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PRIMER ENCUENTRO DE BOSQUES, RECURSOS GENÉTICOS FORESTALES Y AGROFORESTERÍA
Centro de Convenciones Eugenio Espejo, Quito: 11 al 13 de noviembre de 2013
RUNA GUAYUSA – DESARROLLO DE UN SISTEMA DE CULTIVO
AGROFORESTAL DE Ilex guayusa Loes.
Juan F. Dueñas-Serrano1, Eliot Logan-Hines1, Maureen Stimola1, Florencia Montagnini2,
Alexandra Humanate1, Nigel Melican3.
1 Grupo Runa (Fundación Runa y Runatarpuna Exportadora S.A.), Archidona, Ecuador.
de Ciencias Forestales y Medio Ambientales de la Universidad de Yale, Northford, CT, Estados Unidos de
América.
3Teacraft Technical Services, Bedford, Reino Unido.
[email protected]
2Escuela
Resumen
El grupo Runa trabaja para crear una nueva cadena agroforestal de valor enfocada en la guayusa (Ilex
guayusa Loes). La guayusa es un árbol nativo de la Amazonía cuyas hojas contienen altas
concentraciones de cafeína y es apto para cultivo en asociación a otras especies. La utilidad de la
guayusa ha sido reconocida por varios grupos de nativos amazónicos, en particular por la nacionalidad
Kichwa de la alta Amazonía Ecuatoriana. Aunque el uso ancestral ha permitido conocer algunas de las
características biológicas y agronómicas de ésta especie, el conocimiento disponible es insuficiente para
asistir en la transición de la guayusa hacia un cultivo de exportación. Debido a ello, Runa está
desarrollando un sistema de trabajo con 2500 pequeños productores que busca re-valorizar el
conocimiento ancestral, mientras se genera nuevo conocimiento. En el 2013 Runa, a través del apoyo del
Programa Manejo Forestal Sostenible en la Región Andina del Instituto Interamericano de Cooperación
para la Agricultura (IICA) y el Ministerio de Asuntos Exteriores de Finlandia, ha diseñado un amplio
programa de investigación científica y participativa.
Ésta presentación resumirá el alcance y enfoque de este programa de investigación y los avances
obtenidos en lo que va de este año. Específicamente se tocarán estos aspectos: (1) compilación y
revalorización del conocimiento ancestral sobre el cultivo de Ilex guayusa Loes; (2) revisión de los ejes
del programa de investigaciones y avances; y, 3) recomendaciones para el futuro.
Palabras Clave: Ilex, sistemas agroforestales, investigación participativa, conocimiento ancestral
Introducción
Durante miles de años la Amazonia ha sido habitada por pueblos indígenas ancestrales que han
desarrollado sistemas agrícolas complejos como medio de subsistencia. Sin embargo, entre
académicos y la sociedad en general existe una concepción de la Amazonía que considera a
ésta como un ecosistema prístino capaz de sostener solamente a pequeños grupos humanos de
cazadores y recolectores nómadas. Por el contrario, en este artículo sostenemos que la
Amazonía posee un historial extenso en cuanto al manejo agrícola y que en la actualidad
podemos aprovechar este rico legado. Numerosas especies amazónicas han sido utilizadas por
las poblaciones indígenas durante milenios, como parte de sus sistemas de subsistencia. Entre
estas especies la guayusa, Ilex guayusa Loes., una planta nativa del noroeste de la amazonia,
ha sido tradicionalmente cultivada y usada por diferentes nacionalidades indígenas para preparar
una bebida ritual, que actúa como estimulante y emético (Lewis et al., 1991; Schultes, 1972). Las
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propiedades medicinales y estimulantes de la guayusa la están haciendo una bebida popular en
mercados de USA y Canada. Debido a ello el grupo Runa busca promover la intensificación del
cultivo en el marco de un sistema agroforestal multi-estrato, basado en un programa de
investigación científica que cubre aspectos del conocimiento ancestral de la especie, así como
su agronomía, genética, ecología y fito-química.
Este artículo busca hacer un breve recuento de lo que sabemos sobre la guayusa, y una revisión
del ámbito y avances obtenidos hasta el momento en el programa científico que RUNA está
llevando a cabo. Esperamos que esto nos ayude a entablar un diálogo con instituciones de
investigación públicas y privadas, para atraer su atención hacia este cultivo promisorio. Así
mismo, esperamos que este diálogo nos ayude a elaborar una agenda de prioridades de
investigación para esta especie en el futuro.
¿Que es la guayusa? – aspectos botánicos y ecológicos
Ilex es el único género extante de la familia Aquifoliaceae, una familia con un pasado filogenético oscuro
(Judd et al., 1999). El género Ilex es cosmopolita y se compone de alrededor de 600 especies, las cuales
típicamente se distribuyen en sitios con altos índices de precipitación y humedad (Loizeau et al., 2005).
Esto hace que sean especialmente abundantes en las áreas montañosas de los trópicos. En el neotrópico
se encuentran alrededor de 300 especies (Loizeau and Barreira, 2007) y en Ecuador están reconocidas
alrededor de 32 especies (Loizeau and Barriera, 1999). La guayusa es una especie arbórea que se
distribuye en el extremo nor-occidental de la Amazonía Sud Americana, desde el norte Peruano hasta el
sur de Colombia entre los 200 a 2500 msnm (Rios et al., 2007). En el Ecuador se ha registrado en las
provincias de Sucumbíos, Napo, Orellana, Pastaza, Morona Santiago, Zamora Chinchipe, Pichincha, Loja
y Tungurahua.
Los orígenes evolutivos de la guayusa son igualmente oscuros, de hecho Loesener describió la especie
en ausencia del espécimen tipo (Loizeau and Barriera, 1999). La morfología floral y la anatomía de la
madera están bien conservadas entre especies del género Ilex, mientras que la variación intra-especie en
cuanto a la morfología de las hojas es alta. Estas observaciones indican una alta propensión a la
hibridización (Brizicky, 1964; Manen, 2004). La evidencia morfológica está apoyada por la evidencia
genética, ya que se ha observado inconsistencias entre las filogenias inferidas a partir de DNA
proveniente de plástidos versus las producidas a partir de DNA del núcleo celular (Manen et al., 2010).
Esto ha conducido a la conclusión de que una amplia revisión taxonómica del género muy probablemente
reduciría el número de especies actualmente reconocidas (Loizeau et al., 2005).
Aunque la guayusa fue descrita formalmente como especie en 1901, se ha publicado poco sobre su
historia natural y ecología. Sus flores fueron descritas casi 80 años después de la descripción de la
especie (Shemluck, 1979). La misma publicación de Shemluck (1979) pone de manifiesto la dificultad de
encontrar material fértil. Quizá debido a ello, las plantas de guayusa se cultivan exclusivamente mediante
estacas leñosas o semi-leñosas de tamaños variables tomados de una planta madura, es decir,
aproximadamente mayor a 4 años. Su fruto es una drupa, verde o roja, y crece hasta alcanzar un
centímetro de diámetro. Las plantas son dioicas, la flor de guayusa posee una corola blanco-verdosa con
pétalos obtusos de igual número de estambres y pétalos (4), anteras alargadas, y un ovario sub-sésil
global que contiene de 4 a 6 cavidades (García Barriga, 1992).
Los árboles de guayusa pueden alcanzar una altura media de 10 metros y un diámetro promedio a la
altura del pecho de 50 a 80 centímetros. Típicamente, las plantas cultivadas de guayusa están
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constituidas por una multitud de troncos delgados y flexibles que se nacen desde su base. Dicho esto, se
ha documentado que ocasionalmente los árboles de guayusa pueden alcanzar alturas de más de 25
metros (Figura 1).
Figura 1. Imagen de un árbol antiguo de guayusa junto a una planta frecuentemente cultivada y una juvenil en la
provincia de Napo, Ecuador.
A la infusión de guayusa se le atribuye varias funciones medicinales como tónico, diurético, anti-gripal,
analgésico y promotor del líbido (de la Torre et al., 2008) Se ha detectado que las hojas de guayusa
contienen altas concentraciones de alcaloides (cafeína y teobromina), fenoles, taninos, azúcares
reductores, esteroides, terpenos, compuestos lactónicos, flavonoides y quinonas (Radice and Vidari,
2005). La presencia de cafeína (8,13 mg por ml) y otros químicos promotores de salud no es extraño
dentro del género, ya que existen al menos tres especies más con estas características, de las cuales la
más conocida es la Yerba Mate (Ilex paraguariensis) (Hao et al., 2013). Es por ello que la guayusa se
encuentra listada como una de las especies más promisorias de la Amazonía (Russo, 1992).
Conocimiento ancestral de la guayusa – lecciones del pasado
Se ha reportado el uso de guayusa como estimulante y medicamento en al menos seis grupos
indígenas del oriente Ecuatoriano: Kichwa, Cofán, Secoya, Záparo, Shuar y Achuar (de la Torre
et al., 2008; Kvist and Holm-Nielsen, 1987) y al menos tres grupos de otras regiones: Kichwa de
la sierra, Mestizo y Tsa’chi (de la Torre et al., 2008) No está claro desde cuándo los grupos
indígenas de la amazonia empezaron la domesticación de guayusa, pero está claro que se
conoce desde al menos 1500 años. Existen crónicas que hacen referencia al uso de la guayusa
por parte de los nativos Amazónicos que datan del siglo XVII. Muchas de estas curiosas
referencias fueron documentadas por misioneros y científicos europeos (Patiño, 1968; Schultes,
1979). Por ejemplo, se encontró un atado de hojas de guayusa en una tumba tiahunacoide en el
altiplano Boliviano que data del año 500 DC (Schultes, 1972).
La guayusa ha sido reconocida por sus propiedades terapéuticas y simbólicas, especialmente entre los
Kichwas (Innerhofer and Bernhardt, 2011) y los Achuar (Lewis et al., 1991). La gente Kichwa cosecha
hojas frescas de guayusa para hervirlas por horas a la mañana siguiente. Entre los Kichwa, beber
guayusa en las mañanas ayuda a mejorar la convivencia y relaciones afectivas dentro del grupo familiar.
Se aprovecha el ritual para aconsejar a los miembros jóvenes de la familia, planear el día o simplemente
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intercambiar experiencias. También se considera que la guayusa “proteje” al cazador durante su jornada nocturna y repele ciertos peligros de la selva como serpientes y mosquitos. Entre los Achuar, es una
bebida purificadora que debe tomarse en la mañana para limpiar el cuerpo de impurezas mediante el
vómito.
El programa científico de RUNA – un nuevo contexto
A partir de febrero de 2010, la Fundación Runa y su socio exportador, la empresa Runatarpuna
Exportadora, S.A. empezaron a reproducir guayusa a través de viveros comunitarios. Entre 2010
y 2012 alrededor de 150.000 plantas de guayusa fueron sembradas entre aproximadamente 750
familias agricultoras en la provincia de Napo. La propagación de la planta fue enteramente
vegetativa. Por lo general la guayusa fue plantada en hileras de 3 x 3 m con 200 plantas
asignadas a cada agricultor para un área de una hectárea en forma de parcela. Esta etapa de
siembra intensificada dio el inicio al segundo periodo de domesticación de guayusa.
La segunda etapa de domesticación posee un nuevo conjunto de condiciones basadas en el
contexto de la comercialización de la planta en lugar de su uso doméstico. Por ejemplo, el nuevo
modelo de comercialización exige la siembra de guayusa a mayores densidades (i.e. entre 50 a
1000 plantas ha-1). Esto puede afectar negativamente la diversidad de los agro-ecosistemas
representados en las chacras tradicionales provocando el estancamiento de la productividad a
largo plazo, incrementando la vulnerabilidad a enfermedades y plagas y comprometiendo la
provisión de servicios del ecosistema (Tscharntke et al., 2011). La domesticación de un cultivo va
más allá de la esfera ambiental ya que se relaciona con el patrimonio cultural, estilo de vida y
estructura social de los agricultores. Por esta razón el enfoque de las investigaciones de Runa da
importancia a la dinámica social, cultural y económica del cultivo; sin descuidar la necesidad de
información sobre las propiedades genéticas, fitoquímicas, biológicas, agronómicas y ecológicas
de la especie.
2013 un arduo año de trabajo – avances del programa científico
Variabilidad Genética: Desde Agosto del 2012, en conjunto con el laboratorio de biotecnología vegetal de
la USFQ12, se colectaron 150 muestras de guayusa en seis provincias de la Amazonía y una de la Sierra
sur (Anexo 1). Se ha extraído ADN de todas las muestras, el cual está siendo amplificando utilizando 12
marcadores moleculares que flanquean microsatelites (inter simple sequence repeat) previamente
caracterizadas para el género Ilex. Hasta el momento uno de los locus ha mostrado un polimorfismo
moderado exhibiendo seis alelos (Figura 2).
Fito-química y procesamiento: Muestras de hojas maduras de las mismas 150 plantas colectadas para el
estudio genético fueron enviadas al laboratorio de química analítica de la USFQ. Extractos acuosos de
Guayusa están siendo sometidos a HPLC13 para determinar el contenido de cafeína, teobromina, ácido
cafeínico, ácido glutámico y L-teanina. También se está midiendo la capacidad antioxidante de los
extractos mediante titulación con el método de radicales libres DPPH14. El grupo Runa recientemente
equipó un laboratorio de control de calidad e innovación en el procesamiento. Este laboratorio está
investigando la mejor manera de producir guayusa para conservar sus propiedades medicinales
12
Universidad San Francisco de Quito
Cromatografía líquida de alta presión
14
2,2 difenil -1-picrylhydrazyl
13
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Figura 2. Gel de poliacrilamida al 1.75% mostrando el polimorfismo alelico del marcador p824
Reserva genética: Estacas de cada espécimen colectado para estos análisis se retuvieron en el
invernadero de RUNA, con miras a establecer un jardín clonal, una vez que los resultados de estos
estudios sean conocidos.
Parcelas experimental multifactorial: A finales del 2012 y durante el 2013, el grupo Runa ha implementado
varias parcelas multifactoriales en la finca de su propiedad en Archidona. Para ello se ha contado con la
asesoría internacional de Teacraft Technical Services. En un área de 7500 m2 se establecieron tres
bloques (replicas) de 25 parcelas experimentales (10 m2). Cada parcela contiene 49 plantas de guayusa a
una densidad de 1,25 x 1,25 m (n = 3675 plantas). Estas parcelas tienen el objetivo principal de estudiar
los efectos del estado nutricional del suelo, técnicas de poda formativa, cosecha y frecuencia de las dos
anteriores en el crecimiento y estado nutricional de la planta y hojas de guayusa. A partir de Junio de
2013 se empezó a aplicar un tratamiento de poda formativa de fuste principal en tres niveles de
severidad: cada 5 cm, cada 10 cm y cada 20 cm. Aprovechando estos ensayos se está midiendo el
crecimiento y diámetro del tallo principal.
Parcelas experimentales agroforestales (SAF): Runa desea promover el aumento de siembra de guayusa
mediante el diseño de sistemas agroforestales multi-estrato altamente productivos. El establecimiento de
estas parcelas empezó en el mes de agosto de 2013. La guayusa va a ser sembrada en hileras de 1,8 m
x 2 m. Para el control de malezas se va a sembrar yerba luisa (Cymbopogon citratus) cada 6 hileras de
guayusa. Además para el estrato herbáceo se utilizará maní forrajero (Arachis pintoi) como cobertura en
todas las secciones entre parcelas. Para el estrato arbóreo se piensa colocar, según la disponibilidad de
plantines en viveros locales, especies maderables tales como Chuncho (Cedrelinga cataeniformis), Batea
(Cabralea canjerana), Pachaco (Schizolobium amazonicum), y especies fijadoras de nitrógeno como la
Guaba (Inga spp.).
Agro Ecología de guayusa en la chacra Kichwa: Se han realizado 19 visitas a chacras tradicionales
Kichwa. Las zonas visitadas están estratificadas por altura (0-600m, 600-1200 m) y tipo de suelo (aluvial
o no aluvial). En cada chacra se ha muestreado el suelo adyacente a una planta madura de guayusa (> 6
años de edad estimada) cultivada de la forma tradicional. El objetivo es relacionar las características
biofísicas del suelo con la productividad de árboles maduros de guayusa. La productividad estará
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determinada por el peso el promedio de la cosecha de ese individuo en ese año. Quince muestras de
suelo han sido analizadas en el laboratorio de Agrocalidad en Quito. Un vistazo preliminar a estos datos
indica que el contenido de nutrientes es constante para la mayoría de los sitios visitados (Tabla 1). El pH
promedio, incluyendo todas alturas y todos tipos de suelos, es 5,4 (ácido). Las chacras cercanas a ríos
tienen un nivel de fosforo medio (~11 ppm) mientras que las demás tienen un nivel bajo (~7 ppm). Hemos
encontrado que las plantas más frecuentemente asociadas a guayusa en un rango de 10 m son cacao,
café, y plátano.
Tabla 1. Resumen de parámetros químicos encontrados en el suelo de las chacras Kichwas. Solo se presentan
resultados de macro-elementos. Las columnas resaltadas pertenecen a chacras cercanas a ríos.
Sitio
pH
Materia Orgánica (%)
Nitrógeno
total (%)
Fósforo
(ppm)
Potasio
(cmol/Kg)
Flor de Bosque
5.15
5.01
0.25
<3.5
0.28
Santo Domingo
5.71
4.9
0.24
3.9
0.39
9 de Junio
5.06
4.42
0.22
<3.5
0.2
Ahuano (1)
5.02
5.49
0.27
<3.5
0.32
Ahuano (2)
5.34
5.82
0.29
4.9
0.36
Dos Piedras
5.72
4.47
0.22
<3.5
0.21
Union Venecia
6.07
5.24
0.26
6.1
0.16
Alto Pusuno
5.27
5.44
0.27
5.6
0.16
Aguayaku
4.96
5.21
0.26
5.3
0.12
Santa Rita 01
5.25
3.05
0.15
<3.5
0.31
Santa Rita 02
5
1.95
0.1
<3.5
0.3
Pachakutik
5.22
2.61
0.13
<3.5
0.2
10 de Agosto
5.21
3.35
0.17
<3.5
0.26
Santa Rosa
5.42
0.99
0.05
14.4
0.16
San Cristobal
5.48
1.36
0.07
13.2
0.21
Propagación: En el vivero de producción perteneciente a RUNA se ha empezado a producir guayusa con
un protocolo estandarizado de colección y siembra. La meta es alcanzar los 40.000 plantines al año.
Investigaciones preliminares en estas instalaciones arrojaron indicios interesantes. En primer lugar, las
estacas extraídas de plantas madre ubicadas en sitios de barbecho tienen mayor porcentaje de
sobrevivencia que estacas extraídas de plantas bajo otros regímenes de uso de suelo. Por otro lado,
estacas de diámetros < 1 cm tienen menor tasa de supervivencia en las condiciones impuestas por los
viveros comunitarios (de Vlieger, 2011). Un segundo estudio determinó que aunque dos aditivos de
enraizamiento comerciales, Raizplant 50015 y Rootmost16 aumentan el porcentaje de enraizamiento de
estacas leñosas (73,19—83,33%, 20—25 cm de longitud y 1—3 cm de diámetro), ninguno de estos
tratamientos motivó aumentos significativos en relación a los controles (Ríos-Granizo, 2011). Se está
empezando a colectar y caracterizar morfológicamente frutos y semillas de guayusa, los cuales serán
sometidos a ensayos de germinación. Finalmente, se está trabajando en el diseño de experimentos de
propagación vegetativa que nos ayuden a reducir el tamaño del material requerido para propagación y
entender las características optimas del ambiente de la planta madre como el de propagación.
15
16
Raíz Plant 500, N, P, K, S, B, ácido húmico, ácido fúlvico, fitohormonas no identificadas (500 ppm). Dosis: 300 ml/20 l de H2O
Rootmost, Algas, N, P, K, citoquininas (80 ppm), gibelerinas (10 ppm), auxinas (1000 ppm). Dosis 400 ml/20 l de H2O
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Investigación participativa: Se ha empezado un programa de investigación participativa y
transferencia de conocimientos mediante el involucramiento de agricultores Kichwa y los técnicos
de campo del grupo Runa. Se han conducido dos talleres para definir temas de investigación y
se ha realizado visitas de seguimiento a las propiedades de los agricultores involucrados.
Gracias a esta apertura, hemos aprendido que la guayusa se reproduce mejor mediante estacas
presentes en la parte basal de los árboles y que sus frutos son consumidos y dispersados por
aves. Hemos aprendido que la reproducción y primeros años de crecimiento requieren de bajos
niveles de irradiación y alta humedad. Junto con los agricultores estamos observando y
reflexionando sobre los pasos adecuados para establecer una chacra de guayusa, conservar el
suelo, la densidad óptima de siembra, el control de malezas, fertilización, métodos de poda; y
sobre todo, los retos que impone el manejo orgánico de un cultivo perenne.
Literatura citada:
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Anexo 1. Mapa de colección de muestras de guayusa en el Ecuador durante el 2013
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