Introducción

El frijol (Phaseolusvulgaris L.) es un componente básico de la dieta en Costa Rica, donde el 97% de la población lo consume (^{Rodríguez-González y Fernández-Rojas 2015}). Su cultivo se ubica principalmente en los cantones de La Cruz, Upala, Los Chiles, Pérez Zeledón y Buenos Aires, en un rango de altitud que varía entre los 40 y 750 msnm. Su producción está principalmente en manos de pequeños productores, con explotaciones menores a las 5 ha (^{Hernández-Fonseca 2009}b).

Los productores de frijol enfrentan varias limitaciones que afectan el rendimiento del cultivo, entre ellas los patógenos, las condiciones climáticas adversas como exceso o ausencia de precipitaciones, y altas temperaturas y problemas edáficos. En zonas bajas e intermedias, menores a 1000 msnm, las enfermedades de origen fungoso más frecuentes y problemáticas en Costa Rica son la mancha angular, causada por Pseudocercosporagriseola (Sacc.) Crous& Braun, y la mustia hilachosa, causada por Thanatephoruscucumeris (Frank) Dong (^{Hernández et al. 1999}, ^{Araya y Hernández 2003}). Sobre los 1000 msnm, en zonas más frescas, se presenta Colletotrichumlindemuthianum (Sacc. &Magn.) Scrib. (antracnosis), que puede llegar a ocasionar pérdidas hasta del 100% (^{Rosas et al. 2000}, Araya y Hernández 2003, ^{Singh y Schwartz 2010}). En los últimos 30 años, el nematodo Aphelenchoidesbesseyi Christie, causante del ''amachamiento'' se ha convertido un problema creciente en las zonas de producción (^{Chaves-Barrantes y Araya-Fernández 2012}, ^{Chaves et al. 2013}). Además, las larvas de los brúquidosAcanthoscelidesobtectusSay y Zabrotessubfasciatus Boheman, también pueden afectar la calidad del grano y causar pérdidas considerables (hasta 35%) durante el almacenamiento (^{Ishimoto y Chrispeels 1996}, ^{Miklaset al. 2006}, ^{Singh y Schwartz 2011).}

Los suelos donde se siembra frijol en Costa Rica, son predominantemente ultisoles de baja fertilidad, con niveles de fósforo (P) menores a 10 ppm (^{Hernández-Fonseca 2009}a). Además, en zonas con altitudes iguales o mayores a 1200 msnm, en especial hacia el este y norte del Valle Central, en las faldas de los volcanes y algunas áreas del cantón de Coto Brus, se siembra frijol para autoconsumo y para aprovechar las podas del café (^{González et al. 1986}, ^{Araya y Zamora 1988}). En estos lugares, predominan los suelos de tipo andisol, cuya arcilla alofana es capaz de fijar entre el 70 y 95% del fósforo (^{Alvarado et al. 2001}).

La deficiencia de fósforo es considerada como una de las mayores limitantes para la productividad de los cultivos, en especial en los trópicos y subtrópicos (^{Ramaekerset al. 2010}) y en el caso de frijol se estima que un 50% del área cultivada a nivel mundial sufre de esta problemática (^{Beebeet al. 2009}). La manera más eficiente para aminorar el problema de fertilidad por bajo nivel de fósforo, es la aplicación de fertilizantes con alto contenido de este nutriente. Sin embargo, el costo económico y ambiental, supone poca viabilidad de esta opción para las condiciones de producción de los pequeños productores de frijol en los países en desarrollo (Beebeet al. 2006). Además, se estima que las reservas de fósforo a nivel mundial podrían acabarse en los próximos 60-80 años (^{Beebeet al. 2006}).

La identificación y el uso de genotipos más eficientes en la adquisición y utilización del fósforo, es la mejor estrategia para la producción de frijol en suelos con bajos niveles de este nutriente (^{Beebe 2012}, ^{Assefaet al. 2019}). También reduce la dependencia de los productores del uso de fertilizantes (^{Singh et al. 2003}). La capacidad de explorar un mayor volumen de suelo en ambientes con niveles limitantes de fósforo, varía entre genotipos y es heredable (^{Mourice y Tryphone 2012}). Los progresos en mejoramiento genético se han logrado con genotipos que presentan mayor cantidad de raíces basales y con ángulos de inserción más rectos, mayor abundancia de raíces adventicias y mayor densidad de raíces laterales (^{Lynch 2019}, ^{Camilo et al. 2021}). Recientemente se han identificado genotipos mesoamericanos de grano negro tolerantes a bajo P como SEN 56 y NCB 226 (^{Smith et al. 2019}), sin embargo, en Costa Rica la investigación con énfasis en baja fertilidad data de la década de los 90. El objetivo del presente trabajo fue describir el proceso de desarrollo y las características agronómicas de la variedad UCR 55.

Materiales y métodos

La línea NJBC-20601-1-CM(71V) (UCR 55) proviene del cruzamiento triple NAB 44 // ROS 24 / G 13689, realizado por el Programa de Frijol del Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT), en Palmira, Valle, Colombia (N 03°30', O 76°21', 965 msnm). Fue introducida a Costa Rica en mayo de 1993, en un grupo de 45 poblaciones F₂ procedentes del CIAT, para la búsqueda de tolerancia a bajo fósforo, y resistencia a T. cucumeris y C. lindemuthianum. Durante el segundo semestre de 1993, las poblaciones F₂ se sembraron en la Estación Experimental Agrícola Fabio Baudrit Moreno (EEAFBM) de la Universidad de Costa Rica, localizada en Alajuela, Costa Rica y otras localidades (Tabla 1). El manejo agronómico de las poblaciones no incluyó aplicación de fungicidas y con base en el método masal de una vaina por planta, se seleccionaron 67 familias F₃.

En el primer semestre de 1994 se evaluaron las 67 familias F₃ en El Estero de Puriscal y en el segundo semestre en la EEAFBM en Alajuela. Mediante la escogencia de una vaina por planta, se obtuvieron 375 selecciones individuales F₄, que fueron evaluadas en El Estero de mayo a julio de 1995. De ellas, se avanzaron 10 líneas promisorias F₅, que no mostraron incidencia de C. lindemuthianum y P. griseola (Tabla 2).

En 1996 en la Sub Estación Experimental Fraijanes (SEF) de la Universidad de Costa Rica, se evaluaron las 10 líneas promisorias F₅ seleccionadas en Puriscal (Tabla 1). Se sembraron parcelas de 250 m² en un terreno con suelo andisol y sin la adición de insumos. Se seleccionó la línea NJBC-20601-1-CM(71V), por su productividad y resistencia a C. lindemuthianum y P. griseola, y se incluyó en el Ensayo Nacional de Adaptación y Rendimiento (ENAR).

Durante 1997 y 1998, la línea NJBC-20601-1-CM(71V) (UCR 55) fue evaluada en el Ensayo Nacional de Adaptación y Rendimiento (ENAR). Este experimento estuvo conformado por 16 genotipos en 1997: 12 líneas promisorias, la variedad Guaymí (^{Hernández-Fonseca y Araya-Villalobos 2009}) como testigo nacional de grano negro, la variedad Chirripó Rojo (^{Hernández-Fonseca y Araya-Villalobos 2009)} como un testigo nacional de grano rojo, y 2 testigos locales, uno de grano negro y otro de grano rojo, que variaron según la localidad donde se sembró el ENAR. En 1998, se evaluaron 8 líneas promisorias, por lo que el total de genotipos evaluados fue de 12. Para el ENAR se evaluaron 10 localidades: Bijagua, Bijagual, Chánguena, Concepción, El Parque, El Estero, La Legua, La Vega, Tujankir, y Veracruz donde se sembraron un total de 17 experimentos. Se empleó un diseño de bloques completos al azar con 4 repeticiones, y la unidad experimental estuvo conformada por 6 hileras de 2,5 m de largo, separadas a 0,5 m. La reacción de las líneas de frijol del ENAR a los patógenos, fue evaluada con la escala estándar de 1 a 9 del Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT); donde 1 = sin síntomas visibles y 9 = síntomas de la efermedad muy severos (CIAT 1987).

En 1998, UCR 55 fue evaluada en el Vivero Histórico de Frijol Común, conformado por 31 genotipos: 7 líneas promisorias introducidas, 9 variedades comerciales liberadas antes de 1990, 5 variedades nativas de uso comercial, 5 líneas promisorias UCR y 5 variedades comerciales liberadas después de 1990. Este vivero fue sembrado en la EEAFB en Alajuela, en un terreno de baja fertilidad, con alta incidencia natural P. griseola, U. phaseoli, Chaetoseptoriasp., T. cucumeris y BGYMV, e inoculado con C. lindemuthianum. Para evaluar la reacción de los genotipos de frijol del Vivero Histórico a los patógenos, se empleó la escala estándar (^{CIAT 1987}).

La UCR 55 se evaluó en el Vivero para Baja Fertilidad y Factores Abióticos, conformado por 49 genotipos. Se sembró en las localidades de Fraijanes (01-06-1999) y Alajuela (06-10-1999), en 2 condiciones, con y sin adición de fósforo. En Alajuela se fertilizó con 50 kg.ha^-1 de P₂O₅ y en Fraijanes con 200 kg.ha^-1 de este fertilizante. Se empleó un diseño de látice 7x7 con 3 repeticiones. En Alajuela se sembró una hilera de 5,0 m por genotipo y en Fraijanes 2 hileras de 2,0 m y espaciadas a 0,6 m. Se inoculó 2 veces con una suspensión de conidios de C. lindemuthianum, (1x10⁶ conidios/ml) mientras que se trabajó con el inóculo natural de P. griseola, U. phaseoli, Chaetoseptoriasp. y BGYMV.

El 07 de octubre de 1999, se sembró también en la EEAFBM, Alajuela el Vivero de Líneas Avanzadas de Frijol (LINAF), conformado por 139 genotipos, incluido UCR 55, y que se evaluó bajo condiciones de baja fertilidad (suelo con <10 ppm de P, sin adición de fertilizante en un período de 5 años y con rotaciones maíz-frijol), inoculación de C. lindemuthianum e incidencia natural de P. griseola, U. phaseoliyChaetoseptoriasp. La unidad experimental fue una hilera de 2,0 m de largo espaciada a 0,6 m, con una repetición por genotipo.

La fase de validación comercial de UCR 55 inició en mayo de 1999 y se sembraron parcelas en Concepción, El Estero, El Parque, Fraijanes y Veracruz. Este cultivar se evaluó junto con la variedad Bribrí (^{Hernández et al. 2001}, ^{Rosas et al. 2003}) y los testigos nacionales Guaymí y Chirripó Rojo. Además, entre mayo y julio del 2000 se llevó a cabo una prueba comercial, en los cantones de Puriscal, Mora y Aserrí. Para ello se sembraron parcelas de 1500 m² en las comunidades de Bajo Loaiza, Cedral, El Estero, La Fila y La Legua.

La UCR 55 fue evaluada en 15 localidades, 4 de ellas localizadas en las principales zonas de producción de frijol de Costa Rica. La altitud de los sitios de evaluación varió desde los 48 msnm en El Parque hasta los 1864 msnm en Cedral. Se cubrió todo el rango de altitud, edáfico, climático y de zonas de vida donde se ubica la producción comercial. Las áreas de siembra están localizadas en el bosque premontano muy húmedo (bmh-P) y el bosque húmedo tropical (bh-T) de acuerdo con las zonas de vida de ^{Holdridge (1978}). De 1993 al 2000, UCR 55 se incluyó en 6 viveros, 21 ensayos, 7 parcelas de validación y 5 parcelas comerciales, para determinar su resistencia a los patógenos, desempeño agronómico y potencial de rendimiento.

Los datos de rendimiento obtenidos en los distintos ensayos fueron analizados con los programas estadísticos Statistica 6.0 (StatSoft, Inc. 1984-2001) e Infostat/L (versión 2017) para determinar diferencias estadísticas a una p<0,05, mediante un análisis combinado para las distintas épocas de siembra y localidades. Mediante observaciones de campo se registró la fenología y también se hizo una descripción de las principales características morfológicas de la variedad UCR 55, según los descriptores indicados en las guías de ^{Muñoz et al. (1993}) y ^{Rosas etal. (2009}), información fundamental para distinguirla de otras variedades.

Resultados y discusión

La línea NJBC-20601-1-CM(71V) ingresó en 1993 a Costa Rica como una F₂ y después de ser evaluada y avanzada en las localidades de Alajuela, Puriscal y Fraijanes. En 1996, se incluyó como F₆ en el ENAR por su productividad y resistencia a C. lindemuthianum y P. griseola, con calificación de 3 en ambos casos, de acuerdo con la escala estándar de 1 a 9, del Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT 1987). En ese año, se bautizó como UCR 55, por provenir del proyecto de selección de líneas promisorias de frijol para baja fertilidad de la Universidad de Costa Rica.

En el ENAR, evaluado durante 1997 y 1998, la UCR 55 obtuvo un rendimiento promedio de 985 kg.ha^-1, que no difirió de los testigos nacionales de la época, Guaymí de grano negro y Chirripó Rojo de grano rojo, ni de la variedad de grano rojo Bribrí (Tabla 3), reconocida por su alto rendimiento (^{Hernández et al. 2001}). El desempeño de UCR 55 en las regiones Brunca y Huetar Norte, principales regiones de producción de frijol en Costa Rica (^{Hernández-Fonseca 2009}b), no difirieron de los testigos comerciales. Sin embargo, en la región Central, en la zona de Puriscal, UCR 55 aportó un rendimiento promedio superior a los testigos nacionales y a Bribrí. Además, generó una productividad estable durante los 2 años de evaluación, en contraste con la irregularidad mostrada en las localidades de las regiones Brunca y Huetar Norte.

En el Vivero para Baja Fertilidad y Factores Abióticos sembrado en Fraijanes, UCR 55 junto con DICTA 17, A 752, y G 11640, se evidenció el mayor rendimiento de los 49 genotipos evaluados sin la adición de fósforo, mientras que el mejor genotipo fue al que se le adicionó fósforo (Tabla 4). Alajuela UCR 55, no difirió del genotipo con mayor producción al agregarse fósforo. Su rendimiento fue igual al tercer mejor genotipo cuando no se agregó este nutriente. En todos los casos, el rendimiento de UCR 55 fue superior a la media del experimento (Tabla 4). Estos resultados demostraron la adaptación de la variedad UCR 55 a una condición de bajo fósforo y suelos volcánicos de tipo andisol como los de Fraijanes, localidad situada a una altitud de 1742 msnm.

Durante los ENAR realizados en El Estero, el Vivero Histórico y Vivero LINAF en Alajuela, UCR 55 mostró una alta resistencia a C. lindemuthianum(antracnosis), y su calificación, excepto en el Vivero Histórico de 1999, fue igual o menor 3 (Tabla 5). La resistencia a ese patógeno fue evidente en el Vivero para Baja Fertilidad y Factores Abióticos, sembrado Fraijanes en 1999 (Figura 1). La antracnosis es una enfermedad común en zonas de altitud media y alta (sobre 1000 msnm) y con temperaturas frescas, de 18 a 22°C (^{Araya-Fernández 2009}), por lo que UCR 55 se convirtió en una opción para áreas de producción con estas condiciones, usualmente situadas en la región Central de Costa Rica. Esta característica de la variedad, más su buen desempeño en condiciones de bajo fósforo, lograron explicar, los mayores rendimientos de UCR 55 en localidades alrededor o sobre los 1000 m de altura, como las de la zona de Puriscal, Alajuela y Fraijanes.

Figura 1  Reacción de la variedad UCR 55 (Phaseolusvulgaris L.) a la inoculación de conidios de Colletotrichumlindemuthianum (antracnosis) en el vivero para baja fertilidad y factores abióticos. Fraijanes, Costa Rica. 1999.  

Adicionalmente, UCR 55 presentó resistencia intermedia a Pseudocercosporagriseola y Thanatephoruscucumeris, con calificaciones menores a 6 en varios experimentos. En general, UCR 55 mostró igual o menor susceptibilidad que los testigos comerciales Guaymí y Chirripó Rojo, frente a estos 2 patógenos fungosos, que son los más comunes y responsables de pérdidas en rendimiento en las principales regiones productoras de Costa Rica. Al respecto, en estudios realizados en las localidades de Isla y Medellín de Bravo, Veracruz, y Tapachula, Chiapas, en México, UCR 55 se evidencia que mostró resistencia intermedia a P. griseola y a C. lindemuthianum con una calificación de 4 y resistencia a Uromycesappendiculatus (Pers.) Unger var. appendiculatus (roya) con una calificación de 2 (^{López-Salinas et al. 2006}). El grado de resistencia a C. lindemuthianum, P. griseola, y T. cucumeris mostrado por UCR 55, constata que bajo condiciones climáticas normales y buenas prácticas de manejo, que incluyen el uso de semilla de calidad, mínima labranza y un uso racional de fungicidas (^{Chaves-Barrantes y Araya-Fernández 2014}), los patógenos fungosos no deberían constituir una limitante para la obtención de buenos rendimientos con esta variedad.

El rendimiento promedio de UCR 55 durante la fase de validación, bajo el manejo del productor, fue de 1336 kg.ha^-1, y varió desde 620 hasta 2345 kg.ha^-1 (Tabla 6). Además, mostró poca adaptación en las localidades de altitudes menores a 750 msnm (Concepción, El Parque y Veracruz), donde su rendimiento fue igual o menor al testigo de grano negro Guaymí y a la variedad de grano rojo Bribrí, reconocida por su buen rendimiento en las condiciones de esas comunidades. Sin embargo, se evidenció que el rendimiento de UCR 55, en localidades con una altitud superior a los 1000 msnm, como El Estero y Fraijanes, duplicó al de Guaymí y al de Bribrí, indicativo de su buena adaptación a altitudes medias o altas, y a suelos con baja disponibilidad de fósforo. El buen rendimiento de UCR 55 en la zona de Puriscal durante 1999, se ratificó en la prueba comercial llevada a cabo en el 2000 en los cantones de Puriscal, Mora y Aserrí, donde obtuvo una producción de 883 kg.ha^-1 en La Legua, 1175 kg.ha^-1 en Cedral, 1867 kg.ha^-1 en Bajo Loaiza, 2162 kg.ha^-1 en El Estero y 2200 kg.ha^-1 en La Fila.

Uno de los parámetros de calidad más importantes del grano de frijol es su tiempo de cocción, y es un factor fundamental para la aceptación de una variedad por los consumidores e industriales (valor comercial), ya que representa economía en el tiempo de preparación y en la energía utilizada (^{Mora 1982},^{Pérez-Herrera etal. 2002}, ^{Corrêaet al. 2010}). Al respecto, la variedad UCR 55 mantuvo un tiempo de cocción menor a 80 min durante 150 días en condiciones de temperatura ambiente en Alajuela, en un experimento que evaluó el efecto del tiempo de almacenamiento sobre la calidad del grano (^{Oreamuno-Fonseca 2015}). UCR 55 logró mantener su grano dentro de la categoría de primera calidad durante un tiempo aproximado de 5 meses, según el Reglamento Técnico RTCR 384:2004 Frijol en Grano (^{MEIC etal. 2005}).

Con base en las condiciones en que fue evaluada y seleccionada, la variedad UCR 55 presentó un hábito de crecimiento indeterminado arbustivo (tipo II) y una arquitectura erecta y compacta. En altitudes iguales o menores a los 1100 msnm, alcanzó la floración entre los 33 y 36 días después de la siembra (dds), la madurez fisiológica entre los 65 y 70 dds, y la madurez de cosecha entre los 78 y 80 dds. En altitudes superiores a los 1700 msnm la floración se alcanzó entre los 55 y 60 dds, la madurez fisiológica entre los 91 y 99 dds, y la madurez de cosecha entre los 104 y 112 dds; debido a que la velocidad del crecimiento y desarrollo de las plantas está en función de la temperatura (^{Salysbury y Ross 1994}, ^{Hatfield y Prueger 2015}). Las flores de UCR 55 son moradas (Figura 2) y las vainas inmaduras verdes; además, al iniciar la maduración, las vainas adquirieron un jaspe morado en la sutura dorsal y al completarse, se tornan amarillo claro con jaspes morados (Figura 3). En ocasiones también presentan estrías moradas. Las vainas secas son de color crema (Figura 3). Adicionalmente se identificó que el promedio de semillas por vaina es de 6, con forma ovoide y color negro opaco al secarse (Figura 2). El peso promedio de 100 semillas fue de 19,4 g (al 14% de humedad).

Figura 2 .  Variedad UCR 55 (Phaseolusvulgaris L.). (A) Flor, (B) Semillas, Costa Rica, 2021.  

Figura 3  Variedad UCR 55 (Phaseolusvulgaris L.). (A) Vainas en inicio de madurez fisiológica, (B) Al completar la madurez, (C) Punto de cosecha. Costa Rica, 2021. 

A pesar de que la evaluación de la variedad UCR 55 finalizó en el 2000 con las pruebas comerciales, y ya han pasado más de 20 años desde las investigaciones, se identificó como el único cultivar con buena adaptación a suelos con bajo P y resistencia a C. lindemuthianum del que disponen los productores costarricenses. Las demás variedades de grano negro que se utilizan en la actualidad, como Brunca, Guaymí, Matambú y Nambí no fueron generadas para enfrentar esta limitante edáfica.

Semilla de la variedad UCR 55 puede ser obtenida en la Estación Experimental Agrícola Fabio Baudrit Moreno (EEAFBM) de la UCR.

Reconocimiento

La variedad UCR 55 es producto del trabajo conjunto entre la Universidad de Costa Rica (UCR) y el Ministerio de Agricultura y Ganadería (MAG) de Costa Rica, en colaboración con Programa de Frijol del Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT) en Colombia.