Caracterización sensorial y culinaria de germoplasma de judía grano (Phaseolus vulgaris L.) y aplicación a la mejora genética

Abstract

In recent decades, much work has gone into collecting and conserving phytogenetic resources, resulting in a considerable increase in the number of entries stored ex situ in germplasm banks. However, these resources have been underexploited because, amongst other reasons, they have yet to be characterized and evaluated. Breeders need this information to obtain more productive and nutritious ideotypes that require less care and fulfill consumers' sensory preferences. The common bean (Phaseolus vulgaris L.) is the legume most consumed by humans. Being one of the most important sources of protein worldwide, it has high nutritional quality and affords some protection against certain diseases. In this species, the need for evaluation is especially evident for sensory and culinary traits. The lack of data about these traits blocks breeding for greater sensory appeal and impedes the consolidation of beans in the diets of the most demanding customers. This doctoral thesis aims to contribute to the rationalization of seed banks of beans collected in Catalonia and to expand the information available about the sensory and culinary traits of these materials as well as of those in the core collection of Spanish beans. Greater knowledge of the variability in this large group of entries will enable us to learn more about the genetic control of the degree of curvature in the Ganxet landrace and to orient a breeding program for another traditional landrace of interest, Tavella Brisa. The work done for this thesis has enabled the entries collected in Catalonia to be classified into 20 representative groups on the basis of morphological and molecular markers. It has also led to a rational ordering within the landrace with the greatest number of entries collected, Ganxet, in which 24 inbreds representing the variability within the landrace have been selected. Both in the core collection of Spanish beans and in the entries collected in Catalonia, the estimated variability for internal sensory traits and culinary traits is high, whereas the variability for the external sensory traits is somewhat lower. Analyzing this information in function of the area where the materials were originally domesticated has shown that Andean varieties have more perceptible seed coats, are mealier, and have stronger flavor than Mesoamerican varieties. An analysis of these traits in function of the color of the seeds has shown that white seeds have rougher seed coats, are less mealy, have milder flavor, and tend to break more during cooking. The data also show that the extreme curvature of seeds in the Ganxet landrace is genetically correlated with high protein content and low mealiness. Seed curvature is an easy-to-measure trait with relatively simple genetic control, involving at most 3 loci, and environmental factors have little influence on its expression. Thus, Ganxet could be used to increase protein content and decrease mealiness in other varieties of beans through backcrossing. In the Tavella Brisa landrace, a breeding program has enabled the obtainment of a new variety, Croscat, that conserves the morphologic and sensory traits of the historic landrace while eliminating agronomic defects such as lodging, facilitating mechanical harvesting and avoiding losses due to disease. These gains underline the high potential of ex situ conservation of entries once resources have been invested in characterizing, evaluating, and improving these materials.

En las últimas décadas se ha realizado una gran labor en la recolección y conservación de recursos fitogenéticos, lo que ha incrementado considerablemente el número de entradas almacenadas ex situ en los bancos de germoplasma. Sin embargo, estos materiales están infrautilizados, debido entre otras causas, a la falta de caracterización y evaluación de los mismos. Esta situación contradice las aparentes necesidades de los fitomejoradores que buscan alcanzar nuevos ideotipos más productivos y nutritivos que consuman menos insumos y satisfagan las preferencias sensoriales de los consumidores. La judía grano (Phaseolus vulgaris L.) tiene una elevada calidad nutricional y cierta capacidad de protección frente a algunas enfermedades, es la leguminosa más importante para el consumo humano y constituye una de las principales fuentes de proteína a nivel mundial. En esta especie, la falta de evaluación es especialmente patente en los caracteres sensoriales y culinarios, lo cual bloquea la mejora genética para estos aspectos y dificulta la consolidación de las judías en las dietas de los consumidores más exigentes. Esta tesis doctoral pretende contribuir a la racionalización de las colecciones de judía procedentes de Cataluña y, a su vez, abordar la caracterización sensorial y culinaria tanto de dichas entradas, como del conjunto de entradas de la colección nuclear de judías española. Un mayor conocimiento de la variabilidad en este numeroso grupo de materiales nos va a permitir profundizar en el control genético del grado de curvatura de la variedad Ganxet y abordar un programa de mejora en otra variedad tradicional de interés, Tavella Brisa. El trabajo realizado ha permitido clasificar las entradas colectadas en Cataluña en 20 grupos representativos, empleando descriptores morfológicos y moleculares. Dentro de la variedad con mayor número de entradas colectadas, Ganxet, también se ha efectuado un proceso de racionalización, en el que se han seleccionado 24 líneas puras que representan la variabilidad intravarietal. Tanto en la colección nuclear de judías española como en la colección procedente de Cataluña se ha estimado una elevada variabilidad para los caracteres sensoriales internos y culinarios y algo menor para los caracteres sensoriales externos. El análisis de esta información en función del origen de domesticación ha permitido establecer que las variedades de origen Andino tienen la piel más perceptible, son más harinosas y tienen mayor flavor que las variedades Mesoamericanas. El mismo análisis realizado en función del color de la semilla ha mostrado que las semillas de color blanco tienen la piel más rugosa, son menos harinosas, tienen menor flavor y presentan menor número de judías enteras tras la cocción. Se ha establecido también que el grado de curvatura extremo de la variedad Ganxet está genéticamente correlacionado con un elevado contenido de proteína y con la cremosidad. Este carácter ha mostrado un control genético sencillo (máximo 3 loci), baja influencia ambiental en su expresión y además resulta fácil de medir, lo que sugiere que Ganxet podría emplearse para incrementar el contenido de proteína y la textura cremosa en otras variedades de judía, mediante procesos de retrocruce. Finalmente, como resultado del programa de mejora de la variedad Tavella Brisa, se ha obtenido una nueva variedad denominada Croscat, que conserva las características morfológicas y sensoriales de la variedad histórica y corrige defectos agronómicos como el encamado. Lo que facilita la mecanización de la cosecha y evita las mermas por patologías. Todo esto contribuye a demostrar que las colecciones conservadas ex situ tienen un extraordinario potencial, pero para que este se ponga de manifiesto es necesario invertir grandes esfuerzos en su caracterización, evaluación y mejora.