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INTRODUCCIN

El gnero Helianthus pertenece a la tribu Heliantheae dentro de la familia Astareceae. Consta de 49

especies, de las cuales 13 son anuales y 36 perennes (Schilling y Heiser, 1981), con un nmero

bsico de cromosomas X=17 (Heiser, 1978). La maravilla cultivada (Helianthus annuus) es una

especie de gran importancia a nivel mundial por su alto contenido de aceite; sus semillas son

utilizadas en confitera y alimentos para animales, y adems es conocida como planta ornamental

(Robles, 1986; Alba y Llanos, 1990).

Para producir semilla de maravilla de alta calidad se requiere que sea gentica y fsicamente pura,

fisiolgicamente sana y libre de patgenos. El aseguramiento de la calidad parte con la aislacin,

continua con la depuracin (en ingls, rogging), que es la eliminacin de toda planta que no

responde a la descripcin morfolgica de las lneas parentales y consiste en eliminar las plantas que

se encuentran frtiles de las plantas, o fenotpicamente diferentes.

Durante la cosecha, transporte y seleccin se debe cuidar el circuito y de esta manera asegurar la

pureza fsica y fisiolgica de la semilla.

Para determinar la identidad, pureza varietal y sanidad de un semillero de maravilla, primero hay

que conocer la biologa del cultivo la que responde a la variedad, al fotoperiodo y a la temperatura y

en segundo trmino, se requiere de una metodologa representativa del semillero, confiable y

unificada, aspectos que se pretende abordar en este curso en los Mdulos I y II que trata la

Morfologa y Fisiologa del Cultivo y la Metodologa de Inspeccin, respectivamente

OBJETIVOS

Conocer la morfologa y fenologa del cultivo de la maravilla.

Conocer los principios generales de la produccin de semillas de maravilla.

Divisin Semillas Subdepartamento Certificacin de Semillas Temporada 2013-2014

MORFOLOGA, FISIOLOGA Y FUNDAMENTOS DE LA PRODUCCIN DE MARAVILLA

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2 Divisin Semillas, Subdepartamento Certificacin de Semillas

Biologa del cultivo de maravilla La maravilla es nativa del continente americano, ms precisamente de Norteamrica y Centroamrica. Su cultivo se remonta al ao 1000 a. C., pero existen datos que indican que fue domesticado primero en Mxico al menos 2600 aos a. C. En muchas culturas amerindias, la maravilla fue utilizada como un smbolo que representaba a la deidad del sol, principalmente los aztecas y otomes en Mxico, y los incas en el Per. Francisco Pizarro lo encontr en Tahuantinsuyo (Per), donde los nativos veneraban una imagen de girasol como smbolo de su dios solar. Desde ah, los espaoles lo exportaron a Europa a principios de siglo XVI. Actualmente se cultiva en los 5 continentes. Se utiliza especialmente para la produccin de aceite y en menor medida como ornamentales, confiteros y para la alimentacin de aves, alcanzando una produccin mundial de 37.075.482 ton en una superficie de 25.011.871 ha (FAOSTAT, 2012). Clasificacin botnica y origen de la especie

Familia: Asteracea (compuestas)

Genero y especie: Helianthus annus (del griego Helios -sol- y Anthos - flor)

Nombre comn: Maravilla, girasol, sunflower (ingls) y turnesol (francs). Dentro de esta especie existen numerosos tipos o subespecies cultivadas como plantas ornamentales, oleaginosas y forrajeras. En Chile est presente el Topinambur (Helianthus tuberosus) (Fotos 1 y 2).


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Morfologa y rganos reproductivos La maravilla (Helianthus annuus L.) es una especie de fecundacin cruzada y de polinizacin entomfila que posee un sistema radicular pivotante, tallo cilndrico cubierto de vellosidad sobre el que se insertan las hojas pecioladas y las inflorescencia denominada captulos, conformados por un receptculo carnoso sobre el cual se insertan las flores tubulares en la parte central y las flores liguladas en la periferia. El borde del captulo est rodeado de brcteas foliares (figuras 1, 2 y 3).

Figura 1. Morfologa planta de maravilla del parental femenino y masculino.


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Figura 2. Caractersticas del captulo del parental femenino y masculino

Flor ligulada o radiales

Flor tubular o discales

Brctea

Estigma

Polen


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. Figura 3. Esquema de la morfologa y polinizacin de un captulo de maravilla. La floracin es centrpeta, es decir desde la periferia hacia el centro (foto 3). Diariamente se abren de 1 a 4 circunferencias de flores tubulares. Las flores tubulares son sexuadas y aseguran la fecundacin. Se entender que una flor tubular est apta para la polinizacin o receptiva, cuando su estigma est extendido (fotos 4 y 5), el cual puede permanecer en esta condicin durante 15 a 20 das. La duracin promedio del perodo de antesis en una planta de una lnea hembra es de aproximadamente 10 das. El tipo de fecundacin algama y presenta protandria, es decir que la poca de maduracin de los estambres y pistilos son diferentes. Esta especie es bastante autoincompatible, quiere decir que una planta no se fecunda bien a s misma.


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Foto 3. Captulo de maravilla que muestra la floracin centrpeta de las flores tubulares

Fotos 4 y 5. Partes que conforman las flores tubulares macho estril y flores tubulares macho frtil.

Floracin centrpeta

Anteras

Corola

Estigma

Ovulo

Macho estril Macho frtil


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Siembra La poca de siembra del cultivo es cuando la temperatura supere los 10 C, para una emergencia satisfactoria y generalmente es durante el mes de Octubre. Durante los primeros estados de desarrollo es resistente a las heladas, pero en los estado de 6 a 8 hojas es ms sensible. Para establecer un semillero hbrido la fecha de siembra, por lo general, el macho se realiza en dos fechas diferentes a fin asegurar una buena cobertura polnica durante la floracin de la lnea hembras. La proporcin de hileras hembra y macho es definida por el obtentor o fitomejorador y depende de cada hbrido. Las ms usual es una proporcin de 6:2 (3:1, 8:3, etc.)

Dosis semilla: 5 a 10 kg/ha

Poblacin. 60.000 a 80.000 plantas/ha

Distancia entre hileras es de 60 a 75 cm

Distancia sobre la hilera. 20 a 25 cm Crecimiento y Desarrollo Los cambios morfolgicos externos e internos que presenta el cultivo durante su crecimiento y desarrollo se dividen en dos Fases, que tienen lugar en el perodo que va entre los meses de octubre a febrero y son los que indican a continuacin: F. vegetativa y F. reproductiva (Figura 4).

Fuente: adaptado de Trapani et al. 2004

Figura 4. Fase o estados de desarrollo del cultivo de maravilla. Fase vegetativa: contempla la germinacin de la semilla, emergencia del cultivo (VE), elongacin del tallo y desarrollo de hojas. Desde la emergencia en adelante la maravilla comienza desarrollar hojas. El rea foliar desarrollado es mximo a aproximadamente a los 60 das de la siembra. Adems, la maravilla presenta un rpido desarrollo inicial de races. Ambos fenmenos, desarrollo de races y hojas, le dan a la maravilla una considerable plasticidad para compensar problemas de canopeos desuniformes y/o densidades subptimas consecuencia de fallas en la germinacin-emergencia. Cuando el pice del tallo cambia su forma y actividad, comienza la fase reproductiva.


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Figura 5. Fase vegetativa del cultivo de maravilla. Fase reproductiva: cuando el pice del tallo comienza a diferenciar el botn floral o inflorescencia (foto 6), queda definido el nmero de hojas de la maravilla. Dentro del botn floral, futuro captulo, se desarrollan las flores. Las mismas maduran hasta alcanzar la polinizacin y fecundacin, quedando definido en nmero potencial de frutos o granos por planta.

Foto 6. Inicio del estado reproductivo, aparicin del botn floral.


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Estados reproductivos Los estados reproductivos que se utilizan para las inspecciones de campo son los descritos por Schneiter y Miller, 1981 y son los siguientes: R-1: El botn floral comienza a diferenciarse. Visto desde arriba las brcteas inmaduras tienen apariencia de una estrella de numerosas puntas. R-2: El botn floral se encuentra entre 0,5 y 2 cm de la hoja ms cercana. R-3: El botn floral se encuentra a ms de 2 cm de la hoja ms cercana. R-4: Las inflorescencias comienzan a abrirse. Vista desde arriba, las flores liguladas an inmaduras son visibles. R-5.1: Comienzo de la floracin.R-5.5: Se ha alcanzado el 50% de floracin. R-5.9: La floracin se ha completado en un 90%. R-6: Floracin completa. Las flores liguladas comienzan a marchitarse (Figura 6).

Figura 6. Estados reproductivos de la maravilla, segn Schneiter y Miller, 1981. Llenado de grano. Es a partir de la floracin completa y hasta que los granos alcanzan su mximo peso seco. En forma prctica, la madurez fisiolgica se define por los cambios de color del envs del captulo (pasa de verdoso a amarillento) y de sus brcteas (se tornan marrones) (Fotos 7, 8, 9 y 10). El fruto es un aquenio compuesto del pericarpio (cscara) y semilla (pepa). Cuando los frutos tienen entre 13 y 15% de humedad se alcanza la madurez comercial, por lo tanto, el cultivo est apto para su cosecha. La humedad base para comercializacin es del 11 %. La duracin de la fase floracinmadurez fisiolgica depende principalmente del cultivar y de la temperatura. La sequa y las enfermedades pueden acelerar la prdida de hojas interrumpiendo el crecimiento de los granos, acortando su duracin y disminuyendo el peso final de los granos.


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Fotos 7, 8, 9 y 10. Estado de llenado de grano o cuaje, donde se marchitan las flores liguladas y comienza el llenado de grano. La maravilla es una especie de comportamiento heliotrpico, lo que se manifiesta en que las hojas superiores y los captulos siguen el movimiento del sol, por lo que es conveniente realizar, tanto las inspecciones como las labores de depuracin a favor del sol (Foto 11).

Fotos 11. Semilleros de maravilla que muestra el comportamiento heliotrpico.


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Produccin de semillas hbridas

La produccin de semillas hbridas de maravilla ha sido posible por la utilizacin de la macho esterilidad citoplasmtica, entendindose como el factor localizado en el citoplasma y trasmitido por la madre, que acta solamente en ausencia de genes restauradores de polen y provoca el abortamiento de ste. La informacin gentica contenida en los organelos celulares (mitocondrias y/o cloroplastos) se hereda directamente desde la clula madre. La informacin gentica cromosomal o del ncleo, se recombina entre gametos femeninos y masculinos. Por lo tanto, en la multiplicacin de semilleros de maravilla estn involucrados los siguientes conceptos: Lnea pura: Lnea suficientemente distinta, uniforme y estable, obtenida por

autofecundacin artificial y seleccin durante varias generaciones sucesivas o por operaciones equivalentes.

Lnea restauradora: Lnea macho que al cruzarla con una hembra macho estril restaura la fertilidad de sta, obtenindose as una planta capaz de producir polen viable.

Variedad hbrida: Conjunto de individuos cultivados que se distinguen claramente

por un cierto nmero de caracteres (morfolgicos, fisiolgicos, citolgicos, qumicos u otros), y para la cual el mantenedor ha especificado una formula de hibridacin particular..

Macho esterilidad citoplasmtica La produccin de semillas hbridas de maravilla ha sido posible por la utilizacin de la macho esterilidad citoplasmtica, entendindose como el factor localizado en el citoplasma y trasmitido por la madre, que acta solamente en ausencia de genes restauradores de polen y provoca el abortamiento de ste. Para esto se requiere un parental femenino denominado lnea A que no produce polen (macho estril) y que constituye el porta-semilla, el cual se cruza con un parental masculino, denominado lnea B, mantenedor de la esterilidad, es decir, una lnea macho, idntico al parental femenino que al cruzarla con una hembra macho estril mantiene la esterilidad de sta, para dar origen a una lnea macho estril (AxB = A) ver Figura 7.


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Figura 7. Esquema de incremento de la lnea androestril utilizando el mantenedor La informacin gentica contenida en los organelos celulares (mitocondrias y cloroplastos) se hereda directamente desde la clula madre. La informacin gentica cromosomal o del ncleo, se recombina entre gametos femeninos y masculinos. Las flores que se observan sern con las caractersticas que muestra la imagen, es decir todas las flores tubulares presentarn macho esterilidad citoplasmtica (Figura 8). La produccin de estas semillas constituir la semilla de base para la produccin de un hbrido.

Lnea Androestril

Lnea Androestril Lnea Mantenedora

A


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Figura 8. Esquema de incremento de lnea estril donde la cruza de una lnea A x B, da origen a una planta unicapitular macho estril. Formacin de hbrido. Para los fines de obtener un hbrido se requiere que la fertilidad sea restaurada en la fase de produccin, para lo cual se necesita otro parental masculino, denominado lnea R (lnea restauradora), polinizadora de modo que el producto del cruzamiento entre ambas produzca polen. Entindase por Lnea Restauradora, aquella lnea macho que al cruzarla con una hembra macho estril restaura la fertilidad de sta, obtenindose as una planta capaz de producir polen viable. En un sistema de certificacin de semillas existe una secuencia generacional designada por categoras: Prebsicas (PB), Bsica (B) y Certificada (C1). De acuerdo a lo indicado en la Figura 9, el incremento de una lnea estril (A x B) o el incremento de una lnea macho restauradora (R) constituyen los semilleros de categora Prebsica o Bsica. En tanto, el cruzamiento de una lnea macho estril (A) con una lnea restauradora (R), que dar origen al hbrido (A x R), compone el semillero de categora Certificada Figuras 10.

x

Lnea A Lnea B

Lnea A


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Figura 9. Produccin del hbrido con fertilidad restaurada

Lnea androestril

Hbrido con fertilidad restaurada

Restaurador

Fertilidad normal


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Figura 10. Esquema del cruzamiento entre la lnea con parental femenino (lnea A macho estril) y masculino (lnea R restauradora de la fertilidad) para la produccin de semillas hbridas de maravilla en categora certificada.

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