Introducción

Biodiversity International, conocida desde 1974 hasta 1991 como International Board for Plant Genetic Resources (IBPGR) y desde 1991 hasta el 2006 como International Plant Genetic Resources Institute (IPGRI), es una organización global dedicada al desarrollo y la investigación. La misma se ha encargado de desarrollar una metodología estándar para las listas de descriptores de plantas desde 1976, con la necesidad de crear un sistema universal para el manejo de datos de los recursos genéticos vegetales. Es así como se desarrollaron los 3 grandes tipos de descriptores con los que se cuenta desde el 2004: a. descriptores de cultivo, b. descriptores de pasaporte para cultivos múltiples (MCPD) y c. descriptores para tecnologías de marcadores genéticos. Además, el descriptor de cultivo se subdivide en 5 tipos: a. descriptores de pasaporte, b. descriptores de manejo, c. descriptores del sitio y medio ambiente, d. descriptores de caracterización y e. descriptores de evaluación (^{Gotor et al. 2008}).

Biodiversity International (2007) y ^{Varela et al. (2015}) definen un descriptor como la característica mínima de una planta que puede ser medible o descrita, con el objetivo de asignarle una clasificación. El desarrollo y uso de descriptores varietales tienen como fin alcanzar la caracterización de la mayor biodiversidad de plantas, por medio de una base estándar que facilite la recolección, almacenamiento, acceso y la interpretación de información por parte de sus usuarios. Para cada descriptor o carácter, se debe identificar al menos alguno de los siguientes valores: alta heredabilidad, alto valor taxonómico, alto valor agronómico, baja complejidad de medición y que posean pequeña variación dentro de las muestras (^{Valdés-Infante et al. 2012}).

Los descriptores de caracterización de cultivo se refieren al estudio morfológico y son el primer paso, el más simple y el más efectivo, para la caracterización del germoplasma de un cultivo (^{Ran et al. 2017}). De preferencia, se incluyen en el descriptor caracteres altamente heredables, que puedan emplearse como descriptores discriminantes, es decir, caracteres que pueden diferenciar entre una accesión y otra (Biodiversity International 2007).

Esta caracterización morfológica es vital en la identificación de especies y variedades (^{Valdés-Infante et al. 2012}, ^{Ran et al. 2017}, ^{Das y Kumar 2014}), la eliminación de duplicados en bancos de germoplasma (Ran et al. 2017, Das y Kumar 2014), la creación de catálogos de cultivares (Valdés-Infante et al. 2012), clave para proyectos de mejoramiento genético (Valdés-Infante et al. 2012, ^{Araújo et al. 2012}, ^{Rodríguez et al. 2008}) y fundamental en la industria de creación de máquinas relacionadas con labores agrícolas y agroindustria (Rodríguez et al. 2008), entre otros. Sin embargo, a pesar de su importancia, es larga la lista de especies que no cuentan con una caracterización que permita ser aprovechadas o mejorar su producción.

El cas (Psidium friedrichstalianum), pertenece a la familia Myrtaceae, de la cual, se han estudiado alrededor de 133 géneros, sin embargo, la caracterización taxonómica y botánica dentro del género Psidium, no ha incluido a dicha especie hasta el momento (^{Rivero-Maldonado et al. 2012} y Rivero-Maldonado et al. 2016).

El cas es un árbol frutal originario de América Central y Colombia. Su distribución va desde el sur de México hasta Venezuela y Ecuador (Govaerts et al. 2008). También se le conoce en la India, Cuba y Hawai (^{León 2000}, ^{Baraona 2000}). El cas ha sido un árbol común en patios y lotes del Valle Central y otras regiones de Costa Rica (^{Rojas-Rodríguez y Torres-Córdoba 2013}), pero del cual se cuenta con poca información histórica de establecimiento y producción, a pesar de ser un país donde la fruta ha tenido gran difusión.

En Costa Rica el cas ha estado ligado a la preparación de bebidas, helados y postres, y su producción ha aumentado en la última década con plantaciones distribuidas en 3 zonas principales: Pococí, Puriscal y Paraíso, que en conjunto representan un 90% de la producción nacional (Vargas Sáenz 2014 citado en ^{Sayago y Álvarez 2018}). Los árboles han sido originados en su mayoría de semillas, por lo que es de esperar que haya variabilidad genética entre ellos (Barahona 2000). Incluso, ^{Bogantes-Arias y Mora-Newcomer (2010}) mencionan otras variantes de cas que existen en el país, el “cas brasileño” introducido desde Sur América y el “cas arrayán” presente en uno de los bancos de germoplasma del CATIE en Turrialba.

El cas es una oportunidad agrícola gracias al esfuerzo de productores que han visto el potencial de esta planta y se han encargado de expandir su producción en la última década en diferentes cantones del país (Vargas Sáenz 2014 citado en ^{Sayago y Álvarez 2018}). Tiene la ventaja de ser un cultivo nativo que se encuentra a lo largo de todo el país y por lo tanto puede inferirse que esté adaptado o al menos sea tolerante a la variación de condiciones edafoclimáticas y problemas fitosanitarios presentes en el territorio. Su establecimiento fue motivado por el potencial alimenticio de la fruta y en su momento se previó una creciente demanda (OFI/CATIE 2000, ^{Baraona 2000}), aspectos que se mantienen en firme. Al ser un árbol y llegar a alcanzar los 10 metros de altura, puede ser utilizado como parte de sistemas agroforestales o asociado con otros cultivos, como se ha manejado en el país, por lo que promueve un enfoque de sistema productivo ambientalmente sostenible o amigable, acorde con lo que el país ha impulsado con sus políticas de protección ambiental. Sin embargo, existe un vacío de información sobre esta especie, de la cual se conocen solamente generalidades botánicas y vaga información de su manejo agronómico, lo que limita su aprovechamiento.

Para iniciar con la caracterización de esta planta, se requiere la aplicación base de una herramienta para una descripción morfológica de las plantaciones presentes en el país. En este caso, la aplicación de un descriptor varietal permitiría con el uso de parámetros estandarizados, la comprensión y uso de los resultados a nivel global (^{Valdés-Infante et al. 2012}). La información recopilada con una lista de descriptores para el cas en Costa Rica se convertiría en el fundamento para identificar la diversidad de la especie y aquellas características discriminantes dentro de la misma, para contribuir a un buen manejo, conservación y aprovechamiento de su germoplasma. Dicha información se convierte en provecho de los especímenes más productivos, con mejores valores nutricionales, con resistencia a plagas y a factores abióticos, al procurar un sistema productivo más eficiente. Por lo anterior, el objetivo de esta investigación fue validar descriptores por medio de análisis bibliográfico y visitas de campo para caracterizar morfológicamente 5 materiales de cas en Costa Rica.

Materiales y métodos

El trabajo se enfocó en desarrollar un descriptor varietal que permitiera describir fenotípicamente las plantas de cas. Se llevó a cabo una revisión de los trabajos realizados por ^{Ran et al. (2017}), ^{Sharma et al. (2010}), ^{Rodríguez et al. (2008}), ^{Sánchez-Urdaneta et al. (2008}), ^{Pérez et al. (2016}), ^{Rodríguez-Medina et al. (2010}), ^{Kareem et al. (2018}), ^{Puppo et al. (2014}), ^{Valdés-Infante et al. (2012}), ^{Hernández-Delgado et al. (2018}) y Sánchez-Urdaneta y Peña-Valdivia (2011) sobre los descriptores y caracterizaciones de especies de la familia Myrtaceae. De este análisis bibliográfico se seleccionaron las características morfológicas que resaltaban como descriptores descriminantes o que por su importancia agronómica deben incluirse en los descriptores varietales.

Adicionalmente, se procuró la descripción fenotípica de 5 accesiones de cas criollo costarricense, realizada entre setiembre y diciembre del 2020, mediante la lista de descriptores propuesta. Se utilizaron 5 fincas en donde se cultiva la planta, ubicadas en diferentes zonas de Costa Rica: Finca Cervantes (Cervantes de Cartago), Finca Experimental Santa Lucía (Barva de Heredia), Finca Nacho (Escazú de San José), Finca Bello Horizonte (Escazú de San José) y Finca Experimental Diamantes (Guápiles de Limón).

El muestreo se delimitó de acuerdo con la cantidad de árboles presentes en cada finca, de esta manera se registraron 5 unidades observacionales cuando la finca albergó entre 20 a 40 árboles, 8 unidades observacionales cuando fueron de 41 a 70 árboles, 10 unidades cuando se tuvieron de 71 a 100 árboles y 15 unidades cuando se contaba con más de 100 árboles. Los árboles se seleccionaron de manera aleatoria en las fincas Diamantes y Santa Lucía donde unicamente se realizó muestreo de hojas, ya que no había flores ni frutos; en las demás fincas se hizo una preselección de los árboles que tuvieran frutos y presencia de flores o brotes florales, para luego hacer una selección aleatoria y obtener las unidades muestrales del estudio.

De esta manera cada árbol de los 50 analizados se convierte en una unidad como muestra de cada finca y una unidad observacional en la totalidad del estudio. En todo caso, cada órgano de la planta estudiado se considera una unidad observacional.

Para la medición de los descriptores seleccionados se utilizaron instrumentos con escalas avaladas por el Sistema Internacional de Unidades (SI) y las abreviaturas de las unidades de medición aparecen entre corchetes al lado de cada descriptor, según corresponde. Se hizo uso de fotografías tomadas con una resolución 3264 x 2448 pixeles (8 MP) y del programa Just Color Picker para la clasificación de colores en código RGB, con la intensión de disminuir el sesgo en el resultado por la percepción del ojo humano.

Las medidas de longitud fueron realizadas con vernier (± 0,01 mm), excepto la circunferencia del tallo que se midió con una cinta métrica (± 0,01 cm). Para las mediciones de peso se utilizó una balanza digital electrónica SF-400 (± 1 g) y para la toma de fotografías se utilizó una cámara con resolución de 3264 x 2448 pixeles (8 MP).

Cada muestra fue identificada para su posterior evaluación, para la cual no se dejó pasar más de 24 horas desde una vez extraída la muestra hasta realizar las respectivas mediciones. Las flores necesitaron ser almacenadas para su transporte en una hielera con hielo y de esta manera mantenerlas en buen estado, ya que, en condiciones normales después de minutos de ser cortadas del árbol, comienza a darse absición de sus estambres. Los frutos utilizados tuvieron un máximo de 5 horas de caídos del árbol y en algunos casos para completar la muestra fue necesario tocar y botar del árbol los frutos que estuvieran a punto de caer. De esta forma se trató de homogenizar la edad de los frutos y su estado fisiológico.

Las variables cualitativas: forma de la hoja, forma del fruto y uniformidad del color de la pulpa, fueron detalladas como a continuación: la forma de la hoja se determinó como elíptica para todas aquellas hojas que tengan una relación longitud de la hoja / ancho de la hoja menor o igual que 2,35 y lanceolada para todas aquellas hojas que tengan una relación de longitud de la hoja / ancho de la hoja mayor que 2,35. En el caso de la forma del fruto se clasificó como achatado cuando su relación longitud del fruto / diámetro del fruto fue menor o igual que 0,95; redondo si la relación longitud del fruto / diámetro del fruto fue mayor que 0,95 y menor que 1,05 y elongado si la relación longitud del fruto / diámetro del fruto fue mayor o igual que 1,05. Para la uniformidad del color de la pulpa se tomó como base la siguiente distribución: alta si existía uniformidad mayor o igual al 80% del fruto, media cuando fuera mayor o igual al 60% y menor que el 80% y baja cuando hubo menor que un 60% de uniformidad de color de pulpa en el fruto.

El análisis estadístico se realizó a partir de la separación de los datos cuantitativos, cualitativos y los datos cuantitativos que resultaron de la evaluación de colores. Se utilizaron los programas InfoStat 2018 para estudiantes versión 2017.1.2 y Excel 2016 versión 16051.13530.20316.0 para el procesamiento de datos. El análisis de los datos cuantitativos y colores se realizó por medio de tablas resumen en las que se incluyeron la media, desviación estándar (DE), el coeficiente de variación (CV), máximo (máx.) y mínimo (mín.) de cada variable. Para las variables cualitativas se hizo uso de las tablas de frecuencia como herramientas de análisis estadístico.

Resultados y discusión

Lista de descriptores del cas criollo costarricense. A partir de la literatura se conformó una lista de descriptores para la caracterización morfológica del cas criollo costarricense, la cual se detalla en la Tabla 1. La lista de descriptores está compuesta por 28 variables cuantitativas y 18 variables cualitativas. Dentro de las variables cuantitativas se consideran los descriptores de colores que fueron analizados con datos numéricos por medio del código de color RGB, como son: color del haz de la hoja, color del envés de la hoja, color de la piel del fruto, color de la pulpa y color de la flor abierta.

En la Tabla 1 se incluye el descriptor y el valor obtenido para la caracterización morfológica del cas criollo costarricense. En el caso de las variables cuantitativas, los valores del cuadro son las medias de los resultados alcanzados durante la caracterización morfológica de las 5 accesiones de cas criollo costarricense.

Resultados ilustrados obtenidos en la evaluación de descriptores morfológicos para el cas criollo costarricense

1- Árbol. Los árboles de cas son de copa globosa. El 84% de los árboles del estudio presentaron hábito de crecimiento extendido. Solamente en una de las fincas se observó en la mayoría de los árboles un hábito de crecimiento semierecto, debido probablemente a la competencia por luz con las plantas de banano (^{Figura 1.1}).

Figura 1.  Arquitectura del árbol. Figura 1.1. Hábito de crecimiento del árbol. 

2- Hoja. El cas criollo costarricense presenta un llamativo color rojizo al desarrollar nuevos brotes. Estos tonos rojos en las hojas inmaduras son especialmente evidentes cuando se realizan las podas (^{Figura 2.}1). A medida que las hojas maduran se tornan de color verde. El haz de las hojas es de un color verde más oscuro (^{Figura 2.2}) que el color verde del envés de las hojas (^{Figura 2.3}).

Figura 2 Estructura y coloración de la hoja. Figura 2.1. Color del brote joven. 

Figura 2.2 Color del haz de la hoja [RGB]. 

Figura 2.3 Color del envés de la hoja [RGB]. 

Las hojas mostraron siempre una filotaxia opuesta (^{Figura 2.7}). En un 91% la forma de la hoja del cas fue elíptica y en 9% de las muestras se tuvo forma lanceolada (^{Figura 2.4}). Su base varió entre obtusa en un 90% y redondeada en un 10% de las muestras (Figura 2.4) y su ápice siempre apiculado (^{Figura 2.5}).

Figura 2.4 Forma de la hoja. 

Figura 2.5 Forma de la base de la hoja. 

Figura 2.6 Forma del ápice de la hoja. 

Figura 2.7 Filotaxia. 

En ninguna unidad observacional se detectó pubescencia en el haz o el envés de la hoja (^{Figura 2.8}), el margen de la lámina foliar fue siempre entero (^{Figura 2.9}) y la superficie de la hoja lisa por sus nervios foliares poco profundos (^{Figura 2.10}).

Figura 2.8 Pubescencia de la hoja. 

Figura 2.9 Margen de la lámina foliar. 

Figura 2.10 Superficie de la hoja. 

3- Flor. La flor de 5 pétalos (^{Figura 3.3}) de color blanco a grisáceo (^{Figura 3.2}) mostró en todos los casos pistilo y estambres, por lo que se clasifica como una flor hermafrodita (^{Figura 3.}1), con las anteras de los estambres en todas las muestras por debajo de el estigma del pistilo (^{Figura 3.4}).

Figura 3 Morfología floral. Figura 3.1. Tipo de flor. 

Figura 3.2 Color de la flor abierta [RGB]. 

Figura 3.3 Número de pétalos. 

Figura 3.4 Posición de las anteras en relación con el estigma. 

4- Fruto. El fruto del cas criollo costarricense es fragante y presentó una superficie lisa en el 82% de las unidades observacionales, con los restantes frutos rugosos (^{Figura 4.5}). Su forma en un 86% de las muestras fue achactado, es decir con mayor diámetro que largura en el fruto (^{Figura 4.}1). Su ápice apareció de forma truncada, prácticamente plano (^{Figura 4.2}), en la posición central del fruto con una areola donde se encontraba el caliz, el cual muchas veces conserva (^{Figura 4.4}). La base en un 100% fue cóncava, por la depresión generada donde estaba insertado el pedúnculo (^{Figura 4.3}).

Figura 4 Morfología del fruto. Figura 4.1. Forma del fruto. 

Figura 4.2 Forma del ápice del fruto. 

Figura 4.3 Forma de la base del fruto. 

Figura 4.4 Posición del ápice del fruto. 

Figura 4.5 Rugosidad del fruto. 

El color de la piel del fruto depende de su grado de madurez (^{Figura 4.9}), el cual varió de color verde antes de empezar su proceso de maduración a color amarillo con la etapa de maduración finalizada (^{Figura 4.6}). El color de la pulpa también varió con la madurez del fruto, entre los colores blanco a crema (^{Figura 4.7}) y mantuvo una uniformidad en su color generalmente alta (^{Figura 4.8}).

Figura 4.6 Color de la piel del fruto [RGB]. 

Figura 4.7 Color de la pulpa [RGB]. 

Figura 4.8 Uniformidad del color de la pulpa. 

Figura 4.9 Grado de madurez del fruto: 

Grado 1 = Fruto totalmente verde. Grado 2 = Fruto con inicio de quiebre de color y opaco.

Grado 3 = Frutos verde-amarillentos y con mayor brillo. Grado 4 = Frutos color amarillo-verdosos y brillantes. Grado 5 = Frutos de color amarillo y parches de color amarillo-verdosos. Grado 6 = Frutos amarillos y brillantes.Grado 7 = Frutos color amarillo intenso, pero opacos.

Conclusiones

Se desarrolló un descriptor varietal para la caracterización morfológica del cultivo de cas criollo costarricense a partir de los órganos de la planta, tallo, hojas, flores y frutos.

Se obtuvo una descripción fenotípica de cas criollo costarricense en 5 fincas ubicadas en Cartago, San José, Limón y Heredia. En la finca Cervantes se logró hacer la descripción completa de todos los órganos de las plantas a partir del uso de los descriptores y protocolo propuestos.

El análisis estadístico de la caracterización del cas criollo costarricense evidenció variabilidad en las variables cuantitativas analizadas dentro de los árboles y uniformidad en las variables cualitativas analizadas.

Las variables cuantitativas como diámetro de la cavidad del cáliz, número de pétalos, relación longitud / diámetro del fruto, largo del pistilo, relación longitud / ancho de la hoja, número de estambres, ancho de la hoja, diámetro del fruto y longitud del fruto son características que podrían actuar como descriptores discriminantes para el cas criollo costarricense.

Las variables longitud del pedicelo, peso promedio por semilla, peso de fruto sin semillas, relación peso de semillas + endocarpio / peso de fruto, peso del fruto, peso de semillas + endocarpio y número de semillas por fruto son las variables que presentaron mayor variabilidad según lo estudiado.

Es importante en nuevas caracterizaciones de cas incluir variables como grados brix, acidez, forma del tallo del brote joven, forma del botón floral, forma del pedicelo y forma del pedúnculo.

Además, es importante crear por medio de imágenes, cuadros separados en los cuales se puedan apreciar los cambios de la manifestación de las características fenotípicas del cas en el tiempo, a medida que se da su crecimiento y desarrollo, para apreciar los fenómenos de transformación morfológica que se da en sus diferentes órganos.