Bases genéticas para definir una estrategia de mejoramiento de la piña

G. Coppens d'Eeckenbrugge1 Marie France Duval1

COMPENDIO

A pesar de los esfuerzos invertidos, los programas de mejoramiento genético de la piña no han logrado crear variedades polivalentes de un nivel comparable al de `Cayena lisa'. Una revisión de las bases genéticas útiles para el mejoramiento permite analizar las limitaciones de los métodos tradicionalmente usados.

Todas las especies del género Ananas comparten un mismo número cromosómico (2n=50), una misma morfología y citología floral, tienen el mismo sistema de reproducción, caracterizado por una reproducción vegetativa dominante, una fertilidad sexual baja, particularmente en la mayoría de los tipos cultivados, y una alogamía controlada por un sistema de auto-incompatibilidad. No existe ninguna barrera o diferencia reproductora entre las especies, de manera que todos los recursos genéticos favorables se pueden usar para el mejoramiento.

Los caracteres cualitativos cuyo determinismo genético es conocido son generalmente monogénicos y dominantes. La base genética de los caracteres cuantitativos y los genes de resistencia de las especies silvestres han sido estudiados.

La selección clonal permite mantener las calidades de las variedades actuales. La variabilidad genética intravarietal es muy estrecha, lo que limita mucho las posibilidades de mejoramiento. El interés práctico del cultivo in vitro o de la mutagénesis para inducir variabilidad genética no ha sido demostrado. La transformación genética permitiría conferir a las variedades actuales caracteres nuevos pero su aplicación depende de su adaptación a la piña y de la identificación de los genes que se podrían transferir.

La hibridación intervarietal o interespecífíca produce una variabilidad genética mucho mayor a causa de la heterocigosis de los genitores y de la alta tasa de recombinación, pero pocas variedades aportan tantos caracteres favorables como desfavorables. Son muchos los caracteres seleccionados y excepcionales los híbridos que poseen buenas combinaciones de ellos; de manera que una generación de hibridación no es suficiente y se deben programar retrocruces o cruces entre los híbridos. Estos someten de nuevo estas combinaciones a los riesgos de la recombinación.

Para aumentar la eficiencia de la selección se propone aumentar el número de genitores sin relaciones de parentesco que combinan muchos de los caracteres deseados (premejoramiento) y disminuir el efecto de la recombinación en la hibridación final usando genotipos parcialmente homocigotos obtenidos por autofecundación.

Finalmente, se debe reflexionar sobre los objetivos clásicos de selección porque es difícil producir una variedad mejor que la `Cayena' según criterios ampliamente basados en sus características. Es preferible y más práctico buscar una verdadera diversificación varietal.

Palabras clave: piña, genética, selección, hibridación, recursos genéticos.

INTRODUCCION

La piña es, junto a otras frutas tropicales, un caso problemático para los genetistas y mejoradores. Con mucho optimismo, gran parte de los esfuerzos de investigación fueron invertidos en trabajos de genética; sin embargo, los programas de creación varietal han fracasado en producir una variedad verdaderamente nueva que pueda competir con la `Cayena lisa'. Al contrario, la supremacía de ésta aumenta año tras año. Diecinueve años después de Nakasone (1976), podemos decir con él: "Breeding work has been done in Hawaii, Australia, Taiwan, Malaysia, South Africa, and other areas, resulting in significant knowledge in cytology and genetics but not to the list of new cultivars." A esta lista podemos agregar ahora Puerto Rico, Brasil, Venezuela, Okinawa, Costa de Marfil y Martinica, pero sigue siendo cierto que la difusión de nuevos cultivares es excepcional y sólo tiene un impacto muy local.

Sin duda, el trabajo mas importante y más continuo que se haya realizado, fue el programa de genética y selección que se realizó en Hawai entre los años 1914 y 1972. La historia de esta selección fue sintetizada por Williams y Fleisch (1993). De esta síntesis y del trabajo de Collins (1960), se puede reconstruir este programa brevemente.

El punto de partida fue la constatación, ya a principios de este siglo, de la precariedad de un complejo agroindustrial basado en una sola variedad. El programa empezó con semillas cosechadas en los frutos de `Cayena lisa' y con semillas resultantes de cruces entre `Cayena' y `Queen'. Kerns y Collins, contratados respectivamente como seleccionador y genetista, fueron los principales responsables de un programa muy completo, donde colaboraron científicos de primer plano. Este incluyó: estudios de biología floral (citología, citogenética, autoincompatibilidad), elaboración de ensayos de resistencia a las principales enfermedades del área (Phytophthora, nematodos, marchitez, bacterias), de genética de los caracteres seleccionados, prospecciones de germoplasma en Suramérica en 1938; estos resultados todavía constituyen en una parte muy importante de nuestros conocimientos sobre la genética de la piña. También se usaron la poliploidización y la selección clonal. Un gran número de genitores potenciales fueron ensayados, proviniendo de todas las especies del género Ananas, incluyendo más de 17 variedades cultivadas, y de Pseudananas sagenarius; ciertos cruces particularmente promisorios fueron ensayados hasta producir más de 100000 híbridos. Los caracteres de selección fueron el rendimiento, la forma del fruto, la calidad de la pulpa (sólidos solubles, acidez, vitamina C, fibrosidad, presentación de las tajadas, etc.) y resistencia a las enfermedades.

Se obtuvieron variedades que superaron a la `Cayena' en muchos aspectos, pero cada vez, éstas fueron descartadas por un defecto mayor, generalmente relacionado a una enfermedad o a su aceptación por el consumidor. Por otro lado, se desarrollaron variedades con resistencia a Phytophthora que se estuvieron cultivando por un tiempo hasta la llegada de agroquímicos más eficientes para el control de este hongo. Al fin y al cabo, ninguna variedad pudo substituir a la `Cayena lisa', y de los cientos de miles de híbridos producidos sólo unas decenas existen hoy en día, conservados en la colección de germoplasma del USDA. De manera que la tentación es grande de darle la razón a Krauss quién ya decía en 1923: "The Smooth Cayenne, as a good many of us have

known it for some twenty years, is an almost ideal fruit, and if we can maintain it at its best we need not go further."

Para evitar tal desencanto, se debe reflexionar sobre las razones por las cuales tantos trabajos de selección de la piña han producido tan pocos resultados. Esta reflexión es indispensable porque la mayoría de los programas actuales de selección de la piña siguen basándose en los mismos principios que fueron aplicados ampliamente en Hawaii y en los otros lugares mencionados. Al comienzo revisaremos las bases genéticas útiles para luego discutir las estrategias de mejoramiento y proponer métodos de selección que permitan alcanzar objetivos racionales y razonables.

BIOLOGIA DE LA REPRODUCCION

Citogenética

Desde los trabajos publicados por Collins y Kerns (1931) y Canpinpin y Rotor (1937), se sabe que el número cromosómico de las especies del género Ananas es de 50, que es un número muy común entre las Bromeliaceas (Marchant, 1967). Gametos gigantes no reducidos pueden aparecer y producir triploides y tetraploides naturales (Collins, 1960). Ciertas variedades son triploides, como es el caso del `Ananas dos Indios' y de `Cabezona' (Collins, 1960; Dujardin, 1991). Pseudananas sagenarius posee 100 cromosomas somáticos y se puede considerar tetraploide (Collins, 1960).

Como en muchas otras plantas, los poliploides poseen órganos de tamaño comparable o superior a los diploides pero su crecimiento es más lento. Según Collins (1960), esto es cierto en algunos anfitetraploides pero los autotetraploides de `Cayena' son más tardíos, pequeños y menos ricos en azúcar.

El gran número de cromosomas, su tamaño reducido y la fugacidad de la meiosis no han permitido estudios citogenéticos profundos.

Morfología y citología floral

La estructura floral es constante entre las especies del género Ananas. La variación observada es cuantitativa y concierne al tamaño de la inflorescencia y de las partes florales (brácteas, pétalos, anteras, estilo) y el número de óvulos. En el estudio de la variabilidad genética, estos parámetros contribuyen a la caracterización de las diferentes variedades o especies del género (Duval y Coppens d'Eeckenbrugge, 1993) pero no permiten definirlas.

Del mismo modo, la gametogénesis y la embriogénesis no varían sino con el tamaño de los gametos (Van Miegroet, comunicación personal).

Sistema de reproducción y sexualidad

El sistema de reproducción de los Ananas puede ser definido por la coexistencia de un sistema de reproducción sexual alógama funcional y de un sistema de propagación vegetativa dominante muy eficiente, gracias al vigor y a la resistencia de los brotes de cualquier tipo.

Para demostrar la importancia de la reproducción sexual en la diversificación genética del género Ananas, sólo se debe recordar la evidencia: todos los tipos actuales resultan de la germinación de una semilla. La gran variabilidad genética que se puede observar actualmente es esencialmente de origen sexual. La contribución de las mutaciones somáticas puede parecer importante para tal o cual carácter económico, pero es ínfima en comparación con los efectos de la recombinación. Esto es tan cierto para el mejorador como para la naturaleza. Por otro lado, la dominancia de la reproducción vegetativa y las propias carencias de la reproducción sexual limitan esta recombinación y la generación de nuevos genotipos.

Fertilidad

La fertilidad es muy variable en A. comosus, según estudio realizado en la colección del CIRAD-FLHOR (Coppens d'Eeckenbrugge et al., 1993); en términos relativos, la fertilidad es muy baja en las variedades Cayena, Española Roja, Queen, Singapore Spanish y sobre todo `Perola' con menos de 5% de los óvulos que producen una semilla en condiciones de alopolinización libre, lo que corresponde a menos de dos semillas por flor. Es baja en las variedades del grupo Mordilona (`Perolera', `Ron-dón', `Primavera', etc.) con 2-5 semillas por flor (4-11% de fertilidad relativa). Las especies silvestres tienen una fertilidad más alta: de 6% en A. nanus hasta 35-45% en A. ananassoides, A. parguazensis o A. bracteatus, lo que corresponde a una producción que varía entre 2.5 y 19 semillas por flor en estas tres especies. Pero por el número de flores por inflorescencia, las piñas cultivadas compensan parcialmente su baja fertilidad y, al fin, la fertilidad es raramente un factor limitante para la producción de híbridos. En todo caso, es un factor relativamente fácil de tomar en cuenta dada la buena correlación entre la fertilidad y la cantidad de polen.

Sistema de incompatibilidad

La mayoría de los autores (Collins, 1960; Brewbaker y Gorrez, 1967; Pickersgill, 1974) opusieron la autoesterilidad de A. comosus a la autofertilidad de las otras especies, pero el estudio ya mencionado de 71 clones de la colección de Martinica muestra claramente que, en todas las especies, la autofertilidad es nula o muy inferior a la fertilidad. Esta inhibición de la autofecundación es la prueba de la existencia de un sistema de autoincompatibilidad funcional. Tanto en A. comosus como en las especies silvestres aparecen clones cuya reacción de autoincompatibilidad es poco severa y permite un cierto nivel de autofecundación. Este fenómeno, llamado pseudoautocompatibilidad, ocurre en casi todas las especies vegetales autoincompatibles. La única verdadera excepción encontrada fue la de tres clones de A. bracteatus var. typicus que producen tantas semillas por autofecundación como por alofecundación. Se deberían estudiar más clones de esta especie, antes de generalizar, ya que las variedades hortícolas de A. bracteatus son autoincompatibles.

Otro resultado del estudio mencionado, fue mostrar que la autopolinización espontánea produce tantas semillas como la autopolinización manual. Collins (1960) aisló un mutante de `Cayena lisa' que suprime la autoincompatibilidad: `Seedy Cayenne'.

Estudios del determinismo de las autocompatibilidades se iniciaron en Martinica y permitirán tomar en cuenta este fenómeno en los planes de selección.

La especificidad de la reacción de incompatibilidad sería controlada por un gen S (Brewbaker y Gorrez, 1967). Es difícil de estudiar a causa de las interferencias entre esta reacción y los factores de fertilidad a nivel de los óvulos, del polen y de sus interacciones. Pero de una manera general, las interincompatibilidades son, poco frecuentes y no constituyen un problema para la hibridación.

Pseudananas sagenarius es autofértil. Las familias obtenidas por autofecundación son muy homogéneas, lo que sugiere que esta especie es homocigota y normalmente autogama. Según Collins (1960), se reproduce regularmente por semillas en condiciones naturales.

Hibridaciones interespecíficas

Tanto los trabajos efectuados en el PRI en Hawaii (Collins, 1960) como los más recientes realizados en el CIRAD-FLHOR en Martinica (Cardin, no publicado) indican que no existen incompatibilidades interespecíficas en el género Ananas, tanto a nivel de la interacción polen pistilo como a nivel de la formación de semillas. Con A. comosus, los cruces interespecíficos se muestran al menos tan fértiles como los cruces intervarietales y sus semillas tienen un buen nivel de germinación. Además, los híbridos interespecíficos son fértiles lo que permite nuevos cruces y retrocruces. De modo que no existe limitación biológica al uso de los recursos genéticos del género Ananas.

Germinación de las semillas

Las semillas de Ananas son fáciles de cosechar y contienen reservas suficientes para sostener un período largo (más de 2 meses) de crecimiento heterótrofo, lo que se puede verificar sobre plántulas que carecen de clorofila. En condiciones artificiales, pueden germinar en un substrato simple (arena) desinfectado, en condiciones estériles en agar. La tasa de germinación depende del clón, en muchos casos alcanza más de 90%. Pero el proceso es lento; se necesitan generalmente 10-15 días a 30°C para la germinación y, 40 días para obtener una plántula con hojas de aproximadamente 1 cm transferible a vivero. A los seis meses, el híbrido puede ser plantado en plena tierra con ciertas precauciones (riego, sombrío, etc.) conservará características juveniles, comparables a las de las vitroplantas (hojas más finas y largas), hasta que dé su primer fruto. Al fin y al cabo, no hay limitaciones técnicas para producir híbridos en cantidades importantes.

Según la literatura, la viabilidad de las semillas es de seis meses (Loison-Cabot, 1992); pero, tasas de germinación de 90-100% fueron observadas en lotes de semillas de diferentes orígenes genéticos, y de más de dos años usando ambientes simples de conservación (desinfección con hipoclorito de sodio comercial, conservación en ambiente seco, frío o a temperatura ambiente) (Coppens d'Eeckenbrugge, no publicado).

Taxonomía y organización del género

La taxonomía del género Ananas ha sido remodelada muchas veces desde Bertoni (1919) hasta la última clasificación presentada por Smith en 1979 en la cual se definen ocho especies sobre caracteres como el tamaño del fruto, de las hojas, de las brácteas o el tipo de espinas. Los caracteres cuantitativos pueden variar con el medio ambiente. La clave propuesta no es dicotómica y no permite clasificar todos los tipos encontrados. Ciertos tipos son intermedios para los caracteres cuantitativos cuya expresión depende

del ambiente, mientras otros, presentan combinaciones de caracteres típicos, de especies consideradas como diferentes.

Ahora que ciertas colecciones reúnen una variabilidad genética mucho mayor que la variabilidad que pudieron observar los taxonomistas en el pasado, se podría revisar esta clasificación. Pero, antes de diferenciar especies, se debe tomar en cuenta los datos de la biología reproductiva y de la genética. Hemos visto que no existe ninguna diferencia probada y nítida entre las especies ni a nivel de la estructura o de la citología floral, ni a nivel cromosómico, ni a nivel del sistema de reproducción y que no existe ninguna barrera interespecífica, ya que todas las hibridaciones y todos los híbridos son normalmente fértiles. Esto llevó, a Loison-Cabot (1992), a proponer la aplicación del concepto de complejo de especies. Con los datos actuales de la literatura, se puede hasta defender una posición más radical y volver a aplicar el concepto "estrecho" de especie, lo que no permitiría definir especies en el género Ananas sin destacar diferencias fundamentales entre ellas, sea a nivel de la evolución o a nivel del sistema reproductor.

En todo caso, volviendo al tema del mejoramiento de la piña cultivada, lo importante es saber que toda la variabilidad genética es disponible y que se puede manipular cualquier carácter identificado en cualquier genotipo, lo que subraya la necesidad de disponer de amplios recursos genéticos claramente identificados y evaluados para todos los caracteres de interés agronómico. Cuando se disponga de un sistema de marcadores moleculares, suficiente para suprimir el riesgo de error en la identificación de las variedades, permitirá estudiar a nivel del genoma la organización de la variabilidad genética en el género. Estudios directos del genoma por RFLP permitirán complementar los resultados obtenidos con isoenzimas.

Clasificación de las variedades de A. comosus

Las principales variedades cultivadas han sido clasificadas en cinco grupos: Cayena, Española, Pernambuco, Queen (Reina) y Mordilona. El estudio de la variabilidad correspondiente (Duval y Coppens d'Eeckenbrugge, 1993) muestra que esta clasificación, justificada por razones prácticas, tiene limitaciones severas desde el punto de vista genético. Primero, la noción de grupo no tiene una definición constante. `Cayena' y `Queen' son variedades, que se pueden comparar con "colecciones de clones" proveniendo de un mismo clon original y presentando una variación limitada. `Pernambuco' y `Española' son definidos por criterios morfológicos pero corresponden a varios genotipos diferentes (Duval y Coppens, 1993). Mordilona se define por el sólo carácter "piping" y es aún más variable. Segundo, esta clasificación no toma en cuenta las muy numerosas variedades de interés local que son muy diferentes y no pueden entrar en estos grupos. Sería mas conveniente volver a la terminología clásica para los frutales de propagación vegetativa, usando simplemente los nombres de las variedades acompañados por el nombre o código del clon (por ejemplo: `Cayena' `Champaka', `Queen' `McGregor', o `Perola Jupi').

GENETICA DE LOS CARACTERES SELECCIONADOS

Caracteres morfológicos cualitativos y mutaciones

El carácter cualitativo más estudiado es la presencia de espinas en el margen de las hojas. Collins y Kerns (1946) mostraron que está controlado por los genes `s' y `p'. Sus

resultados fueron parcialmente confirmados en el CIRAD-FLHOR en Martinica (Cardin, no publicado). El tipo espinoso corresponde a un alelo o a una familia de alelos recesivos `s'. El tipo liso (con espinas en la base y en la punta de la hoja) de `Cayena' o medioespinoso de ciertas variedades de `Española Roja' corresponde a un alelo dominante S. El tipo inerme A. lucidus corresponde a un alelo S dominante sobre S y s. El tipo "piping' de las variedades del llamado grupo Mordilona (Perolera, Rondón, Primavera, etc. ) corresponde a un alelo P dominante del gen p con efecto epistático sobre el gen s. De modo, que la mitad de los híbridos entre una variedad espinosa y una variedad lisa o "piping" heterocigota son lisos (o medio espinosos) o "piping". En la práctica, se observa muchas veces un exceso de aproximadamente 5% de plantas con el fenotipo espinoso. Esto podría estar relacionado con la inestabilidad del carácter liso, que se puede perder en condiciones de crecimiento difíciles o, que muta fácilmente hacia el tipo espinoso, y se podría explicar por una penetrancia irregular del alelo S y/o un efecto modificador de otros genes. La mutación del gen S de `Cayena lisa' (o de genes modificadores) hacia un tipo espinoso impone una selección continua del material de plantación, para conservar el carácter liso.

No se conocen reversiones completas del tipo "piping" hacia un tipo espinoso salvo que ciertos clones `piping" pueden dar a veces espinas minúsculas que sólo se reconocen al pasar el dedo al borde de la hoja, porque dan la misma impresión que un papel de lija. Collins (1960) también señala esta variación del carácter "piping" en un tetraploide.

Otro gen mayor y dominante, controla el color rojo oscuro de las hojas de ciertos clones. Fue demostrado por Cardin (no publicado) en los híbridos obtenidos con un clon de A. lucidus decorativo. Los tipos recesivos, muestran densidades de antocianinas variables; pero normales, mientras los heterocigotos tienen densidades muy superiores.

Según Collins y Kerns (1938), la mutación responsable de la formación de un collar de esquejes o hijos ("collar-of-slips") en la base del fruto es también dominante. Puede provocar la formación de hasta diez esquejes en la base de los frutos de la variedad Cayena y reducir significativamente su tamaño. Otro de sus efectos puede ser la formación de protuberancias en la base del fruto. Su expresión es muy dependiente de las condiciones ambientales, lo que dificulta su eliminación en el campo. Por otra parte, en muchas variedades, la presencia de un número apreciable de esquejes en la base del fruto es normal y no se debe confundir con los efectos de esta mutación.

De manera comparable, la mutación que produce la multiplicación de las coronas, o la fasciación de los frutos, tiene una expresión muy variable y existen variedades donde la presencia de coronas múltiples es normal.

Otras mutaciones bien conocidas son las carencias de clorofila que producen quimeras verdes y blancas en las plantas. Collins (1960) también describió mutaciones más excepcionales que pueden afectar todas las partes de la planta. No tienen aplicación para la selección, la mutación dominante "seedy", que suprime la reacción de incompatibilidad en el polen.

Las frecuencias de mutaciones son del orden de la millonésima. Ciertas mutaciones de la piña, como la reversión de la `Cayena lisa' al tipo espinoso, parecen mucho más frecuentes. De todos modos, se debe recordar, que hay entre 20000 y 60000 plantas por hectárea, y que, si se considera un solo gen de la piña, en cada 20 hectáreas del cultivo,

la probabilidad de aparición de una mutación de este gen es muy alta. La mayoría de estas mutaciones son recesivas o no producen efectos detes-tables, pero a la larga se pueden acumular los cambios menores, produciendo una variabilidad intravarietal problemática para manejar el cultivo de manera racional. También hay que recordar que la mayoría de estas mutaciones son neutras o dañinas. Sólo excepcionalmente tienen un potencial utilizable para fines de creación varietal.

Caracteres cuantitativos

La literatura sobre la genética de los caracteres cuantitativos de la piña es escasa. Estas observaciones son generalmente un subproducto de los programas de selección. Estudios rigurosos implicarían un enorme trabajo de recolección, sincronizado de los datos sobre descen-dencias numerosas, incluyendo los híbridos o clones normalmente eliminados, desde el inicio de la experimentación por presentar caracteres muy negativos (espinas, fasciaciones, etc.). De manera que no disponemos de parámetros tan precisos como índices de heredabilidad, y la información se limita generalmente a estadísticas simples, como el promedio y un índice de la variación observada, que no se pueden generalizar a otras combinaciones de genitores.

Todos los seleccionadores han enfatizado la variabilidad tan amplia que se encuentra entre los híbridos de una misma familia Fl y que demuestra el alto nivel de heterocigosis que existe en la mayoría de las variedades (Collins, 1960; Loison-Cabot, 1989; Chan, 1989). Esta heterocigosis de las variedades parentales induce amplia segregación y recombinación y explica porque son poco frecuentes las manifestaciones de heterosis en las familias producidas (Collins, 1960).

Resistencia a las enfermedades y a los parásitos

Según Collins (1960) las especies silvestres A. ananassoides y A. bracteatus son resistentes a Phytophthora, a los nematodos y a la marchitez roja, pero la transmisión de estas resistencias sólo quedo clara en el caso de Phytophthora (Williams y Fleisch, 1993). El mayor problema para identificar y localizar estos genes y seguir su transmisión en las diferentes generaciones proviene de la carencia casi general de procedimientos que permitan evaluar sistemáticamente las resistencias de un gran número de clones.

También existen fuentes de resistencia genética a la fusariosis, una gravísima enfermedad de la piña en el Brasil, como lo mostraron Cabral et al. (1985) y Matos et al. (1991). Se necesitan más ejemplos de colaboración entre genetistas y fitopatólogos.

ESTRATEGIAS DE MEJORAMIENTO

Las estrategias de mejoramiento se deben definir como un todo, tomando en cuenta los objetivos y los criterios de selección; al mismo tiempo, que el método y los medios consagrados. Por ésto, se propone revisar los diferentes métodos de mejoramiento de la piña, definiendo su campo de aplicación y subrayando sus límites teóricos y prácticos. Empezaremos por los métodos basados esencialmente en la reproducción vegetativa, cuyo objetivo es mejorar un número limitado de caracteres en una variedad, sin perder sus calidades originales, usando o creando una variabilidad intraclonal, y seguiremos por los métodos que hacen intervenir la reproducción sexual para crear variabilidad.

Utilización directa de los recursos genéticos

Cuando sea posible, se usarán directamente variedades locales, bien adaptadas a las condiciones y al mercado local. Por ésto, antes de comenzar cualquier programa de mejoramiento, se deben definir los objetivos de producción, el tipo de piña que mejor conviene y conocer la variabilidad genética existente. Lo mejor es estudiarla en las condiciones locales, constituyendo una colección de clones de las variedades locales y, cuando sea posible, exóticos. Para facilitar estos estudios, el CIRAD-FLHOR propone una colección de base de una docena de clones bien conocidos. Estos constituyen una base de referencia que permite comparar los resultados con los datos de la literatura, para situar mejor las potencialidades de los clones locales.

Prácticamente, si el objetivo es producir una piña para exportación en condiciones de cultivo intensivo o relativamente intensivo (densidad controlada, uso de técnicas de inducción floral, etc.), muy raras son las variedades locales que pueden competir con las variedades como `Cayena', `Queen', `Española Roja', `Perola' o `Perolera'. En este caso, la colección de referencia puede ser utilizada directamente, ya que incluye variedades de estos tipos.

Selección clonal

La selección clonal tiene generalmente como objetivo controlar la variabilidad intravarietal o aprovecharla para mejorar las características de la variedad. La técnica usada dependerá de este objetivo.

La primera técnica es la eliminación de las plantas que no corresponden al tipo deseado: plantas débiles, o presentando defectos evidentes como exceso de coronas o de esquejes en la base del fruto. Este trabajo incumbe al productor para quien debe ser una preocupación constante.

La segunda técnica es generalmente llamada selección masal; pero, este término se debería evitar porque ya tiene una definición precisa en la selección de las plantas obtenidas por vía sexual. Se podría definir mejor como una selección fenotípica; consiste en examinar el cultivo antes de la cosecha para escoger plantas que poseen las características deseadas, marcarlas y multiplicarlas para producir un nuevo material de plantación. Este trabajo sólo se justifica cuando la variabilidad genética es muy grande, porque no se ha controlado durante muchos ciclos, y porque se dispone de un plazo de tiempo muy corto. Aparte de este caso, que interesa más al productor, que al seleccionador, no se debe recomendar porque la variabilidad genética y la heredabilidad de los caracteres agronómicos son insuficientes en el caso de la piña. En otras palabras, las diferencias genéticas siendo pocas y el efecto del medio ambiente predominante, las diferencias observadas en las plantas escogidas son más probablemente de origen ambiental que de origen genético. Una variante de esta técnica, es la selección de una sola planta de fenotipo excepcional y su multiplicación por cultivo de tejidos. Su ventaja es la homogeneidad genética que se alcanza así muy rápidamente, pero los riesgos de multiplicar un genotipo sin interés o decepcionante son altos.

Otro método, es la selección clonal sensu stricto. La primera parte del trabajo es una selección fenotípica. Cada planta es identificada y multiplicada individualmente. La apreciación se hace a nivel del clon resultante. En su principio, es equivalente al ensayo

de descendencia (progeny-test) usado en el caso de las plantas reproducidas sexualmente, para los caracteres de baja heredabilidad. En la práctica es el método más seguro y más eficiente tanto para eliminar mutaciones indeseables de expresión variable (collar de esquejes o coronas múltiples), como para mejorar la variedad.

Al igual que cualquier tipo de selección, las limitaciones de la selección clonal son, las de su base genética, generalmente muy estrecha. Se puede usar para corregir una variedad, o escoger los mejores clones de una variedad local, no para conferirle un nuevo carácter. Además no permite explotar toda la variabilidad, particularmente las mutaciones recesivas. El otro problema que se acaba de discutir es el de los efectos ambientales. Collins y Kerns (1933) observaron en una selección fenotípica para un tamaño mayor, que la característica deseada se conservó en el primer ciclo de multiplicación vegetativa, pero se perdió en el segundo, mostrando que los efectos ambientales pueden mantenerse durante varios ciclos y confundirse con los efectos genéticos. De las 600 plantas escogidas, sólo siete dieron clones que mantuvieron la característica seleccionada durante los dos ciclos.

Inducción de variabilidad en clones existentes

Cultivo de tejidos:

Según Wakasa (1979), ciertos métodos de cultivo de tejidos pueden inducir variabilidad genética en las variedades. En Martinica se observaron muy pocas variantes en más de 240000 plantas (producidas por un método conservador) y casi todas volvieron al tipo normal después de unos meses. Sólo los mutantes "clorofilianos" permanecieron estables. No hay razón para que la multiplicación acelerada reduzca la tasa de mutación, pero dada la variación de vigor observada en las primeras fases de aclimatación, es imposible identificar una mutación basada en los caracteres cuantitativos antes del primer ciclo vegetativo normal, es decir menos de tres años, después de la producción de la vitroplanta. Y todavía quedaría por comprobar su transmisión en los ciclos vegetativos siguientes, con los azares de la selección clonal clásica. De manera que, no es evidente, que el cultivo de tejidos pueda aumentar la eficiencia de la selección clonal; a lo menos, para los caracteres agronómicos corrientes. En cambio podría ser útil, para caracteres que se pueden seleccionar in vitro.

Mutagénesis:

La mutagénesis se ha usado muy poco en el caso de la piña para acelerar la diferenciación de los clones en una variedad. La literatura no ofrece suficiente información para apreciar su aporte.

Poliploidización:

Los cruces con tetraploides producidos por tratamiento de los meristemas apicales con colchicina, o la producción natural de gametos diploides, permiten la obtención de plantas tetraploides y triploides (Collins, 1960). Las características de los poliploides (crecimiento lento, bajo contenido en azúcar, etc.) no justifican el uso de la poliploidización artificial.

Dujardin (1991) propuso usar los tetraploides en hibridaciones que permitirían combinar en un triploide, el genoma entero de una variedad comercial, y la mitad del genoma de otra variedad o de una especie silvestre con características complementarias. En nuestra opinión, este método implicaría mucho trabajo para un resultado incierto. La fertilidad de estos cruces es baja y el nivel tetraploide no impide la recombinación, de modo que sus gametos diploides no pueden llevar su genoma entero. Collins (1960) no menciona los resultados así obtenidos pero, parece que no pasó el nivel de la experimentación.

Transformación genética

Las técnicas recientes de transformaciones genéticas permiten introducir genes o grupos de genes en un clon sin modificar sus características ventajosas. No se han usado en el caso de la piña. La identificación de dos virus que podrían estar directamente relacionados con la marchitez roja (Gunasínghe y German, 1989), abre perspectivas interesantes, para desarrollar una resistencia genética a esta enfermedad, transfiriendo parte del material genético viral en el genoma de la piña. Pero se debe aclarar el efecto de cada virus y su interacción con la cochinilla harinosa. En la literatura no se han identificado otros genes que serían específicamente valiosos para el mejoramiento de la piña, y sus 50 cromosomas minúsculos no han sido cartografiados. Actualmente, no hay maneras de localizar y aislar genes interesantes en una variedad para "complementar" otra.

Mejoramiento por hibridación directa (híbridos F1)

Acabamos de ver, las dificultades para mejorar algunos caracteres de las variedades existentes, sin modificar sus demás características. La extrema variabilidad de los recursos genéticos y las posibilidades de recombinación siguen siendo la fuente más generosa de variabilidad genética sobre la cual puede actuar la selección, pero esta misma recombinación de caracteres, es también una causa mayor de las dificultades para alcanzar un ideotipo de la piña. Otro problema, es la pequeña proporción de estos recursos genéticos que presentan combinaciones de caracteres deseables, que permiten su uso directo para la creación varietal por hibridación directa.

Los mayores programas de hibridación se establecieron con el objetivo de producir variedades para enlatar o para doble propósito: fruto enlatado y fruto fresco, tomando como punto de referencia la `Cayena lisa'. Dadas las características excelentes de esta variedad, se trataba más de corregir sus defectos y mejorar sus calidades, que de construir una variedad realmente novedosa. Se trataba principalmente de conservar o aumentar el rendimiento, de reducir el ciclo, consiguiendo una planta con retoños poco numerosos, pero precoces, de obtener un fruto más cilíndrico, más coloreado, una pulpa más amarilla con un contenido de azúcar y una acidez más estables, y un contenido de vitamina C más alto, con una maduración más homogénea, de conservar un pedúnculo corto y firme sin aumentar lo ancho del corazón del fruto; la planta debía ser de hoja completamente lisa, para permitir altas densidades de plantación, y más resistente a las enfermedades comunes. Estos objetivos corresponden a la construcción de una "Super Cayena" y no tanto al primer objetivo de seleccionar variedades alternantes, para reducir el riesgo fitosanitario generado por el monopolio de la `Cayena'.

La eficiencia de una selección depende principalmente de la distribución (promedio, variabilidad) de los caracteres en la población seleccionada, de la intensidad de la selección y de la heredabilidad de los caracteres seleccionados.

En el caso de híbridos F1, la distribución de los caracteres depende sobre todo de los genitores usados.

Las especies silvestres pueden transmitir a sus híbridos, con los tipos cultivados, caracteres interesantes como un contenido de azúcar muy alto (hasta 24.5 °brix), una capacidad de producir hijuelos vigorosos y precoces, pero también caracteres como un pedúnculo muy largo, un fruto todavía pequeño (max. l200 g) y ácido (híbridos con A. ananassoides, A. nanus o A. lucidus) o un sabor decepcionante (híbridos con A. bracteatus) (Coppens d'Eeckenbrugge, no publicado). De manera que no se pueden usar para producir directamente un híbrido F1.

Entre las variedades cultivadas utilizadas para hibridación, la principal es la `Cayena lisa', por tener tantas de las calidades deseadas. Fue combinada con muchas otras que tenían calidades complementarias pero, como lo expresó Collins (1960), "most of these have contributed so little to that was desirable, and so much that was undesirable, that they are seldom used in breeding". Entre los caracteres negativos que se encuentran en los híbridos intervarietales, los mas frecuentes son el pedúnculo largo y frágil, las coronas múltiples y los excesos de esquejes en la base del fruto. Son muy pocas las variedades que no tienen al menos uno de estos defectos eliminatorios. Otro defecto que no puede tener una variedad moderna es el carácter espinoso. Este limita las combinaciones de genitores posibles: a lo menos uno de los dos debe tener uno de los genes dominantes que confieren el carácter liso. Al respecto, el gen "piping", es mucho más interesante que el gen `Cayena' a causa de la poca penetrancia y de la inestabilidad del segundo.

La tasa global de selección realizada, es decir la proporción de plantas retenidas, depende de la tasa aplicada sobre cada carácter, del número de caracteres y de las correlaciones entre éstos. En el caso de la piña, el número de caracteres seleccionados es muy alto. En ciertos casos, hay correlaciones que pueden ser limitantes: la oposición entre el rendimiento por un lado y por el otro el contenido de azúcar y la precocidad de los hijuelos, o la asociación entre el ancho del pedúnculo y el del corazón del fruto. Ya si fueran todos independientes, el alto número de caracteres deseados reduce fuertemente la probabilidad de conseguir la buena combinación: si se aplica una tasa de selección de 5% (5 x 10-2 ) en cada carácter, la tasa global será de 3 x 10-3 para dos caracteres, de 1.25 x 10-4 para tres caracteres y 6.25 x 10-6 para cuatro caracteres. Estas tasas de selección indican claramente que se necesitan centenas de miles de plantas para esperar cumplir con un objetivo de mejoramiento en muchos caracteres, con la hipótesis de que los genotipos seleccionados se expresen bien desde el primer ciclo de producción; ésta no parece ser razonable para muchos caracteres cuya expresión depende fuertemente de las condiciones ambientales.

En conclusión, a pesar de ser totalmente accesible por la hibridación, es muy poca la proporción de la variabilidad genética que se puede utilizar directamente en una generación de cruces.

Programas de cruces complementarios

La eliminación de los caracteres desfavorables de los híbridos y la recuperación de los caracteres favorables se pueden hacer por cruces entre híbridos o por retrocruces. Se debe notar que cualquiera que sea el método escogido, estos tipos de cruces utilizan genitores relacionados, lo que implica cierta consanguinidad cuyo efecto podría ser desfavorable dado el sistema de reproducción. Esto es cierto también si se usan las semillas producidas por polinización libre entre los híbridos, método a veces usado para obtener fácilmente un número muy alto de semillas.

Si se quiere evitar esta consanguinidad, se tiene que recuperar los caracteres deseados a partir de un genitor no relacionado con el híbrido, lo que implica disponer de aún más genitores potenciales ricos en caracteres favorables. Esto es posible sólo si existen genes similares en clones de orígenes diferentes. Finalmente, una hibridación entre un híbrido Fl y una variedad o una hibridación entre dos híbridos Fl siempre es un cruce "Fl" entre dos genotipos imperfectos y muy heterocigotos y deja al seleccionador a la merced del azar de la recombinación. En conclusión, la hibridación durante varias generaciones con la misma metodología, prolonga el esfuerzo, aumenta los costos sin permitir controlar mejor los problemas encontrados a nivel de la primera hibridación, principalmente la pobreza de los recursos genéticos directamente utilizables y los efectos del fenómeno de segregación-recombinación que induce una variación demasiado amplia, en la cual es más fácil eliminar según defectos mayores, que seleccionar positivamente entre combinaciones excepcionales.

Proposiciones para nuevos programas de selección

Una primera necesidad es ampliar la base genética útil para el mejoramiento genético. A partir de la evaluación de los recursos genéticos, se pueden identificar los caracteres potencialmente útiles para el mejoramiento. Lógicamente, en una segunda fase, se debe estudiar la transmisión genética de estos caracteres en descendencias limitadas (50-100 indivíduos). Con este fin se debe cruzar el clon donde se identificó el carácter interesante. La otra variedad se escogería cuando fuese posible por sus caracteres complementarios. Por ejemplo, no se deberían combinar dos tipos silvestres o primitivos, dos tipos lisos o dos tipos espinosos, dos tipos con exceso de esquejes en la base del pedúnculo. Esto no sólo permite observar la segregación para el carácter estudiado sino también recombinar el mismo con otros caracteres favorables, recuperando algunos de los 50-100 miembros de la familia estudiada. Escogiendo las combinaciones parentales, se trataría de usar una gama muy amplia de genitores para que se puedan cruzar ulteriormente sin riesgo de consanguinidad. Al principio de este trabajo, serán pocas las variedades útiles: ya que para el solo carácter de hoja lisa, no hay tantas variedades con el gen "piping", o el gen liso de A. lucidus para combinar con las numerosas variedades espinosas. A medida que se iría ampliando el número de los clones híbridos, aumentarían las posibilidades de cruzar las variedades con un carácter nuevo con variedades o híbridos presentando combinaciones complementarias. Este programa de premejoramiento ha sido propuesto también en otros cultivos de propagación vegetativa (Hawkes, 1987). Pondría a disposición del seleccionador recursos genéticos más fáciles de utilizar. Así el CIRAD-FLHOR en Martinica puede apoyar un proyecto del PCARRD de Filipinas para crear variedades frutales cuyas hojas podrían ser recuperadas para fibras, proveyendo este programa con híbridos de varias variedades de A. comosus con A. lucidus cuya fibra muy resistente ya es usada para fabricar cuerdas y tejidos. Los más interesantes entre estos híbridos que ya tienen un fruto de tamaño intermedio, podrán constituir la base del nuevo programa de selección.

Pero, en el caso de la piña, raramente se diferencia el trabajo de selección del trabajo de base sobre los recursos genéticos. Esta fase de premejoramiento se podría efectuar por el mismo seleccionador, en función de sus objetivos finales. La intensidad de la selección y correlativamente el número de híbridos producidos en cada cruce y el número de plantas requeridas para apreciar el valor del híbrido irían aumentando progresivamente.

Otra posibilidad sería reducir la tasa de recombinación produciendo híbridos a partir de genitores menos heterocigotos y genéticamente mejor conocidos. Estos se podrían conseguir usando procesos de consanguinización. El más eficiente de éstos es la autofecundación. Una generación de autofecundación, produciendo plantas con 50% de genes homocigotos, permitiría 1.- crear una variabilidad genética "intravarietal", 2.- eliminar los alelos no-dominantes desfavorables (cuyos efectos están parcialmente escondidos en la fórmula heterocigota), 3.- identificar los alelos recesivos favorables (lo que no se puede hacer con los otros métodos de selección) y más generalmente "leer" mejor el genotipo a través del fenotipo. La hibridación final permite recuperar descenden-cias heterocigotas. A nivel práctico, el problema mayor es la autoincompatibilidad de los Ananas. Pero vimos que la autopolinización espontánea da los mismos resultados que la autopolinización manual. De modo que basta aislar las inflorescencias para asegurarla. Esto cuesta menos trabajo que las hibridaciones controladas. Con una semilla por fruto el producto de una centena de inflorescencias permite observar el efecto de la autofecundación de unas decenas de plantas.

El CIRAD-FLHOR, está interesado en las posibilidades de la autofecundación. Es una de las razones por las cuales se estudia la autofertilidad de la mayoría de nuestros clones, y estamos iniciando estudios sobre el determinismo genético de la autocompatibilidad encontrada en un mutante de la `Cayena' y en ciertos clones de A. bracteatus. Por otra parte, se está estudiando los efectos de la homocigosis. Los primeros resultados son sorprendentes para una planta alogama con reproducción vegetativa. No se observa diferencia entre la tasa de semillas vacías obtenidas por alofecundación y la de las semillas obtenidas por autofecundación (Coppens d'Eeckenbrugge et al., 1993). Tampoco se observó diferencia en la tasa de germinación o en el vigor de las plántulas producidas, con la excepción de clones de la variedad Perolera y un clon de A. ananassoides.

Factores no genéticos

A causa de la supremacía de la `Cayena' como variedad para el mercado de frutas frescas como para la transformación, la fitotecnia de la piña fue establecida con ella y para ella. Ha impregnado tan completamente la mentalidad de los especialistas que no deja de ser su referencia absoluta. Así que para comparar los híbridos tenemos que usar las mismas técnicas al mismo tiempo que usamos la `Cayena' como referencia. Esto le da una ventaja sistemática lo que lleva a despreciar los híbridos, subevaluando su capacidad de competir como variedad alternativa; sobre todo, si la escala de apreciación esta basada en la `Cayena' que recibe casi sistemáticamente una nota alta para cada carácter. Esto se repite a nivel de la aceptación del híbrido por los cultivadores. Por ejemplo, el CIRAD-FLHOR produjo un híbrido con pedúnculo largo, a veces unos esquejes en la base del fruto y otros defectos que limitaron su uso y que no tiene la `Cayena' pero tiene también un rendimiento superior de 10%, con un contenido de azúcar ligeramente más bajo pero menos variable que la `Cayena', de modo que podría

superarla en ciertas zonas menos calientes (M.F. Duval, comunicación personal) o con técnicas específicamente adaptadas. De manera general, sigue siendo difícil hacer aceptar que una variedad diferente pueda tener defectos diferentes, pero también calidades diferentes. Otro ejemplo podría ser la variedad hawaiana resistente al Phytophthora que tuvo cierto éxito local hasta que descubrieran un agroquímico que permitió volver a la `Cayena'. Parece paradójico pedir variedades resistentes y escoger otra. Más generalmente, es paradójico querer reemplazar la `Cayena' por una variedad cuyo ideotipo es casi la `Cayena'.

Tenemos que insistir más en los objetivos de diversificación. Para ésto, se debe abandonar el concepto de variedad para doble uso. Será más fácil diversificar para el mercado del fruto fresco que para la piña enlatada porque en este caso no sólo las técnicas de cultivo están diseñadas para la `Cayena' sino también las técnicas de transformación. Para el mercado del fruto fresco, se requiere sobre todo un fruto más atractivo exteriormente e interiormente (cáscara y pulpa de colores vivos), que se conserve mejor (importancia de la vitamina C). Las otras características (tamaño, hijuelos, ciclo, etc.) pueden variar más fácilmente. El mejor ejemplo es el mantenimiento de la variedad Queen en el mercado a pesar de sus limitaciones (espinas, rendimiento, ojos pequeños y prominentes, etc.). En el CIRAD-FLHOR, tenemos muchas esperanzas en un híbrido de fruto medio a grande, rojo o anaranjado, de pulpa amarilla y azucarada. Quizás no pueda competir con la `Cayena' pero si podría competir en el mercado de frutos de lujo donde su diferencia sería una ventaja. Si los ensayos confirman su valor, su futuro nos parece depender sobre todo de su aceptación por cultivadores deseosos de diversificar su producción.

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