recolección de camote, cuando se practican dos cosechas, la segunda es más abundante que la primera, probablemente debido a que los tubérculos se desarrollan en el terreno removido, lo que facilita su crecimiento en la forma de un cultivo involuntario (Sauer, 1965). En el experimento bajo condiciones de riego (1997-98) se observó esa misma tendencia en las plantas sometidas a doble cosecha. En los resultados del experimento en condiciones de riego, que muestran el incremento del rendimiento de los tubérculos con la doble cosecha, se advierte que las plantas sometidas a manipulación mediante doble cosecha, tuvieron capacidad para compensar la pérdida de biomasa causada por la poda del tubérculo, ya que en la segunda cosecha sobrepasaron los rendimientos que se obtuvieron en la primer cosecha, y además fueron superiores a los rendimientos que se obtuvieron de las plantas que se cosecharon solamente una ocasión. 141 Podría tratarse de una respuesta común a algunas plantas que sirven de alimento a herbívoros y la han desarrollado en respuesta a éstos como sucede con otras especies (Tuomi et al., 1994; Järemo et al., 1996; Agrawal, 1998). En el caso del camote del cerro, queda por determinar en que medida esta modificación adaptativa se debe a la interacción de D. remotiflora con las poblaciones humanas, o a algún tipo de coevolución con otros organismos, como podrían ser algunas especies de cerdos salvajes, como lo señala Burkill (1960). En condiciones de temporal y en suelos marginales, con profundidad promedio de 10 cm, los rendimientos para D. remotiflora (tipo) fueron de 9,160 kg por hectárea-1 para el tratamiento de doble cosecha y de 12,160 kg por hectárea-1 cuando se cosechó solamente una ocasión. D. remotiflora var. maculata presentó rendimientos de 4700 kg por hectárea-1 en el tratamiento de doble cosecha y 2900 kg por hectárea-1 en el tratamiento de una sola cosecha Los rendimientos obtenidos en suelos inadecuados para la producción de cultivos tradicionales, superan en valor económico a los que se obtienen en suelos de mayor profundidad, con los cultivos de maíz, frijol y calabaza, que se siembran en el área de estudio. Una situación similar ocurre con otros cultivos de tubérculos, como la yuca o mandioca (Manihot esculenta) (Cock, 1982), por lo que representan una alternativa viable para el uso de estos suelos. Los rendimientos por planta que se obtuvieron en el experimento bajo condiciones de riego fueron de 2190 g para el tratamiento 1 (dos cosechas) y 969 g para el tratamiento 2 (una sola cosecha). Mientras que en condiciones de temporal los rendimientos por planta fueron de 626 g para D. remotiflora (tipo) y 265 g para D. remotiflora var maculata. 142 Los resultados de los rendimientos en condiciones de riego y en temporal cuando se utilizó D. remotiflora (tipo), son superiores a los reportados para otras especies de Dioscorea, como el D. floribunda donde se obtuvieron en promedio 552 g, de peso fresco por planta, en condiciones de clima tropical húmedo, 18 meses después de la siembra, donde utilizaron segmentos de tubérculos de 40-50 g como material de propagación (Singh et al., 1996). En plantaciones de D. alata, Budelman (1990), obtuvo rendimientos de 440 a 1550 g de peso fresco de tubérculos bajo diferentes condiciones de estacado, en condiciones de clima tropical húmedo, en la Costa de Marfil. Considerando que la densidad de población en las plantaciones comerciales, es de 20,000 plantas por hectárea y que los rendimientos promedio de las dioscoreas cultivadas en todo el mundo son de 10 toneladas por hectárea (Valenzuela y DeFrank, 1995), los rendimientos obtenidos tanto en los experimentos en condiciones de riego, como en los de temporal, superan al promedio mundial cuando se utilizó la D. remotiflora tipo. Con los rendimientos obtenidos, se supera también a los obtenidos por cultivos de granos, como el maíz, el trigo y el arroz, cuyos rendimientos promedio en el ámbito mundial son de 3.5 toneladas por hectárea y son similares a los rendimientos promedio del cultivo de la papa (Valenzuela y DeFrank, 1995), aún cuando estos cultivos se siembran en terrenos profundos, en condiciones de riego y con aplicación de grandes cantidades de fertilizantes y otros tipos de productos químicos. En el experimento realizado en 1997-1998, en condiciones de riego, no se pudo hacer una comparación entre ambas variedades, debido a que las plantas de la variedad maculata sufrieron daños por 143 animales (hormigas e iguanas), que no le permitieron su desarrollo. Como los tubérculos provenían de ambientes en los que no prosperan las iguanas, es posible que ésta variedad no haya desarrollado defensas adaptativas contra éstos herbívoros, mientras que la especie tipo, al desarrollarse en ambientes donde abundan estos reptiles, probablemente si posee algunos mecanismos de defensa que le permiten sobrevivir en el mismo hábitat que estos animales. Entre los principales problemas de la producción de dioscoreas en los trópicos, se encuentran: la obtención de material de propagación que éste libre de patógenos, la poca eficiencia de los materiales empleados para su propagación y la larga duración del ciclo vegetativo del cultivo (John et al., 1993a y 1993b; Mitchel et al., 1995). Los avances en investigaciones para la producción in vitro de material de propagación de dioscoreas se han realizado utilizando como base los explantes de meristemos en crecimiento y porciones de tubérculos (Mantell y Hugo, 1989; John et al., 1993a y 1993b; Mitchel et al., 1995; Malaurie et al., 1993, 1995a y 1995b). La diversidad natural de las plantas propagadas vegetativamente, se ve reducida en las plantaciones debido a los métodos de propagación asexual, por lo que se utilizaron las técnicas de micropropagación para producción de minitubérculos que puedan servir de base para la propagación de D. remotiflora sin que se pierda la diversidad genética de estas plantas. El desarrollo de plántulas a partir de semillas in vitro y posterior transplante a macetas produjo minitubérculos de 16 g en promedio para las plántulas de la especie tipo, en contraste con la producción de tubérculos de 2.3 g en promedio que se obtiene de semillas desarrolladas en macetas desde el momento de su germinación. Las plántulas de la variedad maculata cuando se produjeron in vitro produjeron 144 minitubérculos de 9.5 g, y en condiciones de maceta desde su germinación produjeron minitubérculos de 2.1 g. Los resultados muestran que la técnica de micropropagación puede utilizarse para la producción de minitubérculos susceptibles de emplearse para la propagación de la especie estudiada, los rendimientos obtenidos tanto para el control, como para los que recibieron el tratamiento de desarrollarlos inicialmente en medio de cultivo, fueron superiores a los que se han obtenido al desarrollar microtubérculos in vitro como los reportados por John et al. (1993b), para D. alata, en los que después de 16 semanas de cultivo obtuvieron rendimientos promedio de 40 mg de peso por microtubérculo. En todos los exprimentos, la especie tipo superó en rendimientos a la variedad maculata, si se considera además que en condiciones naturales, ésta presenta una altura de la guías significativamente inferior a la variedad maculata, una profundidad menor de enraizamiento, tubérculos de mayor grosor y peso, por lo que es sujeta a una recolección más intensa, es posible que ésta se encuentre en un proceso de domesticación más avanzado que la variedad maculata. Por otra parte, en los trabajos de ubicación geográfica de las poblaciones de la especie (tipo), se observó una coincidencia con la presencia de éstas poblaciones en lugares donde se ubican panteones prehispánicos con tumbas de tiro y/o restos de cerámica u otros vestigios de civilizaciones antiguas (principalmente en las poblaciones ubicadas en La Salada, Ixtlahuacán, Tepames, Piscila, El Hervidero, Puerta de Anzar, Las Guasimas y Zacualpan). 4.3.2 Tecnología para el manejo El excedente reproductivo es la base biológica de cualquier cosecha sostenible de recursos naturales renovables, todas las poblaciones 145 naturales son capaces de crecimiento poblacional neto bajo condiciones favorables (Hilborn et al., 1995). La producción de semillas, que llega a ser de 10,000 semillas por planta (datos no mostrados), puede ser parte de una estrategia fundamental para la conservación de la especie, que se podría explotar para el uso sostenible de este recurso genético. Para la domesticación de cualquier especie silvestre, se requiere el conocimiento de su estrategia reproductiva (Hamon et al., 1992; Sanchez, 1995), los resultados aquí mostrados, podrían emplearse para realizar un aprovechamiento sostenido de este recurso, utilizando los tubérculos como base para la reproducción del mismo. Entre los constituyentes de los tubérculos de Dioscorea el contenido de humedad ocupa el primer lugar, esto al parecer está relacionado con la característica evolutiva que le permitió al género una dispersión pantropical y a algunas especies, la colonización de regiones xéricas. Parece probable que la mayor extensión de las Dioscoreeae en el mundo en comparación con las para-Dioscoreeae, se puede atribuir a su almacenamiento de agua, las segundas requieren tener lluvias a menores intervalos que las primeras (Burkill 1960). Todos los tubérculos que se cultivan se consideran perecederos, una vez que se separan de la planta no se pueden almacenar por periodos largos en comparación con los granos. Los tubérculos presentan altas tasas de respiración que originan pérdidas de peso (Ravi et al., 1996). Por ello la importancia de buscar alternativas para su conservación postcosecha. Los experimentos de conservación muestran que la manera más conveniente para el almacenamiento de los tubérculos es cubrirlos con arena de río, con esta medida de conservación, los tubérculos del experimento tuvieron pérdidas de peso de 4 y 7% en D. remotiflora tipo y 146 D. remotiflora var. maculata respectivamente. Mientras que los tratamientos de conservación en aserrín presentaron pérdidas del 9 y 27% y en papel periódico de 10 y 25%. En el experimento de conservación postcosecha el almacenamiento en arena de río mostró ser superior a los tratamientos de envoltura en papel periódico y el de cubrirlos con aserrín, éstos últimos no mostraron diferencias entre sí. Una posible explicación al mejor desempeño del tratamiento de cubrir los tubérculos con arena, es que éste asemejar las condiciones en las que se encuentran de manera natural los tubérculos, motivo por el cual se utilizó como un testigo cercano a éstas condiciones. El método de conservación de tubérculos con arena de río, representa una alternativa económica ante el método de refrigeración, además de su bajo costo, evita los posibles daños por frío que sufren los tubérculos almacenados a temperaturas inferiores a 13°C (Ravi y Aked, 1996). En esta familia de plantas, el rompimiento de la dormancia representa un desorden fisiológico, que conlleva a un rápido incremento en la actividad respiratoria, pérdida de carbohidratos asociada con la brotación y deterioro en la calidad, se piensa que la alta actividad metabólica, especialmente de respiración, es la causa principal de pérdidas en almacenamiento. La pérdida de agua, parece representar una gran contribución a la pérdida de peso total, especialmente durante la dormancia (Ravi et al., 1996; Ravi y Aked, 1996). Los experimentos para determinar los rendimientos en relación con las condiciones ambientales, se desarrollaron en localidades que se ubican en ambientes intermedios, entre los ambientes naturales en los que se desarrollan una y otra variedad, en lo referente a altitud sobre el nivel del mar (500 a 580 msnm), este aspecto pudo haber afectado a las 147 plantas representativas de la variedad maculata ya que ésta se desarrolla de manera natural a altitudes superiores a los 800 msnm, y los tubérculos empleados provenían de poblaciones ubicadas en altitudes de 1680 msnm. Las diferencias en el contenido de humedad en los diferentes, materiales usados en el experimento, pudo haber influido en los resultados, aunque de acuerdo con Ravi y Aked (1996), el someter a los tubérculos a alta humedad relativa, puede promover la incidencia de brotes al final del periodo de dormancia, pero no tiene ningún efecto durante las etapas iniciales de almacenamiento. Haber iniciado el experimento de conservación a fines del mes de enero, no permite tener datos claros sobre la duración de la dormancia en los tubérculos de las platas estudiadas, por lo que futuros trabajos al respecto, deberían considerar el inicio de los mismos, al momento de la senescencia de la parte aérea de la planta. Como no se midió la perdida de peso por respiración, no se tienen los elementos de juicio suficientes para determinar si la pérdida de peso total se relaciona solo con la pérdida de humedad o si también la respiración influye de manera importante sobre la pérdida de peso. La importancia de la supresión de la respiración durante la dormancia podría ser medida comparando la pérdida de peso por respiración durante el almacenamiento con la pérdida de peso total (Ravi y Aked, 1996). Investigaciones futuras deberán ahondar en la dinámica evolutiva del manejo de recursos forestales no maderables, como el que se utilizó de modelo en el presente trabajo, y que pretende aportar las bases para el diseño de técnicas de aprovechamiento de este recurso. 148 Asimismo, se debe considerar la sensibilidad que tiene una población a un posible régimen de manejo (Martínez y Alvarez-Buylla, 1995). Ante la necesidad de conservación de los recursos fitogenéticos y de búsqueda de nuevas formas de manejo de los bosques del trópico seco, se requiere de trabajos que integren el conocimiento tradicional de quienes recolectan este recurso, con las técnicas de manejo de los bosques tropicales, que tendrán que utilizarse en el futuro cercano, para frenar la deforestación y proponer alternativas viables para el uso sostenible de éstos recursos. El potencial que representa la producción de tubérculos, para usarse como alimentos en condiciones de trópico seco es muy alentador, ya que un trozo de tubérculo de 100 g, que tiene la capacidad de regenerar una corona, producir un nuevo bejuco y dar rendimientos de entre 1 y 2.2 kg de tubérculos nuevos en una estación de crecimiento tan corta como la que se presenta en gran parte de la vertiente del Pacífico mexicano, representa una opción importante para utilizarse en el manejo de los bosques donde las precipitaciones se presentan durante los meses de julio a septiembre. La técnica de manejo que se propone puede representar la base para un manejo sustentable del recurso, con ella, las plantas se pueden manejar de manera similar a los cultivos perennes, ya que no se les causa daño al cosecharlas y es posible que se puedan seguir obteniendo hasta dos cosechas al año en condiciones de riego y una cosecha en condiciones de temporal. La obtención de dos cosechas al año por los recolectores profesionales, parece indicar que el sistema de recolección del camote del cerro en el Occidente de México es parte de un desarrollo agroforestal complejo. La investigación de las bases de este sistema, es 149 una tarea multidisciplinaria en la que se pueden combinar los resultados obtenidos en el presente trabajo, con técnicas de la antropología, que puedan relacionar el comportamiento histórico y el uso actual de este recurso. De lo discutido anteriormente se pueden inferir las siguientes conclusiones: Existe aislamiento reproductivo estacional y probablemente barreras. de aislamiento precigótico debidas al diferente nivel de ploidía entre D. remotiflora y D. remotiflora var. maculata. Las evidencias presentadas en esta serie de trabajos, permiten proponer que D. remotiflora y D. remotiflora var. maculata son dos especies diferentes, en cuanto al concepto biológico, cladístico, y morfológico. Los resultados del estudio citogenético, permiten establecer una posible relación entre el nivel de ploidía y el proceso de domesticación del camote del cerro en el área de estudio, ya que ambas especies presentan poliploidía. La diferencia en los números cromosómicos observada entre las variedades estudiadas. Al parecer, se debe a la evolución de D. remotiflora var. maculata en ambientes montañosos. Las plantas de D. remotiflora que han estado sometidas a manipulación humana durante muchas generaciones, pueden considerarse como cultivares potenciales, este manejo se considera una fuerza dirigida hacia la domesticación. En lo referente al manejo del camote del cerro como cultivar, la especie D. remotiflora (tipo), parece presentar mas posibilidades de adaptación a los ambientes de jardín de traspatio o huerto familiar. 150 Referencias Abbott, A. 1996. Papal confession: Darwin was right about evolution. Science. 383:753. Abelson, PH. 1995. Sustainable agriculture and the 1995 Farm Bill. Science. 267:943. Agrawal, AA. 1998. Induced Responses to Herbivory and Increased Plant Performance. Science. 279: 1201-1202. Arias DM, Rieseberg LH. 1995. Genetic relationships among domesticated and wild sunflowers (Helianthus annuus, Asteraceae). Economic Botany 49(3):239-248. Bach W. 1994. A climatic and environmental protection strategy, the road toward a sustainable future. Climatic Change 27: 147-160. Baker HG. 1972. Human influentes on plant evolution. Economic Botany 1972: 32-43. Bannister ME, Josiah SJ. 1993. Agroforestry training and expression: The experience from Haiti. Agroforestry Systems 23:233-251. Baquar SR. 1980. Chromosome behavior in Nigerian yams (Dioscorea). Genetica 54:1-9. Bates NR, Knap AH; Michaels F. 1998. Contribution of hurricanes to local and global estimates of air-sea exchange of CO 2 . Nature 395:58-61. Bayer RJ, Purdy BG, Lebedyk DG. 1991. Niche differentiation among eight sexual species of Antennaria Gaertner (Asteraceae: Inulae) and A. Rosea, their allopolyploid derivative. Evolutionary Trends in Plants 5:109-123. Benz BF, Santana MF, Cevallos EJ, Muñoz ME, Rosales AJ, Rosales AM. 1997. The structure and productivity of relict stands of pitaya Stenocereus queretaroensis; (Cactaceae), Jalisco, México. Economic Botany 51(2): 134-143. Bonnin I, Huguet T, Gherardi M, Prosperi JM, Olivieri I. 1996. High level of polymorphism and spatial structure in a selfing plant species, Medicago truncatula (Leguminosae), shown using RAPD markers. Amer. J. Bot. 83(7):843-855. Bouwman AF. 1998. Nitrogen oxides and tropical agriculture. Nature 392:866-867. Braun-Blanquet J. 1979. Fitosociología: Bases para el estudio de las comunidades vegetales. Traducido por Lalucat JJ. Madrid. H. Blume Ediciones. p. 23-64. 151 Breeting PK. 1982. Morphological differentiation of Proboscidea parviflora spp. parviflora (Martiniaceae) under domestication. American Journal of Botany 69: p. 1531-1537. Breeting PK. 1986. Changes in fruit shape in Proboscidea parviflora ssp. parviflora (Martiniaceae) with domestication. Economic Botany 40(2):170-176. Bretagnolle F, Thompson JD. 1995. Gametes with the somatic chromosome number: mechanisms of their formation and role in the evolution of autopolyploid plants. New Phytologist 129:1-22. Brochmann C, Elven R. 1992. Ecological and genetic consequences of poliploidy in arctic Draba (Brassicaceae). Evolutionary trends in plants 6(2):111-124. Brochmann C, Stedge B, Borgen L. 1992a. Gene Row across ploidal levels in Draba (Brassicaceae). Evolutionaty trends in plants 6(2):125-134. Brochmann C, Soltis PS, Soltis DS. 1992b. Recurrent formation and polyphyly of Nordic polyploids in Draba (Brassicaceae). American Journal of Botany 79(6):673-688. Browicz K, Zohary D. 1996. The genus Amygdalus L. (Rosaceae): Species relationships, distribution and evolution under domestication. Genet. Resources and Crop Evolution (43):229-247. Budelman A. 1990. Woody legumes as live support systems in yam cultivation: ll. The yam-Gliricidia sepium association. Agroforestry Systems 10:61-69. Budelman A, Van Der Pol F. 1992. Farming systems research and the quest for a sustainable agriculture. Agroforestry Systems 19:187206. Budowski, G. 1993. The scope and potential of Agroforestry in Central America. Agmforestry Systems 23: 121-131. Burkill IH. 1960 The organography and the evolution of Dioscoreaceae, the family of the Yams. Joumal of the Linnean Society (Bot) 56:319412. Cannon CH, Peart DR, Leighton M. 1998. Trae species diversity in commercially logged bornean rainforest. Science 281 :1366-1368. Cervantes V, Carabias J, Vázques-Yanes C. 1996. Seed germination of woody legumes from deciduous tropical forest of southern Mexico. Forest Ecology and Management 82:171-184 Cock JH. 1982. Cassava: A basic energy source in the tropics. Science 218:755-762 152 Conlan RS, Griffiths LA, Napier JA, Shewry PR, Mantell S, Ainsworth C. 1995. Isolation and Characterization of cDNA clones representing the genes encoding the major tuber storage proteìn (Dioscorin) of yam (Dioscorea cayensis Lam). Plant Molecular Biology 28: 369-380. Coolman RM, Hoyt GD. 1993. Increasing sustainability by intercropping. Horticultural Technology 3 (3):309-312. Costanza R, Andrade F, Antunes P, van der Belt M, Boersma D, Boesch DF, et al. 1998. Principles for sustainable governance of the oceans. Science 281:198-199. Costich DE, Ortíz R, Meagher TR, Bruederle LP, Vorsa N. 1993. Determination of ploidy level and nuclear DNA content in bluebeny by flow cytometry. Theoretical and Applied Genetics 86: 1001-1006. Coyne JA. 1992. Genetics and speciation. Nature 355:511-515. Current D, Scherr SJ. 1995. Farmer costs and benefits from agroforestry and farm forestry projects in Central America and the Caribbean: implications for policy. Agroforestry Systems 30:87-103. Chu EP, Figueiredo-Ribeiro RCL. 1991. Native and exotic species of Dioscorea used as food in Brazil. Economic Botany 45 (4):467-479. Daily G, Dasgupta P, Bolin B, Crosson P, du Guerny J, Ehrlich P, et al. 1998. Food production, population growth, and the environment. Science 281:1291-1292. Darwin C. 1859. On the origin of species by means of natural selection. First Edition published by John Murray, London, 1859. This edition (based on the text of the First Edition) 1997. ElecBook. London. Davis T, Bye RA Jr. 1982. Etnobotany and progressive domestication of Jaltomata (Solanaceae) in Mexico and Central America. Economic Botany. 36(2):225-241. De la Cruz M, Whìtkus R, Gomez-Pompa A, Mota-Bravo L. 1995. Origins of cacao cultivation. Nature 375:542-543. De Rocher EJ, Harkins KR, Galbraith DW, Bohnert HJ. 1990. Developmentally Regulated Systemic Endopolyploidy in Succulents with Small Genomes. Science 250:99-101. De Vries IM. 1997. Origin and domestication of Lactuca sativa L. Genetic Resources and Crep Evolution 44:165-174. De Wet JMJ. Harlan JR. 1975. Weeds and domesticates: Evolution in the man made habitat. Economic Botany 29:99-107. De Wet JMJ, 1980. Origins of Polyploids in Lewis WH (Ed) Po/ip/oidy Biological Relevance. Plenum Press: New York and London. 153 Den Biggelaar C. Gold MA. 1995. The use of multiple methods to capture the diversity of endogenous agroforestry knowledge: an example from Rwanda. Agroforestry Systems 30 263-275. Désiré S, Couillerot J-P, Hilbert J-L, Vasseur J. 1995. Protein changes in Solanum tuberosum during storage and dormancy breaking of in vitro microtubers. Plant Physiology and Biochemistry 33(4):479-487. Diederichsen A, Hammer K. 1995. Variation of cultivated flax (Linum usitatissimum L subsp. Usitatissimum) and its wild progenitor pale flax (subsp. Angustifolium (Huds.) Thell.). Genetic Resources and Crop Evolution 42:263-272. Dovers S, Handmer JW. 1992. Uncertainty, Sustainability and change. Global Environmental Change. 1992:262-276. Duarte CM, Agustí S. 1998. The CO2 balance of unproductive aquatic ecosystems. Science 281:234-236. Edwards AWF. 1994. The fundamental theorem of natural selection. Biological Review 69:443-474. Ehrendorfer F. 1980. Polyploidy and distribution. In. Lewis WH, editor Polyploidy Biological Relevance. Plenum Press: New York and London. p. 45-60. Epimaki MKK; Singh SP, Gepts P. 1996. Genetic control of the domestication syndrome in common bean. Crop Science 36:10371045. Erksine W, Smartt J, Muehlbauer FJ. 1994. Mimicry of lentil and the domestication of common vetch and grass pea. Economic Botany 48(3): 326-332. Evans LT. 1993. Crop Evolution Adaptation and Yield. Cambridge University Press. Great Britain. Fahrig L, Grez AA. 1996. Population spatial structure, human caused landscape changes and species survival. Revista Chilena de Historia Natural. 69:5-13 Falkowski PG, Baraber RT, Smetacek V. 1998. Biogeochemical control and feedbacks on ocean primary production. Science 281:200-206. Fernández-Calvin B, Orellana J. 1993. Metaphase-l Bound-arm frequency and genome analysis in wheat-Aegilops hybrids. 2. Cytogenetical evidence for excluding Ae. sharoensis as the donor of the B genome of polyploid wheats. Theoretical and Applied Genetics 85: 587-592. Field CB, Behrenfeld MJ, Randerson JT, Falkowski P. 1998. Primary production of the biosphere: integrating terrestrial and oceanic components. Science 281:237-240. 154 Figueroa J, Armesto JJ, Hernandez JF. 1996. Estrategias de germinación y latencia de semillas en especies del bosque templado de Chiloe, Chile. Revista Chilena de Historia Natura/. 69:243-251. Footitt S, Vargas D, Cohn MA. 1995. Seed dormancy in red rice. X.A 13CNMR study of the metabolism of dormancy-breaking chemical. Physiologia Plantarum 94:667-671. Friedman WE. 1992. Evidence of pre-angiosperm origin of endosperm: Implications for the evolution of flowering plants. Science 255:336339. Gill BS, Chen PD. 1987. Role of cytoplasm-specific introgression in the evolution of the polyploid wheats. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 84: 6800-6804. Gill DE, Chao L, Perkins SL, Wolf JB. 1995. Genetic Mosaicism in Plants and Clonal Animals. Annual Review of Ecology and Systematics 26: 423-44. Goldblatt P. 1980. Polyploidy in angiosperms: monocotyledons. In Lewis editor. Polyploidy; Biological Relevance. Plenum Press, New York and London. p. 219-239. Goldemberg J. 1995. Energy needs in developing countries and sustainability. Science 269:1057-1059. Gornall RJ. Wentworth JE. 1993. Variation in the chromosome number of Pamassia palustris L. in the British Isles. New Phytologist 123:383388. Goulden ML, Wofsy SC, Harden JW, Trumbore SE, Crill PM, Gower S:T, et al. 1998. Sensitivity of boreal forest carbon to soil thaw. Science 279:214-217. Grant V. 1981. Plant Speciation, 2d. ed. Columbia University Press: New York. Grivet L, D‘Hont A, Roques D, Feldmann P, Lanaud C, Glaszmann JC. 1996. RFLP Mapping in cultivated sugarcane (Saccharum spp.): Genome organization in an highly polyploid and aneuploid interespecific hybrid. Genetics. 142:987-1000 Guilderson TP, Schrag DP. 1998. Abrupt shift in sutface temperatures in the tropical pacific associated with changes in El Niño. Scíence 281:240-243. Gutiérrez JF, Vaquero F, Fences FJ. 1994. Allopolyploid VS. autopolyploid origins in the genus Lathyrus (Leguminosae). Heredity 73:29-40. Hahn SK. 1995 Yams Dioscorea spp. (Dioscoreaceae) in Smartt J. y Simmonds NW. editors. Evolution of Crop Plants. Second Edition. Longman Scientific and Technical. U.K. p. 112-120. 155 Hamon P, Zoundjihekpon J, Dumont R, Tio-Touré B. 1992. La domestication de I’igname (Dioscorea sp.): conséquences pour la conservation des ressources génétiques. Complexe d’espèces, flux de genes et ressources génétiques des plantes. Actes du Colloque International en hommage à J. Pernés, 8-10 janvier 1992. pp. 175184. Paris, BRG/Lavoisier. Harlan RJ. 1992a. Crops and Man. Second Edition. American Society of Agronomy, Inc, Crop Science Society of America, Inc. Madison Wisconsin, USA. Harlan RJ. 1992b Origins and processes of domestication. in Grass Evolution and Domestication. Ed. Chapman G.P. Wye College, Univ. of London, Cambridge Univ. Press. Hartshorn GS. 1995. Ecological basis for sustainable development in tropical forests. Annual Review of Ecology and Systemafics 26: 155 75. Heiser CB. 1968. Aspects of unconscious selection and the evolution of domesticated plants. Euphytica 37:77-81. Hilborn R, Walters CJ, Ludwig D. 1995. Sustainable exploitation of renewable resources. Annual Review of Ecology and Systematics 26:45-67 Hilu KW. 1993. Poliploidy and the evolution of domesticated plants. American journal of Botany 80:12. pp. 1494-1499. Horvitz CC, Schemske DW. 1995. Spatiotemporal variation in demographic transitions of a tropical understory herb: projection matrix analysis. Ecological Monographs 65(2):155-192. Huff DR, Peakall R, Smouse PE. 1993. RAPD variation within and among natural populations of outcrossing buffalograss (Buchloe dactyloides (Nutt,) Engelm.). Theoretical and Applied Genetics 86: 927-934. Husband BC, Barrett SCH. 1996. A metapopulation perspective in plant population biology. Journal of Ecology 84:461-169. Huston M. 1993. Biological diversity, soils and economics. Science 262: 1676-1680. Järemo J, Nilsson P, Tuomi J. 1996 Plant compensatory growth herbivory or competition. Oikos 77:238-247. John JL, Courtney WH, Decoteau DR. 1993(a). Photocontrol of Dioscorea alata platelet growth. Scientia Horticulturae 54:255-265. John JL, Courtney WH, Decoteau DR. 1993(b). The influence of plant growth regulators and light on microtuber induction and formation in Dioscorea alata L. cultures. Plant Ce// Tissue and Organ Culture 34:245-252. 156 Kaas DCL. 1993. Tree Domestication for Agroforestry -Present Status and Future Directions. Agroforestry Systems 23(2-3): 195205. Kaiser J. 1998. The network aims to take the world’s CO2 pulse. Science 281:506-507. Kareiva P, Wennergren U. 1995. Connecting landscape patterns to ecosystem and population processes. Nature 373:299-302. Keefer DK, de France SD, Moseley ME, Richardson JB III. Satterlee, DayLewis A. 1998. Early maritime economy and el Niño events at Quebrada Tacahuay, Peru. Science 281:1833-1835. Kobel HR, Pasquier D. 1986. Genetics of polyploid Xenopus. Trends in Genetics. 1986:310-315. Kolo MGM. 1995. Effects of intercropping melon (Citrullus lanatus) with yam (Dioscorea rotundata) under different staking methods on weed control and crop production. Tropical Agriculture. (Trinidad) 72(2):102-104. Kondrashov AS. 1994. The asexual ploidy cycle and the origin of sex. Nature 370:213-216. Kuhlbusch TAJ. 1998. Black carbon and the carbon cycle Science 280:1903-1904. Küpfer P, Yuan Y-M. 1996. Karyological studies on Gentiana sect. Chondrophyllae (Gentianaceae) from China. Plant Systemaitcs and Evolution 200: 161-176. Ladizinski G. 1985. Founder effect in crop.plant evolution. Economic Botany 39(2):191-199. Lauzer D, Laublin G, Vincent G, Cappadocia M. 1992. In vitro propagation and cytology of wild yams, Dioscorea abyssinica Hoch. and D. mangenotiana Miege. Planta Cell, Tissue and Organ Culture 28:215223. Leitch IJ, Bennet MD. 1997. Polyploidy in angiosperms. Trends in Plant Science. 2(12):470-476. Lenton TM. 1998. Gaia and natural selection. Nature 394:439-447. Lewis WH. 1980. Poliploidy Biological Relevance. Plenum Press: New York and London. Lovett RA. 1998. El Niño drives spectacular flower show. Science 280:2048-2049 Maap HI, Klaas M. 1995. Intraespecific differentiation of garlic (Allium sativum L.) by isozyme and RAPD markers. Theorical and Applied Genetics 91: 89-97. 157 Maceira NO, Jacquard P, Lumaret R. 1993. Competition between diploid and derivative autotetraploid Dactylis glomerata L. from Galicia. Implications for the establishment of novel polyploid populations. New Phytologist 124:321-328. Maki M, Masuda M, Inoue K. 1996a. Genetic diversity and hierarchical population structure of a rare autotetraploid plant, Aster kantoensis (Asteraceae). American Journal of Botany 83(3):296-303. Maki M, Masuda M, Inoue K. 1996b. Tetrasomic segregation of allozyne markers in an endangered plant, Aster kantoensis. The Journal of Heredity 87(5): 378-380. Malaurie B, Pungu O, Dumont R, Trouslot M-F. 1993. The creation of an in vitro germoplasm collection of yam (Dioscorea spp.) for genetic resources preservation. Euphytica 65:113.122. Malaurie B, Pungu O, Trouslot M-F. 1995a. Effects of growth regulators concentrations on morphological development of meristem-tips in Dioscorea ceyenesis-D rotundata complex and D. praehensilis. Plamt Cell Tissue and Organ Culture 41:229-235. Malaurie B, Thouvenel JC, Pungu O. 1995b. Influence of meristem-tip size and location on morphological development in Dioscorea ceyenesis-D rotundata complex "Grosee Callie" and one genotype of D. praehensilis. Plant Cell Tissue and Organ Culture 42:215-218. Mann ME, Bradley RS, Hughest MK. 1998. Global.scale temperature patterns and climate forcing over the past six centuries. Nature 392:779-787. Mantell SH, Hugo S.A. 1989. Effects of photoperiod. mineral medium strength, inorganic ammonium, sucrose and cytoquinin on root and microtuber development in shoot cultures of Dioscorea alata L. and D. bulbifera L. yams. Plant Cell Tissue and Organ Culture 16:23-37. Mapes C, Caballero J, Espitia E, Bye RA. 1996. Morphophysiological variation in some Mexican species of vegetable Amaranthus: Evolutionaty tendencies under domestication. Genetic Resources and Crop Evolution. 43: 283-290. Mapes C, Diaz-Ortega A; Collazo M, Bye R. 1995. Desarrollo de cinco razas de amaranto (Amaranthus spp.) en Chalco, estado de México. Anales del Instituto de Biología de la Universidad Nacional Autónoma de México, Ser. Bot. 66(2):149-169. Martin FW, Rhodes AM. 1977 Intraespecific classification of Dioscorea alata. Tropical Agriculture (Trinidad) 54(1):1-13. Martínez AM. 1994 Estado actual de las investigaciones etnobotánicas en Mexico. Boletin de la Sociedad Botánica de México. No. 55. pp. 6574. 158 Martínez RM, Alvarez-Buylla E. 1995 Ecología de poblaciones de plantas en una selva húmeda de México. Boletín de la Sociedad Botánica de México 56:121-153. Masterson J. 1994. Stomatal size in fossil plants: evidence for poliploidy in majority of angiosperms. Science 264:421-424. Matuda E. 1954. Las Dioscoreas de México. Anales del Instituto de Biología de la Universidad Nacional Autónoma de México (ser. Bot.) 24: 179-390. Mayr E. 1997. The objects of selection. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 94(6):2091-2094. McCarthy EM, Asmussen, MA, Anderson WW. 1995. A theoretical assessment of recombinational speciation. Heredity 74:502-509. McNamara JM, Houston Al. 1996. State-dependent life histories. Nature 380:215-221. McPhaden MJ. 1999. Genesis and evolution of the 1997-98 el Niño. Science 283:950-954. McVaugh R. 1989. Flora Novogaliciana Vol 15 (Bromeliaceae to Dioscoreaceae). The University of Michigan Herbarium. Milo J, Levy A, Ladizinsky G, Palevitch D. 1986. Phylogenetic studies in Papaver section Oxytona: Cytogenetics of the species and interespecific hybrids. Theoretical and Applied Genefics 72:524-529. Mitchell SA, Asemota HN, Ahmad MH. 1995. Effects of explant source, culture medium strength and growth regulators on the in vitro propagation of three Jamaican yams (Dioscorea ceyensis, D. trifida and D. rotundata). Journal of Sciences of Food and Agriculture 67:173-180. Mix-Wagner G. 1993. In vitro vermehrung von weibem yam (Dioscorea rotundata Poir) and taro (Colocasia esculenta L.) zur pflanzguterzeugung. Landbauforschung Völkenrode 43:93-100. Montagnon C, Bouharmont P. 1996. Multivariate analysis of the phenotypic diversity of Coffea arabica. Genetic Resources and Crop Evolution. 43(3):221-227. Mostul B, Chazaro BM. 1996. Camote del cerro: an edible caudiciform Dioscorea from México. Cactus and Succulents Journal. 68(1):6-8. Murashige T, Skoog F. 1962. A revised medium for rapid growth bioassays with tobacco tissue cultures. Physiologia Plantarum 15:437-497. Negrón-Ortiz V, Breckon GJ. 1989. Population structure in Zamia debilis (Zamiaceae) I. Size classes, leaf phenology, and leaf turnover. Ametican Journal of Botany 76(6): 891-900. 159 Negrón-Ortiz V, Gorchov DL.1996. Population structure in Zamia (Zamiaceae) in northern Puerto Rico. II. Seed germination and stage-structured populations projection. International Journal of Plant Science 157(5):605-614. Neuffer B, Meyer-Walf M. 1996. Ecotypic variation in relation to man made habitats in Capsella: Field and tramping area, Flora 191:49-57. Oppenheimer M. 1998. Global warming and the stability of the west Antarctic ice sheet. Nature 393:325-332. Oyama Ken. 1993. Conservation biology of tropical trees: demographic and genetic considerations. Environmental Update 1:17-32. Pääbo S. 1999. Neolithic genetic engineering. Nature 398:194-195. Park J, Seaton RAF. 1996. Integrative research and sustainable agriculture. Agricultura/ Systems 50:81.100. Petersen L, Ostergard H, Giese H. 1994. Genetic diversity among wild and cultivated barley as revealed by RFLP. Theoretical and Applied Genetics 89:676-681. Petit C, Lesbros P, Ge H, Thompson JD. 1997. Variation in flowering phenology and selfing rate across a contact zone between diploid and tetraploid Arrhenatherum elatius (Poaceae). Heredity 79:31.40. Pickersgill B. 1977. Taxonomy and the origin and evolution of cultivated plants in the New World. Nature 268:591-595. Pijnacker LP, Ferweda MA, Mattheij WM. 1992. Microsporogenesis in three tetraploid somatic hybrids of potato and their di(ha)ploid fusion partners. Theoretical and Applied Genetics 85:269.273. Pillay M, Hilu KW. 1990. Chloroplast DNA variation in diploid and polyploid species of Bromus (Poaceae) subgenera Festucaria and Ceratochloa Theoretical and Applied Genetics 80:326-332. Pornon A, Doche B. 1995. Age structure and dynamics of Rhododendron ferrugineum L., populations in the northwestem French Alps. Journal of Vegetation Science 6:265-272. Prathibha S; Nambisan B, Leelamma S. 1995. Enzyme inhibitors in tuber crops and their thermal stability. Plant Foods for Human Nutrition 48:247-257. Puchta H, Hohn B. 1996. From centiMorgans to base paìr homologous recombination in plants. Trends in Plant Science 1(10): 340-348. Ramakrishna K. 1997. The great debate on CO2 emissions. Nature 390:227-228. Ramírez RR y Tellez VO. 1992. Las dioscóreas (Dioscoreaceae) del estado de Morelos, México. Anales de/ Instituto de Biología de la Universidad Nacional Autónoma de México. Ser. Bot. 63(1):67-99. 160 Ramser J, López-Peralta C, Rainer W, Weising K, Kahl G. 1996. Genomic variation in aerial yam (Dioscorea bulbifera L.) detected by random amplified polymorphic DNA. Genome 339(1):17-25. Ramser J, Weising K, López-Peralta C, Terhalle W, Terauchi R, Kahl G. 1997. Molecular marker based taxonomy and phylogeny of Guinea yam (Dioscorea rotundata D. cayensis). Genome 40:903-915. 1997 Rao RV, Bammi RK, Randhawa GS. 1973. Interespecific hybridization in the genus Dioscorea. Annals of Botany 37, 395-401. Ravi V, Aked J. 1996. Review on tropical root and tuber crops ll. Physiological disorders in freshly stored root and tubers. Critical Reviews in Food Science and Nutrition 36(7): 711-731. Ravi V, Aked J, Balagopalan C. 1996. Review on tropical root and tuber crops I. Storage methods and quality changes Critical Reviews in Food Science and Nutrition 36(7): 661-709. Raynor WC, Fownes JW. 1991a. Indigenous agroforestty of Pohnpei: 1. Plant especies and cultivars. Agroforestry Systems 16:139-157. Raynor WC, Fownes JW. 1991 b. Indigenous agroforestry of Pohnpei: 2. Spatial and succesional vegetation patterns. Agroforestry Systems 16:159-165. Rieseberg LH, Beckstrom-Sternberg S, Doan K. 1990. Helianfhus annuus ssp. texanus has chloroplast DNA and nuclear ribosomal RNA of Helianthus debilis ssp. cucumerifolius. Proceedings of fhe National Academy of Sciences USA 87:593-597. Rieseberg LH, Sinervo B, Linder CR, Ungerer MC, Arias DM. 1996. Role of gene interactions in hybrid speciation: Evidence from ancient and experimental hybrids. Science. 272: 341-345. Rieseberg LH, Van Fossen C, Desrochers AM. 1995. Hybrid speciation accompanied by genomic reorganization in wild sunflowers. Nature, 375:313-316. Rieseberg LH, Van Fossen C, Arias D, Carter RL. 1994. Cytoplasmic Male Sterility in sunflower: Origin, inheritance, and frequency in natural populations. Journal of Heredity 85(3):223-237. Rizzini C, Mors WB. 1995 Botanica Economica Brasileira, 2a. Ed. Ambito Cultural Edicoes LTDA. Brasil. Rodbell DT, Seltzer GO, Anderson DM, Abbott MB, Enfield DB, Newman JH. 1999. An ~15,000-year record of el Niño-driven alluviation in southwestern Ecuador. Science 283:516-520 Román FM, Beale A, Irizarry H. 1991. Efecto de cultivos intercalados en el control de malezas y la produccion de ñame y batata. Journal of the Agricultural University of Puerto Rico 75:11-18. 161 Runyeon H, Prentice HC. 1996. Genetic structure in the species-pair Silene vulgaris and S. uniflora (Caryophyllaceae) on the Baltic island of Oland. Ecography 19:181-193. Sanchez PA. 1995. Science in Agroforestry. Agroforestry Systems 30:(12):5-55. Sauer CO. 1965 Cultural Factors in Plant Domestication in the New World. Euphytica 14:301-306. Sarukhán J. 1985. Ecological and social overviews of ethnobotanical research. Economic Botany 39(4):431-435. Saxon EC 1981. Tuberous legumes: Preliminary evaluation of tropical Australian and introduced species as fuel crops. Economic Botany 35(2): 163-173. Schmidth RH Jr. 1989. The arid zones of Mexico: Climatic extremes and conceptualization of the Sonoran desert. Journal of Arid Enviroment 16:241-256. Schroth G. 1995. Tree root characteristics as criteria for species selection and systems design in agroforestry. Agroforestry Systems 30:125143. Shang XM, Nguyen HT, Jacson RC. 1989. Heterochromatin differentiation and phylogenetic relationship of the A genomes on diploid and polyploid wheats Theorefical and Applied Genetics 77: 84-94. Shibata T, Hatakeyama Y. 1995. Breaking of dormancy in the seeds of Astragalus mongholicus Bunge (Leguminosae). Journal of Plant Physiology 146: 366-368. Shibata T, Sakai E, Shimomura K. 1995. Effect of rapid freezing and thawing on hard-seed breaking in Astragalus mongholicus Bunge (Leguminosae). Journal of Plant Physiology. 147:127-131. Singh RS. 1996. Variability in yield of tuber and diosgenin in plants developed by seed and single-node leaf cutting and vine staking of medicinal yam (Dioscorea floribunda). Indian Journal of Agricultural Sciencies 66(8):443-445. Sites JW, Reed KM. 1994. Chromosomal evolution, speciation, and systematics: some relevant issues. Herpetologica. 50(2):237-249. Smit B, McNabb D, Smithers J. 1996 Agricultural adaptation to climatic variation. Climatic Change 33:7-29. Smith NJH, TJ Fik; Alvim PT, Falesi IC, Serrao EAS. 1995. Agroforestry developments and potential in the Brazilian Amazon. Land Degradation and Rehabilitation 6:251-263. 162 Sniegowski PD, Lenski RE. 1995. Mutation and Adaptation: The directed controversy in evolutionary perspective Annual Review of Ecology and Systematics (26):553-578. Sobral BWS, Honeycut RJ. 1993. High output genetic mapping of polyploids using PCR-generated markers. Theoretical and Applied Genetics 86: 105-112. Solano X, Navarro JR Leihner DE. 1996a. Field Practices to Improve Dioscorea trifida L. Planting Material Production. Vereiningung für Angewandte Botanik, Göttingen 70:211-214. Solano X, Navarro JR, Leihner DE, Hilger TH. 1996b. Practices to prolong the storage life of Dioscorea trifida L. Planting Material. Vereinigung für Angewandte Botanik, Göttingen 70:215-217. Solbrig OT. 1980. Demography and natural selection. En: Solbrig OT (Ed.) Demography and evolution in plant populations. Botanical Monographs. Vol. 15 University of California Press. pp. 1-20. Sorce C, Piaggesi A, Ceccarelli N, Lorenzi R. 1996. Role and metabolism of abscisic acid in potato tuber dormancy and sprouting. Journal of Plant Physiology 149:548-552. Spies JJ, Spies SK, Van Wyk SMC, Malan AF, Liebenberg EJL. 1996. Cytogenetic studies in some representatives of the subfamily Pooideae (Poaceae) in South Africa. 1. The tribe Aveneae, subtribe Aveninae. Bothalia 26(1):53-61. Stam P. 1983. The evolution of reproductive isolation in closely adjacent plant populations through differential flowering time. Heredity 50:105118. Standley PC. 1982 Trees and Shrubs of Mexico: Contributions from the United States Natonal herbarium. Smithsonian Institution, United States National Museum, Vol. 23, Reprint 1982. USA. Standley PC, Steyermark J. 1952. Flora de Guatemala. Fieldania: Botany. Vol. 24. Part III. Published by Chicago Nat. Hist. Museum. USA. Stebbins GL. 1985. Polyploidy, hybridization, and the invasion of new habitats. Annals of the Missouri Botanical Garden 72:824-832. Stebbins GL. 1980. Polyploídy in plants: unsolved problems and prospects. In: Lewis WH, editor. Polyploidy, biological relevance. New York: Plenum Press. p. 495-520. Sutclife MA, Whitehead cs. 1995. Role of ethylene and short-chain saturated fatty acids in the smoke-stimulated germination of Cyclopia seed. Journal of Plant Physiology 145:271-276. 163 Takumi S, Nasuda S, Liu YG, Tsunewaki K. 1993. Wheat phylogeny determined by RFLP analysis of nuclear DNA. 1. Einkom Wheat. Japanese Journal of Genefics 68: 73-79. Tal M. 1980. Physiology of Polyploids. In Lewis WH (Ed) Poliploidy Biological Relevance. Plenum Press: New York and London. Tamo N, Nakayama M, Agatzuma H, Saito Y, Abe M, Okagami N, Yokota T. 1995a. Identification of Endogenous gibberelins and abscisic acid from dormant bulbis of Dioscorea japonica (Japanese yam). Bioscience Biotechnology and Biochemistry 59 (5), 952-953. Tanno N, Nakayama M, Agatzuma H, Saito Y, Abe M, Okagami N, Yokota T. 1995b. Endogenous gibberelins from Three Asian Stenophora species of the genus Dioscorea (yams). Zaitschrift fur Naturforschung 50c:193-198. Tanno N, Nakayama M, Yashima H, Sunaga K, Abe M, Okagami N, Yokota T. 1994. Gibberelins A19 y A24 from Yams, Dioscorea bulbifera D. Pentaphyla and D. oppositifolia Zaitschriff fur Naturforschung. 49c:399-403. Tans PP y White JWC. 1998. In balance, with a little help from the plants. Science 281: 183-184. Tateno M. 1995. Do fatty reserves extend dispersal distance of winddispersed seeds of Dioscorea japonica? American Midland Naturalist 134:400-403. Terauchi R, Chikalele VA, Thottappilly G, Hahn SK. 1992. Origin and phylogeny of Guinea yams as revealed by RFLP analysis of chloroplast DNA and nuclear ribosomal DNA. Theoretical and Applied Genetics 83:743-751. Terui K, Okagami N. 1989. Dormancy in Dioscorea: Rapid germination of detached embryos from dormant seeds of D. tokoro. Plant Cell Physiology 30(2):287-293. Terui K, Okagami N. 1993. Temperature effects on seed germination of East Asian tertiary relict species of Dioscorea (Dioscoreaceae). American Joumal of Botany. 80(5):493-499. Thapa B, Sinclair FL, Walker DH. 1995. lncorporation of indigenous knowledge and perspectives in agroforestry development. Part 2: Case-study on the impact of explicit representation of farmers knowledge. Agroforestry Systems 30: 249-261. Therman E. 1995. Chromosome behavior in cell differentiation: A field ripe for exploration? Genetics 141:799-804. Thompson JD, Lumaret R. 1992. The evolutionary dynamics of polyploid plants: Origins, establishment and persistence. Trends in Ecology and Evolution 7(9):302-306. 164 Transue DK, Fairbanks DJ, Robison LR, Andersen WR. 1994. Species identification by RAPD analysis of grain Amaranth genetic resources. Crop Science 34:1385-1389. Trease GE, Evans WC. 1984. Farmacognosia. Cía Editorial Continental, S.A. de C.V. Mexico. Treche S, Algbor-Egbe T. 1996. Biochemical Changes Occurring during Growth and storage of two yam species. International Journal of Food Sciences and Nutrition 47:93-102. Tucker AO, Fairbrothers DE. 1990. The origin of Mentha X gracilis (Lamiaceae). I. Chromosome numbers, fertility, and three morphological characters. Economic Botany. 44(2): 183-213. Tuomi J, Nilsson P, Aström M. 1994. Plant compensatoty responses: bud dormancy as an adaptation to herbivory. Ecology 75(5): 1429-1436. Uppenbrink J. 1999. The North Atlantic Oscillation. Science 283:948-949. Valenzuela HR, Defrank J. 1995. Agroecology of Tropical Underground Crops for Small-scale Agriculture in: Critical Reviews in Plant Sciences 14(3):213-238. van Den Berg JH, Ewing EE, Plaisted RL,McMurry S, Bonierbale MW. 1996a. QTL analysis of potato tuber dormancy. Theoretical and Applied Genetics 93:317-324. van Den Berg RG; Groendijk-Wilders y Kardolus JP. 1996b. The wild ancestors of cultivated potato: The brevicaule-complex. Acta Botánica Neerlandica 45(2): 157-17 1. Vandermeer J. 1995. The ecological basis of alternative agriculture. Annual Review of Ecology and Systematics 26:201-224. van Noordwijk M, Pumomosidhi P. 1995. Root architecture in relation to tree-soil-crop interactions and shoot pruning in agroforestry. Agroforestry Systems 30: 161-1 73. van Raamsdonk LWD. 1984. Differential staining of Ornithogalum chromosomes. Proceedings of the Koniklije Nederlandese Akademievan Wetenschapen, series C:87(4):483-491. van Raamsdonk LWD. 1989 Meiotic analyses of Cucumis hybrids and an Evolutionary evaluation of the genus Cucumis (cucurbitaceae). Plant Systematics and Evolution 163:133-146. van Raamsdonk LWD. 1993. Wild and Cultivated Plants: The parallelism Between Evolution and Domestication. Evolutionary Trends in Plants 7:(2):73-84. van Raamsdonk LWD. 1995a. The effect of domestication on plant evolution. Acta Botánica Neerladica 44(4):421-438. 165 van Raamsdonk LWD. 1995b. The cytological and genetical mechanisms of plant domestication exemplified by four crep models. The Bofanical Review 61(4):367-399. van Raamsdonk LWD. 1996. Crop-weed complexes: The complex relationship between crep plants and their wild relatives. Acta Botanka Neerlandica 45(2):135-155. van Raamsdonk LWD, De Vries T. 1992. Biosystematic studies in Allium L. section Cepa. Botanical Journal of fhe Linnean Society 109: 131143. van Raamsdonk LWD, De Vries T. 1995. Species relationships and taxonomy in Tulipa subg. Tulipa (Liliaceae). Plant Systematics and Evolution 195: 13-44. van Raamsdonk LWD, den Nijs APM, Jongerius MC. 1989. Meiotic analyses of Cucumis hybrids and an evolutionary evaluation of the genus Cucumis (Cucurbitaceae). Plant Systematics and Evolution 163: 133-146. van Raamsdonk LWD, van Tuyl JM y De Vries T. 1986. A new approach to evaluate electrophoretic results. Acta Horticulturae 182:317-421. Vielle Calzada J-P, Crane CF, Stelly DM. 1996. Apomixis: The asexual revolution. Science 274: 1322-1323. Vitousek PM. 1992. Global environmental change: An introduction. Annual Review of. Ecology and Systematics 23:1-14. Vitousek PM, Mooney HA, Lubchenco J, Melillo JM. 1997. Human Domination of earth’s Ecosystems. Science 277:494-499. Wade MJ, Goodnigth CJ. 1991. Wright’s shifting balance theory: An experimental study. Science 253: 1015-1018. Walker DH, Sinclair FL, Thapa B. 1995a. Incorporation of indigenous knowledge and perspectives in agroforestry development. Part 1: Review of methods and their application. Agroforestry Systems 30: 235-248. Walker DH, Sinclair FL, Kendon G. 1995b. A knowledge-based systems approach to agroforestry research and extension. Al Applications. 9:(3):61-72. WCED (World Commission on Environment and Development), 1987. Our Common Fufure. Oxford University Press. Welsh J, McClelland M. 1990. Fingerprinting genomes using PCR with arbitrary primers. Nucleic Acids Research 18(22):835-838. Wentworth JE, Gornall RJ. 1996. Cytogenetic evidente for autopolyploidy in Parnasia palustris. New Phytologist 134:641-648. 166 Whitehead CS. 1995. Effect of low temperatures and different growth regulators on seed germination in Cyclopia spp. Joumal of Plant Physiology 147:1107-112. Williams JGK, Kubelik AR, Livak KJ, Rafalski JA, Tingey SV. 1990. DNA polymoiphisms amplified by arbitrary primers are useful as genetic markers. Nucleic Acids Research. 18(22): 6531-6535. Young A, Boyle T, Brown T. 1996. The population genetic consequences of habitat fragmentation for plants. Tmnds in Ecology and Evolutíon 11(10):413-418. Yunlong C, Smit B. 1994. Sustainability in agriculture: a general review. Agriculture, Ecosystems and Environment 49:299-307. Zamora LG. 1993. Del Barbasco a la progesterona en: La investigación científica de la herbolaria medicinal mexicana. Secretaría de Salud, México. 167