INTRODUCCIÓN
En Colombia, la fresa (Fragaria x ananassa Weston 1766) se ha convertido en un cultivo de interés económico debido a la alta demanda que existe en el mercado global. En el año 2013 esta fruta fue elegida por el Programa de Transformación Productiva (PTP) del Ministerio de Comercio, Industria y Turismo como uno de los frutales con mayor proyección de exportación en el sector hortofrutícola del país, además de ser uno de los productos que exhibe un aumento significativo en el volumen de ventas al exterior (DANE, 2013). Su cultivo se distribuye entre los 1700 y 3000 m s.n.m. con temperaturas que oscilan entre 5-25 °C (Flórez y Mora, 2010), siendo Cundinamarca, Antioquia y Norte de Santander los mayores productores en el país (FAO, 2015). De las variedades sembradas en el país, Portona, Camarosa, Camino Real y Ventana son las más importantes y son producidas tanto a campo abierto como bajo cubierta (Camara de Comercio de Bogotá, 2015). Los cultivos de fresa a campo abierto aminoran los costos de producción pero facilitan la incidencia de plagas (Mossler, 2015). En contraste, los cultivos de fresa bajo cubierta favorecen el crecimiento, desarrollo y rendimiento de las plantas en comparación con las que son cultivadas a campo abierto, a pesar que incrementan los costos de producción (Xiao et al., 2001; Pertot et al., 2008; Ferrucho y Ruiz, 2013; Rubio et al., 2014). Sin embargo los cultivos bajo cubierta no facilitan la incidencia de polinizadores naturales, bien sean silvestres o exóticos, por lo que es necesaria la introducción de abejas domesticadas. Aunque la fresa es una planta autocompatible (Free, 1993), la polinización cruzada, principalmente mediada por abejas, incrementa la productividad de los cultivos (Klein et al., 2007; Dimou et al., 2008; Albano et al., 2009; Vergara y Fonseca-Buendía, 2012; De Melo E Silva et al., 2013). Por ejemplo, el uso de abejorros del género Bombus en cultivos de fresa bajo cubierta aumenta el rendimiento del cultivo en 29.6 % frente a cultivos sin abejorros, mejorando el calibre y longitud de los frutos (Zaitoun et al., 2006). En Colombia, Vásquez y Tello (1995) evaluaron el efecto de la polinización mediada por abejas de la miel A. mellifera en cultivos de fresa a campo abierto en la sabana de Bogotá, encontrando el incremento de la productividad entre un 30 a 40 %. Sin embargo, para el país no hay registros sobre la implementación de estrategias de polinización en cultivos de fresa sembrados bajo cubierta.
La polinización dirigida con abejorros del género Bombus es una estrategia implementada en diferentes países. A nivel mundial se comercializan tanto colonias con reina (monogínicas) como sin reina (huérfanas) para ser utilizadas en cultivos de interés económico. Bombus atratus Franklin 1913 es una especie promisoria como una alternativa para suplir los requerimientos de polinización de cultivos de importancia económica sembrados principalmente bajo cubierta en sur América (Salvarrey et al., 2013). En Colombia el grupo de investigación en Biodiversidad y Ecología de Abejas Silvestres (BEAS) de la Universidad Militar Nueva Granada ha realizado trabajos de cría y polinización dirigida con colonias de B. atratus en cultivos experimentales entre los que se destacan lulo (Solanum quitoense L.), tomate (Lycopersicon esculentum Mill.) y pimentón (Capsicum annum L.) (Almanza 2007; Aldana etal., 2007; Riaño et al., 2015). Como resultado de estos estudios se ha evidenciado que la polinización mediada por las obreras de B. atratus incrementa la calidad de los frutos en variables como el tamaño, peso fresco, peso seco y número de semillas.
Todas las evaluaciones de la eficiencia de la polinización de B. atratus se ha realizado a partir de colonias monogínicas, es decir colonias con la reina fundadora (Cameron y Jost, 1998). Sin embargo se ha evidenciado que B. atratus, al igual que algunas especies del género Bombus, puede presentar etapas huérfanas en las que las obreras desarrollan y activan los ovarios, dándole continuidad a la colonia aunque no tenga reina (Silva-Matos y Garófalo, 1995). Esta característica ha permitido la implementación de colonias huérfanas con obreras sexualmente activas en cultivos, sin embargo no existen antecedentes sobre este hecho con colonias de B. atratus en Colombia.
Teniendo en cuenta la importancia de la polinización en el cultivo de la fresa, la eficiencia polinizadora de B. atratus en cultivos bajo cubierta y la posibilidad de utilizar colonias huérfanas con obreras sexualmente activas, el presente trabajo buscó determinar el efecto de la polinización mediada por colonias huérfanas de B. atratus en dos variedades de fresa (Ventana y Camino real) sembradas bajo cubierta en la sabana de Bogotá.
MATERIALES Y MÉTODOS
Área de estudio
El estudio se desarrolló en el invernadero de Horticultura, ubicado en el Campus de la Universidad Militar Nueva Granada (Cajicá, Cundinamarca), con una altitud de 2597 m s.n.m. y temperatura media anual de 14 °C. Se utilizaron dos variedades de plantas madre de fresa (Fragaria x ananassa), Camino Real y Ventana, provenientes de Chile y suministradas por la empresa Proplantas S.A. Las dos variedades estaban dispuestas de manera mixta en un área total de 364,08 m2 en 12 camas elevadas de 30 m de largo, 0,5 m de ancho y 0,4 m de alto. Las plantas estaban sembradas en camas contenidas y fertilizadas por fertirriego (microgoteo) con solución nutritiva acorde con los requerimientos nutricionales de este cultivo. El número de plantas varió para cada variedad, teniendo que Camino real tenía 420 plantas y Ventana 540.
Origen de las colonias de B. atratus
Se emplearon dos colonias de B. atratus en fase de competencia (sin reina, algunas obreras con ovarios desarrollados y reproductivamente activas) con aproximadamente 50 obreras y una cantidad variable de formas inmaduras. Las dos colonias se criaron y dispusieron en el cultivo siguiendo los protocolos desarrollados por el grupo de investigación BEAS (Cruz et al., 2007; Pacateque et al., 2012; Rojas-Prieto y Cure, 2012;).
Efecto de la polinización mediada por B. atratus en las variedades Camino Real y Ventana
Las dos variedades evaluadas muestran diferencias en el tipo de inflorescencia, teniendo que Camino Real presenta flores simples individuales, mientras que Ventana presenta inflorescencias cimosas de tipo drepanio. Por ésta razón, la evaluación del efecto de la polinización mediada por las obreras de B. atratus en las dos variedades se realizó por separado y como se describe a continuación:
Variedad Camino real
Para establecer el efecto de la polinización mediada por B. atratus en la variedad Camino Real, se compararon frutos producto tanto de la autopolinización como de la polinización mediada por las obreras. Los frutos autopolinizados se obtuvieron a partir del embolsado de 45 botones florales seleccionados aleatoriamente y siguiendo la metodología empleada por Dimou et al. (2008). Las bolsas fueron retiradas una vez inició el proceso de formación del fruto. Para establecer el efecto de la polinización por B. atratus se marcaron 45 flores visitadas a partir de observaciones directas realizadas durante el estudio. Cabe aclarar que las flores visitadas no fueron embolsadas por lo que pudieron ser visitadas más de una vez. El efecto del número de visitas en el desarrollo de los frutos no se consideró.
Los frutos se cosecharon una vez se alcanzara un enrojecimiento igual o mayor a 75 %. Una vez cosechados, los frutos fueron llevados al laboratorio de Entomología en donde se realizaron las mediciones de las siguientes variables: i) Calibre: Corresponde a la medición del ancho mayor del fruto con un Vernier. ii) Longitud: Medida desde la base hasta el punto más distal con un Vernier. iii) Peso fresco: Peso del fruto inmediatamente después de cosechado en una balanza analítica. iv) Peso seco: Correspondiente al peso del fruto luego de pasar por un periodo de ocho días a temperatura de 70°C en un horno de secado. v) Número de aquenios por eterio: Conteo del número de semillas (aquenios) por cada fruto inmediatamente después de cosechado.
Variedad Ventana
Para establecer el efecto de la polinización mediada por B. atratus en la variedad ventana y teniendo en cuenta la morfología de la inflorescencia, se realizó un diseño factorial 2x3, teniendo dos tratamientos de polinización (autopolinización y polinización cruzada) y tres posiciones dentro de la inflorescencia (primera, segunda y tercera flor). Los frutos autopolinizados se obtuvieron a partir del embolsado de 30 botones florales en cada posición, seleccionados aleatoriamente, siguiendo la metodología empleada por Dimou et al. (2008). Las bolsas fueron retiradas una vez inició el proceso de formación del fruto. En la evaluación de la polinización por B. atratus se marcaron 30 flores visitadas por cada posición. Al igual que en la variedad Camino Real, las flores visitadas no fueron embolsadas por lo que pudieron ser visitadas más de una vez. No se considero el efecto del número de visitas en esta variedad. Se evaluaron las mismas variables consideradas en la variedad Camino Real.
Análisis de datos
En la variedad Camino real los datos se analizaron a partir de una prueba de T-student teniendo en cuenta la homogeneidad de varianzas a partir de la prueba de Barlett. Para la variedad Ventana se realizó un análisis de varianza (ANOVA) cumpliendo los supuestos de normalidad y homogeneidad de varianzas. Adicionalmente se realizó un análisis de medias a partir de una prueba Tukey multivariada, considerando el tipo de polinización y la posición en la inflorescencia. Los análisis se realizaron en el software estadístico R 3.1.3 para Windows (R Development Core Team, 2015).
RESULTADOS
Efecto de la polinización mediada por B. atratus
La polinización mediada por las obreras de B. atratus tuvo un efecto significativo en las variables medidas en Camino Real y Ventana. Los resultados para cada variedad se detallan a continuación:
Variedad Camino real
Los frutos producto de la polinización mediada por la obreras de B. atratus tuvieron un incremento del 35 % en el calibre (p<0,01; GL=94; t-11,97), del 28 % en la longitud (p<0,01; GL=94; t=-12,78), del 103 % en el peso fresco (p<0,01; GL=94; t=-16,32), del 126%en el peso seco (p< 0,01; GL=36; t=-9,83) y 55 % en el número de aquenios (p<0,01; GL=89; t=-12,06) en comparación con los frutos producto de autopolinización (Fig. 1A-E). A pesar de que existía la probabilidad de que una flor fuera visitada más de una vez, no se observó una alteración de las variables evaluadas en este tratamiento.
Variedad Ventana
Tanto la posición en el racimo como la polinización afectaron las variables evaluadas en la variedad Ventana. Para el caso de la posición de la flor, a medida que ésta aumenta, las características de los frutos (calidad) disminuyeron, sin embargo los frutos producto de la polinización mediada por B. atratus siempre fueron de mayor tamaño, peso y con un mayor número de aquenios (calibre: p<0,01; GL=1; F=107,75; longitud: p<0,01; GL=1; F=61,27; peso fresco: p<0,01; GL=1; F=158,78; peso seco: p< 0,01; GL=1; F=246,70; número de aquenios: p<0,01; GL=89; F=242,39) en contraste con los frutos producto de la autopolinización (Fig. 2A-2E).
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Figura 1 Efecto de la polinización mediada por obreras de B. atratus en frutos de F. ananassa var. Camino Real. (A) Calibre, (B) Longitud, (C) Peso fresco, (D) Peso seco y (E) Número de semillas. Las barras de error indican el error estándar.
DISCUSIÓN
Diversos trabajos reflejan el efecto que tiene la polinización de las abejas en el cultivo de fresa (Nye y Anderson, 1974; Goodman y Oldroyd, 1988; Chagnon et al., 1989; De Oliveira et al., 1991; Svensson, 1991; Free, 1993; Albano et al., 2009; Zapata et al., 2014). En Colombia solo existe un estudio publicado que evaluó el efecto de la polinización mediada por A. mellifera en cultivos a campo abierto (Vásquez et al., 2006), de modo que este trabajo es el primer reporte en Colombia del efecto de la polinización sobre dos variedades de fresa cultivados bajo cubierta, al menos de carácter experimental.
El aumento en la calidad en fresa cultivada bajo invernadero se ha observado también en estudios con especies del género Bombus en otras variedades. Por ejemplo Zaitoun et al. (2006), registraron que las visitas de abejorros del género Bombus aumentaron el rendimiento del cultivo en un 29,6 %, favoreciendo notablemente el calibre y la longitud de los frutos de la variedad Camarosa bajo invernadero. Paydas et al. (2000a), Paydas et al. (2000b) evaluaron el efecto de A. mellifera y B. terrestris en las variedades Oso grande, Douglas, Chandler y Dorit en los que se registraron incrementos en el peso y número de aquenios de los frutos, así como la reducción de frutos deformes en comparación con el tratamiento de polinización espontánea. En abejas sin aguijón, Roselino et al. (2009) encontraron que las especies Scaptotrigona aff. depilis y Nannotrigona testaceicornis mejoran la calidad de los frutos de fresa variedad Camarosa bajo invernadero. Kakutani et al. (1993) concluyó que la abeja sin aguijón Trigona minangkabau genera aumentos en la calidad del fruto de fresa variedad Houkou-wase.
Adicionalmente, para el caso de la variedad Ventana, la posición de la flor en la inflorescencia también afectó las características del fruto. Para la fresa, se ha evidenciado que el número de pistilos está directamente relacionado tanto con el número de semillas (aquenios) como con el peso del fruto y varía dependiendo de la posición de la flor (Valleau, 1923; Nitsch, 1950; Darrow et al., 1966). De acuerdo con los estándares de calidad exigidos en Colombia para la categorización de los frutos de fresa (ICONTEC, 1997), los frutos producto de la polinización mediada por obreras de B. atratus se ubican en la categoría I de la norma (tipo exportación), mientras que los frutos producto de la polinización espontánea (autopolinización) se catalogan en las categorías II y III. Lo anterior puede tener implicaciones económicas importantes para los productores de fresa.
Silva-Matos y Garófalo (1995) Silva-Matos y Garófalo (2000) demostraron que a pesar del "desorden" que puede generar la ausencia de la reina, las colonias huérfanas de B. atratus pueden ser viables luego de que una o varias obreras desarrollen sus ovarios y permite que las colonias puedan tener una actividad prolongada (incluso por años). Los resultados de este estudio indican que las colonias huérfanas de B. atratus pueden ser implementadas en cultivos bajo cubierta, similar a lo reportado en B. terrestris (Van Doorn, 1989). Sin embargo, en la implementación de estrategias de polinización de cultivos es importante considerar que la viabilidad de las colonias de abejorros (crecimiento, desarrollo y actividad polinizadora) depende tanto de la oferta de recursos florales adicionales a los que ofrece el cultivo y que suplan sus requerimientos nutricionales, como por ejemplo cantidad y tipo de polen y néctar (Paoli et al., 2014; Stabler et al., 2015). Aunque el cultivo de fresa presenta una oferta floral alta, la producción tanto de néctar como de polen es baja (Kakutani et al., 1993; Pérez, 2014). Padilla (2014) estableció que el polen de la fresa presente en las cargas corbiculares de obreras de B. atratus representó tan solo el 0,02 % del total de fuentes polínicas utilizadas en un invernadero con múltiples recursos polínicos. Aunque durante este estudio no se realizaron análisis palinológicos, las observaciones indican que B. atratus visita la fresa por el néctar y no por el polen, lo que corrobora las observaciones hechas por el mismo autor. Teniendo en cuenta lo anterior, en el establecimiento de colonias de B. atratus en cultivos de fresa bajo cubierta es necesario que se favorezcan otras fuentes florales que ofrezcan principalmente polen para viabilizar la permanencia de las colonias en el cultivo. El esquema mixto de cultivos para favorecer la incidencia y permanencia de los polinizadores ha sido propuesto en otros cultivos (Feltham et al., 2015).
CONCLUSIONES
El abejorro B. atratus es un polinizador eficiente para los cultivos de fresa bajo cubierta ya que incrementa la calidad de los frutos en contraste con los producidos mediante polinización espontánea. El uso de colonias huérfanas de B. atratus puede ser una alternativa para la polinización de cultivos de fresa, similar a lo reportado en otras especies de abejorros del género Bombus.