Diversidad genética, estructura poblacional y selección de materiales superiores de Guadua angustifolia Kunth

1. BAMBU
DE COLOMBIA SA
DIVERSIDAD GENÉTICA, ESTRUCTURA
POBLACIONAL Y SELECCIÓN DE CLONES
SUPERIORES DE Guadua angustifolia Kunth
EN LA ECO-REGIÓN CAFETERA DE
COLOMBIA
JAIME EDUARDO MUÑOZ FLOREZ
XIMENA LONDOÑO
ELEONORA NUÑEZ
LEONOR CRISTINA MORALES
PAULA ANDREA RUGELES
ANDRES MAURICIO POSSO
FRANCO ALIRIO VALLEJO

2. INTRODUCCIÓN
• Bambú: «Oro Verde» del siglo XXI.
• contribuye a mitigar efectos del
cambio climático.
• Sustituye a la madera.
• Metas para el desarrollo del milenio
ONU.
• - Sostenibilidad ambiental.
• - Mejorar condiciones de vida de
millones de desplazados.
• - utilizado en : construcción,
alimentación, industrialización,
producción de papel, conservación
ambiental.
Phyllostachys heterocycla var. pubescens

3. IMPORTANCIA ECONOMICA
CHINA
Área Cultivada: 5 millones ha (2004)
Incremento anual área: 50.000 ha
Numero agricultores: 10 millones
Empresas Bambú: 30.000
Número de empleos industria bambú: 5,7 mill.
Valor producción industria bambú: 8,97 billones $USD (Zhu, 2007)
Valor exportación productos bambú: USD$1.500 mill. (Zhu, 2007).
Figure 4: China's bamboo product export
(in million US$)
1600
1500
1400
1200 1200
1000
800
600 800 950
400 650 700
200 439 500
0 170
1990 1996 1998 2000 2002 2004 2005 2006 2007

4. COLOMBIA
Área estimada: 51.000 ha.
55% en región cafetera.
Área cultivada: 4.800 ha.
Incremento anual área: 193 ha últimos 25 años Rodríguez, 2005
Número de culmos producidos/año: 340.000.
Numero Personas beneficiadas: 100.000 .
Empresas Bambú: 101.
Demanda de guadua por sector
Construcción Muebles & Artesanias Preindustrialización
2%
8%
90%

5. INVESTIGACIONES PREVIAS SOBRE EFECTO
AMBIENTAL Y DIVERSIDAD
• F = G + A + GxA
• Solo se reconoce efecto ambiental A.
• Características de productividad y calidad varían por
condiciones de sitio ( Camargo 2006, Ortega y Zuluaga
2006, García 2004 ).
• Investigaciones sobre diversidad:
• - Marulanda et al 2002 AFLP.
• - Potosi 2005 RAPD.
• - Perez et al 2009, SSR.
• - Torres SSR.

6. • Especies de
bambúes en el
mundo: aprox. 1400
spp. & 108 géneros.
• 34% América: 470
spp & 41 géneros.

7. ESPECIES DE GUADUA EN
1.
COLOMBIA
G. angustifolia Kunth
2. G. amplexifolia Presl
3. G. glomerata Munro
4. G. incana Londoño
5. G. macrospiculata Londoño & Clark
6. G. paniculata Munro
7. G. superba Huber G. paniculata
8. G. uncinata Londoño & Clark
9. G. weberbaueri Pilger
G. glomerata G. uncinata G. amplexifolia G. incana

8. VARIEDADES BOTÁNICAS DE G. angustifolia
var. angustifolia var. bicolor var. nigra

9. DISTRIBUCIÓN DE Guadua
angustifolia
Antioquia
Santander
Casanare
Chocó Boyacá
Caldas
Risaralda
Cundinamarca
Quin
dío
Valle Tolima
Meta
Cauca Huila
Nariño
Caquetá
Putumayo
Distribución en América: Colombia,
Ecuador, Perú y Venezuela. Distribución en Colombia

10. OBJETIVOS
General
Contribuir a conocer y utilizar la diversidad genética de Guadua
angustifolia Kunth.
Específicos
• Explorar, seleccionar y recolectar materiales superiores de
Guadua angustifolia en la región cafetera con base en
características físico-mecánicas, de calidad y de productividad
para los diferentes sectores de la cadena: construcción, pre-
industrialización, y muebles y artesanías.
• Conocer la diversidad genética de la G. angustifolia, la estructura
poblacional y proponer hipótesis sobre la variación intraguadual.
.

11. SELECCIÓN DE SITIOS
Aprovechadores
(42)
Encuestas Dueños de fincas
(125) (23)
Identificación Empresarios
de sitios (60)
Octubre 2008 Armenia, Pereira
Manizales y
Abril del 2009 Norte del Valle

12. Aprovechadores
Biotipos
Ubicación de fincas
Actividad &
sobresalientes por:
Biodiversidad
Dureza,
Contratista Diámetro,
Longitud y
Espesor
Cortero Rectitud,
Forma de
entrenudos
Carguero Presencia
ganchos
Sanidad
guadual

13. Dueños de fincas
Ubicación del Tipos de
guadual aprovechamiento
Productos que se
Georeferenciación extraen
Uso en la finca
Procedencia
• Biotipos
• Natural
• Plantado
Función del
guadual

14. Empresarios
Tamaño
empresa
Empresas
Productos
Procedencia –
Características
Porción usada
Tipo de
mercado

15. FINCA MPIO. DPTO.
1 EL BAMBUSAL "A" Montenegro QUINDIO
2 LA ELENA "B" Montenegro QUINDIO
7 NAPOLES C, D, E, F, G Montenegro QUINDIO
8 LA SECRETA "H" Circasia QUINDIO
9 EL PORVENIR "I" Circasia QUINDIO
12 EL OCASO "J", "K" & "N" Quimbaya QUINDIO
13 BALSORA "L" Armenia QUINDIO
30 sitios de 14 LA MEJORANA "M" Quimbaya QUINDIO
15 BELEN "Ñ" Circasia QUINDIO
muestreo 16 YARIMA "0" Pereira RISARALDA
en la eco- 18 EUPEN "P" & "Q" Pereira RISARALDA
19 FILIPINAS "R" Pereira RISARALDA
región 20 LA ESMERALDA "S" Pereira RISARALDA
21 CEBG "T" Cordoba QUINDIO
cafetera 22 LA PIRAGUA "U" Marcella RISARALDA
23 LA ESPAÑOLA "V" Marcella RISARALDA
24 El NARANJAL "W" Chinchina CALDAS
25 LA ESPERANZA "X" Manizales CALDAS
26 LOMAS "Y" Manizales CALDAS
27 EL NOGAL "Z" Palestina CALDAS
28 VILLA MARTHA "Alfa" Pereira RISARALDA
29 LAS BRISAS "Beta" Cartago VALLE
30 COROZAL "Gama" Cartago VALLE

16. TOMA DE MUESTRAS
 Muestras de suelo.
 Muestras de herbario.
Registro de caracteres
vegetativos para análisis
morfológico.
 Muestras de hojas para
estudios de ADN.
 Probetas para propiedades
físico – mecánicas.
 Extracción de Chusquines.

17. Premisas para la Selección de guadua según el uso final
1. Características morfométricas
PARA CONSTRUCCIÓN
Se parte de las siguientes premisas:
1. Tamaño: prefieren guaduas entre
9 y 12 cm diámetro.
2. Longitud comercial del culmo:
preferiblemente mayor a 12 m.
3. Culmos rectos.
4. Culmos casi cilíndricos.
5. Culmos maduros o “hechos”.

18. PARA PRE-INDUSTRIALIZACION
Se parte de las siguientes premisas:
1. Espesor de pared, mayor de 1,5 cm (NTC 5829).
2. Mayor volumen de madera.
3. Diámetros de los culmos iguales o mayores a 10 cm.
4. Culmo recto.
5. Entrenudos simétricos.

19. PARA MUEBLES & ARTESANIAS
Se parte de las siguientes premisas:
1. Diversos diámetros, los fabricantes de muebles prefieren
entre 8 y 10 cm.
2. Culmos no estrictamente rectos por que a las curvas le dan
valor agregado.
3. Lumen pequeño.
4. Rarezas.

20. PRODUCCION DE ESTERILLAS
PREMISAS
1. Longitud de la circunferencia externa: mayor de 30 cm.
2. Área de la esterilla: ancho mayor a 30 cm y un espesor igual
o mayor de 1,5 cm.

21. Selección de guadua según uso final 2.
Características físico-mecánicas
UNIVERSIDAD NACIONAL DE
COLOMBIA SEDE BOGOTÁ
INSTITUTO DE INVESTIGACIONES
TECNOLÓGICAS
• Compresión Paralela a la fibra
Ensayo Corte
• Corte paralelo a la fibra
• Módulo de elasticidad a la
compresión
• Contenido de Humedad
Ensayo Compresión

24. Metodología RAMs Y SSR para Caracterizar la
Estructura Genética de Guadua angustifolia
MATERIAL VEGETAL ADN TOTAL PROCESO DE
EXTRACCIÓN DE ADN AMPLIFICACIÓN
E IMPLEMENTOS DE
EXTRACCIÓN
PRODUCTO PCR DE LA
DENDROGRAMA AMPLIFICACIÓN CON
MICROSATELITES

25. MARCADORES MICROSATÉLITES (PÉREZ, 2009)
Locus No. Secuencia de cebadores 5´- 3’ Motivo Alelos Ho He PIC
R: CCTTCACATGGTCTCACAAG
FJ444930 (GATA)8 7 0,40 0,40 0,38
F: CAGTCTAGCAATCAATTTGAAG
R: CTAGATCTTCCTAATCAAAGTGG
FJ444929 (GATA)10 8 0,67 0,67 0,61
F: TACTAACCGATTGTCCCGTCTAG
R: CGCCACGTTAATCCCAGTTAGG
FJ444932 (CTAT)10 4 0,27 0,44 0,38
F: CCTATACATATATGCATTGTGTGG
R: GTTCCTACATGTAGACATATCC
FJ476075 (CTAT)13 5 0,33 0,40 0,36
F: CTCTTGGGAGTGAGCATGGTGAC
R: CCCGACAGATAGATGGTCAAA
FJ444934 (GATA)16 8 0,47 0,74 0,66
F: CTCATTTCTCAATTGCGCAAGAG
R: GTCAATCACGCCAGCTCTAACA
FJ444931 (GATA)16 9 1,00 0,84 0,80
F: CTCTGACATGTATGGATCTTGCA
R: CCCAACAAAGATGGTCAGAT
FJ444936 (GATA)9 9 1,00 0,86 0,83
F: CAGGAGATGAGCCTGTTAGT
R: CTAGGCCCACTCCTATCCCA
FJ444935 (CTAT)8 3 0,50 0,63 0,48
F: AGCTTCCTCAGAATGCCTAATTA
R: CCTTCAATTAGTACATAGATAG
FJ476076 (GATA)8 4 0,88 0,73 0,62
F: GTACAGAACCATCTCATCCT

26. VARIACIÓN INTRAGUADUAL
• Información de RAMs y Microsatélites.
• 24 muestras en la hacienda Nápoles.
• Estimación de He y Ho.
• Colecta de flósculos en diferentes sitios.
• Estimación del número de semillas por flósculo.
• Evaluación de % germinación.
• Estimación de número de semillas por planta.
• Teoría sobre la constitución genética de los guaduales.

27. A1
A2
A3
C1
C2
C3
D1
Dendrograma construido D3
D2
E1
E2
E3
M1
M2
con marcadores RAMs M3
W1
W2
W3
ALFA1
ALFA2
ALFA3
H1
H2
H3
B1
B2
F1
F2
G1
G2
G3
N1
N3
O1
O2
O3
Ñ1
Ñ2
Ñ3
J1
J2
J3
L1
L2
L3
K2
K3
P1
P3
P2
Q1
Q2
R1
Q3
T1
T3
U1
U3
B3
I1
I2
I3
K1
N2
V3
U2
V1
V2
R2
R3
T2
X1
Y2
Y3
Y1
X2
X3
BETA1
BETA3
BETA2
GAMA1
GAMA2
GAMA3
S1
S2
S3
Z1
Z2
Z3
0.00 0.25 0.50 0.75 1.00

28. A1
A2
A3
D3
D5
D1
E2
E4
G3
B1
B2
B3
Dendrograma para 30
M1
C1
C2
C5
E5
M2
M3
H2
sitios utilizando
H3
P3
F1
F2
G2
G1
O1
O2
microsatélites.
O3
T2
T3
T1
a1
a2
a3
U1
U2
U3
V1
V3
V2
H1
Z1
P1
P2
Q3
Q1
Q2
R1
R2
Z2
R3
Z3
W1
W2
W3
I1
I2
L1
L3
L2
I3
J1
J3
J2
K1
K2
K3
ß1
ß2
ß3
s1
s2
s3
N1
N2
N3
Ñ1
Ñ2
Ñ3
S11
S10
S12
X1
X2
X3
Y1
Y2
Y3
PE1
PE2
PE3
0.00 0.25 0.50 0.75 1.00
Coefficient

29. • Alta diversidad genética.
• RAMs He = 0,32 , SSR He = 0,50
• Fst= 0.10 RAMs SSR, moderada diferenciación
genética.
• Variación intraguadual.
• Los guaduales de Caldas son los que más
difieren.
• Hay diferencia entre guaduas Colombianas y
Peruanas

30. Dendrograma obtenido de 24 muestras de la
Hacienda Nápoles usando RAMs Y Microsatelites
1 1
2 2
3 4
4 9
5 17
9 16
15 3
16 7
6 8
12 18
13 5
14 6
7 10
8 13
10 14
11 11
17 12
19 15
18 19
20 20
21 21
22 24
24 22
23 23
00 0.08 0.75 0.17 0.25 0.33 1.00
0.42 0.50 0.58 0.67 0.75 0.83 0.92 1.00
Coefficient

32. Dinámica de la reproducción
sexual de Guadua angustifolia.

33. CONCLUSIONES
1. Se encontró una alta variabilidad en características asociadas
a construcción, preindustrialización, y muebles y artesanías lo
que permitió identificar CINCO materiales superiores para en
construcción, DOS en pre industrialización y DOS en muebles
y artesanías.
2. Existe una alta diversidad genética en la eco región cafetera
de Colombia y existe estructura poblacional asociada a
ubicación geográfica.

34. CONCLUSIONES
3. La variación intraguadual en la mayoría de los sitios
evaluados sugiere que la reproducción sexual ha
generado variaciones genotípicas a través del tiempo.
4. La alta heterocigosidad observada, que supera a la
esperada y explicada en parte por la posición del
estigma plumoso con relación a las anteras, sugiere
también que existen mecanismos de
autoincompatibilidad.

35. Agradecimientos
• Lynn Clark • Ana Cruz Morillo
• Mario García • Francisco Sánchez
• Tulio Cesar Lagos • Sofía de la Pava
• Nancy Barrera • Martha Londoño
• Juan Jaramillo • Ana Milena Caicedo
• Edgar Iván Estrada • Nancy Cardozo
• Luz Ángela Álvarez • Paola Zuluaga
• Diego Marmolejo • Yamileth Chagüezá V
• Yacenia Morillo • Grupo de Investigación
en Diversidad Biológica

36. Instituciones
• Universidad Nacional de Colombia – Sede
Palmira y Sede Bogotá.
• Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural.
• Sociedad Colombiana del Bambú.
• Hacienda la Esmeralda. Montenegro-Quindío.
• Corporación Regional del Quindío – CRQ.
• Bambú de Colombia.

37. «El abrazo de
la guadua»

38. RECOMENDACIONES
Hacer una selección de materiales superiores a nivel nacional
con otros grupos de investigación del país.
Completar el estudio de biología floral e iniciar un programa de
mejoramiento genético.
Establecer las relaciones filogenéticas entre las especies del
genero Guadua.
Iniciar un plan de vigilancia tecnológica y de denominación de
origen que permita patentar procesos y productos innovadores
realizados con y para la especie Guadua angustifolia Kunth