Colecta

Las colectas de frijol caupí se realizaron de octubre de 2017 a enero de 2018, en siete municipios de la península de Yucatán. Se obtuvieron 15 colectas de semillas con los productores en sus áreas de cultivo, milpas y traspatios; de las cuales dos provienen de municipios del estado de Campeche, tres del estado de Quintana Roo y 10 del estado de Yucatán (Tabla 1).

Caracterización morfológica

Se evaluaron 13 variables, tres cualitativas y 10 cuantitativas. Las variables cualitativas se midieron con base en el descriptor del ^{IBPGR (1983)}, para la variable forma de la semilla se consideraron las categorías: 1 = riñón, 2 = ovoide, 3 = cuboide, 4 = globosa, 5 = romboides; para la textura de la testa se consideraron las categorías 1 = suave, 2 = suave a áspera, 3 = rugosa; y para el color de la semilla se consideraron las categorías 1 = crema, 2 = crema marrón, 3 = marrón, 4 = marrón ocre, 5 = marrón oliva, 6 = blanco y negro, 7 = blanco 8 = negro y 9 = rojo.

Las variables cuantitativas fueron: peso de la semilla, y peso de 100 semillas, por triplicado con una balanza portátil marca POKET SCALE modelo MH-series. Longitud de semilla, ancho y espesor, se midió en 10 semillas tomadas al azar de cada colecta con un vernier digital marca Truper Staninless steel^® con precisión 0.1 mm, de acuerdo con la metodología propuesta por ^{Demooy y Demooy (1990)}. Con las mediciones de las semillas, se calcularon las siguientes variables: relación entre ancho y longitud de la semilla, diámetro medio aritmético, diámetro medio geométrico, y esfericidad con las ecuaciones descritas por ^{Altuntas¸ y Yιldιz (2007)} y ^{Cetin (2007)}.

El grosor de la testa se determinó en 10 semillas tomadas al azar, colocando cada semilla en un portaobjeto de vidrio y se desgastó con lijas de agua número 400, hasta llegar al plano mediano el cual permitió hacer la medición con un microscopio digital (Dino-Lite 2.0).

Determinación del contenido mineral

El análisis de contenido mineral se realizó por µ-fluorescencia de rayos-X de energía dispersiva (µ- EDXRF) (M4 TornadoTM), con la técnica utilizada por ^{Cardoso et al. (2018)}. El generador de rayos X para las mediciones de todos los elementos se operó a 50 kV y 100 µA con un filtro de 12.5A. La detección de la radiación de fluorescencia se realizó mediante un detector de dispersión de silicio, dispersor de energía XFlashTM, con un área sensible de 30 mm² y resolución de energía de 142 eV para todos los elementos. Se cuantifico el potasio (K), calcio (Ca), manganeso (Mn), hierro (Fe) y zinc (Zn) en mg kg⁻¹, principalmente por el aporte nutricional que estos proveen a la población.

Análisis de datos

Los datos de las variables cualitativas se analizaron con estadística descriptiva transformando los rangos observados de cada categoría en porcentajes. Mientras que los datos obtenidos de las variables morfológicas cuantitativas y al análisis mineral se les aplicó análisis de varianza, para luego realizar una comparación de medias con la prueba de diferencia mínima significativa (LSD) con 95% de confiabilidad a las variables que tuvieron diferencias significativas con el software estadístico SAS 9.2 (^{SAS 2009}).

Para evaluar las relaciones entre las colectas, se utilizaron las 13 variables morfológicas estandarizadas a µ = 0 y σ² = 1, para realizar el análisis de componentes principales (ACP) con el criterio de rotación varimax, utilizando la matriz de correlaciones mediante el programa estadístico SPSS (^{SPSS 2016}). Se utilizó la regla de ^{Kaiser (1960)} para determinar la significancia de los eigenvalores y eigen-vectores de cada componente. Además, se realizó un análisis de conglomerados mediante el método de UPGMA con la distancia Euclidiana como medida de similitud.

Diversidad fenotípica

Los resultados obtenidos con las variables cualitativas (Tabla 2), muestran que el 80.0% de las colectas tienen semillas de forma ovoide, 13.3% globosa y 6.7% romboidal. Para la textura de la testa, el 73.3% de las colectas tienen testa con textura de suave a áspera, mientras que 26.7% restante tienen textura suave. Para el color de las semillas predominó el color negro (80%), seguido del blanco (6.6%), crema (6.6%) y rojo (6.6%).

Para las variables cuantitativas, se observaron diferencias altamente significativas (Tabla 3). El peso de la semilla y peso de 100 semillas varió de 0.06 a 0.23 y de 3.46 a 22.08 g, respectivamente. El valor mínimo lo tuvo la colecta PET15 y el valor máximo la colecta HEC03. La longitud de semilla fue de 6.26 a 9.56 mm con promedio de 8.49 mm, presentando la colecta PET15 el valor mínimo, mientras que la colecta JMM09 tuvo el máximo valor. El ancho y es- pesor de la semilla osciló entre 3.64 y 7.40 y de 2.86 a 5.56 mm, con valores promedios de 6.37 y 4.57 mm, respectivamente. La colecta con menor anchura y espesor de semilla fue la PET15, mientras que el mayor tamaño lo tuvo la HEC03. El diámetro medio aritmético y diámetro medio geométrico fue de 4.25 a 7.50 y de 4.03 a 7.32 mm, respectivamente, mientras que la esfericidad fue de 0.56 a 0.79%. Para el grosor de testa, las colectas PET15 y HEC03 tuvieron la testa más gruesa con valores de 0.18 y 0.15 mm, respectivamente; mientras que las colectas CHE12 y JMM10 tuvieron la testa más delgada.

El análisis de componentes principales, determinó que con los tres primeros componentes principales se explica el 90.53% de la variación total observada. El CP1 explicó el 61.76% de la variación total, siendo el peso de la semilla, peso de 100 semillas, la longitud, ancho y espesor de la semilla, diámetro medio aritmético y diámetro medio geométrico, las de mayor contribución. El CP2 explicó el 18.65% de variación total, siendo las variables cualitativas (forma, textura y color) y grosor de testa las que con- tribuyeron a la variación explicada de este componente. En tanto que el CP3 explicó el 10.12% de la variación total con las variables de mayor contribución esfericidad y relación ancho entre longitud de semillas (Tabla 4).

En la Figura 1, se observa la dispersión de las colectas sobre el plano determinado por los dos primeros componentes principales e indica la formación de cuatro grupos con 80.41% de la variación total explicada. Este valor indica que la representación gráfica de los primeros dos componentes principales es apropiada para visualizar la variación morfológica entre los grupos formados y al interior de cada grupo.

Figura 1: Distribución espacial de las 15 colectas de frijol caupí obtenidos en la península de Yucatán con base a los dos primeros componentes principales y 13 variables morfológicas. 

El primer grupo (I) se conformó por la colecta PET15, que tiene características relacionadas con la esfericidad y la relación entre el ancho y longitud, peso de 100 semillas. El segundo grupo (II) se formó por las colectas OXC01, OXC04, OXC05, PET07, JMM09, JMM10, PET11, CHE12, FCP13 y HAL14 que presentaron características similares en longitud, anchura y espesor de la semilla. Mientras que el tercer grupo (III) se conformó por las colectas PET08, HEC02 y CHE06 que tienen características similares en longitud de la semilla y esfericidad. El grupo cuatro (IV) lo formó la colecta HEC03 diferenciado por el color, peso de 100 semillas, diámetro medio aritmético y diámetro medio geométrico.

El análisis de conglomerados (Figura 2) construido con el método de UPGMA y la distancia Euclidiana dio soporte a lo observado en el ACP (Figura 1), al identificar cuatro grupos definidos con un coeficiente de similitud de 4.3. La asociación entre las colectas inició con un coeficiente de similitud de 0.30 unidades y se intensificó de forma rápida para dejar diferenciados cuatro grupos a un coeficiente de similitud de 4.3 unidades de las aproximadamente 13.4 unidades.

Figura 2: Análisis de conglomerado de las 15 colectas de frijol caupí de la península de Yucatán con base al análisis de dispersión por distancia euclidiana mediante el método de UPGMA con las variables morfológicas. 

El grupo I se formó por la colecta PET15 que tiene semillas de color rojo, de forma romboide, pequeñas y testa gruesa. En el grupo dos esta formado por diez colectas y se divide en cuatro subgrupos. Este grupo tiene colectas con semillas de forma ovoide, de color negro y textura de suave a áspera. En el subgrupo IIA formado por las colectas OXC04, JMM10, OXC05 y CHE12 que presentan similitud de 0.8 unidades, se caracteriza por tener semillas medianas, con el mayor peso de semilla individual y menor grosor de testa. El subgrupo IIB se formó por la colecta JMM09 que se caracteriza por tener las semillas de mayor longitud, mayor anchura y espesor, además es una colecta con semilla de tamaño grande. El subgrupo IIC se forma por las colectas PET07, OXC01, FCP13 y PET11, se caracteriza por tener semillas pequeñas de color negro, mientras que el subgrupo IID está formado por la colecta HAL14 que es el único material de color negro que presenta semillas de textura suave. El grupo III está formado por tres colectas PET08, HEC02 y CHE06 que son similares por presentar semillas con longitud, grosor, anchura, espesor y peso de 100 semillas. El grupo IV está formado por la colecta HEC03 que se distingue por tener la semilla de mayor tamaño y de color crema.

Determinación del contenido mineral

El análisis de varianza para el contenido mineral en las semillas detecto diferencias significativas (p≤ 0.05) en todos los elementos cuantificados en las colectas (Tabla 5). La colecta OXC04 fue la de mayor contenido de Ca, Mn, Fe y Zn. Mientras que la colecta PET15 fue la que tuvo las concentraciones más bajas en los minerales determinados. La concentración de K fluctuó entre 219.2 y 1004.6 mg kg⁻¹ con promedio de 631.17 mg kg⁻¹; mientras que el Ca osciló entre 125.5 y 468.3 mg kg⁻¹. En tanto que el Mn estuvo en una concentración de 2.3 a 8.9 mg kg⁻¹. Para el contenido de Fe, las colectas OXC04, OXC05 y PET07 tuvieron las mayores concentraciones con 34.5, 27.5 y 22.5 mg kg⁻¹, respectivamente. Mientras que el contenido de Zn oscilo entre 2.8 y 15.0 mg kg⁻¹, presentando los mayores valores las colectas HEC02 y HEC03 (Tabla 5).

Diversidad fenotípica

Los resultados indican que las semillas de frijol caupí presentan diversidad fenotípica, predominando semillas de forma ovoide con textura suave. Lo cual es similar a lo reportado por ^{Doumbia et al. (2013}) al caracterizar colectas de frijol caupí, pero difiere con ^{Stoilova y Pereira (2013)} quienes reportan 44% de semillas con texturas suaves y 56% ásperas. Esto se puede deber a que la región de colecta está fuertemente influenciada por el mercado local y los productores siembran las semillas que mejor aceptación tienen. Al respecto, se sabe que los consumidores prefieren el frijol caupí con textura áspera, porque absorbe agua con mayor rapidez y presentan menor tiempo de cocción; además, es más fácil quitar la cubierta de semilla de textura rugosa cuando se procesan los granos en algunos productos alimenticios (^{Muñoz-Velázquez et al. 2009}, ^{Boukar et al. 2013}).

El color de la semilla es una característica ligada al consumidor, que influye sobre la selección de los genotipos que cultivan los productores (^{Dugje et al. 2009}). Al respecto se encontró que el 80% de las colectas tuvieron semilla de color negro, debido que en el sureste de México se prefiere consumir frijoles con este color (^{Rodríguez et al. 2010}), pero también se encontraron de color crema y blanco como las colectas HEC03 y PET08, que puede ser una alternativa para mercados en el centro y norte de México, así como para mercados internacionales, donde se prefiera consumir frijol caupí de color claro (^{Timko y Singh 2008}). Al respecto, ^{Martínez-Castillo et al. (2008)} mencionan que la preferencia de los consumidores por algunos colores, pone en riesgo de erosión genética a la especie, ya que provoca que algunos genotipos se pierdan por desplazamiento de materiales con atributos deseables, reduciendo la diversidad y por lo tanto, de la especie, por lo que es importante conservar genotipos con genes que pueden ser utilizados en el mejoramiento de la especie.

El peso individual de las semillas del frijol caupí oscila entre 0.08 y 0.32 g (^{Kaptso et al. 2008}), por lo que el 93% de las colectas están dentro de este rango, mientras que el 7% restante está por debajo del valor mínimo. Sobre lo mismo, ^{Ogle et al. (1987)} clasificaron las variedades de frijol caupí en cuatro categorías con base en el peso de 100 semillas, considerando como semillas pequeñas aquellas con peso menor a 15 g, semillas medianas de 15.1 a 20 g, semillas grandes de 20.1 a 25 g y semillas muy grandes con peso superior a 25 g. De acuerdo con la clasificación anterior el 53% (ocho colectas) se clasifican como semillas pequeñas, el 40% (seis colectas) como semillas medianas y 7% (una colecta) como semillas grandes. Esta variabilidad de tamaños en semillas de frijol caupí se puede deber a que no es una característica importante para el consumidor mexicano al momento de seleccionar el tipo de frijol, dado que las características de mayor influencia son el color, olor después de cocinarse, sabor y tiempo de cocción (^{Guzmán et al. 2009}, ^{Rodriguez et al. 2010}). Las colectas estudiadas tienen longitud entre 6.26 y 9.56 mm, lo que coincide con lo reportado por ^{Kabas et al. (2007)} quienes reportan valores entre 5.5 y 9.0 mm, presentando la colecta HEC09 la mayor longitud. El tamaño de la semilla de frijol caupí es un criterio que puede determinar el uso final en el mercado, por ejemplo las variedades con semillas grandes son preferidas para enlatado (Hen- shaw 2008). Por otra parte es importante para el productor, debido a que semillas de mayor tamaño tienen mayor rendimiento. En cuanto al diámetro medio geométrico y diámetro medio aritmético la colecta HEC03 obtuvo los mayores valores, al ser la colecta con semillas de mayor tamaño. Al respecto ^{Rojas-Barahona y Aristizábal (2011)} mencionan que la humedad genera un dilatamiento de las estructuras celulares aumentando el tamaño del mismo. Para la esfericidad de las semillas, todas las colectas presentan valores cercanos a los reportados para la geometría de un cubo (0.80%) y distantes de los valores de geometría cilíndrica (0.87) y esférica (1.0%) (^{Bayram 2005}), rasgo que es importante para los equipos de clasificación y control de calidad en la industria agroalimentaria (^{Vizcarra et al. 2017}).

El grosor de la testa es una característica que puede ayudar en el manejo de postcosecha de las semillas, especialmente para el tiempo de conservación, debido a que las variedades con testa delgada se agrietan y se rompen fácilmente, mientras que las semillas con testa más gruesa presentan mayor resistencia a ataques por plagas (^{Ayala et al. 2006}), por lo tanto, la colecta PET15 que obtuvo el mayor grosor de testa, puede ser una alternativa para su conservación por mayor tiempo. Por otra parte, las colectas JMM10 y CHE12 fueron las de menor grosor de testa, por lo que pueden ser preferible para el consumidor debido a la relación que tiene esta característica con el tiempo de cocción.

Los cuatro grupos definidos muestran que la variación no está ligado al lugar de procedencia de la semilla, ya que en cada grupo se encuentran colectas de los diferentes estados de la península, lo que puede deberse a que los productores por lo general intercambian semillas entre ellos o en otros casos compran las semillas en mercados locales o ferias de semillas (^{Dzib-Aguilar et al. 2016}). También los productores acostumbran sembrar dos o más tipos de semillas por ciclo del cultivo. La colecta PET15 y HEC03 se agruparon solas en el dendograma, debido a que presentaron características diferentes de las otras colectas, la colecta PET15 tiene la semilla de menor peso y longitud, mayor grosor de testa, de color rojo y la única de forma romboide. Mientras que la colecta HAC03 es la de mayor peso, anchura y espesor, además es la única colecta de color crema. Por otro lado, debido a que los grupos fueron formados en base con las características fenotípicas, y no con base en los sitios de origen, es un indicativo de que los genotipos comparten características muy cercanas aumentando así la diversidad genética de la especie en la región.

Determinación del contenido mineral

El análisis estadístico presenta diferencias significativas (p≤ 0.05) entre colectas, lo que confirma la diversidad genotípica. Entre los materiales analizados, las colectas con semillas grandes presentaron mayor contenido de minerales, debido a su mayor capacidad para almacenar nutrientes (^{Ortega-David et al. 2010}). Pero, los resultados obtenidos son inferiores a lo reportado en otros estudios (^{Timko y Singh 2008}, ^{Boukar et al. 2011}, ^{Guillén-Molina et al. 2016}). La variabilidad en la concentración de minerales de las semillas locales de frijol caupí, puede asociarse con factores como el genotipo, características morfológicas, condiciones edafoclimáticas y las prácticas culturales que los agricultores realizan durante el ciclo de cultivo (^{Astudillo y Blair 2008}, ^{Chavez-Mendoza y Sanchez 2017}), las diferencias de las colectas también puede deberse al método de análisis (^{Espinoza-García et al. 2016}).

La baja concentración de Ca en las colectas, posiblemente se deba a la dependencia que tiene con compuestos como el oxalato y en menor medida al contenido de fítato, que como consecuencia no permite que el elemento tenga buena biodisponibilidad para el consumidor (^{Moraghan et al. 2006}). El contenido de Mn es inferior a lo reportado por ^{Carvalho et al. (2012)}. Para el contenido de Fe, la colecta OXC04 tuvo la mayor concentración con 34.5 mg kg⁻¹, los cuales no son suficientes para satisfacer los requerimientos de la población que consume esta especie como alimento básico; al respecto ^{Timko y Singh (2008)} mencionan que se requieren concentraciones de 48 a 79 mg kg⁻¹ de Fe en las semillas de frijol caupí para considerarse como alimento autosuficiente. Pero la concentración de la colecta OXC04 es similar a algunos genotipos de frijol común (Phaseolus vulgaris) que se consumen en México (^{Chavez-Mendoza y Sanchez 2017}), por lo que puede ser una alternativa para el consumidor.

El contenido de zinc es menor en un 224 y 227.3% a los reportados en variedades criollas colectados por ^{De Paula et al. (2016)} y ^{Muranaka et al. (2015)}. Al respecto se sabe que la concentración de Zn en las semillas depende de la disponibilidad del elemento en el suelo y está relacionado con el pH. Cuando el pH del suelo es superior a 7.0 el Zn disponible disminuye de 30 a 45% (^{Gupta et al. 2016}); al respecto en la Península de Yucatán los suelos presentan pH superior a 6.5 (^{Borges-Gómez et al. 2008}, ^{Medina et al. 2009}), lo que puede estar correlacionado con la deficiencia de Zn en las semillas.