RMCP Vol. 7, Núm. 4 (2016): Octubre-Diciembre

Revista Mexicana Ciencias Pecuarias   de 

Edición Bilingüe Bilingual Edition

Rev. Mex. Cienc. Pecu. Vol. 7 Núm. 4, pp. 405-553, OCTUBRE-DICIEMBRE-2016             

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Revista Mexicana de Ciencias Pecuarias

CONTENIDO CONTENTS  

ISSN: 2007-1124

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Rev. Mex. Cienc. Pecu. Vol. 7 Núm. 4, pp. 405-553, OCTUBRE-DICIEMBRE-2016

NUESTRA PORTADA

Granja porcina semi-tecnificada en Abasolo, Guanajuato.

Fotografía tomada por: Dionicio Córdova López.

REVISTA MEXICANA DE CIENCIAS PECUARIAS Volumen 7 Número 4 octubre-diciembre, 2016. Es una publicación trimestral de acceso abierto, revisada por pares y arbitrada, editada por el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP). Avenida Progreso No. 5, Barrio de Santa Catarina, Delegación Coyoacán, C.P. 04010, Cuidad de México, www.inifap.gob.mx Distribuida por el Centro Nacional de Investigación Disciplinaria en Microbiología Animal, Km 15.5 Carretera México-Toluca, Colonia Palo Alto, Cuidad de México, C.P. 05110. Editor responsable: Arturo García Fraustro.

Reservas de Derechos al Uso Exclusivo número 04-2016-060913393200-203.

ISSN: 2448-6698, otorgados por el Instituto Nacional del Derecho de Autor (INDAUTOR).

Responsable de la última actualización de éste número: Arturo García Fraustro, Centro Nacional de Investigación Disciplinaria en Microbiología Animal, Km. 15.5 Carretera México-Toluca, Colonia Palo Alto, Ciudad de México, C.P. 015110. http://cienciaspecuarias. inifap.gob.mx, la presente publicación tuvo su última actualización en octubre de 2017.

DIRECTORIO FUNDADOR John A. Pino EDITOR EN JEFE EDITORES ADJUNTOS Arturo García Fraustro Oscar L. Rodríguez Rivera Alfonso Arias Medina Microbiología: Epidemiología: Parasitología: Reproducción: Genética: Nutrición:

Apicultura: Socioeconomía: Forrajes y Pastizales: Inocuidad: Inmunología:

EDITORES POR DISCIPLINA Elizabeth Loza Rubio Juan Carlos Saiz Calahorra Ramón Molina Barrios Ma. Cristina Schneider Guillermina Ávila Ramírez Emmanuel Camus Héctor Jiménez Severiano José J. Hernández Ledesma Juan Hebert Hernández Medrano Sergio Román Ponce Mauricio A. Elzo Armando Partida de la Peña José L. Romano Muñoz Alejandro Placencia Jorquera Juan Ku Vera Yolanda B. Moguel Ordóñez Fernando Cervantes Escoto Javier F. Enríquez Quiroz Alfonso Hernández Garay James A. Pfister Jesús Vázquez Navarrete Sergio Rodríguez Camarena

INIFAP INIA IT Sonora PAHO UNAM CIRAD INIFAP Consultor UNAM INIFAP Univ. Florida INIFAP INIFAP UABJ UADY INIFAP UA Chapingo INIFAP CP USDA INIFAP INIFAP

México España México EE.UU. México Francia México EE.UU. México México EE.UU. México México México México México México México México EE.UU. México México

TIPOGRAFÍA Y FORMATO Nora del Rocío Alfaro Gómez Indizada en el “Journal Citation Report” Science Edition del ISI (http://thomsonreuters.com/). Inscrita en el Sistema de Clasificación de Revistas Científicas y Tecnológicas de CONACyT; en EBSCO Host y la Red de Revistas Científicas de América Latina y el Caribe, España y Portugal (RedALyC) (www.redalyc.org); en la Red Iberoamericana de Revistas Científicas de Veterinaria de Libre Acceso (www.veterinaria.org/revistas/ revivec); en los Índices SCOPUS y EMBASE de Elsevier (www.elsevier. com) I

REVISTA MEXICANA DE CIENCIAS PECUARIAS La Revista Mexicana de Ciencias Pecuarias es un órgano de difusión científica y técnica de acceso abierto, revisada por pares y arbitrada. Su objetivo es dar a conocer los resultados de las investigaciones realizadas por cualquier institución científica, relacionadas particularmente con las distintas disciplinas de la Medicina Veterinaria y la Zootecnia. Además de trabajos de las disciplinas indicadas en su Comité Editorial, se aceptan también para su evaluación y posible publicación, trabajos de otras disciplinas, siempre y cuando estén relacionados con la investigación pecuaria.

Se publican en la revista tres categorías de trabajos: Artículos Científicos, Notas de Investigación y Revisiones Bibliográficas (consultar las Notas al autor); la responsabilidad de cada trabajo recae exclusivamente en los autores, los cuales, por la naturaleza misma de los experimentos pueden verse obligados a referirse en algunos casos a los nombres comerciales de ciertos productos, ello sin embargo, no implica preferencia por los productos citados o ignorancia respecto a los omitidos, ni tampoco significa en modo alguno respaldo publicitario hacia los productos mencionados.

Todas las contribuciones serán cuidadosamente evaluadas por árbitros, considerando su calidad y relevancia académica. Queda entendido que el someter un manuscrito implica que la investigación descrita es única e inédita. La publicación de Rev. Mex. Cienc. Pecu. es

trimestral en formato bilingüe Español o Inglés. El costo total por publicar es de $ 5,600.00 por manuscrito editado.

Se publica en formato digital en acceso abierto, por lo que autoriza la reproducción total o parcial del contenido de los artículos si se cita la fuente.

El envío de los trabajos se debe realizar directamente en el sitio oficial de la revista. Correspondencia adicional deberá dirigirse al Editor Adjunto a la siguiente dirección: Calle 36 No. 215 x 67 y 69 Colonia Montes de Amé, C.P. 97115 Mérida, Yucatán, México.

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The journal publishes three types of papers: Research Articles, Technical Notes and Review Articles (please consult Instructions for authors). Authors are responsible for the content of each manuscript, which, owing to the nature of the experiments described, may contain references, in some cases, to commercial names of certain products, which however, does not denote preference for those products in particular or of a lack of knowledge of any other which are not mentioned, nor does it signify in any way an advertisement or an endorsement of the referred products.

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REVISTA MEXICANA DE CIENCIAS PECUARIAS REV. MEX. CIENC. PECU.

VOL. 7 No. 4

OCTUBRE-DICIEMBRE-2016

CONTENIDO ARTÍCULOS

Pág.

Modificación del método de tiocianato de guanidina para extraer ADN de semen para análisis genómico en mamíferos Modification of a guanidinium thiocyanate to extract DNA from semen for genomic analysis in mammals Baldomero Alarcón-Zúñiga, José Luis Zepeda-Batista, Agustín Ruíz-Flores, Luis Joaquín Gómez-Meza, José Guadalupe García-Muñiz, Rafael Núñez-Domínguez, Rodolfo Ramírez-Valverde, Itzel Villegas-Velázquez ...................................................................................................................... 405

Enfriamiento al inicio de verano para mitigar el estrés por calor en vacas Holstein del noroeste de México Cooling at the summer onset to mitigate the heat stress in Holstein cows from the northwest Mexico José Clemente Leyva-Corona, Milton G. Thomas, Gonzalo Rincón, Juan F. Medrano, Abelardo Correa-Calderón, Leonel Avendaño-Reyes, Dennis M. Hallford, Fernando Rivera-Acuña, Pablo Luna-Nevárez ........................................................................................................................... 415

Morfometría del cerdo de traspatio en áreas rurales de México Morphometry of native pigs in rural areas of Mexico Guillermo Martínez Velázquez, Sergio Iván Román Ponce, Alejandra Vélez Izquierdo, Eduardo Cabrera Torres, Antonio Cantú Covarrubias, Lino De la Cruz Colín, Marina Durán Aguilar, Jorge Alonso Maldonado Jaquez, Fernando Edgar Martínez Silva, Ángel Ríos Utrera, Vicente Eliezer Vega Murillo, Felipe de Jesús Ruiz López ....................................... 431

Efecto de la raza paterna en características de la canal de corderos para carne en Hidalgo, México Effect of sire breed on carcass traits of meat lambs in Hidalgo, México María Monserrat López-Velázquez, Lino de la Cruz-Colín, José Armando Partida de la Peña, Glafiro Torres-Hernández, Carlos Miguel Becerril-Pérez, Germán Buendía Rodríguez, María del Rosario Jiménez Badillo, Rosa Hayde Alfaro Rodríguez, Rubén Darío Martínez-Rojero, José Alfonso Hinojosa-Cuéllar ............................................................................................................ 441

Caracterización morfológica y molecular de poblaciones de pasto banderita (Bouteloua curtipendula) en Chihuahua, México III

Morphological and molecular characterization of sideoats grama (Bouteloua curtipendula) populations in Chihuahua, Mexico Carlos Raúl Morales Nieto, Carlos Avendaño Arrazate, Alicia Melgoza Castillo, Katia del Carmen Gil Vega, Adrián Quero Carrillo, Pedro Jurado Guerra, Martin Martínez Salvador ................................. 455

Adopción de sistemas silvopastoriles y contexto sociocultural de los productores: apoyos y limitantes Adoption of silvopastoral systems and the sociocultural context of producers: support and limitations Rubén Manuel Zepeda Cancino, María Eugenia Velasco Zebadúa, José Nahed Toral, Alfonso Hernández Garay, Jaime Jorge Martínez Tinajero ................................................................... 471

Composición botánica de mieles de la península de Yucatán, mediante qPCR y análisis de curvas de disociación Botanical composition of honeys from the Yucatan Peninsula, by qPCR and dissociation curve analysis Alejandra Vanessa Castillo Cázares, Yolanda Beatriz Moguel Ordóñez, Moisés Alberto Cortés Cruz, Elsa Espinosa Huerta, Miguel Enrique Arechavaleta Velasco, María Alejandra Mora Avilés ........... 489

Tipología y caracterización de apicultores del estado de Morelos, México Typology and characterization of beekeepers in the State of Morelos, Mexico Alejandra Vélez Izquierdo, José Antonio Espinosa García, Rómulo Amaro Gutiérrez, Miguel Enrique Arechavaleta Velasco .................................................................................................. 507

Caracterización de la leche y clasificación de calidad mediante análisis Cluster en sistemas de doble propósito Characterization of milk and quality classification by Cluster analysis in dual purpose systems José Manuel Juárez-Barrientos, Pablo Díaz-Rivera, Jesús Rodríguez-Miranda, Cecilia E. Martínez-Sánchez, Betsabé Hernández-Santos, Emmanuel Ramírez-Rivera, Juan G. Torruco-Uco, Erasmo Herman-Lara ......................................................................................................................... 525

NOTAS DE INVESTIGACIÓN Acumulación estacional de biomasa aérea de alfalfa Var. Oaxaca criolla (Medicago sativa L.) Seasonal aerial biomass accumulation of native lucerne (Medicago sativa L.) Fausto Javier Montes Cruz, Rigoberto Castro Rivera, Gisela Aguilar Benítez, Sadoth Sandoval Torres, María Myrna Solís Oba ................................................................................. 539

IV

Actualización: enero, 2016

NOTAS AL AUTOR

La Revista Mexicana de Ciencias Pecuarias se edita completa en dos idiomas (español e inglés) y publica tres categorías de trabajos: Artículos científicos, Notas de investigación y Revisiones bibliográficas.

extensión máxima de 15 cuartillas y 6 cuadros o figuras. Las Revisiones bibliográficas una extensión máxima de 30 cuartillas y 5 cuadros.

6.

Los autores interesados en publicar en esta revista deberán ajustarse a los lineamientos que más adelante se indican, los cuales en términos generales, están de acuerdo con los elaborados por el Comité Internacional de Editores de Revistas Médicas (CIERM) Bol Oficina Sanit Panam 1989;107:422-437.

1.

Página del título Resumen en español Resumen en inglés Texto Agradecimientos Literatura citada Cuadros y gráficas

Sólo se aceptarán trabajos inéditos. No se admitirán si están basados en pruebas de rutina, ni datos experimentales sin estudio estadístico cuando éste sea indispensable. Tampoco se aceptarán trabajos que previamente hayan sido publicados condensados o in extenso en Memorias o Simposio de Reuniones o Congresos (a excepción de Resúmenes).

2.

Todos los trabajos estarán sujetos a revisión de un Comité Científico Editorial, conformado por Pares de la Disciplina en cuestión, quienes desconocerán el nombre e Institución de los autores proponentes. El Editor notificará al autor la fecha de recepción de su trabajo.

3.

El manuscrito deberá someterse a través del portal de la Revista en la dirección electrónica: http:// cienciaspecuarias.inifap.gob.mx, consultando el “Instructivo para envío de artículos en la página de la Revista Mexicana de Ciencias Pecuarias”. Para su elaboración se utilizará el procesador de Microsoft Word, con letra Arial a 12 puntos, a doble espacio.

Asimismo se deberá remitir una carta de presentación firmada por todos los autores, aceptando el orden de co-autoría, remitiéndola en forma digitalizada como archivo complementario; en ella se indicará el responsable de la correspondencia con la Revista, indicando dirección (no apartado postal), teléfono y dirección electrónica.

4.

Por ser una revista con arbitraje, y para facilitar el trabajo de los revisores, todos los renglones de cada página deben estar numerados; asimismo cada página debe estar numerada, inclusive cuadros, ilustraciones y gráficas.

5.

Los artículos tendrán una extensión máxima de 20 cuartillas a doble espacio, sin incluir páginas de Título, y cuadros o figuras (los cuales no deberán exceder de ocho). Las Notas de investigación tendrán una

Los manuscritos de las tres categorías de trabajos que se publican en la Rev. Mex. Cienc. Pecu. deberán contener los componentes que a continuación se indican, empezando cada uno de ellos en página aparte.

7.

Página del Título. Solamente debe contener el título del trabajo, que debe ser conciso pero informativo; así como el título traducido al idioma inglés. En el manuscrito no es necesaria información como nombres de autores, departamentos, instituciones, direcciones de correspondencia, etc., ya que estos datos tendrán que ser registrados durante el proceso de captura de la solicitud en la plataforma del OJS (http://ciencias pecuarias.inifap.gob.mx).

8.

Resumen en español. En la segunda página se debe incluir un resumen que no pase de 250 palabras.

En él se indicarán los propósitos del estudio o investigación; los procedimientos básicos y la metodología empleada; los resultados más importantes encontrados, y de ser posible, su significación estadístic a y las conclusiones prin cipales. A continuación del resumen, en punto y aparte, agregue debidamente rotuladas, de 3 a 8 palabras o frases cortas clave que ayuden a los indizadores a clasificar el trabajo, las cuales se publicarán junto con el resumen.

9.

Resumen en inglés. Anotar el título del trabajo en inglés y a continuación redactar el “abstract” con las mismas instrucciones que se señalaron para el resumen en español. Al final en punto y aparte, se deberán escribir las correspondientes palabras clave (“key words”).

10. Texto. Las tres categorías de trabajos que se publican en la Rev. Mex. Cienc. Pecu. consisten en lo siguiente:

V

a) Artículos científicos. Deben ser informes de trabajos originales derivados de resultados parciales o finales de investigaciones. El texto del Artículo científico se divide en secciones que llevan estos encabezamientos:

referencias; las “observaciones inéditas” y las “comunicaciones personales” no deben usarse como referencias, aunque pueden insertarse en el texto (entre paréntesis).

Introducción Materiales y Métodos Resultados Discusión Conclusiones e implicaciones

Reglas básicas para la Literatura citada Nombre de los autores, con mayúsculas sólo las iniciales, empezando por el apellido paterno, luego iniciales del materno y nombre(s). En caso de apellidos compuestos se debe poner un guión entre ambos, ejemplo: Elías-Calles E. Entre las iniciales de un autor no se debe poner ningún signo de puntuación, ni separación; después de cada autor sólo se debe poner una coma, incluso después del penúltimo; después del último autor se debe poner un punto.

En los artículos largos puede ser necesario agregar subtítulos dentro de estas divisiones a fin de hacer más claro el contenido, sobre todo en las secciones de Resultados y de Discusión, las cuales también pueden presentarse como una sola sección. b) Notas de investigación. Consisten en modificaciones a técnicas, informes de casos clínicos de interés especial, preliminares de trabajos o investigaciones limitadas, descripción de nuevas variedades de pastos; así como resultados de investigación que a juicio de los editores deban así ser publicados. El texto conten drá la mis ma información del m étodo experimental señalado en el inciso a), pero su redacción será corrida del principio al final del trabajo; esto no quiere decir que sólo se supriman los subtítulos, sino que se redacte en forma continua y coherente.

El título del trabajo se debe escribir completo (en su idioma original) luego el título abreviado de la revista donde se publicó, sin ningún signo de puntuación; inmediatamente después el año de la publicación, luego el número del volumen, seguido del número (entre paréntesis) de la revista y finalmente el número de páginas (esto en caso de artículo ordinario de revista).

c) Revisiones bibliográficas. Consisten en el tratamiento y exposición de un tema o tópico de relevante actualidad e importancia; su finalidad es la de resumir, analizar y discutir, así como poner a disposición del lector información ya publicada sobre un tema específico. El texto se divide en: Introducción, y las secciones que correspondan al desarrollo del tema en cuestión.

En el caso de libros de un solo autor (o más de uno, pero todos responsables del contenido total del libro), después del o los nombres, se debe indicar el título del libro, el número de la edición, el país, la casa editorial y el año.

Puede incluir en la lista de referencias, los artículos aceptados aunque todavía no se publiquen; indique la revista y agregue “en prensa” (entre corchetes).

Cuando se trate del capítulo de un libro de varios autores, se debe poner el nombre del autor del capítulo, luego el título del capítulo, después el nombre de los editores y el título del libro, seguido del país, la casa editorial, año y las páginas que abarca el capítulo.

11. Agradecimientos. Siempre que corresponda, se deben especificar las colaboraciones que necesitan ser reconocidas, tales como a) la ayuda técnica recibida; b) el agradecimiento por el apoyo financiero y material, especificando la índole del mismo; c) las relaciones financieras que pudieran suscitar un conflicto de intereses. Las personas que colaboraron pueden ser citadas por su nombre, añadiendo su función o tipo de colaboración; por ejemplo: “asesor científico”, “revisión crítica de la propuesta para el estudio”, “recolección de datos”, etc.

En el caso de tesis, se debe indicar el nombre del autor, el título del trabajo, luego entre corchetes el grado (licenciatura, maestría, doctorado), luego el nombre de la ciudad, estado y en su caso país, seguidamente el nombre de la Universidad (no el de la escuela), y finalmente el año.

Emplee el estilo de los ejemplos que aparecen a continuación, los cuales están parcialmente basados en el formato que la Biblioteca Nacional de Medicina de los Estados Unidos usa en el Index Medicus.

12. Literatura citada. Num ere las ref erencias consecutivamente en el orden en que se mencionan por primera vez en el texto. Las referencias en el texto, en los cuadros y en las ilustraciones se deben identificar mediante núm eros arábigos en tre paréntesis, sin señalar el año de la referencia. Evite hasta donde sea posible, el tener que mencionar en el texto el nombre de los autores de las referencias.

Procure abstenerse de utilizar los resúmenes como

Revistas Artículo ordinario, con volumen y número. (Incluya el nombre de todos los autores cuando sean seis o menos; si son siete o más, anote sólo el nombre de los seis primeros y agregue “et al.”).

VI

I)

Basurto GR, Garza FJD. Efecto de la inclusión de grasa o proteín a de es cape ruminal en el comportamiento de toretes Brahman en engorda. Téc Pecu Méx 1998;36(1):35-48.

inducción de estro lactacional [resumen]. Reunión nacional de investigación pecuaria. Querétaro, Qro. 1998:13.

XII) Cunningham EP. Genetic diversity in domestic an imals: strategies fo r c ons ervatio n and development. In: Miller RH et al. editors. Proc XX Beltsville Symposium: Biotechnology’s role in genetic improvement of farm animals. USDA. 1996:13.

Sólo número sin indicar volumen.

II) Stephano HA, Gay GM, Ramírez TC. Encephalomielitis, reproductive failure and corneal opacity (blue eye) in pigs associated with a paramyxovirus infection. Vet Rec 1988;(122):6-10.

Tesis.

III) Chupin D, Schuh H. Survey of present status ofthe use of artificial insemination in developing countries.

World Anim Rev 1993;(74-75):26-35.

XIII) Alvarez MJA. Inmunidad humoral en la anaplasmosis y babesiosis bovinas en becerros mantenidos en una zona endémica [tesis maestría]. México, DF: Universidad Nacional Autónoma de México; 1989.

No se indica el autor.

XIV) Cairns RB. Infrared spectroscopic studies of solid oxigen [doctoral thesis]. Berkeley, California, USA: University of California; 1965.

IV) Cancer in South Africa [editorial]. S Afr Med J 1994;84:15.

Suplemento de revista.

V) Hall JB, Staigmiller RB, Short RE, Bellows RA, Bartlett SE. Body composition at puberty in beef heifers as influenced by nutrition and breed [abstract]. J Anim Sci 1998;71(Suppl 1):205.

Organización como autor.

XV) NRC. National Research Council. The nutrient requirements of beef cattle. 6th ed. Washington, DC, USA: National Academy Press; 1984.

XVI) SAGAR. Secretaría de Agricultura, Ganadería y Desarrollo Rural. Curso de actualización técnica para la aprobación de médicos veterinarios zootecnistas responsables de establecimientos destinados al sacrificio de animales. México. 1996.

Organización, como autor.

VI) The Cardiac Society of Australia and New Zealand.

Clinical exercise stress testing. Safety and performance guidelines. Med J Aust 1996;(164):282-284.

En proceso de publicación.

XVII) AOAC. Oficial methods of analysis. 15th ed.

Arlington, VA, USA: Association of Official Analytical Chemists. 1990.

VII) Scifres CJ, Kothmann MM. Differential grazing use of herbicide treated area by cattle. J Range Manage [in press] 2000.

XVIII) SAS. SAS/STAT User’s Guide (Release 6.03). Cary NC, USA: SAS Inst. Inc. 1988.

Libros y otras monografías

XIX) SAS. SAS User´s Guide: Statistics (version 5 ed.).

Cary NC, USA: SAS Inst. Inc. 1985.

Autor total.

Publicaciones electrónicas

VIII) Steel RGD, Torrie JH. Principles and procedures of statistics: A biometrical approach. 2nd ed. New York, USA: McGraw-Hill Book Co.; 1980.

XX) Jun Y, Ellis M. Effect of group size and feeder type on growth performance and feeding patterns in growing pigs. J Anim Sci 2001;79:803-813. http:// jas.fass.org/cgi/reprint/79/4/803.pdf. Accessed Jul 30, 2003.

Autor de capítulo.

IX)

Roberts SJ. Equine abortion. In: Faulkner LLC editor.

Abortion diseases of cattle. 1rst ed. Springfield, Illinois, USA: Thomas Books; 1968:158-179.

XXI) Villalobos GC, González VE, Ortega SJA. Técnicas para estimar la degradación de proteína y materia orgánica en el rumen y su importancia en rumiantes en pastoreo. Téc Pecu Méx 2000;38(2): 119-134. h t t p : / / w w w . t e c n i c a p e c u a r i a . o r g / t ra b a j o s / 200212175725.pdf. Consultado 30 Ago, 2003.

Memorias de reuniones.

X)

XI)

Loeza LR, Angeles MAA, Cisneros GF. Alimentación de cerdos. En: Zúñiga GJL, Cruz BJA editores.

Tercera reunión anual del centro de investigaciones forestales y agropecuarias del estado de Veracruz.

Veracruz. 1990:51-56.

XXII) Sanh MV, Wiktorsson H, Ly LV. Effect of feeding level on milk production, body weight change, feed conversion and postpartum oestrus of crossbred lactating cows in tropical conditions.

Livest Prod Sci 2002;27(2-3):331-338. http://

Olea PR, Cuarón IJA, Ruiz LFJ, Villagómez AE. Concentración de insulina plasmática en cerdas alimentadas con melaza en la dieta durante la

VII

www.sciencedirect.com/science/journal/03016226.

Accessed Sep 12, 2003.

i.v.

J kg km L log Mcal MJ m msnm µg µl µm mg ml mm min ng P p PC PCR pp ppm % rpm seg t TND UA UI vs xg

13. Cuadros, Gráficas e Ilustraciones. Es preferible que sean pocos, concisos, contando con los datos necesarios para que sean autosuficientes, que se entiendan por sí mismos sin necesidad de leer el texto. Para las notas al pie se deberán utilizar los símbolos convencionales.

14 Versión final. Es el documento en el cual los autores ya integraron las correcciones y modificaciones indicadas por el Comité Revisor. Los trabajos deberán ser elaborados con Microsoft Word. Las gráficas y figuras se deberán elaborar en Word, Power Point, Corel Draw y enviadas en archivo aparte (nunca insertarlas como imágenes en el texto). Los cuadros no deberán contener ninguna línea vertical, y las horizontales solamente las que delimitan los encabezados de columna, y la línea al final del cuadro.

15. Una vez recibida la versión final, ésta se mandará para su traducción al idioma inglés o español, según corresponda. Si los autores lo consideran conveniente podrán enviar su manuscrito final en ambos idiomas.

16. Tesis. Se publicarán como Artículo o Nota de Investigación, siempre y cuando se ajusten a las normas de esta revista.

17. Los trabajos no aceptados para su publicación se regresarán al autor, con un anexo en el que se explicarán los motivos por los que se rechaza o las modificaciones que deberán hacerse para ser reevaluados.

18. Abreviaturas de uso frecuente: cal cm °C DL50 g ha h i.m.

caloría (s) centímetro (s) grado centígrado (s) dosis letal 50% gramo (s) hectárea (s) hora (s) intramuscular (mente)

intravenosa (mente) joule (s) kilogramo (s) kilómetro (s) litro (s) logaritmo decimal megacaloría (s) megajoule (s) metro (s) metros sobre el nivel del mar microgramo (s) microlitro (s) micrómetro (s)(micra(s)) miligramo (s) mililitro (s) milímetro (s) minuto (s) nanogramo (s) probabilidad (estadística) página proteína cruda reacción en cadena de la polimerasa páginas partes por millón por ciento (con número) revoluciones por minuto segundo (s) tonelada (s) total de nutrientes digestibles unidad animal unidades internacionales versus gravedades

Cualquier otra abreviatura se pondrá entre paréntesis in mediatamen te después de la(s ) palabra( s) completa(s).

19. Los nombres científicos y otras locuciones latinas se deben escribir en cursivas.

VIII

Update: January, 2016

INSTRUCTIONS FOR AUTHORS

Revista Mexicana de Ciencias Pecuarias is a scientific journal published in a bilingual format (Spanish and English) which carries three types of papers: Research Articles, Technical Notes, and Reviews. Authors interested in publishing in this journal, should follow the belowmentioned directives which are based on those set down by the International Committee of Medical Journal Editors (ICMJE) Bol Oficina Sanit Panam 1989;107:422-437.

1.

Only original unpublished works will be accepted.

Manuscripts based on routine tests, will not be accepted. All experimental data must be subjected to statistical analysis. Papers previously published condensed or in extenso in a Congress or any other type of Meeting will not be accepted (except for Abstracts).

2.

All contributions will be peer reviewed by a scientific editorial committee, composed of experts who ignore the name of the authors. The Editor will notify the author the date of manuscript receipt.

3.

Papers will be submitted in the Web site http:// cienciaspecuarias.inifap.gob.mx, according the “Guide for submit articles in the Web site of the Revista Mexicana de Ciencias Pecuarias�. Manuscripts should be prepared, typed in a 12 points font at double space (including the abstract and tables), At the time of submission a signed agreement co-author letter should enclosed as complementary file; co-authors at different institutions can mail this form independently.

The corresponding author should be indicated together with his address (a post office box will not be accepted), telephone and Email.

4.

To facilitate peer review all pages should be numbered consecutively, including tables, illustrations and graphics, and the lines of each page should be numbered as well.

5.

Research articles will not exceed 20 double spaced pages, without including Title page and Tables and Figures (8 maximum). Technical notes will have a maximum extension of 15 pages and 6 Tables and Figures. Reviews should not exceed 30 pages and 5 Tables and Figures.

6.

Title page Abstract Text Acknowledgments References Tables and Graphics 7.

Title page. It should only contain the title of the work, which should be concise but informative; as well as the title translated into English language. In the manuscript is not necessary information as names of authors, departm ents, institu tion s and correspondence addresses, etc.; as these data will have to be registered during the capture of the application process on the OJS platform (http:// cienciaspecuarias.inifap.gob.mx).

8.

Abstract. On the second page a summary of no more than 250 words should be included. This abstract should start with a clear statement of the objectives and must include basic procedures and methodology.

The more significant results and their statistical value and the main conclusions should be elaborated briefly.

At the end of the abstract, and on a separate line, a list of up to 10 key words or short phrases that best describe the nature of the research should be stated.

9.

Text. The three categories of articles which are published in Revista Mexicana de Ciencias Pecuarias are the following: a) Research Articles. They should originate in primary works and may show partial or final results of research.

The text of the article must include the following parts: Introduction Materials and Methods Results Discussion Conclusions and implications In lengthy articles, it may be necessary to add other sections to make the content clearer. Results and Discussion can be shown as a single section if considered appropriate. b) Technical Notes. They should be brief and be evidence for technical changes, reports of clinical cases of special interest, complete description of a limited investigation, or research results which should be published as a note in the opinion of the editors.

The text will contain the same information presented

Manuscripts of all three type of articles published in Revista Mexicana de Ciencias Pecuarias should contain the following sections, and each one should begin on a separate page.

IX

c)

in the sections of the research article but without section titles.

names(s), the number of the edition, the country, the printing house and the year.

Reviews. The purpose of these papers is to summarize, analyze and discuss an outstanding topic. The text of these articles should include the following sections: Introduction, and as many sections as needed that relate to the description of the topic in question.

e. When a reference is made of a chapter of book written by several authors; the name of the author(s) of the chapter should be quoted, followed by the title of the chapter, the editors and the title of the book, the country, the printing house, the year, and the initial and final pages.

10. Acknowledgements. Wh enever appropriate, collaborations that need recognition should be specified: a) Acknowledgement of technical support; b) Financial and material support, specifying its nature; and c) Financial relationships that could be the source of a conflict of interest.

f.

In the case of a thesis, references should be made of the author’s name, the title of the research, the degree obtained, followed by the name of the City, State, and Country, the University (not the school), and finally the year.

Examples

People which collaborated in the article may be named, adding their function or contribution; for example: “scientific advisor”, “critical review”, “data collection”, etc.

The style of the following examples, which are partly based on the format the National Library of Medicine of the United States employs in its Index Medicus, should be taken as a model.

11. References. All references should be quoted in their original language. They should be numbered consecutively in the order in which they are first mentioned in the text. Text, tables and figure references should be identified by means of Arabic numbers. Avoid, whenever possible, mentioning in the text the name of the authors. Abstain from using abstracts as ref eren ces . Also, “un publish ed observations” and “personal communications” should not be used as references, although they can be inserted in the text (inside brackets).

Journals Standard journal article (List the first six authors followed by et al.)

I)

Basurto GR, Garza FJD. Efecto de la inclusión de grasa o proteín a de es cape ruminal en el comportamiento de toretes Brahman en engorda. Téc Pecu Méx 1998;36(1):35-48.

Issue with no volume

Key rules for references

II) Stephano HA, Gay GM, Ramírez TC. Encephalomielitis, reproductive failure and corneal opacity (blue eye) in pigs associated with a paramyxovirus infection. Vet Rec 1988;(122):6-10.

a. The names of the authors should be quoted beginning with the last name spelt with initial capitals, followed by the initials of the first and middle name(s).

In the presence of compound last names, add a dash between both, i.e. Elias-Calles E. Do not use any punctuation sign, nor separation between the initials of an author; separate each author with a comma, even after the last but one.

III) Chupin D, Schuh H. Survey of present status of the use of artificial insemination in developing countries.

World Anim Rev 1993;(74-75):26-35.

No author given

b. The title of the paper should be written in full, followed by the abbreviated title of the journal without any punctuation sign; then the year of the publication, after that the number of the volume, followed by the number (in brackets) of the journal and finally the number of pages (this in the event of ordinary article).

IV) Cancer in South Africa [editorial]. S Afr Med J 1994;84:15.

Journal supplement V) Hall JB, Staigmiller RB, Short RE, Bellows RA, Bartlett SE. Body composition at puberty in beef heifers as influenced by nutrition and breed [abstract]. J Anim Sci 1998;71(Suppl 1):205.

c. Accepted articles, even if still not published, can be included in the list of references, as long as the journal is specified and followed by “in press” (in brackets).

Organization, as author VI) The Cardiac Society of Australia and New Zealand.

Clinical exercise stress testing. Safety and performance guidelines. Med J Aust 1996;(164):282-284.

d. In the case of a single author’s book (or more than one, but all responsible for the book’s contents), the title of the book should be indicated after the

X

XVII) AOAC. Official methods of analysis. 15th ed.

Arlington, VA, USA: Association of Official Analytical Chemists. 1990.

In press VII) Scifres CJ, Kothmann MM. Differential grazing use of herbicide-treated area by cattle. J Range Manage [in press] 2000.

XVIII) SAS. SAS/STAT User’s Guide (Release 6.03). Cary NC, USA: SAS Inst. Inc. 1988.

XIX) SAS. SAS User´s Guide: Statistics (version 5 ed.).

Cary NC, USA: SAS Inst. Inc. 1985.

Books and other monographs Author(s)

Electronic publications

VIII) Steel RGD, Torrie JH. Principles and procedures of statistics: A biometrical approach. 2nd ed. New York, USA: McGraw-Hill Book Co.; 1980.

XX) Jun Y, Ellis M. Effect of group size and feeder type on growth performance and feeding patterns in growing pigs. J Anim Sci 2001;79:803-813. http:// jas.fass.org/cgi/reprint/79/4/803.pdf. Accesed Jul 30, 2003.

Chapter in a book IX)

Roberts SJ. Equine abortion. In: Faulkner LLC editor.

Abortion diseases of cattle. 1rst ed. Springfield, Illinois, USA: Thomas Books; 1968:158-179.

XXI) Villalobos GC, González VE, Ortega SJA. Técnicas para estimar la degradación de proteína y materia orgánica en el rumen y su importancia en rumiantes en pastoreo. Téc Pecu Méx 2000;38(2): 119-134. h t t p : / / w w w . t e c n i c a p e c u a r i a . o r g / t ra b a j o s / 200212175725.pdf. Consultado 30 Jul, 2003.

Conference paper X)

XI)

Loeza LR, Angeles MAA, Cisneros GF. Alimentación de cerdos. En: Zúñiga GJL, Cruz BJA editores.

Tercera reunión anual del centro de investigaciones forestales y agropecuarias del estado de Veracruz.

Veracruz. 1990:51-56.

XXII) Sanh MV, Wiktorsson H, Ly LV. Effect of feeding level on milk production, body weight change, feed conversion and postpartum oestrus of crossbred lactating cows in tropical conditions.

Livest Prod Sci 2002;27(2-3):331-338. http:// www.sciencedirect.com/science/journal/03016226.

Accesed Sep 12, 2003.

Olea PR, Cuarón IJA, Ruiz LFJ, Villagómez AE. Concentración de insulina plasmática en cerdas alimentadas con melaza en la dieta durante la inducción de estro lactacional [resumen]. Reunión nacional de investigación pecuaria. Querétaro, Qro. 1998:13.

12. Tables, Graphics and Illustrations. It is preferable that they should be few, brief and having the necessary data so they could be understood without reading the text. Explanatory material should be placed in footnotes, using conventional symbols.

XII) Cunningham EP. Genetic diversity in domestic an imals: strategies fo r c ons ervatio n and development. In: Miller RH et al. editors. Proc XX Beltsville Symposium: Biotechnology’s role in genetic improvement of farm animals. USDA. 1996:13.

13. Final version. This is the document in which the authors have incorporated all the corrections and modifications asked for by the editors. Graphs and figures should be submitted separately in Microsoft Word, MS Power Point, or Corel Draw. Figures must not be inserted as images within the text. In Tables do not use internal horizontal or vertical lines.

Thesis XIII) Alvarez MJA. Inmunidad humoral en la anaplasmosis y babesiosis bovinas en becerros mantenidos en una zona endémica [tesis maestría]. México, DF: Universidad Nacional Autónoma de México; 1989.

14. Once accepted, the final version will be translated into Spanish or English, although authors should feel free to send the final version in both languages. No charges will be made for style or translation services.

XIV) Cairns RB. Infrared spectroscopic studies of solid oxigen [doctoral thesis]. Berkeley, California, USA: University of California; 1965.

15. Thesis will be published as a Research Article or as a Technical Note, according to these guidelines.

Organization as author XV) NRC. National Research Council. The nutrient requirements of beef cattle. 6th ed. Washington, DC, USA: National Academy Press; 1984.

16. Manuscripts not accepted for publication will be returned to the author together with a note explaining the cause for rejection, or suggesting changes which should be made for re-assessment.

XVI) SAGAR. Secretaría de Agricultura, Ganadería y Desarrollo Rural. Curso de actualización técnica para la aprobación de médicos veterinarios zootecnistas responsables de establecimientos destinados al sacrificio de animales. México. 1996.

17. List of abbreviations: cal cm

XI

calorie (s) centimeter (s)

°C DL50 g ha h i.m. i.v.

J kg km L log Mcal MJ m Âľl Âľm mg ml mm min

degree Celsius lethal dose 50% gram (s) hectare (s) hour (s) intramuscular (..ly) intravenous (..ly) joule (s) kilogram (s) kilometer (s) liter (s) decimal logarithm mega calorie (s) mega joule (s) meter (s) micro liter (s) micro meter (s) milligram (s) milliliter (s) millimeter (s) minute (s)

ng P p CP PCR pp ppm % rpm sec t TDN AU IU vs xg

nanogram (s) probability (statistic) page crude protein polymerase chain reaction pages parts per million percent (with number) revolutions per minute second (s) metric ton (s) total digestible nutrients animal unit international units versus gravidity

The full term for which an abbreviation stands should precede its first use in the text.

18. Scientific names and other Latin terms should be written in italics.

XII

MODIFICACIÓN DEL MÉTODO PARA EXTRAER ADNRev DE Mex SEMEN Cienc Pecu 2016;7(4):405-413

Modificación del método de tiocianato de guanidina para extraer ADN de semen para análisis genómico en mamíferos Modification of a guanidinium thiocyanate to extract DNA from semen for genomic analysis in mammals Baldomero Alarcón-Zúñigaa, José Luis Zepeda-Batistaa, Agustín Ruíz-Floresa, Luis Joaquín Gómez-Mezaa, José Guadalupe García-Muñiza, Rafael Núñez-Domíngueza, Rodolfo Ramírez-Valverdea, Itzel Villegas-Velázqueza

RESUMEN Los análisis genómicos y transcriptómicos para selección y mejoramiento genético animal requieren ADN o ARN de alta concentración y pureza, proveniente de diferentes tejidos incluyendo semen. Los métodos usualmente utilizados para extraer ADN de semen son menos efectivos en cantidad y calidad de ADN, debido a los solventes y diluyente utilizados para la conservación, características físico-químicas de los espermatozoides, y fracción no celular del eyaculado.

En este estudio, se proponen modificaciones al método de tiocianato de guanidina, incluyendo un segundo lavado de la muestra con solución buffer fosfato, y dos lavados con solventes orgánicos, uno fuerte (fenol:cloroformo:alcohol isoamílico) y uno débil (cloroformo:alcohol isoamílico), para retirar la proteína y diluyente presentes en la muestra.

Además, se propone una incubación por separado con ARNasa para reducir contaminación de ácidos nucleicos en la medición y elaboración de diluciones para amplificación por PCR. La precipitación agregó al isopropanol de la metodología original 3 M de acetato de sodio para retirar restos de posibles inhibidores de la PCR. Finalmente, se incluyeron centrifugaciones de alta velocidad y decantaciones para evitar la necesidad de separación mecánica del ADN y la proteína. El ADN extraído con el método propuesto no presentó degradación, y la calidad y cantidad fueron mejores (P<0.0001), encontrándose una media de 1.84±0.09 en el rango 260/280 y 156.99±7.29 ng/l para la variable de concentración. El presente método de extracción es una alternativa de bajo costo, viable para obtener ADN de semen con características necesarias para análisis genómicos en mamíferos.

PALABRAS CLAVE: ADN genómico, Extracción de ADN, Semen, Mamíferos.

ABSTRACT The genomic and transcriptomic analyses for selection and genetic improvement require DNA or RNA of high concentration and purity, coming from different tissues, including semen. The DNA may be from hair, saliva, cartilage, blood, or semen. The methods usually used to extract DNA from semen have low efficiency in terms of quantity and quality. This is due to the solvents and dilutors used for semen conservation, physical and chemical characteristics of sperms, and non-cellular fraction of ejaculate. In this study, modifications to the guanidinium thiocyanate method are proposed, including a second washing of the sample using a phosphate buffer solution, and two washing with organic solvents, one strong (phenol:chloroform:Isoamyl alcohol), and one weak (chloroform:isoamyl alcohol), to get rid of the protein and dilutors present in the sample. Additionally, it is proposed a separate incubation with RNA-ase to reduce contamination of nucleic acids during measurement and dilution preparation for PCR amplification. The precipitation added to the isopropanol of the original method 3 M sodium acetate to separate the residuals of potential PCR inhibitors. Finally, there were included high-speed centrifugation and decantation to avoid the need for mechanical separation of the DNA and protein. The DNA extracted with the modified method did not present degradation, and the quality and quantity were better (P<0.0001) than the original, with a mean of 1.84±0.09 in the range of 260/ 280 and 156.99±7.29 ng/l for concentration. The present method of extraction is a viable low-cost alternative to obtain DNA from semen with the necessary characteristics for genomic analysis in mammals.

KEY WORDS: Genomic DNA, DNA extraction, Semen, Mammals.

Recibido el 11 de junio de 2015. Aceptado el 23 de noviembre de 2015.

A

Posgrado en Producción Animal, Departamento de Zootecnia, Universidad Autónoma Chapingo, Carretera México-Texcoco km 38.5. CP 56230, Chapingo, Estado de México. México. arf@correo.chapingo.mx. Correspondencia al tercer autor.

405

Baldomero Alarcón-Zúñiga, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):405-413

INTRODUCCIÓN

INTRODUCTION

El análisis genómico de animales domésticos se usa ampliamente para la identificación, determinación o comparación de evaluaciones genómicas intra-poblacionales, tales como la secuenciación de ADN, variación estructural, genotipado, expresión génica, o anotación de elementos regulatorios o funcionales. Los métodos para el análisis genómico típicamente demandan grandes concentraciones de ADN de alta pureza y sin contaminantes de acuerdo a la fuente donde se obtiene la muestra (tejido piloso, saliva, sangre, cartílago o semen), que pudieran influir en las metodologías para cada estudio(1).

Genetic analysis is widely used in domestic animals for the identification and comparison of genetic variations within a population. It is a vital component of techniques such as DNA sequencing, structural variation, genotyping, gene expression and identifying regulatory or functional elements. Techniques for genetic analysis typically require large amounts of highly pure DNA. Genetic source material (e.g. follicle tissue, saliva, blood, cartilage, semen) determines the methods most appropriate for genetic analysis(1).

Unlike DNA extraction from somatic cells, with semen there are a number of difficulties in the purification methodology; these involve the physical and chemical characteristics of spermatozoid nuclear compaction, composition of the ejaculate’s non-cellular fraction, and the diluents used in the preservation of frozen sperm(1,2,3). Spermatozoids contain specialized, low-molecular weight nuclear proteins called protamines. These generate a chromatin that is at least six times denser than the histones of somatic cells and that maintain the DNA cells condensed in the acrosome. In addition, their plasmatic membrane is linked by disulfide bonds, making it resistant to the chemical agents used in traditional somatic cell DNA extraction methods (4,5). The spermatozoids’ acrosome contains hyaluronidase, an enzyme that attacks hyaluronic acid when it contacts the ovule. In DNA extraction, however, hyaluronidase is released when the plasmatic membrane ruptures, possibly degrading the DNA. Another possible way DNA can be damaged is when spermatozoid connector mitochondria are lysed and released because they preserve their oxidative activity and can damage any DNA in the medium(6,7).

La extracción de ADN de semen, a diferencia del uso de células somáticas, considera ciertas dificultades en la metodología de purificación, como las características físicas y sobre todo químicas de la compactación nuclear en espermatozoides, la composición de la fracción no celular del eyaculado y los diluyentes utilizados en la conservación de semen congelado(1,2,3). Los espermatozoides contienen proteínas nucleares especializadas de bajo peso molecular denominadas protaminas, que crean una cromatina al menos seis veces más densa que las histonas de células somáticas, y que mantienen el ADN muy condensado en el acrosoma; además, la membrana plasmática se encuentra unida por enlaces disulfuro, haciéndola resistente a la desnaturalización mediante agentes químicos utilizados en los métodos tradicionales de extracción de ADN de células somáticas (4,5). El acrosoma de los espermatozoides contiene hialuronidasa, enzima que ataca el ácido hialurónico al hacer contacto con el óvulo, pero en la extracción de ADN, esta enzima se libera al romperse la membrana plasmática pudiendo degradar el ADN. De manera similar, las mitocondrias del conector del espermatozoide, al ser lisado, son liberadas manteniendo su actividad oxidativa, pudiendo dañar el ADN presente en el medio(6,7).

The non-cellular fraction of the ejaculate contains a number of minerals, such as zinc and copper, which originate in the prostate. If these are not removed from the final DNA sample, they interfere in the polymerase chain reaction (PCR). Moreover, glycogen and some

Por otra parte, la fracción no celular del eyaculado contiene diversos minerales como zinc 406

MODIFICACIÓN DEL MÉTODO PARA EXTRAER ADN DE SEMEN

y cobre, provenientes de la próstata, que si no se retiran de la muestra de ADN final, interfieren en la reacción en cadena de polimerasa (PCR), además del glucógeno y algunos lípidos presentes que sirven como fuente de energía(6,7). Además, en el semen congelado, los diluyentes usados simulan la composición de la fracción no celular del eyaculado, por lo que al poseer en mayor medida proteínas, lípidos y minerales como Cr, Fe, Zn, Cu, Cl, K, P, Ca, Mg, Na, y S, es necesario retirarlos por completo de las muestras, previo a la extracción de los ácidos nucleicos, para evitar interferencia durante la PCR(7,8,9).

lipids in the ejaculate can function as energy sources(6,7). Finally, when semen is frozen, the diluents added to preserve it simulate the composition of the non-cellular fraction. They contain proteins, lipids and minerals (e.g. Cr, Fe, Zn, Cu, Cl, K, P, Ca, Mg, Na, and S), making it necessary to remove them completely from samples before DNA extraction to prevent any interference with the PCR(7,8,9).

The present proposed technique is based on the guanidinium thiocyanate method, and other techniques for extracting DNA from frozen semen, which result in DNA samples of the necessary quality and quantity for current genetic identification techniques. It completely eliminates the need to mechanically separate the remaining protein; a required step in existing techniques because this protein can lead to widely varying readings between samples if not removed(7,10,11). The present study objective was to develop and evaluate a technique based on the guanidinium thiocyanate method that can efficiently extract high-molecular weight genomic DNA from frozen bull semen for use in genetic identification techniques that require high purity and operate within values of 1.8 to 2.0 in the 260/280 wavelength range, and 2.0 to 2.2 in the 260/230 range.

La metodología propuesta en la presente técnica se estableció a partir del método de tiocianato de guanidina(10) y otras técnicas para obtener ADN de muestras de semen congelado, con la calidad y cantidad requeridas por las nuevas técnicas de identificación genómica.

Adicionalmente, se elimina por completo la necesidad de separar mecánicamente la proteína restante en dichas técnicas, ya que de no retirarse puede ser un factor de variabilidad en la lectura de las muestras(7,10,11). El objetivo de este estudio fue modificar y evaluar una técnica que pueda desempeñarse de manera eficiente, a partir del método del tiocianato de guanidina, para obtener ADN genómico de alto peso molecular, con el fin de usarse en técnicas de identificación genómica en animales que requieren alta pureza en el rango de longitud de onda en 260/280 de 1.8 a 2.0, y de 260/ 230 de 2.0 a 2.2.

MATERIAL AND METHODS All analyses were performed in the Laboratorio de Genética Molecular of the Departamento de Zootecnia, Universidad Autónoma Chapingo.

Biological material

MATERIAL Y MÉTODOS

DNA extraction was done using 0.25 ml straws of commercial frozen bovine semen, and 0.5 ml straws of frozen semen prepared in the laboratory. The lab-prepared straws were tested with a commercial diluent (Triladyl®; contains TRIS, citric acid, sugar, buffers, glycerin, ultrapure water, antibiotics and egg yolk).

Extraction tests were done using frozen semen straws from five bulls (1 Holstein, 4 Jersey).

El estudio se desarrolló en el Laboratorio de Genética Molecular del Departamento de Zootecnia de la Universidad Autónoma Chapingo.

Material biológico Las muestras utilizadas para las pruebas de extracción de ADN se obtuvieron de pajillas de semen congelado comercial (0.25 ml) y caseras 407

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(0.5 ml) elaboradas en el laboratorio. Las pajillas preparadas en laboratorio se probaron con diluyentes comerciales (Triladyl, que contiene TRIS, ácido cítrico, azúcar, tampones, glicerina, agua ultrapura, y antibióticos) y yema de huevo.

Las pruebas de extracción se realizaron con pajillas de semen congelado de cinco toros, uno Holstein y cuatro Jersey.

DNA extraction Extraction was done using three methods: a) phenol-chloroform (12) ; b) guanidinium thiocyanate; and c) the combination method proposed in the present study. Each technique was run using both the commercial and labprepared straws, which were prepared in the same manner. After thawing, the semen was washed with 1 ml saline phosphate buffer solution, centrifuged at 800 rpm for 10 min at room temperature, and then washed again in the same way. The resulting pellet was incubated with 1 ml lysis solution (6 M guanidinium thiocyanate, 30 mM sodium citrate [pH 7.0], 0.5% sarkosyl, 0.20 mg/ml proteinase K and 0.3 M -mercaptoethanol) for 4 h at 55 °C in a water bath. When incubation was complete, the supernatant was recovered, washed with 1 ml FCl solution (25, phenol: 24, chloroform: 1, isoamyl alcohol), and centrifuged at 9,000 rpm for 10 min at 4 °C. This procedure was repeated with the Cl solution (24, chloroform: 1, isoamyl alcohol) and the supernatant incubated with RNAse for 30 min at 37 °C. It was then precipitated with cold isopropanol and 0.1 volumes of 3 M sodium acetate, and incubated overnight at -20 °C. It was then centrifuged at 9,000 rpm for 10 min at 4 °C, the supernatant decanted and the pellet washed with cold 70% ethanol. Finally, it was centrifuged, the supernatant decanted, the remaining contents allowed to dry, and these resuspended in 50 µl TE buffer.

Extracción de ADN La metodología de extracción de ADN se basó en los métodos: a) fenol-cloroformo (12), b) tiocianato de guanidina, y c) el propuesto en este estudio, el cual se realizó con cada tipo de muestras de semen congelado, las cuales se lavaron con 1 ml de solución buffer salino fosfato, seguido de una centrifugación a 800 rpm por 10 min a temperatura ambiente, repetido en dos ocasiones. El pellet recuperado se incubó con 1 ml de solución de lisis (6 M tiocianato de guanidina, 30 mM citrato de sodio (pH 7.0), 0.5 % sarkosyl, 0.20 mg/ml proteinasa K y 0.3 M -mercaptoetanol) por 4 h a 55 °C en baño maría. Al término de la incubación se recuperó el sobrenadante y se lavó con 1 ml de solución FCI (25, fenol: 24, cloroformo: 1, alcohol isoamílico), y después se centrifugó a 9,000 rpm por 10 min a 4 °C. El procedimiento se repitió con la solución de CI (24, cloroformo: 1, alcohol isoamílico), y el sobrenadante se incubó con ARNasa a 37 °C, por 30 min.

Posteriormente se precipitó con isopropanol frío y 0.1 volúmenes de 3M acetato de sodio, y se incubó toda la noche a -20 °C. Se centrifugó a 9,000 rpm por 10 min a 4 °C, decantando el sobrenadante y se lavó el pellet con etanol 70% frío. Finalmente, se centrifugó y se decantó nuevamente, dejándose secar y se re-suspendió nuevamente en 50 µl de buffer TE.

DNA analysis For all three methods, DNA concentration was evaluated with a nano-spectrophotometer (ND1000 Nanodrop®), using the 260/230 and 260/ 280 wavelength ranges. Quality was determined by electrophoresis in 1% gel to measure sample contamination and degradation.

Análisis de ADN La concentración y calidad del ADN en cada uno de los tres métodos evaluados se determinó con: 1) nano-espectrofotómetro (ND-1000 Nandrop®) para determinar la concentración de ADN, relación de longitudes de onda 260/

Statistical analysis For all 65 samples, DNA concentration and quality in each method were initially analyzed using the effects of breed and individual, and 408

MODIFICACIÓN DEL MÉTODO PARA EXTRAER ADN DE SEMEN

Cuadro 1. Medias de mínimos cuadrados (±error estándar) para calidad y cantidad de ADN obtenidas con tres métodos de extracción de ADN de semen Table 1. Least means squares (± standard error) results for quality and quantity of DNA extracted from frozen bull semen using three methods Methods Phenol-chloroform† Guanidinium thiocyanate¶ Modified guanidinium§

260/280

260/230

1.47±0.11c 2.19±0.10a 1.84±0.09b

-0.41±0.41b 0.80±0.37a 0.66±0.35b

[§ ] 45.69±8.60b 151.57±7.77a 156.99±7.29a

† Birren et al, 1997; ¶ Hossain et al, 1997; § Developed in present study. abc

Least squares means with different letters in the same column are different (P<0.05).

230 y 260/280, y 2) con electroforesis en gel de agarosa al 1% para determinar el grado de contaminación y degradación de las muestras.

the covariable of semen straw volume. None had a significant effect and were therefore eliminated from the model. The final analysis considered only the effect of extraction method (1= phenol-chloroform; 2= guanidinium thiocyanate; 3= modified guanidinium thiocyanate). All analyses were run with the GLM procedure in the SAS statistical package(13).

Análisis estadístico La concentración y calidad del ADN (n total= 65) obtenidos con cada uno de los tres métodos evaluados se analizaron con un modelo que inicialmente incluyó los efectos fijos de raza, individuo y la covariable volumen de semen de la pajilla. Dado que ninguno de estos efectos fueron significativos en los análisis preliminares, para el análisis final se eliminaron del modelo, el cual sólo consideró el efecto fijo de método de extracción (1= fenol cloroformo, 2= tiocianato de guanidina, y 3= tiocianato de guanidina modificado). Los análisis se realizaron con el procedimiento GLM del programa estadístico SAS(13).

RESULTS AND DISCUSSION The least means squares analysis identified differences (P<0.0001) between methods in the 260/280 wavelength range and between sample concentrations (Table 1). This confirms that the modified method extracted a higher quality and quantity of DNA compared to the methods of Hossain et al(10) and Birren et al(12). Absence of difference in the 260/230 range indicates total cleansing of RNA from the samples was attained in all three extraction methods. These results are supported by the electrophoresis analysis results of the DNA samples extracted with each evaluated method (Figure 1).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Las medias de mínimos cuadrados obtenidas en este estudio (Cuadro 1) indican diferencias entre los métodos (P<0.0001) para el rango de 260/280 y la concentración de la muestra, lo que confirma una calidad y cantidad superiores de ADN extraído con el método modificado respecto de las muestras realizadas con los métodos de Hossain et al(10) y Birren et al(12).

Por su parte, la ausencia de diferencia estadística (P=0.0705) en el rango 260/230 evidencia la limpieza total de ARN de las muestras en los

When extracted with the phenol-chloroform method, DNA samples exhibited low quality (1.47 ± 0.11 at 260/280; and -0.41 ± 0.41 at 260/230), and low concentrations.

Electrophoresis demonstrated an absence of DNA, possibly due to degradation and loss from total washing during the protocol. This coincides with previous studies (1,10) in which DNA 409

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tres métodos de extracción de ADN. Dichos resultados son respaldados por los análisis con electroforesis de las muestras de ADN extraídas con los tres métodos (Figura 1).

degradation was extensive or complete when using the phenol-chloroform method (12) .

However, in these same studies DNA quality surpassed 1.8 at 260/280, possibly due to the presence of RNA and the remains of lowmolecular weight proteins.

Las muestras obtenidas con el método de fenol cloroformo mostraron una mala calidad al analizarlas con el nano-espectrofotómetro, presentando valores de 1.47 ± 0.11 y -0.41 ± 0.41 en los rangos 260/280 y 260/230, así como una menor concentración. La electroforesis mostró ausencia de ADN, debido posiblemente a una degradación y pérdida por lavado total durante el desarrollo del protocolo. Al respecto, Hossain et al(10) y Manuja et al(1) observaron alta o total degradación del ADN en las muestras obtenidas con el método de fenol cloroformo(12), aun cuando las calidades obtenidas por espectrofotometría fueron mayores a 1.8 para el rango 260/280, siendo una posible razón de esto la presencia de ARN y restos de proteínas de bajo peso molecular en las muestras analizadas por ambos autores.

The guanidinium-thiocyanate method produced good quality DNA samples with higher concentrations than in the phenol-chloroform method. Nonetheless, electrophoresis showed slight DNA degradation in the samples and considerable presence of protein in the gels’ upper fraction (Figure 1, rows 5 to 8). Slight DNA degradation and the presence of protein were also observed in samples in a previous study(10), partially due to the need for DNA separation by protein traction, causing incomplete purification of the nucleic acids.

The modified guanidinium-thiocyanate method proposed here produced high quality and quantity DNA samples. Nano-spectrophotometry

Figura 1. Electroforesis en gel de agarosa al 1% de muestras de semen de bovino preparados con tres métodos de extracción de ADN Figure 1. 1% gel electrophoresis of bovine semen prepared with one of three DNA extraction methods

Phenol-chloroform (lanes 1 to 4); guanidinium thiocyanate (lanes 5 to 8); and modified guanidinium thiocyanate (lanes 9 to 12). “M” lanes are 1 kb molecular weight markers.

410

MODIFICACIÓN DEL MÉTODO PARA EXTRAER ADN DE SEMEN

Por otra parte, las muestras extraídas con el método de tiocianato de guanidina tuvieron mejor calidad y mayor concentración que las muestras extraídas con el método de fenol cloroformo. Sin embargo, los resultados de electroforesis mostraron una ligera degradación del ADN de las muestras y una considerable presencia de proteína en la fracción superior del gel (Figura 1, carriles 5 a 8). Hossain et al (10) también observaron de ligera a nula degradación del ADN con presencia de proteína en las muestras obtenidas, debido en parte al requerimiento de separación del ADN por tracción de la proteína presente en la muestra, propiciando de esta forma una purificación incompleta de los ácidos nucleicos.

showed quality to be between 1.8 and 2.2 in both wavelength ranges (i.e. 260/230 and 260/ 280) (Table 1). Little or no DNA degradation was apparent in the electrophoresis analysis, with a total absence of proteins and other contaminating factors (Figure 1, rows 9 to 12).

The samples provided optimum conditions for use in genetic analysis.

Extraction efficiency from frozen bovine semen samples using the modified method proposed here was compared to the efficiency reported in previous studies (10,12). In the proposed method, a second washing with phosphate buffer solution was added to the previous methods to increase DNA purity. This was done even though livestock species normally produce more ejaculate than humans and its density is 0.2 to 30.0 times greater(6). In addition, bull, pig and horse ejaculates have Cl, K and Ca concentrations 1.7 to 3.4 times higher than human ejaculate. If these ions are not removed from semen samples they can cause erroneous results during genetic analyses and even inhibit PCR amplification of DNA(7,9).

Por último, el método propuesto en este estudio produjo muestras con calidad y cantidad altamente deseables y confiables. Tanto en los resultados del nano-espectrofotómetro como en la electroforesis, la calidad en los rangos 260/ 230 y 260/280 fueron entre 1.8 y 2.2 (Cuadro 1), y poca o nula degradación del ADN aparente en la electroforesis, con ausencia de proteínas y otros factores contaminantes en las muestras, considerando que las muestras tuvieron óptimas condiciones para usarse en análisis genómicos (Figura 1, carriles 9 a 12).

In the proposed method, two washings with organic solvents followed by high velocity centrifuging were used even though use of organic solvents is reported to make isolation of non-degraded DNA more difficult (14) .

However, this modification helped to completely remove the protein that had not degraded in previous steps. It also aided in preserving DNA integrity by consolidating it into a pellet, thus preventing chemical damage by completely separating it from the organic solvent, any compounds in the ejaculate, and any diluents added for semen preservation. Addition of the phenol:chloroform:isoamyl alcohol washing step removed high-molecular weight proteins and residual chelating agents in the samples while the subsequent chloroform:isoamyl alcohol washing removed low-molecular weight proteins and any chelant traces remaining after the first washing(7,9).

La extracción de ADN con los métodos propuestos por Birren et al(12) y Hossain et al(10) se realizó para comparar la eficiencia de extracción de ADN de muestras de semen congelado de bovino con la metodología propuesta en este estudio. El método propuesto, adicionó un segundo lavado a las muestras con solución buffer fosfato, ya que aunque el volumen del eyaculado de la mayoría de las especies de interés zootécnico es mayor que el del humano, y la densidad es de 0.2 a 30 veces mayor (6) , el segundo lavado permitió incrementar la pureza del ADN extraído. Además, los eyaculados de toro, cerdo y caballo, presentan una concentración de 1.7 a 3.4 veces mayor de Cl, K, y Ca, que la del humano, y de no retirarse de las muestras de semen estos iones pueden generar resultados erróneos

Since Hossain et al (10) reported that RNA material was preserved in some samples, an 411

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durante los análisis genómicos, pudiendo inclusive inhibir la amplificación de ADN por PCR(7,9).

RNAase incubation was added in the modified method. This ensured the DNA in the samples was genetically pure, thus avoiding imprecise values when measuring concentrations by nanospectrophotometry. If values are not exact, DNA sample dilution calculations can contain errors which affect PCR amplification results(7).

En la metodología planteada se llevaron a cabo dos lavados con solventes orgánicos, seguidos de centrifugaciones de alta velocidad, aun cuando Sambrook et al(14) documentaron la dificultad de aislamiento de ADN no degradado por métodos que involucren solventes orgánicos.

Además de retirar por completo la proteína presente en las muestras no degradada en pasos previos, este método permitió conservar la integridad del ADN al consolidarlo en un pellet que evita el daño químico al separarlo por completo del solvente orgánico y demás compuestos propios del eyaculado o el diluyente utilizado para conservar el semen. La inclusión del lavado fuerte (fenol:cloroformo:alcohol isoamílico) en el método, retiró las proteínas de alto peso molecular y agentes quelantes residuales presentes en las muestras; en el mismo sentido, el posterior lavado débil (cloroformo:alcohol isoamílico) retiró las proteínas de bajo peso molecular y agentes quelantes restantes después del primer lavado(7,9).

Finally, use of 3 M sodium acetate in DNA incubation with isopropanol at -20 °C made DNA precipitation more efficient by augmenting solution ionic strength and removing organic solvents and diluent medications(8). Centrifuging, decanting and washing with 70% ethanol removed all sodium acetate and sarkosyl remnants.

CONCLUSIONS AND IMPLICATIONS The modified DNA extraction method proposed here for use with frozen bovine semen produced highly pure DNA samples free of degradation and with extremely low or null protein content. It is also simple and low-cost, and the resulting sample DNA quality and quantity are appropriate for genetic analyses, such as SNPs and microsatellites, that are commonly used in mammals.

Debido a que algunas muestras analizadas con el método propuesto por Hossain et al (10) conservaron material de ARN, se agregó una incubación con ARNasa, asegurando de esta manera la obtención de ADN genómico puro, evitando valores imprecisos al medir las concentraciones por medio del nanoespectrofotómetro, que puedan conducir a un cálculo erróneo al momento de elaborar diluciones de las muestras de ADN para la amplificación de ADN mediante PCR(7).

ACKNOWLEDGEMENTS The research reported here was financed by the Consejo Nacional de Recursos Genéticos Pecuarios (CONARGEN) (2013-001), Asociación Mexicana de Criadores de Ganado Jersey de Registro and the Universidad Autónoma Chapingo, México (DGIP-11550301). The Consejo Nacional de Ciencia y Technologia (CONACYT) provided a Masters in Science scholarship for the second author.

Finalmente, el 3 M acetato de sodio incluido en la incubación del ADN con isoprapanol a -20° C, hizo más eficiente la precipitación del ADN de la muestra, ya que aumentó el poder iónico de la solución retirando los restos de solventes orgánicos y de medicamentos provenientes del diluyente, en el caso de las muestras de semen congelado(8). Las posteriores centrifugaciones, decantaciones y lavado con etanol 70% retiraron por completo los remanentes del acetato de

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sodio y del sarkosyl proveniente de la solución de lisis.

412

MODIFICACIÓN DEL MÉTODO PARA EXTRAER ADN DE SEMEN

CONCLUSIONES E IMPLICACIONES

2.

Weyrich A. Preparation of genomic DNA from mammalian sperm. Current Protoc Mol Biol 2012;2(2.13):1-3.

El método modificado de extracción de ADN a partir de semen congelado descrito en este estudio permite obtener muestras de ADN libres de degradación, de mayor pureza y menor o nula presencia de proteínas. Además, es sencillo, barato, y la calidad y cantidad de las muestras es apropiada para la realización de análisis genómicos de ADN, como SNPs y microsatélites en mamíferos.

3.

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AGRADECIMIENTOS Este proyecto fue apoyado por el Consejo Nacional de Recursos Genéticos Pecuarios (CONARGEN) (2013-001), Asociación Mexicana de Criadores de Ganado Jersey de Registro y Universidad Autónoma Chapingo, México (DGIP11550301). Al CONACYT por el financiamiento de los estudios de Maestría en Ciencias del segundo autor.

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413

Baldomero Alarcón-Zúñiga, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):405-413

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ENFRIAMIENTO AL INICIO DE VERANO PARA MITIGAR EL ESTRÉS POR RevCALOR Mex Cienc EN VACAS Pecu 2016;7(4):415-429 HOLSTEIN

Enfriamiento al inicio de verano para mitigar el estrés por calor en vacas Holstein del noroeste de México Cooling at the summer onset to mitigate the heat stress in Holstein cows from the northwest Mexico José Clemente Leyva-Coronaa, Milton G. Thomasb, Gonzalo Rincónc, Juan F. Medranoc, Abelardo CorreaCalderónd, Leonel Avendaño-Reyesd, Dennis M. Hallforde, Fernando Rivera-Acuñaa, Pablo Luna-Neváreza

RESUMEN El objetivo de este estudio fue determinar la respuesta fisiológica, endócrina y productiva en vacas lactantes sometidas a varias series de enfriamiento artificial al inicio de verano (junio a julio de 2011). Se asignaron 14 vacas Holstein multíparas a uno de dos tratamientos: enfriamiento (E) antes de la ordeña (0700 y 1700 h) y enfriamiento adicional (EA) cada 2 h de 0700 a 1700 h en el corral de espera a la ordeña. Se midió la producción de leche (PL), niveles de prolactina (PRL) e IGF1, mientras que la temperatura rectal y frecuencia respiratoria fueron registradas y consideradas como indicadores fisiológicos de estrés por calor. La temperatura ambiental y humedad relativa también fueron registradas y utilizadas para calcular el índice de temperatura-humedad (ITH). Los indicadores de estrés calórico mostraron una interacción significativa (P<0.001) entre tratamiento y tiempo/semana, los cuales fueron menores con EA (-3.8 respiraciones por minuto y -0.2 °C) sólo durante las semanas 6 y 7. Los niveles séricos de PRL fueron mayores bajo enfriamiento adicional (EA: 35.1 vs E: 29.4 ng/ml; P=0.004), mientras que los de IGF1 solo variaron a través de las semanas de muestreo (P=0.014). La PL se incrementó (P<0.05) en EA durante las semanas 6 (+3.1 kg/día) y 7 (+3.1 kg/día). Se concluye que la mayor frecuencia de baños mitigó la condición de estrés calórico al inicio de verano, permitiéndole a la vaca expresar un mejor desempeño productivo al final del estudio, ya que dicho efecto dependió de la variable tiempo/semana.

PALABRAS CLAVE: Enfriamiento, IGF1, Producción, Prolactina.

ABSTRACT The objective of this study was to determine the physiological, endocrine and productive response in lactating dairy cows under several series of artificial cooling at the beginning of the summer (June to July, 2011). Fourteen multiparous Holstein cows were assigned in one of two treatments: Cooling (C) before milking (0700 and 1700 h) and additional cooling (AC) each 2 h (from 0700 to 1700h) in the holding pen of the milking parlor. Milk yield (MY), and serum levels of prolactin (PRL) and IGF1 were measured. Rectal temperature and respiratory rate were registered and included as physiological markers of heat stress. Ambient temperature and relative humidity were also collected and used to calculate temperature-humidity index (THI). Both markers of heat stress showed a significant interaction (P<0.001) between treatment and time/week, which were lower in AC treatment (-3.8 breaths per minute and -0.2 °C) during wk 6 and 7. Serum levels of PRL were higher under additional cooling (AC: 35.1 vs C: 29.4 ng/ml; P=0.004), while IGF1 serum levels showed variation only through the sampling weeks (P=0.014). The MY increased (P<0.05) in AC only during wk 6 (+3.1 kg/d) and 7 (+3.1 kg/d). It was concluded that additional cooling at the beginning of the summer reduced heat stress in dairy cows allowing a better productive performance at the end of the study because such effect relied on the variable time/week.

KEY WORDS: Cooling, IGF1, Performance, Prolactin.

Recibido el 14 de julio de 2015. Aceptado el 26 de agosto de 2015. a

Departamento de Ciencias Agronómicas y Veterinarias del Instituto Tecnológico de Sonora. Calle 5 de Febrero 818 Sur, Colonia Centro, Cd. Obregón, Sonora, México. C.P. 85134. pluna@itson.edu.mx. Correspondencia al último autor.

b

Department of Animal Science, Colorado State University, CO. 80523. USA.

c

Department of Animal Science, University of California, Davis CA. 95616. USA.

d

Instituto de Ciencias Agrícolas, Universidad Autónoma de Baja California. México.

e

Department of Animal Science, New Mexico State University, USA.

Proyecto financiado por el programa UC-Mexus CONACYT (Convocatoria 2010).

415

José Clemente Leyva-Corona, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):415-429

INTRODUCCIÓN

INTRODUCTION

En regiones cálidas como en el noroeste de México, la combinación de humedad y temperatura de verano fácilmente exceden los requerimientos térmicos del ganado Holstein(1,2). Al salir de la zona termoneutral, la vaca activa un complejo sistema de ajustes endócrinos y metabólicos regulados por genes para mejorar las funciones celulares afectadas por el estrés calórico (3) , que finalmente comprometen la productividad del ganado lechero debido a que dichos ajustes implican un gasto energético asociado al incremento del ritmo respiratorio(4).

In warm regions as northwest Mexico, the combination of humidity and temperature during summer exceeds thermal requirements of Holstein cattle(1,2). Once the cows leave the thermoneutral zone, they activate a complex system of endocrine and metabolic adjustments, that is regulated by genes, to improve cellular functions affected by heat stress(3), that finally compromises dairy cattle production due to such adjustments imply an energy consumption associated to the increase of respiration rate(4).

Body temperature in cattle oscillates from 37.5 to 38.9 ºC in healthy animals under thermoneutral conditions, but in warm climates its increase is a result of the self-generated and environmental heat load(5). Such hyperthermia has been negatively correlated to growth, lactation and fertility in Holstein cattle(6,7). The respiratory system is an evaporative pathway to eliminate body heat because the animal increases the respiratory rate as a regulatory mechanism of body temperature under warm climates(8,9).

La temperatura corporal del bovino oscila entre los 37.5 y los 38.9 ºC en animales sanos bajo condiciones termoneutrales, pero en climas cálidos su incremento es el resultado de la carga de calor autogenerado y el proveniente del medio ambiente(5). Esta hipertermia se ha correlacionado negativamente con el crecimiento, lactancia y fertilidad en ganado Holstein(6,7). El tracto respiratorio es una ruta evaporativa de eliminación de calor y el animal incrementa su frecuencia respiratoria como un mecanismo regulador de la temperatura corporal en climas cálidos(8,9).

Prolactin and IGF1 are involved in energy metabolism, growth, fertility, lacto genesis and mammary development(3,10,11). Moreover, such hormones are also related to the thermoregulatory process in ruminants, and its increases in blood levels is a sensitive response to a warm environment(12,13,14).

Además de estar implicadas con el metabolismo energético, crecimiento, fertilidad, lactogénesis y desarrollo mamario, la prolactina e IGF1(3,10,11), son hormonas relacionadas en el proceso de termorregulación en los rumiantes y el incremento de sus niveles en sangre son una respuesta sensible al ambiente cálido(12,13,14).

Artificial cooling is an alternative to reduce negative effects from high temperatures on physiology and productivity of dairy cattle(2,15); however, under moderate to high humidity conditions the efficiency of a high pressure cooling system (i.e., humidifiers) is limited(8).

Therefore, hair and skin soaking combined with forced ventilation help to reduce body heat through conductive and convective ways(16,17,18).

El enfriamiento artificial es una alternativa para aminorar los efectos negativos de las altas temperaturas sobre la fisiología y productividad de la vaca lechera(2,15), sin embargo, bajo condiciones de moderada a alta humedad la eficiencia de un sistema de enfriamiento de alta presión (nebulizadores) es limitado(8). Por esta razón, mojar el pelaje y piel del animal combinado con ventilación forzada, favorece las

Once that environmental humidity and temperature increase at the beginning of the summer in the Yaqui Valley, Sonora, the 416

ENFRIAMIENTO AL INICIO DE VERANO PARA MITIGAR EL ESTRÉS POR CALOR EN VACAS HOLSTEIN

pérdidas de calor por las vías conductivas y convectivas(16,17,18).

productive efficiency in lactating cattle decreases because the weather become more adverse(19).

An increase of bath frequency during the day can help to reduce some physiological indicators of heat stress to avoid a sudden reduction in Holstein cattle milk production as the weather conditions become worst during summer.

Therefore, the objective of this study was to evaluate physiological, endocrine and reproductive responses in Holstein dairy cattle subjected to direct cooling at the beginning of the summer.

Conforme aumenta la intensidad de la humedad y temperatura ambiental al inicio de verano en el valle del Yaqui, Sonora, la eficiencia productiva del ganado lactante disminuye debido a un clima gradualmente más adverso para esta zona lechera(19). Incrementar la frecuencia de baños durante el día puede aminorar algunos indicadores fisiológicos de estrés calórico y evitar el descenso abrupto en la producción del ganado Holstein conforme empeoran las condiciones climáticas de verano. Por lo tanto, el objetivo del estudio fue evaluar la respuesta fisiológica, endócrina y productiva del ganado Holstein al someterlo a varias series de enfriamiento directo al inicio de verano.

MATERIAL AND METHODS Experimental location and animals The study was conducted at the Unidad academica de investigación en producción lechera of the Instituto Tecnologico de Sonora (ITSON), located in block 910 (N: 27°21’ O: 109°54’) of the Yaqui Valley, Sonora, Mexico, during June and July, 2011. Twenty-eight (28) multiparous Holstein cows with 150 ± 25.9 d in milk and 3.5 ± 0.35 of body condition score (BCS) were selected for this study. Cows were maintained in shaded holding pens with free access to water, and they were fed twice a day (i.e., 0800 to 0900 h and 1700 to 1800 h) with a ration made up with 48.8 % corn silage, 16.2 % alfalfa hay, and 35 % commercial energy supplement added with vitamins and minerals premix. All cows received bovine somatotropin (BST; 500 mg S.C.) each 14 d during lactation, from wk 9 postpartum until 15 d before to start the dry period.

MATERIAL Y METODOS Localización experimental y animales en estudio El estudio se realizó en la Unidad académica de investigación en producción lechera del Instituto Tecnológico de Sonora, ubicada en el Block 910 (N: 27°21’ O: 109°54’) del Valle del Yaqui, Sonora, México, durante junio y julio de 2011.

Se seleccionaron 28 vacas Holstein de entre 3 y 5 partos, con 150 ± 25.9 días en leche y condición corporal de 3.5 ± 0.35, las cuales se alimentaron dos veces al día (0800 a 0900 h y 1700 a 1800 h). Todas las vacas recibieron la misma ración durante la fase experimental (aproximadamente 48.8 % de silo de maíz, 16.2 % de heno de alfalfa y 35 % de concentrado energético comercial, adicionado con vitaminas y minerales) y con libre acceso al agua. Como manejo cotidiano del establo, a partir de la semana nueve postparto y hasta 15 días antes del secado, las vacas recibían (vía subcutánea) un programa comercial de somatotropina bovina (500 mg de STb) a intervalos de 14 días durante la lactancia.

Treatments Cows wer e randomly assigned in two treatments: cooling (C) before milking (two times per day, 0700 and 1700 h) and additional cooling (AC) each 2 h (six times per day, from 0700 to 1700 h). Therefore, cows from treatments C and AC entered daily into the holding pen of the milking parlor, and they received 2 and 6 cooling periods that were equivalent to 36 and 108 min/d of cumulative

Tratamientos Aleatoriamente se asignaron 14 animales a cada tratamiento: enfriamiento (E) antes de la ordeña 417

José Clemente Leyva-Corona, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):415-429

(dos veces, a las 0700 y 1700 h) y enfriamiento adicional (EA) cada dos horas (seis veces por día, de 0700 a 1700 h). De esta forma, los animales de los tratamientos E y EA fueron llevados diariamente a la sala de espera a la ordeña donde recibieron dos y seis periodos de enfriamiento, equivalentes a 36 y 108 min/día de enfriamiento acumulado por tratamiento, respectivamente. En ambos grupos, cada periodo de enfriamiento era una secuencia de tres ciclos de baño alternado con tres de ventilación.

cooling per treatment, respectively. Each cooling period included a sequence of three soaking cycles alternated with three ventilation cycles.

Cooling system Each cooling cycle included 3 min of water aspersion (~ 15 L per cow/cycle) with a system made up by 16 sprayers (located at 2.73 m from the bottom) which allowed soaking the back and side of each cow, alternated with 3 min of forced ventilation with three ½ HP electric fans located at 2.73 m from the bottom. All cows received 8.5 m2 of shadow inside the holding pens.

Equipo de enfriamiento Por ciclo de enfriamiento se aplicaban 3 min de aspersión de agua (gasto de 15 L por vaca/ ciclo) con 16 regaderas (instaladas a 2.8 m del piso) hasta mojar por completo el lomo y costado del animal, alternados con 3 min de ventilación forzada (11,000 CFU) con tres abanicos eléctricos de ½ HP cada uno situados a 2.73 m del piso. Todas las vacas tuvieron 8.5 m2 de sombra en los corrales de alojamiento.

Climatic data Ambient temperature (AT) and relative humidity (RH) data were collected from a nearby (~500 m) and automatic climatic station. Such information was used to calculate the temperature-humidity index (THI), that estimates the level of heat stress at which the cows were exposed, using the formula(7): THI= (0.8*AT)+[(RH/100)*(AT14.4)]+46.4. In order to obtain accuracy climatic values during the sampling period, climatic data were registered each hour from 0900 through 1700 h, which were averaged and combined to information from the last 2 d before each sampling date(4).

Datos climáticos La información obtenida de temperatura ambiental (TA) y humedad relativa (HR) se colectó por una estación meteorológica automática ubicada a ~500 m del sitio experimental. El Índice de temperatura-humedad (ITH) se calculó para estimar el nivel de estrés calórico al que estuvieron expuestos los animales utilizando la fórmula(7): ITH= (0.8*TA)+[(HR/ 100)*(TA-14.4)]+46.4. Para obtener valores representativos del clima durante el periodo de muestreo, la información climática se registró por hora de 0900 a 1700 h y promediando la información respecto a los dos últimos días previos a la fecha de muestreo(4).

Physiological markers of heat stress Respiratory rate (RR; breaths/min) and rectal temperature (RT; °C) were collected in both groups at 1200 h twice per week during the study. The RR was measured by visual counting of intercostal movements (1), while RT was collected using a digital thermometer (TES1310®) with a contact sounding line (type K; 9-cm large), that was introduced into the animal to touch the rectal mucosa(20).

Indicadores fisiológicos de estrés calórico En ambos grupos durante el estudio, la frecuencia respiratoria (FR; resp/min) y la temperatura rectal (TR; °C) se registraron a las 1200 h dos veces por semana. Para medir la FR se contaron visualmente los movimientos

Dynamic of blood hormone levels Blood samples (i.e., 8 ml) were collected weekly from the coccygeal vein using Vacutainer tubes without anticoagulant. Once the samples were 418

ENFRIAMIENTO AL INICIO DE VERANO PARA MITIGAR EL ESTRÉS POR CALOR EN VACAS HOLSTEIN

costales (1), mientras que la TR se registró utilizando un termómetro digital (TES-1310®) con sonda (tipo K) de contacto (largo de 9 cm) que era introducida para hacer contacto con la mucosa del recto del animal(20).

collected (i.e., from 1000 to 1100), each tube was labeled and transported (5 °C) to the Reproductive Biotechnology Lab from the Department of Veterinary and Agronomic Sciences at ITSON (5 °C) and centrifuged at 2,500 rpm/30 min to obtain the blood serum.

Then, serum samples were transported to the Endocrinology Lab of New Mexico State University, USA, in order to measure concentrations (ng/ml) of prolactin (PRL) and insulin-like growth factor 1 (IGF1), using radioimmunoassay (Packard Instrument Company Inc., Meriden, CT, USA) of double antibody(11,12) under a coefficient of variation of 9.4 and 13.4 % for PRL and IGF1, respectively.

Dinámica de niveles hormonales en sangre Entre las 1000 y 1100 h los animales de ambos grupos se sangraron una vez por semana mediante punción de la vena de la cola utilizando equipo vacutainer® para extraer 8 a 10 ml de sangre en tubos sin anticoagulante. En cada muestreo, los tubos se identificaron y transportaron (5 °C) al Laboratorio de Biotecnología Reproductiva del Departamento de Ciencias Agronómicas y Veterinarias del ITSON (Cd. Obregón, Sonora, México) para centrifugarse a 2,500 rpm por 30 min y extraer el suero. Las muestras séricas se transportaron al Laboratorio de Endocrinología de New Mexico State University, USA, para medir las concentraciones (ng/ml) de prolactina (PRL) y del factor de crecimiento parecido a la insulina tipo 1 (IGF1), por radioinmunoanálisis (Packard Instrument Company Inc., Meriden, CT, USA) de doble anticuerpo(11,12) bajo un coeficiente de variación de 9.4 % y 13.4 % para PRL e IGF1, respectivamente.

Milk yield Cows were milked twice per day (0700 and 1700) and milk production (MY; kg) was recorded daily using an electronic system (Metraton 21™, GEA. Westfalia-Surge Farm Technologies, Siemensstraße, Bönen Germany).

Statistical analyses The procedures PROC UNIVARIATE and PROC GLM (Levene’s test) were used to test normal distribution and equality of variances, respectively. Repeated and random statements from the MIXED procedure were processed using the SAS software V9.4(21), in order to analyze repeated measures per week of RR, RT, PRL, IGF1 and MY. The mixed model included treatment, time, treatment x time interaction, and lactation number as fixed effects, and the cow as random effect. Days in milk was included in the model as covariant, which resulted as significant source of variation (P<0.05).

According to Bayesian and Akaike information criterion, the auto-regressive covariance resulted as the best fitted structure for repeated measures in the mixed model. If the term time resulted as significant source of variation (P<0.05), then a pairwise comparison of the minimum square means was executed using the PDIFF option in SAS.

Producción de leche La producción (kg) individual de leche (PL) correspondiente a las dos ordeñas del día (0700 y 1700 h), se registró diariamente utilizando un sistema electrónico de ordeño (Metraton 21™, GEA. Westfalia-Surge Farm Technologies, Siemensstraße, Bönen Germany).

Análisis estadístico Los procedimientos estadísticos PROC UNIVARIATE y PROC GLM (prueba de Levene) se utilizaron para analizar la distribución normal e igualdad de varianzas, respectivamente, de todas las variables analizadas. Mediante el procedimiento MIXED del paquete estadístico SAS V9.4(21), los comandos Repeated y Random se utilizaron para analizar las mediciones 419

José Clemente Leyva-Corona, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):415-429

repetidas por semana de FR, TR, PRL, IGF1 y PL. El modelo mixto incluyó los efectos fijos de tratamiento, tiempo, la interacción tratamiento por tiempo, y el número de lactancias, así como el efecto aleatorio de la vaca. La variable días en leche se consideró como covariable dentro del modelo, la cual resultó ser una fuente significativa de variación (P<0.05). De acuerdo a los criterios Bayesiano y Akaike, se seleccionó la estructura de covarianza auto-regresiva para las mediciones repetidas del modelo mixto, ya que ésta resultó ser la estructura de covarianza de mejor ajuste. Si el efecto tiempo resultó significativo ( P<0.05), se ejecutaron comparaciones pareadas de medias de cuadrados mínimos utilizando la opción PDIFF en SAS.

RESULTS AND DISCUSSION Climatic data Ambient temperature showed a variation from 30.4 to 36.6 °C (Table 1). The maximum thermic threshold for Holstein cattle is 25 °C(7), and thermic fluctuations from 21 to 32 °C lead to a reduction in milk yield(22). The RH level fluctuated during the day from 18.1 y 32.8 % through the experiment. Effect of humidity is non-significant at 24 °C; however, an important negative impact appears when daily temperature increases above 34 °C (23), and evaporative functions (i.e., panting and sweating) of thermic regulation will be limited when RH is higher than 45 %. Although in this study HR was lower, it tended to intensify early in the summer which represents the beginning of regular conditions of heat stress in this region. The average THI during the day was 79.1 units that is considered as moderate heat stress(15), and it became more adverse after wk 4. Collier et al(25) showed that milk yield in high producer cows starts to decline when the THI reaches 68 units.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Datos climáticos Durante el estudio, la temperatura ambiental mostró una variación de 30.4 hasta 36.6 °C (Cuadro 1). El umbral térmico máximo para la raza Holstein es de 25 °C (7), y con fluctuaciones térmicas entre 21 y 32 °C se han observado pérdidas en leche(22). El nivel de HR durante el día se mantuvo entre 18.1 y 32.8 % a lo largo del experimento. El efecto de la humedad es

Heat stress markers Treatment by time interaction was significant (P<0.001) for RR and RT (Table 2), which are

Cuadro 1. Condiciones climáticas e índice de temperatura-humedad durante el estudio Table 1. Climatic conditions and temperature-humidity index during the study

ET (°C)

RH (%)

THI (units)

Week

Mean

Min

Max

Mean

Min

Max

Mean

Min

Max

1 2 3 4 5 6 7

30.4 36.6 32.8 34.2 36.3 36.2 34.9

29.7 35.6 31.9 33.6 35.7 35.5 34.4

30.9 37.2 33.4 34.8 36.9 36.9 35.6

19.2 18.1 19.6 21.9 24.5 28.3 32.8

17.1 17.8 18.8 19.2 20.3 24.3 29.7

28.3 31.1 33.4 34.6 35.5 37.9 39.4

74 80.1 76.6 78.5 81.2 81.9 81.4

73.1 79.0 75.6 77.3 79.6 80.3 80.2

76.1 83.6 79.8 81.7 84.3 84.8 83.5

ET= Environmental temperature; RH=Relative humidity; THI= Temperature-humidity index. All climatic variables correspond to the hourly average (0900 to 1700 h) of -2 d before sampling.

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ENFRIAMIENTO AL INICIO DE VERANO PARA MITIGAR EL ESTRÉS POR CALOR EN VACAS HOLSTEIN

Cuadro 2. Medias de cuadrados mínimos y probabilidad para los efectos de tratamiento, tiempo y su interacción en vacas Holstein expuestas a diferentes frecuencias de enfriamiento Table 2. Least squares means and probability for treatment, time and its interaction effects in Holstein cows subjected to different frequencies of cooling Treatments (mean± SE) Variable RR RT PRL IGF1 MY

Cooling 70.5 38.4 29.4 269.6 21.6

± ± ± ± ±

0.71 0.04 2.36 19.99 1.19

P-value of fixed effects

Additional cooling 66.7 38.2 35.1 295.9 22.4

± ± ± ± ±

0.29 0.03 2.69 28.59 1.08

Time

Treatment

Treatment by time

<0.001 <0.001 <0.001 0.014 <0.001

<0.001 <0.001 0.004 0.486 0.596

<0.001 <0.001 0.454 0.648 0.002

RR= Respiratory rate (breaths per minute); RT= Rectal temperature (°C); PRL= Prolactin levels (ng/ml); IGF1= Insulin like growth factor-1(ng/ml); MY= Milk yield (kilograms per day).

insignificante a 24 °C, pero cuando la temperatura del día es >34 °C su impacto negativo es considerable(23), y a partir de una HR >45 % las funciones evaporativas (jadeo y sudoración) de regulación térmica son limitadas(24). Aunque la HR no alcanzó ese límite, sí fue evidente una tendencia en su intensificación al inicio del verano, lo que representaría la entrada a las condiciones regulares de estrés por calor en esta región. El promedio de ITH durante el día fue de 79.1 unidades, considerándose un estrés calórico moderado(15), experimentándose condiciones más adversas después de la semana cuatro.

Collier et al(25) demostraron que a partir de 68 unidades de ITH, la producción en vacas altas productoras comienza a declinar.

considered as indicators of heat stress. It was expected that an increase in the number of showers improves RR and RT; however, the effect of the treatment on these variables was only detected at the end of the study. It coincided with the beginning of the summer (wk 6 and 7); therefore, the favorable effect after to increase the number of showers depended of the variable time/week which involves the climatic variables. Berman(20) tested different cooling levels at 38 °C and 47 % of humidity including until seven cycles of shower and ventilation to reduce rectal temperature in Holstein cows, but it did not improve after increase cycles from eight to ten. Spiers et al(9) reported a group of cows which under thermo neutral conditions (AT of 19 °C and RH ~55 %) showed 59.6 breaths/min of RR and 39 °C of RT; however, once the cows were heat-stressed (AT of 29 °C and RH ~50 %), their RR and RT increased 32.8 and 2.5 %, respectively. In this study, RR was similar between treatments (P>0.05) during the first 5 wk (Figure 1), but it was lower in AC group in comparison to C group (P<0.05) in wk 6 (78.5 vs 82.9 breaths/ min) and 7 (69.5 vs 69.9 breaths/min), which coincided with the time when climatic conditions became more severe. Likewise, the RT in AC cows was lower (P<0.05) than C cows only in wk 6 (38.5 vs 39.0 °C) and 7 (38.6 vs 39.1 °C).

Indicadores de estrés calórico El Cuadro 2 muestra que la interacción tratamiento por tiempo fue significativa (P<0.001) para FR y TR, considerados los indicadores de estrés calórico. En cierto modo era de esperar que al incrementar el número de baños el beneficio pudiera ser mayor; sin embargo, el efecto del tratamiento sobre las variables indicativas de estrés calórico sólo se observó al final del estudio. Ello coincidió con el inicio del verano (semanas 6 y 7), por lo que 421

José Clemente Leyva-Corona, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):415-429

el efecto favorable de incrementar la frecuencia de baños dependió de la variable tiempo/ semana, y por lo tanto, de las variables climáticas. Berman(20) probó diferentes niveles de enfriamiento a 38 °C y 47 % de humedad, donde fueron necesarios hasta siete ciclos de baño y ventilación para disminuir la temperatura rectal de vacas Holstein, sin observar mejoría al aumentar los ciclos a ocho o diez. Spiers et al(9) reportaron bajo condiciones termoneutrales (TA de 19 °C y HR de ~55 %), un grupo de vacas mostraron FR de 59.6 respiraciones/ minuto y TR de 39 °C, pero al ser sometidas a un periodo de estrés calórico (TA de 29 °C y HR de ~50 %), su FR y TR se incrementaron en 32.8 % y 2.5 %, respectivamente. En este estudio la FR fue similar entre tratamientos (P>0.05) en las primeras cinco semanas (Figura 1), pero fue menor en el grupo EA en

During the study, cows from C group increased (P<0.001) 32.0 and 3.4 % their RR and RT, respectively, while cows from AC group only increased 11.8 and 2.3 %, respectively.

Differences between treatments are lower because the two groups received cooling.

However, heat stress conditions start once the cow exceeds a RT of 39.2 °C and RR of 70 breaths/min. Under these conditions, the objective of the artificial cooling is to maintain RT and RR closer to a physiological threshold.

At the end of this study, both groups maintained a RT <39.2 °C, even though RR in C cows was higher than 70 breaths/min.

Dynamic of blood hormone levels Serum levels of PRL differed by treatment (P=0.004) and sampling time (P<0.001; Table

Figura 1.

Frecuencia respiratoria (RR) y temperatura rectal (RT) en vacas Holstein expuestas a diferentes frecuencias de enfriamiento al inicio de verano

Figure 1.

Respiratory rate (RR) and rectal temperature (RT) in Holstein cows subjected to different frequencies of cooling at the summer onset

* Difference (P<0.05) of the treatment*time fixed effect. RT= Rectal temperature; RR= Respiratory rate; C= Cooling; AC= Additional cooling.

422

ENFRIAMIENTO AL INICIO DE VERANO PARA MITIGAR EL ESTRÉS POR CALOR EN VACAS HOLSTEIN

2). During the experiment, PRL average values were higher for AC treatment (35.1 ± 1.3) in comparison with C treatment (29.4 ± 1.1 ng/ ml). In contrast, Igono et al(22) reported a reduction in PRL levels from cows that received cooling and shadow, in comparison to those cows that only received shadow, and they concluded that serum PRL declined in response to heat stress reduction and the improvement of the environmental comfort of the cows.

However, the higher values of PRL found in this study in cows that received additional cooling could be associated to lactation process, because the blood samples were collected in the morning after milking. Therefore, it would be that this early sampling masked the effect of heat stress on PRL levels in cows without additional cooling.

comparación con el grupo E (P<0.05) a partir de la semana seis (78.5 vs 82.9 respiraciones/ minuto) y siete (69.5 vs 69.9 respiraciones/ minuto), lo que coincidió con el momento en que las condiciones climáticas fueron más severas. Del mismo modo, la TR en EA fue menor que en E (P<0.05) sólo en las semanas 6 (38.5 vs 39.0 °C) y 7 (38.6 vs 39.1 °C). A lo largo del experimento, las vacas en el grupo E incrementaron (P<0.001) en 32.0 y 3.4 % su FR y TR, respectivamente, mientras que en EA las vacas sólo mostraron un aumento de 11.8 y 2.3 % en su FR y TR, respectivamente. Es importante mencionar que, en general, la diferencia no es tan amplia debido a que ambos grupos recibieron enfriamiento. Cuando la vaca rebasa los 39.2 °C de TR y las 70 respiraciones/ minuto de FR, entra a una condición de estrés por calor, por lo que bajo estas condiciones el enfriamiento artificial tiene como objetivo mantener estas variables lo más cercano a un umbral fisiológico. Al concluir este estudio, ambos grupos lograron mantener la TR <39.2 °C aunque en el E la FR fue >70 respiraciones/ minuto.

Regarding to the time of sampling, the Figure 2 depicts a gradual reduction of serum PRL (P<0.05) on wk 4 and 5, which become steady on wk 6 and 7. In contrast to such results, Scharf et al (14) have reported that PRL concentrations increase in warm climates, because it is an homoeothermic hormone associated to heat stress events(26,27). Likewise, PRL stimulates the expression of heat shock proteins (HSP) (28) , which avoid protein denaturalization in bovine body cells threatened by environmental heat stress (29) . The unexpected PRL response found in middle July was probably due to the short experimental time, because the negative effect of the weather in this area is more severe after July(19) due to the accumulation of heat load in cows; then, activation of mechanisms involving PRL would be more evident at the end of the summer.

Moreover, the covariant of days in milk could influence PRL levels at the end of the study, because this variable resulted as significant source of variation (P<0.05).

Dinámica de niveles hormonales en sangre Los niveles de PRL difirieron por tratamiento (P= 0.004) y por efecto del tiempo de muestreo (P<0.001; Cuadro 2). Durante el experimento, los valores promedio de PRL fueron más elevados para el tratamiento EA (35.1 ± 1.3) en comparación con E (29.4 ± 1.1 ng/ml). En contraste, Igono et al (22) reportaron una reducción en los niveles de PRL en vacas que recibieron enfriamiento más sombra, en comparación con aquéllas que sólo recibieron sombra, por lo cual concluyeron que la PRL sérica se redujo al disminuir el estrés calórico y mejorar el confort ambiental de la vaca. Sin embargo, en la presente investigación es probable que los niveles superiores de PRL encontrados en las vacas con enfriamiento adicional estén asociados al proceso de lactación, ya que el muestreo sanguíneo se realizó durante las mañanas inmediatamente después del ordeño. Por lo tanto, el horario de

The serum concentrations of IGF1 were only effected by time (P=0.0143; Table 2), and tended to increase at the end of the study (P<0.05; Figure 2). Rhoads et al (10) have reported a small IGF1 reduction in cows exposed to warm climate conditions. Growth hormone 423

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Figura 2.

Dinámica de los niveles (ng/ml) de prolactina (PRL) y del factor de crecimiento similar a la insulina tipo-1 (IGF1) durante el estudio

Figure 2.

Dynamic of the prolactin (PRL) and insulin like growth factor-1 (IGF1) levels (ng/ml) during the study

As effect of time [*] indicate statistical difference (P<0.05) in relation to the previous week on average level per week (i.e., including both treatments; ng/ml) of PRL and IGF1 during the study.

toma de la muestra pudo haber enmascarado el efecto del estrés calórico sobre los niveles de PRL en vacas sin enfriamiento adicional.

(GH) and IGF1 have a close relationship on metabolic processes associated to milk yield(11), then GH measurements would help to explain the environmental effect on IGF1 levels and its relationships with milk production. It is important to mention that cows from this study received a subcutaneous application of bovine somatotropin (STB) as part of the herd management. The STB is a synthetic hormone with similar function to GH in bovine cattle, and its exogenous application is a potential enhancer of heat load in lactating cows under heat stress(13,30,31), as well as blood concentrations of IGF1(32-35). Therefore, administration of STB in this study could induce a direct effect on IGF1 levels, and consequently on PRL levels.

Respecto al tiempo de muestreo, la Figura 2 muestra una reducción gradual de PRL (P<0.05) en las semanas 4 y 5, estabilizándose sus niveles en las semanas 6 y 7. Contrario a estos resultados, Scharf et al(14) han reportado que la concentración de PRL incrementa en climas cálidos, ya que es una hormona homeotérmica ante eventos de estrés por calor(26,27). Del mismo modo, la PRL estimula la expresión de las proteínas de choque de calor (HSP)(28), las cuales evitan la desnaturalización de proteínas en células ante la amenaza de estrés calórico 424

ENFRIAMIENTO AL INICIO DE VERANO PARA MITIGAR EL ESTRÉS POR CALOR EN VACAS HOLSTEIN

en el bovino(29). Es probable que la respuesta no esperada en los niveles de PRL a mediados del mes de julio se debió a la corta duración del experimento, ya que el impacto del clima de esta zona es más severo para el ganado después de julio(19), por la acumulación de la carga calórica en la vaca, siendo posible que la activación de mecanismos que involucran la PRL sería más evidente a finales del periodo de verano. Además, la covariable días en leche resultó significativa (P<0.05), por lo que dicha variable pudo haber influido en la disminución en los niveles de PRL al final del estudio.

Although levels of IGF1 were constant during the study, it showed a significant increasing (P<0.05) until to reach its higher concentration on wk 7, which coincided with the hottest period of the experiment.

Growth hormone has alternative pathways to mobilize energy from other tissues in bovine cattle exposed to a high energetic demand needed for maintenance (i.e., thermoregulation) and lacto genesis in milking cows(10). Metabolic regulation of GH and IGF1 allows to prioritize some emerging functions such as the adaptive response to a warm climate in transition for lactation maintenance of milking cattle. The PRL activates milk synthesis in ruminants, however, it is not essential for lactation maintenance(36), while the IGF1 pathway stimulates galactophoyesis and interacts by separate with PRL and STB(37). It explains the reduction in PRL levels and the increasing in IGF1 levels during the warmest period of this study.

La concentración de IGF1 solo se afectó por efecto de tiempo (P=0.0143; Cuadro 2), observándose un incremento (P<0.05) al final del ensayo (Figura 2). Rhoads et al(10) han reportado una ligera reducción en los niveles de IGF1 del ganado expuesto a condiciones cálidas. La hormona del crecimiento (GH) y el IGF1 tienen una relación muy estrecha en procesos metabólicos que promueven la producción de leche(11), por lo que la medición de GH apoyaría en la explicación del efecto ambiental sobre la IGF1 y su relación con la producción de leche. Vale la pena señalar que las vacas de este estudio recibían la aplicación de un producto comercial como manejo habitual a base de somatotropina bovina (STB). La STB es una hormona sintética cuya función es similar a la GH en el bovino y su administración exógena incrementa potencialmente la carga de calor en ganado lactante bajo estrés calórico (13,30,31) , así como también la concentración de IGF1 en sangre(32,33,34,35).

Por lo tanto, la administración de STB en este trabajo pudo inducir un efecto directo sobre los niveles de IGF1 y consecuentemente en los de PRL. Aún y cuando los niveles de IGF1 se mantuvieron constantes pero sin una tendencia clara a lo largo de casi todo el experimento, durante la semana 7 sí se observó un incremento significativo de IGF1 (P<0.05) alcanzando su máxima concentración, lo que coincide con el periodo más caliente del muestreo.

Milk yield The treatment by time interaction was significant (P=0.002) for milk yield (Table 2). A higher production was observed in cows from AC group in comparison with cows from C group on wk 6 (17.9 vs 21.0 kg) and 7 (18.0 vs 21.1 kg), when the heat stress represented by the ITH was higher (Figure 3). Direct cooling (shower) and forced ventilation under warm and moist climates is able to reduce negative effects from a summer heat season on cows physiology(16,18), which contributes to hormonal status(12) and help to correct energy metabolism(13) in order to improve their productive performance(1). A 9.3 % improvement in milk production has been reported after to increase cooling series from 5 to 8 in the waiting parlor area(17). Low pressure cooling in this area before milking can avoid a milk reduction of 0.76 kg/d per cow, when ambient temperature fluctuates from 27 y 46 °C(15).

In this experiment, the reduction in MY started at the third week when the cows were exposed to an THI level of 76.6 units (Figure 3). Collier et al(25) demonstrated that cows producing >35

Existen rutas alternativas que puede tomar la GH para movilizar energía de otros tejidos en 425

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kg/d need artificial cooling once the THI reaches 68 units, because at this threshold dairy cows reduce milk production 2.2 kg/d. Leyva et al(19) found in Sonora a milk yield reduction of 0.65 kg/d per cow, once the threshold for THI reached 71.2 units.

el bovino ante la simultánea demanda energética de las funciones de mantenimiento (ej. termorregulación) y lactogénesis en el ganado lechero especializado (10) . La regulación metabólica de PRL e IGF1 permite priorizar algunas funciones emergentes como la del intento de adaptarse a un clima cálido en transición y mantener una lactancia (por demanda ambiental) en ganado especializado, aún en bajos niveles. La PRL tiene acción en la síntesis de leche en rumiantes, sin embargo, no es esencial para mantener la lactancia(36), mientras que la ruta del IGF1 estimula la galactopoyesis e interactúa en forma independiente de la prolactina y STB(37). Lo anterior, puede explicar la caída en los niveles de PRL y el incremento del IGF1 en el periodo más cálido de este estudio.

While the negative effect of summer was approaching, higher conditions of heat stress where mitigated with the rise of cooling sessions in AC cows during the day.

This represents an advantage if we consider that all physiological and metabolic changes that the cows experienced trying to regulate body temperature by themselves could be diminished using additional cooling. Serum PRL levels and milk yield had the same trend in both treatments (Figures 2 and 3), then we assume that PRL

Figura 3. Efecto del enfriamiento adicional sobre la producción de leche (PL) en vacas Holstein durante el estudio Figure 3. Effect of additional cooling on milk yield (MY) performance of Holstein cows

MY= Milk yield. [*] In means of columns indicate the effect of treatment by week (P<0.05).THI= Temperature-Humidity Index.The treatments C= Cooling and AC= Additional cooling.

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was associated to milking instead of thermoregulation. However, both the increase in IGF1 levels and the additional cooling probably allowed the cow to mobilize energy to maintain lactation as the cows experienced a higher energy requirement to support thermoregulation the last 2 wk of this study.

Producción de leche La interacción de tratamiento por tiempo fue significativa (P=0.002) para PL (Cuadro 2), observándose mayor producción en EA en comparación con E en las semanas 6 (17.9 vs 21.0 kg) y 7 (18.0 vs 21.1 kg), cuando el nivel de estrés (representado por ITH) fue mayor (Figura 3). El enfriamiento directo (baños) y ventilación forzada en ambientes cálidos y húmedos, ha demostrado que puede reducir los efectos negativos de la temporada de calor sobre la fisiología de la vaca (16, 18) , contribuyendo en el estado hormonal (12) y corrigiendo el metabolismo energético(13), que en conjunto mejoran su desempeño productivo(1). Se ha reportado una mejoría de 9.3 % en la producción de leche al incrementar de cinco a ocho las sesiones de enfriamiento en la sala de espera(17). Con temperaturas entre 27 y 46 °C, el enfriamiento de baja presión en la sala de espera a la ordeña puede evitar pérdidas en leche de 0.76 kg/d por vaca(15).

CONCLUSIONS AND IMPLICATIONS The increase of shower frequency in Holstein cows mitigated the impact of the physiological indicators of heat stress at the beginning of the summer, which was reflected in the maintenance of milk production in a summer season characterized by a gradual increase of THI levels.

Serum levels of PRL and IGF1 were unexpected, which could be due to the short experimental period and the early-morning sampling time in case of PRL, and due to the application of commercial STB in case of PRL and IGF1. Milk yield increased 3.1 L per cow at wk 6 and 7, which represents an additional income of $23.25 Mexican pesos per cow. However, such profit maybe is not enough to compensate expenses due to the water supply needed for additional cooling, which would not be a problem if a water recycling system is available. Therefore, an initial study of economic implications is suggested before to start an additional cooling system. Moreover, the identification of cattle with a superior threshold for heat stress tolerance is proposed as an economic and environmental strategy to increase milk production during summer without a rise in the water supply required for additional cooling.

En este experimento, la reducción en PL inició en la tercera semana cuando las vacas experimentaron un nivel de ITH de 76.6 unidades (Figura 3). Collier et al(25) demostraron que las vacas con una producción >35 kg/día requieren enfriamiento artificial a partir de un ITH de 68 unidades, ya que al alcanzar este umbral, la pérdida negativa en leche se ha estimado en 2.2 kg/día. Trabajos realizados en Sonora por Leyva et al(19) identificaron que a partir de un umbral de 71.2 unidades de THI las pérdidas alcanzaban 0.65 kg/día por vaca(19).

Mientras que el efecto negativo de verano se acercaba, condiciones de estrés calórico más altas se mitigaron con el aumento de las sesiones de enfriamiento en EA durante el día.

Esto representa una ventaja teniendo en cuenta que todos los cambios fisiológicos y metabólicos que la vaca puede experimentar en un intento de regular su temperatura corporal por sí sola, podrían disminuirse con el enfriamiento suplementario. Es notable como los niveles de PRL se mueven en la misma dirección que la PL en ambos grupos (Figura 2 y 3), por lo que la

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PRL se relaciona con la lactancia en vez de termorregulación. Sin embargo, es probable que el aumento en los niveles de IGF1 y el enfriamiento suplementario permitieran la movilización de energía para mantener la lactancia ante una demanda energética cada vez más alta para mantenimiento 427

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(termorregulación), lo cual fue experimentado por las vacas en las últimas dos semanas.

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CONCLUSIONES E IMPLICACIONES Incrementar la frecuencia de baños en vacas Holstein mitigó la magnitud de los indicadores fisiológicos de estrés por calor al inicio del verano, lo cual se reflejó en el mantenimiento de la producción de leche en una época del año caracterizada por el incremento gradual en el nivel del ITH. El comportamiento de los niveles de prolactina e IGF1 no fue el esperado debido posiblemente al efecto de la corta duración del experimento y el horario matutino de muestreo hormonal, en el caso de la prolactina, y debido a la aplicación de STB comercial, en el caso de prolactina e IGF1. Un incremento significativo en producción de leche de 3.1 L por vaca se encontró en las semanas 6 y 7, que representa un ingreso adicional de $23.25 por vaca, el cual es probable que no compense el costo por la elevación en el consumo de agua que implica le tecnología de enfriamiento adicional, a menos que la empresa cuente con un sistema de reciclaje de agua que permita mayor eficiencia en este proceso. En base a lo anterior, se sugiere un estudio de impacto económico antes de iniciar con un sistema de enfriamiento adicional.

Por otra parte, la identificación de ganado con un umbral de tolerancia al estrés calórico más alto sería una alternativa de impacto económico y ambiental para seguir produciendo leche en verano con poca o nula cantidad de agua para su enfriamiento artificial.

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MORFOMETRÍA DEL CERDO DE TRASPATIO EN ÁREAS RURALES Rev MexDE Cienc MÉXICO Pecu 2016;7(4):431-440

Morfometría del cerdo de traspatio en áreas rurales de México Morphometry of native pigs in rural areas of Mexico Guillermo Martínez Velázqueza, Sergio Iván Román Ponceb, Alejandra Vélez Izquierdob, Eduardo Cabrera Torresc, Antonio Cantú Covarrubiasd, Lino De la Cruz Colíne, Marina Durán Aguilarf, Jorge Alonso Maldonado Jaquezg, Fernando Edgar Martínez Silvab, Ángel Ríos Utrerah, Vicente Eliezer Vega Murilloh, Felipe de Jesús Ruiz Lópezb

RESUMEN Para caracterizar a las poblaciones del cerdo Pelón Mexicano (PPM), cerdo Cuino (PCU) y cerdos cruzados (PCI) se analizó información de 241 entrevistas realizadas durante 2013. Las variables analizadas fueron: peso corporal (Peco), longitud de cabeza (Loca), longitud del cuerpo (Locu), circunferencia del pecho (Circu), altura a la cruz (Acruz), ancho de pelvis (Anpe), número de pezones (Nupe), pelo denso o escaso (Cape), presencia o ausencia de colmillos (Colm), hocico corto o largo (Hoc), orejas erguidas o no erguidas (Posio), temperamento tranquilo o inquieto (Tem), índice de proporcionalidad (IP), índice corporal (IC) e índice de peso relativo (IPR). Los datos se analizaron con GLM y GENMOD del SAS. Los modelos estadísticos incluyeron Estado y Población. Población influyó (P<0.05) Peco, Locu, Circu, Acruz, Cape, Colm, Tem IP, IC e IPR. Los coeficientes de variación (CV) mostraron a Peco y Anpe como las características con menor y mayor variación (18.8 y 27.8 %). Para IP, IC e IPR los CV fueron 13.0, 14.6 y 45.8 %.

Las medias de cuadrados mínimos para PPM, PCU y PCI fueron 48.06±6.17a, 35.93±3.04b y 61.11±7.42a kg (Peco); 77.81±3.65 ab , 69.56±2.02 a y 88.52±4.93 b cm (Locu); 80.55±3.98 ab , 71.72±2.20 a y 93.23±5.37 b cm (Circu); 56.88±2.45ab , 51.26±1.36 a y 60.32±3.31b cm (Acruz); 57±4 a, 71±19b y 62±34 a % (Cape); 68±31ab , 70±14a y 61±27b% (Colm); 65±30a, 56±12b y 62±3a% (Tem). PPM y PCI fueron similares en morfometría pero diferentes de PCU. La población PCU mostró menor peso, menor talla y temperamento más inquieto. Caracterizar a estas poblaciones es importante para diseñar estrategias para su conservación y uso eficiente.

PALABRAS CLAVE: Morfometría, Cerdos criollos, Traspatio.

ABSTRACT Data from 241 interviews collected in 2013 was analyzed to characterize populations of pigs (Mexican Hairless Pig (MH), Cuino Pig (CU) and Crossbred Pig (UD)). Variables were body weight (BW), head length (HL), body length (BL), thoracic perimeter (CG), height at withers (HW), croup width (RW), number of nipples (TC), dense or sparse hair (HD), presence or absence of tusks (TU), short or long snout (ST), upright or floppy ears (ER), calm or restless temperament (TM), proportionality index (PI), body index (BI) and relative weight index (RWI). Analyses were carried out with GLM and GENMOD of SAS. Models included state and population. Population was significant (P<0.05) for BW, BL, CG, HW, RW, TU, TM, PI, BI and RWI. Coefficients of variation (VC) showed the minor and major values for BW (18.8 %) and CG (27.8 %). VC were 13.0, 14.6 and 45.8 % for PI, BI and RWI. Least squares means for MH, CU and UD were: 48.06±6.17a, 35.93±3.04b and 61.11±7.42a kg (BW); 77.81±3.65ab , 69.56±2.02a and 88.52±4.93b cm (BL); 80.55±3.98ab , 71.72±2.20a and 93.23±5.37b cm (CG); 56.88±2.45ab , 51.26±1.36a and 60.32±3.31b cm (HW); 57±4a, 71±19b and 62±34a % (HD); 68±31ab , 70±14a and 61±27b% (TU); 65±30a, 56±12b and 62±3a% (TM). The MH and UD populations were similar in morphometry and different from the CU population. The CU population showed lower weight, smaller size and calmer temperament. The characterization of these populations is important for designing strategies for their conservation and efficient use.

KEY WORDS: Morphometry, Creoles, Native pigs.

Recibido el 12 de febrero de 2016. Aceptado el 1 de marzo de 2016. a Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP). Campo Experimental Santiago Ixcuintla. Km. 6 Entronque Carret. Internacional México-Nogales. Santiago Ixcuintla, Nayarit C.P. 63300. martinez.guillermo@inifap.gob.mx Correspondencia al primer autor. b Centro Nacional de Investigación Disciplinaria en Fisiología y Mejoramiento Animal, INIFAP. c Campo Experimental Chetumal; CIRSE, INIFAP. d Sitio Experimental Aldama, CIRNE, INIFAP. e Campo Experimental Valle de México, CIRCE, INIFAP. f Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán; UNAM. g Campo Experimental La Laguna, CIRNOC, INIFAP. h Campo

Experimental La Posta, CIRGOC, INIFAP. México.

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INTRODUCCIÓN

INTRODUCTION

En la porcicultura rural de México o porcicultura de traspatio se utilizan cerdos que se mantienen en sistemas de manejo de bajos insumos, en los que se aprovecha la rusticidad y los bajos requerimientos nutricionales que caracterizan a estas poblaciones. En las comunidades rurales en las que estos animales se desarrollan su alimentación consiste primordialmente de raíces, tubérculos, frutas, subproductos agrícolas y desperdicios de cocina(1,2). Cabe señalar que la porcicultura de traspatio en México es una actividad importante que contribuye a la economía familiar y al consumo de proteína animal de los habitantes de comunidades rurales marginadas.

Rural, or backyard, pig farming in Mexico involves pigs raised in low-input management systems which take advantage of the rusticity and low nutritional requirements typical of these pig populations. In rural communities in Mexico, pig diets consist largely of roots, tubers, fruit, agricultural byproducts and kitchen waste(1,2).

Growing pigs is important for rural families because it provides animal protein and extra income.

Local rural pig populations can also function as reservoirs of genetic variation that can generate new alleles with potential applications in commercial pigs(3). It is therefore important to phenotypically and genetically characterize these populations. Morphometric characterization is a vital first step towards efficient use of genetic resources. Studies have been done of morphometric variables in backyard pigs focusing on traits associated with growth and reproductive behavior in pigs in different production systems(3,4,5).

Adicionalmente, la importancia de las poblaciones locales de cerdos reside en que algunas de éstas pueden ser reservorios de variación genética útil como fuente de nuevos alelos para las poblaciones comerciales de cerdos(3). De lo anterior se reconoce la importancia de caracterizar fenotípica y genéticamente a las poblaciones locales de cerdos considerándose que entre las distintas alternativas que existen para la caracterización, y que son complementarias, la caracterización morfométrica es un paso básico para el uso eficiente de estos recursos genéticos.

Así, diferentes estudios han sido publicados sobre la caracterización morfométrica de cerdos criollos evaluando, entre otras, características asociadas al crecimiento y al comportamiento reproductivo de estas poblaciones en diferentes sistemas de producción(3,4,5).

The present study objective was the qualitative and quantitative morphometric characterization of backyard pig populations located in rural communities of Mexico.

MATERIAL AND METHODS In 2013, 241 surveys were applied to backyard pig owners in rural communities in 18 states in Mexico: Chihuahua, Coahuila, Durango and Zacatecas (arid and semiarid regions, n= 45); Colima, Guerrero, Nayarit and Oaxaca (dry tropical region, n= 71); Campeche, Chiapas, Quintana Roo, Tabasco, Veracruz and Yucatan (humid tropical region, n= 88); and Mexico, Hidalgo, Jalisco and Queretaro (temperate region, n= 37).

Por lo anterior y considerando la importancia de la porcicultura de traspatio en el país, el presente estudio se plantea como una contribución a la caracterización morfométrica, cualitativa y cuantitativa, de las poblaciones de cerdos ubicadas en las comunidades rurales de México.

Sample size was calculated using the formula recommended by the FAO(6): n=(z/m)2 p(1-p); where z is 1.64 for a 90% confidence level, m is the margin of error (0.05= ± 5 %), and p

MATERIAL Y MÉTODOS El estudio se realizó durante el año 2013 en 18 estados de la República Mexicana. La 432

MORFOMETRÍA DEL CERDO DE TRASPATIO EN ÁREAS RURALES DE MÉXICO

información se obtuvo mediante 241 encuestas aplicadas a propietarios de cerdos de traspatio ubicados en comunidades rurales de los estados de Chihuahua, Coahuila, Durango y Zacatecas (regiones árida y semiárida, n= 45), de los estados de Colima, Guerrero, Nayarit y Oaxaca (región de trópico seco, n= 71), de los estados de Campeche, Chiapas, Quintana Roo, Tabasco, Veracruz y Yucatán (región del trópico húmedo, n= 88) y de los estados de México, Hidalgo, Jalisco y Querétaro (región templada, n= 37).

is the estimated value of the sample proportion that will answer the survey in the same way, in this case 0.45. Survey subject selection was done using the snowball sampling technique; backyard pig owners were identified, the data from the first subject was used to locate the following subject, and this process was repeated until the estimated sample size was attained(7).

On the same day the survey was applied to an owner, his/her pigs were weighed, measured and photographed. Each documented animal was assigned to one of three populations of pigs: Mexican hairless (MH, n= 65), Cuino (CU, n= 25) and Undefined cross (UD, n= 151).

El tamaño de muestra se determinó con la fórmula recomendada por la FAO(6) de acuerdo a lo siguiente: n=(z/m)2 p(1-p); z es el valor de z (1.64 para 90 % de nivel de confianza), m es el margen de error (0.05= ± 5 %), y p es el valor estimado de la proporción de la muestra que responderán a la encuesta en el mismo sentido, que para este caso se consideró de 0.45. La elección de los encuestados fue con la aplicación del método no probabilístico de bola de nieve, con el cual se identificó a propietarios de cerdos de traspatio, y con la información del primer productor se encuestó al siguiente y así sucesivamente hasta completar el tamaño de muestra estimado(7). El mismo día de la entrevista los cerdos se pesaron, se midieron y se fotografiaron, generándose así un respaldo documental mediante el cual cada animal se asignó a una de tres poblaciones consideradas en el estudio y definidas como cerdo Pelón Mexicano (PPM, n= 65), cerdo Cuino (PCU, n= 25) y cerdos de cruza indefinida (PCI, n= 151).

Analyzed variables were body weight (BW); head length (HL), measured from the tip of the snout to the base of the head; body length (BL), measured from the base of the neck to the base of the tail; chest girth (CG), which is circumference measured at the thoracic level from the back; height at withers (HW), measured from ground surface to the withers; rump width (RW), measured as the distance between the iliac tuberosities; teat count (TC); dense or sparse hair (HD); presence or absence of tusks (TU); long or short snout (ST); upright or floppy ears (ER); and calm or restless temperament (TM). While body measurements were being taken, temperament was classified into one of two categories: moderately manageable or difficult to handle. Three zoometric indices were also calculated: proportionality index (PI) = (HW *100)/BL; body index (BI) = (BL *100)/HW; and relative weight index (RWI) = (BW *100)/HW.

Las variables analizadas fueron: peso corporal (Peco); longitud de la cabeza (Loca) que se obtuvo al medir desde la punta del hocico hasta la base de la cabeza; longitud del cuerpo (Locu) que se obtuvo al medir desde la base de la nuca hasta el nacimiento de la cola; circunferencia del pecho (Circu) que correspondió al valor de la circunferencia torácica tomada detrás de la espalda; altura a la cruz (Acruz) que correspondió a la altura del animal medida desde el suelo hasta la cruz; ancho de la pelvis (Anpe) que se midió como la distancia

Data was analyzed with the general least squares method using the GLM and GENMOD procedures in the SAS statistic package(8). The GLM procedure was applied to the variables BW, HL, BL, CG, HW, CW, RW, TC, PI, BI and RWI under the assumption of a normal probability distribution. The GENMOD procedure was applied to the variables HD, TU, ST, ER and TM under the assumption of a binomial probability distribution. The variation coefficient (VC) was calculated for all variables using the 433

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entre las dos tuberosidades ileacas; número de pezones (Nupe); pelo denso o escaso (Cape); presencia o ausencia de colmillos (Colm); hocico corto o largo (Hoc) ; orejas erguidas o no erguidas (Posio) y temperamento tranquilo o inquieto (Tem). El temperamento se clasificó al momento de las mediciones corporales de acuerdo a dos categorías de comportamiento: moderadamente manejable o difícil de manejar.

Adicionalmente se calcularon los índices zoométricos siguientes: índice de proporcionalidad (IP) = (Acruz *100)/Locu; índice corporal (IC) = (Locu *100)/Acruz e índice de peso relativo (IPR) = (Peco *100)/Acruz.

formula: VC= (standard deviation ÷ mean) * 100. The least squares means (LSM) estimated with GENMOD were transformed as follows: e(LSM) / ((1+e)LSM) (9). The final statistical models for all variables included the fixed effects of state (18 levels) and population (3 levels).

Other fixed effects such as sex or age were not included due to lack of data.

The basic statistical model was: Yijk = µ + Ei + Pj + eijk where: µ= general mean; Ei= fixed effect of the i–th state (i=1, 2,…, 18); Pj= fixed effect of the j–th population (j=1, 2 and 3); eijklm= distributed residual effect NI(0, ² e ); or distributed B(n, p).

La información se analizó con el método de cuadrados mínimos generales utilizando los procedimientos GLM y GENMOD del paquete estadístico SAS(8). El procedimiento GLM se utilizó para el análisis de las variables bajo el supuesto de distribución probabilística normal (Peco, Loca, Locu, Circu, Acruz, Anpe, Nupe, IP, IC e IPR) y el procedimiento GENMOD para el análisis de las variables bajo el supuesto de distribución probabilística Binomial (Cape, Colm, Hoc, Posio y Tem). Para todas las variables se estimó el coeficiente de variación de acuerdo a la formula siguiente: Coeficiente de variación= (desviación estándar ÷ media) * 100. Para interpretar las medias de cuadrados mínimos (MCM) estimadas con el procedimiento GENMOD se realizó la transformación siguiente: e(MCM) / ((1+e)MCM) (9). Para todas las variables los modelos estadísticos finales incluyeron los efectos fijos de Estado (18 niveles) y población (3 niveles). No se incluyeron otros efectos fijos, como sexo o edad, en los modelos finales por no contar con la información respectiva.

RESULTS AND DISCUSSION Variation coefficients (VC), least squares means (LSM) and standard errors are shown in Table 1.

The effect of State was significant (P<0.01) for all variables whereas population affected (P<0.05) BW, BL, CG, HW, RW, TU, TM, PI, BI and RWI. Morphometric variability Based on the estimated VC values, BW exhibited the least variation (18.8 %) and CG the most (27.8 %). Other variables had intermediate VC values, such as HL (24.9 %), CG (23.5 %), BL (23.3 %), TC (22.8 %) and HW (21.2 %).

Other studies have reported estimated VC values lower than those observed here. In a study of morphometry in native Cuino pigs in Nayarit, Mexico, the VC values were 7.56 % for TC, 8.46 % for CG and 11.79 % for BL(3). A study done in Venezuela found VC values of 7.62 % for HW, 9.26 % for RW, 9.78 % for CG, and 10.9 % for HL (10) . In a zoometric characterization of native pigs done in Columbia, estimated VC values were 10.36 % for HW, 11.84 % for CG and 12.76 % for RW(5). Values reported for the Pampa Rocha breed, from Uruguay, agree with the previous values: 5 % for HW; 6 % for BL; 10 % for HL; 11 % for

El modelo estadístico básico utilizado fue el siguiente: Yijk = µ + Ei + Pj + eijk Donde: µ= media general; E i= efecto fijo del i–ésimo estado (i=1, 2,…, 18); Pj= efecto fijo de la j–ésima población (j=1, 2 y 3); eijklm= efecto residual distribuido NI(0, ² e ); o distribuido B(n, p).

434

MORFOMETRÍA DEL CERDO DE TRASPATIO EN ÁREAS RURALES DE MÉXICO

RW; and 19 % for live weight(11). Another study done with the same breed found VC values of 5.90 % for HW in males and 6.92 % in females, 11.90 % for RW in males and 11.06 % in females; and 8.88 % for live weight in females and 25.36 % in males(12). In contrast, VC values for native pigs in Guatemala have been reported to be lower in males than in females: 11.09 vs 15.06 % for CG; 15.35 vs 16.72 % for RW; 16.29 vs 19.16 % for HL; and 17.68 vs 23.74 % for live weight(13).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN En el Cuadro 1 se muestran los coeficientes de variación (CV), las medias de cuadrados mínimos y los errores estándar para las diferentes variables e índices evaluados. El efecto de Estado fue importante (P<0.01) para todas las variables analizadas, mientras que población influyó significativamente (P<0.05) sobre Peco, Locu, Circu, Acruz, Cape, Colm, Tem IP, IC e IPR. Variabilidad morfométrica

The VC values in the present study exhibited greater morphological variability than other native pig populations in Latin America(3,10-13).

This variability can be attributed to differences

Los CV estimados en el presente estudio señalan a Peco y Anpe como las características con menor y mayor variación (CV de 18.8 y 27.8 %,

Cuadro 1. Coeficientes de variación (VC), medias de cuadrados mínimos y errores estándar para variables morfométricas de cerdo Pelón Mexicano (MH), cerdo Cuino (CU) y cerdos de cruza indefinida (UD) en áreas rurales de México Table 1. Least squares means (± standard error) and variation coefficients (VC) for morphometric variables in Mexican hairless (MH), Cuino (CU) and undefined cross (UD) pigs from rural areas in Mexico Variable BW HL BL CG HW RW TC HD TU ST ER TM PI BI RWI

MH

CU

UD

48.06±6.17a 27.22±1.4a 77.81±3.6ab 80.55±3.9ab 56.88±2.4ab 20.12±1.0a 10.47±0.55a 57±4a 68±31ab 69±36a 62±28a 65±30a 76.03±2.09a 35.94±4.31a 79.65±8.0ab

35.93±3.04b 25.36±0.7a 69.56±2.0a 71.72±2.2a 51.26±1.3a 19.31±0.6a 9.65±0.28a 71±19b 70±14a 65±10a 61±10a 56±12b 74.31±1.16ab 37.29±2.39a 67.60±3.94a

61.11±7.42a 25.20±1.7a 88.52±4.9b 93.23±5.3b 60.32±3.3b 21.45±1.4a 10.93±0.66a 62±34a 61±27b 65±27a 56±32a 62±3a 69.04±2.83b 51.02±5.82b 97.66±9.64b

VC 18.8 24.9 23.3 23.5 21.2 27.8 22.8 13.0 14.6 45.8

BW = body weight (kg); HL= head length (cm); BL= body length (cm); CG= chest girth (cm); HW = height at withers (cm); RW= rump width (cm); TC= teat count; HD= hair density (%); TU= presence or absence of tusks (%); ST= long or short snout (%); ER= upright or floppy ears (%); TM= calm or restless temperament (%); PI= proportionality index= (HW *100)/BL; BI= body index = (BL *100)/HW; RW I= relative weight index = (BW *100)/HW. abc Different letter superscripts in the same row indicate difference (P<0.05).

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respectivamente). Coeficientes de variación con valores intermedios fueron estimados para Loca (24.9 %), Circu (23.5 %), Locu (23.3 %), Nupe (22.8 %) y Acruz (21.2 %). En contraste con estos resultados, diversos autores han publicado CV más bajos que los estimados en el presente trabajo. Así, un estudio en que se evaluó la morfometría de una población de cerdos criollos cuinos en Nayarit, México, estableció CV de 7.56, 8.46 y 11.79 % para número de pezones, perímetro torácico y longitud corporal(3). En otra investigación sobre la morfología del cerdo criollo realizada en Venezuela se encontraron CV de 7.62, 9.26, 9.78 y 10.9 % para las variables alzada a la cruz, ancho de grupa, perímetro torácico y longitud de la cabeza(10).

De manera similar, un estudio realizado en Colombia sobre caracterización zoométrica de cerdos criollos estimó CV de 10.64, 11.84 y 12.76 % para alzada a la cruz, perímetro torácico y ancho de la grupa, respectivamente (5) .

Coincidiendo con lo anterior, a partir de caracterizaciones zoométricas realizadas en poblaciones de cerdos de la raza local Pampa Rocha en Uruguay, se estimaron CV de 5, 6, 10, 11 y 19 % para alzada a la cruz, longitud corporal, longitud de la cabeza, anchura de la grupa y peso vivo(11), y CV de 5.90 y 6.92 % en machos y hembras para alzada a la cruz; de 11.90 y 11.06 % en machos y hembras para ancho de grupa, y de 8.88 y 25.36 % en machos y hembras para peso vivo(12). Por otro lado, un estudio realizado con cerdos criollos en Guatemala mostró valores menores de CV para los machos comparados con los de las hembras, de 11.09 y 15.06 % para perímetro torácico, 15.35 y 16.72 % para ancho de la grupa, 16.29 y 19.16 % para longitud de la cabeza, y 17.68 y 23.74 % para peso vivo(13).

in the management systems and environments in which the subpopulations are grown as well as genetic diversity within subpopulations.

Among the three zoometric indices calculated in the present study, the smallest data dispersion was in the PI (VC= 13.0 %), suggesting the presence of a homogeneous breed pattern in the evaluated populations. In contrast, the VC values for the RWI (45.8 %) and BI (14.6 %) suggest that data comes from populations with heterogeneous production focuses. These results support the use of zoometric indices as useful tools in breed and functional evaluations(14).

Similar PI (12 %) and BI (10 %) values have been reported in a morphostructural study of a local pig population in Corrientes Province, Argentina(15). Lower VC values (7.04 % for PI; 7.74 % for BI) were estimated for a native pig population in Venezuela(10). Similar VC values for the BI were reported for male (7.89 %) and female (8.04 %) pigs in Guatemala, while the corresponding PI values were of 12.72 % in females and 22.39 % in males(13). Much higher values (44.87 to 87.09 %) have been reported for the compactness index in a morphometric evaluation comparing local pig populations in different municipalities of Brazil(16).

Quantitative variables The LSM for BW, BL, CG and HW variables in Table 1 show that, in general, morphometry was similar between the MH and UD populations, which differed from the CU population. In addition, the CU population had lower weight and size than the MH and UD populations.

Average index values similar to those of the MH and CU populations have been reported for native pigs in indigenous communities in the state of Chiapas, Mexico (52.63 ± 4.81 cm for HW; 46.57 ± 13.35 kg for live weight; and 86.74 ± 10.61 for CG)(2). Similar values have also been reported for native pigs in low input production systems in Venezuela (59.51 ± 4.71 cm for HW; 17.07 ± 1.57 cm for RW; 84.85 ± 8.30 cm for CG)(10), and Colombia (56.41 ±

Los coeficientes de variación del presente trabajo señalan que, en general, la población evaluada presentó una mayor variabilidad morfológica en relación a otras poblaciones de cerdos criollos de América Latina(3,10-13). Esta variabilidad morfológica puede atribuirse a diferencias en los sistemas de manejo y ambientes en los que se desarrollaron las subpoblaciones así como a 436

MORFOMETRÍA DEL CERDO DE TRASPATIO EN ÁREAS RURALES DE MÉXICO

la diversidad genética existente entre las mismas.

6.0 cm for HW; 17.29 ± 2.21 cm for RW; 85.66 ± 10.14 cm for CG)(5). For the same traits, lower values were reported for native pigs grown in rural communities in Guatemala (47 ± 5.8 for HW; 15 ± 2.5 for RW; 65 ± 7.2 cm for CG; and 45.52 kg for live weight)(13).

En relación a los índices zoométricos estimados en el presente estudio, la menor dispersión de los datos se observó en el índice de proporcionalidad (CV= 13.0 %) lo cual sugiriere que las poblaciones evaluadas presentaron un patrón racial homogéneo. Por otro lado, los CV para índice de peso relativo (45.8 %) e índice corporal (14.6 %) sugieren poblaciones heterogéneas en cuanto la orientación productiva de los animales. Lo anterior de acuerdo a la clasificación de los índices zoométricos como elementos útiles para la evaluación racial y funcional de los animales(14).

Valores similares de CV para índice de proporcionalidad (12 %) e índice corporal (10 %) se reportaron en un estudio morfoestructural realizado en una población local de cerdos en la Provincia de Corrientes, Argentina(15). Por otro lado, CV menores fueron estimados en una evaluación de cerdos criollos realizada en Venezuela con valores de 7.04 y 7.74 % para índice de proporcionalidad e índice corporal, respectivamente (10) . Coincidiendo con lo anterior, un estudio sobre caracterización de cerdos criollos realizado en Guatemala determinó CV de 7.89 y 8.04 % para índice corporal de machos y hembras, respectivamente, mientras que para índice de proporcionalidad fueron de 12.72 % (hembras) y 22.39 % (machos)(13).

En contraste con los resultados previos, valores altos de dispersión fueron estimados para índice de compacidad en una evaluación morfométrica en la que se compararon poblaciones locales de cerdos provenientes de diferentes municipalidades en Brasil, con CV que estuvieron entre 44.87 y 87.09 %(16).

In contrast to the present average values for the MH and CU populations, higher values have been reported for other native pig populations.

Mexican hairless pig populations in the state of Nayarit, Mexico, had clearly higher values in confinement (68.34 ± 1.39 for HW; 102.53 ± 1.57 for CG; and 82.10 ± 3.01 for BL) and grazing systems (68.14 ± 1.84 for HW; 102.66 ± 2.08 for CG; and 79.52 ± 4.0 for BL)(17).

Live weight was also higher (57.42 kg) in these MH populations in intensive weight gain systems at 175 d of age(18). Similarly to those studies above zoometric data for local Pampa Rocha pig populations have been also generated in Uruguay (72.7 ± 3.55, 74.97 ± 5.18 and 82.33 ± 4.85 cm for HW; 27.2 ± 2.89, 26.97 ± 2.98 and 25.66 ± 3.05 cm for RW; 103.68 ± 6.69, 102.02 ± 6.95 and 99 ± 9.16 cm for BL; and 137 ± 26.2, 148.6 ± 37.69 and 173.66 ± 15.41 for live weight)(11,12). Body weight higher than the observed in the present study for the MH and CU populations have been estimated for local pigs sampled from farms in Brazil (live weight = 54.40 kg)(16), and native pigs from rural areas in Argentina (live weight = 60.47 ± 10 kg)(15). However, in the latter study averages similar to those for the present MH population were reported for HW (56.09 ± 3.49 cm), BL (75.82 ± 4.96 cm), and RW (17.26 ± 1.54 cm).

Some morphometric values reported for Cuino native pigs in Nayarit were lower than those observed in the present CU population (HW= 47.60 ± 4.14 cm; BL= 62.25 ± 7.69 cm) while others were higher (CG= 87.28 ± 7.39 cm; live weight= 43.84 ± 10.55 kg)(3).

Variables cuantitativas Las MMC del Cuadro 1 para las variables Peco, Locu, Circu y Acruz muestran que, en general, las poblaciones PPM y PCI son similares en morfometría, siendo diferentes ambas de la población PCU. Los resultados también indican que la población PCU es de menor peso y talla

Qualitative variables The LSM for HD (71 ± 19 %), TU (70 ± 14 %) and TM (56 ± 12 %) indicate that the CU population had greater hair density, more tusk 437

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comparada con las poblaciones PPM y PCI (Peco de 48.06 ± 6.17, 35.93 ± 3.04 y 61.11 ± 7.42 kg, Acruz de 56.88 ± 2.45, 51.26 ± 1.36 y 60.32 ± 3.31 cm y Circu de 80.55 ± 3.98, 71.72 ± 2.20 y 93.23 ± 5.37 cm para PPM, PCU y PCI, respectivamente.

frequency and more animals with a restless temperament. Hair density and temperament have been evaluated in different native pig populations. For example, a study of native pigs in Chocó department, Colombia, found that 85.29 % of the sampled population had hair(5), and in a phaneroptical characterization of native pigs in rural communities in Venezuela 63.24 % of the sample had abundant hair(13). All the native pigs sampled in one study in rural areas of Argentina were found to have hair(15). In a study of native pigs in indigenous communities in Chiapas State, Mexico, the animals were found to have large, thick bristles concentrated on the upper portion of the neck and around the withers(2). In contrast to the present results, a morphometric study of native pigs in Nayarit, Mexico, reported that the sampled Cuino pigs exhibited a calmer temperament than the more aggressive Mexican Hairless pigs(17). A more aggressive temperament has been reported for pigs sampled at different farms in northeast Brazil(16).

Promedios similares a los de PPM y PCU del presente estudio se estimaron para cerdos autóctonos en comunidades indígenas de Chiapas, México, con medias de 52.63 ± 4.81 cm, 46.57 ± 13.35 kg y 86.74 ± 10.61 cm para alzada a la cruz, peso vivo y perímetro torácico, respectivamente (2) . Asimismo, estudios realizados en dos poblaciones de cerdos criollos determinaron promedios de 59.51 ± 4.71 y 56.41 ± 6.0 cm para alzada a la cruz, 17.07 ± 1.57 y 17.29 ± 2.21 cm para ancho de la grupa y 84.85 ± 8.30 y 85.66 ± 10.14 cm para perímetro torácico de cerdos criollos mantenidos en sistemas de producción de bajos insumos en Venezuela y Colombia(5,10,). Para las mismas características, valores más bajos fueron reportados en cerdos criollos desarrollados en comunidades rurales de Guatemala con promedios de 47 ± 5.8, 15 ± 2.5, 65 ± 7.2 cm y 45.52 kg para alzada a la cruz, ancho de la grupa, perímetro torácico y peso vivo, respectivamente(14).

CONCLUSIONS AND IMPLICATIONS Overall, the present morphometric results indicate greater variability in the three evaluated populations than other native pig populations in Latin America. The observed morphometric variability can be attributed to differences in the management systems and environments in which the three populations were grown, as well as genetic diversity among them.

Morphometrically, the MH and UD populations were similar while both differed from the CU population. The CU population exhibited higher hair density, lower weight and size, and a more restless temperament when compared to the MH and UD populations. It is important to characterize the backyard pig populations to design strategies that contribute to the conservation and efficient use of these genetic resources.

En contraste a los promedios para PPM y PCU del presente estudio, valores más altos han sido publicados para diferentes poblaciones de cerdos criollos. Así, en poblaciones de cerdo Pelón Mexicano en Nayarit, México se estimaron para cerdos en confinamiento y pastoreo promedios de 68.34 ± 1.39 y 68.14 ± 1.84 cm para alzada a la cruz, de 102.53 ± 1.57 y 102.66 ± 2.08 cm para perímetro torácico y de 82.10 ± 3.01 y 79.52 ± 4.0 cm para longitud de la espalda(17); y peso vivo de 57.42 kg a los 175 días de edad en engorda intensiva(18).

Coincidiendo con lo anterior, estudios sobre caracterizaciones zoométricas con poblaciones locales de cerdos de la raza Pampa Rocha en Uruguay reportaron promedios de 72.7 ± 3.55, 74.97 ± 5.18 y 82.33 ± 4.85 cm para alzada a la cruz, de 27.2 ± 2.89, 26.97 ± 2.98 y 25.66

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438

MORFOMETRÍA DEL CERDO DE TRASPATIO EN ÁREAS RURALES DE MÉXICO

± 3.05 cm para ancho de la grupa, de 103.68 ± 6.69, 102.02 ± 6.95 y 99 ± 9.16 cm para longitud corporal y de 137 ± 26.2, 148.6 ± 37.69 y 173.66 ± 15.41 kg para peso vivo(11,12).

Mayores pesos corporales a los de PPM y PCU también fueron estimados en cerdos locales muestreados en diferentes granjas porcinas de Brasil (peso vivo de 54.40 kg(16) y en cerdos criollos de áreas rurales de Argentina con peso vivo de 60.47 ± 10 kg y perímetro torácico de 94.29 ± 5.83 cm(15), cabe señalar que en esta última población se estimaron promedios similares a los de PPM para alzada a la cruz (56.09 ± 3.49 cm), largo del cuerpo (75.82 ± 4.96 cm) y ancho de grupa (17.26 ± 1.54 cm).

Por otro lado, un estudio realizado en Nayarit, México sobre cerdos Criollos Cuinos reportó valores menores que los de PCU para altura a la cruz (47.60 ± 4.14 cm) y largo del cuerpo (62.25 ± 7.69 cm), pero mayores para perímetro torácico (87.28 ± 7.39 cm) y peso vivo (43.84 ± 10.55 kg)(3).

Chiapas, México encontró que estos animales mostraron el cuerpo cubierto de grandes cerdas gruesas más abundantes en la parte superior del cuello y en la región de la cruz(2). Por otro lado y en contraste con los resultados del presente trabajo, un estudio realizado sobre caracterización morfométrica de cerdos criollos en Nayarit, México reportó a los cerdos Cuinos como animales de temperamento tranquilo comparados con el temperamento agresivo detectado en los animales de la raza Pelón Mexicano(17). De igual manera, en una población local de cerdos ubicada en diferentes granjas del Noreste de Brasil se reportó un temperamento agresivo entre los animales muestreados(16).

CONCLUSIONES E IMPLICACIONES En general, la información revisada sobre variabilidad morfométrica señala mayor variabilidad de las tres poblaciones evaluadas en relación a otras poblaciones de cerdos criollos de América Latina. La variabilidad morfométrica detectada puede atribuirse a diferencias en los sistemas de manejo y ambientes en los que se desarrollaron las tres poblaciones y a la diversidad genética existente entre las mismas.

Las poblaciones PPM y PCI fueron similares en morfometría siendo diferentes ambas a la población PCU. La población PCU mostró mayor densidad de pelo, menor peso, menor talla, y temperamento más inquieto comparada con las poblaciones PPM y PCI. Es importante caracterizar a las poblaciones de cerdos de traspatio para diseñar estrategias que contribuyan a la conservación y el uso eficiente de estos recursos genéticos.

Variables cualitativas Las MMC del Cuadro 1 para las variables Cape, Colm y Tem señalan a PCU como la población con mayor densidad de pelo, mayor presencia de colmillos y menor porcentaje de animales con temperamento tranquilo mostrando promedios de 71 ± 19, 70 ± 14 y 56 ± 12 % para Cape, Colm y Tem, respectivamente. Cabe mencionar que la presencia o ausencia de pelo y el tipo de temperamento son características cualitativas que se han evaluado en diferentes poblaciones de cerdos criollos. Así, en un estudio sobre el cerdo criollo del Chocó en Colombia se encontró que el 85.29 % de la población muestreada tenía pelaje(5), mientras que una caracterización faneróptica de cerdos criollos en comunidades rurales de Venezuela reportó 63.24 y 36.76 % de animales con presencia abundante y escasa de pelo, respectivamente(13). De igual manera, la presencia de pelo fue reportada en el 100 % de una población de cerdos criollos muestreada en áreas rurales de Argentina(15), mientras que un estudio realizado con cerdos autóctonos de comunidades indígenas en

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440

CARACTERÍSTICAS DE LA CANAL DE CORDEROS PARA CARNERev EN Mex HIDALGO, Cienc Pecu MÉXICO 2016;7(4):441-453

Efecto de la raza paterna en características de la canal de corderos para carne en Hidalgo, México Effect of sire breed on carcass traits of meat lambs in Hidalgo, México María Monserrat López-Velázqueza, Lino de la Cruz-Colínb, José Armando Partida de la Peñac, Glafiro Torres-Hernándeza, Carlos Miguel Becerril-Péreza, Germán Buendía Rodríguezc, María del Rosario Jiménez Badillod, Rosa Hayde Alfaro Rodrígueze, Rubén Darío Martínez-Rojerof, José Alfonso Hinojosa-Cuéllarg

RESUMEN El objetivo del estudio fue evaluar los efectos de la raza paterna (Charollais, Dorset y Texel), utilizando ovejas Hampshire, sexo y tipo de nacimiento de la cría, en características de la canal de los corderos. Después del destete (74±8 días), 45 corderos de estas cruzas se finalizaron durante 63 días, consumiendo una dieta balanceada con 14% de PC y 2.82 Mcal de EM/kg de MS. Los corderos se pesaron y se sacrificaron a los 137 días de edad; posteriormente, se tomaron medidas de peso y rendimiento de la canal caliente y fría, área del ojo de chuleta, espesor de grasa subcutánea, longitud de canal, longitud de pierna, perímetro de grupa y se calculó el índice de compacidad de la canal; además se determinó la composición regional de la canal (espaldilla, bajos, badal, pierna, cuello, y costillar). Los datos se analizaron utilizando un modelo mixto. Los corderos de padre Charollais tuvieron el mayor (P<0.05) área del ojo de chuleta (20.1±0.5 cm2), mientras que los de padre Dorset fueron superiores (P<0.05) en longitud interna de la canal (66.3±0.9 cm) y longitud de pierna (34.8±0.3 cm). Los machos superaron a las hembras (P<0.05) en la mayoría de las variables analizadas. Los corderos de parto sencillo tuvieron medias mayores que los de parto doble (P<0.05) en espesor de la grasa subcutánea y longitud de la pierna. En general, las cruzas con Charollais y Dorset mostraron superioridad en las características de la canal.

PALABRAS CLAVE: Ovinos de carne, Razas paternas, Cruzamientos, Características de la canal, Composición regional.

ABSTRACT The objective of the study was to evaluate the effects of sire breed (Charollais, Dorset and Texel), utilizing Hampshire ewes, lamb sex and birth type, on carcass traits of the lambs. After weaning (74±8 d), 45 lambs from these crosses were fattened during 63 d, consuming a balanced diet with 14% CP and 2.82 Mcal of ME/kg of DM. Lambs were weighed and slaughtered at 137 d of age; later, measures on slaughter weight and yield of hot and cold carcass, rib eye area, subcutaneous fat, carcass length, leg length, and rump perimeter were taken and the carcass compactness index was calculated. In addition, the carcass regional composition (shoulder, chest-belly, anterior-loin, leg, neck, and rear-loin) was determined. Data were analyzed utilizing a mixed model. Charollais-sired lambs had the highest (P<0.05) rib eye area (20.1±0.5 cm2), while Dorset-sired lambs were superior (P<0.05) in carcass length (66.3±0.9 cm) and leg length (34.8±0.3 cm). Ram lambs surpassed ewe lambs (P<0.05) in most traits analyzed. Lambs born as singles had higher means than twin lambs (P<0.05) in subcutaneous fat and leg length. In general, crosses with Charollais and Dorset showed superiority in carcass traits.

KEY WORDS: Meat sheep, Paternal breeds, Crossbreeding, Carcass traits, Regional composition.

Recibido el 27 de mayo de 2015. Aceptado el 29 de junio de 2015. a

Colegio de Postgraduados-Campus Montecillo. 56230 Montecillo, Edo. de México. Tel/Fax: 595-9520279. glatohe@colpos.mx. Correspondencia al cuarto autor.

b

INIFAP-Hidalgo, Pachuca, Hgo. México.

c

CENID-Fisiología y Mejoramiento Animal, INIFAP. Ajuchitlán, Qro. México.

d

Centro Universitario UAEM. Amecameca, Edo. de México.

e

Instituto de Ciencias Agropecuarias, UAEH. Área Académica de Medicina Veterinaria y Zootecnia. Tulancingo, Hgo. México.

f

Colegio Superior Agropecuario del Estado de Guerrero, CEP-Cocula, México.

g

Departamento de Zootecnia, Universidad Popular de la Chontalpa. Cárdenas, Tab. México.

441

María Monserrat López-Velázquez, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):441-453

INTRODUCCIÓN

INTRODUCTION

Actualmente, la prioridad de los sistemas de producción ovina en México es cubrir la demanda de carne en el mercado nacional, sobre todo para la elaboración de platillos tradicionales como la barbacoa (95 %), de la que su consumo per cápita rebasa ligeramente los 1,000 g(1), a pesar de que en los últimos años se ha incrementado la comercialización de otros productos ovinos, como borrego al pastor, al ataúd, cortes finos, y cordero lechal, como sustitutos de cabrito(2).

Currently, the priority of the sheep production systems in Mexico is to meet the demand of meat for the domestic market, especially for elaboration of traditional dishes such as barbecue (95 %), which consumption per capita slightly exceeds the 1,000 g(1). This, despite increases in recent years of other sheep dishes, such as broiled lamb, coffin, steaks and lamb chops as a substitute for roasted kid(2).

Despite the improvement of the Mexican sheep industry, which enabled to produce 57,980 t of meat carcass in 2013(1), there is still a deficit of meat to supply the domestic consumption, covered by imports, as national production is not sufficient to satisfy the demand in a timely, efficient manner, and with the required quality.

This has aroused the interest of producers and breeders for information of new breeds that have been introduced to the country, especially on aspects related to productive performance, its response to selection and crossbreeding systems(3). Therefore, it is necessary to perform genetic evaluations and select breeds or crosses that meet the needs and expectations of producers, breeders, and the national market(4).

Exotic breeds have been introduced in the State of Hidalgo and their productivity has been evaluated by performance tests and simple crosses(5) to assess the sire breed effect(6).

However, it lacks studies for assessing the carcass traits of economic importance, and the best crossing strategies for these breeds have not been evaluated in the main regions of the State.

A pesar de la mejora que ha tenido la ovinocultura mexicana, que le permitió producir 57,980 t de carne en canal en 2013(1), todavía se mantiene un déficit de carne para abastecer el consumo interno que se cubre con importaciones, pues la producción nacional no es capaz de satisfacer la demanda en forma oportuna, eficiente, y con la calidad requerida.

Esto ha despertado el interés de productores y criadores para obtener información de nuevas razas que han sido introducidas al país, especialmente sobre aspectos relacionados con el comportamiento productivo, su respuesta a la selección y al sistema de cruzamiento(3), por lo que surge la necesidad de hacer evaluaciones genéticas y seleccionar aquellas razas o cruzas que cubran las necesidades y expectativas de los productores, los criadores y del mercado nacional(4). En el estado de Hidalgo se han introducido razas ovinas exóticas y se ha evaluado su desempeño productivo mediante pruebas de comportamiento (5) y en cruzamientos simples para determinar el efecto de la raza paterna(6); sin embargo, no se han efectuado estudios orientados a evaluar las características de la canal de importancia económica, ni se han evaluado las mejores estrategias de cruzamientos para utilizar esas razas en las principales regiones productoras del Estado.

Therefore, the objective of the study was to evaluate Charollais, Dorset, and Texel sires, mated to Hampshire ewes; additionally to evaluate the sex and type of birth effects on carcass characteristics of lambs, in a commercial production system in Hidalgo, Mexico.

Por lo anterior, el objetivo del estudio fue evaluar las razas Charollais, Dorset, y Texel como razas paternas, al ser apareadas con ovejas Hampshire, además del sexo y tipo de

MATERIAL AND METHODS The work was carried out on a private Ranch, located in the municipality of Cuautepec de 442

CARACTERÍSTICAS DE LA CANAL DE CORDEROS PARA CARNE EN HIDALGO, MÉXICO

nacimiento de la cría, en características de la canal de los corderos, en un sistema de producción comercial de Hidalgo, México.

Hinojosa, State of Hidalgo, 20° 5' N and 98° 17' W at an altitude of 2,261 m, in a temperate subhumid climate with rains in summer, an average annual temperature of 15 °C and a rainfall of 600 to 1,100 mm per year(7).

MATERIAL Y MÉTODOS

Hampshire ewes with an average body condition (2.5 on a scale of 1 to 5) and second parity, who underwent a protocol for estrus synchronization with intravaginal sponges impregnated with 20 mg of fluorogestone acetate were used. The sires came from various production units, selected by their best productive performance, 5 Charollais sires, 2 Dorset and 3 Texel. Controlled mating and intrauterine artificial insemination was performed to breed the ewes.

Males remained with the females for 45 d, to achieve the highest number of pregnant ewes.

This mating produced 45 crossbred lambs: Charollais x Hampshire (n= 14), Dorset x Hampshire (n= 15), and Texel x Hampshire (n= 16). At 12 d after birth lambs were injected with 0.2 ml of selenium + vitamin E and tail linked. At 15 to 45 d of age the lambs received a nutritional supplement (creep-feeding)-based pellets with 18 % crude protein (CP). From 45 d of age until weaning (74 ± 8 d) they were provided with alfalfa hay, oats and a balanced diet with 15 % of CP.

El trabajo se realizó en un rancho particular ubicado en el Municipio de Cuautepec de Hinojosa, Estado de Hidalgo, a 20° 5' LN y 98° 17' LO y 2,261 msnm, un clima templado subhúmedo con lluvias en verano, una temperatura media anual de 15 °C, y una precipitación pluvial de 600 a 1,100 mm/año(7).

Se utilizaron ovejas Hampshire con una condición corporal media (2.5, en escala de 1 a 5) de segundo parto, que se sometieron a un protocolo de sincronización de estros con esponjas intravaginales impregnadas con 20 mg de acetato de fluorogestona. Se utilizaron 5 sementales Charollais, 2 Dorset y 3 Texel, que provenían de diferentes unidades de producción, seleccionados por su mejor comportamiento productivo. El empadre se llevó a cabo por monta controlada e inseminación artificial por vía intrauterina. Los machos permanecieron con las hembras durante 45 días, con el propósito de lograr el mayor número de hembras gestantes. De este empadre se obtuvieron 45 corderos de las cruzas Charollais x Hampshire (n= 14), Dorset x Hampshire (n= 15), y Texel x Hampshire (n= 16). A los 12 días de nacidos se les aplicaron 0.2 ml de selenio + vitamina E y se les ligó la cola. De los 15 a 45 días de edad los corderos recibieron un suplemento alimenticio (creep-feeding) a base de pellets con 18 % de proteína cruda (PC). De los 45 días de edad hasta el destete (74 ± 8 días) se les proporcionó heno de alfalfa, avena y una dieta balanceada con 15% de PC.

After weanin g, lambs were finished in confinement for 63 d. Upon entering this stage of completion, initial weights of the three groups of lambs were 25.5 ± 1.4 kg (Charollais x Hampshire), 26.4 ± 1.1 kg (Dorset x Hampshire x) and 26.5 ± 1.1 kg (Texel x Hampshire). In this phase lambs received a balanced diet with 14 % CP and 2.82 ME/kg Mcal of DM, with 2 % alfalfa, 8 % of barley grain, 10 % rolling corn and 80 % concentrate feed. Later, the lambs moved to a TIF abattoir where they remained 24 h before slaughter, receiving the same feed throughout the period. Twelve hours before slaughter water and food were completely suspended. Later, procedures were those established by the federal authorities. Weight was recorded before the slaughter.

Después del destete los corderos se finalizaron en confinamiento durante 63 días. Al entrar a la etapa de la finalización los pesos iniciales de los tres grupos de corderos fueron 25.5 ± 1.4 kg (Charollais x Hampshire), 26.4 ± 1.1 kg (Dorset x Hampshire) y 26.5 ± 1.1 kg (Texel x Hampshire). En esta fase los corderos recibieron 443

María Monserrat López-Velázquez, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):441-453

una dieta balanceada con 14% de PC y 2.82 Mcal de EM/kg de MS, constituida con 2% de alfalfa, 8 % de grano de cebada, 10% de maíz rolado y 80 % de alimento concentrado.

Posteriormente, los corderos se trasladaron a un rastro TIF en donde permanecieron 24 h antes de su sacrificio, recibiendo al llegar el mismo alimento que se les proporcionó en la finalización. Doce horas antes del sacrificio se suspendieron totalmente agua y alimento, y se realizó el faenado siguiendo los procedimientos establecidos por las autoridades federales. Antes de la matanza se registró el peso al sacrificio.

Once obtained, the carcass was washed and taken to the aerate room during a period of 1 h; past this time the hot carcass weight was recorded and refrigerated for 24 h at 4 °C to register the cold carcass weight and its yield.

The carcass morphometric evaluation was performed following procedures from the literature(8), by measuring carcass length, leg length, rump perimeter, and the carcass compactness index was calculated, dividing the weight (kg) by the length (cm). Subsequently, it was the cutting of the carcass(8); where carcasses were dissected to weigh and record percentages of the primary cuts (shoulder, chestbelly, anterior-loin, leg, neck, and rear-loin). The rib eye area was determined by a cross-section at the height of the 13th thoracic vertebra, the muscle contour was drawn in a paper acetate and the area was then measured with a digital planimeter (PLanix 6, Tamaya Technics Inc., Tokyo, Japan). Subcutaneous fat thickness was measured with a graduated strip at the height of the 13th rib, 4 cm from the dorsal midline.

Una vez obtenida la canal, ésta se lavó y se llevó a la sala de oreo durante un periodo de 1 h; pasado este tiempo se pesó la canal caliente y se refrigeró durante 24 h a 4 oC, al término del cual se registró el peso de la canal fría y se obtuvo su rendimiento. Utilizando procedimientos de la literatura(8) se hizo la evaluación morfométrica de la canal, midiendo la longitud de la canal, longitud de la pierna, perímetro de la grupa, y se calculó el índice de compacidad de la canal, dividiendo el peso (kg) entre la longitud (cm). Posteriormente, se efectuó el despiece de la canal(8) y se registraron los pesos y porcentajes de los cortes primarios (espaldilla, bajos, badal, pierna, cuello, y costillar). Para determinar el área del ojo de la chuleta se hizo un corte transversal a la altura de la 13.ª vertebra torácica, se dibujó el contorno del músculo en papel acetato y después se midió el área con un planímetro digital (PLanix 6, Tamaya Technics Inc., Tokio, Japón). El espesor de la grasa subcutánea se midió con una regleta graduada a la altura de la 13.ª costilla, a 4 cm de la línea media dorsal.

Data were analyzed with a mixed statistical model using the MIXED procedure of the SAS package (9) , which included sire breed (Charollais, Dorset, and Texel), lamb sex (male, female), and type of birth of the lamb (single, twin) as fixed effects, in addition to the sire effect nested within sire breed, as a random effect. Analysis included only first-order interactions. In case of statistical significance (P0.05), subclasses means were compared with the Tukey test(10).

RESULTS AND DISCUSSION Weight and carcass yield Table 1 shows the mean (± standard deviation) of the variables analyzed and least squares means (±standard error) of the subclasses.

There was no difference (P0.05) due to sire breed in most of the variables, but Charollaissired lambs showed a pretty big rib eye area (20.1 ± 0.5 cm2), which was 8.1 % higher than that of the Dorset-sired lambs and 14.2 % higher than the Texel-sired lambs. This contrasts

Los datos obtenidos se analizaron con un modelo mixto mediante el procedimiento MIXED del paquete estadístico SAS(9), que incluyó raza paterna (Charollais, Dorset, y Texel), sexo del cordero (macho, hembra), y tipo de nacimiento del cordero (sencillo, doble) como efectos fijos, además del semental anidado dentro de raza paterna, como efecto aleatorio. En los análisis se incluyeron solamente las interacciones de 444

CARACTERÍSTICAS DE LA CANAL DE CORDEROS PARA CARNE EN HIDALGO, MÉXICO

Cuadro 1. Medias de cuadrados mínimos (media ± error estándar) de características de la canal, según raza paterna, sexo, y tipo de nacimiento del cordero Table 1. Least-squares means (mean ± standard error) of carcass traits, according to sire breed, lamb sex, and lamb birth type

Variable

Sire breed Charollais Dorset

Texel

n SW, kg HCW, kg CCW, kg HCY, % CCY, % REA, cm2 SF, mm

14 46.6±1.6a 26.0±1.1a 25.3±1.1a 55.8±0.6a 54.1±0.9a 20.1±0.5a 5.3±0.5a

16 45.8±1.6a 24.9±1.1a 24.4±1.3a 54.7±0.6a 53.5±1.0a 17.6±0.5b 6.0±0.6a

15 48.5±1.6a 26.6±1.2a 26.1±1.3a 54.7±0.6a 53.2±1.1a 18.6±0.5b 4.5±0.6a

Lamb sex Male Female 20 50.4±1.4a 27.4±0.9a 26.6±0.9a 54.3±0.5a 52.7±0.7a 19.4±0.5a 5.1±0.4a

25 43.5±1.2b 24.4±0.8b 23.9±0.9b 55.8±0.4b 54.4±0.7b 18.2±0.4a 5.4±0.4a

Lamb birth type Single Twin 21 48.4±1.4a 26.4±0.9a 25.9±0.9a 54.8±0.5a 53.6±0.7a 18.5±0.5a 5.9±0.4a

24 45.5±1.3a 25.3±0.8a 24.6±0.9a 55.3±0.5a 53.6±0.7a 19.1±0.4a 4.7±0.4b

Overall means* 46.4±6.7 25.6±3.9 24.9±3.8 55.1±2.7 53.7±2.9 18.7±2.3 5.1±1.9

SW = slaughter weight, HCW= hot carcass weight, CCW= cold carcass weight, HCY= hot carcass yield, CCY= cold carcass yield, REA= rib eye area, SF= subcutaneous fat. ab Different literals in the same row, within subclass, indicate differences (P<0.05). *: ± standard deviation.

primer orden. En los casos de significancia estadística (P0.05), las medias de subclases se compararon con la prueba de Tukey(10).

with results from other study, in which no differences were detected among genotypes, when they evaluated terminals crosses with Charollais and Romanov sires(11), or Suffolk and Texel sires(12). Partially agrees with results of the evaluation of the crossbreeding of Katahdin ewes with Suffolk, Texel, Charollais and Dorper sires, where there were only differences (P0.05) between the offspring of Charollais and Texel sires(13). The rib eye area is one of the most important of the carcass performance variables, since it correlates positively with the total proportion of muscle in the carcass(14).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Peso y rendimiento de la canal En el Cuadro 1 se muestran las medias generales (±desviación estándar) de las variables analizadas y las medias de cuadrados mínimos (±error estándar) de las subclases. No hubo diferencias (P0.05) debidas a raza paterna en la mayor parte de las variables, pero sí se observó que los padres Charollais produjeron corderos con un área del ojo de chuleta bastante grande (20.1 ± 0.5 cm2), la cual fue 8.1 % mayor que la de los corderos de padre Dorset y 14.2 % más grande que la de los de padre Texel. Lo anterior contrasta con los resultados de otros trabajos en los que no se detectaron diferencias entre genotipos cuando evaluaron cruzamientos terminales con sementales Charollais y Romanov(11), o Suffolk y Texel(12), y sólo coinciden parcialmente con los resultados de la evaluación del cruzamiento de ovejas Katahdin con sementales Suffolk, Texel,

Males outperformed females (P0.05) in slaughter weight (+ 15.9 %), hot carcass weight (+ 12.3 %) and cold carcass weight (+ 11.3 %), which coincides with the results from other authors(15,16). The opposite occurred in the yield carcass, both hot and cold (Table 1), because the females had a yield 3 % higher than males (P0.05). This is consistent with other authors that assessed the effect of sex on terminal crosses(15,17,18). It seems that females have an advantage due to the grater amount of fat in the carcass(16), as well as by the greater weight of the viscera, head and skin of the 445

María Monserrat López-Velázquez, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):441-453

males(18). The carcass yield is useful because it indicates the proportion of live weight that markets as a final product (meat, fat and bone), information that complements with the evaluation of the regional and tissue carcass composition. On the other hand, the difference between hot carcass weight and cold carcass weight provides an insight of the waste that exists by airing and cooling procedures.

Charollais y Dorper, en donde únicamente hubo diferencias (P0.05) entre las crías de padres Charollais y Texel(13). El área del ojo de la chuleta es una de las variables más importantes en el rendimiento de la canal, ya que se correlaciona en forma positiva con la proporción total del músculo en la canal(14).

Los machos superaron a las hembras (P0.05) en el peso al sacrificio (+15.9 %), el peso de la canal caliente (+12.3 %) y el peso de la canal fría (+11.3 %), lo que coincide con los resultados de otros autores(15,16), mientras que lo opuesto se observó en el rendimiento en canal, tanto caliente como fría (Cuadro 1), donde las hembras tuvieron un rendimiento 3 % mayor que los machos (P0.05), lo cual concuerda con otros autores que evaluaron el efecto del sexo en cruzamientos terminales (15,17,18) , ventaja que tienen las hembras debido a la mayor cantidad de grasa en la canal(16), así como por el mayor peso de las vísceras, la cabeza y la piel de los machos (18) . El rendimiento en la canal es de gran utilidad porque indica la proporción del peso vivo que puede ser comercializada como producto final (carne, grasa y hueso), información que puede ser complementada con la evaluación de la composición tisular y regional de la canal. Por otro lado, la diferencia entre el peso de la canal caliente y de la canal fría proporciona una idea de la merma que existe por el oreo y enfriamiento de la canal.

There were interactions in the hot carcass yield (P0.01) between sire breed and sex of lamb, as well as sire breed and type of birth. In the first interaction (Figure 1), there were no differences among the male lambs; while among females the Charollais-sired ewe lambs outperformed (P0.01) those from Dorset and Texel sires. First, this could be explained by the increased performance that females had on the hot carcass; secondly, because of the superiority of the lambs (males and females) from Charollais parent upon the lambs from Dorset and Texel sires in the rib eye area, which is associated with most of the carcass meat.

In another interaction (Figure 2), there were no differences (P0.05) among the three groups

Figura 1. Efecto de la interacción raza paterna x sexo del cordero en rendimiento de la canal caliente Figure 1. Effect of the interaction between paternal breed x sex of lamb in hot carcass yield

En el rendimiento en canal caliente se detectaron interacciones (P0.01) entre la raza paterna y el sexo del cordero, así como entre raza paterna y tipo de nacimiento. En la primera interacción (Figura 1) no se observaron diferencias entre los corderos machos (P0.05), pero sí entre las hembras (P0.01), en donde las hijas de padres Charollais superaron a las de padres Dorset y Texel, lo que por un lado podría explicarse debido al mayor rendimiento que tuvieron las hembras en la canal caliente, y por otro debido a la superioridad de los corderos (machos y hembras) hijos de padre Charollais sobre los hijos de padre Dorset y Texel en el área del ojo 446

CARACTERÍSTICAS DE LA CANAL DE CORDEROS PARA CARNE EN HIDALGO, MÉXICO

de la chuleta, que está asociada con mayor cantidad de carne en la canal.

of twin lambs. However, among the single lambs, offspring from Charollais and Texel sires had higher means (P<0.01) than Dorset-sired lambs.

This could be explained because from the total single lambs, most were females, which outperformed males in hot carcass yield and, as already indicated, this superiority of females is attributed to the higher amount of fat in the carcass(16), although in this study that was not evaluated.

En la otra interacción (Figura 2), no se observaron diferencias (P0.05) entre los tres grupos de corderos nacidos de parto doble; sin embargo, entre los corderos nacidos de parto sencillo, los hijos de padres Charollais y Texel tuvieron medias mayores (P<0.01) que sus compañeros hijos de padres Dorset, efecto que posiblemente se debe a que, del total de corderos nacidos de parto simple, se observó que en su mayor parte fueron hembras, las que superaron a los machos en el rendimiento de la canal caliente y que, como ya se indicó, esta superioridad de las hembras se atribuye a la mayor cantidad de grasa que tienen en la canal(16), aunque en el presente trabajo ésta no se evaluó.

Asimismo, se observó un efecto (P0.05) del tipo de nacimiento sobre el espesor de la grasa subcutánea, siendo los corderos de parto sencillo los que tuvieron un promedio mayor que los nacidos de parto doble. En parte, esto podría explicarse debido a que los corderos de parto sencillo son más pesados que los de parto doble

An effect of the type of birth on the thickness of subcutaneous fat was also found, singleborn lambs had a higher average than twin lambs (P<0.05). In part, this could be explained as single-born lambs are heavier than twin lambs at an adult age(19). However, this effect appears to be non-definitive, since in other studies(20,21) the type of birth had no influence on thickness of the subcutaneous fat. In addition, a sire breed by type of birth interaction effect (P0.01) on the thickness of the subcutaneous fat was found (Figure 3). There was no difference (P0.05) among the three groups of twin lambs.

However, among the single-born lambs, Texelsired lambs had more subcutaneous fat than

Figura 2. Efecto de la interacción raza paterna x tipo de nacimiento del cordero en rendimiento de la canal caliente

Figura 3. Efecto de la interacción raza paterna x tipo de nacimiento del cordero en espesor de la grasa subcutánea

Figure 2. Effect of the interaction between paternal breed x type of birth of lamb in hot carcass yield

Figure 3. Effect of the interaction between paternal breed x type of birth of the lamb in the subcutaneous fat thickness

447

María Monserrat López-Velázquez, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):441-453

a edades adultas(19). Sin embargo, este efecto parece no ser definitivo, ya que en otros estudios(20,21) el tipo de nacimiento no tuvo influencia en el espesor de la grasa subcutánea.

Adicionalmente, se encontró una interacción (P0.01) raza paterna por tipo de nacimiento en el espesor de la grasa subcutánea (Figura 3).

No existieron diferencias (P0.05) entre los tres grupos de corderos nacidos de parto doble; sin embargo, entre los corderos nacidos de parto sencillo, los hijos de padres Texel tuvieron mayor cantidad de grasa subcutánea que los hijos de padres Charollais y Dorset, lo que se puede explicar, aunque sólo parcialmente, por la superioridad que tuvieron los corderos nacidos de parto sencillo sobre los corderos nacidos de parto doble en esta característica (Cuadro 1).

those from Charollais and Dorset sires, which can be explained, even if only partially, by the superiority that had the single-born lambs over the twin-born lambs in this trait (Table 1).

Carcass morphometric measures Table 2 shows the overall mean (± standard deviation) dimensions of the carcass and the least squares means (± standard error) of the subclasses. Dorset-sired lambs had longer carcass and leg. A study that compared different genotypes(21) determined that Texel lambs had higher averages (P0.05) in carcass length than Merino, Polwarth, Romney Marsh, and Corriedale lambs. Leg length was similar, which means a larger extension of the trunk, which could represent an advantage for the size of the loin, the cut with the highest carcass value. In contrast, another study(12) indicated that Texel lambs are characterized by having shorter carcass and leg length, but their carcasses are more compact than in the Suffolk lambs, which is attributed to the smaller size and precocity of the Texel breed in comparison to the Suffolk.

Medidas morfométricas de la canal En el Cuadro 2 se muestran las medias generales (±desviación estándar) de las dimensiones de la canal y las medias de cuadrados mínimos (±error estándar) de las subclases. Los corderos de padres Dorset tuvieron la mayor longitud de la canal y de la pierna. En un estudio(21) en el que se compararon diferentes genotipos se determinó que corderos Texel tuvieron promedios mayores (P0.05) en la longitud de la canal que corderos Merino, Polwarth, Romney Marsh, y Corriedale, pero sin mostrar diferencias

Males had longer carcass (P0.01) and leg (P0.05) length than females. In terms of the first variable, the results of this work are consistent with another study that evaluated Pelibuey lambs (22) . However, differ from

Cuadro 2. Medias de cuadrados mínimos (media ± error estándar) de medidas morfométricas de la canal, según raza paterna, sexo, y tipo de nacimiento del cordero Table 2. Least-squares means (mean ± standard error) of carcass morphometric measures, according to sire breed, lamb sex, and lamb birth type Variable n CL, cm LL, cm RP, cm CCI

Sire breed Charollais Dorset

Texel

14 15 16 62.5±0.8a 66.3±0.9b 61.2±0.9a 33.4±0.3a 34.8±0.3b 33.2±0.3a 67.0±1.1a 68.2±1.4a 68.6±1.3a 0.4±0.01a 0.4±0.02a 0.4±0.02a

Lamb sex Male Female 20 25 65.5±0.7a 61.2±0.6b 35.2±0.3a 32.3±0.3b 67.9±0.9a 68.0±0.9a 0.4±0.01a 0.4±0.01a

Lamb birth type Single Twin 21 24 63.6±0.7a 63.0±0.6a 34.3±0.3a 33.3±0.3b 68.3±0.9a 67.6±0.9a 0.4±0.01a 0.4±0.01a

CL= carcass length; LL= leg length; RP= rump perimeter; CCI= carcass compactness index. ab Different literals in the same row, within subclass, indicate differences (P<0.05). *: ± standard deviation.

448

Overall means* 63.1±3.8 33.6±2.0 67.8±3.5 0.4±0.05

CARACTERÍSTICAS DE LA CANAL DE CORDEROS PARA CARNE EN HIDALGO, MÉXICO

en la longitud de la pierna, lo cual significa una mayor extensión del tronco que podría representar un ventaja para el tamaño del lomo, que es el corte de mayor valor en la canal. En contraste, otro estudio (12) indicó que los corderos Texel se caracterizan por tener menor longitud de la canal y la pierna, pero sus canales son más compactas que las de corderos Suffolk, lo cual se atribuye a la menor talla y mayor precocidad de la raza Texel en comparación con la Suffolk.

observations from other authors that assessed terminal crosses with Dorset, Hampshire and Suffolk(15) or Suffolk and precocious Merino sheep(23), in which sex did not influence or, even, the females from Hampshire and Suffolk sires had longer carcasses (P0.05) than the males(15). With regard to the extension of the leg, in studies with Canaria wool and hair sheep breed(24), and in lambs of Churra Galega Bragançana breeds and early Merino and Suffolk cross(23), no differences were detected in the leg length due to sex, possibly, because slaughter occurs at an early stage in which the percentage of mature weight reached was still low.

Los machos tuvieron mayor longitud de la canal (P0.01) y de la pierna (P0.05) que las hembras. En cuanto a la primera variable, los resultados coinciden con los de otro estudio en que se evaluaron corderos Pelibuey(22); sin embargo, difieren de las observaciones de otros autores que evaluaron cruzamientos terminales con sementales Dorset, Hampshire y Suffolk(15) o Suffolk y Merino Precoz(23), en las que el sexo no tuvo influencia o, incluso, las hembras hijas de padres Hampshire y Suffolk tuvieron mayor longitud de la canal (P0.05) que los machos(15). Con respecto a la extensión de la pierna, en estudios realizados con corderos de raza Canaria de lana y de pelo(24), al igual que en corderos de razas Churra Galega Bragançana y cruzados de Suffolk y Merino Precoz(23), no se detectaron diferencias en la longitud de la pierna debidas a sexo, posiblemente porque fueron sacrificados en una etapa temprana, en la que el porcentaje del peso maduro que habían alcanzado aún era bajo.

With respect to the effect of type of birth on the carcass dimensions, only the leg length shows differences, being slightly longer in singleborn lambs (P0.05), partially explained because single-born lambs reach adulthood with larger size than twin lambs(18). This agrees with results of other researchers(25), who indicated that single-born lambs had longer leg since they are born, an advantage that remains until they reach adult age(26). These same authors found that the type of birth affects the leg circumference, because Makuie Iranian lambs had higher values of this parameter (P0.05) in single-born lambs than in twins and triples. The importance of the leg size is because this piece is considered as a prime cut with a high economic value, which if it also has a wide circumference, it can improve the carcass quality, as the classification systems value better carcasses with rounded and convex leg profiles.

Con respecto al efecto del tipo de nacimiento sobre las dimensiones de la canal, sólo se observaron diferencias en la longitud de la pierna, siendo ligeramente más largas las piernas de los animales de parto simple (P0.05), lo cual se explica parcialmente porque los corderos de nacimiento sencillo llegan a la edad adulta con mayor tamaño que los de nacimiento doble (18), lo que coincide con resultados de otros investigadores(25), quienes indicaron que los corderos de nacimiento sencillo tuvieron mayor longitud de la pierna desde que nacen, ventaja que conservan hasta que llegan

Regional composition of the carcass Although some studies show a direct effect (P0.05) of genotype on the regional carcass composition(27,28), this work did not show such effect (P0.05) due to sire breed, both in absolute and relative pieces of the carcass.

Regarding the effect of sex, Tables 3 and 4 show that males outperformed females (P0.05) in the weight and percentage of the shoulder and anterior-loin, but females had higher 449

María Monserrat López-Velázquez, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):441-453

Cuadro 3. Medias de cuadrados mínimos (media ± error estándar) de los pesos (kg) de cortes primarios de la media canal izquierda, según raza paterna, sexo, y tipo de nacimiento del cordero Table 3. Least-squares means (mean ± standard error) of weights (kg) of major cuts of the left half carcass, according to sire breed, lamb sex, and lamb birth type Variable n Shoulder Chest- belly Anterior-loin Leg Neck Rear-loin

Sire breed Charollais Dorset 14 2.0±0.08a 1.4±0.08a 0.7±0.03a 3.8±0.2a 1.0±0.1a 3.0±0.1a

15 2.2±0.09a 1.5±0.10a 0.7±0.03a 4.2±0.4a 1.2±0.1a 3.1±0.2a

Texel 16 2.1±0.08a 1.4±0.09a 0.6±0.03a 4.0±0.3a 1.1±0.1a 2.8±0.2a

Lamb sex Male Female

Lamb birth type Single Twin

20 2.2±0.07a 1.5±0.07a 0.7±0.03a 4.1±0.2a 1.1±0.1a 3.0±0.1a

21 2.1±0.07a 1.5±0.07a 0.7±0.03a 4.0±0.2a 1.1±0.1a 3.1±0.1a

25 1.9±0.06b 1.4±0.06a 0.6±0.03b 3.9±0.2a 1.1±0.1a 3.0±0.1a

24 2.0±0.06a 1.4±0.06a 0.7±0.03a 4.0±0.2a 1.1±0.1a 2.9±0.1a

Overall means* 2.1±0.3 1.4±0.2 0.7±0.1 4.0±0.6 1.1±0.2 3.0±0.5

ab Different literals in the same row, within subclass, indicate differences (P<0.05). *: ± standard deviation.

Cuadro 4. Medias de cuadrados mínimos (media ± error estándar) de los porcentajes de cortes primarios de la media canal izquierda, según raza paterna, sexo, y tipo de nacimiento del cordero Table 4. Least-squares means (mean ± standard error) of percentages of major cuts of the left half carcass, according to sire breed, lamb sex, and lamb birth type Variable n Shoulder Chest-belly Anterior-loin Leg Neck Rear-loin

Sire breed Charollais Dorset 14 16.8±0.4a 12.0±0.3a 5.8±0.2a 31.8±2.1a 8.6±0.2a 25.0±0.4a

15 17.1±0.6a 11.7±0.2a 5.4±0.3a 32.6±3.3a 9.1±0.2a 24.0±0.4a

Texel 16 17.1±0.5a 11.6±0.2a 5.4±0.3a 33.0±2.8a 9.4±0.2a 23.6±0.4a

Lamb sex Male Female 20 17.4±0.3a 11.9±0.2a 5.9±0.2a 30.8±1.6a 9.0±0.2a 23.7±0.3a

25 16.6±0.3b 11.7±0.2a 5.2±0.2b 34.1±1.6b 9.1±0.2a 24.7±0.3b

Lamb birth type Single Twin 21 16.9±0.3a 11.8±0.2a 5.5±0.2a 32.1±1.6a 9.1±0.2a 24.6±0.3a

24 17.0±0.3a 11.7±0.2a 5.5±0.2a 32.8±1.6a 8.9±0.2a 23.8±0.3a

Overall means* 17.0±1.1 11.7±0.9 5.5±0.6 32.5±2.2 9.0±0.8 24.2±1.7

ab Different literals in the same row, within subclass, indicate differences (P<0.05). *:± standard deviation.

a edades adultas(26). Estos mismos autores encontraron que la circunferencia de la pierna también puede ser afectada por el tipo de nacimiento, pues ya que corderos de la raza iraní Makuie, tuvieron valores más altos de este parámetro (P0.05) en corderos de parto sencillo que en los de parto doble y triple. La relevancia del tamaño en la pierna estriba en que esa pieza es considerada como un corte de primera, con un alto valor económico, que si además tiene una amplia circunferencia, puede mejorar la calidad de la canal, debido que a que los sistemas de

percentage values in the leg and rear-loin (P0.01). These results contrast with studies that evaluated Jezersko-solèava x Romanov crossbred lambs(28), Segureña lambs(29) as well as pure Corriedale lambs and crosses(30) where the sex did not influence any of these variables.

This may be due to differences in the weight and age at slaughter of lambs in different works, because males getting closer to mature weight have higher percentage of muscle and bone than females, while these have more fat accumulating in the rump, abdomen and leg(28,29).

450

CARACTERÍSTICAS DE LA CANAL DE CORDEROS PARA CARNE EN HIDALGO, MÉXICO

clasificación valoran mejor las canales con piernas redondeadas y perfiles convexos.

In the proportion of leg, there was an interaction (P0.01) between sire breed and sex of lamb (Figure 4). There were no differences (P0.05) among the three female groups. However, among males, Dorset and Texel sired-lambs had higher percentages of the leg (P0.01) than Charollais-sired lambs, who had lower percentage (27.0 ± 2.2 %) among the three male groups. This can be attributed mainly to the superiority of females over males in the leg percentage (Table 4).

Composición regional de la canal Aunque algunos estudios muestran un efecto directo ( P0.05) de genotipo sobre la composición regional de la canal(27,28), en el presente trabajo no se encontró un efecto (P0.05) debido a raza paterna, tanto en los valores absolutos como relativos de las piezas de la canal. Respecto al efecto del sexo, los Cuadros 3 y 4 muestran que los machos superaron a las hembras (P0.05) en el peso y porcentajes de la espaldilla y del badal, pero las hembras presentaron mayores valores en los porcentajes de la pierna y del lomo posterior (P0.01), lo que contrasta con estudios que evaluaron corderos cruzados Jezersko-solèava x Romanov(28), corderos raza Segureña(29), así como corderos Corriedale puros y cruzados(30) donde el sexo no tuvo influencia en ninguna de estas variables, lo cual puede deberse a diferencias en el peso y edad de sacrifico de los corderos en los diferentes trabajos, ya que al acercarse más al peso maduro los machos presentan mayor porcentaje de músculo y hueso que las hembras, mientras que éstas tienen más grasa que acumulan en lugares como la grupa, el abdomen y la pierna(28,29).

CONCLUSIONS AND IMPLICATIONS The three crosses represent a good choice to be employed in these production systems because they have similar values in the majority of meat traits. However, the Charollais-sired lambs had a higher rib eye area, which associated with a greater amount of muscle in the carcass, can be a good comparative advantage. Males had higher slaughter and carcass weights than females, as well as the size of certain body pieces, but there were no differences attributed to sex in the carcass yield, rib eye area or subcutaneous fat thickness. It

Figura 4. Efecto de la interacción raza paterna x sexo del cordero en el porcentaje de la pierna

En la proporción de pierna se obtuvo una interacción (P0.01) entre la raza paterna y el sexo del cordero (Figura 4). No se observaron diferencias (P0.05) entre los tres grupos de hembras; sin embargo, entre los machos, los hijos de padres Dorset y Texel tuvieron mayores porcentajes de la pierna (P0.01) que los hijos de padres Charollais, quienes tuvieron el porcentaje más bajo (27.0 ± 2.2 %) entre los tres grupos de machos. Lo anterior puede atribuirse principalmente a la superioridad que tuvieron las hembras sobre los machos en el porcentaje de la pierna (Cuadro 4).

Figure 4. Effect of the interaction between paternal breed x sex of the lamb in the percentage of the leg

CONCLUSIONES E IMPLICACIONES Los tres cruzamientos representan una buena opción para ser empleados en los sistemas de 451

María Monserrat López-Velázquez, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):441-453

means that in the three terminal crosses both females and males can be earmarked to the supply, with similar carcass quality. Single lambs only outperformed twins in the subcutaneous fat thickness and leg length, which means that they had a good productive response at the growth stage, but the type of birth had an influence at the finishing stage. It is necessary to conduct more studies to evaluate other breeds under different production systems, studies of tissue composition and meat quality, assess survival, reproductive and health characteristics, and include more animals in testing, in order to have a sufficient, clear and convincing information for sheep producers in Hidalgo.

producción ovina de Hidalgo, porque tuvieron valores semejantes en la mayoría de los parámetros cárnicos; no obstante, los corderos hijos de padres Charollais tuvieron mayor área del ojo de chuleta, lo cual, por estar asociado a una mayor cantidad de músculo en la canal, puede ser una buena ventaja comparativa. Los machos tuvieron promedios mayores que las hembras en el peso al sacrificio y de la canal, así como en el tamaño de algunas partes del cuerpo, pero no hubo diferencias atribuidas al sexo en el rendimiento en canal, el área del ojo de chuleta ni en la cantidad de grasa subcutánea, lo cual significa que en los tres cruzamientos terminales, tanto hembras como machos pueden ser destinados al abasto, sin esperar grandes diferencias en la calidad de la canal. Los corderos nacidos de parto sencillo sólo superaron a los de parto doble en el espesor de la grasa subcutánea y la longitud de la pierna, lo cual significa que tuvieron una buena respuesta productiva en la etapa de crecimiento, pero el tipo de nacimiento sí influyó en su finalización. Es necesario efectuar más estudios para evaluar otras razas bajo diferentes sistemas de producción, hacer estudios de composición tisular y calidad de la carne, evaluar características de supervivencia, reproductivas y sanitarias, e incluir más animales en las pruebas, con el propósito de disponer de una información suficiente, clara y convincente que esté en condiciones de recomendarse a los productores de ovinos en Hidalgo.

ACKNOWLEDGMENTS Grateful for the financing of the project CONACYT-FOMIX key 151194: “Evaluation of integrated production systems of lamb in different sheep-producing areas in the State of Hidalgo”.

End of english version

valor, animales sacrificados y peso de carne en canal. http:/ /www.siap.gob.mx/resumen-nacional-pecuario/. Consultado: Jul 15, 2014.

AGRADECIMIENTOS Se agradece el financiamiento del Proyecto (CONACYT-FOMIX Clave 151194): “Evaluación de sistemas de producción integrales de carne de cordero en diferentes zonas productoras de ovinos en el Estado de Hidalgo”.

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María Monserrat López-Velázquez, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):441-453

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CARACTERIZACIÓN MORFOLÓGICA Y MOLECULAR DE POBLACIONES Rev DE MexPASTO Cienc BANDERITA Pecu 2016;7(4):455-469

Caracterización morfológica y molecular de poblaciones de pasto banderita (Bouteloua curtipendula) en Chihuahua, México Morphological and molecular characterization of sideoats grama (Bouteloua curtipendula) populations in Chihuahua, Mexico Carlos Raúl Morales Nietoa, Carlos Avendaño Arrazateb, Alicia Melgoza Castilloa, Katia del Carmen Gil Vegac, Adrián Quero Carrillod, Pedro Jurado Guerrae, Martin Martínez Salvadore

RESUMEN El pasto banderita [Bouteloua curtipendula (Michx.) Torr.] es una especie nativa de importancia ganadera; sin embargo, prácticas inadecuadas de pastoreo han reducido su diversidad genética. Se exploró y analizó la diversidad morfológica y genética de 51 poblaciones de pasto banderita del estado de Chihuahua. Las plantas se trasplantaron bajo condiciones de temporal. Dos años después se realizó la caracterización morfológica. Para evaluar la variabilidad genética se utilizaron marcadores moleculares AFLP. El análisis de componentes principales (ACP) mostró que los tres primeros componentes (CP), explican el 73.83 % de la variación. El CP1 presentó una correlación significativa (P<0.0001) con rendimiento de materia seca (88 %), densidad de tallos (85 %), diámetro de macollo (83 %), altura de follaje (82 %), altura de planta (79 %) y longitud de hoja (65 %). El análisis de AFLP con cuatro pares de iniciadores detectó 186 bandas; 80.67 % (150 bandas) presentó polimorfismo. El mayor porcentaje de polimorfismo (93.75 %) y bandas polimórficas (48) se obtuvo con la combinación de iniciadores EcoRI-ACT+MseI-CTG. Las poblaciones de banderita presentaron alta variabilidad morfológica y molecular. Se detectaron ecotipos (444, 359 y 557) con potencial forrajero de acuerdo a su variabilidad morfológica y molecular para ser incluidos en programas de restauración de pastizales.

PALABRAS CLAVE: Bouteloua curtipendula, Variación morfológica, Caracterización molecular, Poblaciones.

ABSTRACT Sideoats grama [Bouteloua curtipendula (Michx.) Torr.] is an important native species for cattle production. However, inappropriate grazing practices have reduced its genetic diversity. The morphological and genetic diversity of 51 populations of sideoats grama in Chihuahua State was explored and analyzed. Transplanting was performed under natural conditions; two years later, morphological characterization was performed. To assess genetic variability AFLP molecular markers were used. Principal component analysis (PCA) showed that the first three components (PC) explained 73.83 % of variation. PC1 showed a significant correlation (P<0.0001) in dry matter yield (88 %), stem density (85 %), tiller diameter (83 %), height of foliage (82 %), plant height (79 %), and leaf length (65 %). An AFLP analysis with four pairs of primers detected 186 bands; 80.67 % (150 bands) had polymorphism. The highest percentage of polymorphism (93.75 %) and polymorphic bands (48) was obtained with the primer combination of EcoRI-ACT + MseI-CTG. Sideoats grama population presented a high morphological and molecular variability. Based on high forage potential, ecotypes (444, 359 y 557) were selected to be included in grassland restoration programs.

KEY WORDS: Bouteloua curtipendula, Morphological diversity, Molecular characterization, Populations.

Recibido el 13 de abril de 2015. Aceptado el 13 de agosto de 2015. a

Facultad de Zootecnia y Ecología-Universidad Autónoma de Chihuahua. México.

b

Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP). C. E. Rosario Izapa, Chiapas. Km. 18. Carretera Tapachula-Cacahoatán, Tuxtla Chico, Chiapas. CP. 30780. avendano.carlos@inifap.gob.mx. Correspondencia al segundo autor.

c

CINVESTAV-Irapuato. México.

d

Colegio de Posgraduados, Campus Montecillo. México.

e

Sitio Experimental La Campana-INIFAP. México.

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Carlos Raúl Morales Nieto, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):455-469

INTRODUCCIÓN

INTRODUCTION

El 65 % de los pastizales nativos de la región centro y norte de México presentan erosión y desaparición de especies forrajeras de importancia ganadera (1). En el estado de Chihuahua el sobrepastoreo y la fuerte invasión de especies exóticas, han sido las principales causas de este deterioro(2). Por lo anterior, es importante recolectar y conservar materiales forrajeros nativos en los centros de origen, ya que constituye la base para asegurar la alimentación del ganado(3).

In central and northern Mexico region 65 %, of native grasslands present erosion and reduction of important livestock forage species(1). In the State of Chihuahua, overgrazing and invasion of exotic species have been among the main causes of this deterioration (2). Thus, it is important to collect and preserve native forage materials in the centers of origin, since it constitutes the foundation for ensuring feedstock for cattle(3).

Sideoats grama [Bouteloua curtipendula (Michx.)

Torr.] is a native species found in plains and rocky hillocks, produces abundant high quality forage for livestock, adapts to different types of soil and climatic conditions and possess drought tolerance(4). It has a good forage value and it is regarded as an excellent fodder for grazing and wildlife(5); however, overgrazing has led to its reduction and disappearance of large populations of this species(6). Sideoats grama is a species that adapts to different environments and several morphological-based ecotypes can be found, that is why it is important to carry out evaluations ex situ, where all ecotypes are placed in the same environment to detect characteristics of importance within the species(7). In such a way, it is possible to identify exceptional characteristics by evaluating morphological descriptors in the diversity of native populations(8).

El pasto banderita [Bouteloua curtipendula (Michx.) Torr.] es una especie nativa presente en planicies y lomeríos rocosos, produce abundante forraje apetecido por el ganado, se adapta a diferentes tipos de suelo y condiciones climáticas y es resistente a la sequía(4). Presenta buen valor forrajero y es considerado como excelente forraje para pastoreo y fauna silvestre(5); sin embargo, el sobrepastoreo ha provocado la reducción y desaparición de grandes poblaciones de esta especie(6). El pasto banderita es una especie que se adapta a diversos ambientes y puede dar lugar a diferentes ecotipos con diferencias morfológicas, motivo por el cual es importante hacer evaluaciones ex situ, donde todos los ecotipos se colocan en un mismo ambiente para detectar características de importancia dentro de la especie(7). De esa manera, se pueden identificar características sobresalientes evaluando descriptores morfológicos en la diversidad de poblaciones nativas(8).

Morphological characterizations have been performed with native grasses within the genera Andropogon(9), Panicum(10,11), Hymenachne(12), Bouteloua(13), among others. In addition, the morphological characterization has detected some significant correlations between diversity of morphological characteristics and location of sampling sites(14). Therefore, it is important to evaluate morphologic and genetic characteristics, as the environment influences the morphologic characteristics. Amplified fragment length polymorphism (AFLP) is a molecular marker that it is not affected by the environment. In addition, it can detect genotype level diversity and has been used with grasses(15,16) to determine their

Las caracterizaciones morfológicas se han llevado a cabo en gramíneas nativas dentro de los géneros Andropogon(9), Panicum(10,11), Hymenachne(12), Bouteloua(13), entre otros. Además, en la caracterización morfológica se han detectado correlaciones significativas y no significativas entre la diversidad de características morfológicas y localidad de sitios muestreados(14). Por lo tanto, es importante evaluar características morfológicas y genéticas, ya que las características morfológicas son influenciadas por el ambiente. El uso de marcadores moleculares como es el polimorfismo 456

CARACTERIZACIÓN MORFOLÓGICA Y MOLECULAR DE POBLACIONES DE PASTO BANDERITA

genetic variability(17). The aim of this study was to characterize the morphological and molecular diversity in populations of sideoats grama, collected from various locations in Chihuahua to detect populations with high forage potential.

en la longitud de fragmentos amplificados (AFLP), no son afectados por el ambiente. Además estos pueden detectar diversidad a nivel del genotipo y han sido empleados en pastos(15,16) para conocer su variabilidad genética(17). El objetivo del presente trabajo fue caracterizar la diversidad morfológica y molecular en poblaciones de pasto banderita, recolectadas en varias localidades de Chihuahua para detectar poblaciones con alto potencial forrajero.

MATERIAL AND METHODS During 2006, 135 ecotypes of sideoats grama were collected in cattle ranches in the state of Chihuahua (29 municipalities) and grouped into 51 populations, which were used for evaluations to understand and define the population structure.

Table 1 shows the municipalities and some environmental variables of the collection sites.

MATERIAL Y MÉTODOS Durante el año 2006 se recolectaron 135 ecotipos de pasto banderita en ranchos

Cuadro 1. Características ambientales de sitios de recolecta de 51 poblaciones de pasto banderita (135 ecotipos) en Chihuahua, México Table 1. Environmental characteristics of 51 collection sites of sideoats grama populations (135 ecotypes) in Chihuahua, Mexico POB-ECO

PRECI

TEMP

ALTITUD

Municipality

POB-ECO

PRECI

TEMP

ALTITUD

Municipality

1-9 2-13 3-35 4-41 5-58 6-68 7-83 8-89 9-99 10-104 11-116 12-127 13-139 14-158 15-165 16-171 17-180 18-192 19-200 20-217 21-233 22-243 23-275 24-286 25-303 26-317

415 415 462 452 471 471 454 364 470 470 470 683 420 439 478 496.7 478 415 415 415 341 341 297.2 372 372 346

18 18 18.3 18.9 16 16 17.3 18.3 14.3 16 17.8 10.0 13.7 14 14.2 16.4 14.2 18 18 18 17.2 17.2 15.4 16 16 16.4

1679 1547 1484 1656 1665 1665 1665 1877 2180 1608 2174 2068 1892 1964 2004 1873 1646 1617 1589 1615 1422 1213 1339 1384 1399 1477

Chihuahua Chihuahua Satevó Valle de Zaragoza Parral Parral Valle de Allende Villa López Huejotitán San Fco del Oro Balleza Bocoyna Bachíniva Namiquipa Cuauhtémoc Gran Morelos General Trías Chihuahua Chihuahua Chihuahua Villa Ahumada Villa Ahumada Ascensión Janos Janos Casas Grandes

27-341 28-342 29-359 30-375 31-396 32-444 33-448 34-455 35-463 36-477 37-495 38-511 39-517 40-531 41-540 42-547 43-557 44-563 45-582 46-594 47-600 48-619 49-650 50-665 51-700

319 319 319 319 415 374 346 346 18.5 415 415 415 306 307 307 307 265 305.2 265 265 265 290 415 415 439.3

16.2 16.2 16.2 16.2 18 18.7 19.4 19.4 18.3 18 18 18 18.4 20 20 20 21.9 19 21.9 21.9 21.9 19.1 18 18 14

1543 1543 1534 1522 1553 1383 1318 1403 1567 1602 1577 1310 1233 1309 1343 1386 1163 1180 1204 1204 1282 1327 1837 1653 1662

Buenaventura Buenaventura Buenaventura Buenaventura Chihuahua Jiménez Camargo Camargo Julimes Chihuahua Chihuahua Chihuahua Aldama Coyame Coyame Coyame Ojinaga Manuel Benavides Ojinaga Ojinaga Ojinaga Rosales Chihuahua Chihuahua Namiquipa

POB=population; ECO=ecotype: PRECI=precipitation; TEMP=temperature.

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Carlos Raúl Morales Nieto, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):455-469

ganaderos del estado de Chihuahua y se agruparon en 51 poblaciones (29 municipios), las cuales se utilizaron para las evaluaciones y para conocer y definir la estructura poblacional.

En el Cuadro 1 se enlistan los municipios y algunas variables ambientales de los sitios de recolecta. En cada sitio de muestreo se extrajeron cuatro plantas, con un diámetro de 2.5 cm y provistas de raíz. La parte aérea se cortó a una altura de 15 a 20 cm y cada planta se identificó con un número de colecta, donde cada población se consideró como ecotipo diferente. Las plantas se colocaron en cajas de plástico, provistas con suelo húmedo para su transporte y trasplante en el Campo Experimental La Campana del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias.

At each sampling site four plants were extracted with a diameter of 2.5 cm, including root. The aerial part was cut at a height of 15 to 20 cm, each plant was identified with a collection number, and each population was considered as a different ecotype. The plants were placed in plastic boxes, supplied with moist soil for transport and transplantation in the “Campo Experimental La Campana” of the Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias. The topography of the transplantation site is flat, while soils are of alluvial origin, sandy loam texture and pH of 6.5. The climate is temperate dry with warm summers BWk, annual average temperature of 16.5 °C and average annual rainfall of 355 mm(18). Irrigation was provided at the time of transplant to promote their establishment. Subsequently, the plants were left in rainfed conditions (without irrigation).

La topografía del sitio donde se trasplantó el material es plana con suelos de origen aluvial, textura franco arenoso y pH de 6.5. El clima es seco templado con veranos cálidos BWk, temperatura media anual de 15 a 18 °C y precipitación promedio de 355 mm anuales(18).

Se aplicó un riego de auxilio al momento del trasplante para asegurar su establecimiento.

Posteriormente, las plantas se dejaron bajo condiciones de temporal (sin riego).

Morphological characterization During flowering and two years after plant establishment, the following morphological descriptors were evaluated: Total plant height (PH), foliage height (FH), stem density (SD), stem thickness (ST), leaf width (LW), leaf length (LL), inflorescence length (IL), tillering diameter (TD) and dry matter yield (DMY). PH was measured from the ground level to the tip of the highest inflorescence. The FH was measured from the ground to the height of the leaves.

The ST was measured using a Vernier, randomly taking a stem of the central part of the plant.

To measure LL and LW a random leaf was selected from the central part of the plant. The IL was measured by taking an inflorescence at random and measuring from the base to the tip of it. The TD was measured at the base, at ground level. The DMY was obtained by cutting the plants 5 cm above the soil and then forage was placed in paper bags and dried in a forced air oven at 70 °C for 48 h.

Caracterización morfológica Durante la floración y dos años después del establecimiento, se evaluaron los siguientes descriptores morfológicos: altura total de la planta (AP), altura de follaje (AF), densidad de tallos (DT), grosor de tallos (GT), ancho de hoja (AH), largo de hoja (LH), longitud de inflorescencia (LI), diámetro del macollo (DM) y rendimiento de materia seca (RMS). La AP se midió desde el nivel del suelo hasta la punta de la inflorescencia más alta. La AF se midió desde el suelo hasta la altura de las hojas. El GT se midió con un vernier, tomando un tallo al azar de la parte central de la planta. Para medir LH y AH se tomó una hoja al azar de la parte central de la planta. La LI se midió tomando una inflorescencia al azar y midiendo de la base

Molecular characterization Ecotypes were grouped into 51 populations for analysis. DNA extraction was performed following the method of Doyle and Doyle(19) 458

CARACTERIZACIÓN MORFOLÓGICA Y MOLECULAR DE POBLACIONES DE PASTO BANDERITA

hasta la punta de la misma. El DM se midió en la base, a nivel del suelo. El RMS se obtuvo cortando las plantas a 5 cm sobre el nivel del suelo y el forraje se colocó en bolsas de papel y se secó en una estufa de aire forzado a 70 °C por 48 h.

and for analysis of AFLP the protocol by Vos et al(20), which included the following components: a) Digestion: 1.5 µl of buffer reaction (RL) 10X, 2 µl of DNA were added to 50 ng/µl, 0.5 µl of enzyme Eco RI (10 U/ µl), 0.5 µl of enzyme Mse I (10 U /µl) and the reaction was brought to a volume of 12.5 µl with sterile deionized water. The mixture was centrifuged and incubated at 37 °C for 2 h and 15 min at 70 °C to inactivate the restriction enzymes. It was confirmed on an agarose gel at 1% stained with ethidium bromide.

Caracterización molecular Los ecotipos se agruparon en 51 poblaciones para su análisis. La extracción de ADN se realizó siguiendo el método de Doyle y Doyle(19) y para el análisis AFLP el protocolo de Vos et al(20) que incluye los siguientes componentes:

b) Ligation of adapters: to the digestion reaction 0.3 µl of adapter Eco RI (50 pmol), 0.3. µl of adapter Mse I (50 pmol), 1.2 µl of ATP (10 mM, pH 7.0), 1.0 µl of solution was added buffer reaction (RL) 10X, 1.0 µl of T4 DNA ligase (5U/ µl) and 6.2 µl of sterile deionized water, mixed, centrifuged and incubated for 2 h at 16 °C.

a) Digestión: se añadieron 1.5 µl de solución amortiguadora de reacción (RL) 10X, 2 µl de templado de DNA a 50 ng/µl, 0.5 µl de enzima Eco RI (10 U/µl), 0.5 µL de enzima Mse I (10 U/µl) y se llevó la reacción hasta un volumen de 12.5 µl con agua desionizada estéril. La mezcla se centrifugó e incubó a 37 ºC durante 2 h y por 15 min a 70 ºC para inactivar las enzimas de restricción. Se corroboró en un gel de agarosa al 1% teñido con bromuro de etidio.

c) Pre-amplification: 2.5 µl of digested DNA, ligated and diluted 1:10, 1.15 µl of Oligo Eco RI + A (50 ng/µl); 1.15 µl of Oligo Mse I + A (50 ng/µl), 0.5 µl dNTPs (10 mM); 2.5 µl of buffer enzyme reaction Taq DNA polymerase PCR (10X); 0.65 µl of MgCl2 (50 mM); 0.2 µl of Taq DNA polymerase (5 U/µl) and 16.85 µl sterile deionized water. This was mixed, centrifuged and placed in a thermocycler for 20 cycles at 94 °C for 30 s, for 1 min at 56 °C and 1 min at 72 °C, and finally maintained at 4 °C.

b) Ligación de adaptadores: a la reacción de digestión se añadieron 0.3 µl de adaptador Eco RI (50 pmol), 0.3 µl de adaptador Mse I (50 pmol), 1.2 µl de ATP (10 mM, pH 7.0), 1.0 µl de solución amortiguadora de reacción (RL) 10X, 1.0 µl de T4 DNA ligasa (5U/µl) y 6.2 µl de agua desionizada estéril, se mezcló, centrifugó e incubó por 2 h a 16 ºC.

d) Selective amplification: 2.0 µl of DNA preamplified and diluted 1:40 with 4.9 µl of sterile deionized water; 1.1 µl of reaction buffer Taq DNA enzyme polymerase; PCR (10X), 0.3 µl of MgCl2 (50 mM); 0.5 µl of Taq DNA polymerase (5 U/µl); 1.0 µl of Oligo Mse I + 4 selective bases (30 ng/µl); 0.2 µl dNTPs (10 mM); 0.5 µl of Oligo Eco RI + 3 selective bases marked 700, 0.5 µl of Oligo Eco RI + 3 selective bases marked 800 were added. The thermocycler was programmed for one cycle at 94 °C for 30 s, 30 s at 65 °C and 1 min at 72 °C. Twelve cycles where subsequently carried out to reach the annealing temperature (65 °C) at a reduction

c) Preamplificación: se añadieron 2.5 µl de DNA digerido, ligado y diluido 1:10, 1.15 µl de Oligo Eco RI + A (50 ng/µl), 1.15 µl de Oligo Mse I + A (50 ng/µl), 0.5 µl de dNTPs (10 mM), 2.5 µl de solución amortiguadora de reacción de la enzima Taq DNA polimerasa, para PCR (10X), 0.65 µl de MgCl2 (50 mM), 0.2 µl de enzima Taq DNA polimerasa (5 U/µl) y 16.85 µl de agua desionizada estéril. Se mezcló, centrifugó y se puso en un termociclador a 20 ciclos a 94 ºC por 30 seg, un min a 56 ºC y 1 min a 72 ºC, y mantenimiento final a 4 ºC. 459

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d) Amplificación selectiva: se añadieron 2.0 µl de DNA preamplificado y diluido 1:40, 4.9 µl de agua desionizada estéril, 1.1 µl de solución amortiguadora de reacción de la enzima Taq DNA polimerasa, para PCR (10X), 0.3 µl de MgCl2 (50 mM), 0.5 µl de enzima Taq DNA polimerasa (5 U/µl), 1.0 µl de Oligo Mse I + 4 bases selectivas (30 ng/ µl), 0.2 µl de dNTPs (10 mM), 0.5 µl de Oligo Eco RI + 3 bases selectivas marcado a 700, 0.5 µl de Oligo Eco RI + 3 bases selectivas marcado a 800. Se programó el termociclador con 1 ciclo a 94 ºC por 30 seg, 30 seg a 65 ºC y 1 min a 72 ºC. Doce ciclos en donde subsecuentemente se disminuye la temperatura de hibridación (65 ºC) 0.7 ºC por ciclo, mientras las otras temperaturas se mantienen igual. Seguido de 23 ciclos a 94 ºC por 30 seg, 30 seg a 56 ºC y un minuto a 72 ºC, al final, se mantuvo la reacción a 4 ºC. La electroforesis se realizó en gel de acrilamida al 6.5%, con urea 8M y TBE 1X (Tris 1M, ácido bórico 1M, EDTA 20 mM, pH 7.0). La separación de los fragmentos amplificados se hizo en el analizador de DNA LI-COR, cargando 0.8 µl de muestra en un pozo y utilizando el marcador de peso molecular de 50 a 700 pb. Se utilizaron oligos o primers, marcados con fluorescencia, a diferentes longitudes de onda (700 nm y 800 nm)(20).

Los marcadores de AFLP utilizados fueron del tipo quimioluminiscentes(21).

rate of 0.7 °C per cycle, while the other temperatures remain the same. Followed by 23 cycles at 94 °C for 30 s, 30 s at 56 ºC and 72 °C for one minute, at the end, the reaction was kept at 4 °C. Electrophoresis was performed in acrylamide gel 6.5%, with 8M urea and 1X TBE (Tris 1M, 1M boric acid, 20 mM EDTA, pH 7.0).

Separation of the amplified fragments was carried out in the DNA analyzer LI-COR Model 4200, with 0.8 µl of sample loading into a well and using the molecular weight marker 50 to 700 bp. Oligos or primers were used, fluorescently labeled, at different wavelengths (700 nm and 800 nm) (20) were used.

Chemiluminescent AFLP markers were used(21).

A los datos morfológicos se les realizó un análisis de componentes principales (ACP) y un análisis de conglomerados (AC), mediante el método de Ward (22) . Para obtener la gráfica de dispersión se utilizó el programa PC-ORD y el MINITAB v15 para obtener el dendrograma. Con el patrón de bandeo de los datos moleculares se realizó una matriz binaria de presencia y ausencia de bandas. Estos datos moleculares se analizaron con el paquete estadístico NTSysPC (v 2.1). También, se estimó la similitud genética entre los ecotipos, utilizando el programa SIMQUAL con el coeficiente Dice y como método de agrupamiento, se utilizó el de Promedio Aritmético por Grupos de Pares No Ponderadas (UPGMA).

Morphological characterization

Morphological data were analyzed with principal component analyses (PCA) and cluster analyses (CA), by Ward method (22) . PC-ORD and MINITAB v15 program were used to obtain the scatterplot and the dendrogram. A binary matrix was obtained for the presence and absence of bands with the banding pattern of the molecular data. Molecular data was statistically analyzed with NTSYSpc (v 2.1). Genetic similarity between ecotypes were also estimated using the program SIMQUAL with the Dice coefficient, and the Unweighted Pair Group Method with Arithmetic (UPGMA) was used as clustering method.

RESULTS AND DISCUSSION Plant height ranged from 40 to 104 cm and foliage height 25 to 62 cm. The stem density and thickness ranged from 20 to 352 and 1.0 to 3.0 mm, respectively. The leaf width was 2.0 to 8.0 cm and leaf length was 6.0 to 25 cm.

The inflorescence length varied from 12 to 37 cm and the tillering diameter ranged from 4 to 20 cm. Finally, the dry matter yield values were from 4 to 260 g/plant. Some of these morphological variables including foliage height, plant height, density of stems per plant, among others, agree with those values reported by Schellenberg et al (23) when assessing the phenotypic variation of sideoats grama collections in Canada.

460

CARACTERIZACIÓN MORFOLÓGICA Y MOLECULAR DE POBLACIONES DE PASTO BANDERITA

The principal component analysis (PCA) showed that the first three principal components (PC) explain 73.83 % of the variation. Phenotypic variables that contributed most to PC1 were dry matter yield (0.430), stem density (0.414) and tillering diameter (0.402). These variables are related to forage production potential. For PC2, leaf width (0.68) and stem thickness (0.64) contributed the most and may be related to forage quality. Similar results were obtained by Schellenberg et al(23), with positive correlations in stem density (0.51) and tillering diameter (0.50) with PC1 (Table 2).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Caracterización morfológica La altura de planta varió de 40 hasta 104 cm y la del follaje de 25 hasta 62 cm. La densidad y grosor de tallos tuvo un rango de 20 a 352 y de 1.0 a 3.0 mm, respectivamente. El ancho de hoja fue de 2.0 a 8.0 cm y la longitud de hoja de 6.0 a 25 cm. La longitud de inflorescencia mantuvo una variación de 12 a 37 cm y el rango del diámetro de macollo fue de 4 a 20 cm. Finalmente, los valores de rendimiento de materia seca fueron de 4 a 260 g/planta. Algunas de estas variables morfológicas como altura de follaje, altura de planta, densidad de tallos por planta, entre otros, coinciden con las reportadas por Schellenberg et al(23), al evaluar la variación fenotípica de colecciones de pasto banderita en Canadá.

By correlating dry matter yield with other original variables, significant correlations were observed with stem density (r= 0.81; P<0.0001), tillering diameter (r= 0.71; P<0.0001), foliage height (r= 0.68; P<0.0001) and plant height (r= 0.56; P<0.0001). In addition, the nine variables were correlated with the first three principal components. PC1 showed a significant correlation (P<0.0001) with dry matter yield

El análisis de componentes principales (ACP) mostró que los tres primeros componentes

Cuadro 2. Vectores característicos de las variables de mayor valor descriptivo respecto a su componente principal en 51 poblaciones de pasto banderita Table 2. Characteristic vectors of the variables of higher descriptive value with respect to its principal component in 51 populations of sideoats grama

Variable

CP1

Vector characteristic CP2

CP3

Foliage height, cm Plant height, cm Stem density Stem thickness, mm Leaf width, mm Leaf length, cm Inflorescence length, cm Tillering diameter, cm Dry matter yield* Characteristic value Proportion of variance Cumulative proportion of variance

0.400 0.386 0.414 0.089 0.066 0.317 0.240 0.402 0.430 4.24 47.12 47.12

-0.166 -0.095 -0.137 0.644 0.686 0.181 -0.146 0.065 0.018 1.54 17.10 64.22

-0.068 0.046 -0.265 -0.229 0.288 0.242 0.804 -0.267 - 0.096 0.86 09.60 73.83

* (g/plant/35 d).

461

Carlos Raúl Morales Nieto, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):455-469

principales (CP), explican el 73.83 % de la variación. Las variables fenotípicas que más contribuyeron con el CP1 fueron rendimiento de materia seca (0.430), densidad de tallos (0.414) y diámetro de macollo (0.402). Estas variables están relacionadas con potencial para producción de forraje. Para el CP2 las variables ancho de hoja (0.68 y grosor de tallos (0.64) fueron las de mayor contribución y pueden estar relacionadas con calidad de forraje. Resultados similares mencionan Schellenberg et al(23), quienes reportan correlaciones positivas en densidad de tallos (0.51) y diámetro del macollo (0.50) con el CP1 (Cuadro 2).

(88 %), stem density (85 %), tillering diameter (83 %), foliage height (82 %), plant height (79 %) and leaf length (65 %). PC2 showed a significant correlation (P<0.0001) only with leaf width (85 %) and stem thickness (80 %). Finally, PC3 presented only significant correlation (P<0.0001) with inflorescence length (74 %).

Considering the above, it was found that ex situ collection of sideoats grama showed wide morphological diversity, probably due to environmental conditions in the sites of origin(24), thus some of these ecotypes (B444, B359, B563, B557 and B455) are important to be considered in grassland restoration.

From the correlations obtained, ecotypes can be selected (B444, B359 and B563), considering the potential for protection and soil stability.

These correlations and observed variances are consistent with those obtained by Schellenberg et al(23), in assessing the behavior of phenotypic variation of several collections of sideoats grama, collected in several locations in Canada, where they report that the first two PC explained 91 % of the variance within the collection. In addition, other studies with grasses of the genus Lolium (25) , Panicum (10) , Bromus (26) and Bouteloua(24), concluded that the assessment of morphological variability is the basis for selecting material for various uses in ecological restoration or rehabilitation, forage production, materials with potential to retain soil, drought resistant ecotypes, among other purposes.

Figura 1. Distribución de la diversidad morfológica de 51 poblaciones de pasto banderita en función de los dos primeros componentes principales, obtenidos con la matriz de correlación de las nueve variables Figure 1. Distribution of the morphological diversity of 51 populations of sideoats grama based on the first two principal components obtained from the correlation matrix of the nine variables 0.2

FH SD

IL

PH

0.1

DMY

SECOND COMPONENT

0.0

TD

-0.1 LL -0.2 -0.3 -0.4 -0.5 -0.6

ST LW

Figure 1 shows the extent of the existing morphological diversity in populations of sideoats grama. It was observed that the variables that contributed most were dry matter yield, stem density, forage height, plant height and tillering diameter. Morphological and genetic variability is useful in the search and selection of characters such as forage yield and seed quality. Since sideoats grama has the property of being an apomictic species, which allows their progeny to inherit these characteristics. With the observed variation, a gene bank can be established to preserve and evaluate this variation in breeding programs and create

-0.7 0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

FIRST COMPONENT

3 48 41 47

2

SECOND COMPONENT

23

20

25 42

1

40

50

45 28 24 39

34

46 49

44 32

8

19

3621

6 15

0

14

51 26 22

5

31 12

35

33 17 2 3738 13

-1

43

1 18

27

30

9

10

29 3

-2

11

7

16

4

-3 -5.0

-2.5

0.0

2.5

5.0

FIRST COM PONENT

462

CARACTERIZACIÓN MORFOLÓGICA Y MOLECULAR DE POBLACIONES DE PASTO BANDERITA

Al correlacionar el rendimiento de materia seca con las otras variables originales, se presentaron correlaciones significativas con las variables densidad de tallos (r= 0.81; P<0.0001), diámetro de macollo (r= 0.71; P<0.0001), altura de follaje (r=0.68; P<0.0001) y altura de planta (r= 0.56; P<0.0001). Además, se correlacionaron las nueve variables con los tres primeros componentes principales. El CP1 presentó una correlación significativa (P<0.0001) con rendimiento de materia seca (88 %), densidad de tallos (85 %), diámetro de macollo (83 %), altura de follaje (82 %), altura de planta (79 %) y longitud de hoja (65 %). El CP2 presentó una correlación significativa (P<0.0001) solo con ancho de hoja (85 %) y grosor de tallos (80 %).

Por último, el CP3 presentó solo correlación significativa (P<0.0001) con longitud de inflorescencia (74 %). Considerando lo anterior, se encontró que la colección ex situ de pasto banderita presentó amplia diversidad morfológica, debida probablemente a las condiciones ambientales de los sitios de origen(24), por lo que algunos de estos ecotipos (B444, B359, B563, B557 y B455) tienen características importantes para ser considerados en la restauración de pastizales.

improved ecotypes according to these descriptors and potential for use in grassland rehabilitation programs.

A partir de las correlaciones obtenidas se pueden seleccionar los ecotipos B444, B359 y B563, considerando el potencial que tienen para protección y estabilidad de suelo. Estas correlaciones y varianzas observadas, son congruentes con las obtenidas por Schellenberg et al(23), al evaluar el comportamiento en la variación fenotípica de varias colecciones de pasto banderita, recolectas en varias localidades de Canadá, donde reporta que los primeros dos CP explicaron el 91 % de la varianza entre colección. Además, se han realizado otros estudios en pastos del género Lolium(25), Panicum(10), Bromus(26) y Bouteloua(24), los cuales concluyen que la evaluación de la variabilidad morfológica constituye la base para seleccionar material para diversos usos en la rehabilitación o restauración ecológica; producción forrajera, materiales con potencial para retener suelo, ecotipos resistentes a sequía, entre otros propósitos.

Figure 2. Dendrogram analysis of nine quantitative morphological variables in 51 populations of sideoats grama based on the Ward cluster method

Cluster analysis combined three groups based on Ward method (Figure 2). Group I (GI) integrated 21 populations from 15 municipalities (Chihuahua, Casas Grandes, Namiquipa, Buenaventura, Satevó, Valle de Allende, Gran Morelos, Valle de Zaragoza, Villa Lopez, Julimes, Villa Ahumada, Jimenez, Manuel Benavides, Camargo and Ojinaga). These ecotypes are characterized by having the highest values of all nine variables evaluated. Subgroup I-a integrated nine populations and was characterized because it had the highest plant height (96 cm). The I-b subgroup combined six populations that had on average the highest stem density values (271), length of leaves (20 cm), inflorescence length (32 cm) tillering diameter (16 cm) and yield of dry matter (176 g/plant). The subgroup I-c also combined

Figura 2. Dendrograma del análisis de nueve variables morfológicas cuantitativas en 51 poblaciones de pasto banderita con base en el método de ligamiento Ward

E U C L I D I A N D I S TA N C E

32.83

21.89

0.00

9 3 17 1 92 7 00 3 75 35 83 1 71 41 89 4 63 2 43 3 59 4 44 5 63 4 55 5 57 6 00 5 94 6 50 6 65 13 58 3 41 1 80 4 48 99 1 27 3 96 1 39 4 95 1 65 5 47 3 42 5 11 5 17 5 31 68 3 03 6 19 2 00 2 17 5 82 2 86 5 40 1 04 1 58 1 16 2 33 2 75 4 77

10.94

P O P U L A T I ON S

463

Carlos Raúl Morales Nieto, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):455-469

La Figura 1 muestra la amplitud de la diversidad morfológica existente en las poblaciones de pasto banderita. Las variables que más contribuyeron fueron rendimiento de materia seca, densidad de tallos, altura de forraje, altura de planta y diámetro de macollo. Esta variabilidad morfológica y genética encontrada es de gran utilidad en la búsqueda y selección de caracteres como rendimiento de forraje y de semilla, además de la calidad; ya que el pasto banderita tiene la cualidad de ser una especie apomíctica, lo cual permite heredar a su descendencia estas características. Con esta variación observada, se puede establecer un banco de germoplasma para conservar y evaluar dicha variación en programas de mejoramiento genético y crear ecotipos mejorados de acuerdo a estos descriptores y con potencial para su uso en programas de rehabilitación de pastizales.

together six populations with the highest foliage height (60 cm), coming from municipalities of Ojinaga and Chihuahua. Group II (G-II) integrated 24 original populations from 15 municipalities, showing in general, intermediate values of morphological variables. Finally, group III (G-III) integrated six populations coming from the municipalities of San Francisco del Oro, Namiquipa, Balleza, Villa Ahumada, Ascensión and Chihuahua. These populations were characterized by the lowest values of foliage height (29 cm), plant height (58 cm), stem density (30), leaf length (12 cm), inflorescence length (23 cm) tillering diameter (6.2 cm) and dry matter yield (8.7 g/plant).

Molecular characterization The AFLP analysis with the four pairs of primers detected 186 bands; 80.67 % (150 bands) showed polymorphism (Table 3). The number of polymorphic bands was 35, 45, 35 and 35 for the initiator combinations EcoRI-AAG+MseICTG, EcoRI-ACT+MseI-CTG, EcoRI-AGG+MseICAG and EcoRI-AAC+MseI-CAG, respectively.

The highest percentage of polymorphism (93.75 %) and polymorphic bands (48) was obtained with the combination of primers EcoRIACT + MseI-CTG. These results in the number of bands obtained are consistent with other findings, with respect to efficiency to use this technique to generate greatest number of polymorphisms(27). For future studies of genetic

El análisis de conglomerados integró a tres grupos basados en el método de ligamiento WARD (Figura 2). El grupo I (G-I) integró 21 poblaciones originarias de 15 municipios (Chihuahua, Casas Grandes, Namiquipa, Buenaventura, Satevó, Valle de Allende, Gran Morelos, Valle de Zaragoza, Villa López, Julimez, Villa Ahumada, Jiménez, Manuel Benavides, Camargo y Ojinaga). Estos ecotipos se caracterizan por presentar los valores más altos de todas las nueve variables evaluadas. El subgrupo I-a integró nueve poblaciones y se caracterizó porque presentaron las mayores

Cuadro 3. Nivel de polimorfismo detectado en 51 poblaciones de pasto banderita para cada combinación de iniciadores, empleados en el análisis de AFLP Table 3. Level of polymorphism detected in 51 sideoats grama populations for each combination of primers used in the analysis of AFLP Combination of primers

Total bands

Total polymorphic bands

Percentage of polymorphism

EcoRI-AAG+MseI-CTG EcoRI-ACT+MseI-CTG EcoRI-AGG+MseI-CAG EcoRI-AAC+MseI- CAG Total Average

49 48 43 46 186 46.5

35 45 35 35 150 37.5

71.43 93.75 81.4 76.09

464

80.67

CARACTERIZACIÓN MORFOLÓGICA Y MOLECULAR DE POBLACIONES DE PASTO BANDERITA

alturas de planta (96 cm). El subgrupo I-b integró a las seis poblaciones que presentaron en promedio los valores más altos de densidad de tallos (271), longitud de hojas (20 cm), longitud de inflorescencia (32 cm), diámetro de macollo (16 cm) y rendimiento de materia seca (176 g/planta). El subgrupo I-c agrupó también a seis poblaciones con las mayores alturas de follaje (60 cm), originarias de los municipios de Ojinaga y Chihuahua. El grupo II (G-II) integró 24 poblaciones originarias de 15 municipios y en general este grupo presentó valores intermedios de las variables morfológicas evaluadas. Por último, el grupo III (G-III) integró seis poblaciones originarias de los municipios de San Francisco del Oro, Namiquipa, Balleza, Villa ahumada, Ascensión y Chihuahua. Estas poblaciones se caracterizaron porque presentaron los valores más bajos de altura de follaje (29 cm), altura de planta (58 cm), densidad de tallos (30), longitud de hoja (12 cm), longitud de inflorescencia (23 cm), diámetro de macollo (6.2 cm) y rendimiento de materia seca (8.7 g/planta).

diversity in populations of sideoats grama, we recommend using the EcoRI-ACT+MseI-CTG combination because it detected the greatest variability. A study in Agrostis stolonifera obtained from 100 to 150 bands with 22 to 94 polymorphic bands(28). However, in Schizachyrium scoparium it is reported 854 stem fragments and 653 in seed with 158 well-defined bands. In general, it was detected a greater than 91 % polymorphism in these populations(29).

The similarity values obtained using the Dice coefficient in pairwise comparisons of 51 sideoats grama populations varied between 0.267 and 0.96 (data obtained from genetic similarity matrix). Considering these similarity values, it is evident that there is high genetic diversity within this species, essential to meet the requirement to start breeding programs.

The ranges obtained for the similarity coefficient in sideoats grama populations are consistent with those reported in some species of the genus Festuca and Cynodon transvaalensis(30).

Cluster analysis based on molecular data using the Dice coefficient (Figure 3), apparently separated into a greater number of groups, compared to dendrogram analyses based on morphological variables as shown in Figure 2.

There are some nodes that group grass populations from municipalities nearby. For example, analyzing in Figure 3 the tree from top to bottom, starts a node with B104 and B99 that are two neighboring towns (San Francisco del Oro and Huejotitán), located south of the state of Chihuahua, but not always do these cluster groupings occurred. Below, the node that groups the B200 and B217 populations (also on the right), is the node closest to 1 on the scale of the dendrogram, coinciding obviously with the highest value of similarity that was presented in populations (96 %, data obtained from genetic similarity matrix).

These populations with high genetic similarity originated in the same municipality of Chihuahua, have the most genetic homogeneity, as they showed similarity in five of the descriptors evaluated. These populations were

Caracterización molecular El análisis de AFLP, con los cuatro pares de iniciadores, detectó 186 bandas; 80.67 % (150 bandas) presenta polimorfismo (Cuadro 3). El número de bandas polimórficas fue de 35, 45, 35 y 35 para las combinaciones de iniciadores EcoRI-AAG+MseI-CTG, EcoRI-ACT+MseI-CTG, EcoRI-AGG+MseI-CAG y EcoRI-AAC+MseI-CAG, respectivamente. El mayor porcentaje de polimorfismo (93.75 %) y bandas polimórficas (48) se obtuvo con la combinación de iniciadores EcoRI-ACT+MseI-CTG. Estos resultados en el número de bandas obtenidas son congruentes con otras investigaciones realizadas, con relación a la eficiencia para utilizar esta técnica para generar mayor número de polimorfismo(27). Para estudios futuros de diversidad genética en poblaciones de pasto banderita, se recomienda utilizar la combinación EcoRI-ACT+MseI-CTG, ya que detectó la mayor variabilidad. Trabajos realizados en Agrostis stolonifera, obtuvieron de 100 a 150 bandas con 22 a 94 bandas 465

Carlos Raúl Morales Nieto, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):455-469

polimórficas(28). Sin embargo, en Schizachyrium scoparium reportan 854 fragmentos en tallo y 653 en semilla con 158 bandas bien definidas.

En general, detectan un polimorfismo mayor a 91 % en estas poblaciones(29).

collected at an altitude of 1,589 and 1,615 m, respectively. Coming from the same municipality, Chihuahua, it is noted below in the tree that there is another subgroup integreted by B495, B511, B477 and B665 populations were collected at altitudes from 1,577, 1,310, 1,602 and 1,653 m, respectively.

Los valores de similitud obtenidos al utilizar el coeficiente de Dice en las comparaciones pareadas de las 51 poblaciones del pasto banderita, variaron entre 0.267 y 0.96 (datos obtenidos de matriz de similitud genética).

Considerando estos valores de similitud, nos indican que existe alta diversidad genética en esta especie, requisito indispensable para iniciar programas de mejoramiento genético. Los rangos obtenidos en el coeficiente de similitud de las poblaciones de pasto banderita, son congruentes con los reportados en especies del género Festuca y en Cynodon transvaalensis(30).

Figura 3. Análisis de agrupamiento de 51 poblaciones del pasto banderita mediante el coeficiente de Dice, utilizando como método de agrupamiento-UPGMA, sobre la base de 186 marcadores AFLP, generados con cuatro combinaciones de iniciadores Figure 3. Cluster analysis of 51 populations of sideoats grama by Dice coefficient, using UPGMA-cluster method, based on 186 AFLP markers generated with four combinations of primers

El análisis de conglomerados, basado en datos moleculares utilizando el coeficiente de Dice (Figura 3), separó aparentemente en un número mayor de grupos, en comparación al dendrograma basado en variables morfológicas mostrado en la Figura 2. Hay algunos nodos que agrupan poblaciones de municipios cercanos, por ejemplo: analizando en la Figura 3 el árbol de arriba hacia abajo, inicia un nodo con B104 y B99 que son de 2 municipios colindantes (San Francisco del Oro y Huejotitán), ubicados al sur del estado de Chihuahua, pero no siempre ocurrieron estas agrupaciones. Más abajo, el nodo que agrupa las poblaciones B200 y B217 (también en ubicación hacia la derecha), es el nodo más cercano a 1 en la escala del dendrograma, coincide obviamente con el valor mayor de similitud que se presentó en las poblaciones (96 %, dato obtenido de matriz de similitud genética). Estas poblaciones con similitud genética alta, son originarias del mismo municipio: las de Chihuahua, son las de mayor homogeneidad genética, ya que presentaron similitud en cinco de los descriptores evaluados.

Estas poblaciones fueron recolectadas a una altitud aproximada de 1,589 y 1,615 m, respectivamente y provenientes de este mismo municipio, Chihuahua. Además se observa más 466

CARACTERIZACIÓN MORFOLÓGICA Y MOLECULAR DE POBLACIONES DE PASTO BANDERITA

abajo en el árbol otro subgrupo donde se integran las poblaciones B495, B511, B477 y B665, cuyas altitudes de recolecta van de 1,577, 1,310, 1,602 y 1,653 m, respectivamente. Algo similar sucede con las poblaciones provenientes del municipio de Buenaventura, donde se agruparon B341 y B342 con un valor bootstrap alto (96), también presentan prácticamente iguales cinco descriptores fenotípicos de los caracteres evaluados. Las poblaciones B359 y B375 con un valor bootstrap aceptable (64) con altitudes de recolecta prácticamente iguales 1,522 a 1,543 m, con mínimas oscilaciones, comparten similares características fenotípicas en los descriptores de las hojas (ancho y largo) y alturas de follaje cercanas. Del municipio de Camargo, también sus dos poblaciones analizadas, B448 y B455 se agruparon, también compartieron algunos descriptores fenotípicos similares, aunque sus altitudes varían un poco (1,318 vs 1,403 m). Otro ejemplo que se observa es el grupo de las tres poblaciones de Ojinaga (B594, B600 y B582), también con algunas características similares fenotípicas entre ellas quienes a su vez, se agrupan con otras poblaciones de municipios cercanos, B463 de Julimes, B650 de Chihuahua y B619 de Rosales que están colindando dentro del estado hacia el centro. Esto indica que algunas poblaciones cercanas genéticamente también están correlacionadas con su morfología y ubicación geográfica, aunque no es una situación general.

También, esta representación gráfica indica la existencia de diversidad genética, lo cual se requiere para trabajos sustentables del recurso filogenético. Estos resultados son congruentes con relación a la efectividad del uso de la técnica AFLP para estudios de diversidad genética en pastos, similar a lo descrito por Roldán-Ruiz et al(31). Además, se muestra que esta técnica facilita valoraciones rápidas y eficientes de la diversidad genética en este tipo de poblaciones nativas(32).

Something similar happened with grass populations coming from the municipality of Buenaventura, where B341 and B342 were clustered with high bootstrap values (96), and showing almost the same five phenotypic descriptors of the characters evaluated. B359 and B375 populations had an acceptable bootstrap value (64) with collections acquired at almost identical altitudes from 1,522 to 1,543 m, with minimum oscillations, sharing similar phenotypic characteristic descriptors in their leaves (width and length) and close foliage heights. The municipality of Camargo also had two populations B448 and B455. Combined, they shared some similar phenotypic descriptors, although their altitudes varied (1,318 vs 1,403 m). Another example observed is a group of three populations from Ojinaga (B594, B600 and B582), also with some similar phenotypic characteristics among them, and that can be grouped with other grass populations of nearby municipalities, B463 from Julimes, B650 from Chihuahua and B619 from Rosales that are located in the central part of the state. This indicates that some populations are genetically close, since they are also correlated with morphology and location, although it is not a universal condition. Also, this graphical representation indicates the existence of genetic diversity, which is a requirement for the sustainable use of this phylogenetic resource.

These results are reliable with respect to the effectiveness of using the AFLP technique for studies of genetic diversity in grasses, similar to that described by Roldán-Ruiz et al(31). In addition, it is shown that this technique facilitates fast and efficient assessments of genetic diversity in this type of native grass populations(32).

CONCLUSIONS AND IMPLICATIONS Genetic resources of sideoats grama collected in the state of Chihuahua, showed high morphologic and molecular variability.

Morphological variables with more variation were dry matter yield, stem density, tillering diameter, foliage height, plant height and leaf length. The

CONCLUSIONES E IMPLICACIONES Los recursos genéticos de pasto banderita recolectados en el estado de Chihuahua, 467

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presentaron alta variabilidad morfológica y molecular. Las variables morfológicas con mayor variación fueron rendimiento de materia seca, densidad de tallos, diámetro de macollo, altura de follaje, altura de planta y longitud de hoja.

La combinación de iniciadores EcoRI-ACT+MseICTG detectó el mayor polimorfismo, revelando los niveles de variación genética más elevados.

Se pueden elegir a los ecotipos B444, B359 y B563 por su alto potencial y atributos sobresalientes.

combination of primers EcoRI-ACT+MseI-CTG showed the greatest amount of polymorphism, revealing high levels of genetic variation. Based on their morphological and genetic characteristics, B444, B359 and B563 ecotypes can be selected for its high potential and outstanding attributes to be included in grass breeding programs and grassland rehabilitation.

ACKNOWLEDGEMENTS The Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) and Chihuahua state government for financial support (key project: CHIH-2005C01-23250) Mixed Fund. Sincere thanks to Dr. June Simpson, Dr. Corina Hayano and technician Emigdia Alfaro of CINVESTAV-Irapuato for their support in the AFLP analysis and the use of the sequencer.

AGRADECIMIENTOS Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT) y al Fondo Mixto CONACYT-Gobierno del estado de Chihuahua por el apoyo financiero (clave del proyecto: CHIH-2005-C01-23250). A la Dra. June Simpson, Dra. Corina Hayano, Tec. Emigdia Alfaro de CINVESTAV-Irapuato, por el apoyo en los análisis AFLP y por el uso del secuenciador.

End of english version

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470

SISTEMAS SILVOPASTORILES Y CONTEXTO SOCIOCULTURAL Rev DE LOS Mex PRODUCTORES Cienc Pecu 2016;7(4):471-488

Adopción de sistemas silvopastoriles y contexto sociocultural de los productores: apoyos y limitantes Adoption of silvopastoral systems and the sociocultural context of producers: support and limitations Rubén Manuel Zepeda Cancinoa, María Eugenia Velasco Zebadúaa, José Nahed Toralb, Alfonso Hernández Garayc, Jaime Jorge Martínez Tinajerod

RESUMEN El objetivo del estudio fue conocer la percepción de los productores de Mezcalapa, Chiapas, sobre la influencia de los factores: personal, sociocultural, apoyos gubernamentales y de instituciones académicas, en la adopción de los sistemas silvopastoriles (SSP). Se aplicó un cuestionario semi-estructurado a 23 productores, cuyas respuestas se verificaron en campo. El análisis mediante SPSS resultó en tres conglomerados con niveles alto, medio y bajo de desarrollo. Hubo diferencia (P<0.05), respecto a la superficie cubierta de los SSP tecnificados (ha) y los metros lineales de cerco vivo por hectárea, entre los tres niveles del índice de desarrollo de los SSP (IDESSP) (P<0.05). En promedio, el 71 % de los productores considera saber regular o poco sobre los SSP. El 86 % de ellos opinó que las generaciones más jóvenes no tienen interés ni apego al campo. El apoyo de asesores con el modelo GGAVATT fue bueno para el 50 % de ellos, pero indicaron que ha sido temporal. El 100, 74 y 62 % de los productores con IDESSP alto, medio y bajo, respectivamente, han recibido apoyos de instituciones como ECOSUR y la UNACH. Los insumos agropecuarios, son poco accesibles para el 86 % de ellos. Reciben $ 4.20 por litro de leche y el 67 % indicó que sus ingresos apenas cubren sus necesidades. Para el 93 % de ellos el nivel de intermediarismo (coyotaje) les afecta. La edad, escolaridad, ingreso extra, escasos apoyos gubernamentales y falta de conocimiento de los productores, ha limitado la adopción en los SSP, en tanto que el apoyo complementario de instituciones académicas fue importante.

PALABRAS CLAVE: Adopción de tecnología, Sistemas silvopastoriles, Producción de leche, Trópico.

ABSTRACT The objective was to identify perceptions of farmers from Mezcalapa, Chiapas regarding the influence of personal and sociocultural factors, as well as support from the government and academic institutions in adoption of silvopastoral systems (SPS). A semi-structured questionnaire was applied to 23 farmers, whose answers were verified in the field.

An SPSS analysis showed three conglomerates with high, medium and low levels of the SPS development index (SPSDI). Differences (P<0.05) were found regarding area covered by SPS technician and for linear meters of living fence per hectare among the three levels of SPSDI. On average, 71 % of farmers believe they know somewhat or little regarding SPS. Eighty six (86) percent believe that younger generations are not interested in farming. Support from Technology Transfer and Validation Farmer Group advisors was satisfactory for 50 % of farmers but they indicated that such support has been temporary. One hundred percent, 74 % and 62 % of farmers with high, medium and low SPSDI, have received support from academic institutions. Eighty six % of farmers have insufficient income to purchase agricultural inputs. Farmer’s receive $ 4.20 Mexican pesos per liter of milk and 67 % indicate that their income barely covers their needs. Interventions by intermediaries (middlemen) negatively affect 93 % of these farmers. Age, educational level, extra income, low levels of government support, and farmer´s lack of knowledge have limited adoption of SPS; therefore complementary support from academic institutions has played a critical role for these farmers.

KEY WORDS: Technology adoption, Silvopastoral systems, Milk production, Tropics.

Recibido el 14 de mayo de 2014. Aceptado el 28 de julio de 2014. a

Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia. Universidad Autónoma de Chiapas. Rancho San Francisco Km. 8 Carretera Ejido Emiliano Zapata, Tuxtla Gutiérrez, Chiapas. México. mvelascoz@yahoo.com.mx. Correspondencia al segundo autor. b Departamento de Agricultura, Sociedad y Ambiente. El Colegio de la Frontera Sur. San Cristóbal de las Casas, Chiapas. México.

c

Programa de Ganadería, IREGEP. Colegio de Postgraduados. Montecillo, Texcoco, Estado de México. México.

d

Facultad de Ciencias Agrícolas. Universidad Autónoma de Chiapas. Huehuetán, Chiapas. México.

471

Rubén Manuel Zepeda Cancino, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):471-488

INTRODUCCIÓN

INTRODUCTION

En el trópico mexicano, el sistema de producción bovino a base de pastoreo extensivo es el más utilizado debido a que es la forma más económica de alimentarlo; sin embargo, la degradación de las pasturas es la principal amenaza para la sostenibilidad del sistema. Esto se debe principalmente a factores de manejo entre los que se mencionan: las quemas para estimular el crecimiento de los pastos, el uso de agroquímicos, el manejo inadecuado del pastoreo (intensidad e intervalo de pastoreo y capacidad de carga animal de los potreros), que en consecuencia, reducen la productividad y rentabilidad de estos sistemas, debido al incremento en la adquisición de insumos externos para la manutención de los animales.

Lo anterior ocasiona la expansión de la frontera ganadera, que implica la desforestación de bosques y disminución de los servicios ambientales de estos ecosistemas que contribuyen al calentamiento global que actualmente padece el planeta(1).

In the Mexican tropics, animal production system based on extensive grazing is most widely used because it is the most economical way of feeding; however, pasture degradation is a major threat to the sustainability of the system. This is mainly due to management factors among which are: burning to stimulate pasture growth, the use of agrochemicals, inadequate grazing management (grazing intensity, grazing interval and animal carrying capacity of pastures) which consequently reduce productivity and profitability of these systems, due to increased acquisition of external inputs for animal management. This causes the expansion of the cattle frontier, which involves the deforestation of forests and reduction of environmental services from these ecosystems that contribute to global warming currently affecting the planet(1).

An alternative for sustainable farming, are silvopastoral systems (SPS), which are based on the interaction of woody perennials (trees or shrubs), herbaceous legumes and grasses in different arrangements and layers for feeding cattle(2) . In Latin America, SPS have operated for more than two decades, with positive results for the producer and the environment. These include increased production of meat and milk, reduced use of external inputs, animal loads higher per hectare reforestation, mitigation of greenhouse gases, reduced soil erosion, conservation of water sources and the restoration of flora and fauna(1,3). However, shortage in capital funding for establishment and lack of technical assistance are considered the main barriers to the adoption of these systems (4) . Among the projects with the greatest impact and success for the establishment of SPS, is the Silvopastoral Integrated Approaches for Ecosystem Management (2002-2007). It has been carried out in Costa Rica, Colombia and Nicaragua, and currently with the Colombian Sustainable Livestock Project (2010-2017). These projects are mainly based on providing technical assistance and incentive payments for

Una alternativa para una ganadería sustentable, son los sistemas silvopastoriles (SSP), que se basan en la interacción de plantas leñosas perennes (árboles o arbustos), leguminosas herbáceas y pastos, en diferentes arreglos y estratos para la alimentación del ganado bovino(2). En Latinoamérica, los SSP se han trabajado desde hace más de dos décadas, con resultados positivos para el productor y el medio ambiente, como: el aumento en la producción de carne y leche, disminución de la ocupación de insumos externos, una carga animal por hectárea más alta, reforestación, mitigación de gases de efecto invernadero, disminución de la erosión en el suelo, conservación de fuentes de agua y la restauración de flora y fauna(1,3); sin embargo, el bajo capital para el establecimiento y la escasez de asistencia técnica y conocimientos, se consideran las principales barreras que limitan la adopción de estos sistemas (4). Entre los proyectos con mayor impacto y éxito para la establecimiento de los SSP, se encuentra el de Enfoques Silvopastoriles 472

SISTEMAS SILVOPASTORILES Y CONTEXTO SOCIOCULTURAL DE LOS PRODUCTORES

Integrados para el Manejo de Ecosistemas (2002-2007) realizado en Costa Rica, Colombia y Nicaragua y actualmente el Proyecto de Ganadería Colombiana Sostenible (2010-2017); estos proyectos se basan principalmente en ofrecer asistencia técnica y un incentivo de pago por servicios ambientales (PSA) que en colaboración con instituciones de investigación y gubernamentales han potencializado la adopción de los SSP(5).

environmental services (PES) in collaboration with research institutions and government have influenced the adoption of the SPS(5).

In Mexico, the Network of Intensive Silvopastoral Systems (iSPS) led by the Centre for Research on Sustainable Agricultural Production Systems (CIPAV) of Colombia and the Fundación Produce A.C. of the state of Michoacan, in conjunction with National academic institutions and the Secretariat of Agriculture, Livestock, Rural Development, Fisheries and Food (SAGARPA) were able to establish about 10 thousand hectares of iSPS in 15 states in the Republic in less than four years by offering seeds, technical assistance and financial incentives(6). In Chiapas, support programs for livestock are offered by SAGARPA (incentives program livestock productivity, PROGAN 2003) and the Secretariat of the Farm (SECAM) through the model Farm Group for Validation and Technology Transfer (GGAVATT). Recently (2005), the Colegio de la Frontera Sur (ECOSUR) and the Universidad Autónoma de Chiapas (UNACH) in conjunction with the above institutions have hosted workshops, courses for producers and advisors GGAVATT, conferences and research projects in the northeastern part of the state, highlighting the potential for development of iSPS in this area(7,8). However, despite these efforts and studies on technological, economic and environmental impacts of SPS, apparently there is little adoption of these systems, thus the objective of this study was to determine the influence of support factors from governmental and academic institutions, sociocultural and personnel, on the decision of producers to choose whether or not to adopt SPS, from their own perspective.

En México, la Red de Sistemas Silvopastoriles Intensivos (SSPi) liderada por el Centro para la Investigación en Sistemas Sostenibles de Producción Agropecuaria (CIPAV), de Colombia y la Fundación Produce A. C. del estado de Michoacán, en conjunto con instituciones académicas nacionales y la Secretaría de Agricultura Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación (SAGARPA) lograron establecer cerca de 10 mil hectáreas de SSPi en 15 estados de la república en menos de cuatro años, mediante el ofrecimiento de semillas, asistencia técnica y un incentivo económico(6). En Chiapas, se ofrecen programas de apoyo a la ganadería por parte de la SAGARPA (Programa de estímulos a la productividad ganadera, PROGAN 2003) y la Secretaría del Campo (SECAM) a través del modelo Grupo Ganadero para la Validación y Transferencia de Tecnología (GGAVATT). Recientemente (2005), el Colegio de la Frontera Sur (ECOSUR) y la Universidad Autónoma de Chiapas (UNACH) en conjunto con las instituciones anteriores, han intervenido con talleres, cursos para productores y asesores GGAVATT, congresos y proyectos de investigación en el noreste del estado, destacando el potencial para el desarrollo de los SSP en esta área(7,8); sin embargo, a pesar de estos esfuerzos y los estudios realizados sobre aspectos tecnológicos, económicos y ambientales de los SSP, aparentemente existe poca adopción de estos sistemas, por lo que el objetivo del estudio fue conocer la influencia de los apoyos de instituciones gubernamentales y académicas, socioculturales y personales, sobre la decisión de los productores para optar o no por SSP, desde su propia perspectiva.

MATERIAL AND METHODS The study was conducted from September 2012 to November 2013, in the municipality of Mezcalapa, located in the region “III Mezcalapa” state of Chiapas at 17º 08" N and 93º 18" W, 320 m asl. The climate is Af (m) (warm humid with abundant rains in summer), annual average 473

Rubén Manuel Zepeda Cancino, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):471-488

temperature 24 to 26 °C and annual rainfall of 1,932 mm.

MATERIAL Y MÉTODOS El estudio se realizó de septiembre 2012 a noviembre de 2013, en el municipio de Mezcalapa que se sitúa en la región “III Mezcalapa” del estado de Chiapas. A 17º 08" N y 93º 18" O, a 320 msnm. El clima es Af (m) (cálido húmedo con abundantes lluvias en verano), temperatura media anual de 24 a 26 °C y precipitación media anual de 1,932 mm.

To perform the study, an agreement was formally signed with the Society of Rural Production (SRP) Malpaso Group, consisting of 103 producers with livestock units (LUs) specialized in the production of milk.

Participating producers had traditional silvopastoral systems (SPS, left to grow trees in their pastures for firewood and shade, have live fences to delimit their pastures or the limits of their ranches, but not for animal feed), and technified SPS (where in addition to traditional activities they have established scattered fodder trees in their pastures, iSPS and protein banks).

Para efectuar el estudio, se formalizó un convenio con la Sociedad de Producción Rural Grupo Malpaso, integrada por 103 productores con unidades ganaderas (UGs) especializadas en la producción de leche. Los productores participantes contaban con SSP tradicionales (dejan crecer árboles dentro de sus praderas para leña y sombra, tienen cercos vivos para delimitar sus potreros o los límites de sus ranchos, pero no los utilizan para la alimentación animal), y con SSP tecnificados (donde además de las actividades tradicionales habían establecido árboles forrajeros dispersos en sus praderas, SSPi y bancos de proteína).

From the results of another study in which members of this SRP attended three participatory workshops, a semi-structured questionnaire was constructed that included a section of socio-demographic data that was designed to consider the following factors: governmental aid, academic institutional aid, sociocultural and personnel, according to the methodology of Morgan (9) . Beforehand calibration and adjustment was done by applying it to 23 producers (22.3 % of the population) in their properties to make direct observations and collate the information.

A partir de los resultados de un estudio alternativo en el que se condujeron tres talleres participativos con integrantes de esta SPR, se construyó un cuestionario semi-estructurado que incluyó una sección de datos sociodemográficos y se diseñó considerando los siguientes factores: apoyos gubernamentales, apoyos de instituciones académicas, sociocultural y personal, de acuerdo con la metodología de Morgan(9). Previa calibración y ajuste, se aplicó a 23 productores (22.3 % de la población) en sus predios, para efectuar observaciones directas y cotejar la información.

The questionnaire looked at 39 indicators a) Five sociodemographic: sex, age, education, religion and marital status; b) Six related to governmental support, experiences with SAGARPA and SECAM, support to improve the environment, GGAVATT opinion on the program, administrative management to obtain resources and usefulness of these; c) Five for support from academic institutions: consultancy, financial support, teaching courses, experimentation and presence in their ranches; d) nine for the sociocultural: group conceptions, annual earnings and additional income to livestock, level of intermediaries and behavior of younger generations towards farming; e) Seven for the personnel: degree of knowledge of SPS, frequency of introduction of trees, certified

El cuestionario contempló 39 indicadores a) cinco sociodemográficos: sexo, edad, escolaridad, religión y estado civil; b) seis para apoyos gubernamentales: experiencias con la SAGARPA y la SECAM, apoyos para mejorar el medio ambiente, opinión sobre el programa GGAVATT, gestión administrativa para la obtención de recursos y utilidad de estos; c) cinco para apoyos de instituciones académicas: asesoría, apoyo 474

SISTEMAS SILVOPASTORILES Y CONTEXTO SOCIOCULTURAL DE LOS PRODUCTORES

económico, impartición de cursos, experimentación y presencia en sus ranchos; d) nueve para el sociocultural: concepciones grupales, ganancias anuales e ingresos adicionales a la ganadería, nivel de intermediarismo y conducta de generaciones jóvenes hacia al campo; e) siete para el personal: grado de conocimiento de los SSP, frecuencia de introducción de árboles, certificado como productor orgánico, y opinión sobre los insumos agropecuarios.

organic producer, and with an opinion regarding agricultural inputs.

The data were captured in Excel for cluster kmeans analysis, using SPSS Ver. 20, with the livestock units being grouped according to SPS development index (SPSDI). This index was derived from the following indicators: area of grassland with scattered trees and live fences, total number of existing livestock, surface area of technified SPS, linear meters of live fences and total area of the ranch. The differences between the levels of the SPSDI were determined by one way analysis of variance and the comparison test of Tukey (P<0.05), and analysis of X2 for nonparametric (SPSS Ver. 20).

Los datos se capturaron en Excel para el análisis por conglomerados de k-medias, mediante el paquete estadístico SPSS Ver. 20, con el que las unidades ganaderas se agruparon, conforme a un índice de desarrollo de los sistemas silvopastoriles (IDESSP), que se derivó de los indicadores siguientes: superficie de pastizales con árboles dispersos y cercos vivos, número total de vacas existentes, superficie de SSP tecnificados, metros lineales de cercos vivos y superficie total del rancho. Las diferencias entre los niveles del IDESSP, de los indicadores, se determinaron mediante análisis de varianza de una sola vía y la prueba de comparación de medias de Tukey (P<0.05), y el análisis de X2 para los no paramétricos (SPSS ver. 20).

RESULTS AND DISCUSSION There were three clusters that consisted of three SPSDI levels: high, medium and low, that grouped to 4, 9 and 10 producers, respectively, with LUs with surface area from 10 to 109 ha.

There was no difference between the levels of SPSDI indicator for grassland or with scattered trees in terms of cow/ha (P>0.05). However, the differences between them was significant (P<0.05) with surface area of technified SPS and live fences in linear meters per hectare (Table 1).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Resultaron tres conglomerados que consistieron en tres niveles del IDESSP: alto, medio y bajo, que agruparon a 4, 9 y 10 productores respectivamente, con UGs cuya superficie fue

Socio-demographic data Most producers of LUs irrespective of whether the SPSDI was high, medium and low were

Cuadro 1. Indicadores para el SPSDI de unidades ganaderas de Mezcalapa, Chiapas Table 1. Indicators for Silvopastoral system development index (SPSDI) of livestock units in Mezcalapa, Chiapas

Indicators Grassland with scattered trees per cow per ha Silvopastoral systems technified, ha Linear meters of live fence per ha

High (n= 4)

SPSDI Medium (n= 9)

Low (n= 10)

1 (±0.00)a 9 (±2.7)a 295.5(± 47.8)a

0.89 (±0.11)a 1.56 (±0.60)b 198.5(±36.3)ab

0.80 (0.13)a 0.40 (±0.30)b 122.8 (±16.2)b

In parenthesis is the standard error. n= population. abc Values with different letters in the same row are different (P<0.05).

475

Rubén Manuel Zepeda Cancino, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):471-488

de 10 a 109 ha. No hubo diferencia entre los niveles del IDESSP para el indicador pastizales con árboles dispersos por vaca/ha (P>0.05).

Sin embargo, las diferencias entre estos fueron significativas (P<0.05) para la superficie con SSP tecnificados y metros lineales de cerco vivo por hectárea (Cuadro 1).

Cuadro 2. Datos sociodemográficos de productores con diferente SPSDI, en Mezcalapa, Chiapas Table 2. Socio-demographic data with different Silvopastoral system development index (SPSDI) producers in Mezcalapa, Chiapas

Indicators

Datos sociodemográficos La mayoría de los productores con UGs de alto, medio y bajo IDESSP eran del sexo masculino, estaban casados y tenían una edad promedio de 58.5, 60.7 y 58.2 años, respectivamente (Cuadro 2), esto indica que algunos de ellos, ya son o están próximos a ser adultos mayores, que en parte, explica la poca adopción de SSP, como reportó Salas et al(10) en el norte de México, donde productores de edad avanzada fueron los que menos adoptaron nuevas tecnologías. El 75 % de los productores con UGs de alto IDESSP eran católicos, mientras que 55.6 y 60 % de ellos con medio y bajo IDESSP respectivamente, eran adventistas (no laboran los sábados). Es importante mencionar que el 50, 55.6 y 60 % de los productores con alto, medio y bajo IDESSP respectivamente, alcanzaron sólo estudios de primaria; al respecto, en un estudio realizado por Marín et al(11) señalaron que la baja escolaridad es un indicador de pobreza que obstaculiza la adopción de los SSP. En los resultados de los factores, siete indicadores no fueron incluidos en los cuadros porque fueron contundentes y se aludieron directamente integrándolos a la discusión.

Sex, % Male Female Age of producer Education, % Primary Secondary High School Bachelor of Arts Religion, % None Adventist Catholic Civil status, % Married Single Living together Widowed

High (n= 4)

SPSDI Medium (n= 9)

Low (n= 10)

75 25 58.5 (±5.7)

67 33 60.7 (±3.5)

90 10 58.2 (±4.1)

50 0 0 50

66.7 11.1 11.1 11.1

60 20 0 20

25 0 75

22.2 55.6 22.2

0 60 40

75 0 25 0

77.8 11.1 0 11.1

90 10 0 0

(P>0.05).

male, were married and had an average age of 58.5, 60.7 and 58.2 yr, respectively (Table 2).

This indicates that some of them are already or they are about to become seniors, which partly explains the low adoption of SPS, as Salas et al (10) reported in northern Mexico, where producers of advanced years were less given to adopt new technologies. Farmers with LUs and high SPSDI were 75 % Catholic, while 55.6 and 60 % with medium and low SPSDI respectively, were Adventists (do not work on saturdays).

Factor apoyos gubernamentales Los resultados indicaron que el 75 % de los productores con UGs de alto IDESSP señalaron que su experiencia con la SAGARPA fue regular, mientras que fue buena para el 55.6 y 50 % de los productores con medio y bajo IDESSP; esto se atribuye principalmente al apoyo del PROGAN (Cuadro 3). De igual forma, el 50, 66.7 y 60 % de los productores con alto, medio y bajo IDESSP respectivamente, indicaron haber tenido

It is worth mentioning that 50, 55.6 and 60 % of farmers with high, medium and low SPSDI, respectively, only had primary education. In this regard, a study by Marin et al(11) reported that low education is an indicator of poverty that hinders the adoption of the SPS. In the results 476

SISTEMAS SILVOPASTORILES Y CONTEXTO SOCIOCULTURAL DE LOS PRODUCTORES

buena experiencia con la SECAM, posiblemente debido a la asistencia técnica que otorgó desde hace cinco años al 50, 70 y 77.8 % de los productores con alto, medio y bajo IDESSP respectivamente, a través del programa GGAVATT, orientado a la certificación en la producción de leche orgánica. Es posible que por lo anterior, el 50, 55.6 y 50 % de los productores con alto, medio y bajo IDESSP respectivamente, opinaran que el funcionamiento del programa GGAVATT ha sido bueno aunque temporal y suficiente para certificar a la mayoría

of the factors, seven indicators were not included in the tables because they were definitive and were alluded to and integrated directly into the discussion.

Government support factor The results indicated that 75 % of producers with LUs that had high SPSDI said their experience with the SAGARPA was average, while it was good for 55.6 and 50 % of farmers with medium and low SPSDI, this is mainly

Cuadro 3. Factor de apoyos gubernamentales en productores con diferente SPSDI, en Mezcalapa, Chiapas (%) Table 3. Governmental support factors with producers different values of Silvopastoral system development index (SPSDI) in Mezcalapa, Chiapas (%)

Indicators

High (n= 4)

SPSDI Medium (n= 9)

Experience with SAGARPA: Good 25 55.6 Average 75 44.4 Poor 0 0 Experience with SECAM: Good 50 66.7 Average 50 0 Poor 0 22.2 None 0 11.1 Received support from programs to improve the environment: Very often 0 0 Often 25 0 Regularly 0 11.1 Unfrequently 25 44.4 Uncommon 50 44.4 Support GGAVVAT: Good 50 55.6 Average 25 22.2 Poor 25 11.1 How would you rate the support of government programs: Very useful 25 33.3 Useful 25 33.3 Average 50 33.3 Poor 0 0 Very poor 0 0 (P>0.05).

477

Low (n= 10) 50 40 10 60 30 0 10 0 0 0 20 80 50 30 20 10 50 30 0 10

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de los productores que recibieron asesoría. Esto coincide con un estudio realizado en Colombia, donde la capacitación a productores influyó positivamente en la adopción de nuevas tecnologías(12), por lo que, enfocar las asesorías del GGAVATT al establecimiento de los SSP, incrementaría la adopción y desarrollo de estos sistemas en la región, sobre todo, porque el 50, 44.4 y 80 % de los productores en los niveles alto, medio y bajo del IDESSP refirieron que no es frecuente recibir apoyos de programas para mejorar el medio ambiente, lo cual también los limita, debido a la escasez de políticas públicas que promuevan la conservación del medio ambiente, a través del establecimiento de SSP. Esto coincide con Casasola et al(13) quienes en Costa Rica, destacaron que es de vital importancia la eficiencia de políticas públicas con apoyo de incentivos económicos (pagos por servicios ambientales) y de asistencia técnica para potencializar la adopción de los SSP. Por otra parte, salvo en el nivel medio del IDESSP, la mayoría de los productores en los dos niveles restantes, calificó de regular utilidad a útiles, los apoyos económicos de programas gubernamentales; respecto a lo accesible, adecuado y efectivo de la gestión administrativa para la obtención de dichos recursos, el 50 % de los productores con alto IDESSP señaló que son poco accesibles y que deberían autorizarse trámites individuales no sólo colectivos, en tanto que, fueron accesibles y regularmente accesibles para los productores con niveles medio (44.4 %) y bajo del IDESSP (40 %). La gestión administrativa fue poco adecuada y efectiva para el 50 % de los productores con alto IDESSP, mientras que fue muy adecuada y efectiva para los de nivel medio (44 %) y regularmente adecuada y efectiva para los de nivel bajo del IDESSP (50 %), lo que resultó bastante polémico. Adicionalmente, señalaron que el 100 % de los productores de los tres niveles del IDESSP no cuentan con seguro médico por las actividades pecuarias que realizan.

attributed to the support PROGAN (Table 3).

Similarly, 50, 66.7 and 60 % of farmers with high, medium and low SPSDI respectively, reported having had a good experience with the SECAM, possibly due to the technical assistance granted for five years at 50, 70 and 77.8 % of producers with high, medium and low SPSDI, respectively, through GGAVATT program, aimed at certification in the production of organic milk. It is possible that the above, 50, 55.6 and 50 % of farmers with high, medium and low SPSDI respectively, had the opinion that the operation of GGAVATT program had been good but temporary and sufficient to certify the majority of producers who received the counseling. This coincides with a study conducted in Colombia, where trained producers positively influenced the adoption of new technologies(12). Thus, focusing on the advice given by GGAVATT, the establishment of SPS increases with the adoption and development of these systems in the region, especially because 50, 44.4 and 80 % of producers in the high, average and low levels of SPSDI reported that they did not often receive aid from programs to improve the environment, which was also limited due to the lack of public policies that promote environmental conservation through the establishment of SPS. This coincides with Casasola et al(13) in Costa Rica where they stressed that it is vital to the efficiency of public policies to support economic incentives (payments for environmental services) and technical assistance to incentivize the adoption of the SPS. Moreover, except at the average level of SPSDI, most producers at the remaining two levels indicated that economic support from government programs is useful. Regarding accessibility, they affirmed it is adequate and effective the administrative management to obtain these resources, 50 % of farmers with high SPSDI said that are not easily accessible and they should be allowed not only collective individual procedures, while were accessible and regularly accessible to producers with average (44.4 %) and low (40 %) levels of the SPSDI. The administration was inadequate and effective

Factor apoyos de instituciones académicas A este respecto, el 100, 70 y 55.6 % de los productores con alto, medio y bajo IDESSP 478

SISTEMAS SILVOPASTORILES Y CONTEXTO SOCIOCULTURAL DE LOS PRODUCTORES

respectivamente, han recibido apoyo por parte del ECOSUR; el 75 % de los productores con alto IDESSP señalaron que los investigadores del ECOSUR utilizan sus ranchos para desarrollar trabajos de investigación, mientras que sólo con el 33.3 y 10 % de los productores con medio y bajo IDESSP han desarrollado dicha actividad (Cuadro 4). El 100 y 75 % de los productores con alto IDESSP han recibido apoyo de asesorías y de tipo económico respectivamente, mientras que, el 33.3 y 50 % de los productores con medio y bajo IDESSP sólo han recibido cursos (Figura 1). Adicionalmente, el 50 % de los productores con alto IDESSP refirieron que fue

for 50 % of farmers with high SPSDI, while it was very appropriate and effective for mid-level (44 %) and regularly adequate and effective for low level SPSDI (50 %), which was quite controversial. In addition, they noted that 100 % of the producers at the three levels of SPSDI without health insurance for livestock activities they perform.

Aid factors from academic institutions In this regard, 100, 70 and 55.6 % of producers with high, medium and low SPSDI, respectively, or have received support from ECOSUR; 75 %

Cuadro 4. Intervención de instituciones académicas en productores con diferente SPSDI, en Mezcalapa, Chiapas Table 4. Intervention of Silvopastoral system development index Silvopastoral System Development Index (SPSDI), in the municipality of Mezcalapa, Chiapas

Institution/Indicators ECOSUR Have you received support?

Yes No Was your ranch used in research?

Yes No Presence in LUs, Good Average Poor None UNACH Have you received support?

Yes No Was your ranch used in research?

Yes No Presence in LUs, Good Average Poor None

High (n= 4)

SPSDI Medium (n= 9)

Low (n= 10)

100 0

70 30

55.6 44.4

75 25

33.3 66.6

10 90

25 50 25 0

22.2 11.1 0 66.6

0 10 20 70

100 0

77.8 22.2

70 30

75 25

33.3 66.6

10 90

50 25 25 0

44.4 0 0 55.6

10 10 10 70

(P>0.05). LUs= Livestock units.

479

Rubén Manuel Zepeda Cancino, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):471-488

regular la presencia del ECOSUR en sus ranchos, en tanto que, no existió presencia de esta institución en los ranchos del 66.6 y 70 % de los productores con medio y bajo IDESSP. Respecto a la intervención de la UNACH, el 100, 77.8 y 70 % de los productores con alto, medio y bajo IDESSP respectivamente, han recibido apoyo por parte de esta institución; el 75 % de los productores con alto IDESSP indicaron que la UNACH utiliza sus ranchos para investigación, mientras que, el 66.6 y 90 % de los productores con medio y bajo IDESSP señalaron que no han utilizado sus ranchos (Cuadro 4). El 75 % de los productores con alto IDESSP han recibido apoyo en asesorías, en cambio, el 55.6 y 50 % de los productores con medio y bajo IDESSP, sólo han recibido cursos (Figura 1); de igual forma, el 50 % de los productores con alto IDESSP señalaron que es mucha la presencia de la UNACH en sus ranchos y como ocurrió con la institución

of farmers with high SPSDI noted that researchers of ECOSUR use their ranches to develop research, while only 33.3 and 10 % of farmers with medium and low SPSDI have developed such activity (Table 4). High SPSDI producers have received support in the form of instructional assistance and economic, 100 and 75 % respectively. While 33.3 and 50 % of farmers with medium and low SPSDI have only received courses (Figure 1). In addition, 50 % of producers with high SPSDI reported that the presence of ECOSUR on their ranches was average, whereas, there was no presence of this institution on the ranches of 66.6 and 70 % of farmers with medium and low SPSDI. Regarding the intervention of the UNACH, 100, 77.8 and 70 % of farmers with high, medium and low SPSDI respectively, said they have received support from this institution; 75 % of producers with high SPSDI indicated that UNACH

Apoyos de instituciones académicas a las unidades con niveles alto, medio y bajo del SPSDI, en Mezacalapa, Chiapas

Figure 1.

Academic institutional support to units with high, average and low levels of Silvopastoral system development index SPSDI, in Mezacalapa, Chiapas

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

High

ECOSUR

UNACH 480

None

Courses

Econ. Consultancies

Consultancies

None

Courses

Econ. Consultancies

Medium Consultancies

Farmers, %

Figura 1.

Low

SISTEMAS SILVOPASTORILES Y CONTEXTO SOCIOCULTURAL DE LOS PRODUCTORES

anterior, el 55.6 y 70 % de los productores con medio y bajo IDESSP señalaron que no existió presencia de la UNACH en sus UGs. De acuerdo a los resultados anteriores, se puede notar que los productores con alto IDESSP han tenido mayor intervención por parte de las instituciones académicas y han recibido mayor apoyo en cuanto a asesorías, apoyos económicos y presencia en sus ranchos, lo que justifica que tengan un mejor desarrollo de SSP. Este resultado coincide con los estudios realizados en Costa Rica y Colombia donde consideran que el apoyo en asistencia técnica, más el de incentivos económicos facilita la adopción de los SSP(14,15), así también, se menciona que la intervención de instituciones académicas es vital para la adopción de estos sistemas(16).

uses their ranches for research, while 66.6 and 90 % of farmers with medium and low SPSDI said they have not used their ranches (Table 4).

Approximately 75 % of farmers with high SPSDI received instructional advice, however, 55.6 and 50 % of farmers with medium and low SPSDI have only received courses (Figure 1). Similarly, 50 % of producers with high SPSDI noted that the presence of the UNACH on their ranches is high, and as it happened with the previous institution, 55.6 and 70 % of farmers with medium and low SPSDI stated that there was no presence of UNACH in their LUs. According to the above results, it can be noted that producers of high SPSDI have had greater intervention by academic institutions and have received more support in terms of instructional advice, financial aid and presence in their ranches, which justifies having a better developed SPS. This result is consistent with studies in Costa Rica and Colombia where they contended that support that includes technical assistance, plus economic incentives facilitates the adoption of the SPS(14,15) and they also mentioned that the involvement of academic institutions is vital for the adoption of these systems(16).

Factor sociocultural El 100 % de los productores con alto IDESSP tienen otro ingreso económico además de la ganadería, mientras que el 77.8 y 60 % de los productores con bajo y medio IDESSP respectivamente, tienen como única fuente de ingreso a la ganadería (Figura 2), lo cual indica

Figura 2. Productores que tienen ingresos económicos adicionales a la ganadería en Mezcalapa, Chiapas. (SPSDI: alto, medio y bajo) Figure 2. Producers who have income additional to livestock production in Mezcalapa, Chiapas (SPSDI: High, medium and low) 100 90 80

Farmers, %

70 60 50

Yes

40

No

30 20 10 0 High

Medium

Low

Do you have other income in addition to the livestock?

481

Rubén Manuel Zepeda Cancino, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):471-488

que estos últimos tienen menos oportunidad de innovar, debido a limitaciones económicas, como reportaron Aldy et al(17), cuando revelaron que los productores no cambian de un sistema tradicional, más seguro y experimentado, a una nueva tecnología que pudiera estar asociada a riesgos económicos. En promedio, el 93 % de los productores de los tres IDESSP coincidieron en que existe un alto intermediarismo o coyotaje en la venta de los animales, lo que reduce el ingreso por animal y dificulta indirectamente la adopción y desarrollo de alguna modalidad silvopastoril. En un estudio realizado en esta misma región, la ruta de comercialización de los animales vendidos pasan por tres intermediarios, en donde la diferencia entre el precio inicial de venta, por parte del productor, y el precio final de venta por parte de los detallistas, es de 157 %, lo que es un margen de comercialización elevado que no beneficia al productor; por tanto, es necesaria una política pública permanente dirigida a resolver los problemas de la cadena productiva, que conduzca a evitar dicho intermediarismo prevaleciente desde la venta del animal en pie, hasta la carne en diferentes cortes, lo que revertiría en una justa y mayor ganancia económica para los productores(18).

Sociocultural factor All producers (100 %) with high SPSDI have other income, in addition to livestock, while 77.8 and 60 % of producers with low and medium SPSDI, respectively have as their only source of income livestock production (Figure 2).

This suggests that the latter have less opportunity to innovate, due to economic constraints, as reported Aldy et al(17), where they argued that producers do not change from traditional, more secure and experienced system to a new technology that could be associated with economic risks. On average, 93 % of the producers of the three SPSDI agreed that there is a high “coyotaje” or middlemen in the sale of animals, reducing income per animal and indirectly hinders the adoption and progress to some type silvopastoral mode. In a study in this same region, the route of marketing of animals sold go through three intermediaries, where the difference between the initial selling price, by the producer, and the final sale price by retailers, is 157 %, which is a high margin for no marketing benefits to the producer; therefore, a permanent public policy aimed at solving the problems of the production chain, leading to circumventing middlemen from the sale of the live animal to the meat in different cuts, which would result in a more just and greater economic gain for the producers(18).

Respecto a sus concepciones grupales ante la ganadería, el 50 y 44.4 % de los productores con alto y medio IDESSP, se manifestaron totalmente en desacuerdo con que los nuevos sistemas de producción ganadera son una moda, no así, el 50 % de los productores con bajo IDESSP quienes estuvieron de acuerdo (Cuadro 5). El 50, 77.8 y 60 % de los productores con alto, medio y bajo IDESSP respectivamente, estuvieron totalmente de acuerdo en que la ganadería con base únicamente a pastos afecta la biodiversidad. Así también, la mayoría de los productores en los tres IDESSP estuvieron en desacuerdo y totalmente en desacuerdo con que los árboles afectan el crecimiento de los pastos (Cuadro 5). Al respecto, en Latinoamérica se ha reportado en diferentes estudios la creencia de los productores de que el pasto no crece debajo de los árboles, y es uno de los

Regarding the perceptions of this group, 50 and 44.4 % of farmers with high and medium SPSDI, expressed total disagreement with that new livestock production systems that are in fashion, while 50 % of producers with low SPSDI favored the new system (Table 5). Farmers with high, medium and low SPSDI, 50, 77.8 and 60 %, respectively, fully agreed that raising livestock only with pasture affects biodiversity.

Also, most producers in the three SPSDI levels disagreed and some disagreed strongly that trees affect pasture growth (Table 5). In this regard, in Latin America it has been reported in different studies the belief by producers that grass did not growth under the trees, and is one of the factors limiting the adoption of 482

SISTEMAS SILVOPASTORILES Y CONTEXTO SOCIOCULTURAL DE LOS PRODUCTORES

Cuadro 5. Factor sociocultural en productores con diferente SPSDI, en Mezcalapa, Chiapas (%) Table 5. Sociocultural factor in producers with different Silvopastoral system development index (SPSDI) in Mezcalapa, Chiapas (%)

Indicators

High (n= 4)

SPSDI Medium (n= 9)

New livestock production systems are a matter of what is in vogue: Strongly agree 0 22.2 Agree 25 11.1 Neither agree nor disagree 0 0 Disagree 25 22.2 Strongly disagree 50 44.4 Livestock using pastures affects biodiversity: Strongly agree 50 77.8 Agree 25 11.1 Neither agree nor disagree 0 0 Disagree 0 11.1 Strongly disagree 25 0 Trees affect pasture growth Strongly agree 0 22.2 Agree 0 22.2 Neither agree nor disagree 0 0 Disagree 25 11.1 Strongly disagree 75 44.1 The younger generations have no interest in farming: Strongly agree 50 55.6 Agree 50 22.2 Neither agree nor disagree 0 11.1 Disagree 0 11.1 Strongly disagree 0 0 Consideration of annual earnings of LUs: Very sufficient 0 0 Sufficient 25 22.2 Average 75 55.6 Deficient 0 22.2 Very insufficient 0 0

Low (n= 10) 10 50 0 20 20 60 20 10 0 10 10 10 20 10 50 60 20 20 0 0 0 20 70 10 0

(P>0.05). LUs= Livestock units.

factores que limita la adopción de los SSP(19,20), lo cual, no es un obstáculo para la mayoría de los productores según este estudio.

SPS(19,20), which is not an obstacle for most producers according to this study.

At all three levels of SPSDI, producers agree and fully agree that the younger generations are not interested in farming. This can generate decisions such as selling the ranch or switching to other production systems that involve less effort and cost (that surfaced in previous

En los tres niveles del IDESSP, los productores están de acuerdo y totalmente de acuerdo en que las generaciones más jóvenes no tienen interés en el campo; esto puede generar decisiones como la venta del rancho o cambiar 483

Rubén Manuel Zepeda Cancino, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):471-488

a otros sistemas de producción que conlleven menos esfuerzos y costos (esto afloró en los talleres participativos previos a este estudio, próximos a publicarse), continuando así los daños ambientales, como la deforestación, la degradación de pastizales y erosión del suelo entre otros, por lo que, se considera necesaria una política pública para motivar la permanencia o regreso de ellos al campo, una vez concluidos sus estudios.

participatory workshops of this study, to be published in the near future), continuing environmental damage such as deforestation, grassland degradation and soil erosion among others, so that public policy is considered necessary to motivate their permanence or return to the farm once their studies are concluded.

Most producers at the three levels of SPSDI fully agree that they should consider different alternatives to improve the production of the ranch, which is difficult without the support of young people. On the other hand, 75, 55.6 and 70 % of farmers with high, medium and low SPSDI considered that the annual income of their LUs is average and are being affected by the high intermediarism as mentioned above, the low price they are paid for liter of milk ($ 4.20 Mexican pesos) and penalty of 50 % ($ 2.00) of the price if they detect some degree of contamination.

La mayoría de los productores en los tres niveles del IDESSP, están totalmente de acuerdo con que los productores deben experimentar diferentes alternativ as para mejorar la producción del rancho, lo cual se dificulta sin el apoyo de los jóvenes. Por otro lado, el 75, 55.6 y 70 % de los productores con alto, medio y bajo IDESSP consideraron que los ingresos económicos anuales de sus UGs son regulares y están siendo afectados po r el alto intermediarismo ya mencionado, el bajo precio que les pagan por litro de leche ($ 4.20) y la penalización del 50 % ($ 2.00) de su precio si llegan a detectar algún grado de contaminación.

Personnel factors In relation to the hours that the producer engaged in the activities of the ranch, 50, 66.7 and 50 % of farmers with high, medium and low SPSDI respectively, said they work 5 to 10 h a day. The degree of knowledge about the SPS indicated an average of 75, 77.8 and 60 % of farmers with high, medium and low SPSDI, respectively (Table 6). This indicates that the three levels of producers have limited knowledge, which slows the process of adoption and development of these systems, which coincides with Calle et al(5), where they reported that in Latin America the lack of knowledge is one of the main barriers to the adoption of the SPS. However, there are important differences, as can be glimpsed by the frequency in which producers introduced fodder trees in LUs, since 75 % of them with high SPSDI introduce them frequently, while 44.4 and 70 % with medium and low SPSDI do it infrequently and regularly.

Despite this, producers have become aware of the damage caused to the environment by farming practices previously made as a result

Factor personal En relación a las horas que el productor dedica a las actividades del rancho, el 50, 66.7 y 50 % de los productores con alto, medio y bajo IDESSP respectivamente, señalaron que trabajan entre 5 a 10 h diarias. El grado de conocimiento sobre los SSP que indicaron tener fue regular, para el 75, 77.8 y 60 % de los productores con alto, medio y bajo IDESSP respectivamente (Cuadro 6), esto indica que en los tres niveles los productores tienen un conocimiento limitado, lo cual frena el proceso de adopción y el desarrollo de estos sistemas, lo cual coincide con Calle et al(5) quienes reportaron que en Latinoamérica la falta de conocimiento, es una de las principales barreras para la adopción de los SSP. Sin embargo, existen diferencias importantes, como puede entreverse por la frecuencia en que los productores introducen árboles forrajeros en las UGs, dado que el 75 % de ellos con alto IDESSP los introducen con 484

SISTEMAS SILVOPASTORILES Y CONTEXTO SOCIOCULTURAL DE LOS PRODUCTORES

frecuencia, en tanto que el 44.4 % y 70 % con medio y bajo IDESSP lo hacen de forma poco frecuente y regular. A pesar de lo anterior, los productores han tomado conciencia sobre los daĂąos ocasionados al medio ambiente por la practicas ganaderas qu e efectuaron

of the intervention of ECOSUR and UNACH for 8 yr, through a project for certification in production of organic milk, among others, which explains that 100, 66.7 and 70 % of farmers with high, medium and low SPSDI respectively, have such certification.

Cuadro 6. Factor personal en productores con diferente SPSDI, en Mezcalapa, Chiapas (%) Table 6. Personnel factor affecting producers with different Silvopastoral system development index (SPSDI) in Mezcalapa, Chiapas (%)

Indicators

High (n= 4)

SPSDI Medium (n= 9) Low (n= 10)

Knowledge of silvopastoral systems: Good 0 0 Average 75 77.8 Poor 25 11.1 None 0 11.1 Use of fodder trees: Very often 25 0 Often 50 22.2 Average 0 22.2 Uncommon 25 44.4 Very uncommon 0 11.1 Why does producer use his particular production system: Environmental conservation 75 33.3 Animal benefit 25 22.2 Quality products and best price 0 22.2 Human health benefits 0 0 Has always worked in this manner 0 22.2 Organic certification: Yes 100 66.7 No 0 33.3 How accessible economically are the products of agricultural enterprises: Good 0 22.2 Average 25 22.2 Poor 75 55.6 How suitable are the products of agricultural enterprises: Good 50 77.8 Average 25 0 Poor 25 22.2 How effective are the products of agricultural enterprises: Good 75 66.7 Average 0 22.2 Poor 25 11.1 (P>0.05).

485

10 60 20 10 0 0 70 10 20 30 10 30 20 10 70 30 20 50 30 50 40 10 70 30 0

Rubén Manuel Zepeda Cancino, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):471-488

anteriormente, a consecuencia de la intervención del ECOSUR y la UNACH desde hace ocho años, mediante un proyecto para la certificación en la producción de leche orgánica, entre otros, lo cual explica que el 100, 66.7 y 70 % de los productores con alto, medio y bajo IDESSP respectivamente, resultaran con dicha certificación.

Currently, it is among the reasons why they carried out their production system, 75, 33.3 and 30 % of farmers with high, medium and low SPSDI respectively, noted the conservation of the environment, but producers of the last two levels indicated at 22.2 and 10 % that their reason is that it has always worked in this manner, and it is notable that the percentages related to animal welfare are down, from the highest level of SPSDI (Table 6). The data show that high SPSDI producers are more sensitized regarding environmental conservation, which directly favors the development of the SPS in their LUs. Additionally, 100, 55.6 and 90 % of farmers with high, medium and low SPSDI respectively, noted that it is necessary to take action to improve the environment.

Actualmente, dentro de las razones por las que llevan a cabo su sistema de producción, el 75, 33.3 y 30 % de los productores con alto, medio y bajo IDESPP respectivamente, señalaron la conservación del medio ambiente, aunque productores de los dos últimos niveles indicaron en un 22.2 y 10 % que su razón es que siempre se ha trabajado así, y destaca que los porcentajes relacionados con el bienestar animal sean descendentes a partir del nivel más alto del IDESSP (Cuadro 6). Los datos muestran que los productores con alto IDESSP son los más concientizados sobre la conservación del medio ambiente, lo que favorece directamente el desarrollo de los SSP en sus UGs. Adicionalmente, el 100, 55.6 y 90 % de los productores con alto, medio y bajo IDESSP respectivamente, señalaron que es necesario realizar acciones para mejorar el medio ambiente.

The perception that producers have regarding products from agricultural enterprises (drugs, commercial foods, chemicals, etc.) was that they are economically inaccessible for high level (75 %), medium (55.6 %) and regularly accessible (50 %) for low-level SPSDI. While most at all the three levels agreed that, they are adequate and effective, indicating that producers rely on these products to solve problems that arise in their LUs despite its cost.

Summarizing, 50 % of producers with high SPSDI mentioned that the most important type of support that they need to make improvements to their ranch is economic, while for producers with average level (66.7 %) and low (40 %) of SPSDI it is in terms of infrastructure.

La percepción que tuvieron los productores sobre los productos de empresas agropecuarias (medicamentos, alimen tos comerciales, agroquímicos, etc.) fue que son poco accesibles económicamente para los de nivel alto (75 %) y medio (55.6 %) y regularmente accesibles (50 %) para los de nivel bajo del IDESSP, en tanto que la mayoría de los tres niveles coincidieron en que son adecuados y efectivos, lo cual indica que los productores, confían en estos productos para resolver los problemas que se presentan en sus UGs a pesar de su costo.

En suma, el 50 % de los productores con alto IDESSP mencionaron que el apoyo más importante que necesitan para introducir mejoras en su rancho es el económico, mientras que para los productores con nivel medio (66.7 %) y bajo (40 %) del IDESSP, es en infraestructura.

CONCLUSIONS AND IMPLICATIONS Age, schooling and extra income of producers determine the adoption of silvopastoral systems.

The lack of additional revenue, marketing problems such as the low price of milk and the sale of animals through intermediaries (coyotaje) have unmotivated and affects 68.9 % of producers. Many just meet their basic needs, especially those who have no additional source of income and it is clear that this situation causes the younger generations to not be interested or have an affiliation for the farm. At 486

SISTEMAS SILVOPASTORILES Y CONTEXTO SOCIOCULTURAL DE LOS PRODUCTORES

all three levels of SPSDI producers said they had average knowledge of SPS, noting that they need further technical assistance from the government, academic and research institutions and other intervention strategies to learn and adopt the technology of agroforestry methods and its benefits. Needed as well are better public policies, providing for the payment of environmental services with more accessible procedures to achieve economic support, not only as a group but individually, as well as medical services, scholarships for the study of their children, among others, to encourage this primary population. The SPS development index generated is a tool that allows for tracking of livestock units in this area.

CONCLUSIONES E IMPLICACIONES La edad, escolaridad e ingreso extra de los productores determinan la adopción de los sistemas silvopastoriles. La falta de ingresos adicionales, los problemas de comercialización como el bajo precio de la leche y la venta de los animales a través de intermediarios (coyotaje), los desmotiva y afecta al 68.9 % de ellos, puesto que apenas satisfacen sus necesidades básicas, a excepción de los que tienen otra fuente de ingresos y tienen claro que esta situación origina que las generaciones jóvenes no tengan interés ni apego al campo. En los tres niveles del IDESSP los productores tuvieron un conocimiento regular sobre los SSP, y señalaron necesitar mayor asesoría técnica de instituciones gubernamentales, académicas y de investigación, así como otras estrategias de intervención para conocer y adoptar la tecnología de esta modalidad agroforestal y sus beneficios; así como, mejores políticas públicas, que contemplen el pago de servicios ambientales, procedimientos más accesibles para lograr apoyos económicos y no sólo como grupo, sino también de manera individual, servicios médicos, becas para el estudio de sus hijos, entre otros, que incentiven a esta población primaria. El índice de desarrollo de SSP generado es una herramienta que permitirá dar seguimiento a las unidades ganaderas en esta zona.

ACKNOWLEGMENTS Institutional Research System of the Universidad Autonoma de Chiapas (SIINV-UNACH), for the funding provided for the project in which first author obtained his MS degree. We expressly thank the participating producers for their assistance in this study.

End of english version

conservación de los recursos naturales en el trópico. En: Velasco ZME, Pinto RR, Martínez CB. Simp Int Forrajes Trop Prod Anim. México: UNACH; 2005:77-94.

AGRADECIMIENTOS Al Sistema Institucional de Investigación de la Universidad Autónoma de Chiapas (SIINVUNACH), por el financiamiento otorgado para la realización del proyecto en el que obtuvo la maestría el primer autor. Se expresa un reconocimiento a los productores participantes por su colaboración en el presente estudio.

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COMPOSICIÓN BOTÁNICA DE MIELES MEDIANTE qPCR Y ANÁLISIS Rev DE CURVAS Mex Cienc DE Pecu DISOCIACIÓN 2016;7(4):489-505

Composición botánica de mieles de la península de Yucatán, mediante qPCR y análisis de curvas de disociación Botanical composition of honeys from the Yucatan Peninsula, by qPCR and dissociation curve analysis Alejandra Vanessa Castillo Cázaresa, Yolanda Beatriz Moguel Ordóñezb, Moisés Alberto Cortés Cruzc, Elsa Espinosa Huertaa, Miguel Enrique Arechavaleta Velascod, María Alejandra Mora Avilésa

RESUMEN El método cuantitativo de reacción en cadena de la polimerasa (qPCR), seguido por análisis de curvas de disociación, fue desarrollado para la detección rápida y simultánea de la composición botánica en mieles de la Península de Yucatán, México. Cinco muestras de miel ciclo apícola 2013 y cinco del 2014, se caracterizaron para definir el contenido de cinco especies de plantas de importancia apícola; Viguiera dentata, Gymonopodium floribundum, Piscidia piscipula, Acacia angustissima y Mimosa bahamensis. Siete iniciadores de genes genéricos (Adh1, Hmg2, Brass lip, Plant 1, Plant nest, Act1, y Helli-all) se emplearon para caracterizar las especies vegetales y las muestras de miel.

Al finalizar la amplificación se obtuvo una curva de disociación por reacción representando productos específicos de amplificación. Los resultados obtenidos indicaron que el contenido taxonómico en las muestras de miel fue diferencial M-1 (V. dentata), M-3 (M. bahamensis y G. floribundum), M-4 (G. floribundum), M-8 (M. bahamensis) y M-13 (V. dentata y G. floribundum). M-7, M-11 y M-12 no revelaron tener ninguna de las especies analizadas, mientras que M-14 y M-15 presentaron un patrón de amplificación diferente a las especies incluidas en este estudio; concordando con los análisis palinológicos. P. piscipula no mostró ningún patrón de amplificación con ninguno de los iniciadores de este estudio y A. angustissima no fue identificada en ninguna muestra de miel, aun cuando el análisis palinológico reveló presencia de esta especie en M-3 y M-4, posiblemente derivado de la ausencia de similitud con los genes de estudio.

PALABRAS CLAVE: PCR cuantitativo, Miel, Curvas de disociación, Marcadores moleculares genéricos, Melisopalinología.

ABSTRACT A polymerase chain reaction quantitative method (qPCR) followed by melting curve analysis was used for fast and simultaneous detection of botanical composition of honey samples from Yucatan Peninsula, Mexico. Ten honey samples from 2013 and 2014 production were collected directly from beekeepers and analyzed for Viguiera dentata, Gymnopodium floribundum, Piscidia piscipula, Acacia angustissima and Mimosa bahamensis content. Seven primers from generic genes (Adh1, Hmg2, Brass lip, Plant 1, Plant nest, Act1, and Helli-all) were used to amplify plant species and honey samples DNA. Comparisons of melting curves among plant and honey samples for each primer amplification, revealed a variable taxonomic content M-1 (V. dentata), M-3 (M. bahamensis y G. floribundum), M-4 (G. floribundum), M-8 (M. bahamensis) y M-13 (V. dentata y G. floribundum). M-7, M-11 and M-12 did not have evidence of presence for any of the plant species under study, whilst M-14 and M-15 showed a different plant species amplification pattern.

These results correlate to melissopalynological analysis for most cases. P. piscipula was not detected in any honey sample; however, according to melissopalynological analysis A. angustissima was present in M-3 and M-4 even though it was unable to detect it, possibly due to a low or no similarity with generic genes sequence.

KEY WORDS: Quantitative PCR, Honey, Melting curves, Gene molecular markers, Melissopalynology.

Recibido el 14 de septiembre de 2015. Aceptado el 27 de noviembre de 2015. a

Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP). Campo experimental Bajío, Km 6.5 Carr. Celaya-San Miguel de Allende, 38110, S/N Celaya, Gto. México. Tel: 01800 088 2222 Ext. 85246. mora_alejandra@yahoo.mx. Correspondencia al último autor.

b

Campo Experimental Mocochá, INIFAP. México.

c

Centro Nacional de Recursos Genéticos, INIFAP. México.

d

Centro Nacional de Investigación Disciplinaria en Fisiología y Mejoramiento Animal. INIFAP. México.

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Alejandra Vanessa Castillo Cázares, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):489-505

INTRODUCCIÓN

INTRODUCTION

México se encuentra entre los cinco primeros países en producción y exportación de miel a nivel mundial. La calidad de la miel se establece a través de sus diferentes propiedades como el sabor, color y aroma(1,2), mismas que son producto de las especies vegetales de la zona y que le confiere su origen botánico.

Actualmente existen algunos esfuerzos por comercializar la miel clasificada, siendo la Península de Yucatán la región que más ha avanzado en este rubro(3).

Mexico is among the top five honey producing and exporting countries worldwide. Honey quality is determined based on flavor, color and aroma(1,2), which are the result of the plant species in the zone of production. Plant species of a honey production region provides a specific botanical composition to honey, which is unique to that place of origin. Efforts on marketing classified honey based on botanical origin are increasing, particularly in Yucatan Peninsula region(3). Yucatan Peninsula accounts for 30 % of total production from which, 90 % is for international markets(4,5). Honey has specific physicochemical and sensorial traits that respond to a broad diversity of plant species in each region. Approximately 2,400 plant species have been recorded nationally, 600 of which are visited by honey bees and 30 of them are important in honey production(6,7,8).

La Península de Yucatán aporta el 30 % de la producción nacional de miel y aproximadamente el 90 % se destina al mercado internacional(4,5).

Estas mieles poseen características fisicoquímicas y sensoriales específicas debido a que provienen de una gran diversidad de especies nativas propias de la región. Hasta la fecha se han registrado aproximadamente 2,400 especies vegetales, de las cuales 600 son melíferas y 30 de ellas consideradas de gran importancia apícola(6,7,8).

Ninety percent of annual honey production in the region depends on two main nectar sources: Viguiera dentata (sunflower goldeneye; local term is tajonal) from December to February; and Gymnopodium floribundum (dzildzilche; local term is t´sit´silche´) from March to May. Both species bloom during the driest time of year.

During the rainy season, from June to November, a large variety of legumes and vines flower, but they account for only 8 % of the total annual honey harvest in the region(9).

A pesar de la diversidad de especies melíferas existentes, cerca del 90 % de la producción anual de miel en la Península de Yucatán, proviene de dos principales flujos de néctar; floración de tajonal (Viguiera dentata) en los meses de diciembre a febrero y floración de t´sit´silche´ (Gymnopodium floribundum) durante marzo a mayo. Ambas especies florecen en el período de más baja precipitación pluvial.

En el período de junio a noviembre (período de mayor precipitación pluvial) florecen una alta proporción de leguminosas y enredaderas; sin embargo, solamente se cosecha un 8 % del total anual(9).

A widely used method to identify among the plant species from which, a honey has been produced is pollen analysis, based on the specific morphology of the pollen (10-14). However, currently there are a number of different methodologies that can complement melissopalynological analysis.

El método empleado más comúnmente, para distinguir las especies vegetales que dieron origen a una miel, es mediante el análisis palinológico, fundamentado en la morfología particular de cada polen presente en la miel(10-14); sin embargo, existen en la actualidad diferentes metodologías que complementan el análisis melisopalinológico.

Pollen content in honey is extremely low (trace levels), however, it varies depending on the floral abundance in each zone, and their nectar and pollen contribution, which results in the under- or over-representation of some species.

This highlights the need for additional methods that depend less on pollen traces to estimate 490

COMPOSICIÓN BOTÁNICA DE MIELES MEDIANTE qPCR Y ANÁLISIS DE CURVAS DE DISOCIACIÓN

El contenido de polen en las mieles es muy bajo (niveles trazas) pero varía dependiendo de la riqueza floral de cada zona y del aporte de néctar y polen de cada especie vegetal, por lo cual, algunas especies se encuentran sub- o sobre-representadas en el perfil palinológico y se reconoce la necesidad de establecer otras metodologías menos dependientes de las trazas de polen en la miel, como la proteómica(15), la espectroscopia óptica y sensores electrónicos(16) o espectrometría de fluorescencia para estimar parámetros físico-químicos y contenido floral(17), entre otros.

honey physicochemical parameters and botanical content, such as proteomics (15) , optical spectrophotometry and electronic sensors(16), and fluorescence spectrophotometry(17), among others.

An effective method for identifying the botanical source are those based on DNA, suitable for the honey quality regulations used for standardization within the European Union and other countries(18). Defining honey botanical sources with the aim of adding value to the final product requires detection of homologous nucleotide sequences using generic oligonucleotides derived from metabolic genes.

These genes are common to all plant species but have amplification patterns highly specific to each plant family.

Una opción para identificar las especies vegetales presentes en la miel, son los métodos analíticos basados en el ADN; adecuados para la normalización como base para la armonización en la Unión Europea y otros países(18). En este sentido, la definición del origen botánico de las mieles con fines de proporcionar un valor agregado al producto, establece la necesidad de contar con un sistema de detección de secuencias nucleotídicas homólogas, empleando oligonucleótidos genéricos derivados de genes metabólicos que, si bien son afines a todas las especies, también tienen patrones de amplificación muy particulares entre familias de plantas.

The objective of the present study was to develop and validate generic oligonucleotide amplification system using quantitative PCR and SYBR® Green, as well as dissociation curve analysis, in order to characterize the plant species and to identify pollen sources in honey production from the Yucatan Peninsula.

MATERIAL AND METHODS Honey samples. Ten honeycombs with at least 80 % operculation were collected from the apiary at the Mocochá Experimental Station (21°07’N, 89°26’W; 10 m asl) of the National Institute of Forestry, Agricultural and Livestock Research (Instituto Nacional de Investigaciónes Forestales, Agrícolas y Pecuarias – INIFAP) during different flowering cycles. Honey was extracted from the honeycombs using a stainless steel extractor. The extractor was washed with water and dried with 70 % alcohol to prevent contamination between honey samples. After extraction, each honey sample was filtered and stored at room temperature in polyethylene terephthalate (PET) containers. All samples were sent to the Vegetal Tissue Culture and Genetic Engineering Laboratory at the Bajío Experimental Station (INIFAP). Five samples were collected during the 2013 season (M-1, M-3, M-4, M-7

Este estudio se centró en el desarrollo y validación de sistemas de amplificación de oligonucleótidos genéricos por PCR cuantitativo (qPCR) empleando SYBR-Green y análisis de las curvas de disociación, para la caracterización de especies de plantas de importancia apícola en la península de Yucatán presentes en la miel a través del polen, como una herramienta para identificar el origen botánico de las mieles.

MATERIAL Y MÉTODOS Muestras de miel. Diez panales con al menos el 80 % de operculado se colectaron del apiario del Campo Experimental Mocochá, Yucatán, ubicado en km 1.5 carretera Mocochá-ex Hacienda Carolina, a 21º 07’ LN y 89º 26’ LO, a 10 msnm, durante los diferentes ciclos de 491

Alejandra Vanessa Castillo Cázares, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):489-505

floración que se presentan en la región. Los panales se llevaron al laboratorio para extraer individualmente la miel utilizando un extractor de acero inoxidable, el cual se lavó y secó con agua y alcohol al 70% para evitar contaminaciones entre muestras. Las muestras se filtraron y almacenaron a temperatura ambiente en frascos de polietileno tereftalato (PET) para su posterior envío al laboratorio de Cultivo de Tejidos Vegetales e Ingeniería Genética, en el Campo Experimental Bajío del INIFAP. Se obtuvieron cinco muestras de miel (M-1, M-3, M-4, M-7 y M-8) del ciclo apícola 2013 y cinco (M-11, M-12, M-13, M-14 y M-15) del ciclo 2014. Para tener de referencia el origen floral de las mieles, se realizó el análisis palinológico de cada muestra.

and M-8) and five samples during the 2014 season (M-11, M-12, M-13, M-14 and M-15).

Palynology analyses were done of each sample to generate floral origin reference data.

Melissopalynological analysis. The honey samples were acetolyzed following Louveaux(19).

Acetolyzed pollen grains identified in the honeys were fixed on slides with glycerinated gelatin.

Grain structural characteristics (e.g. shape, size, openings and structural elements) were analyzed under microscope (Motic BA 410) with an image analyzer. Based on their characteristics, pollen grains were classified and identified using the published literature(20).

Plant Material. Leaves of five plant species known as the most important in honey production in the region were collected: Viguiera dentata (flowers December to February); Gymnopodium floribundum (flowers February to April); Piscidia piscipula (fishpoison tree; locally known as ja´bin) (flowers from March to April); Acacia angustissima (prairie acacia; locally known as xáax) (flowers from June to August); and Mimosa bahamensis (Bahama mimosa; locally known as sak káatsim) (flowers from July to November).

Análisis melisopalinológico. Las mieles se acetolizaron de acuerdo al método reportado por Louveaux (19) . Los gránulos de polen acetolizados se montaron en portaobjetos con gelatina glicerinada y se observaron sus características estructurales como forma, tamaño, aberturas y elementos estructurales utilizando un microscopio Motic BA 410 provisto de un analizador de imágenes. Los gránulos de polen se clasificaron e identificaron de acuerdo a las referencias publicadas por Palacios et al(20).

DNA extraction. Plant DNA extraction was done using a commercial kit (DNeasy Plant Mini; Qiagen®) following manufacturer instructions.

Honey samples DNA was extracted from 50 g of honey per sample. This amount was distributed evenly among four 50 mL tubes (NALGEN ®), approximately 30 mL doubledistilled sterile water added to each, and incubated in water bath at 40 °C for 15 min.

Each tube was then agitated by inversion, and centrifuged at 10,000 xg for 15 min until a sediment (i.e. pollen traces) settled. Once pollen traces were obtained, the pollen DNA extraction was performed using protocol published by the European Union Federal Office of Consumer Protection and Food Safety (2011), and modified by the Vegetal Tissue Culture and Genetic Engineering Laboratory. DNA concentration ranged from 40 to 200 ng/L, depending on pollen content.

Material Vegetal. Se recolectó en los alrededores del apiario del Campo Experimental Mocochá, hojas de cinco especies de importancia apícola; Viguiera dentata (tajonal) (florece diciembre a febrero), Gymonopodium floribundum (t´sit´silche´) (florece febrero a abril), Piscidia piscipula (ja´bin) (florece marzo a abril), Acacia angustissima (xáax x) (florece junio a agosto) y Mimosa bahamensis (sak káatsim) (florece julio a noviembre), para su análisis molecular y utilizarlo como referencia de cada especie.

Extracción de ADN. La extracción de ADN de plantas se realizó empleando el kit comercial DNeasy Plant Mini (Qiagen®), siguiendo la metodología descrita por el proveedor. La extracción de ADN de miel se realizó empleando 50 g de miel por cada muestra distribuyéndose 492

COMPOSICIÓN BOTÁNICA DE MIELES MEDIANTE qPCR Y ANÁLISIS DE CURVAS DE DISOCIACIÓN

en 4 tubos de 50 ml (NALGEN®), se agregaron aproximadamente 30 ml de agua doble destilada-estéril, y se incubó en baño María a 40 ºC durante 15 min. Posteriormente cada tubo se agitó por inversión y se centrifugó a 10,000 xg por 15 min, hasta obtener un sedimento (trazas de polen). A partir de este punto se siguió el protocolo de extracción de ADN de trazas de polen en miel publicado por la Oficina Federal de Protección al Consumidor y Seguridad Alimentaria de la Unión Europea (2011), con modificación en el laboratorio de Cultivo de Tejidos Vegetales e Ingeniería Genética del Campo Experimental Bajío del INIFAP. La concentración de ADN osciló entre 40 y 200 ng/L, dependiendo del contenido de polen por muestra de miel.

Primers. Seven previously published consensus sequence primers were used to establish plant species amplification patterns (18), and then to identify these amplification patterns and their dissociation curves in the honey samples: 1) non-coding tRNA-Leu chloroplastic DNA sequence of trnL (UAA) intron, consensus of 19 species including algae, bryophytes, pteridophytes, gymnosperms and angiosperms(18,21) (Plant 1); 2) nested Plant 1 sequence (Plant nest) (18); 3) canola and sunflower actin (Act) (18) ; 4) sunflower profilin (Helli-all) (18) ; 5) canola lipase (Brass-lip) (18) ; 6) sorghum, rice and rye alcohol dehydrogenase (Adh1) (18) ; and 7) cotton, pepper, tomato, potato and tobacco 3-hydroxymethyl glutaryl CoA (Hmg2)(18). qPCR Amplification. SYBR ® Green system amplification was done with the following reaction buffer: 1X Fast Master mix SYBR® Green buffer (Applied Biosystems No. Cat. 4385612); 150 nM generic marker derived primers; and 100 ng DNA. Amplification conditions (equipment: ABI PRISM 7000, Applied Biosystems) were: 1 cycle at 95 °C for 20 sec (pre-denaturation); 40 cycles at 95 °C for 3 sec (denaturation); and 1 cycle at 60 °C for 30 sec (alignment and extension).

After amplification, a dissociation curve (fusion temperature curve [Tm]) analysis was run to verify the presence of specific and non-specific products according to the fusion temperature of each reaction(22,23). Each plant and honey DNA sample was amplified in triplicate to establish amplification pattern consistency.

Iniciadores. Se utilizaron siete iniciadores de secuencias consenso publicadas previamente por Laube et al(18) para establecer los patrones de amplificación de especies vegetales, y posteriormente identificar estos patrones de amplificación y sus curvas de disociación en las muestras de miel: 1) secuencia no codificante de DNA cloroplástico tRNA-Leu de cloroplasto trnL (UAA) intrón consenso de 19 especies incluyendo algas, briofitas, pteridofitas, gimnospermas y angiospermas(18,21) (Plant 1), 2) secuencia anidada de Plant 1 (Plant nest)(18), 3) Actina de canola y girasol (Act)(18), 4) Profilina de girasol (Helli-all)(18), 5) Lipasa de canola (Brass-lip)(18), 6) Alcohol deshidrogenasa de sorgo, arroz y centeno (Adh1)(18) y 7) 3-hidroxi metilglutaril CoA de algodón, chile, tomate, papa y tabaco (Hmg2)(18).

In order to verify homogeneous DNA concentrations TaqMan® 18S (human18s rRNA No. Cat. 4319413E, Applied Biosystems) commercial probe was used as internal control, together with the TaqMan® Universal PCR Master Mix II with UNG (No. Cat. 4440038, Applied Biosystems) mixture. Reaction elements without DNA template were used as a negative control.

Amplificación qPCR. La amplificación se realizó empleando el sistema SYBR Green a través de la siguiente mezcla de reacción: buffer Fast Master mix SYBR Green (Applied Biosystems No. Cat. 4385612) 1X, iniciadores derivados de los marcadores genéricos (150 nM) y ADN (100 ng). Las condiciones de amplificación requeridas para el equipo ABI PRISM 7000 (Applied Biosystems) fueron 1 ciclo a 95 °C por 20 seg (pre-desnaturalización), seguido de 40 ciclos a 95 °C durante 3 seg (desnaturalización) y 60 °C

RESULTS The internal control (18S) amplification curves validated the standard DNA concentration and 493

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Figura 1. Curvas de amplificación qPCR del gen constitutivo 18S (control interno) de ADN de plantas (Piscidia piscipula, Gymnopodium floribundum, Viguiera dentata, Mimosa bahamensis y Acacia angustissima) (Software 7000 SDS v 1.2.3, Applied Biosystems)

por 30 seg (alineación y extensión). Al finalizar la amplificación se realizó un análisis de las curvas de disociación (curva de temperatura de fusión (Tm)) para verificar la presencia de productos específicos e inespecíficos según la temperatura de fusión que posean(22,23). Cada muestra de ADN de planta y de miel se amplificó por triplicado para establecer la consistencia del patrón de amplificación.

Figure 1. qPCR amplification curves for the 18S constitutive gene (internal control) of plant DNA (Piscidia piscipula, Gymnopodium floribundum, Viguiera dentata, Mimosa bahamensis and Acacia angustissima) (7000 SDS v 1.2.3 software, Applied Biosystems)

Como control interno para verificar concentraciones homogéneas se utilizó la sonda comercial TaqMan 18s (human18s rRNA No. Cat. 4319413E Applied Biosystems) utilizando la mezcla TaqMan Universal PCR Master Mix II with UNG (No. Cat. 4440038 Applied Biosystems). El control negativo consistió de los elementos de reacción sin ADN molde.

P. piscipula, G. floribundum, V. dentata, M. bahamensis y A.

NTC

RESULTADOS Las curvas de amplificación del control interno (18S) validaron la calidad la concentración de ADN estándar para el desarrollo de las reacciones subsecuentes con los iniciadores de genes metabólicos genéricos. La concentración establecida fue de 50 ng/reacción, presentando amplificación entre los ciclos 17 y 20, teniendo menor diferencia de separación entre cada una de las réplicas, incrementando la confiabilidad de homogeneidad de una reacción a otra (Figura 1).

quality for executing the following reactions with the generic metabolic gene primers. The established concentration was 50 ng/reaction, which resulted in amplification between cycles 17 and 20, the least amount of separation between replicates, increasing reliability among reactions (Figure 1).

Amplificación de genes genéricos en especies vegetales melíferas El iniciador Plant 1 mostró evidencia de amplificación en todas las muestras de ADN de plantas, no así para el control negativo sin ADN molde (Figura 2A). La amplificación con los iniciadores Plant nest también mostró amplificación en todas las especies; sin embargo, se observó un diferencial en los ciclos de amplificación entre las diferentes especies, es decir, la secuencia de iniciadores de Plant nest demostró tener mayor similitud en las especies M. bahamensis , G. floribundum y A. angustissima que en P. piscipula y V. dentata (Figura 2B).

Amplification of generic genes in studied plant species Primer Plant 1 exhibited amplification in all the plant DNA samples, but not in the negative control (Figure 2A). Amplification of the Plant nest primer was also observed in all five species.

However, differences in amplification cycles were present between different species; that is, Plant nest primer exhibited greater similarity with M. bahamensis, G. floribundum and A. angustissima than with P. piscipula and V. dentata (Figure 2B).

494

COMPOSICIÓN BOTÁNICA DE MIELES MEDIANTE qPCR Y ANÁLISIS DE CURVAS DE DISOCIACIÓN

Los iniciadores del gen Actina, Bras-lip y Helliall evidenciaron amplificación en todas las muestras de ADN de plantas en un rango de ciclos diferenciales (Figura 2C, 2D y 2F). Con los iniciadores Hmg2 se observó una amplificación para las muestras de plantas M. bahamensis, V. dentata, G. floribundum y A. angustissima, mientras que P. piscipula no

Primers Act, Brass-Lip and Helli-all amplified in all plant DNA samples in a range of different cycles (Figure 2C, 2D AND 2F). Primer Hmg2 amplified in M. bahamensis, V. dentata, G. floribundum and A. angustissima, but did not amplified in P. piscipula (Figura 2E). No amplification was observed with the Adh1 primers in any of the five studied plant species.

Figura 2. Curvas de amplificación qPCR de ADN de plantas (V. dentata, G. floribundum, P. piscipula, A. angustissima y M. bahamensis) con el sistema SYBR Green. Iniciadores A) Plant 1; B) Plant nest; C) Actina; D) Brasslip; E) HMG; F) Helli-all. NTC control negativo sin ADN (Software 7000 SDS v 1.2.3, Applied Biosystems) Figure 2. qPCR amplification curves for the five studied plant species (Piscidia piscipula, Gymnopodium floribundum, Viguiera dentata, Mimosa bahamensis and Acacia angustissima) using the SYBR® Green system. Primers: A) Plant 1; B) Plant nest; C) Actin; D) Brass-lip; E) Hmg2; and F) Helli-all. NTC = negative control without DNA (7000 SDS v 1.2.3 software, Applied Biosystems) P. piscipula

G. floribundum M. bahamensis

A. angustissima

M. bahamensis

V. dentata

A. angustissima

G. floribundum

P. piscipula V. dentata

NTC

A

NTC

B G. floribundum y V. dentata

P. piscipula y M. bahamensis A. angustissima

G. floribundum

A. angustissima M. bahamensis

V. dentata NTC

NTC P. piscipula

D

C V. dentata M. bahamensis

M. bahamensis V. dentata G. floribundum y P. piscipula

G. floribundum A. angustissima

A. angustissima P. piscipula NTC

E

F

495

NTC

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mostró amplificación (Figura 2E). Finalmente, no se observó evidencia de amplificación con los iniciadores Adh1 de alcohol deshidrogenasa en ninguna de las especies de planta bajo estudio.

PCR amplification product and dissociation curve analysis in plant species A single curve for each species was observed in the analysis of dissociation curves derived from the Plant 1 amplification, when compared to the fluorescence derivative (maximum curve peak corresponded to product fusion temperature - Tm). Variation below the curve was associated with the number of gene copies in each species (Figure 3A). Temperature and fluorescence values also varied between species with the Plant nest primer and single dissociation curves for each of the five plant species were observed (Figure 3C). This confirms that use of Plant nest reduced the spectrum of similarity between species, making detection more accurate. However, even though all five species showed amplification, the negative control amplified as well. This non-specific amplification may have been caused by primer dimer formation, which made Plant nest primer unsuitable for this purpose.

Análisis de curvas de disociación de los productos de amplificación en especies florales En las curvas de disociación derivadas de la amplificación con iniciadores Plant 1 se observó un producto específico para cada una de las especies, respecto a la derivada de fluorescencia (el pico máximo de la curva correspondiente a la temperatura de fusión (Tm) del producto) con una variación en las áreas bajo la curva asociado al número de copias del gen en cada una de las especies (Figura 3A). Al igual que Plant 1, cuando se empleó el iniciador Plant nest, la temperatura y el valor de la fluorescencia variaron entre las especies; observándose un producto específico en las curvas de disociación para las cinco especies de plantas (Figura 3C).

De esto se confirma que Plant nest reduce el espectro de similitud entre las especies, haciendo más precisa la detección. Sin embargo, es de notar que aun cuando hay amplificación en todas las especies, el control negativo (sin ADN molde) también presentó amplificación, lo que establece un fenómeno de amplificación inespecífica derivado posiblemente de formación de dímeros entre los iniciadores eliminando la posibilidad de emplear al iniciador Plant nest.

Dissociation curves obtained with Act primer exhibited a single product in all five plant species, with variations in temperature and fluorescence. This eliminates the possibility of crossed amplification (Figure 3E). Brass-lip primer on the other hand, gave single products for M. bahamensis and A. angustissima (Figure 3G). Curves for G. floribundum, V. dentata and P. piscipula exhibited two or more non-specific curves due to the non-specific binding of the primer to the genome sequences in these three species.

Los resultados de la amplificación empleando los iniciadores Act del gen actina, muestran que las curvas de disociación muestran un solo producto en todas las especies con variantes en la temperatura y fluorescencia, eliminando así las posibilidades de amplificación cruzada (Figura 3E).

When using Hmg2 primers single curves were observed for A. angustissima and G. floribundum (Figure 3I). The fluorescence values produced for Hmg2 gene were relatively lower than the other genes, reducing the size of the area below the curve. This may have been a result of a considerably lower number of Hmg2 gene copies in the plant species under study, even though there was specificity in the sequences.

En la curvas de disociación para el iniciador Brass-lip, las especies que obtuvieron un producto específico fueron M. bahamensis y A. angustissima (Figura 3G). Las muestras G. floribundum , V. dentata y P. piscipula presentaron dos o más productos inespecíficos,

Finally, Helli-all primers produced single curves for G. floribundum and V. dentata (Figure 3K).

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COMPOSICIÓN BOTÁNICA DE MIELES MEDIANTE qPCR Y ANÁLISIS DE CURVAS DE DISOCIACIÓN

Figura 3.

Comparación del patrón de curvas de disociación producto de la amplificación con iniciadores de genes genéricos en plantas A: Cloroplasto trnL (UAA) intrón (Plant 1); C: Cloroplasto trnL (UAA) intrón (Plant nest); E: Actina (Act); G: Lipasa (Bras lip); I: 3-hidroxi metilglutaril CoA (Hmg2); K: Profilina (Helli all) y mieles B: Cloroplasto trnL (UAA) intrón (Plant 1); D: Cloroplasto trnL (UAA) intrón (Plant nest); F: Actina (Act); H: Lipasa (Bras lip); J: 3-hidroxi metilglutaril CoA (Hmg2); L: Profilina (Helli all) (Software 7000 SDS v 1.2.3, Applied Biosystems)

Figure 3.

Comparison of dissociation curve patterns of amplification products generated with five generic gene plant primers in plant species and honey samples. Plant species: A) Chloroplast trnL (UAA) intron (Plant 1); C) Chloroplast trnL (UAA) intron (Plant nest); E) Actin (Act); G) Lipase (Brass lip); I) 3-hidroxymethyl glutaryl CoA (Hmg2); and K) Profilin (Helli all). Honey samples: B) Chloroplast trnL (UAA) intron (Plant 1); D) Chloroplast trnL (UAA) intron (Plant nest); F) Actin (Act); H) Lipase (Brass lip); J) 3-hidroxymethyl glutaryl CoA (Hmg2); and L) Profilin (Helli all) (7000 SDS v 1.2.3 software, Applied Biosystems) A. angustissima

V. dentata P. piscipula

A. angustissima G. floribundum

G. floribundum M. bahamensis

M. bahamensis P. piscipula

V. dentata

NTC

NTC

A

C M-14 y M-15

M-12

M-1

M- 4 M-14 M-13

M-4, M-7, M-8 y M-12

M-7 M-3 y M-13

M-3

M-11 y M-1 M-15

M-11

NTC

NTC

M-8

B a

D

A. angustissima

M. bahamensis

A. angustissima

V. dentata G. floribundum

P. piscipula

M. bahamensis

NTC

NTC

E

G

M-3

M-3

M-1 M-8 NTC, M-1, M-7, M-12, M-13, M-14 y M-15 NTC F

H G. floribundum

G. floribundum

V. dentata

A. angustissima

NTC I

K M-14 M-3 M-4

M-3

M-15

M-13

NTC J

L

497

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esto derivado de la unión no específica del iniciador a las secuencias en los genomas de estas especies de plantas.

Fusion temperature values differed for M. bahamensis, P. piscipula and A. angustissima, and non-specific or single curves were recorded for these species.

La curva de disociación obtenida en la amplificación con los iniciadores Hmg2 se observó un producto específico para A. angustissima y G. floribundum (Figura 3I). Se observó que con este iniciador los valores de fluorescencia son comparativamente más bajos que con los otros genes, haciendo que el área bajo la curva sea menor, esto puede ser debido a que el número de copias del gen Hmg2 es considerablemente menor en las especies de plantas estudiadas aun cuando hay especificidad en sus secuencias.

PCR amplification product and dissociation curve analysis in honey samples After analyzing the dissociation curves for the studied plant species, the dissociation curves derived from honey samples DNA amplification were analyzed and compared to the plant curves. Similarly to plant species, no amplification was observed with the Adh1 primer in all honey samples. This confirms that graminea species (i.e. grasses and cereals) were not part of the botanical composition of the studied honey samples. All the honey DNA samples exhibited amplification with the Plant 1 primer, although, based on the dissociation curves, no single product was generated in any of the honey samples (Figure 3B).

Finalmente, en las curvas de disociación obtenidas al amplificar con los iniciadores Helliall, se observó un producto específico para la especie G. floribundum y V. dentata (Figura 3K). Las muestras de M. bahamensis, P. piscipula y A. angustissima presentaron un perfil de desnaturalización diferente (valores de temperatura de fusión distintas) mostrando productos de amplificación inespecíficos.

The same held true for the Plant nest primers where amplification was observed in all honey samples, but no single dissociation curves obtained. Negative control also exhibited amplification, indicating formation of dimers between primers and thus eliminating the possibility of using these primers for accurate detection (Figure 3D).

Análisis de curvas de disociación de los productos de amplificación en ADN de miel Una vez realizado el análisis de las curvas de disociación de las especies melíferas, se analizaron y compararon las curvas de disociación derivadas de los productos de amplificación de ADN de muestras de miel (datos no mostrados).

Act primer produced amplification in all honey samples. In the dissociation curve analysis, sample M-1 exhibited a specific product at 76.9 °C with 0.11 fluorescence, probably due to the presence of V. dentata. Sample M-3 had a specific product at 73.3 °C with 0.13 fluorescence, in this case probably due to the presence of M. bahamensis (Figure 3E). This was confirmed by the palynological analysis, which identified the presence of V. dentata in M-1 and M. bahamensis in M-3.

Nuevamente y al igual que ocurrió en la detección en las especies de planta, no se observó evidencia de amplificación con los iniciadores Adh1 en ninguna muestra de miel.

Una vez más se confirmó que las especies de gramíneas (pastos y cereales), no son parte de la composición taxonómica de las muestras de miel bajo estudio. Con el iniciador Plant 1 del gen cloroplasto trnL (UAA) intrón, se observó amplificación para todas las muestras de ADN de mieles, sin embargo, no se obtuvo un único

Honey samples M-3, M-4, M-8 and M-11 amplified with Brass-lip primers, however, only M-3 and M-8 had a single curve, both at 70.2 °C and 0.5 fluorescence; indicating the presence of M. bahamensis. This agrees with the 498

COMPOSICIÓN BOTÁNICA DE MIELES MEDIANTE qPCR Y ANÁLISIS DE CURVAS DE DISOCIACIÓN

producto para ninguna muestra de miel de acuerdo al análisis de las curvas de disociación (Figura 3B).

palynological analysis, which resulted in 45.3 % M. bahamensis pollen grains presence (Figure 3H).

The curve that defines amplification of A. angustissima DNA was not identified in any of the honey samples, but palynological analysis did identify this species in M-3 (22.2 %) and M-4 (58 %).

El iniciador Plant nest del gen de cloroplasto trnL (UAA) intrón, también mostró amplificación para todas las mieles, asimismo, este iniciador conservó el patrón de curvas de disociación de la amplificación de ADN de todas las plantas coincidiendo con las mieles; sin embargo, el control negativo (sin ADN molde) también mostró amplificación, evidenciando así la formación de dímeros entre iniciadores y eliminando la posibilidad de hacer una detección confiable con estos iniciadores (Figura 3D).

Amplification using the Hmg2 primer was observed in all the honey samples except M-1 and M-8. The curves indicated that honey samples M-3 and M-4 had a single product with curve characteristics (temperature/fluorescence) similar to the curve from G. floribundum DNA amplification, suggesting that these two samples contained pollen from this species. This agrees with the honey collect date, the flowering period of the species and the palynological analysis (Figure 3J). On the other hand, honey samples M-14 and M-15 showed single curves at a higher temperature and fluorescence value than those observed in M-3 and M-4 with the same Hmg2 primer; the resulting curves for these honey samples did not coincide with any of the curves obtained with the Hmg2 primer for plants under analysis.

Cuando se emplearon los iniciadores Act del gen actina se observó amplificación para todas las muestras de miel; sin embargo, en el análisis individual de las curvas de disociación, la muestra de miel M-1 mostró un producto específico a 76.9 ºC con una fluorescencia 0.11, con la probable presencia de la especie V. dentata, mientras que la muestra M-3 obtuvo un producto específico a 73.3 ºC con una fluorescencia de 0.13 con la oportunidad de presencia de M. bahamensis (Figura 3E). Esto se confirmó con el análisis palinológico, el cual indicó la presencia de V. dentata y M. bahamensis en las muestras M-1 y M-3, respectivamente.

The Helli-all primer resulted in amplification of honey samples M-3, M-4, M-7, M-11, M-12, M13 and M-15. M-3 sample showed a single curve that suggested a pattern similar to that of G. floribundum (Figure 3L). This coincides with the result for this sample using the Hmg2 primer, suggesting the presence of this species in this sample (Figure 3J). Sample M-13 exhibited a curve similar to that for V. dentata (Figure 3L).

El iniciador Brass lip que amplifica el gen lipasa mostró amplificación para las mieles M-3, M-4, M-8 y M-11; sin embargo, en el análisis de las curvas de disociación las muestras M-3 y M-8 fueron las muestras que presentaron un solo producto específico a 70.2 ºC y con una fluorescencia de 0.5. Esto indicó la presencia de M. bahamensis coincidiendo en el análisis palinológico encontrando un 45.3 % de gránulos de dicha especie en la muestra (Figura 3H). Es de hacer notar que la curva de disociación que acota la amplificación de ADN de A. angustissima no fue obtenida para ninguna de las mieles, no obstante que mediante el análisis palinológico, esta especie sí se encontró en M-3 (22.2 %) y M-4 (58 %).

DISCUSSION Characterization of floral origin in honeys produced in Mexico using primers from generic metabolic gene consensus sequences and dissociation curve analysis provides new analytical support for melissopalynology as part of an initial detection stage.

SYBR® Green fluorophore tends to adhere to any amplified product, either the target 499

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Cuando se empleó el iniciador Hmg2 del gen 3Hidroximetilglutaril CoA se observó amplificación en todas las muestras de miel excepto en M1 y M8. La curva de disociación indica que las muestras M-3 y M-4 presentaron un producto específico similar en características a la curva de disociación (temperatura/ fluorescencia) de la amplificación de ADN de G. floribundum, sugiriendo que estas dos muestras de miel contienen la especie; coincidiendo con la fecha de colecta de la miel, la floración de esta especie y el análisis palinológico (Figura 3J). Es de resaltar que con el iniciador Hmg2, las muestras de miel M-14 y M-15 muestran presencia de un producto específico a una temperatura mayor y a una fluorescencia también superior a la obtenida en las muestras M-3 y M-4; las características de estas curvas de disociación no tienen precedente en la caracterización de ninguna de las especies melíferas analizadas con este iniciador en el presente trabajo.

sequence or a non specific DNA sequence, adding up all these signals and producing a single amplification curve. The amplification pattern cannot be used directly to determine specificity, but dissociation curve analysis provides information of a specific amplification.

In a dissociation curve, fluorescence decreases gradually as temperature increases (23). By analyzing these dissociation temperature (or fusion) curves, specific products can be identified since curve shape is related to GC (guanine and cytosine) content, and amplicon size and sequence(22).

The seven sets of primers from generic gene sequences used here, generated specific amplification patterns even though these sequences are highly conserved in multiple biological families and different kingdoms. The chloroplast trnL (UAA) intron gene, the base for the Plant 1 and Plant nest primers, amplified the DNA samples from all five studied plants.

However, this result did not agree with the dissociation curve analysis, which showed nonspecificity with the target sequence in the honey samples DNA. One possible explanation is that since pollen is a masculine germinal cell it has low probabilities of containing plastids (cells from the maternal line), thus limiting identification of DNA chloroplastic sequences from honey samples(24). These results contrast with Laube et al(18), who established that this multicopy sequence found in the chloroplast gene was adequate for detecting low DNA levels in plants and is therefore apt for detecting plant DNA in honey.

La amplificación con los iniciadores Helli-all que codifican al gen profilina se obtuvo para las muestras de miel M-3, M-4, M-7, M-11, M-12, M-13, M-15. La curva de disociación mostró presencia de un producto específico para la miel M-3 similar al patrón obtenido de la curva de la especie G. floribundum (Figura 3L). Este resultado coincide y ratifica al obtenido con el iniciador Hmg2 donde se sugiere la presencia de esta misma especie (Figuras 3J). Por su parte la muestra de miel M-13 mostró una curva de disociación semejante al patrón de la curva de disociación de la especie V. dentata (Figura 3L).

Amplification and dissociation curve analysis with Act primer identified V. dentata in honey sample M-1 and M. bahamensis in sample M-3. Viguiera dentata blooms between December and January, which coincides with the collect date of sample M-1 (24 January 2013), and the palynological analysis (7.5 % V. dentata). This proportion of pollen in honey sample M-1 indicates “minor important pollen” according to the International Apiculture Botanical Commission (Comisión Internacional Botánica Apícola)(19). However, the

DISCUSIÓN La identificación del origen floral de las mieles producidas en México por medio de la utilización de iniciadores provenientes de secuencias consenso de genes metabólicos genéricos y el análisis con curvas de disociación establecen una nueva posibilidad de apoyo a la melisopalinología en una primera etapa de detección cualitativa.

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COMPOSICIÓN BOTÁNICA DE MIELES MEDIANTE qPCR Y ANÁLISIS DE CURVAS DE DISOCIACIÓN

El fluoróforo SYBR® Green suele adherirse a cualquier producto amplificado sea éste el producto blanco o no-blanco, y todas estas señales se suman produciendo una sola curva de amplificación, por lo que el patrón de amplificación no puede ser empleado directamente para determinar especificidad. Para establecer esta especificidad es conveniente realizar un análisis curvas de disociación. En una curva de disociación la fluorescencia decrece de forma gradual a medida que aumenta la temperatura(23). Mediante el análisis de las curvas de la temperatura de disociación (curvas de fusión) es posible identificar productos específicos, cuya forma se relaciona con el contenido de GC (guanina y citosina), tamaño de los amplicones y la secuencia de los mismos(22).

fact that the Act primer detected such low levels of pollen content indicates that this primer is highly efficient; being difficult to detect these amounts using traditional methods. Two species were detected in the M-3 sample, M. bahamensis (Act and Brass-lip) and G. floribundum (Hmg2 and Helli-all). Nonetheless, it was classified as a M. bahamensis monofloral because this species accounted for 65 % of the pollen grains, making it the predominant pollen in the melissopalynological analysis. Its dominance in this sample coincides with this species’ flowering period and the collect date of honey sample. Brass-lip primer confirmed the presence of M. bahamensis in M-8 with fusion temperatures similar to those for this species, but the area below the curve was less than that detected for M-3, indicating a lower pollen content.

De los siete pares de iniciadores provenientes de secuencias de genes genéricos, fue interesante observar los diferentes patrones de amplificación aun cuando estas secuencias son altamente conservadas en múltiples organismos de familias y reinos divergentes. En un primer análisis se establece que el gen Cloroplasto trnL (UAA) intrón, que conformó la base para el diseño de los iniciadores Plant 1 y Plant nest, amplifican en las muestras de ADN de las cinco especies de plantas bajo estudio; sin embargo, este resultado no concuerda cuando las muestras de miel son sometidas a escrutinio de sus curvas de disociación, al mostrar inespecificidad de la secuencia blanco con las contenidas en las muestras de ADN extraídas de miel. Una posible explicación es que el polen al ser una célula germinal masculina tiene muy bajas probabilidades de contener plastidios (células de herencia materna) limitando así la identificación de secuencias cloroplásticas en ADN proveniente de las muestras de miel(24).

Lo anterior contrasta con lo publicado por Laube et al(18), quienes afirman que esta secuencia multicopia en cloroplasto fue adecuada para la detección de bajos niveles de ADN en plantas, siendo aplicable para la detección de ADN de plantas en la miel.

Both Hmg2 and Helli-all primers confirmed the presence of G. floribundum in honey sample M-3. This validates the presence of this species in this honey sample, as well as identifying two generic metabolic genes that produce consistent results, providing additional primers for verification of honey botanical source. Although these genes come from distant plant families (Asteraceae for Helli-all, and Solanaceae for Hmg2), there may be high sequence similarity between the profilin (Helli-all) and 3-hydroxylmethyl glutaryl CoA (Hmg2) genes and their homologues in G. floribundum. For instance, profilin (PRF4) from the Arabidopsis profilins family exhibit greater similarity to the profilins from other species than to the other three Arabidopsis profilins (PRF1, PRF2, PRF3)(25). At the amino acid level, PRF4 was 78.6 to 82.4 % identical to the pollenspecific profilins of monocotyledons such as Zea mays (corn), Phleum pratense (Timothy grass), Betula verrucosa (silver birch), Nicotiana tabacum (tobacco) and Triticum aestivum (wheat).

Hmg2 showed a single dissociation curve in honey samples M-14 and M-15, however, this specific product was not observed in any of the studied plant species; its temperature in the dissociation curves was far higher than those 501

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Durante el análisis con el iniciador Act del gen actina, se encontró la presencia de V. dentata en la miel M-1 y M. bahamensis en la miel M-3.

La especie V. dentata se produce entre el mes de diciembre y enero coincidiendo con la fecha de colecta (24/01/2013) de la muestra M-1 y con el análisis palinológico, mediante el cual se encontró un porcentaje del 7.5 % de la especie.

El porcentaje de polen de esta especie encontrado en la miel se considera como “polen minoritario importante” de acuerdo a la Comisión Internacional Botánica Apícola(19); sin embargo, el hecho que el iniciador Act del gen actina lo haya detectado es muy positivo, ya que podría identificarse dicha especie en muy bajos porcentajes difíciles de detectar por el método tradicional. La miel M-3 de la cual se detectaron dos especies M. bahamensis (Act y Brass-lip) y G. floribundum (Hmg2 y Helli-all) se clasificó como monofloral de la especie M. bahamensis, ya que los gránulos se encontraron en un porcentaje del 65 % considerado como “polen predominante” por el análisis melisopalinológico, coincidiendo con la fecha de floración de la especie y la de colecta de la miel. De manera similar, Brass lip confirmó la presencia de M. bahamensis en la muestra M-8 con temperaturas de fusión similares a las obtenidas para la especie; pero con un área bajo la curva inferior a M-3 indicando contenidos bajos de esta especie.

for the five plant species. These two honey samples were collected at the end of the flowering period of the principal plant species used in honey production. The sequence similarity of these primers are probably associated with secondary species in this cycle such as Mimosa pudica, Acacia gaumeri, Bursera simaruba, Pithecellobium albicans, Senna pallida, Guazuma ulmifolia, Lysiloma latisiliquum and Leucaena leucocephala, among others.

Overall, the most frequent species in the studied honey samples were V. dentata, G. floribundum and M. bahamensis, which bloom for the longest periods among the five analyzed plant species.

Acacia angustissima and P. piscipula were not detected in any of the honey samples, most likely because they bloom for only a very short period during the flowering season.

The results indicate that amplification patterns were successfully established for the five studied plant species based on their florescence derivatives.

These patterns could then be compared to the patterns detected in honey samples for pollen source identification. Three of the main species present during the season of honey production were identified. Four of the genes (profilin, lipase, 3-hydroxylmethylglutaryl CoA, and actin) contained useful sequences for plant species identification based on amplification patterns which were then validated on honey samples to estimate the presence of one or more plant species.

Los iniciadores Hmg2 y Helli-all confirmaron la presencia de G. floribundum en la muestra M-3, corroborando no solo la presencia de la especie en la muestra de miel, sino que además se reportan dos genes metabólicos genéricos que son consistentes en los resultados, proporcionando con esto iniciadores adicionales de verificación. Es interesante notar que si bien estos dos genes provienen de familias distantes (Asteraceae en el caso del iniciador Helli-all y Solanaceae, en el caso de Hmg2), es muy posible que haya una alta similaridad de secuencias entre los genes profilina (Helli-all) y 3-hidroxi metilglutaril CoA (Hmg2) con sus contrapartes homólogas en G. floribundum. En este sentido de acuerdo con Huang et al(25)

None of the five plant species were identified in samples M-7, M-11 and M-12, even though the samples were collected during these species’ flowering period. This was confirmed by the palynological analysis results in which Asteraceae, Malvaceae and Fabaceae species were identified. Similarly, honey samples M-14 and M-15, which exhibited a distinct amplification pattern possibly related to species not included in the present analysis, showed the presence of Lysiloma bahamensis, Mimosa pudica and Acacia gaumeri after the palynological.

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COMPOSICIÓN BOTÁNICA DE MIELES MEDIANTE qPCR Y ANÁLISIS DE CURVAS DE DISOCIACIÓN

una de las profilinas que conforman parte de la familia de profilinas de Arabidopsis (PRF4) presentó mayor similitud con otras especies que con las otras tres profilinas de Arabidopsis (PRF1, PRF2, PRF3). A nivel aminoácido PRF4 fue 78.6 a 82.4 % idéntica a profilinas de polenespecífico de monocotiledóneas como Zea mays (maíz), Phleum pratense (hierba timotea), Betula verrucosa (abedul blanco), Nicotiana tabacum (tabaco) y Triticum aestivum (trigo).

In the present results, V. dentata was identified by the genes actin and profilin, M. bahamensis by the genes actin and lipase, and G. floribundum by the genes Hmg2 and profilin.

Acacia angustissima was detected via palynological analysis at very low percentages in honey samples M-4 (6.2 %), M-8 (2.0 %) and M-12 (0.5 %). These levels were probably below the detection limit of the markers used in the genetic analysis.

La muestras de miel M-14 y M-15 amplificaron el gen 3-hidroxi metil glutaril CoA (Hmg2); sin embargo, se trata de un producto específico que no se observó en la amplificación de ninguna de las especies estudiadas por tener temperatura muy superior a la obtenida para las otras especies en el análisis de las curvas de disociación; además es importante resaltar que estas muestras fueron colectadas al final del periodo de producción de las principales especies florales de importancia apícola, por lo que se considera que la similitud de estos iniciadores está asociada a otras especies secundarias encontradas en el mismo ciclo, como Mimosa pudica, Acacia gaumeri, Bursera simaruba, Pithecellobium albicans, Senna pallida, Guazuma ulmifolia, Lysiloma latisiliquum y Leucaena leucocephala, entre otras.

Use of primers other than those used in the present analysis, with a broad similarity in metabolic function, could help to establish amplification patterns for P. piscipula and A. angustissima. In addition, design of new gene amplification primers that do not amplify any of the studied plant species or honey samples (e.g.

Adh1) could be part of a strategy to identify other plant species on the Yucatan Peninsula.

CONCLUSIONS AND IMPLICATIONS The amplification results as well as the analysis of the dissociation curves for the studied plant species and honey samples, demonstrated that a single gene could be used to detect more than one species (e.g. actin and profilin) in the same sample. Two different genes can also detect the same species in the same sample (e.g. actin and lipase for M. bahamensis, Hmg2 and profilin for G. floribundum), thus confirming and reinforcing detection results. Finally, actin and profilin gene sequences linked to metabolic activity of cell wall function can independently identify the same species (e.g.

V. dentata) in honey samples harvested at different times. The detection system presented here, using DNA amplification with generic gene consensus sequences, is an effective protocol that can support melissopalynology analysis in identifying pollen content of specific plant species in honey.

En general, las especies que mostraron mayor frecuencia en las muestras de miel fueron V. dentata (tajonal), G. floribundum (t´sit´silche´) y M. bahamensis (sak káatzim), estas tres especies tienen presencia floral por más tiempo a lo largo del año; mientras que A. angustissima (xáax x) y P. piscipula (ja´bin) no presentaron evidencia de presencia en ninguna muestra de miel, debido probablemente a que estas especies florecen por periodos muy cortos en la temporada de floración.

De acuerdo con nuestros resultados fue posible establecer el patrón de amplificación de las cinco especies bajo estudio de acuerdo a la derivada de la fluorescencia en cada producto de amplificación, y con ello comparar el patrón obtenido para cada una de las mieles estudiadas.

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En este sentido se obtuvo evidencia de la presencia de tres de las especies de mayor importancia en el ciclo apícola. De esto observamos que los genes profilina, lipasa, 3-hidroxi metilglutaril CoA y en mayor medida actina, están conformados de secuencias útiles para identificar patrones de amplificación en cada especie y compararlas con las obtenidas en mieles para una aproximación de la posible presencia de una o más especies.

de especies, que pudieran establecer el patrón de amplificación e identificación de Piscidia piscipula (ja´bin) y Acacia angustissima (xáax x). Asimismo, el diseño de nuevos iniciadores para la amplificación de genes que no amplificaron para ninguna especie o muestra de miel como el caso de Adh1, podrá establecer una estrategia para la identificación de especies importantes de la Península de Yucatán.

Se encontró que, aun cuando las muestras de miel se cosecharon dentro de los periodos de floración de las cinco especies estudiadas, no se detectó la presencia de dichas especies vegetales en las muestras de miel M-7, M-11 y M-12, confirmando dichos resultados con los análisis palinológicos, donde se observaron diferentes especies de Asteraceae, Malvaceae y Fabaceae principalmente. Por otra parte, aún cuando las muestras M-14 y M-15 no indican la presencia de alguna de las cinco especies bajo estudio, demostraron tener un patrón de amplificación diferente y posiblemente relacionado con especies no incluidas en nuestro análisis, concordando con los análisis palinológicos, ya que en dichas muestras de miel se detectaron especies como Lysiloma bahamensis (tzalam), Mimosa pudica (xmuuts´) y Acacia gaumeri (box káatsim), entre las mas importantes.

CONCLUSIONES E IMPLICACIONES Los resultados de amplificación y posterior comparación de curvas de disociación de plantas y muestras de miel, establecen que un solo gen puede detectar más de una especie (actina y profilina), asimismo, dos genes diferentes en función pueden detectar la misma especie en una misma muestra (actina y lipasa para M. bahamensis y Hmg y profilina para G. floribundum), confirmando y reforzando con ello los resultados de detección. Por otro lado, secuencias de genes ligados entre si, por su actividad metabólica en pared celular (actina y profilina), identificaron independientemente la misma especie (V. dentata) en muestras de miel de cosechas diferentes. De esta manera se puede establecer que este sistema basado en detección por amplificación de ADN empleando secuencias consenso de genes genéricos, constituye un nuevo protocolo de apoyo a la melisopalinología para identificar contenido de especies.

La especie V. dentata fue identificada por los genes actina y proflina, M. bahamensis por los genes actina y lipasa; y G. floribundum por los genes Hmg2 y profilina. Es importante mencionar que la especie A. angustissima se detectó por palinología en las mieles M-4, M-8, y M-12 en muy bajos porcentajes (6.2, 2.0 y 0.5 % respectivamente) lo cual probablemente estuvo debajo del límite de detección de los marcadores utilizados.

LITERATURA CITADA

Finalmente, para la caracterización de las especies endémicas que no fueron detectadas por los iniciadores diseñados de secuencias consenso de genes metabólicos generales, se emplearán otros genes con características de amplia similitud en función metabólica a través 504

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Bradbear, N. Bees and their role in forest livelihoods. A Guide to the services provided by bees and the sustainable harvesting, processing and marketing of their products. NonWood Forest Products 19, Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO), Rome. 2009.

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Alejandra Vanessa Castillo Cรกzares, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):489-505

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TIPOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN DE APICULTORES DEL ESTADO RevDEMex MORELOS, Cienc Pecu MÉXICO 2016;7(4):507-524

Tipología y caracterización de apicultores del estado de Morelos, México Typology and characterization of beekeepers in the State of Morelos, Mexico Alejandra Vélez Izquierdoa, José Antonio Espinosa Garcíaa, Rómulo Amaro Gutiérrezb, Miguel Enrique Arechavaleta Velascoa

RESUMEN El objetivo fue caracterizar los tipos de productores apícolas que existen en el estado de Morelos, México con base al uso de componentes tecnológicos (CT) y de factores sociales, económicos y productivos, con el fin de generar información para el diseño de recomendaciones de apoyo a la apicultura. Se diseñó y aplicó un cuestionario a una muestra de 116 unidades de producción apícola (UPA) de donde se obtuvo información socioeconómica y de uso de CT de manejo, genética, alimentación y sanidad, de la cual se definieron 18 variables originales y seis índices tecnológicos, con las que se obtuvo la estratificación de los apicultores aplicando métodos multivariados. Para la caracterización y comparación de los grupos resultantes se realizó un análisis de varianza bajo un modelo completamente aleatorio para las variables continuas y una prueba de homogeneidad para las variables categóricas. Se detectaron cuatro factores que explican el 70 % de la variación y que por las cargas factoriales de las variables analizadas se llamaron: 1) capacidad productiva de la UPA, 2) estatus sanitario de la UPA, 3) capacidades del apicultor y 4) gestión de la UPA. Se identificaron tres tipos de apicultores; pequeños con nivel tecnológico bajo (55 %), grandes con nivel tecnológico intermedio (9 %) y medianos con nivel tecnológico intermedio (35 %). La tipología que se obtuvo puede ser útil para generar políticas públicas diferenciadas que incrementen el uso de innovaciones tecnológicas que incidan en una mayor eficiencia y productividad de las unidades de producción apícola.

PALABRAS CLAVE: Apicultura, Estratificación, Componente tecnológico, Índices tecnológicos.

ABSTRACT The objective of this study was to characterize the types of beekeepers in the state of Morelos, México, based on the use of technology components (TC), and socioeconomic and productive factors in order to generate information to design recommendations to support beekeeping. A questionnaire was designed and applied to a sample of 116 beekeeping units, socioeconomic data and information about TC for colony management, genetics, nutrition and health were obtained, from these information 18 original variables, and 6 technological index were defined and used to stratify the beekeeping productive units (BPU) applying multivariate methods using principal component and cluster analyses. To characterize and compare the resulting beekeeper groups an analysis of variance under a completely random model for continuous variables and a homogeneity test for categorical variables were performed to detect differences between groups. Four factors were detected that explain 70 % of the variance, and because of the factorial load of the variables analyzed, the factors were named as: 1) Productive capacity of the BPU, 2) Health status of the BPU, 3) Beekeeper capacities and 4) Management of the BPU. Three types of beekeepers were identified; small beekeepers with low technological level (55 %), large beekeepers with intermediate technological level (9 %) and medium beekeepers with intermediate technological level (35 %). The typology obtained may be useful to generate differentiated public policies to increase the use of technological innovations to improve the efficiency and productivity of the beekeeping units.

KEY WORDS: Apiculture, Stratification, Technological component, Technological index.

Recibido el 7 de agosto de 2015. Aceptado el 26 de octubre de 2015. a

Centro Nacional de Investigación Disciplinaria en Fisiología y Mejoramiento Animal. Instituto Nacional de Investigaciones, Forestales, Agrícolas y Pecuarias.

Querétaro, México. arechavaleta.miguel@inifap.gob.mx. Correspondencia al cuarto autor.

b

Campo Experimental Zacatepec. CIR Pacifico Sur. INIFAP. México.

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Alejandra Vélez Izquierdo, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):507-524

INTRODUCCIÓN

INTRODUCTION

La apicultura es la explotación racional de las abejas (Apis mellifera L.), para la producción de miel, polen, jalea real, cera y propóleo, así como para el uso de las abejas para la polinización de cultivos agrícolas(1). México es uno de los principales productores y exportadores de miel en el mundo, cuya actividad se realiza en todo el territorio nacional, donde existen 41,000 apicultores y 1.9 millones de colonias de abejas(2). Durante el periodo comprendido entre 1980 y 2013, la producción promedio anual de miel fue de 58,182 t, con un rendimiento promedio anual de 29.8 kg por colmena(2). En México existen cinco regiones apícolas: Norte, Altiplano, Golfo, Costa del Pacífico y Península de Yucatán(3), siendo esta última la más importante, durante el periodo de 1980 a 2013 aportó el 34 % de la de producción de miel nacional; la segunda región en importancia es el Altiplano que contribuyó en este mismo periodo con el 24 % de la producción nacional(2).

Beekeeping is the rational exploitation of honey bees (Apis mellifera L.), for the production of honey, pollen, royal jelly, wax, and propolis, and for the use of honey bees for crop pollination (1) . Mexico is one of the main producers and exporters of honey in the world.

Bee-keeping is performed in all the national territory and in the country exist 41,000 beekeepers and 1.9 million colonies(2). During the period of 1980 to 2013, the average annual honey production was 58,182 t, with an average annual yield per hive of 29.8 kg(2). Mexico, is divided in five beekeeping regions: North, HighPlateau, Gulf, Pacific coast and Yucatan Peninsula(3). The Yucatan peninsula region is the most important since it contributed with 34 % of the national honey production during the period of 1980 to 2013; followed by the High-Plateau region which is the second region in importance with 24 % of the national honey production during the same period(2).

Morelos es uno de los estados que integran la región del altiplano, aunque sólo aporta el 2 % de la producción nacional de miel, la apicultura es una de las actividades primarias de mayor importancia en la entidad, que tiene un gran arraigo en la población y se practica en todo el estado, bajo diversas condiciones agroclimáticas y sistemas de producción, características que sitúan a Morelos como un modelo para el estudio de la apicultura. En la entidad existen 700 unidades de producción apícola(2) y Morelos es un importante productor de abejas reinas.

Morelos is one of the states located in the High-Plateau region; although it only contributes with 2 % of the national honey production, beekeeping is one of main primary activities in the state, that has a long tradition among the population and that is performed through all the State, under different climatic conditions and different production systems, characteristics that place Morelos as a model for the study of beekeeping. In Morelos exist 700 beekeeping production units(2) and the state is a major producer of honey bee queens.

Si bien la producción de miel y otros productos apícolas, dependen en buena medida de las condiciones agroecológicas, también influyen en su producción aspectos sociales, económicos y tecnológicos de los productores, así como sus sistemas de producción, por lo que es necesario estudiar estos aspectos para entender cómo es que influyen en los procesos productivos, y para generar información que apoye la toma de decisiones que contribuyan al desarrollo de esta actividad. Existe una amplia gama de métodos

The production of honey and other honey bee products, largely depend on the ecological conditions, however their production is also affected by the social, economic and technological characteristics of the beekeepers, and by their production systems. Therefore, it is necessary to study these characteristics to understand how they influence the production processes and to generate information to support the decisions for the development of this activity. There is a wide range of methods 508

TIPOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN DE APICULTORES DEL ESTADO DE MORELOS, MÉXICO

y técnicas para caracterizar y clasificar los sistemas de producción agrícolas y pecuarios, entre los que sobresalen los multivariados, tales como el análisis de componentes principales, el análisis de factores(4) y el análisis de conglomerados(5).

and techniques to characterize and classify agricultural and livestock production systems, the multivariate methods, such as the principal component analysis, the factorial analysis(4) and the cluster analysis(5), stand out among other methods.

Existen pocos estudios sobre los sistemas de producción apícola en México. En un estudio sociológico de la apicultura en la Península de Yucatán, los autores documentaron la lógica de subsistencia de esta actividad (6). En otro estudio (7) se analizó la importancia socioeconómica de la cadena productiva y del proceso comercial de la miel en México; en este estudio se identificó la problemática de los diferentes eslabones que integran la cadena utilizando la teoría de comercio interregional.

En el estado de Jalisco (8) se realizó una caracterización de los apicultores, mediante un muestreo aleatorio y la estimación de estadísticas básicas, identificándose cinco estratos de productores.

There are few studies about beekeeping production systems in Mexico. In a sociological study of beekeeping in the Yucatan Peninsula, the authors documented the logic of subsistence of this activity(6). In another study(7) that was a conducted in the state of Yucatan the socioeconomic importance of the productive chain and the commercial process of honey in Mexico was analyzed; this study identified the problems of the different links of the chain using the interregional commerce theory. In the State of Jalisco (8) a study identified five types of beekeepers, using a random sample of producers and the estimation of basic statistics.

Multivariate methods for socio-economic and technological characterization of beekeeping have not been conducted in Mexico, like those conducted in Sao Paulo(9) and Ceará, Brazil(1).

En México no se han realizado estudios en donde se apliquen métodos multivariados para la caracterización socioeconómica y tecnológica de la apicultura, como los realizados en Sao Paulo(9) y Ceará(1), Brasil.

Therefore, the objective of this study was to characterize the types of beekeepers that exist in the State of Morelos based on the use of technological components, social factors, economic factors and production factors, in order to generate information to design recommendations in support of beekeeping.

Con base en lo anterior, el objetivo de este estudio fue caracterizar los tipos de productores apícolas que existen en el estado de Morelos en base al uso de componentes tecnológicos, factores sociales, económicos y productivos, con objeto de generar información para el diseño de recomendaciones de apoyo a la apicultura.

MATERIAL AND METHODS The study was conducted in the State of Morelos, which is located between 19° 07' 51' and 18° 19' 53" N and 99° 29' 37' and 98° 37' 59" W; the humid warm climate predominates in the state, with average annual temperature of 21.5 °C and average annual rainfall of 900 mm(2).

MATERIAL Y MÉTODOS El estudio se realizó en el estado de Morelos, que se localiza entre los 19º 07’ 51’’ y 18º 19’ 53’’ N y los 99º 29’ 37’’ y 98º 37’ 59’’ O; en la entidad predomina el clima cálido subhúmedo, con temperatura media de 21.5 ºC y precipitación media anual de 900 mm(2).

A questionnaire was designed and applied in 2012 to a sample of 116 beekeepers that was obtained from a population of 700 production

Se diseñó y aplicó un cuestionario en el año 2012 a una muestra de 116 apicultores que se 509

Alejandra Vélez Izquierdo, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):507-524

obtuvo de una población de 700 unidades de producción registradas en el estado en la base de datos del sistema de trazabilidad de miel del Servicio Nacional de Sanidad, Inocuidad y Calidad Agroalimentaria (10). El tamaño de muestra se estimó aplicando la siguiente fórmula para poblaciones finitas(1): n=

units registered in the state in the honey traceability system database of the National Service for Health, Food Safety and Food Quality(10). The sample size was estimated by applying the following formula for finite populations(1): n=

z 2 pqN d 2 (N-1) +z2pq

Where: n is the sample size; z is the value of Z in the table of standard normal distribution for a confidence of 95%; p is the estimator of the proportion of the characteristic investigated in the universe (p= 0.50); q is 1-p (q= 0.5); N is the number of beekeepers registered in honey traceability database and d is the sampling error (d= 0.05).

En donde: n es el tamaño de muestra; z es el valor de Z en la tabla de distribución normal estándar para una confianza del 95%; p es el estimador de la proporción de la característica investigada en el universo (p=0.50); q es 1–p (q=0.5); N es el número de apicultores registrados en el padrón de trazabilidad de miel y d corresponde al error muestral (d= 0.05).

The questionnaire had two sections: I) General and socio-economic data of the beekeeper and II) Practices and technologies by area (general management, specialized management, genetics, nutrition and health), from where 16 original variables were obtained (Table 1) that were used to build six synthetic variables as technological indices for each area (Table 2).

El cuestionario estuvo integrado por dos apartados: I) datos generales y socioeconómicos del apicultor y II) prácticas y tecnologías por área zootécnica (manejo general, manejo especializado, genética, alimentación y sanidad), de donde se obtuvieron 16 variables originales (Cuadro 1), a partir de las cuales se construyeron seis variables sintéticas como índices tecnológicos por área zootécnica (Cuadro 2).

The indexes were built using the methodology proposed by De Freitas and Pinheiro(1), each practice and technology took the value of 1 or 0, which indicates if the producer applied it or not. The following is the formula that was used to build the indexes:

Para construir los índices se aplicó la metodología propuesta por De Freitas y Pinheiro(1), en donde cada práctica y tecnología tomó el valor de 1 o 0, que indica si el productor la realiza o no. A continuación se describe la fórmula que se utilizó: I ij =



z 2 pqN d 2 (N-1) +z2pq

I ij =

 in ij   i...n n

n

 in

  ij

i...n

Where Iij is the technological index of the area i for the beekeeper j, in is the sum that each producer obtains based on the number of practices and technologies that he applies and i...n is the maximum sum of the n practices or technologies that a beekeeper j, can perform by area i. The values of the calculated indices are within the following interval 0I ij 1.

En donde Iij es el índice tecnológico del área zootécnica i para el apicultor j siendo in la suma real que el productor obtiene de acuerdo al número de prácticas y tecnologías que realiza y i...n es la suma máxima de las n prácticas o tecnologías que un apicultor j, puede realizar por área zootécnica i. Los valores de los índices calculados se encuentran dentro del siguiente intervalo 0I ij 1.

A total technological index IT j was also calculated by applying the following formula: 510

TIPOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN DE APICULTORES DEL ESTADO DE MORELOS, MÉXICO

También se calculó un índice tecnológico total ITj, aplicando la siguiente fórmula:

5 IT j =

I

ij

i=1

5

IT j =

I

ij

The total index value is within the following range 0IT j 5.

i=1

El valor para el índice total se encuentra dentro del siguiente intervalo 0IT j 5.

To stratify the beekeepers a multivariate analysis was performed using a factorial analysis by principal components, hierarchical clustering and K-means clustering in three steps. To select the variables, the quality, availability and relevance criteria was considered and the results of an analysis of correlation between the 22 variables included (9,11,12). The factorial analysis by principal components without rotation was used to reduce the number of quantitative variables (Table 1), through the construction of factors that explain the greater proportion of the variance in the global analysis (9,13) . The hierarchical clustering analysis, based on the Ward algorithm(14,15) to find the cut-off point in the dendrogram in graphic form, was used to identify the number of groups among the beekeepers (Figure 1), this analysis was complemented by K-means clustering(15,16) for better identification of the groups. The variables used were the factors obtained in the principal components factorial analysis that were standardized with the mean and standard deviation. Statistical analyses were performed with JMP® 4.0 (SAS Institute).

Para estratificar a los apicultores se realizó un análisis multivariado utilizando un análisis factorial por componentes principales, conglomerados jerárquicos y de K-medias, en tres pasos. Para la selección de las variables, se utilizaron los criterios de calidad, disponibilidad y relevancia, así como un análisis de correlación entre las 22 variables analizadas (11,9,12). El análisis factorial por componentes principales sin rotar, se utilizó para reducir el número de variables cuantitativas (Cuadro 1), mediante la construcción de factores que expliquen la mayor varianza en el análisis global (9,13) . El análisis de conglomerados jerárquico, se utilizó para identificar el número de grupos de apicultores de forma gráfica, basado en el algoritmo de Ward(14,15) para encontrar el punto de corte en el dendrograma (Figura 1) y se complementó con un análisis de conglomerados de K-medias (16,15) para una mejor identificación de los grupos. Las variables utilizadas fueron los factores obtenidos en el análisis factorial por componentes principales, y se estandarizaron con la media y desviación estándar. Los análisis estadísticos se realizaron con el programa estadístico JMP® 4.0 (SAS Institute).

To characterize and compare the beekeeper groups, the means and standard deviation were estimated for the quantitative variables and an analysis of variance under a complete random model was performed to detect differences between groups; for the qualitative variables the frequencies were calculated and a homogeneity test was performed in order to identify differences between groups of beekeepers(12).

Para la caracterización y comparación de los grupos de apicultores resultantes se calcularon las medias y desviaciones estándar para las variables cuantitativas, y se realizó un análisis de varianza bajo un modelo completamente aleatorio para detectar diferencias entre grupos, mientras que para las variables cualitativas se calcularon las frecuencias y se realizó una prueba de homogeneidad con objeto de identificar diferencias entre los grupos de productores(12).

RESULTS Typology of beekeepers Based on the matrix of correlations of the 22 variables included (Tables 1 and 2), the 11 511

Alejandra Vélez Izquierdo, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):507-524

quantitative variables that had the highest correlations were selected, and with these variables the multivariate analysis was conducted. From the factorial analysis four factors were extracted that presented values greater than 1, based on the latent root criteria(12), these four factors explain 70.6 %

RESULTADOS Tipología de los apicultores En base a la matriz de correlaciones de las 22 variables incluidas (Cuadros 1 y 2), se seleccionaron las 11 variables cuantitativas que tuvieron las correlaciones más altas y con ellas

Cuadro 1. Variables sociales y económicas utilizadas para la caracterización y tipología de los apicultores Table 1. Social and economic variables used for the characterization and typology of the beekeepers Type of variable

Social*

Economic*

Quantitative

Age (years) Education (years complished)

Number of hives Number of apiaries

Years of experience Number of hives for honey production Dependents under 18 yr old Dependents above18 yr old Number of family jobs (wage) Number of jobs outside the family (wage) Qualitative

Gender: male and female Reading & writing: yes, no.

Belongs to an Association: yes, no

Performs other agricultural activities: yes, no Performs other economic activities: fixed wage, eventual wage, own business, none.

Contribution of the beekeeping activity to income: > 50%, > 50% but < 100%, only source of income

Cuadro 2. Variables tecnológicas sintéticas utilizadas para la caracterización y tipología de los apicultores Table 2. Synthetic technological variables used for the characterization and typology of the beekeepers Synthetic variables

Technology or activities integrating the variable

Basic management index

1) Participation in the National System of Beekeeping Identification, 2) Hive inspection, 3) Hive space management, 4) Honey harvest, 5) Repair of frames, 6) Repair of hives, 7) Bee yards cleaning, 8) Comb wax replacement, 9) Queen replacement.

Specialized management index

1) Hive identification, 2) Productive records, 3) Economic records, 4) Splitting colonies, 5) Comb replacement, 6) Pollen production 7) Propolis production, 8) Royal jelly production, 9) Weight of honey, 10) Wax foundation production, 11) Foundation in frames, 12) Panting honey producing plants.

Genetic index

1) Queens’ replacement with own queen production, 2) Queens’ replacement with queens produced in the state, 3) Queens’ replacement with queens produced by producers certified

by SAGARPA, 4) Application of breeding program.

Nutrition index

1) Feed for maintenance, 2) Feed for stimulus.

Health index

1) Pest control, 2) Varroosis control, 3) Diseases control, 4) Participation in campaign against varroosis.

Total

Sum of the above indices.

512

TIPOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN DE APICULTORES DEL ESTADO DE MORELOS, MÉXICO

se llevó a cabo el análisis multivariado. A partir del análisis factorial se extrajeron cuatro factores, que presentaron valores propios mayores a 1, en base al criterio de raíz latente(12), y que explican el 70.6 % de la variación total de las variables originales. La carga factorial que cada variable tiene en el factor extraído con valores superiores al 0.50, permitieron identificar las variables asociadas a dicho factor y con ello asignarle una interpretación empírica y darle un nombre físico.

of the total variation of the original variables.

The factorial weight that each variable has on the extracted factors with values higher than the 0.50, were used to identify the variables associated with each factor and were used to assign an empirical interpretation and a physical name.

Factor 1 has a high correlation with the size of the production unit, and with the genetic, basic management and nutrition indexes (Table 3), so it was called productive capacity of the beekeeping production unit; it is important to notice that this new variable explains 31.4 % of the variance of the 11 studied variables, therefore the factor 1 is the factor that has more weight in the analysis, and the one that better explains the differences between the beekeepers groups.

El factor 1 tiene una correlación elevada con el inventario apícola, y con los índices de genética, manejo básico y alimentación (Cuadro 3), por ello se le llamó capacidad productiva de la unidad de producción apícola, es importante señalar que esta nueva variable explica el 31.4 % de la varianza de las 11 variables estudiadas, por lo tanto el factor 1 es el que más influye en el análisis, y como consecuencia el que mejor explica las diferencias entre los distintos grupos de apicultores.

Factor 2 has a high correlation with the health index (Table 3), this index is composed by beekeeping practices to prevent and control pests and diseases, and therefore it was called health status of beekeeping production unit and explains 15.3 % of the variance.

El factor 2 presenta una alta correlación con el índice de sanidad (Cuadro 3), que a su vez está compuesto por prácticas para prevenir y controlar a las plagas y enfermedades, por lo

Factor 3 shows a high correlation with the social characteristics of the beekeeper, including the

Cuadro 3. Cargas factoriales de las variables que componen los factores definidos para los apicultores Table 3. Factorial weights of the variables that compose the factors defined for beekeepers Variable

Factor 1

Factor 2

Factor 3

Factor 4

Age Education level Years in beekeeping Number of hives Number of apiaries Number of hives for honey Basic management index Specialized management index Genetic index Nutrition index Health index Explained variance, %

0.028282 -0.284736 0.476040 0.899082 0.805872 0.856389 0.530641 0.071152 0.558310 0.583880 -0.137073 31.4

0.401365 0.308079 0.286626 0.283464 0.340130 0.192566 -0.528156 0.256225 -0.262621 -0.422619 0.718817 15.3

0.742654 0.624361 0.625079 -0.191861 -0.211053 -0.221047 0.040679 0.102458 0.077422 -0.110761 -0.205051 13.9

-0.158781 -0.218710 -0.228556 0.017053 0.009307 0.016766 0.264997 0.906578 -0.100430 -0.243412 -0.050337 9.9

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tanto se le llamó estatus sanitario de la unidad de producción apícola y éste explica el 15.3 % de la varianza.

age, education level and beekeeping years of experience (Table 3), these characteristics define the ability to produce of the beekeeping unit, so it was called the beekeeper capacities, this factor explains 13.9 % of variance.

El factor 3 presenta una alta correlación con las características sociales del apicultor, como edad, escolaridad y años de experiencia en la apicultura (Cuadro 3), lo que permite definir la habilidad para producir de la unidad de producción, por lo tanto se le llamó capacidades del apicultor; este factor explica el 13.9 % de varianza.

Finally, factor 4 has a high correlation with the specialized management index (Table 3), which is composed of variables associated with the management of the unit, such as implementation of productive records, planning, and post-harvest handling, therefore it was called the management of the beekeeping production unit and explains 9.9 % of the variance.

Finalmente, el factor 4 presenta una alta correlación con el índice de manejo especializado (Cuadro 3), el cual está integrado por variables asociadas a la gestión de la empresa, como implementación de registros reproductivos, planeación y manejo postcosecha, por ello se le llamó gestión de la unidad de producción apícola y explica el 9.9 % de la variación.

The information of these four factors was incorporated to the clustering analysis to identify the groups of beekeepers; the hierarchical analysis identified three types of beekeepers in graphic form (Figure 1). This data was used to set the number of clusters in the k-means analysis; the results of the analyses indicate that there are three groups of producers and

La información de los factores mencionados previamente se integró al análisis de

Figura 1. Dendrograma de apicultores del estado de Morelos, México Figure 1. Dendrogram from beekeepers of the State of Morelos, Mexico

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TIPOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN DE APICULTORES DEL ESTADO DE MORELOS, MÉXICO

conglomerados para identificar los grupos de apicultores; el análisis jerárquico que se realizó permitió identificar tres tipos de apicultores de forma gráfica (Figura 1). Este dato se utilizó para fijar el número de conglomerados a obtener en el análisis de k-medias; los resultados de este análisis indican que existen tres grupos de productores y el número de apicultores que integran cada grupo son 64 (55 %), 10 (9 %) y 41 (35 %) para los grupos 1, 2 y 3 respectivamente.

the number of beekeepers comprising each group were 64 (55 %), 10 (9 %) and 41 (35 %) for groups 1, 2 and 3 respectively.

To assign a name to each group, it was taken as reference, both, the number of hives and the technological level measured by the total technological index of the beekeeping unit.

Group 1 is composed by small beekeepers with low technological level (G1), group 2 is composed by large beekeeping units with intermediate technological level (G2) and group 3 are medium size beekeepers with intermediate technological level (G3) (Table 4).

Para asignarle un nombre a cada grupo se tomó como referencia el número de colmenas y el nivel tecnológico, valorado por el índice tecnológico total de la unidad de producción. El grupo 1 está compuesto por apicultores pequeños con nivel tecnológico bajo (G1), el grupo 2 lo conforman apicultores grandes con nivel tecnológico intermedio (G2) y el grupo 3

Characterization by type of beekeeper Once, the types of beekeepers were defined, they were characterized based on the factors previously defined to identify the particularities

Cuadro 4. Media desviación estándar de las variables utilizadas para la caracterización de los apicultores Table 4. Mean ± standard deviation of the variables used for the characterization of the beekeepers

Factors

Variables

1. Productive capacity of the beekeeping unit

Number of hives, Number of apiaries, Number of hives for honey production Basic handling index Genetic index Nutrition index

2. Health status of the beekeeping unit

Health index

3. Beekeeper capacities

Age, yr Education, yr Expirience

4. Management of the beekeeping unit

Specialized handling index

Total technological index Productivity, kg of honey/hive

Small with low technological level G1

Large with medium technological level G2

82.7±53.1 c 3.4±2.1 c

413.2±189.0 19.8±11.2

78.3±51.7 c 0.70±0.14 c 0.24±0.09 b 0.52±0.11b 0.62±0.15 49.7±12.3 9.0±4.7 15.5±9.5

a

a

a a

a

a

47.1±8.8 9.0 ±4.7 22.2±10.0

0.5±0.1

a

2.6±0.3 14.5±8.8

abc Values with different supercript differ (P<0.05).

515

151.8±92.2 5.5±3.0

308.6±6.0 a 0.80±0.12 b 0.29±0.10 b 0.81±0.25 a 0.68±0.12

Medium with intermediate technological level G3

a

b b

148.4±90.0 b 0.90±0.06 a 0.44±0.22 a 0.93±0.19 a 0.44±0.23 a

a

44.2±12.6 7.0±5.6 19.0±11.0

0.6±0.1

a

0.5±0.1

a

b

3.2±0.3

a

3.2±0.3

a

b

19.2±8.9

b

24.4±19.3

a

a

a

a a

b

Alejandra Vélez Izquierdo, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):507-524

son apicultores medianos con nivel tecnológico intermedio (G3), (Cuadro 4).

of each type of beekeeping production unit, as it has done in other production systems(18).

From the six variables that comprise Factor 1 productive capacity of the beekeeping unit, statistical differences were found in four characteristics (P<0.01) between the three types of producers, and in two variables, at least one of the groups is different from the other two (P<0.05) (Table 4).

Caracterización por tipo de apicultor Una vez definidos los tipos de apicultores, se procedió a caracterizarlos en base a los factores definidos previamente, para identificar las particularidades de cada tipo de unidad de producción apícola, como se ha realizado en otros sistemas de producción(18).

Analyzing the three technological index that integrate Factor 1, it is observed that the producers of the group G1 have lower averages, and this situation has a direct relation with the productivity of the unit of beekeeping production measured as the annual average honey yield per colony (Table 4).

De las seis variables que integran el Factor 1 capacidad productiva de la unidad de producción apícola, en cuatro se presentan diferencias (P<0.01) entre los tres tipos de productores, y en dos variables al menos uno de los grupos es diferente de los otros dos (P<0.05) (Cuadro 4).

Al analizar los tres índices tecnológicos que integran el Factor 1, se observa que los productores del grupo G1 presentan los promedios más bajos, y esta situación guarda una relación directa con la productividad de la unidad de producción apícola medida como la producción promedio anual de miel por colonia de abejas.

Differences were found between the three groups for the basic management index (F= 43.8, DF=2, 113; P<0.01). However the values above 0.7 of the three groups of producers for this index, indicate that most of the beekeepers perform the activities or use the technologies included in this index (Table 4). Differences were found between the groups of beekeepers in three of the activities or technologies of the index. The results of the analysis indicate that hive space management is not distributed evenly among the three groups (Xi 2=9.4; n=116; P<0.01); the correspondence analysis showed that the beekeepers of the group G3 are associated with performing this activity, the beekeepers of G1 and G2 does not perform it.

It was also found that the activities: repairing hives (Xi2=92.4; n=116; P<0.01), and repairing frames (Xi2=71.6; n=116; P<0.01), are not distributed evenly among groups, the analysis indicates that groups G3 and G2 repair hives and frames, the G1 group does not.

Se encontraron diferencias entre los tres grupos para el índice de manejo básico (F=43.8; gl=2, 113; P<0.01). Sin embargo los valores superiores a 0.7 que presentan los tres grupos de productores para este índice, indican que la mayoría de los apicultores realizan las actividades o utilizan las tecnologías que integran este índice. Se encontraron diferencias entre los grupos de apicultores en tres de las actividades o tecnologías del índice. Los resultados del análisis indican que realizar el manejo de espacio en la colmena no se distribuye en forma homogénea entre los tres grupos (Xi2=9.4; n=116; P<0.01), el análisis de correspondencia mostró que los apicultores del grupo G3 están asociados con llevar a cabo la actividad, mientras que los apicultores del G1 y los del G2 no la realizan. Asimismo, se encontró que las actividades de reparar colmenas (Xi2=92.4; n=116; P<0.01), y reparar bastidores (Xi2=71.6; n=116; P<0.01), tampoco

The values of the genetic index of three groups indicate that the technologies related to this index are performed by a smaller number of beekeepers. Differences were found between the three groups (F=43.8, df=2, 113; P<0.01), the genetics index of the group G3 was 516

TIPOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN DE APICULTORES DEL ESTADO DE MORELOS, MÉXICO

se distribuyen en forma homogénea entre grupos, el análisis indica que los grupos G3 y G2 reparan colmenas y bastidores, mientras que el grupo G1 no lo hace.

significantly higher than the index of groups G1 and G2 (P<0.05) (Table 4). Differences were found between the groups of beekeepers in three of the technologies of the index; the results indicate that replacing queens with queens produced by the beekeeper is not distributed evenly between groups (Xi2= 14.8; n= 116; P<0.01); the correspondence analysis indicates that the groups G2 and G3 are associated with this activity and the group G1 does not. Queen replacement using queens produced in other states is not distributed evenly between groups (Xi2= 6.44; n= 116; P<0.05), the Group G3 is associated with it, while to groups G1 and G2 is not. Having a breeding program in the production unit is not distributed evenly between groups (Xi2= 13.1; n= 116; P<0.01); the correspondence analysis indicates that the groups G2 and G3 are associated with it and the G1 group does not.

Los valores del índice de genética de los tres grupos indican que las tecnologías relacionadas con este índice las realiza un menor número de apicultores. Se encontraron diferencias entre los tres grupos (F=43.8; gl=2, 113; P<0.01), el índice de genética del grupo G3 fue significativamente superior al de los grupos G1 y G2 (P<0.05) (Cuadro 4). Se encontraron diferencias entre los grupos de apicultores en tres de las tecnologías del índice; los resultados indican que llevar a cabo el reemplazo de reinas con reinas producidas por el propio apicultor no se distribuye en forma homogénea entre grupos (Xi2= 14.8; n=116; P<0.01), el análisis de correspondencia indica que los grupos G3 y G2 están asociados con realizar esta actividad, mientras que el grupo G1 no lo hace.

Reemplazar las reinas, con reinas producidas en otros estados no se distribuye en forma homogénea entre grupos (Xi2= 6.44; n=116; P<0.05), el grupo G3 está asociado con realizarlo, mientras que los grupos G1 y G2 con no realizarlo. Asimismo, contar con un sistema de selección y mejoramiento genético en la unidad de producción no se distribuye en forma homogénea entre grupos (Xi2=13.1; n=116; P<0.01), el análisis de correspondencia indica que los grupos G3 y G2 están asociados con llevar a cabo esta actividad y el grupo G1 no la realiza.

Analyzing the nutrition index, shows that there are differences among groups of producers (F= 91.3; df= 2, 113; P<0.01); groups G2 and G3 were higher than the G1 (P<0.05) (Table 4).

Feeding the colonies to stimulate colony growth was not distributed evenly among the groups (Xi2=90.1; n=116; P<0.01), the group G3 gives this type of feeding, the group G2 do it to a lesser extent and the G1 group does not perform this technological practice.

For Factor 2 health status of beekeeping production unit, differences were found among groups of beekeepers in the health index (F= 14.4; df= 2, 113; P<0.01), the index of group 3 was significantly lower than the index of groups G1 and G2 (P<0.05) and no differences were found between these two groups (Table 4). Analyzing the activities of the health index, it was found that pest control is not distributed evenly among the groups (Xi2=46.0; n=116; P<0.01); the groups G1 and G2 control pests, while the G3 beekeepers do not.

Al analizar el índice de alimentación, se observa que existen diferencias entre grupos de productores (F=91.3; gl=2, 113; P<0.01); los grupos G3 y G2 fueron superiores al grupo G1 (P<0.05) (Cuadro 4). Dar alimentación de estímulo a las colonias de abejas no se distribuyó en forma homogénea entre los grupos (Xi2=90.1; n=116; P<0.01), el grupo G3 da este tipo de alimentación, mientras que los apicultores del grupo G2 lo hacen en menor proporción y el grupo G1 no realiza esta práctica tecnológica.

In the case of Factor 3 beekeeper capabilities, no differences were found between groups of producers for the variables included in this 517

Alejandra Vélez Izquierdo, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):507-524

Para el Factor 2 estatus sanitario de la unidad de producción apícola, se encontraron diferencias entre grupos de productores en el índice de sanidad (F=14.4; gl=2, 113; P<0.01), el índice del grupo G3 fue significativamente inferior al de los grupos G1 y G2 (P<0.05) y no se encontraron diferencias entre estos dos grupos (Cuadro 4). Al analizar las actividades que integran el índice de sanidad, se encontró que el control de plagas no se distribuye de forma homogénea entre los grupos (Xi2= 46.0; n= 116; P<0.01); los grupos G1 y G2 controlan las plagas, mientras que los apicultores del G3 no lo hacen.

factor: age of the beekeeper, education level and beekeeping experience.

Factor 4 management of beekeeping production unit, consists of the activities that were used to estimate the specialized management index, no differences among groups were found for this index (F=1.4; df= 2, 113; P<0.05) (Table 4); however, when the activities that comprise this index were analyzed differences were found between groups of producers in six of the activities.

It was found that mobilize colonies for honey production is not distributed evenly among the groups (Xi2=23.6; n=116; P<0.01), the group G3 is associated with mobilizing colonies, while the group G2 do it to a lesser extent, and group G1 does not mobilize colonies.

En el caso del Factor 3 capacidades del apicultor no se encontraron diferencias entre grupos de productores para las variables que componen el factor: edad del apicultor, escolaridad y años de ser apicultor.

Producing wax foundation (Xi2=14.0; n=116; P<0.01) and replacing old honey combs (Xi2= 9.0; n=116; P<0.05) are not distributed evenly between the groups, groups G2 and G3 are associated with these activities and the G1 is not.

El Factor 4 gestión de la unidad de producción apícola, está compuesto por las actividades que se utilizaron para estimar el índice de manejo especializado, en el que no se encontraron diferencias entre grupos (F=1.4; gl=2, 113; P>0.05) (Cuadro 4), sin embargo al analizar las actividades que integran este índice se encontraron diferencias entre los grupos de productores en seis de las actividades.

Planting honey producing plants is an activity that is not done with the same frequency by the beekeepers of the three groups (Xi2=39.6; n=116; P<0.01), the group G1 is associated with doing this activity, while groups G2 and G3 do not.

Se encontró que movilizar colonias para producción de miel no se distribuye en forma homogénea entre los grupos (Xi2=23.6; n=116; P<0.01), el grupo G3 está asociado con movilizar colonias, mientras que los apicultores del grupo G2 lo hacen en menor proporción y el grupo G1 no moviliza colonias.

Also, it was found that the production of royal jelly (Xi2=7.1; n=116; P<0.05) and propolis (Xi2=6.4; n=116; P<0.05) are not distributed evenly between the groups, correspondence analysis indicated that the Group G2 is associated with producing royal jelly and groups G1 and G3 do not produce it, while the group G3 is associated with producing propolis and groups G1 and G2 do not produce it.

Estampar cera (Xi2=14.0; n=116; P<0.01) y sustituir panales viejos (Xi 2 =9.0; n=116; P<0.05) tampoco se distribuye de forma homogénea entre los grupos, los grupos G2 y G3 están asociados con realizar estas actividades y el G1 con no realizarlas.

Finally, it was found that there are differences in the frequency of beekeepers who keep productive records between groups (Xi2=6.5; n=116; P<0.05), the group G3 is associated with this activity and groups G1 and G2 not.

Sembrar plantas nectapoliníferas es una actividad que no realizan con la misma frecuencia los apicultores de los tres grupos 518

TIPOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN DE APICULTORES DEL ESTADO DE MORELOS, MÉXICO

(Xi2=39.6; n=116; P<0.01), el grupo G1 está asociado con hacerlo, mientras que los grupos G2 y G3 no lo hacen.

DISCUSSION The four factors obtained from the factorial analysis explains 71 % of the existing variation between the production units included in the study. This value is considered as acceptable taking into account that in the social sciences is normal to consider solutions that represent 60 % of the total variance(17) and it is higher than the value reported in Argentina, of 68 % when agricultural producers were typified(18).

Asimismo, se encontró que la producción de jalea real (Xi 2 =7.1; n=116; P<0.05) y la producción de propóleo (Xi 2=6.4; n=116; P<0.05) no se distribuyen en forma homogénea entre los grupos, el análisis de correspondencia indicó que el grupo G2 está asociado a producir jalea real y los grupos G1 y G3 no la producen, mientras que el grupo G3 está asociado a producir propóleo y los grupos G1 y G2 no lo producen.

The classification of producers in three categories: small, medium and large, generated by the size of the production unit (number of hives) in this study coincides with the classifications of beekeepers in the State of São Paulo, Brazil, which mention that small beekeepers have 10 to 50 hives, medium beekeepers from 51 to 200 hives and the large beekeepers more than 200 hives(9). However, the classification criteria in two levels, low and intermediate, obtained for the technological level in this study, differs from the classification generated in another study of beekeepers in Mexico (8) , in that study three types of beekeepers were identified: technified, semitechnified and traditional; but our classification coincides with was reported in the State of Ceará, Brazil where beekeepers with low and medium technological level where found(1).

Finalmente, se encontró que existen diferencias en la frecuencia de apicultores que llevan registros productivos entre los grupos (Xi2=6.5; n=116; P<0.05), el grupo G3 está asociado a llevar registros productivos, los grupos G1 y G2 a no llevarlos.

DISCUSIÓN Los cuatro factores explican el 71 % de la variación existente entre las unidades de producción incluidas en el estudio. Este valor es considerado como aceptable tomando en cuenta que para el caso de las ciencias sociales es normal considerar soluciones que representen un 60 % de la varianza total(17) y es superior al reportado en Argentina, de 68 % al tipificar productores agropecuarios(18).

The productive capacity of a company is determined by the stock translated in machinery and equipment, by the capabilities of the staff and the technology used(20). In the case of the beekeeping activity, the investment in machinery and equipment is minimal, so the beehives represent the main investment, so its value is the stock of the beekeeper, therefore the production depends on the number of hives and the technology used in the areas of colony management, nutrition and genetics.

La clasificación de los productores en tres categorías: pequeños, medianos y grandes, generada en este estudio por el tamaño de la unidad de producción (número de colmenas) coincide con la realizada para apicultores del estado de Sao Paulo, Brasil, que menciona que los apicultores pequeños tienen de 10 a 50 colmenas, los medianos de 51 a 200 colmenas y los grandes más de 200 colmenas(9). En cambio el criterio de clasificación por nivel tecnológico en dos niveles: bajo e intermedio, difiere de lo planteado por otro estudio para apicultores en México(8), en donde se indica que existen tres tipos de apicultores:

Analyzing the characteristics of the variables included in Factor 1, three of the variables are related to the size of the production unit; this result coincides with a study in Switzerland(21), 519

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tecnificados, semitecnificados y tradicionales; pero coincide con lo reportado para la apicultura del estado de Ceará, Brasil en donde existen apicultores con nivel tecnológico bajo y medio(1).

where the size of the production unit, measured by the number of colonies was the most important factor that affects honey production.

The use of management practices in beekeeping operations has been evaluated in the State of Ceará, Brazil for sedentary and migratory beekeeping(1); in this study the authors found that the adoption index was 0.59 and 0.61 respectively, these values are smaller than the one found in this study for the three groups of beekeepers identified in the state of Morelos, México.

La capacidad productiva de una empresa está determinada por el stock de capital traducido en maquinaria y equipo, por las capacidades de su personal y por la tecnología empleada(20).

Para el caso de la actividad apícola las inversiones en maquinaria y equipo son mínimas, por ello las colmenas representan la principal inversión, por lo que su valor constituye el stock de capital del apicultor, por ello la producción depende del número de colmenas con que cuenten, así como de la tecnología utilizada, principalmente en las áreas de manejo de las colonias de abejas, alimentación y genética.

Feeding honey bee colonies was evaluated in production units of the humid tropic of Mexico(22); the authors report an adoption index of 0.52, this value is similar to index of 0.52 of the small beekeepers with low technological level (G1) identified in this study, but it is lower than the index of 0.81 of the large beekeepers with intermediate technology level (G2) and the index of 0.93 of the medium beekeepers with intermediate technology level (G3) of 0.93, these results are an indicator of the importance that the producers give to this practice in Morelos.

Al analizar las características de las variables que integran el Factor 1, tres de las variables están relacionadas con el tamaño de la unidad de producción; este resultado coincide con un estudio realizado en Suiza(21), en donde el tamaño de la unidad de producción medido en número de colonias fue el factor que más afecta la producción de miel.

The presence of honeybee diseases and pests is one of the main factors affecting the production of honey and other bee products, the three groups of beekeepers had low values for Factor 2; this differs from what was reported in the humid tropics in Mexico (22), where activities related to pests and diseases control were the most important for the producers.

El uso de prácticas de manejo en explotaciones apícolas ha sido evaluado en el estado de Ceará, Brasil al estudiar la apicultura fija y migratoria(1); en ese estudio los autores encontraron que el índice de adopción fue de 0.59 y 0.61 respectivamente, valores menores al encontrado en este estudio para los tres grupos de apicultores identificados en el estado de Morelos, México.

The beekeeper is the human stock of the beekeeping production unit, and is considered as a facilitator of economic growth and development. The averages for the variables that make up the Factor 3 were similar for the three groups of beekeepers. Several authors(9,22,23) agree on the importance that the age, education level and years of experience in beekeeping as elements that favor or impede the use of innovations. Finding no difference among the three groups of beekeepers for these variables, coincides with what is reported for beekeepers of Uganda(24).

Dar alimentación a las colonias de abejas fue evaluado en unidades de producción apícola del trópico húmedo de México(22); los autores reportan un índice de adopción de 0.52, valor similar al que tienen los apicultores identificados en este estudio como pequeños con nivel tecnológico bajo (G1) de 0.52, pero inferior al de los apicultores grandes con nivel tecnológico intermedio (G2) de 0.81 y al de los apicultores medianos con nivel tecnológico intermedio (G3) de 0.93, lo cual es un indicador de la importancia 520

TIPOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN DE APICULTORES DEL ESTADO DE MORELOS, MÉXICO

que le dan los productores a esta práctica en Morelos.

The average age that the beekeepers of the three groups presented corresponds to the adult stage, which influences the use and adoption of innovations, and it is also an important factor that affects the administrative and technical management of the unit(8). The education level of the beekeepers of groups G1 and G2 correspond to high school education (9 yr) and the education level of the beekeepers of the group G1 corresponds to elementary education and one year of high school (7 yr), these results are similar to those reported in other studies (21,22,24), but differs from what is reported in Saudi Arabia(25), where it was found that 40.7 % of beekeepers had college education level. The experience in the activity represented by the years of being a beekeeper, was higher in the group G2 with an average of 22 yr, followed by group G3 with 19 yr and the beekeepers of group G1 had an average of 15.5 yr. These results coincide with those reported by other authors(8,22,25), and differ from the results in Saudi Arabia and Nigeria(24,26), that reported beekeepers with six or fewer years of experience in beekeeping.

Although the experience in the practice of the activity has no relationship with the adoption of technology(24) it is positively related to honey production(21).

La presencia de enfermedades y plagas en las colonias de abejas es uno de los principales factores que afecta la producción de miel y otros productos de las abejas, los tres grupos de apicultores presentaron valores bajos para el Factor 2; esto difiere de lo reportado en el trópico húmedo en México(22), en donde se encontró que las actividades relacionadas con el control de enfermedades y plagas fueron de las más realizadas por los productores.

El apicultor es el capital humano de la unidad de producción apícola, y es considerado como un factor propiciador de desarrollo y crecimiento económico. Los promedios para las variables que conforman el Factor 3 fueron similares para los tres grupos de apicultores. Diversos autores(23,19,22) coinciden en la importancia que tiene la edad, la escolaridad y los años de experiencia en la apicultura, como elementos que favorecen o impiden el uso de innovaciones.

El no encontrar diferencia entre los tres grupos de apicultores para estas variables, coincide con lo reportado para los apicultores de Uganda(24).

El promedio de edad que presentaron los apicultores de los tres grupos corresponde a la etapa adulta, la que además de estar influyendo en el uso y la adopción de innovaciones, también es un factor importante a considerar en la gestión administrativa y técnica de la unidad de producción(8). El nivel de escolaridad de los apicultores de los grupos G1 y G2 es de educación secundaria (9 años) y el nivel de los apicultores del G1 es de educación primaria y un año de secundaria (7 años), resultados que coinciden con lo reportado en otros estudios(24,21,22), pero diferentes a lo reportado en Arabia Saudita(25), en donde se encontró que el 40.7 % de los apicultores tuvieron estudios de educación superior. La experiencia en la actividad representada por los años de ser apicultor, fue mayor en el grupo G2 con 22 años en promedio, seguida por el grupo G3 con 19 años y por los apicultores del G1 con

The activities related to the Factor 4 involve a greater investment of resources, both economic and human; these activities were used to estimate the index of specialized management, in which there were no differences between groups, however in 6 of the 12 activities that make up the index, differences between the groups of beekeepers were found.

Medium beekeepers with intermediate technology level (G3) mobilize colonies for the production of honey, while large beekeepers with intermediate technology level (G2) do it less frequently and small beekeepers with low technological level (G1) do not mobilize colonies.

This can partly explain the higher productivity measured as the average annual honey yield per colony of beekeepers of group G2 in 521

Alejandra Vélez Izquierdo, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):507-524

15.5 años en promedio. Estos resultados coinciden con lo reportado por otros autores(25,8,22), y difieren de los resultados en Arabia Saudita y Nigeria(24,26), que reportan apicultores con seis o menos años de experiencia en la apicultura. La experiencia en la práctica de la actividad aunque no tiene relación con la adopción de tecnología(24) si está relacionada positivamente con la producción de miel(21).

comparison with the other two groups, mobilizing colonies allows beekeepers to have a higher number of harvests of honey during the year.

The producers of the groups G2 and G3 produce beeswax foundation and replace old combs; the beekeepers of group G1 don´t do these activities, this is consistent with results from other studies that compared the technological level between producers that mobilize colonies and producers that don´t mobilize colonies(1,9).

Las actividades relacionadas con el Factor 4, implican una mayor inversión de recursos para llevarlas a cabo, tanto de capital humano como económico(2); estas actividades se utilizaron para estimar el índice de manejo especializado, en el que no se encontraron diferencias entre grupos, sin embargo en seis de las 12 actividades que componen el índice, sí se encontraron diferencias entre los grupos de apicultores.

Beekeepers of the group G1 grow honey producing plants, while producers of the other two groups don´t, this is due mainly because G1 beekeepers do not mobilize colonies for honey production and these beekeepers try to ensure a source of nectar for their colonies, similar results were reported in Nepal(19).

Los apicultores medianos con nivel tecnológico intermedio (G3) movilizan colonias para la producción de miel, mientras que los apicultores grandes con nivel tecnológico intermedio (G2) lo hacen con menor frecuencia y los apicultores pequeños con nivel tecnológico bajo (G1) no movilizan colonias. Lo anterior puede explicar en parte la mayor productividad medida como la producción promedio anual de miel por colonia de abejas del grupo G2 en comparación con los otros dos grupos, ya que el movilizar colonias permite a los apicultores tener un mayor número de cosechas de miel durante el año que cuando no se realiza esta actividad.

The proportion of beekeepers that produce royal jelly and propolis was higher in groups G2 and G3 respectively, while in the group G1 no beekeepers were found that obtain any of these two products. However the proportion of beekeepers producing royal jelly of the group G2 was low (18 %), as well as the proportion of beekeepers producing propolis of the group G3 (7 %).

Finally the group of medium-sized beekeepers with intermediate technology level (G3) keep productive records more frequently than the beekeepers of the other two groups. Forty nine percent (49 %) of the producers of the G2 group were involved in this activity, which may explain in part the higher productivity measured as the average annual honey production of this group.

Los productores de los grupos G2 y G3 están asociados con estampar cera y sustituir panales viejos, mientras que los del grupo G1 no realizan estas actividades; esto coincide con los resultados de otros estudios en los que se compara el nivel tecnológico entre productores que movilizan y no movilizan colonias(1,19).

CONCLUSIONS AND IMPLICATIONS The use of multivariate analysis allowed to identify three types of beekeepers in Morelos, small with low technological level (55 %), large with intermediate technology level (9 %) and medium with intermediate technology level

Los apicultores del grupo G1 siembran plantas nectapoliniferas, mientras que los productores de los otros dos grupos no lo hacen, esto se debe principalmente a que los apicultores del grupo G1 no movilizan colonias para la 522

TIPOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN DE APICULTORES DEL ESTADO DE MORELOS, MÉXICO

producción de miel y estos buscan asegurar una fuente de néctar para las colonias de abejas, lo anterior es similar a lo reportado en Nepal(19).

(35 %). The variables that were relevant for its stratification were those related to the productive capacity of the beekeeping production unit, such as the size of the production unit (number of hives), the use of technological components for colony management, genetics, nutrition, health and the management of the production unit.

The small beekeepers with low technological level use less technology in colony management, nutrition and genetics than the medium and large beekeepers with intermediate technology level, which has an impact on productivity. There is potential to improve the productivity of the beekeeping units in Morelos, designing policies that promote the use of technology in all three types of producers.

La proporción de productores que producen jalea real y propóleo fue mayor en los grupos G2 y G3 respectivamente, mientras que en el grupo G1 no se encontraron apicultores que obtengan alguno de estos dos productos. Sin embargo la proporción de apicultores que producen jalea real del grupo G2 fue baja (18 %), al igual que la proporción de apicultores que producen propóleo del grupo G3 (7 %).

Finalmente el grupo de apicultores medianos con nivel tecnológico intermedio (G3) llevan registros productivos con mayor frecuencia que los apicultores de los otros dos grupos. El 49 % de los productores del grupo G2 realizan esta actividad, lo que puede explicar en parte la mayor productividad medida como el promedio de producción anual de miel de este grupo.

ACKNOWLEDGMENTS To Jorge Julián Gonzales and Rita Hernández Esponda, for their support to identify and locate the production units. This study was funded with resources of project MOR-2010-C01-148796 awarded to Miguel E. Arechavaleta Velasco by the joint fund CONACYT-State of Morelos.

CONCLUSIONES E IMPLICACIONES El uso de técnicas de análisis multivariado permitió identificar tres tipos de apicultores en Morelos; pequeños con nivel tecnológico bajo, grandes con nivel tecnológico intermedio y medianos con nivel tecnológico intermedio. Las variables que resultaron relevantes para su estratificación fueron las que tienen relación con la capacidad productiva de la unidad de producción apícola, como son el tamaño de la unidad de producción (número de colmenas), el uso de componentes tecnológicos de manejo de la colonia, genética, alimentación, sanidad y la gestión de la unidad de producción. Los apicultores pequeños con nivel tecnológico bajo usan menos tecnología en el manejo, alimentación y genética que los apicultores medianos y grandes con nivel tecnológico intermedio, lo que tiene un impacto en la productividad. Existe potencial para mejorar la productividad de las unidades de producción apícola en Morelos, diseñando políticas que promuevan el uso de tecnología en los tres tipos de productores.

End of english version

AGRADECIMIENTOS Al MVZ. Jorge Julián Gonzales y a la MVZ. Rita Hernández Esponda por el apoyo brindado para identificar y localizar las unidades de producción.

Este estudio fue financiado con recursos del Fondo Mixto CONACYT-Estado de Morelos, a través del proyecto MOR-2010-C01-148796.

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524

CARACTERIZACIÓN DE LA LECHE Y CLASIFICACIÓN DE CALIDAD MEDIANTE Rev Mex Cienc ANÁLISIS Pecu CLUSTER 2016;7(4):525-537

Caracterización de la leche y clasificación de calidad mediante análisis Cluster en sistemas de doble propósito Characterization of milk and quality classification by Cluster analysis in dual purpose systems José Manuel Juárez-Barrientosa, Pablo Díaz-Riveraa, Jesús Rodríguez-Mirandab, Cecilia E. Martínez-Sánchezb, Betsabé Hernández-Santosb, Emmanuel Ramírez-Riveraa, Juan G. Torruco-Ucob, Erasmo Herman-Larab

RESUMEN Debido a la falta de información sobre la calidad de la leche y la heterogeneidad en los sistemas de doble propósito del trópico mexicano, la capacitación no se destina a los grupos que la requieren. Por lo tanto el objetivo de este estudio fue caracterizar la leche de estos sistemas, compararla con las normas de referencia y relacionarla con las prácticas de manejo. Además de proponer una metodología para identificar los grupos que requieren acciones de intervención. Se evaluó la composición fisicoquímica y microbiológica en 192 muestras de leche cruda en siete localidades. Se determinó el efecto de las prácticas de manejo sobre las características de la leche mediante análisis de varianza. Se aplicó un análisis cluster para agrupar las muestras con base en el contenido de grasa, sólidos no grasos, crioscopía y acidez titulable. El 65 % de las muestras presentaron valores fuera de norma (sólidos, densidad y crioscopía, sugiriendo una adulteración por adición de agua). El uso de oxitocina, tipo de ordeño, raza y suplementación afectaron (P<0.05) las características de la leche. Mediante el análisis cluster se identificaron cinco grupos de calidad.

Los grupos de excelente y buena calidad presentaron valores dentro de las normas de referencia en todos los parámetros evaluados. Los grupos de deficiente, mala y muy mala calidad (47 %) presentaron valores elevados de crioscopía y bajo contenido de sólidos. Con la metodología propuesta se espera facilitar la intervención enfocada a resolver problemas específicos, evitando el dispendio de recursos.

PALABRAS CLAVE: Análisis cluster, Calidad de la leche, Sistema de doble propósito.

ABSTRACT Due to lack information about the milk quality and heterogeneity in dual purpose systems in the Mexican tropics, training is not directed to groups where is required. Therefore, the aim of this study was to characterize the milk of these systems compared to the reference standards and to establish the relationship with management practices.

Addition to proposing a methodology to identify groups and production units that require intervention actions.

Physicochemical and microbiological composition of 192 raw milk samples from different production units in seven locations were evaluated. The effect of management practices on the characteristics of milk by analysis of variance was determined. A cluster analysis was applied for grouping the samples based on the fat content, nonfat solids, titratable acidity and cryoscopy. A 65 % of the samples showed values out of specification (solid, density and cryoscopy, suggesting an adulterated milk with water). The use of oxytocin, milking type, breed, production system and supplementation affected (P<0.05) the yield and characteristics of the milk. Through Cluster analysis five quality groups were identified. Groups of excellent and good quality showed values within or close to the reference standards in all parameters evaluated. The groups of poor, bad and very bad quality (47 %) had high values of cryoscopy and low solids content. Through the proposed methodology is expected to facilitate the directed intervention from government and private agencies to solve the problems identified, avoiding the waste of supports.

KEY WORDS: Cluster analysis, Milk quality, Dual purpose system.

Recibido el 27 de marzo de 2015. Aceptado el 24 de agosto de 2015. a

Colegio de Postgraduados, Campus Veracruz. Veracruz, Veracruz, México.

b

Instituto Tecnológico de Tuxtepec. Av. Dr. Víctor Bravo A. s/n. 68300 Tuxtepec, Oaxaca, México. Tel: (287) 875 1044; erasmo_hl@hotmail.com. Correspondencia al último autor.

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INTRODUCCIÓN

INTRODUCTION

El sistema de doble propósito (DP) en el trópico mexicano aporta más del 18 % de la producción nacional de leche(1) y se caracteriza por su heterogeneidad a nivel estructural, tecnológico y de manejo (2), ocasionando que existan diferencias muy marcadas entre unidades de producción de leche, incluso en una misma zona (3) causando variabilidad en las características de la leche(4). Actualmente en el Distrito de Desarrollo Rural 008, Veracruz, México (DDR 008); conformado por los municipios de Cosamaloapan, Chacaltianguis, Otatitlán, Tlacojalpan, Tuxtilla, Tres Valles, Carlos A. Carrillo, Amatitlán, Ixtamatlahuacan, Tlacotalpan, Tierra Blanca y Acula(5), no existe información sobre las características de la leche producida y su calidad con respecto a las normas nacionales e internacionales. Por lo tanto, los programas de capacitación son destinados en forma indiscriminada, sin tomar en cuenta las necesidades específicas de los productores.

The dual purpose system (DP) in the Mexican tropic produce more than 18 % of the national milk production(1) and is characterized by its heterogeneity at the structural, technological and management level(2), resulting in strong differences among milk production units, even in the same area(3) causing variability in the milk characteristics(4). Currently, in the district’s Rural Development 008, Veracruz, Mexico (DDR 008); formed by the municipalities of Cosamaloapan, Chacaltianguis, Otatitlán, Tlacojalpan, Tuxtilla, Tres Valles, Carlos A. Carrillo, Amatitlán, Ixtamatlahuacan, Tlacotalpan, Tierra Blanca and Acula(5), there is no information on the characteristics and quality of the milk produced compared to national and international standards. Therefore, capacitation programs are indiscriminately aimed, without taking into account the specific needs of producers.

Por otro lado, los estudios sobre las características de la leche y su relación con las prácticas de manejo en distintas partes del mundo(6-8) plantean un tratamiento estadístico univariado que no permite la identificación de grupos problemáticos, dificultando la implementación de estrategias. Sin embargo, existen técnicas estadísticas multivariadas como el análisis cluster, que permite clasificar los datos en grupos homogéneos y diferenciarlos con base en la heterogeneidad entre grupos (9). Esta clasificación genera información que facilita la identificación de grupos específicos y la orientación de medidas preventivas o correctivas con el objetivo de mejorar la calidad de la leche producida. Con base en lo anterior, los objetivos de la presente investigación fueron: a) conocer las características fisicoquímicas y microbiológicas de la leche producida en siete localidades del DDR 008, compararla con las normas nacionales e internacionales, y establecer su relación con las prácticas de manejo y b) crear una clasificación de la leche con base en la calidad que permita identificar los grupos que requieren apoyo.

On the other hand, studies on the milk characteristics and its relationship with management in different parts of the world(6-8) propose a univariate statistical treatment which does not allow the identification of problematic groups, hampering the implementation of strategies. However, there are multivariate statistical techniques such as the cluster analysis, which allows to classify data in homogeneous groups and differentiate them based on heterogeneity among groups (9) . This classification generates information that facilitates the identification of specific groups and the orientation of preventive or corrective measures with the aim of improving the milk quality. Based on this, the objectives of this research were: a) Knowing the characteristics of physicochemical and microbiological milk produced in seven towns of the DDR 008, compared with national and international standards and their relationship with management practices and b) Create a milk classification based on the quality that allows identifying the groups that require support.

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CARACTERIZACIÓN DE LA LECHE Y CLASIFICACIÓN DE CALIDAD MEDIANTE ANÁLISIS CLUSTER

MATERIAL Y MÉTODOS

MATERIAL AND METHODS

Muestreo de leche

Milk sampling

Se realizó un muestreo estratificado con asignación proporcional, tomando en cuenta el número de unidades de producción (UP) en cada municipio, y como variable de referencia el número de vientres por UP. Se tomaron 192 muestras de leche cruda de distintas UP de las localidades de: Tierra Blanca (114), Tres Valles (6), Carlos A. Carrillo (18), Laguna de lagarto (30), Cosamaloapan (6), Acula (12) e Ixmatlahuacan (12), pertenecientes al DDR 008, Cd. Alemán, Veracruz, México, que en conjunto aportan el 90.5 % de la producción de leche en el distrito(10). Las muestras se tomaron de los tanques de acopio en un tiempo de 60 ± 10 min, posteriores al ordeño y se trasladaron en una hielera de poliestireno a una temperatura de 4 ± 1 °C para su análisis en un lapso de tiempo de 3 ± 1 h(11).

It was a stratified sampling with proportional allocation, taking into account the number of production units (PU) in each municipality, and as reference variable the number of cows by PU. Samples (n= 198 ) of raw milk from different PU locations were taken: Tierra Blanca (114), Tres Valles (6), Carlos A. Carrillo (18), Laguna de lagarto (30), Cosamaloapan (6), Acula (12) and Ixmatlahuacan (12), belonging to the DDR 008 Cd. Alemán, Veracruz, México, which together provide 90.5 % of the milk production in the district(10). Samples were taken from the storage tanks in 60 ± 10 min, after milking and moved in a cooler box at 4 ± 1 °C for analysis in a time span of 3 ± 1 h(11).

Physicochemical characteristics Fat content (FT), protein (PR), lactose (LA) and nonfat solids (NFS), were evaluated. Additionally, density (DE) and cryoscopy (CR) by ultrasound using a scanner Lactoscan S (Milkotronic Ltd, 4 Narodni Buditeli str. 8900 Nova Zagora, Bulgaria) previously calibrated and validated, presenting an average error of 0.025% with determinations made in accordance with the AOAC(12).

Características fisicoquímicas Se evaluó el contenido (en g/L) de grasa (GR), proteína (PR), lactosa (LA), sólidos no grasos (SNG), además de la densidad (DE en g/ml) y crioscopía (CR en °C) usando un analizador por ultrasonido Lactoscan S (Milkotronic Ltd., 4 Narodni Buditeli Str. 8900 Nova Zagora Bulgaria) previamente calibrado y validado, presentando un error promedio de 0.025 % con las determinaciones realizadas de acuerdo con la AOAC(12).

Contamination indicators groups A mixture of milk (10 mL) and 90 mL of sterile peptone solution was placed in a homogenizer (Stomacher®, model 400 circulator Seward Limited, UK) for a minute at 265 rpm. Dilutions of 10-1, 10-2 and 10-3 were prepared to assess the total bacterial count (TBC) and total coliform counts (TCC)(12). Values obtained in colony forming units per milliliter (cfu/mL) were transformed into log10 scale(13) to be used for further analysis. Titratable acidity (TA) was reported as the average value in grams of lactic acid per liter of milk (g/L)(14).

Grupos indicadores de contaminación Se tomaron 10 ml de leche en 90 ml de una solución estéril de peptona y se colocaron en un homogeneizador Stomacher® modelo 400 Circulator (Seward Limited, UK) por un minuto a 265 rpm. Se prepararon diluciones 10-1, 10-2 y 10-3. Se evaluó el conteo total bacteriano (CTB) y conteo de coliformes totales (CCT)(12). Los valores obtenidos en unidades formadoras de colonia por mililitro (ufc/ml) se transformaron a escala de log10(13) para ser usados en análisis posteriores. Se midió la acidez titulable (AT)

Management practices In each PU a questionnaire was applied to obtain information on the production system (PS), 527

José Manuel Juárez-Barrientos, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):525-537

predominantly breed, type of milking, supplementation practices, use of oxytocin and milk yield (L·cow-1).

reportada como el valor promedio en gramos de ácido láctico por litro de leche (g/L)(14).

Prácticas de manejo

Statistical analysis

En cada UP se aplicó un cuestionario para obtener información sobre el sistema de producción (SP), raza predominante, tipo de ordeño, prácticas de suplementación, uso de oxitocina y rendimiento (L·vaca-1).

A univariate analysis was performed to describe management practices and milk characteristics.

Two-way analysis of variance (ANOVA) were applied to determine effects of PS, breed, type of milking, supplementation and use of oxytocin on milk characteristics and milk yield. Cluster analysis served to group milk based on their quality from FT, NFS, CR and TA variables, establishing as reference the Euclidian distance, using the full linkage algorithm. The test of least significant difference of the Fisher procedure established the difference among the identified groups to a significance level of 5%.

Statistics statistical package version 7.0 was used.

Análisis estadístico Se realizó un análisis univariado para describir las prácticas de manejo y características de la leche. Se efectuaron análisis de varianza (ANDEVA) a una y dos vías para determinar el efecto de SP, raza, tipo de ordeño, suplementación y uso de oxitocina sobre el rendimiento y las características de la leche. Se aplicó un análisis cluster para agrupar las leches con base en su calidad a partir de las variables GR, SNG, CR y AT, estableciendo como referencia la distancia eucladiana, utilizando el algoritmo de ligamiento completo. La diferencia entre los grupos identificados se estableció mediante la prueba de la mínima diferencia significativa del

RESULTS Physicochemical characteristics The contrast of results with standard references it shows in Table 1. The FT content showed a

Cuadro 1. Calidad fisicoquímica, grupos indicadores de contaminación y comparación con las normas nacionales e internacionales Table 1. Physicochemical quality, spoilage indicators groups of milk and comparison with national and international standards

Variable Fat, g/L Density, g/L Nonfat solids, g/L Protein, g/L Lactose, g/L Cryoscopy, °C Titratable acidity, g/L Bacterial count, cfu/mL Total coliforms count, cfu/mL

Mean value 34.8 ± 7.8 1027.45 ± 0.90 79.2 ± 2.5 29.5 ± 0.9 41.9 ± 1.3 -0.490 ± 0.02 1.32 ± 0.17 1.1 × 104 ± 0.9 × 104 5.8 × 102 ± 1.8 × 102

Range Minimum - maximum 14.2 – 1025.2 – 73.4 – 27.3 – 38.8 – -0.538 – 0.67 – 6.5 × 102 – 1.0 × 102 –

51.4 1030.5 87.0 32.2 45.0 -0.451 1.75 6.6 × 104 2.4 × 104

Reference National

International

32 minimum (1) 1029 minimum (1) 83 minimum (1) 31 minimum (1) 43 – 50 (1) -0.530 - -0.560 (1) 1.3 – 1.6 (1) < 1.0 × 105 (1) < 7.5 × 102 (3)

32 - 55 (5) 1032 (5) 82 - 100 (5) 26 - 36 (5) 46 – 50 (5) -0.512 - -0.550 (5) 1.4 – 1.8 (5) < 1.0 × 105 (2) < 7.5 × 102 (4)

(1) NOM-155-SCFI-2012, (2)Calderón et al. (2006), (3)NMX-F-700-COFOCALEC-2004, (4)PMO, 1995, (5)Draaiyer et al. (2009).

The results represent the average of three determinations ± standard deviation.

528

CARACTERIZACIÓN DE LA LECHE Y CLASIFICACIÓN DE CALIDAD MEDIANTE ANÁLISIS CLUSTER

procedimiento de Fisher a un nivel de significancia del 5 %. Se usó el paquete estadístico Statistica versión 7.0.

high variability with an average of 34.8 g/L, which accomplished the national standard NOM155-SCFI-2012 (14-) and the international standard signed by FAO(15). The average values of PR (29.5 g/L), LA (41.9 g/L), NFS (79.2 g/L), CR (- 0.490 °C) and DE (1027.45 g/L) did not meet the minimum intervals of the standard NOM-155-SCFI-2012(14) and those established

by FAO(15), except the PR that met the minimum international standard average.

RESULTADOS Características fisicoquímicas El contraste de los resultados con las normas de referencia se muestra en el Cuadro 1. El contenido de GR presentó una alta variabilidad con un valor promedio de 34.8 g/L que cumplió la norma nacional NOM-155-SCFI-2012(14) e internacional señalada por la FAO(15). Los valores promedio de PR (29.5 g/L), LA (41.9 g/L), SNG (79.2 g/L), CR (-0.490 °C) y DE (1027.45 g/L) no cumplieron con los intervalos mínimos de la norma NOM-155-SCFI-2012 (14) y los establecidos por la FAO(15), excepto la PR que sí cumplió con el mínimo promedio de la norma internacional.

Contamination indicators groups Table 1 presents the results of bacterial counts, TA and comparison with reference standards.

The TBC (1.08 x 104 cfu/mL) and TCC (5.80 x 10 2 cfu/mL) met with regulatory values.

However, there was a wide variability in TCC, reaching 28 % of the samples above the standards set out in the standard NOM-155SCFI-2012 (14) . The average value of TA complied with the values set by the standard NOM-155-SCFI-2012 (14) and FAO(15), but in the interval (0.67 to 1.75 g/L) it was observed that 2 % of the samples had values above those established by Mexican standards.

Grupos indicadores de contaminación En el Cuadro 1 se presentan los resultados de los conteos bacterianos, AT y la comparación con las normas de referencia. El CTB (1.08 x 10 4 ufc/ml) y CCT (5.80 x 10 2 ufc/ml) cumplieron con los valores normativos. Sin embargo, se observó una amplia variabilidad en CCT, ubicándose el 28 % de las muestras por encima de los estándares establecidos en la norma NOM-155-SCFI-2012(14). El valor promedio de AT cumplió con los valores establecidos por la norma NOM-155-SCFI2012(14) y la FAO(15), pero en el intervalo (0.67 – 1.75 g/L) se observó que el 2 % de las muestras presentaron valores superiores a los establecidos por la norma mexicana.

Management practices and relationship with the characteristics of the milk Breed crosses present in the PU were Swiss x Zebu (61 %), Holstein x Zebu (9.4 %), Zebu (7.8 %) and crosses not defined (22 %). The herd was handled under a grazing system (87.5 %) and semi-stabled (12.5 %). Milking was carried out manually (94 %), and less frequently in a mechanical manner (6 %). In 20.5 % of cases, cows receive balanced feed supplementation. The milk ejection was induced: without using oxytocin (47 %), with partial use, only in hard milking cows (30 %) and application to the entire dairy herd (23 %). The milking herd averaged 34 cows, with an average yield of 4.95 L·cow-1.

Prácticas de manejo y relación con las características de la leche Las cruzas presentes en las UP fueron: Suizo x Cebú (61 %), Holstein x Cebú (9.4 %), Cebú (7.8 %) y cruza no definida (22 %). El hato se manejó bajo un sistema de pastoreo (87.5 %) y semi-estabulado (12.5 %). El ordeño se realizó básicamente de forma manual (94 %) y con menor frecuencia de manera mecánica (6 %).

The results of the ANOVA (Tables 2 and 3) showed that in the UP where the Holstein x Zebu crossing dominated, yield increased with a lower content of FT and PR in milk and CR 529

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Cuadro 2. Efecto de las prácticas de manejo sobre la calidad fisicoquímica de la leche y rendimiento productivo Table 2. Effect of management practices on the physicochemical milk quality and productive yield Fat (g/L) Breed: ZE 3.85 ± 1.16 b SZ 3.70 ± 0.66 b UD 3.20 ± 0.66 b HZ 2.30 ± 0.70 a Milking type: HAN 3.57 ± 0.69 b MEC 2.05 ± 0.60 a Oxytocin: NO 3.58 ± 0.85 a PAR 3.42 ± 0.52 a TOT 333 ± 0.83 a Supplementation: NO 3.49 ± 0.84 a YES 3.44 ± 0.47 a Production system: GR 3.52 ± 0.79 a SES 3.14 ± 0.55 a

Density (g/mL) Nonfat solids (g/L) Protein (g/L)

Lactose (g/L)

Crioscopy (°C)

Yield (L·cow-1)

0.81 a 0.90 a 0.90 a 0.54 a

7.84 ± 0.13 ab 7.98 ± 0.04 b 8.03 ± 0.24 b 7.67 ± 0.19 a

2.95 2.96 2.98 2.85

b b b a

4.16 ± 0.07 ab 4.19 ± 0.13 ab 4.25 ± 0.13 b 4.06 ± 0.09 a

-0.494 ± 0.01 ab -0.496 ± 0.01 a -0.500 ± 0.02 a -0.471 ± 0.01 b

3.97 4.74 5.14 6.71

1027.49 ± 0.90 a 1026.68 ± 0.39 a

7.94 ± 0.23 b 7.55 ± 0.09 a

2.95 ± 0.08 b 2.81 ± 0.03 a

4.20 ± 0.12 b 4.00 ± 0.05 a

-0.496 ± 0.016 a -0.461 ± 0.007 b

4.78 ± 0.95 a 7.55 ± 0.05 b

1027.50 ± 0.94 ab 1027.76 ± 0.64 b 1027.01 ± 0.92 a

7.95 ± 0.25 b 8.00 ± 0.13 b 7.78 ± 0.28 a

2.95 ± 0.09 b 2.97 ± 0.05 b 2.89 ± 0.10 a

4.20 ± 0.13 b 4.23 ± 0.07 b 4.11 ± 0.14 a

-0.497 ± 0.018 a -0.499 ± 0.007 a -0.484 ± 0.021 b

4.59 ± 0.84 a 4.67 ± 0.91 a 5.90 ± 1.33 b

1027.45 ± 0.80 a 1027.43 ± 1.21 a

7.92 ± 0.22 a 7.92 ± 0.33 a

2.94 ± 0.08 a 2.94 ± 0.12 a

4.18 ± 0.11 a 4.19 ± 0.17 a

-0.494 ± 0.017 a -0.494 ± 0.021 a

4.80 ± 1.08 a 5.50 ± 1.23 b

1027.52 ± 0.90 b 1026.86 ± 0.71 a

7.95 ± 0.23 b 7.72 ± 0.24 a

2.95 ± 0.08 b 2.87 ± 0.09 a

4.20 ± 0.12 b 4.08 ± 0.12 a

-0.496 ± 0.016 a -0.479 ± 0.019 b

4.93 ± 1.08 a 5.12 ± 1.59 a

1027.18 ± 1027.36 ± 1027.96 ± 1026.97 ±

± 0.04 ± 0.09 ± 0.08 ± 0.07

± 0.92 ± 0.90 ± 1.04 ± 1.29

a a a b

ZE= Zebu. SZ= Swiss x Zebu, UD= Undefined breed, HZ= Holstein x Zebu. HAN= Hand, MEC= Mechanic. NO= Not apply, PAR= Partial application, TOT= Total application. NO= Not supplement, YES= Supplement. GR= Grazing, SES= Semi-stabled. ab Values with different superscripts within the same column differ (P<0.05).

La suplementación con alimento balanceado se practicó en el 20.5 % de los casos. La eyección de la leche se promovió: sin usar oxitocina (47 %), con el uso parcial, sólo en vacas de difícil ordeño (30 %) y aplicación a todo el hato lechero (23 %). El hato de ordeño fue de 34 vacas, con un rendimiento promedio de 4.95 L·vaca-1.

elevated values (P<0.05). Type of milking affected (P<0.05) bacterial counts, since the milk obtained by mechanical milking presented counts and TA lower than those by manual milking did. Furthermore, mechanical milking apparently increases the yield; however, the twoway ANOVA revealed that it relates more to a mix of factors, as supplementation and oxytocin application. Application of oxytocin in the entire herd increased (P<0.05) the yield when compared to the partial or no use of, in relation with a low content of solids.

Los resultados del ANDEVA (Cuadros 2 y 3) mostraron que en las UP donde predominó la cruza Holstein x Cebú, se observó un mayor rendimiento con un menor contenido de GR y PR en la leche y valores elevados de CR (P<0.05). El tipo de ordeño afectó (P<0.05) los conteos bacterianos, ya que la leche obtenida mediante ordeño mecánico presentó conteos y AT inferiores a los obtenidos por ordeña manual.

Además mediante el ordeño mecánico se observó un incremento aparente en el rendimiento, sin embargo, el ANDEVA a dos

The PS based on grazing was related to elevated values of NFS, PR, LA, DE and lower values of CR, when compared with the semi-stabled system. There were no differences (P>0.05) in milk yield between both systems. Grazing-based system related to a higher bacterial load and TA (P<0.05) to that seen in milk from semistabled systems 530

CARACTERIZACIÓN DE LA LECHE Y CLASIFICACIÓN DE CALIDAD MEDIANTE ANÁLISIS CLUSTER

Cuadro 3. Efecto de las prácticas de manejo sobre grupos indicadores de contaminación de la leche Table 3. Effect of management practices on the spoilage indicators groups of milk Variable Log TBC (Log cfu/mL)

Log TCC (Log cfu/mL)

± 0.12 b ± 0.23 a

3.80 ± 0.48 b 2.88 ± 0.07 a

2.55 ± 0.52 b 1.81 ± 0.56 a

± 0.17 b ± 0.07 a

3.83 ± 0.49 b 3.11 ± 0.23 a

2.60 ± 0.50 b 1.85 ± 0.34 a

Titratable acidity (g/L) Milking type: HA 1.34 MEC 0.87 Production system: GR 1.33 SES 1.19

TBC= Total bacterial count; TCC= Total coliform count; HA= Hand; MEC= Mechanic. GR= Grazing. SES= Semi-stabled. ab Values with different superscript within the same column differ (P<0.05).

vías reveló que éste se relacionó más con una mezcla de factores, como la suplementación y aplicación de oxitocina. La aplicación de oxitocina en todo el hato incrementó (P<0.05) el rendimiento al compararse con el uso parcial o nulo, relacionándose con un contenido bajo de sólidos.

Classification of milk quality Cluster analysis allowed classifying milk samples in five groups of quality based on the variables FT, NFS, CR and TA. Dendrogram in Figure 1 shows association of PU with each group. The distance between the groups fluctuated between 3 and 39. The distance between the groups of milk from very poor quality with groups of excellent quality was 39; good quality was 33; poor quality 24 and very poor quality was 3.

According to the ANOVA, differences were observed (P<0.05) among quality groups for the different variables (Figure 2). The so-called group of excellent quality, represented 14 % of the sample and presented the highest values of FT (43.60 ± 2.49 g/L), NFS (83.34 ± 1.11 g/L) and TA (1.36 g/L) and the lowest in CR (-0.520 ± 0.005 °C); this group met with the values set by the standard NOM-155-SCFI-2012 and FAO(14,15). The good quality group accounted for 39 % of the sample and presented values of FT (32.57 ± 2.80 g/L) and NFS (82.13 ± 1.24 g/L) less than the excellent quality group, values of CR (-0.512 ± 0.010 °C) superiors and TA (1.39 ± 0.14 g/L) similar to that group. This group met the minimum values set out in international and national standards, with the exception of the of NFS content which was below that required by the standard NOM-155-SCFI2012(14). Groups of poor (21 %), bad (3 %) and

El SP basado en el pastoreo se relacionó con valores elevados de SNG, PR, LA, DE y valores inferiores de CR, al compararse con el sistema semi-estabulado. No se observaron diferencias (P>0.05) en el rendimiento entre el sistema basado en el pastoreo y el semi-estabulado. El sistema basado en el pastoreo se relacionó con una carga bacteriana y AT superior (P<0.05) a la observada en la leche proveniente de SP semi-estabulados.

Clasificación de calidad de las leches Mediante el análisis cluster fue posible clasificar las muestras de leche en cinco grupos de calidad con base en las variables GR, SNG, CR, AT. En el dendrograma de la Figura 1 se pueden apreciar las UP asociadas a cada grupo. La distancia entre los grupos fluctuó entre 3 y 39.

La distancia entre el grupo de leches de muy mala calidad con los grupos: de excelente calidad fue de 39; de buena calidad fue de 33; de deficiente calidad 24 y de mala calidad fue 531

José Manuel Juárez-Barrientos, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):525-537

Figura 1.

Dendrograma de muestras de leche por unidad de producción usando el método de ligamiento completo

Figure 1.

Dendrogram of milk samples by productive units using the complete linkage method Distance

Bad quality 23%

Poor quality 21 %

Excelent quality 14 %

Very poor quality 3%

Good quality 39 %

532

CARACTERIZACIÓN DE LA LECHE Y CLASIFICACIÓN DE CALIDAD MEDIANTE ANÁLISIS CLUSTER

de 3. De acuerdo con el ANDEVA, se observaron diferencias (P<0.05) entre los grupos de calidad para las diferentes variables (Figura 2). El grupo denominado de excelente calidad, representó el 14 % de la muestra y presentó los valores más elevados de GR (43.60 ± 2.49 g/L), SNG (83.34 ± 1.11 g/L) y AT (1.36 g/L) y los más bajos de CR (-0.520 ± 0.005 °C). Este grupo cumplió con los valores establecidos por la norma NOM-155-SCFI-2012 y la FAO(14,15). El grupo denominado de buena calidad representó el 39 % de la muestra y presentó valores de GR (32.57 ± 2.80 g/L) y SNG (82.13 ± 1.24 g/L) inferiores al grupo de excelente calidad, valores de CR (-0.512 ± 0.010 °C) superiores y AT (1.39 ± 0.14 g/L) similares a ese grupo. Este grupo cumplió con los valores mínimos establecidos en la norma internacional y

very poor quality (23 %) showed similar values of NFS (between 77.20 and 77.80 g/L) below the established standards of reference and similar high values of CR (between -0.460 and -0.480 °C). They presented values below established standards for FT (between 15 and 10 g/L), except for the group of poor quality which presented high values of FT (42.80 ± 5.30 g/L) similar to the values of the excellent quality group.

DISCUSSION Physicochemical characteristics The FT content was similar to the interval reported in tropical zones (32.6 to 34.5 g/L)(16) and can be linked to the breed pattern Bos

Figura 2.

Características de los grupos de leche formados con base en su calidad

Figure 2.

Characteristics of groups formed based on milk quality

60

Contenido de Grasa g/L

d

Contenido de Sólidos No Grasos g/L

100

50

d

40 c 30

b

20

a

10

80

c

d ab

40

20

Grupos de Calidad Quality groups

2.0

-0.6

c

b

a c c

Acidez Titulable g/L

1.5 -0.4

-0.3

-0.2

MALA BUENA MALA: 77.7200 EXCELENTE d BUENA cd EXCELENTE DEFICIENTE b DEFICIENTE MUY MALAMUY MALA

a

-0.1

0.0

0.0

Quality groups

Quality groups

Values with different superscript differ (P<0.05).

533

c

1.0

0.5

abc d

a

60

Grupos Calidad Qualitydegroups

Crioscopía °C

b

0

0

-0.5

MALA BAD BUENA GOOD EXCELENTE EXCELLENT DEFICIENTE POOR MUY VERYMALA POOR

José Manuel Juárez-Barrientos, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):525-537

taurus x Bos indicus(6). The content of PR, LA and NFS was lower than the range reported in other studies(16,17). This low solids content, often is related to a dilution effect (4) by the high-performance caused by the B. Taurus component(7). However, the content of solids found in conjunction with the CR values superior to -0.530 °C and DE below 1,028 g/L, reveal practices of adulteration by addition of water(6), which has serious implications for the processing industry and generates risks to health(18).

nacional, con excepción del contenido de SNG que estuvo por debajo de lo requerido por la norma NOM-155-SCFI-2012(14). Los grupos de deficiente (21 %), mala (3 %) y muy mala calidad (23 %) presentaron valores similares de SNG (entre 77.20 y 77.80 g/L) por debajo de lo establecido en las normas de referencia y valores elevados similares de CR (entre -0.460 y -0.480 °C). Presentaron además valores por debajo de lo establecido en las normas para GR (entre 15 y 10 g/L), a excepción del grupo de deficiente calidad que presentó los valores elevados de GR (42.80 ± 5.30 g/L) similares a los valores del grupo de excelente calidad.

Contamination indicators groups TBC values were similar to those observed in another study, which suggest good hygiene milking practices(19). Twenty eight (28) percent of samples out of the norm in TCC reflect failures in post milking management and lack of the elimination of milk or residual water from the tanks. The values found in the analyzed milk contamination indicators groups guaranteed an efficient pasteurization process(13), but it does not endorse their safety, so the consumption of milk and unpasteurized products represents a health risk for the possible presence of pathogenic bacteria(20).

DISCUSIÓN Características fisicoquímicas El contenido de GR fue similar al intervalo reportado en zonas tropicales (32.6 a 34.5 g/ L)(16) y puede estar relacionado con el patrón racial Bos taurus x Bos indicus(6). El contenido de PR, LA y SNG fue inferior al intervalo reportado en otros estudios (16,17) . Este contenido bajo de sólidos, a menudo se relaciona con un efecto de dilución(4) por el alto rendimiento causado por el componente B. taurus (7). Sin embargo, el contenido de sólidos encontrado en conjunto con los valores de CR superiores a -0.530 °C y DE inferiores a 1028 g/L, revelan prácticas de adulteración por adición de agua (6) , la cual tiene serias repercusiones en la industria transformadora y genera riesgos a la salud(18).

Management practices and relationship with the characteristics of the milk Yield increase related to the Holstein x Zebu crossing has been reported previously(21) and in this study was also related with a low content of solids (Table 2), however, the CR and DE values are more related to adulteration practices than to physiological factors (22). Milk yield increased with the use of oxytocin. It has been observed previously, and is attributed to a greater alveolar contraction of the myoepithelial cells, moving the milk to the cavities available for ejection(23). The use of oxytocin increases milk production, but must take into account the low solids content which compromises its quality for being processed(24); a better option would be the supplementation of milking cows, which increases milk yield, from 4.80 to 5.50 L·cow-1, without affecting (P>0.05) the solids content.

Grupos indicadores de contaminación Los valores de CTB fueron similares a los observados en otro estudio y sugieren buenas prácticas higiénicas de ordeño(19). El 28 % de las muestras fuera de norma en CCT reflejan fallas en el manejo post ordeño y en la eliminación de leche o agua residual de los depósitos. Los valores encontrados en los grupos indicadores de contaminación en la leche analizada garantizaron un proceso de pasteurización eficiente(13) pero no avala su inocuidad, por lo que el consumo de leche y 534

CARACTERIZACIÓN DE LA LECHE Y CLASIFICACIÓN DE CALIDAD MEDIANTE ANÁLISIS CLUSTER

derivados sin pasteurizar representa un riesgo para la salud por la posible presencia de bacterias patógenas(20).

The effect of mechanical milking on the bacterial count has been reported(25), but it is necessary to emphasize that cleaning of the milking equipment with detergents is essential to avoid the milk residues(4) that relate to contamination by coliforms(26). PS of grazing with high bacterial counts was related to the lack of milking parlous, since cows must be milked in open lots, which increases the chances of environmental contamination(25).

Prácticas de manejo y relación con las características de la leche El incremento en el rendimiento relacionado con la cruza Holstein x Cebú ha sido reportado con anterioridad(21) y en este estudio se relacionó además con un bajo contenido de sólidos (Cuadro 2), sin embargo, los valores de CR y DE se relacionan más con prácticas de adulteración que con factores fisiológicos(22).

Se encontró un mayor rendimiento en la producción de leche con el uso de oxitocina; se ha observado anteriormente y se atribuye a una mayor contracción alveolar de las células mioepiteliales que causa que la leche se desplace a las cavidades de las cisternas disponibles para la eyección(23). El uso de oxitocina incrementa el rendimiento de la producción de leche, sin embargo se debe tomar en cuenta el bajo contenido de sólidos en la leche que compromete su calidad para ser procesada(24), siendo más viable la suplementación de vacas en ordeño, la cual incrementa el rendimiento; de 4.80 a 5.50 L·vaca-1, sin afectar (P>0.05) el contenido de sólidos. El efecto del ordeño mecánico sobre el conteo bacteriano ha sido reportado(25), pero es necesario enfatizar que la limpieza del equipo de ordeño con detergentes es esencial para evitar los residuos de leche(4) que se relacionan con la contaminación por coliformes(26). Los conteos bacterianos elevados en SP de pastoreo se relacionó con la falta de salas de ordeño, ya que las vacas deben ordeñarse en corrales abiertos, lo que aumenta las posibilidades de contaminación ambiental(25).

Classification of milk quality Excellent and good quality groups (53 % of the sample) met the values required by reference standards, so actions should focus on increasing the level of technology implemented in the PU , wh ich is related to efficiency and competitiveness(27). Good quality group failed to meet the minimum value of NFS in accordance with NOM-155-SCFI-2012. This problem could be related to small amounts of residual water(28) and can be solved through the training of operators in the milking and storage procedures.

The problematic groups named as poor, bad, and very poor quality (47 % of the sample) presented low NFS and high CR values. The adequate actions for these groups should be to satisfy the demands of nutrients from the dairy herd, taking into account the variability in the availability of forage in tropical conditions(21) and that the nutritional aspect is a key component to improve production of dual purpose systems(29). Another important aspect is the awareness by the producers, that the intentional addition of water to the milk represents a fraud(18).

Clasificación de calidad de las leches

CONCLUSIONS AND IMPLICATIONS

Los grupos de excelente y buena calidad (53 % de la muestra) cumplieron con los valores requeridos por las normas de referencia, por lo que las acciones deben enfocarse en incrementar el nivel tecnológico implementado en las UP, lo cual se relaciona con la eficiencia y competitividad(27). El grupo de buena calidad

The milk produced in the DDR 008 presented a low solids content, as 65 % of samples did not meet the minimum value of protein, lactose and nonfat solids. The high cryoscopy and low density values indicate adulteration by addition of water. Contamination indicators groups show 535

José Manuel Juárez-Barrientos, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):525-537

no cumplió con el valor mínimo de SNG establecido en la norma NOM-155-SCFI-2012.

Este problema pudo relacionarse con pequeñas cantidades de agua residual (28) y puede resolverse mediante la capacitación de los operadores en los métodos de ordeño y almacenamiento. Los grupos problemáticos fueron los denominados de deficiente, mala y muy mala calidad (47 % de la muestra) que presentaron valores bajos de SNG y elevados de CR, por lo que deben aplicarse acciones correctivas enfocadas en satisfacer las demandas de nutrientes del hato lechero, tomando en cuenta que en condiciones tropicales existe variabilidad en la disponibilidad de forrajes(21) y que el aspecto nutricional es un componente clave para mejorar la producción en sistemas de doble propósito(29). Otro aspecto importante es la concientización por parte de los productores, de que la adición intencional de agua a la leche representa un fraude(18).

that 28 % of the samples presented high CCT values (5.80 x 102), which indicates that, through the process of pasteurization, it will be possible to obtain a good quality milk with microbiological values within the reference norms. The information showed that there is a relationship between supplementation, yield and physico-chemical characteristics of milk, being possible to increase performance up to 20 % without affecting the content of solids. It was possible to identify groups and the PU to shape them and requiring intervention actions to improve the milk quality. Through this methodology, it expects that interventions by governmental and private institutions arise based on reality to avoid resources waste.

End of english version

base en la realidad y se evite el dispendio de recursos.

CONCLUSIONES E IMPLICACIONES La leche producida en el DDR 008 presentó un bajo contenido de sólidos ya que el 65 % de las muestras no cumplieron con el valor mínimo de proteína, lactosa y sólidos no grasos. Los valores elevados de crioscopía y bajos de densidad indican una adulteración por adición de agua. Los grupos indicadores de contaminación muestran que el 28 % de las muestras presentaron valores elevador de CCT (5.80 x 102), lo que indica que mediante el proceso de pasteurización será posible obtener una leche de buena calidad microbiológica con valores dentro de las normas de referencia. La información demostró que existe relación entre la suplementación, el rendimiento y las características fisicoquímicas de la leche, siendo posible incrementar el rendimiento hasta un 20 % sin afectar el contenido de sólidos. Fue posible identificar los grupos y las UP que los conforman y que requieren acciones de intervención para mejorar la calidad de la leche.

A través de esta metodología se espera que las intervenciones por parte de las instancias gubernamentales y privadas se planteen con

LITERATURA CITADA

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José Manuel Juárez-Barrientos, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):525-537

538

ACUMULACIÓN ESTACIONAL DE BIOMASA AÉREA DE ALFALFARev VAR. Mex OAXACA Cienc Pecu CRIOLLA 2016;7(4):539-552

Acumulación estacional de biomasa aérea de alfalfa Var. Oaxaca criolla (Medicago sativa L.) Seasonal aerial biomass accumulation of native lucerne (Medicago sativa L.) Fausto Javier Montes Cruza, Rigoberto Castro Riveraa, Gisela Aguilar Benítezb, Sadoth Sandoval Torresa, María Myrna Solís Obac

RESUMEN El conocimiento de las dinámicas de acumulación de biomasa de una especie forrajera en las diferentes épocas del año, es una metodología útil para una mejor planeación y aprovechamiento del cultivo para obtener los mayores rendimientos y material vegetal de buena calidad nutritiva. El objetivo del presente estudio fue determinar curvas de acumulación de forraje, tasa de crecimiento, altura de forraje, relación hoja:tallo y composición botánica, en una pradera de alfalfa de tres años de establecida. Se utilizó un diseño experimental de bloques completos al azar con siete tratamientos y cuatro repeticiones. El mayor rendimiento de materia seca se registró (P<0.01) a los 49 días de rebrote en primavera, verano y otoño (2,794, 2,680 y 2,116 Kg MS ha-1 , respectivamente), y a los 42 días en invierno (3,416 kg MS ha-1 ). Las mayores tasas de crecimiento (61 kg MS ha-1 d-1 ) y la menor relación hoja:tallo se registraron en el invierno. La mayor presencia de otros pastos y malezas fue en primavera y verano. Se concluye realizar cortes cada 35 a 40 días en invierno y otoño, mientras que en primavera y verano cada 30 a 35 días, y no cada 40 días independientemente de la estación del año, como se hace comúnmente en la región.

PALABRAS CLAVE: Dinámicas de crecimiento, Rendimiento de forraje, Alfalfa criolla.

ABSTRACT Knowledge of dynamics herbage yield at different times of the year is a useful methodology for improving pasture management and optimize the performance and quality plant. The aim of the study was to determine the herbage accumulation curves, average growth rate, forage height, leaf:stem ratio, and botanical composition in a lucerne pastureland of 3 yr of established. The experimental design was a randomized complete block design with four replicates. The highest dry matter yield was recorded (P<0.01) at 49 regrowth days in spring, summer and autumn (2,794, 2,680 and 2,116 kg DM ha-1 , respectively), and 42 d in winter (3,416 Kg DM ha-1 ). The highest growth rates (61 kg DM ha-1 d -1 ) and the lower leaf:stem ratio was recorded in the winter. The increased presence of other grasses and weeds was in spring and summer. It concludes to make defoliations every 35 to 40 d in winter and autumn, whereas in spring and summer every 30 to 35 d, not every 40 d regardless of the season, as it is commonly done in the region.

KEY WORDS: Growth dynamics, Yield, Native lucerne.

La alfalfa (Medicago sativa L.) es la leguminosa más utilizada en la alimentación del ganado a nivel mundial, su importancia radica en el rendimiento y valor nutritivo(1). Su fenología y tasa de regeneración permite realizar cosechas repetidas (2) . En el estado de Oaxaca, el

Lucerne (Medicago sativa L.) is the legume most used for livestock feeding around the world, its importance lies in its yield and nutritional value(1). Its phenology and regrowth rate allows repeated crops(2). In the State of Oaxaca, the use is either green or marketed in bulk(3).

Recibido el 1 de junio de 2015. Aceptado el 10 de agosto de 2015. a

Instituto Politécnico Nacional, CIIDIR, Unidad Oaxaca. Hornos 1003, Sta. Cruz Xoxocotlán, Oaxaca, México. Tel. 01 951 51 706 10 Ext. 82754. rcastror@ipn.mx, correspondencia al segundo autor.

b

Instituto de Investigación de Zonas Desérticas. Universidad Autónoma de San Luís Potosí. México.

c

Instituto Politécnico Nacional, CIBA Tlaxcala. México.

539

Fausto Javier Montes Cruz, et al. / Rev Mex Cienc Pecu 2016;7(4):539-552

aprovechamiento es en verde o bien comercializada en manojos(3).

The forage regrowth is considered as the time it takes the plant to recover the removed biomass after a defoliation, hence the importance of knowing the plant phenology to accumulate their biomass between crops(4). With the advance of the maturity, physical and chemical changes of the forage cause a decreased digestibility and increased yield, reducing the leaf:stem ratio, which is linked with quality, since the leaves and stems contain different concentrations of protein and fiber(5,6); likewise, the regrowth depends on the morphogenesis of the plant for the production of leaves(7).

El rebrote del forraje es considerado como el tiempo que le toma a la planta recuperar la biomasa removida después de una defoliación, de ahí la importancia de conocer la fenología de la planta al acumular su biomasa entre una cosecha y la siguiente(4). Con el avance de la madurez, los cambios físicos y químicos del forraje provocan disminución en la digestibilidad y aumenta el rendimiento, reduciéndose la relación hoja:tallo, la cual está ligada con la calidad, ya que las hojas y tallos contienen diferentes concentraciones de proteína y fibra(5,6); así mismo, el rebrote depende de la morfogénesis de la planta para la producción de hojas(7).

A scheme of management based on a calendar resting days or by the stage of development of the crop, is a good choice for handling, reaching the widespread recommendation of harvest when there is a 10 % flowering or the presence of the leave flag, in legumes and grasses respectively; however, a recommendation cannot be universally applicable(8,9). Therefore, it is necessary to know the dynamics of biomass accumulation after defoliation, which varies by environmental factors. In this way, knowledge of seasonal changes in yield, allows to determine the best harvest frequency, to get more high quality forage production by area(10,11).

Un esquema de manejo basado en un calendario de días de descanso o por el estadio de desarrollo del cultivo, es una buena opción para el manejo, llegando a la recomendación generalizada de cosechar cuando exista un 10 % de floración o se presente la hoja bandera, en leguminosas y gramíneas respectivamente. Sin embargo, una recomendación no puede ser universalmente aplicable(8,9). Por lo anterior, es necesario conocer la dinámica de acumulación de biomasa después de la defoliación, la cual varía por factores ambientales. De esta forma, el conocimiento de los cambios estacionales en el rendimiento, permite determinar la mejor frecuencia de cosecha, para obtener la mayor producción de forraje de alta calidad por superficie(10,11).

In this regard in the State of Mexico, a study(12) reported that lucerne presented a higher forage yield on May. Also(13), in Oaxaca, assessing five lucerne varieties found that the greater dry matter (DM) yield was on July and August, with an average of 2.82 t DM ha -1 , and presented the following descending order: summer 31 % > spring 27 % > fall 22 % > winter 20 %. Another investigation(14) in Oaxaca reported that 14 varieties of lucerne grown in greenhouse and with fertigation, does not register variations in DM yield; however, the highest yield and height were recorded on April and May, so the temperature is closely related to the forage performance(15).

Al respecto, en el Estado de México un estudio(12) reportó que la alfalfa presentó un rendimiento de forraje más alto en mayo.

Asimismo(13), en Oaxaca, al evaluar cinco variedades de alfalfa encontraron que el mayor rendimiento de MS fue en julio y agosto, con un promedio de 2.82 t MS ha-1, y se presentó el siguiente orden descendente: verano 31 % > primavera 27 % > otoño 22 % > invierno 20 %. Otra investigación(14) en Oaxaca reportó que la alfalfa cultivada en invernadero y con

In several research studies has been shown the importance of regrowth and the effect of the 540

ACUMULACIÓN ESTACIONAL DE BIOMASA AÉREA DE ALFALFA VAR. OAXACA CRIOLLA

fertirriego, no registra variaciones de 14 variedades en el rendimiento de MS; sin embargo, el mayor rendimiento y altura se registraron en los meses de abril y mayo, por lo que la temperatura está estrechamente relacionada con el rendimiento de forraje(15).

harvest frequency in the persistence, and the environmental effect on yield, which allows for more efficient handling of animal-vegetal production per hectare(16). In a study conducted in Oaxaca(10) recorded that in spring, lucerne variety Valencia, reached its maximum performance at the 6th wk (4.7 t DM ha-1), while the variety Oaxaca (creole lucerne) recorded it at 7th wk (4.1 t DM ha-1), concluding that the optimum time of cutting varied with the season of the year.

En varias investigaciones se ha demostrado la importancia del rebrote y el efecto de la frecuencia de cosecha en la persistencia, y el efecto ambiental sobre el rendimiento, lo que permite un manejo más eficiente de producción animal-vegetal por hectárea(16). En relación a lo anterior, en un estudio hecho en Oaxaca(10) registraron que en primavera, la alfalfa variedad Valenciana, alcanzó el máximo rendimiento a la sexta semana (4.7 t MS ha-1), mientras que la variedad Oaxaca (alfalfa criolla) los registró a la séptima semana (4.1 t MS ha-1), concluyendo que el momento óptimo de corte varió con la estación del año.

The quality, yield, persistence and longevity of the pasture depends on seasonal frequency of defoliation management, so defining the cuts calendar based on the re-emergence of the crop in each season is of paramount importance(13).

However, in the central valleys of Oaxaca, lucerne is harvested every 40 d regardless of the season of the year, causing changes in its morphological and biochemistry composition.

Therefore, the objective of the present study was to evaluate the dynamics of seasonal growth in a pastureland of lucerne Var. Oaxaca or Creole, to determine the optimum time to harvest by season, to get the highest yield and forage quality.

La calidad, rendimiento, persistencia y longevidad de la pradera depende del manejo estacional de la frecuencia de defoliación, por lo que definir el calendario de cortes con base en el rebrote del cultivo en cada estación es de suma importancia(13). Sin embargo, en los valles centrales de Oaxaca, la alfalfa se cosecha cada 40 días independientemente de la estación del año, lo que provoca cambios en la composición morfológica y bromatológica de la alfalfa. Es por ello que el objetivo del presente trabajo fue evaluar las dinámicas de crecimiento estacional en una pradera de alfalfa Var. Oaxaca o criolla, para determinar los momentos óptimos de cosecha por época para obtener el mayor rendimiento y calidad del forraje.

The study was conducted in a meadow of lucerne Var. Oaxaca creole (Medicago sativa L.) of 3 yr of established during a year of assessment (February 2011 - January 2013), located in the community of the Villa de Zaachila, Oaxaca, at 16° 56' 38.58” N and 96° 44' 12.61” W, at an altitude of 1,509 m. The climate is temperate subhumid C(w), with rains in summer, with an average annual temperature of 17.5 oC, and average rainfall of 730 mm. The type of soil is shallow, dark grey, with horizon A Malic acid, horizon B argillic, clayey texture, strong adhesiveness and plasticity, slightly pH alkaline, of medium fertility, classified as a Foazen livic(17).

El estudio se realizó en una pradera de alfalfa Var. Oaxaca criolla (Medicago sativa L.) de tres años de establecida durante un año de evaluación (febrero 2011-enero 2013), ubicada en la comunidad de la Villa de Zaachila, Oaxaca, localizada a 16º 56’ 38.58" N y 96º 44’ 12.61" O, a 1,509 msnm. El clima es templado subhúmedo C(w), con lluvias en verano, con temperatura promedio anual de 17.5 oC, y precipitación

For standardization, lucerne was cut at a height of 5 cm at the beginning of the experiment.

The blocks were delimited based on the ground slope and established 28 experimental units of 541

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promedio de 730 mm. El tipo de suelo es poco profundo, de color gris oscuro, con horizonte A málico, horizonte B argilico, de textura arcillosa, con adhesividad y plasticidad fuerte, pH ligeramente alcalino, de fertilidad media, clasificado como Foazen livico(17).

5 x 2 m, using a randomized complete block design with seven treatments (week of cutting) and four replications. The pasture was not fertilized and in the dry season (October to May) irrigation was provided every 2 wk to field capacity.

Al inicio del experimento se realizó un corte de uniformización a una altura de 5 cm. Se delimitaron los bloques con base a la pendiente del terreno y se establecieron 28 unidades experimentales de 5 x 2 m, mediante un diseño experimental de bloques al azar con siete tratamientos (semana de corte) y cuatro repeticiones. La pradera no se fertilizó y en la época de estiaje (octubre a mayo) se proporcionaron riegos cada dos semanas a capacidad de campo.

Forage yield was measured with a steel frame of 0.25 m2 per replicate(15); in the randomly selected sample place, all the fodder contained within this place was cut to a height of 5 cm; the harvested plant material was deposited in paper bags previously marked with the number of treatment and the corresponding repetition, it was washed and weighed fresh, then dried in a microwave oven until constant weight to obtain the dry matter value(18).

The forage height was recorded before each cut with a graduated ruler 1 m length and a precision of 0.5 cm. There were ten measurements within each treatment, plants chosen at random, with the settled rule completely vertical from the base of the plant to the youngest higher leaf(19,20).

El rendimiento de forraje se midió con un cuadro de acero de 0.25 m 2 por repetición (15) , aleatoriamente se seleccionó el lugar de la muestra, en el cual, se cortó todo el forraje contenido dentro de éste a una altura de 5 cm; el material vegetal cosechado se depositó en bolsas de papel previamente marcadas con el número de tratamiento y la repetición correspondiente, se lavó y se pesó en fresco; posteriormente se secó en un horno de microondas hasta un peso constante para obtener el valor de materia seca(18).

Forage harvested in each experimental unit was mixed to homogenize the sample and subsequently took a sub-sample of approximately 20 % of the forage and plants were classified by species, dead material, other grasses and weeds; it was separated into its morphological components (stems, leaves, inflorescence and dead material); each component weighted in fresh and recorded their weight in dry basis(1).

Se registró la altura de forraje antes de cada corte con una regla graduada de 1 m de longitud y una precisión de 0.5 cm. Se efectuaron diez mediciones dentro de cada tratamiento, en plantas elegidas el azar, con la regla colocada completamente vertical desde la base de la planta hasta la hoja superior más joven(19,20).

The growth rate (GR) of dry matter yield formula: GR= HF/t. forage (kg DM ha-1), cut and the next.

El forraje cosechado en cada unidad experimental, se mezcló para homogenizar la muestra, posteriormente se tomó una submuestra de aproximadamente 20 % del forraje y las plantas se clasificaron por especie, material muerto, otros pastos y maleza; posteriormente se separó en sus componentes morfológicos (tallos, hojas, inflorescencia y

was calculated with data through the following Where HF= harvested and t= days between a

The leaf:stem ratio was obtained by dividing the morphological component leaf yield between the component stem yield.

Monthly data average temperature (maximum, average and minimum) weather and 542

ACUMULACIÓN ESTACIONAL DE BIOMASA AÉREA DE ALFALFA VAR. OAXACA CRIOLLA

material muerto) y se pesó cada componente en fresco y se registró su peso en base seca(1).

precipitation during the study period were obtained from the meteorological station of the airport Benito Juárez from the city of Oaxaca, located 13 km from the study area.

La tasa de crecimiento (TC) se calculó con los datos de rendimiento de materia seca por corte mediante la siguiente fórmula: TC= FC/t. Donde FC= forraje cosechado (kg MS ha-1), y t= días transcurridos entre un corte y el siguiente.

The grouped values were graphed using the statistical software SigmaPlot vol.12(21) and analyzed with the PROC MIXED procedure of SAS(22). When the assumption of normality of variables was not fulfilled, they were transformed according to the suggestions of SAS. The Akaike criterion was used to select the variance and covariance matrix(23), with what the effects of the sources of variation were determined: days of regrowth (7, 14, 21, 28, 35, 42, 49), time of the year (spring, summer, autumn and winter), that were considered as fixed effects, and the effect of blocks considered as random (24).

Treatments means were estimated using LSMEANS and comparison among them was carried out by the probability of the difference (PDIFF), based on the “t” test of “Student” to a level of significance of 5 %.

La relación hoja:tallo se obtuvo dividiendo el rendimiento por corte del componente morfológico hoja entre el rendimiento por corte del tallo.

Los datos mensuales de temperatura promedio mensual a la intemperie (máxima, media y mínima) y precipitación durante el periodo de estudio se obtuvieron de la estación meteorológica del aeropuerto Benito Juárez de la ciudad de Oaxaca, ubicada a 13 km del área de estudio.

Los valores agrupados se graficaron mediante el software estadístico SigmaPlot V.12(21) y se analizaron con el procedimiento PROC MIXED de SAS(22). Cuando no se cumplió el supuesto de normalidad de las variables, fueron transformadas, lo cual se realizó de acuerdo a las sugerencias de SAS. Para seleccionar la matriz de varianza y covarianza se utilizó el criterio de Akaike (23) , con lo que se determinaron los efectos de las fuentes de variación (días de rebrote 7, 14, 21, 28, 35, 42, 49), época del año (primavera, verano, otoño e invierno), las cuales se consideraron como efectos fijos, y el efecto de bloques fue considerado como aleatorio(24). Las medias de tratamientos se estimaron utilizando LSMEANS y la comparación entre ellas se realizó por medio de la probabilidad de la diferencia (PDIFF), basado en la prueba de “t” de “Student” a un nivel de significancia del 5 %.

For the linear regression between the height of the pasture and forage yield, the height was performed just prior to the sampling of the forage.

The equations of linear regression, and 95 % confidence intervals and prediction of performance for time of the year, were obtained by the wizard regression module of the SigmaPlot V.12 software using a polynomial linear model(21).

The greatest dry matter yield (P<0.01) was recorded in winter at 14 d compared with yields in spring, summer and fall, with lower yields in the fall (Figure 1A). Table 1 shows that all seasons showed a gradual increase in forage accumulation, reaching greater yields at 49 d in spring, summer and autumn with 2,794, 2,680 and 2,116 kg DM ha-1, respectively, while in winter it was at 42 d (3,416 kg). Taking into account the maximum performance obtained in each of the seasons of the year, the winter exceeded on 22, 27 and 61 %, to spring, summer and autumn, respectively. In particular in spring there were no differences (P>0.05) in the yield among d 35, 42 and 49 of regrowth.

Para la regresión lineal entre la altura de la pradera y rendimiento de forraje, el registro de altura se realizó justo antes de hacer el muestreo del forraje. Se obtuvieron las ecuaciones de regresión lineal, y los intervalos de confianza al 95 % y la predicción del rendimiento por época 543

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del año, utilizando el módulo wizard regression del Software SigmaPlot V.12 mediante un modelo polinomial lineal(21).

These results differ with those reported elsewhere(1,25), which concluded that the best seasonal lucerne yield in Montecillo, State of Mexico, was observed in summer; and agrees partially to reports with the same lucerne variety(10), which mention that the higher dry matter accumulation was at 49 d in spring, but do not agree to what was reported in summer, autumn and winter, where higher biomass

El mayor rendimiento de materia seca (P<0.01) se registró en la época de invierno a partir de los 14 días en comparación con los rendimientos en primavera, verano y otoño, observándose los menores rendimientos en este último (Figura 1A). En el Cuadro 1, se observa que en todas las estaciones se registró un incremento progresivo en la acumulación de forraje, alcanzándose los mayores rendimientos a los 49 días en primavera, verano y otoño con 2,794, 2,680 y 2,116 kg MS ha-1, respectivamente, mientras que en invierno fue a los 42 días (3,416 kg MS ha-1). Tomando en cuenta el rendimiento máximo obtenido en cada una de las épocas del año, el invierno superó en un 22, 27 y 61 %, a la primavera, verano y otoño, respectivamente. En particular en primavera no se observaron diferencias (P>0.05) en el rendimiento entre los días 35, 42, y 49 días de rebrote.

Figura 1. Rendimiento de materia seca (A), relación hoja:tallo (B), tasa de crecimiento (C) y altura de la pradera (D). En ciclos de crecimiento de siete semanas Figure 1. Dry matter yield (A), Leaf:stem ratio (B), Growth rate (C), Forage height (D). In seven weeks growth cycles 4000

A

kg DM ha

-1

3000 2000 1000 0

1.6

Los resultados obtenidos difieren con lo reportado en otros trabajos (1,25) , donde concluyen que en alfalfa el mayor rendimiento estacional en Montecillo, Estado de México, se observó en verano; y coinciden parcialmente a lo informado(10) en un estudio en la misma variedad de alfalfa, y reportaron que la mayor acumulación de materia seca fue a los 49 días en primavera, pero no coinciden a lo reportado en verano, otoño e invierno, donde la mayor acumulación de biomasa se registró en los días 28, 35 y 42, respectivamente.

B

1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 100

C kg DM ha-1 d-1

80

60

40

20

0

70

D

Las diferencias en los resultados, pueden deberse a que en el invierno se presentaron condiciones ambientales óptimas para el crecimiento de la alfalfa, ya que durante esos meses la temperatura promedio fluctuó entre 19 y 21 °C, mientras que en otros estudios la presencia de heladas afectó la acumulación neta de alfalfa(1,12,16). De acuerdo a lo reportado en la literatura(26), la temperatura óptima de crecimiento de la alfalfa es de 15 y 25 °C

60

Cm

50 40 30 20 10 0 0

10

20

30

Regrowth days Winter Spring Summer Autumn

544

40

50

ACUMULACIÓN ESTACIONAL DE BIOMASA AÉREA DE ALFALFA VAR. OAXACA CRIOLLA

durante el día y de 10 a 20 °C en la noche. El decremento en el rendimiento a la semana 7 en todas las épocas del año puede deberse a que la planta entra a su fase reproductiva, y conforme avanza la madurez, la senescencia se incrementa en la población total de plantas.

Pero esta pérdida en el rendimiento puede ser compensada por otros componentes de la pradera como la relación tamaño – densidad(27).

accumulation occurred on d 28, 35 and 42, respectively.

Differences in results may be due to temperature in the winter, as during those months the average temperature fluctuated between 19 and 21 °C while in other studies the presence of frost affected the net lucerne accumulation(1,12,16).

According to what was reported in the literature(26), the optimum temperature for lucerne growth is of 15 to 25 °C during the day and 10 to 20 °C at night. Yield decrement at wk 7 all times of the year may be because the plant enters its reproductive phase, and with maturity, senescence is increased in the total population of plants. But this yield loss can be

Con respecto a la altura de la planta (Cuadro 1) en la época de primavera e invierno no se registraron diferencias (P>0.05) después de los días 35 días de rebrote (56 a 60 cm y 58 a 61 cm, respectivamente); en el verano en los días 42 y 49 días (49.5 a 54.7 cm); y solo en otoño se registró mayor altura (P<0.01) hasta la

Cuadro 1 Rendimiento de forraje, tasa de crecimiento, altura de forraje y relación hoja:tallo en praderas de alfalfa criolla sometidas a ciclos de crecimiento de 7 semanas Table 1. Forage yield, growth rate, forage height and leaf: stem ratio in native lucerne grasslands subjected to growth cycles of 7 wk

Season

7

Regrowth days 21 28

14

35

42

49

SE

P

175 161 64 201

** ** ** **

Yield (kg DM ha-1) Spring Summer Autumn Winter

166 164 222 165

d d f e

Spring Summer Autumn Winter

11.5 12.4 10.7 8.6

Spring Summer Autumn Winter

23 23 31 24

Spring Summer Autumn Winter

696 645 602 1096 e d g e

c b b c

1.4 1.6 1.6 1.1

22.6 24.9 25.2 25.2 50 46 43 78

a a a a

cd cd e d d c f d

b a ab a

1.3 1.3 1.1 0.7

a ab a a

1265 903 822 1692

cb c d cd

1722 1630 1298 2234

b b c bc

2396 a 2668 a 1799 b 1972 b 1654 b 1700 b 2432 b 3416 a Height (cm) 35.3 c 48.3 b 56.1 a 58.8 a 29.4 c 43.5 b 45 b 49.5 ab 29.4 e 41.3 d 45.5 c 51.6 b 33.3 c 52.4 b 60.9 a 58 ab Growth rate (kg DM ha-1 d-1) 60 ab 62 ab 68 a 64 ab 43 a 58 a 51 a 47 a 39 ab 46 a 47 a 40 ab 81 a 80 a 70 ab 81 a Leaf:stem ratio 1.5 a 1.7 a 1.7 a 1.3 ab 1.4 ab 1.5 a 1.4 ab 1.2 ab 1.4 a 1.4 a 1.1 a 1.2 a 0.8 a 0.8 a 0.9 a 0.8 a

2794 2680 2116 2544

60.4 54.7 55.1 61.2 57 55 43 52

abcd Means with the same letters in each row are not different. SE = standard error. * (P<0.05); ** (P<0.01).

545

a a a b a a a a

1.3 1.9 0.7 2.4

** ** ** **

ab a ab b

5 5.5 3.9 6.5

** ** * **

0.19 0.11 0.26 0.17

** ** ** **

0.7 1.1 1.1 1.1

b b a a

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semana 7 (55 cm). En la Figura 1D, se puede observar que a excepción de invierno y primavera, a partir de los 28 días de crecimiento, verano y otoño registraron las menores alturas (P<0.05). La altura de la pradera es una variable altamente correlacionada con el rendimiento de materia seca (20) , si los coeficientes de correlación son elevados (> 0.80); esta variable puede ser considerada para determinar el rendimiento y definir el momento óptimo de aprovechamiento. En este experimento en las cuatro épocas del año se registraron r 2 superiores a 0.8 (Figura 2), lo que indica que los parámetros obtenidos son aceptables y similares a los de otras investigaciones(19,20).

Otros autores(14) reportaron que en alfalfa en invernadero, y bajo fertiriego, los mayores rendimientos coincidieron con los valores superiores de altura de forraje. También se menciona que la altura del forraje solo varía en el primer año de establecimiento del cultivo(28), pero a partir del segundo año, las alturas no son significativas (P>0.05), por lo que independientemente de la variedad, la alfalfa presenta alturas similares; sin embargo la temperatura sí influye en el rendimiento y la altura por época del año.

compensated by other components of the pastureland as the relationship size:density(27).

With respect to the plant height (Table 1) during spring and winter there were no differences after 35 d of regrowth (56 to 60 cm and 58 to

Figura 2. Regresiones lineales del rendimiento vs altura, intervalo de confianza al 95, y la predicción de los datos, en las cuatro épocas del año Figure 2. Linear regressions of the yield vs height, confidence interval at 95, and prediction of the data, in the four seasons of the year 80

60

cm

Spring y = 0.017x + 12.37 2 r = 0.88

40

20

0 80

60

cm

Summer y = 0.016x + 14.31 r2 = 0.88

40

20

La tasa de crecimiento del cultivo (TC) es un aproximado de qué tanta biomasa vegetal se acumula en el tiempo después de la defoliación.

La edad a la cual alcanzaron la mayor TC varió dependiendo de la época del año (Cuadro 1), y los valores obtenidos registraron que las mayores TC fueron en el invierno, a los 21, 28 y 42 días de rebrote (81 kg MS ha -1 d-1) (P<0.05); en primavera no se registró diferencia desde los 21 a los 57 días de crecimiento; sin embargo, el mayor registro fue a la semana 5 (68 kg); en verano el mayor valor fue al día 28 (58 kg MS ha-1 d-1); y en otoño a los días 28 y 35 (47 kg). A excepción del otoño (P<0.05) no se registraron diferencias entre días de corte en la TC, solo en invierno a la semana 1 presentó la menor TC, pero posteriormente en las semanas 2 a la 6, fue superior a las demás estaciones del año (Figura 1C). Estos valores

0 80

60

cm

Autumn y = 0.22x + 10.14 2 r = 0.93

40

20

0 0

1000

2000

3000

4000

80

60

cm

Winter y = 0.17x + 8.73 2 r = 0.88

40

20

0 0

1000

2000

3000

4000

Kg DM ha-1

Slope of the line (black line), confidence interval (blue line), prediction of the data (red line).

546

ACUMULACIÓN ESTACIONAL DE BIOMASA AÉREA DE ALFALFA VAR. OAXACA CRIOLLA

son similares a los observados en otra investigación(10), en la misma variedad de alfalfa de un año de establecida, ya que registraron que las mayores TC en primavera fueron entre los días 28 y 35, mientras que en invierno solo coincide a la sexta semana de rebrote. Y difieren a los resultados en otras investigaciones(25,29), donde afirman que los menores valores de TC se registraron en invierno, a diferencia de este trabajo; sin embargo, en ambos estudios(25,29) la presencia de heladas propició una menor tasa de crecimiento, a diferencia del presente estudio donde no se registraron heladas en invierno (Figura 3).

61 cm, respectively); in the summer on d 42 and 49 (49.5 to 54.7 cm); and only in autumn was recorded a higher height (P<0.01) until wk 7 (55 cm). Figure 1D, shows that with the exception of winter and spring, after 28 d of regrowth summer and autumn recorded lower heights (P<0.05). Forage height is a variable that is highly correlated with dry matter yield(20), if the correlation coefficients are high (> 0.80), this variable can be considered to determine the yield and define the optimum harvesting time. In this experiment in the four seasons of the year the r2 were higher than 0.8 (Figure 2), which indicates that the parameters obtained are acceptable and similar to other researchs(19,20). Other authors(14) reported that with lucerne in greenhouse and under fertigation conditions, the highest yields coincided with higher values of forage height. Other studies(28) mention that the heights of the forage varies only in the first year of establishment of the crop, but from the second year onwards, the heights are not significant (P>0.05), so regardless of the variety, the lucerne presents

La relación hoja:tallo es la variable más correlacionada con la calidad nutritiva del forraje, y en este experimento se registró que a excepción del invierno (P<0.05), no existieron diferencias en las otras épocas (Figura 1B). Solo en primavera y verano se presentaron diferencias entre los días de rebrote (P<0.01), siendo los días 28 y 35 que registraron el mayor valor (1.7 y 1.5, respectivamente). En otoño la

Figura 3. Datos climáticos durante el periodo experimental. Fuente: Estación meteorológica del aeropuerto Benito Juárez, de la ciudad de Oaxaca

M

Fe

b-

12 ar ch A p 12 r-1 M 2 ay -1 2 Ju n12 Ju l-1 2 Au g12 Se p12 Oc t-1 2 No v12 Di c12 Ja n13 Fe b13

Figure 3. Climate data during the experimental period. Source: Meteorological station of the Benito Juárez airport, of the Oaxaca city

Time Precipitation (mm) Mean temperature

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mejor relación hoja:tallo fue al día 28 y en el invierno al 35 (Cuadro 1). Rivas et al (13) mencionan que la menor relación se presenta en las variedades de alfalfa que producen el mayor rendimiento de materia seca, y corrobora la importancia que tienen las variables del tallo (peso y altura) en relación a las hojas, para la acumulación de materia seca total y la calidad o valor nutritivo en la planta; es decir, que a mayor altura menor proporción de hoja, y esto está relacionado con la fase de crecimiento del forraje. Otros trabajos (6) mencionan que la cantidad de proteína en las hojas y en el tallo, es afectada por la edad del cultivo, pero no influye en el contenido de fibra cruda y materia seca, por lo tanto, el corte debe definirse por una combinación de variables de la especie que se esté evaluando. Otros autores(9), mencionan que la aparición de hojas primarias es mayor cuando la alfalfa está en su fase de rebrote, en la fase reproductiva o destinada a la producción de semilla, y esto repercute en la intercepción de luz, y la acumulación de biomasa en raíz, y por lo tanto en el rendimiento total de biomasa y la calidad nutritiva del forraje.

similar heights; however the temperature influences yield and height by time of year.

The growth rate is an approximation of plant biomass accumulation in time after defoliation.

The age at which lucerne reached the highest GR varied depending on the time of year (Table 1), and the higher GR values recorded were in the winter, at 21, 28 and 42 d of regrowth (81 kg DM ha-1 d-1)(P<0.05); in the spring there was not a difference from 21 to 57 d of growth; however, the greatest record was at 5 wk (68 kg); in summer the highest value was at d 28 (58 kg DM ha-1 d-1); and in the fall to 28 and 35 d (47 kg). With the exception of the fall (P<0.05) there were not reported differences among days of cutting in the GR, just in winter at wk 1 presented the lower GR, but subsequently in wk 2 to 6, it was superior to the other seasons of the year (Figure 1C). These values are similar to those observed in another study(10), with the same lucerne variety from a year of established; the higher GR was in spring between d 28 and 35, while in winter only matched by the 6th wk of regrowth. These results differ to results from other studies(25,29), where report lower GR values in winter, unlike this work; however, in both studies(25,29) the presence of frost led to a lower growth rate, unlike the present study where there were no frost in winter (Figure 3).

Los resultados obtenidos difieren a lo reportado en la misma variedad de alfalfa(10) y en la misma zona, que explican que la menor relación hoja:tallo presentó el siguiente orden descendente otoño > verano > invierno > primavera, y que indistintamente de la estación del año la relación tendió a disminuir conforme aumentaba la semana de rebrote. De la misma forma se ha reportado(25) que la mayor relación hoja:tallo se presentó en otoño e invierno. En otra investigación(30) se observó una disminución progresiva en la relación hoja:tallo conforme aumentó la edad de rebrote de la alfalfa, registrando la mayor acumulación de forraje a la quinta semana en verano, otoño y primavera mientras que en invierno fue a la sexta semana.

Estas diferencias se debieron a que en el presente estudio las condiciones de temperatura presentes en invierno propiciaron una mayor acumulación de materia seca y el desarrollo de tallos más altos (Figura 1D), lo que incrementó su aporte al rendimiento; esto aunado a un

The leaf:stem ratio is the variable most correlated with the nutritious forage quality, and in this experiment that was so, in that except for the winter (P<0.05), there were no differences at other times (Figure 1B).

Differences between regrowth days were only in spring and summer (P<0.01), being the d 28 and 35 which recorded the greatest value (1.7 and 1.5, respectively). In autumn the best value was at d 28 and in winter to d 35 (Table 1).

Rivas et al(13) mention that the lowest ratio occurs in lucerne varieties that produce the greatest dry matter yield, and corroborates the importance of the variables stem (height and weight) in relation to the leaves, for the accumulation of total dry matter and the quality 548

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recambio de tejido más rápido, como se pudo observar en las mayores tasas de crecimiento presentes en esta época (Figura 1C), propició la presencia de material senescente, y la pérdida de hojas por dicho proceso ocasionó que la relación hoja:tallo (Figura 1B) fuera menor que en las demás estaciones.

or nutrition in the plant; i.e. that the higher height the lower leaf proportion, and this is related to the growth phase of the forage. Other works(6) mentioned that the amount of protein in the leaves and stem, is affected by age of the crop, but it has no influence on the content of dry matter and crude fiber; therefore, the cut must be defined by a combination of variables of the species assessed. Other authors (9), mention that the emergence of primary leaves is increased when lucerne is in their regrowth stage, during reproduction or destined to the production of seed, and this has repercussions on the interception of light, biomass root accumulation, and therefore in

Con respecto a la composición botánica (Figura 4), los componentes registraron una variación en su aporte en las épocas del año; el mayor aporte de alfalfa se registró en invierno y otoño, y la mayor presencia de otros pastos y malezas fue en primavera y verano. En las épocas de invierno y verano el mayor aporte de alfalfa fue

Figura 4. Composición botánica de alfalfa criolla, en ciclos de crecimiento de 7 semanas, en las diferentes épocas del año Figure 4. Botanical composition of native lucerne, in cycles of growth of 7 wk, at different times of the year SUMMER

SPRING 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 7

14

21

28

35

42

49

7

14

21

28

35

42

49

35

42

49

WINTER

AUTUMN 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 7

14

LUCERNE

21

28 Regrowth days

OTHER GRASS

35

HERBS

42

49

DEAD LEAVES

549

7

14

LUCERNE

21

28 Regrowth days

OTHER GRASS

HERBS

DEAD LEAVES

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a los 28 días de crecimiento, en primavera a los 21 y 35, y en el otoño hasta el día 49 (Figura 3). Estos resultados concuerdan con lo reportado en otro trabajo(25), que en primavera y verano hubo mayor presencia de malezas; también se ha reportado(29) que las estaciones de otoño y verano fueron las que registraron el menor y mayor porcentaje de malezas, mientras que en primavera hubo un incremento en el porcentaje de malezas y una reducción en alfalfa(1). Esto concuerda con el aumento de la precipitación pluvial en ambas épocas, que junto a la temperatura, propiciaron la aparición de otras especies de pastos que entraron en competencia con la alfalfa.

the total biomass yield and nutritive quality of the forage.

The obtained results differ to those reported with the same lucerne variety and in the same area(10), explaining that the lowest leaf:stem ratio presented the following descending order: autumn > summer > winter > spring, and that regardless of the season of the year, the relationship tended to decrease as the week of regrowth increased. In the same way it has been reported(25) that greater leaf:stem ratio was presented in autumn and winter. A progressive decrease in the ratio was observed in another study(30) in which as regrowth age of lucerne increased, registered greater forage accumulation at the 5th wk in summer, autumn and spring while in winter it was at the 6th wk.

These differences could be explained because in the present study the temperature conditions in winter led to a greater dry matter accumulation and the development of more tall stems (Figure 1D), which increased its yield contribution; this, coupled with a faster replacement tissue as it could be observed by greater growth rates in this period (Figure 1C), led to the presence of senescent material, and the loss of leaves by this process caused the leaf:stem ratio (Figure 1B) be lower than in the other seasons.

Se concluye que para el cultivo de alfalfa Var. Oaxaca criolla, en la Villa de Zaachila, se recomienda realizar cortes cada 30 a 35 días en invierno y primavera, y cada 35 a 40 en verano y otoño, para obtener los mayores rendimientos de forraje y mejor relación hoja:tallo. Realizar cortes con base a la dinámica de crecimiento, considerando las variables de tasa de crecimiento, relación hoja:tallo, composición botánica y altura, permiten determinar el momento óptimo de defoliación para obtener el mejor contenido de hoja con respecto al tallo, mejor altura y menor proporción de material muerto, lo que permite obtener un forraje de mejor calidad. Las dinámicas de crecimiento determinan el comportamiento fenológico del cultivo en las diferentes épocas del año, el cual varía dependiendo de las condiciones ambientales que se presenten.

Regarding the botanical composition (Figure 4), components recorded a variation in their contribution according to the seasons of the year; the biggest contribution of lucerne was recorded in winter and autumn, and the increased presence of other grasses and weeds was in spring and summer. In the winter and summer seasons the biggest contribution of lucerne was at 28 d of growth, in spring at 21 and 35 d, and in the fall until the d 49 (Figure 3). These results agree with those reported elsewhere(25), which in spring and summer were increased presence of weeds; it has also been reported a greater percentage of weeds in autumn and lesser in summer seasons, while in spring there was an increase in the percentage of weeds and a reduction in

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In conclusion, for the cultivation of lucerne Var. Creole Oaxaca, in the village of Zaachila, the best time for cutting is every 30 to 35 d in winter and spring, and every 35 to 40 d in summer and autumn, to obtain the highest forage yields and better leaf:stem ratio. Cutting should be based on the dynamics of growth, the growth rate, leaf:stem ratio, botanical composition and height variables, in order to obtain the optimum defoliation time for the best content of leaf with respect to stem, best height and lower proportion of dead material, which allows to obtain a better forage quality. The growth dynamics determine the phenological crop performance at different times of the year, which varies depending on the environmental conditions.

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Edición Bilingüe Bilingual Edition

Rev. Mex. Cienc. Pecu. Vol. 7 Núm. 4, pp. 405-553, OCTUBRE-DICIEMBRE-2016             

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Rev. Mex. Cienc. Pecu. Vol. 7 Núm. 4, pp. 405-553, OCTUBRE-NOVIEMBRE-2016

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Revista Mexicana de Ciencias Pecuarias

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ISSN: 2007-1124

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Rev. Mex. Cienc. Pecu. Vol. 7 Núm. 4, pp. 405-553, OCTUBRE-DICIEMBRE-2016

Revista Mexicana Ciencias Pecuarias   de 

Edición Bilingüe Bilingual Edition

Rev. Mex. Cienc. Pecu. Vol. 7 Núm. 4, pp. 405-553, OCTUBRE-DICIEMBRE-2016             

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Rev. Mex. Cienc. Pecu. Vol. 7 Núm. 4, pp. 405-553, OCTUBRE-NOVIEMBRE-2016

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Revista Mexicana de Ciencias Pecuarias

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ISSN: 2007-1124

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Rev. Mex. Cienc. Pecu. Vol. 7 Núm. 4, pp. 405-553, OCTUBRE-DICIEMBRE-2016