Introducción

México tiene amplia diversidad en amaranto. Para grano se tienen las especies A. hypochodriacus y A. cruentus (^{Espitia et al., 2010}). En las cuales se ha reportado amplia diversidad morfológica entre y dentro de especies (^{Espitia et al., 2012}; ^{de la O et al., 2012}; ^{Mapes et al., 2012}; ^{Ruíz et al. 2013}). Sin embargo, existen sólo 10 variedades mejoradas de amaranto en México (^{Córdova et al., 2019}).

El grano de amaranto se consume principalmente como grano reventado (^{Escobedo-López et al., 2012}). Este proceso confiere al grano mejor sabor, color, aroma, digestibilidad de las proteínas y palatabilidad (^{Dofing et al., 1990}; Tovar et al., 1994; ^{Zapotoczny et al., 2006}; Morales et al., 2014). Con el grano reventado de amaranto se realizan palanquetas, granolas y harinas; con la harina se elaboran tortillas, productos de panificación, repostería, pastas para sopa, productos extruidos o papillas (Morales et al., 2014). El uso de un lote de grano se determina dependiendo del volumen de reventado del grano obtenido. Por ejemplo, si el volumen de reventado es alto, es ideal para la fabricación de palanquetas y si el inflado es menor, el grano se puede utilizar en la elaboración de harinas o productos que no son afectados por la expansión del grano (^{Tavitas et al., 2011}).

El reventado de grano se realiza de manera artesanal mediante un comal de barro calentado con fuego y tiene rendimientos de 30 a 40 kg por jornada, también se realiza con una máquina reventadora que utiliza un sistema de lecho fluidizado de aire caliente y se puede obtener rendimiento de 80 a 160 kg ha^-1 (^{Muñoz et al., 2005}). El uso de la reventadora es el método común utilizado en la industria, debido a que es más eficiente en el volumen de expansión logrado y en la cantidad de grano reventado obtenido (Vázquez et al., 1988; ^{Murakami et al., 2014}).

El volumen de expansión de grano es afectado por diversos factores entre los que se encuentran el ambiente de cultivo, la variedad, el método de reventado y las condiciones de procesamiento (^{Mishra et al., 2014}; ^{Ortiz-Torres et al., 2018}; ^{Ramírez-Pérez et al., 2018}). En el grano las características importantes son el grosor y contenido de salvado, contenido de humedad, tipo de endospermo y características físicas del grano (^{Chen y Yeh, 2001}; ^{Mishra et al., 2014}).

En México, las entidades productoras más importantes ocupan parte de la cuenca de México, Hidalgo, Estado de México, Tlaxcala, Morelos, Puebla, Oaxaca y Michoacán, los rendimientos promedio son de entre 1 100 y 1 400 kg ha^-1. En cuanto a la producción nacional de amaranto, 51% de la producción se obtiene de Puebla, 22% de Morelos y el resto de Tlaxcala, Ciudad de México, Estado de México y Guanajuato (Morales et al., 2014). En Puebla, el municipio con más superficie sembrada de amaranto en 2017 fue Tochimilco con 1 160 ha (^{SIAP, 2017}). En esta zona se utilizan primordialmente poblaciones locales de amaranto.

En México no hay información suficiente sobre los factores que afectan la capacidad de volumen de expansión de las variedades de amaranto bajo cultivo. Tampoco existe una evaluación suficiente de la diversidad en la capacidad de reventado de grano de las poblaciones locales usadas.

El conocimiento de la diversidad en el volumen de expansión del grano permitirá hacer una selección de los mejores genotipos locales para un mejor aprovechamiento del grano. Los únicos reportes en México son de ^{Ortiz-Torres et al. (2018}) quienes evaluaron siete variedades mejoradas de amaranto y dos poblaciones sobresalientes en cinco localidades de valles altos de Puebla y encontraron que el mejor genotipo fue la población local C2. En el estado de Tlaxcala ^{Barrales-Domínguez y Torres-Hernández (1998}) evaluaron 35 accesiones en dos localidades y encontraron 12 accesiones sobresalientes en volumen de grano reventado obtenido.

En el estado de Morelos ^{Tavitas et al. (2011}) evaluaron cinco variedades de amaranto de la especie A. cruentus, y encontraron que la variedad Amaranteca tuvo mayor rendimiento de grano reventado con 86.6% de eficiencia. Vázquez et al. (1988) estudiaron el comportamiento de 30 líneas de A. hipochondriacus y A. cruentus y encontraron líneas sobresalientes en volumen de reventado.

La selección y obtención de variedades con mayor volumen de expansión podría incrementar el precio de venta del grano debido a que se podría garantizar un mayor potencial en el volumen de reventado de grano y por lo tanto mayor cantidad de materia prima para la elaboración de los diferentes productos. El estudio se realizó en Tochimilco, Puebla, la zona con mayor superficie sembrada de amaranto en México, con el objetivo de evaluar el comportamiento del volumen de expansión de grano reventado de en 36 poblaciones locales y variedades mejoradas de amaranto.

Materiales y métodos

Se evaluaron 36 poblaciones y variedades mejoradas de amaranto. Las 30 poblaciones locales se fueron colectaron en los municipios de Tochimilco, Cohuecan y Huaquechula, Puebla, México durante el ciclo agrícola 2018. En el municipio de Tochimilco las colectas se realizaron en las siguientes localidades: en la cabecera municipal de Tochimilco se obtuvieron ocho accesiones, en San Miguel Tecuanipa seis, en Santiago Tochimizolco cinco, en San Lucas Tulcingo cuatro, en la comunidad de San Felipe Cuapexco municipio de Cohuecan, se obtuvo una colecta y una en Santiago Tetla, municipio de Huaquechula. De las 30 poblaciones, 29 son de la especie A. hipochondriacus y solo la colecta C15 fue de la especie A. cruentus. Como testigos se incluyeron seis variedades mejoradas: Amaranteca, Benito, Nutrisol y Revancha del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) y las variedades Laura y Gabriela del Instituto Tecnológico del Altiplano de Tlaxcala (ITAT).

Las variedades Benito y Amaranteca son de la especie A. cruentus y se recomiendan para zonas semitropicales, el resto de las variedades mejoradas son recomendadas para valles altos y son de la especie A. hypochodriacus (^{Espitia et al., 2010}). Se establecieron cuatro ensayos durante 2015 y 2016 en San Lucas Tulcingo, San Miguel Tecuanipa, Santiago Tochimilzolco y Tochimilco todas pertenecientes al municipio de Tochimilco. La ubicación geográfica de los ensayos se presenta en el Cuadro 1.

En la zona se distingue el tipo de suelo regosol 30%), Phaeozem 24%, Andosol 19%, Cambisol 12%, Durisol 5%, Leptosol 4% y Fluvisol 3% (^{INEGI, 2010}). En 2015 los ensayos se sembraron en San Lucas Tulcingo el 21 de junio y en San Miguel Tecuanipa el 06 de junio. En 2016 se establecieron en Tochimilco el 18 julio y en Santiago Tochimizolco el 17 junio.

En todas las localidades, la siembra se realizó de forma mateada cada 20 cm, en el lomo del surco. Se realizó un aclareo de plantas para dejar una población de 100 000 plantas ha^-1. El control de malezas se realizó en forma manual y con dos aporques. El primero se realizó cuando las plántulas alcanzaban de 10 a15 cm de altura y el segundo cuando las plantas tenían de 30 a 40 días. Se utilizó una dosis de fertilización de 80N-40P-00K, aplicando todo en la primera labor. Los experimentos se condujeron en condiciones de temporal durante todo el ciclo de cultivo.

La unidad experimental consistió de dos surcos de 5 m de largo separados a 0.8 m. Se utilizó un diseño de látice cuadrado 6 x 6 con dos repeticiones en cada localidad. En campo se midieron las siguientes variables: rendimiento de grano (REN), es el peso de grano limpio al 10% de humedad y expresado en kilogramos por hectárea; días a floración media masculina (DFM), es el número de días transcurridos desde la siembra y hasta que 50% de la población presentó antesis. También, en una muestra de cinco plantas se determinó: altura de planta (APL), que fue la distancia en centímetros del suelo a la punta de la espiga; peso hectolítrico (PHL), fue el volumen que ocupó la semilla en una jarra metálica de 100 ml y se registró en kilogramos por hectolitro y peso de mil semillas (PMS), que fue el peso en gramos de mil semillas.

La evaluación de la expansión de grano se realizó de acuerdo con la metodología propuesta por ^{Ramírez-Pérez et al. (2018}). Como primer paso se tomaron muestras de 15 g de grano crudo de cada parcela. A cada muestra se determinó del contenido de humedad por el método de la estufa (2 g de grano a 130 °C en la estufa de convención por 2 h).

Dependiendo del contenido de humedad de la muestra, se acondicionó con la adición el volumen de agua destilada requerido para que el grano alcanzara 12% de humedad, el agua se agregó con una jeringa de 1 ml. El acondicionamiento del grano se realizó 24 h antes del reventado. Después del acondicionamiento de grano, el reventado de las muestras se realizó en una máquina portátil de reventado de amaranto del Colegio de Postgraduados (^{Argumedo-Macías, 2019}), la cual funciona por medio de lecho fluidizado con aire caliente. La temperatura del aire utilizada fue de 230-235 °C. Cada observación se hizo por duplicado.

Una vez obtenido el grano reventado se midieron las siguientes variables. Se consideró la Norma ^{NMX-FF-116-SCFI-2010} que designa como grano reventado el grano que es retenido en una criba con abertura de 1.19 mm. Por lo cual, el grano ya reventado se pasó por el tamiz de pruebas físicas número 16 (Montinox, México), que tiene una abertura de 1.19 mm. Las variables que se determinaron fueron las siguientes: Peso de grano reventado (PRV), que es el peso (g) del grano reventado que quedó sobre el tamiz 16; volumen de expansión total de grano reventado (VTRV), que es el volumen (ml) del grano reventado que quedó sobre el tamiz 16, volumen de expansión de grano reventado (VEXP), que se calculó dividiendo el VTRV entre el peso original de la muestra y se expresó en ml g^-1 y rendimiento de grano reventado (RGRV), que se expresó como un porcentaje de peso y se calculó dividiendo el PRV entre el peso de la muestra y multiplicado por cien.

Volumen de expansión de grano reventado chico (VGC) es volumen del grano reventado que quedó sobre el tamiz 16 entre el peso de la muestra. Las últimas tres variables se expresaron en ml g^-1. El peso se registró con una balanza digital marca Ohaus y el volumen se medió con una probeta graduada de 10, 100 y 250 ml. Para detectar diferencias entre tratamientos en cada una de las variables estudiadas se realizó un análisis de varianza combinado y una prueba de medias con la prueba de Tukey. También, se determinó el coeficiente de correlación de Pearson (r), para determinar el grado de asociación entre las variables estudiadas. En el análisis se utilizó el procedimiento GLM del programa SAS versión 9.0 (^{SAS Institute, 2004)}.

Resultados y discusión

Los resultados del análisis de varianza combinado (Cuadro 2) muestra que en los factores de variación localidad y variedades hay diferencias estadísticas altamente significativas (p≤ 0.01) para todos los caracteres evaluados. En la interacción genotipo ambiente se encontraron diferencias estadísticas altamente significativas (p≤ 0.01) en casi todas las variables evaluadas, excepto en RGRV y PMS, en donde no hubo diferencias. Las diferencias estadísticamente significativas observadas entre genotipos y entre localidades indican diferencias importantes entre las poblaciones y entre las localidades de evaluación.

En el Cuadro 3 se presentan los promedios por localidad. Las localidades con mayor VEXP fueron Tochimilco y San Lucas Tulcingo. En segundo lugar, Tecuanipa y al final Tochimizolco. ^{Barrales-Domínguez y Torres-Hernández (1998}) considera que la capacidad del grano para reventar es un carácter de herencia cuantitativa por lo existe una gran influencia del ambiente sobre este carácter. En RGRV la localidad con más bajo rendimiento fue Tochimilco. La calidad por tamaño de grano expandido se comportó de la siguiente forma. Las localidades con mayor VGG y VGM fueron Tecuanipa y Tochimilco. Por otro lado, la localidad con mayor VGC fue San Lucas Tulcingo.

En características agronómicas también hubo diferencias entre localidades. En DFM la localidad de San Lucas Tulcingo fue las más tardía y en Tochimilco la más precoz. En APL Tochimizolco fue donde se presentaron las plantas más altas y Tochimilco las más bajas. En PHL los valores más altos fueron de Tulcingo y el más bajo de Tochimilco. En PMS el valor más alto fue en Tecuanipan y el más bajo en Tochimilco.

En rendimiento de grano el mayor valor fue en Tochimizolco y el menor en Tochimilco. Además, se observa que la localidad con mayor rendimiento Tochimizolco fue la de más bajo VEXP y al contrario la de menor rendimiento de grano Tochimilco fue la de más alto VEXP. Esta aparente contradicción entre rendimiento de grano y volumen de expansión ha sido reportada previamente por (^{Barrales-Domínguez y Torres-Hernández, 1989}; ^{Ortiz-Torres et al., 2018}).

En maíz palomero ^{Dofing et al. (1990}); ^{Ceylan y Karababa (2002}) reportaron que obtuvieron un mayor tamaño de grano reventado con granos crudos más grandes pero el volumen de expansión de una muestra de igual peso fue mayor con grano de tamaño chico que con grande y explican que se debió a que hay más número de grano chicos que grandes en una muestra de igual peso.

En el Cuadro 4 se presenta las medias de las variables evaluadas en los diferentes genotipos. En VEXP la media del grupo superior estuvo entre 9.5 a 10 ml g^-1. En el grupo superior estuvieron 22 de las 30 poblaciones evaluadas y las variedades mejoradas Laura y Gabriela. Además, destaca que los tres genotipos que pertenecen a la especie A. cruentus, las variedades Amaranteca y Benito y la población C15 mostraron los más bajos volúmenes de expansión con 7.8, 6.6, y 6.2 ml g^-1, respectivamente.

En PNRV la población con el mayor promedio fue C15 con 5.1 g. Mientras que en RGRV se observó una variación de 78.1 a 86.7%. Las únicas variedades que no estuvieron en el grupo superior fueron Amaranteca y C15. El rendimiento de grano reventado observado está por debajo a lo obtenido por ^{Tavitas et al. (2011}) quienes reportaron rendimientos entre 83.3 y 86.6% en variedades de A. cruentus. En la calidad por tamaño de grano reventado destaca que 25 colectas sobresalieron en VGG y VGM. Sólo la variedad mejorada Revancha estuvo en el grupo superior en VGG. También, 24 colectas fueron sobresalientes en VGG y VGM al mismo tiempo.

Lo anterior muestra el potencial de las variedades locales de Tochimilco como fuente de germoplasma para seleccionar por VEXP. Obtener un alto volumen de expansión y de grano expandido de mayor tamaño grande es importante debido a que éste se asocia con un incremento en el volumen final y en la palatabilidad (^{Dofing et al., 1990}). Por otro lado, las colectas C21, C8 y las variedades Laura, Gabriela, Nutrisol, Benito y Amaranteca tuvieron el grupo con mayor cantidad de VGC.

En características agronómicas se observó variación entre genotipos en las características evaluadas. En REND tuvo un rango de 723 a 2 643 kg ha^-1 y sólo C15, Benito y Amaranteca no formaron parte del grupo superior. El bajo rendimiento de grano y VEXP refleja una falta de adaptación de estas variedades a las condiciones ambientales del municipio de Tochimilco. En DFM, el intervalo fue de 72.9 a 84.1 días. Si este periodo de 11.3 días se divide en tres partes. Se puede ver que 27 genotipos estuvieron en la porción más tardía, en este grupo la mayoría fueron poblaciones locales y la variedad Laura.

En la porción intermedia se ubicaron cuatro genotipos locales y la variedad Gabriela. En el extracto más precoz se ubicaron las variedades Nutrisol, Amaranteca, Revancha, Benito y la Colecta C15. Esta característica en estas variedades se explica porque fueron seleccionadas por su precocidad de para adaptarse a un rango ambiental amplio (^{Espitia et al., 2010}). En APL hubo una variación de 107.7 a 163.2 cm y casi todas las poblaciones locales estuvieron en el grupo con mayor altura junto con la variedad Nutrisol. Las plantas de menor altura fueron las variedades Amaranteca, Benito y Revancha, y las colectas C27, C30 y C15. En PHL todas las poblaciones locales y las variedades Laura, Gabriela y Nutrisol estuvieron en el grupo sobresaliente. En PMS, 25 poblaciones locales y la variedad Revancha estuvieron en el grupo superior.

En el Cuadro 5 se presentan las correlaciones entre las variables evaluadas. Se observa que VEXP correlacionó de forma positiva y estadísticamente significativa (p≤ 0.01) con variables que midieron la eficiencia en la cantidad de grano que reventó como RGRV (r= 0.19^**) y PNRV (r= -0.22^**). También; VEXP correlacionó de forma positiva y altamente significativa (p< 0.01) con variables relacionadas con la calidad por tamaño de grano reventado como VGM (r= 0.85^**) y VGG (r= 0.55^**), pero correlacionó negativamente con VGC (r= -0.35^**), por lo cual mayor VEXP se asoció con mayor volumen de grano reventado de tamaño grande y mediano y con menor porcentaje de grano no reventado (^{Dofing et al., 1990}; ^{Soylu y Tekkanut, 2007}).

VEXP se asoció de forma negativa y estadísticamente significativa (p< 0.01) con las variables agronómicas APL (r= -0.25^**) y REN (r= -0.14^*); pero positivamente con PHL (r= 0.41^**). El peso hectolitrito es una forma de evaluar la calidad de grano (Bern y Brumm, 2009), por lo cual con mayor PHL se nota una mejor respuesta en la calidad y cantidad de grano reventado.

En calidad de grano reventado por tamaño se observó que VGC correlacionó negativamente con variables VCM (r= -0.57^**) y VGG (r= -0.77^**) y es claro ya que son variables excluyentes, mayor volumen de grano reventado de tamaño chico se contrapone al volumen de grano mediano y grande. Asimismo, VGC correlacionó negativamente con variables agronómicas APL (r= -0.21^**), PHL (r= -0.15^*), PMS (r= -0.85^**) y correlacionó positivamente con DFM (r= 0.16^**). Se presentó mayor cantidad de grano reventado de tamaño pequeño con materiales de bajo PHL, PMS y ALP. Por su parte VGM se asoció positivamente con variables de reventado VGG (r= 0.4^**) y con variables agronómicas PHL (r= 0.44^**) y PMS (r= 0.36^**).

La variable REN correlacionó positivamente y significativa (p≤ 0.01) con variables que midieron el reventado PNRV (r= -0.41^**) y RGRV (r= 0.42^**) y negativamente con VGC (r= -0.23^**). Por lo que, materiales con un mayor porcentaje de grano de la muestra que reventó se asoció con un mejor rendimiento de grano. De la misma forma REN se asoció con las variables agronómicas DFM (r= 0.21^**), APL (r= 0.69^**) PHL(r= 0.28^**), PMS (r= 0.25^**), estas variables son indicadores del vigor de la planta y componentes de rendimiento. Por otro lado, DFM se asoció con variables agronómicas APL (r= 0.51^**) y PHL (r= 0.53^**). Plantas más tardías presentaron mayor altura de planta y peso hectolítrico. Finalmente, APL correlacionó positivamente con las variables agronómicas PHL (r= 0.36^**) y PMS (r= 0.3^**).

Por otro lado, el peso de mil semillas puede ser útil para predecir el tamaño del grano reventado que se obtendrá; debido que PMS correlacionó positivamente con VGG (r= 0.53^**), VGM (r= 0.36^**) y correlacionó de forma negativa y altamente significativa con VGC (r= -0.85^**). Es decir, con granos de mayor peso se obtuvieron mayor rendimiento de grano expandido de tamaño grande y mediano. En maíz palomero ^{Soylu y Tekkant (2007}) evaluaron tres tamaños de grano y encontraron que granos grandes dan un grano reventado más grande comparado con granos chicos. Por su parte ^{Song et al. (1991}) encontraron al evaluar cinco tamaños de grano en cuatro genotipos que los granos de tamaño medio presentaron mayor volumen de reventado. En amaranto. Vázquez et al. (1988) encontraron que grano con mejor peso tiene mayor volumen de reventado.

Conclusiones

Se observaron entre variedades diferencias estadísticas altamente significativas (p≤ 0.01) para los caracteres evaluados, lo que indican diferencias importantes entre las poblaciones evaluadas. En volumen de expansión, el rango de variación fue de 6.2 a 10.6 ml g^-1, el grupo superior lo formaron 22 de 30 poblaciones locales evaluadas y las variedades mejoradas Laura y Gabriela.

En la calidad por tamaño de grano reventado destaca que 24 colectas y ninguna variedad mejorada fueron sobresalientes al mismo tiempo en tamaño reventado grande y mediano. Lo anterior, muestra el potencial de las poblaciones locales de Tochimilco como fuente de germoplasma para seleccionar por volumen de expansión.

El peso hectolítrico y peso de mil semillas son características que se asocian al comportamiento del volumen de expansión y al tamaño de grano reventado. Un mayor PHL se asoció con mayor volumen de grano reventado (r= 0.41^**), mayor proporción de tamaño reventado mediano (r= 0.44^**) y mejor rendimiento de reventado RGRV (r= 0.42^**). También, mayor peso de grano se correlacionó con mayor rendimiento de grano expandido de tamaño grande (r= 0.53) y mediano VGM (r= 0.36).