Selección de progenitores

Se utilizaron materiales del Banco de Germoplasma de Amaranto del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) y colectas de cultivares nativos del estado de Morelos (Cuadro 1), los cuales fueron sembrados durante el ciclo primavera-verano 2013 y 2014 en el Campo Experimental de Zacatepec, Morelos, México.

Los progenitores 1, 6, 7, 8, 10, 12 y 14 procedieron del estado de Morelos, México; 2 y 4 de los Estados Unidos; 3 de los Himalayas, Nepal; 5 de Europa, y 9, 11 y 13 de los Valles Altos de México.

Obtención y manejo de semillas F₀

Los cultivares seleccionados como progenitores masculinos se establecieron en condiciones de campo para la producción y recolección de polen, mientras que las variedades Revancha y Criollo de Amilcingo, que fueron usados tanto como progenitores femeninos como masculinos, se sembraron en charolas, al igual que los genotipos A. Hybridus K 593 y Amaranthus sp. K340 de República Checa (Cuadro 2).

Establecimiento del lote de progenitores masculinos en el campo

Los progenitores masculinos se establecieron en campo para que experimentaran un desarrollo normal y buena producción de polen en los cruzamientos con las mini-plantas hembras (metodología desarrollada en la época de los 1980s por el grupo de investigadores de Rodale Research Center, mencionado por ^{Espitia et al., 2010}); se realizaron dos fechas de siembra con diferencia de 10 días para disponer de polen. Cada genotipo se aisló con una barrera física (surcos con maíz). Para la obtención de mini-plántulas de los progenitores femeninos la siembra se efectuó en charolas en condiciones de invernadero en sustrato de cascarilla de arroz 50 % + cachaza 50 %.

Proceso de emasculación y polinización

Las plántulas de progenitores femeninos fueron trasplantadas a los 18 días en macetas de terracota de 20.3 cm, donde se pudieron desarrollar plantas con glomérulos de florecillas pistiladas y estaminadas. Las florecillas estaminadas fueron cuidadosamente emasculadas por las mañanas entre las 7:00 y 9:00 h. En el campo se obtuvo el polen de tres a cinco inflorescencias para realizar la polinización de las florecillas femeninas, lo que se realizó entre las 9:00 y las 11:00 horas. Las semillas F₁ cosechadas de cada genotipo, se conservaron en un cuarto frío.

Obtención y manejo de F₁

Se realizaron 68 cruzamientos con amarre de 50 a 30 %, obteniendo un total de 6,402 semillas F₀, con las que se formaron 19 grupos.

Las 19 nuevas poblaciones F₁ se sembraron en invernadero y posteriormente se trasplantaron a campo, donde cada población se aisló físicamente con una barrera de maíz, posteriormente la cosecha se efectuó de forma masiva en cada caso para obtener la semilla F₂.

Manejo de las poblaciones F₂ para obtención de la generación F₃

El manejo de las primeras poblaciones segregantes se realizó en el ciclo P/V-2017, de las que se obtuvieron las poblaciones F_3. La siembra se realizó en nueve surcos de 80 m de largo, en forma manual, en el lomo del surco con dos a tres semillas cada 10 cm. Posterior a la emergencia, se dejó una plántula cada 10 cm para selección por su morfología, respuesta a plagas y enfermedades, además de los caracteres de inflorescencias, granos y rendimiento ^{(CP-SNICS, 2006)}.

En madurez del grano se realizaron actividades inherentes al método masivo modificado, descartando plantas enfermas o con características indeseables, crecimiento irregular de plantas o de sus inflorescencias al desgrane; seleccionando aquellas con inflorescencias sanas y buenas proporciones de florecillas femeninas versus masculinas, para lograr una tasa de polinización aceptable; selección de las plantas con altura intermedia y resistencia al acame, con ciclo vegetativo de precoz a intermedio, con regularidad de las ramificaciones de las plantas y panojas, con aceptable producción de grano, tamaño e indehisciencia de éste, descartando inflorescencias con altos volúmenes de tamo o basura. De las plantas preseleccionadas en cada población en madurez del grano se efectuó el corte de las panojas en forma individual. Se pesaron los granos de cada panoja; al final se mezcló el grano correspondiente de las plantas seleccionadas por población, dando como resultado la obtención de las poblaciones F₃ a través de método masivo modificado.

En cada una de las poblaciones obtenidas en la F₄ fue realizada la selección de las plantas sanas con adecuado fenotipo morfológico, consistente en altura intermedia y buen tipo de planta, con resistencia al acame, con ciclo vegetativo de precoz a intermedio, con regularidad de las ramificaciones de las plantas y de las panojas, con aceptable producción de grano de buen tipo, tamaño e indehisciencia para resistencia al desgrane, descartándose aquellas plantas en cuyos inflorescencias se detectaron altos volúmenes de tamo debido a la baja tasa de polinización.

Análisis de la información

Se obtuvieron estadísticas descriptivas de cada población para los caracteres cuantitativos altura de la planta (AP, m), grosor de tallo (GT, cm), longitud de la panoja (LPA, cm) y porcentaje de grano; y los cualitativos obtenidos de acuerdo con la guía de la ^{UPOV (2008)}, tales como color de tallo y color de panoja. Posteriormente, se realizó una comparación entre las poblaciones obtenidas en F₃ con las obtenidas en F₄ para porcentaje total de grano.

Obtención de poblaciones F₄

De las 17 poblaciones segregantes F₃, sembradas en 2017, 11 poblaciones fueron descartadas por su notable segregación hacia características indeseables e incidencia de diferentes enfermedades, por lo que de las siete poblaciones restantes se obtuvo la generación F_4, por sus características agronómicas deseables. Aunque el porte de algunas plantas sobrepasó el límite del ideotipo deseado (1.6 m), presentaron tallos gruesos o panojas deseables (compactas y con buena cantidad de grano). Para ello, se seleccionaron plantas de las poblaciones 1, 7, 8, 9, 10, 11 y 13. Es notable que en la mayoría de las plantas de las poblaciones F₄ se registró un aumento significativo del porcentaje de grano, en comparación con los granos obtenidos en las poblaciones F₃ en 2017.

En el Cuadro 4 se muestran las características de la población ZAC-1-14-0ma-58B-16B (F₄), de la cual se seleccionaron 16 plantas. Se presentaron tallos delgados, en su mayoría rayados, firmes y resistentes al acame, con alturas de 1.2 a 1.7 m, panojas compactas y de buena longitud (40 a 65 cm), la mayoría de color vino. El mayor porcentaje de grano fue de 85.9 % y el menor de 50.5 %.

De la población ZAC-7-14-0ma-10B-8B (F₄) se seleccionaron ocho plantas, como se presenta en el Cuadro 5, las plantas presentaron alturas de 1.4 a 1.6 m, todas con tallos rayados, con panojas compactas, en su mayoría de color vino. El mayor porcentaje de grano fue de 85.0 % y el menor de 50 %, lo cual concuerda con lo mencionado por Weber y Kauffman (1990; Com.Pers.)¹ sobre los requerimientos de ideotipos con mayor porcentaje de grano.

Las características de la población Zac-8-14-0ma-14B-28B (F₄), se muestran en el Cuadro 6. La altura de planta fluctuó de 1.1 a 1.6 m, con tallos rayados con resistencia al acame con grosor mediano en su mayoría y el resto grueso. Las panojas fueron compactas, con longitudes de 45 a 65 cm, de las cuales 21 presentaron color rosa y el resto color vino. El mayor porcentaje de grano fue de 87.5 % y el menor de 70 %.

Las características de la población ZAC-9-14-0ma-14B-26B (F₄) se muestran en el Cuadro 7. La altura de planta fluctuó de 1.4 a 1.6 m, la mayoría de tallos fueron de color amarillos y otros presentaron rayas, ocho de grosor delgado y 18 de grosor mediano. La longitud de panoja osciló de 45 a 70 cm, de las cuales 10 fueron de tono rosa, 11 verde y cinco de color vino. El mayor porcentaje de grano fue de 83.2 y el menor de 64.9 %.

Las características de la población ZAC-10-14-0ma-42B-23B (F₄) se observan en el Cuadro 8, donde se obtuvieron alturas de planta de 1.3 a 1.6 m, cinco plantas presentaron tallos lisos y el resto fueron tallos rayados, 20 plantas con grosor mediano, dos delgados y uno grueso. Las panojas compactas, con longitudes de 40 a 55 cm, 12 de color vino, cuatro verdes y siete de color rosa.

En el Cuadro 9 se muestran las variables de la población F₄ ZAC-11-14-0ma-21B-14B, 14 plantas fueron seleccionadas por su altura de 1.4 a 1.60 m, de las cuales seis tuvieron tallos rayados y ocho lisos, la mayoría fueron gruesos. Panojas compactas de 40 a 80 cm de longitud, 11 mostraron color verde y tres color vino, con un porcentaje de grano mayor de 81.6 %.

En el Cuadro 10 se muestran las variables de la población F₄ ZAC-13-14-0ma-20B-6B (6 plantas seleccionadas), las que presentaron alturas de 1.5 a 1.6 m, cinco mostraron tallos rayados y uno liso, con grosor de tallo en su mayoría mediano. Las panojas fueron compactas ^{(Ruiz et al., 2018)}, de longitudes de 45 a 65 cm y todas de color rosa, con el mayor porcentaje de grano de 80.7 % y 71.1 % el menor.

La comparación del comportamiento de las poblaciones segregantes seleccionadas F₃ y F₄ se puede observar en la Figura 1. En la población F₃ se seleccionaron 409 plantas, cuya producción de grano fue menor al 50 %; en cambio en la población F₄ se cosecharon 122 plantas, aunque el número fue menor a la población anterior, la producción de grano aumentó considerablemente del 60 al 80 %.

Figura 1 Porcentaje total del grano obtenido en F₃ y F₄ de las poblaciones seleccionadas. 

Con respecto al ciclo vegetativo, en la población F₃ los días a madurez oscilaron en un intervalo de 78 a 102 días, mientras que las plantas de las poblaciones F₄ presentaron mayor precocidad, ya que presentaron un periodo de 78 a 92 días a la madurez. Para las condiciones del estado de Morelos, México se requiere de este tipo de genotipos, ya que el ciclo regular de lluvias que se registra es de junio a septiembre.

De acuerdo con los resultados obtenidos, con el manejo poblacional (F₂-F₄), en la última generación se puede considerar que se han seleccionado plantas con un resultado favorable para la obtención de variedades modernas ^{(Tavitas et al., 2015)}, ya que se obtuvieron plantas con alturas de entre 1.30 y 1.65 m, aptas para la cosecha mecanizada, con un mejor balance de florecillas pistiladas versus estaminadas en sus inflorescencias, lo que se tradujo en una tasa mayor de polinización, y por lo tanto, un mayor volumen y peso de grano, lo cual coincide con lo encontrado por ^{Maughan et al. (2011)}. Estos avances indican que a través de la mejora genética del amaranto por recombinación genética dirigida, es factible la generación de variedades modernas con ideotipos aptos para cosecha mecanizada, con un mayor equilibrio entre florecillas pistiladas versus estaminadas en sus inflorescencias ^{(Kulakow y Jain,1987)} y con mayor potencial de rendimiento con respecto a las variedades actuales ^{(Kauffman, 1990)}.

Como procedimiento global, puede mencionarse que de los 65 cruzamientos simples (A × B) efectuados en 2013, se obtuvieron 19 grupos con un total de 6,402 semillas F_0. De las 19 poblaciones F₂ sembradas en 2017, dos de ellas fueron descartadas totalmente por baja aptitud combinatoria de sus progenitores. De las 17 poblaciones restantes se obtuvo la generación F₃, constituida por 409 plantas_. De las 18 poblaciones F₃ manejadas en 2018 fueron descartadas 12 de éstas, y de las siete poblaciones vigentes sólo se obtuvieron 122 plantas en la generación (F₄).