Juvenile diversity of tree species in Theobroma cacao L. agroforestry and primary forest – Central Sulawesi, Indonesia

This thesis studies the tree species’ juvenile diversity in cacao (Theobroma cacao L.) based agroforestry and in primary forest in a natural conservation forest environment of Lore Lindu National Park, Sulawesi, Indonesia. Species’ adult composition in Lore Lindu National Park is relatively well studied, less is known about tree species’ diversity in seedling communities particularly in frequently disturbed cacao agroforestry field environment. Cacao production forms a potentially serious thread for maintaining the conservation areas pristine and forested in Sulawesi. The impacts of cacao production on natural environment are directly linked to the diversity and abundance of shade tree usage. The study aims at comparing differences between cacao agroforestry and natural forest in the surrounding area in their species composition in seedling and sapling size categories. The study was carried out in two parts. Biodiversity inventory of seedlings and saplings was combined with social survey with farmer interviews. Aim of the survey was to gain knowledge of the cacao fields, and farmers’ observations and choices regarding tree species associated with cacao. Data was collected in summer 2008. The assessment of the impact of environmental factors of solar radiation, weeding frequency, cacao tree planting density, distance to forest and distance to main park road, and type of habitat on seedling and sapling compositions was done with Non-metric Multidimensional Scaling (NMS). Outlier analysis was used to assess distorting variables for NMS, and Multi-Response Permutation Procedures (MRPP) analysis to differentiate the impact of categorical variables. Sampling success was estimated with rarefaction curves and jackknife estimate of species richness. In the inventory 135 species of trees and shrubs were found. Only some agroforestry related species were dominating. The most species rich were sapling communities in forest habitat. NMS was showing generally low linear correlation between variation of species composition and environmental variables. Solar radiation was having most significance as explaining variable. The most clearly separated in ordination were cacao and forest habitats. The results of seedling and sapling inventory were only partly coinciding with farmers’ knowledge of the tree species occurring on their fields. More research with frequent assessment of seedling cohorts is needed due to natural variability of cohorts and high mortality rate of seedlings.

Determinación de la autocompatibilidad de veintiún plantas élites seleccionadas en un ensayo comparativo de treinta y seis genotipos de cacao (Theobroma cacao L.)

El trabajo se realizó en el Centro Experimental de "El Recreo" ubicado a 279 km carretera a El Rama.El objetivo fue determinar la autocompatibilidad de 21 árboles élites de cacao ( 'l'heobroma cacao L.), seleccionadas en un ensayo comparativo de 36 genotipos. Los árboles fueron evaluados bajo parámetros estadísticos como Chi cuadrado y porcentaje de prendimiento. Según la prueba estadística realizada bajo el criterio de los diez días resultaron 19 árboles autocompatibles y dos autoincompatibles y conforme al criterio de prendimiento de los tres días, no se halló un árbol que fuese autoincompatible. Las investigaciones realizadas hasta la fecha sobre la incompatibilidad del cacao, todavía no han definido con plena certeza el tipo de reacción de incompatibilidad que presenta, pero presumen que presenta dos tipos de incompatibilidad como es el esporofitico y el gametofitico, aunque la mayoría de autores se inclinan por el sistema de incompatibilidad esporofitico, pero existen evidencias que en el cacao también predomina la incompatibilidad gametofitica,la cual ha sido utilizada para explicar algunos casos que bajo la teoría del sistema esporofitico no son explicados.

Efecto de tres niveles de gallinaza en plantaciones de cacao (Theobroma cacao L.) en desarrollo

En este trabajo se estudió el efecto del abono orgánico gallinaza sobre el crecimiento y desarrollo del cultivo de cacao (Theobroma cacao L.) en estado juvenil. El ensayo inició en febrero de 1993, en tres fincas con plantaciones comerciales de 20 meses de edad, ubicadas en el municipio El Rama, Región V. Durante catorce meses se realizaron cuatro aplicaciones de fertilizantes, comparando tres niveles de gallinaza (454g, 908g y 1,362 g/árbol/apli­cación)un testigo de fertilización mineral (tres aplicaciones de 100g/árbol de la fórmula 15-15-15 más una aplicación de 100g/árbol de urea al 46 %)y un testigo absoluto sin aplicación. Se utilizó un diseño de bloques completos al azar evaluando las variables con análisis de varianza, separación de medias según Duncan y análisis de regresión y correlación. Los resultados demostraron que la aplicación de 1,362g de gallinaza obtuvo un efecto estadísticamente superior sobre la producción inicial del cacao y sobre el incremento del diámetro de tallo. La aplicación de 454 g y 908 g de gallinaza resultó estadísticamente igual a la fertilización mineral. En cuanto a altura de planta no se detectó diferencias estadísticas entre los tratamientos. La cero aplicación de fertilizantes presentó el menor efecto sobre el crecimiento y producción inicial del cultivo de cacao. El análisis económico mostró que se reducen los costos de fertilización del cultivo con la aplicación de gallinaza, en comparación con la fertilización mineral.

Caracterización morfológica de cien arboles promisorios de Theobroma cacao L. en Waslala, RAAN, Nicaragua, 2009

Se realizó la caracterización morfológica y productiva de 100 árboles élites de cacao en 29 fincas de productores socios de CACAONICA, a partir de una selección previa del 2007. El estudio se realizó de Enero a Mayo del 2009, en el municipio de Waslala, RAAN, Nicaragua. El propósito fue evaluar los árboles de cacao seleccionados por las familias productoras que presentaron las mejores características productivas y morfológicas. Se caracterizó el árbol aplicando 12 descriptores, los frutos empleando 15 descriptores y las semillas aplicando 5 descriptores cualitativos y cuantitativos. Se realizaron análisis de varianza, análisis descriptivo a todas las variables, análisis conglomerado y discriminante canónico solo a las variables cuantitativas. Los árboles tienen altura media de 3.6 m, la altura de horqueta fue de 1.4 m. El 79 % de los árboles mostraron apariencia vigorosa y el 55 % crecen en competencia completa en la parcela. El peso medio del fruto fue de 683.1 g con 39 semillas en promedio. El árbol ID-298 registró el máximos peso y diámetro del fruto, sin embargo mostro un espesor del caballete grueso (3 cm), el ID-287 registró la mayor cantidad de semilla por fruto (49) y el ID-356 presentó el mayor peso de 100 semillas al 6.7% de humedad. El color amarillo predominó (71 %) en los frutos evaluados. El análisis de conglomerado conformo dos grupos morfológicamente diferentes. Las características que más contribuyeron a explicar la variabilidad fueron: Peso, longitud y diámetro del fruto, espesor del caballete, profundidad del surco; Ancho, largo y espesor de semilla, pe so fresco y peso seco de 100 semillas; Sin embargo, no mostró diferencias significativas en el número de semillas por fruto, ni para las variables morfológicas del árbol. Aplicando los parámetros siguientes: más de 35 semillas por fruto, índice de semilla mayor a 1 g e índice de mazorca menor a 20, se preseleccionaron 28 árboles élite de cacao. El análisis de componentes principales demostró que 7 variables explican el 77 % de variabilidad observada y para explicar el 100 % se necesita 20 variables. Las variables de mazorca y semilla fueron las que más aportaron a explicar la variabilidad observada en la población de árboles caracterizados

Caracterización molecular de 105 accesiones de cacao(Theobroma Cacao L.) utilizando 10 marcadores moleculares tipo SSR en INTA-CNIAB, Nicaragua, 2011

Se realizó la caracterización molecular de 105 accesiones de Cacao que contemplan 79 colectas nacionales, 21 híbridos de referencia y 5 materiales criollo referencia , congregados en 8 grupos de acuerdo a su ubicación geográfica al momento de la colecta; utilizando 10 marcadores moleculares tipo SSR con el fin de conocer la divers idad genética de Cacao colectado en finca de productores nicaragüenses . Se utilizó el método de extracción de ADN C TAB - Buffer, Amplificación de fragmentos de ADN mediante la técnica PCR , visualización de fragmentos de ADN en cámara electroforesis. Se identificaron 183 alelos en las 105 ac cesiones con una media de 18.3, los rangos de Heterosigocidad observada y esperada resultaron mayores para MTcCIR12 con 0.437 y 0.81 respectivamente ; el CIP y el Índice de Shannon proporcionaron los mayores valores para MTcCIR12 con 0.96 y 1.94 respectivamente . La media general del CIP e Índice de Shannon para todos los locus es de 0.87 y 1.37 respectivamente; e l análisis molecular de varianza reveló que las diferencias genéticas dentro de los grupos (85%) es mayor que las diferencias entre grupos (15%) ; se realizó el dendograma basado en las distancia de Nei’s donde revela diferencias m ínimas entre los grupos , la mayor relación genética son entre los grupos RSJ y Carazo ; en cambio para el grupo Carazo e Hibrido referencia se encontraron las mayores diferencias. E n el PCA se encontró materiales colectados que resultaron genéticamente pare cidos a los criollo s referencias, es el caso de RSJ 0211, RSJ 0 311, RSJ 0511, Bomat0510, Ji0210 ; los materiales Ji - Cuá 0104 y RSJ0411 están estrechamente relacionado . Se demostró que existe una alta diversidad genética y que existen materiales promisorios para posteriores estudios de mejora genética

Evaluación agronómica de veintidos clones de cacao (Theobroma cacao L.) en la Estación Experimental El Recreo

Se realizó una evaluación agronómica de 22 clones de Theobroma cacao L. de origen Criollos y Trinitarios en el Banco de Germoplasma de la Estación Experimental El Recreo, ubicada en el municipio de El Rama, Región Autónoma Atlántico Sur. La plantación se estableció en 1982 y su caracterización se realizó entre Diciembre 1992 y Junio 1994. Se utilizaron parámetros de evaluación como promedios y coeficientes de variación, según metodología del CATIE para la caracterización de clones de cacao. Se encontró que los materiales genéticos más promisorios lo conforman los clones ICS-6, ICS-8, RIM-9, RIM-48, RIM-52, ICS-39, RIM-117, ICS-16 Y RIM-15. Respecto a la tolerancia a Phytophthora palmivora L., por su época de producción, la mayoría de los clones demostró un efecto de escape natural, exceptuando al clon RIM-52 que demostró ser susceptible a este hongo. Los clones criollos RIM-52, RIM-9, RlM-15 Y RIM-44 presentaron mayor productividad comparado con los tratamientos restantes aunque la productividad de todos los clones fue afectada por el Huracán Juana en 1988 y posteriores inundaciones del Río Mico. El clon ICS-84 fue confirmado como autoincompatible, los genotipos restantes pueden clasificarse como autocompatibles

Competitividad Comercial del Cacao (Theobroma cacao L.) en el Mercado Centroamericano,2008-2013

El cultivo del cacao (Theobroma cacao L.) en Centroamérica se concentra en pequeños y medianos productores que buscan acceder a nichos de mercados de cacao fino, por el cual adquieren mejores precios. El presente trabajo es una investigación no experimental de tipo descriptiva, el cual tiene por objetivo el análisis de la competitividad comercial del cacao, en el periodo 2008-2013 en el mercado centroamericano, destacándose la participación de Nicaragua en la producción de este rubro, comparando la participación de cada país en el comercio centroamericano de cacao, mediante el cálculo de indicadores de competitividad (Balanza comercial relativa y Especialización internacional) en este mercado. La metodología empleada para la realización del estudio fue la recolección de datos estadísticos relacionados a las áreas agrícolas, rendimientos, áreas cosechadas, producción y comercio de cacao en granos extraídos de las bases de datos de CEPAL, FAO, CETREX y SIECA, las que se utilizaron como insumo para elaborar bases de datos que fueron analizadas e interpretadas. Los resultados del estudio indican que Nicaragua posee la mayor área agrícola y obtiene la mayor cantidad de áreas cosechadas de cacao (6124.80 ha) mientras que Guatemala presenta los más altos rendimientos (2,655.87 kg/ha) y la mayor producción (10,808.73 t) de cacao en la región al ser favorecida por sus condiciones medioambientales. Nicaragua es el país más competitivo en el comercio centroamericano de cacao en grano al presentar los más altos indicadores de Balanza comercial relativa (1) y especialización internacional (0.85). Se concluye que Nicaragua aun cuando es superada en volumen de producción por Guatemala, tiene la capacidad de cubrir su demanda interna y exportar un alto excedente de su producción promedio (53%), de las cuales el (38%) están dirigidas al mercado centroamericano, esto demuestra que el país tiene alto grado de competitividad y vocación exportadora.

Use of secondary somatic embryos promotes genetic fidelity in cryopreservation of cocoa (Theobroma cacao L.)

The inability to conserve cocoa (Theobroma cacao L.) germplasm via sced storage and the vulnerability of field collections make the establishment of cryopreserved genebanks for the crop a priority. An effective encapsulation-dehydration based cryopreservation system has been developed for cocoa but because the somatic embryos used for freezing arise after a protracted period of callus culture there is concern about maintenance of genetic fidelity during the process. Microsatellite markers for seven of the 10 cocoa linkage groups were used to screen a population of 189 primary somatic embryo-derived emblings and the 43 secondary somatic embryos they gave rise to. Of the primary somatic embryos, 38.1% exhibited polymorphic microsatellite profiles while for secondary somatic embryos the frequency was 23.3%. The same microsatellite markers used to screen another population of 44 secondary somatic embryos cryopreserved through encapsulation-dehydration revealed no polymorphisms. Scanning electron microscopy showed the secondary somatic embryos were derived from cotyledonary epidermal cells rather than callus. The influence of embryo ontogeny on somaclonal variation is discussed.

Influence of freezable/non-freezable water and sucrose on the viability of Theobroma cacao somatic embryos following desiccation and freezing

Encapsulated cocoa (Theobroma cacao L.) somatic embryos subjected to 0.08-1.25 M sucrose treatments were analyzed for embryo soluble sugar content, non-freezable water content, moisture level after desiccation and viability after desiccation and freezing. Results indicated that the higher the sucrose concentration in the treatment medium, the greater was the extent of sucrose accumulation in the embryos. Sucrose treatment greatly assisted embryo post-desiccation recovery since only 40% of the control embryos survived desiccation, whereas a survival rate of 60-95% was recorded for embryos exposed to 0.5-1.25 M sucrose. The non-freezable water content of the embryos was estimated at between 0.26 and 0.61 g H2O g(-1)dw depending on the sucrose treatment, and no obvious relationship could be found between the endogenous sucrose level and the amount of non-freezable water in the embryos. Cocoa somatic embryos could withstand the loss of a fraction of their non-freezable water without losing viability following desiccation. Nevertheless, the complete removal of potentially freezable water was not sufficient for most embryos to survive freezing.

Differential effects of temperature on fruit development and bean quality of contrasting genotypes of cacao (Theobroma cacao)

The effects of temperature and light integral on fruit growth and development of five cacao genotypes (Amelonado, AMAZ 15/15, SCA 6, SPEC 54/1 and UF 676) were studied in semi-controlled environment glasshouses in which the thermal regimes of cacao-growing regions of Brazil, Ghana and Malaysia were simulated. Fruit losses because of physiological will (cherelle will) were greater at higher temperatures and also differed significantly between genotypes, reflecting genetic differences in competition for assimilates between vegetative and reproductive components. Short-term measurements of fruit growth indicated faster growth rates at higher temperatures. In addition, a significant negative linear relationship between temperature and development time was observed. There was an effect of genotype on this relationship, such that time to fruit maturation at a given temperature was greatest for the clone UF 676 and least for AMAZ 15/15. Analysis of base temperatures, derived from these relationships indicated genetic variability in sensitivity of cacao fruit growth to temperature (base temperatures ranged from 7.5 degrees C for Amelonado and AMAZ 15/15 to 12.9 for SPEC 54/1). Final fruit size was a positive function of beam number for all genotypes and a positive function of light integral for Amelonado in the Malaysia simulated environment (where the temperature was almost constant). In simulated environments where temperature was the main variable (Brazil and Ghana) increases in temperature resulted in a significant decrease in final pod size for one genotype (Amelonado) in Brazil and for two genotypes (SPEC 54/1 and UF 676) in Ghana. It was hypothesised that pod growth duration (mediated by temperature), assimilation and beam number are all determinants of final pod size but that under specific conditions one of these factors may override the others. There was variability between genotypes in the response of beam size and beam lipid content to temperature. Negative relationships between temperature and bean size were found for Amelonado and UF 676. Lipid concentration was a curvilinear function of temperature for Amelonado and UF 676, with optimal temperatures of 23 degrees C and 24 degrees C, respectively. The variability observed here of different cacao genotypes to temperature highlights the need and opportunities for appropriate matching of planting material with local environments.

Headspace volatile markers for sensitivity of cocoa (Theobroma cacao L.) somatic embryos to cryopreservation

The mechanisms that reduce the viability of plant somatic embryos following cryopreservation are not known. The objective of the present study was to evaluate the sensitivity of cocoa (Theobroma cacao L.) somatic embryos at different stages of an encapsulation-dehydration protocol using stress-related volatile hydrocarbons as markers of injury and recovery. The plant stress hormone ethylene and volatile hydrocarbons derived from hydroxyl radicals (methane) and lipid peroxidation (ethane) were determined using gas chromatography headspace analysis. Ethylene and methane were the only volatiles detected, with both being produced after each step of the cryogenic protocol. Ethylene production was significantly reduced following exposure to liquid nitrogen, but then increased in parallel with embryo recovery. In contrast, the production of methane was cyclic during recovery, with the first cycle occurring earlier for embryos recovered from liquid nitrogen and desiccation than those recovered from earlier steps in the protocol. These results suggest that loss of somatic embryo viability during cryopreservation may be related to the oxidative status of the tissue, and its capacity to produce ethylene. This study has demonstrated that headspace volatile analysis provides a robust non-destructive analytical approach for assessing the survival and recovery of plant somatic embryos following cryopreservation.

A qualitative host-pathogen interaction in the Theobroma cacao-Moniliophthora perniciosa pathosystem

The aim of this study was to test whether resistance of clones of Theobroma cacao ( cocoa) varied between isolates of Moniliophthora (formerly Crinipellis) perniciosa, the cause of witches' broom disease. Developing buds of vegetatively propagated T. cacao grown in greenhouses in the UK were inoculated with 16 000 spores of M. perniciosa per meristem in water, under conditions where water condensed on the inoculated shoot for at least 12 h after inoculation. The proportion of successful inoculations varied between clones and was inversely correlated with time to symptom production or broom formation. A specific interaction was demonstrated among three single-spore isolates of M. perniciosa and the clone Scavina 6 (SCA 6) and a variety of susceptible clones. Isolates Castenhal-I and APC3 were equally likely to infect SCA 6 and the other clones, but isolate Gran Couva A9 never infected SCA 6, although it was as virulent on the other clones. The interaction was maintained when the wetness period was extended to 70 h. Offspring of SCA 6 x Amelonado matings were all susceptible to both Castenhal-I and GC-A5, with no evidence of greater variability in susceptibility to GC-A5 than Castanhal-I. This suggests recessive inheritance of a single homozygous factor conferring resistance to GC-A5, from SCA 6. The progenies were slightly more susceptible to Castanhal-I than GC-A5. The implications for managing the disease are discussed.

Allelic size standards and reference genotypes to unify international cocoa (Theobroma cacao L.) microsatellite data

Standardisation of microsatellite allele profiles between laboratories is of fundamental importance to the transferability of genetic fingerprint data and the identification of clonal individuals held at multiple sites. Here we describe two methods of standardisation applied to the microsatellite fingerprinting of 429 Theobroma cacao L. trees representing 345 accessions held in the worlds largest Cocoa Intermediate Quarantine facility: the use of a partial allelic ladder through the production of 46 cloned and sequenced allelic standards (AJ748464 to AJ48509), and the use of standard genotypes selected to display a diverse allelic range. Until now a lack of accurate and transferable identification information has impeded efforts to genetically improve the cocoa crop. To address this need, a global initiative to fingerprint all international cocoa germplasm collections using a common set of 15 microsatellite markers is in progress. Data reported here have been deposited with the International Cocoa Germplasm Database and form the basis of a searchable resource for clonal identification. To our knowledge, this is the first quarantine facility to be completely genotyped using microsatellite markers for the purpose of quality control and clonal identification. Implications of the results for retrospective tracking of labelling errors are briefly explored.