Ciencia y Tecnología Agropecuaria (E-Journal)
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Recursos genéticos y mejoramiento de frutales andinos: una visión conceptual
Andean fruits comprise species at different development stages, and of potential importance for their countries. Their cultivation is generally with heterogeneous landraces without technology. Higher efficiency and competitiveness of these fruits depends on the development of germplasm collections of cultivated taxa and related species, leading to varieties which overcome limiting problems. On the short term, the cultivar offer could be based on selection processes of local populations with a participative approach and cloning of outstanding individuals. In the medium and long term, the creation of a wide genetic base, enriched with attributes of the wild relative species is key. With this, selection processes and massive cloning using tissue culture to propagate different clones to avoid vulnerability. To date in Colombia, several collections of Andean fruits have been assembled and genetic variability characterized, and some breeding activities have been achieved. These are lulo domestication, prebreeding and breeding, and tomato tree preebreeding, based on interespecific hybridization to transfer fruit anthracnose resistance. This experience allows the development of a proposal on genetic resource-production of improved materials as an effective method to support productive function based on genetics. Los frutales andinos comprenden especies con diversos grados de desarrollo y con potencial importante en los países del área. Su cultivo generalmente se realiza con materiales de agricultor heterogéneos sin aplicación de recomendaciones tecnológicas con enfoque sistémico. La eficiencia productiva y la competitividad de estas especies dependen de la constitución de colecciones de los taxa cultivados y especies relacionadas, debidamente conocidos en sus atributos, que hagan posible el desarrollo de variedades que representen soluciones a problemas limitantes. En el corto plazo la oferta de materiales para la siembra puede basarse en procesos selectivos en las poblaciones locales, con enfoque participativo y clonación de individuos superiores. En el mediano y largo plazos ésta puede enfocarse en la creación de una base genética amplia, enriquecida con atributos de las especies silvestres relacionadas. La selección y clonación masiva deben apoyarse, preferiblemente, en cultivo de tejidos, con propagación de diversos clones para prevenir la vulnerabilidad. Hasta el presente, en Colombia se han conformado colecciones de varios frutales andinos, se han llevado a cabo procesos de caracterización de la variabilidad y se han desarrollado algunas actividades de mejoramiento. Éstas corresponden a domesticación, premejoramiento y mejoramiento en lulo y premejoramiento en tomate de árbol con relación a la incorporación de resistencia a la antracnosis de los frutos. Las experiencias sirven para proponer el desarrollo de una plataforma recursos genéticos/oferta de materiales mejorados, que apoye eficazmente la función productiva desde la óptica genotípica.
Hongos endófitos: ventajas adaptativas que habitan en el interior de las plantas
Endophytic fungi often develop a systemic and mutually beneficial association with their hosts. A wide range of economically important plants have been reported to harbor endophytes. In these symbiotic mutualisms, both host and symbiont gain benefits from the association. The fungus obtains nutrients form its host and in return it provides protection from abiotic (environmental stresses) and biotic stresses (pest and insect attacks) to its host plant. Endophytes have been shown to confer enhanced fitness to their hosts such as enhanced tillering, drought tolerance, root growth, overall enhanced plant growth. This work describes the detection, isolation and genetic transformation of an endophytic fungus, Acremonium implicatum, from Brachiaria brizantha accession CIAT 6780. The results open possibilities for exploiting the qualities of an introduced gene as a reporter and study the interactions between A. implicatum and its host Brachiaria. Furthermore, it also provides options to use a transformed A. implicatum as a vehicle for production and delivery of gene products of agronomic interest into the host plant in order to enhance protective benefits and other traits of agronomic importance that will contribute to improved plant productivity. Key words: genetic transformation, gene reporter, green fluorescent protein (GFP), plant-endophyte interaction. Los hongos endófitos son organismos inherentes a las plantas que establecen una asociación específica con su hospedero para mutuo beneficio. Existen sinnúmero de especies vegetales de importancia económica que interactúan con especies de hongos endófitos. La planta provee al hongo alimento, hospedaje y protección; por su parte, aunque no hay certeza sobre los mecanismos de acción, los endófitos confieren gran potencial adaptativo a las especies vegetales hospederas frente a condiciones adversas que generen estrés, ya sean de tipo abiótico (salinidad, acidez) o biótico (ataque de plagas). Esta simbiosis otorga mayor habilidad competitiva a las plantas y permite una plena expresión de su potencial genético traducido en altas tasas de germinación, mejor densidad, más biomasa en los tejidos y mayor producción de semilla. Se reporta la detección, aislamiento y transformación del hongo filamentoso endófito Acremonium implicatum aislado de la accesión Ciat 6780 del pasto Brachiaria brizantha en el laboratorio del Programa de Patología de Forrajes del Ciat. El trabajo abre amplias posibilidades para el estudio de la interacción planta-endófito y permite explorar su potencial como un sistema alternativo de expresión de genes que confieran resistencia a plagas y enfermedades sin recurrir al uso de plantas transgénicas. En los hospederos, los endófitos transgénicos pueden ser usados como vehículo para la producción y entrega de productos generados a partir de genes de interés agronómico, cumpliendo funciones protectoras y proporcionando otras ventajas que se vean reflejadas en una mayor productividad de la planta.
Evaluación fenotípica y genética para características de crecimiento en la raza criolla colombiana Costeño con Cuernos
For a herd of native Colombian breed of cattle -Costeño con Cuernos (CCC)- estimates of variance components for phenotypic and genetic parameters were obtained for birth weight, weight at weaning (adjusted to 270 days) and weight at 480 days. Using the restricted maximum likelihood (REMI) methodology, 2281 birth weight records (PN), 1722 weaning weight records and 1086 weight records adjusted to 480 days were analyze by fitting a model which included direct and maternal genetics effects as well as permanent environmental effects, assuming that fixed effects were year of birth weight, calf gender and the mother number of births. The genetic parameters for heritability, repeatability, genetic and phenotypic correlation were estimated and genotypic and phenotypic correlation was established. Heritability estimates for direct effects are low and range from 0.17 ± 0.001 and 0.21 ± 0.074 for birth and weaning weight respectively; while estimates for maternal genetics effects were also low for PN, they were higher for weaning weight and weight at 480 days. There was a negative correlation between direct and maternal effects, and the higher value was for PN (-0.89). The contribution of the variable permanent environment measured as the contribution of the phenotypic variance was low and diminished as animal age increased.Se establecieron componentes de varianza, así como parámetros fenotípicos y genéticos, respecto de las variables ‘peso al nacimiento’, ‘peso al destete’ (ajustado a los 270 días) y ‘peso a los 480 días’ en un hato del ganado criollo colombiano Costeño con Cuernos. Se analizaron 2.281 registros de pesos al nacer, 1.722 de pesos al destete y 1.086 de pesos ajustados a los 480 días utilizando la metodología de máxima verosimilitud restringida (DFREML). También se ajustó un modelo animal que incluyó efectos genéticos directos, maternos y de ambiente permanente, asumiendo como efectos fijos el año de nacimiento, el sexo del ternero y el número de partos de la madre; finalmente, se estimaron los parámetros genéticos ‘heredabilidad’, ‘repetibilildad’ y se establecieron correlaciones genéticas y fenotípicas. Se reportan bajas estimaciones de heredabilidad de los efectos directos, que varían entre 0,17 ± 0,001 y 0,21 ± 0,074 para los pesos al nacer y al destete, respectivamente; así mismo, fue baja la heredabilidad de los efectos genéticos maternos con relación al peso al nacimiento, aunque estos estimados aumentaron respecto de los pesos al nacer y al destete. Las correlaciones entre efectos directos y maternos fueron negativas, pero el mayor valor se encontró para el peso al nacimiento (-0,89). La contribución del ambiente permanente como proporción de la varianza fenotípica total fue baja y disminuyó a medida que aumentó la edad del animal.
Evaluación genética del comportamiento productivo y reproductivo en núcleos de conejos de las razas Nueva Zelanda y Chinchilla
Analysis of variance and estimates of heritability and repeatability for characteristics of development, reproduction and survivorship in two clusters of New Zealand (NZ) and Chinchilla (Ch) races of rabbits were determined from registries about matings and weanings throughout a five year period. Among the characteristics analyzed, genetic factors derived from father and mother, as well as the environmental, constituted significant sources of variation, especially during the rearing phase. In regard to the estimations of genetic parameters, values of heritability were reached that varied between h2= 0.00 and h2= 0.33 for the characters ‘individual weight at birth’ and ‘interval between births’, respectively, for the NZ race; and between h2= 0.00 for ‘individual weight at birth’ and ‘live litter weight at birth’ and h2= 0.40 for ‘interval between births’ in the Ch population. It was determined that the characteristics during the rearing phase tend to show higher values of heritability than those related to the fattening stage, in which the heritability indices found for the characters ‘weight at sacrifice’, ‘slaughter weight’ and ‘slaughter yield’ are low (less than 0.11), so their inclusion in a selection program would have low impact on genetic progress. Se realizaron análisis de varianza y estimaciones de heredabilidad y repetibilidad para características de crecimiento, reproducción y sobrevivencia en dos núcleos de conejos de las razas Nueva Zelanda (NZ) y Chinchilla (Ch), a partir de registros sobre montas y destetes realizados a lo largo de cinco años. Entre los caracteres analizados, los factores genéticos derivados de padre y madre, así como los ambientales, constituyeron fuentes significativas de variación especialmente en la fase de cría. En cuanto las estimaciones de los parámetros genéticos, se alcanzaron valores de heredabilidad de h2= 0,00 y h2= 0,33 para los caracteres ‘peso individual al parto’ e ‘intervalo entre partos’, respectivamente en la población NZ; y de h2= 0,00 para ‘peso individual al parto’ y ‘peso camada viva al parto’ y h2= 0,40 para ‘intervalo entre partos’ en la población Ch. Se determinó que las características en la fase de cría tienden a presentar mayores valores de heredabilidad que las relacionadas con la etapa de engorde, pues los índices de heredabilidad encontrados para los caracteres ‘peso al sacrificio’, ‘peso de la canal’ y ‘rendimiento en canal’ son bajos (menores de 0,11), por lo que su inclusión en un programa de selección tendría bajo impacto sobre el progreso genético.
Diseño de un olfatómetro de flujo de aire para medir respuestas olfativas de insectos de tamaño mediano y pequeño
Airflow olfactometers are used in studies orientated to detection and measuring attraction responses of insects to olfactory cues from long and medium distances. An airflow olfactometer of four ways was designed for detecting responses of medium and small size insects. In order to test the performance of the device, two experiments were carried out. The response of gravid females of the Guatemalan potato moth, Tecia solanivora, to odors from whole potato plants or with different organs detached, was studied. It was found that more than 60% of the moths responded positively to any of the evaluated volatiles. Some recommendations are also made respecting future studies on the behavior of T. solanivora. Los olfatómetros de flujo de aire se usan para detectar y medir respuestas de atracción de los insectos ante señales olfativas provenientes de distancias largas y medianas. Se diseñó un olfatómetro de flujo de aire de cuatro vías capaz de detectar dichas respuestas en insectos medianos y pequeños. El funcionamiento del dispositivo se probó mediante dos experimentos en los que se midió la respuesta de hembras grávidas de la Polilla guatemalteca de la papa Tecia solanivora, a olores provenientes de plantas de papa completas o con diferentes órganos removidos. Se encontró que, en promedio, más del 60% de las polillas respondieron positivamente hacia alguno de los tratamientos evaluados. Además, se presentan recomendaciones para futuros experimentos enfocados en el estudio del comportamiento de las hembras de T. solanivora.
Polinización dirigida con Apis mellifera en un cultivo comercial de fresa (Fragaria chiloensis)
This work was aimed at estimating increased in production in a commercial strawberry crop, Fragaria chiloensis, production before and after introducing bees, classifying fruit, total and per plant production and cost/benefit ratio were evaluated. The research was carried out with 360 plants divided in three treatments: (T0) control group (free insect entry), (T1) partial exclusion group (limited access for insects) and (T2) total exclusion group (no visits by insects), each consisting of 120 plants. Four hives containing Apis mellifera were used, located 10 m from the crop. Complementary feeding was employed to promote predilection of bees for strawberry flowers. Directed pollination with Apis mellifera led to increased production, rising from 74.5 ± 20.2 kg during the period with no bees to 151.3 ± 25.5 kg once the colonies had adapted themselves to the crop. This, in turn, led to an increase in the number of fruit per plant (61.1%) which also represented increased economic benefit. The production curve improved three weeks after introducing the hives, this being reflected in increased production, quality and fruit size (fruit classed as extra and increased production of first class strawberries). El objetivo de este trabajo fue estimar el incremento en la producción en un cultivo comercial de fresa (Fragaria chiloensis); a tal fin se evaluó: la producción antes y después de la introducción de abejas, clasificación del fruto, producción total y por planta, y relación costo/beneficio. Se trabajó con 360 plantas divididas en tres tratamientos: (T0) o grupo testigo (libre entrada de insectos), (T1) o grupo de exclusión parcial (insectos con acceso limitado) y (T2) o grupo de exclusión total (sin visita de insectos) cada uno con 120 plantas. Se utilizaron cuatro colmenas de Apis mellifera ubicadas a una distancia de 10 m del cultivo; se usó alimentación complementaria a fin de promover la predilección de las abejas hacia las flores de fresa. La polinización dirigida con abejas Apis mellifera produjo incrementos en la producción que pasaron de 74,5 ± 20,2 kg durante el período sin abejas a 151,3 ± 25,5 kg una vez adaptadas las colonias; ello se origina en el aumento del número de frutas por planta (61,1%) que representa además un incremento económico. La curva de producción del cultivo mejoró su comportamiento pasadas tres semanas luego de la introducción de las colmenas, lo cual se reflejó en aumento de la producción, la calidad y el tamaño de los frutos (frutos clase extra y aumento de la producción de fresas de primera).
Parámetros y tendencias genéticas para características de crecimiento en el ganado criollo colombiano Romosinuano
Genetic parameters for cattle’s growth characteristics were estimated in Romosinuano creole breed cattle forming part of the Turipaná research centre’s conservation program, located in the Valle del Sinú (Córdoba, Colombia). A univariate animal model was used for production characteristics such as birth weight (BW), weaning weight (WW, adjusted at 270 days), 16-month weight (16m W), daily weaning weight gain (DWWG) and daily weight gain at 16 months (DWG16m). Mean heritability values were 0.28, 0.43 and 0.38 for BW, WW, 16m W, respectively. Mean DWWG was 0.42 and 16m W was 0.20. Direct heritability values were always greater than maternal heritability values; correlation between direct and maternal effects consistently presented negative values. Annual mean genetic values for direct effects always presented a growing tendency compared to maternal effects which revealed a decreasing tendency (except for BW). The results presented acceptable heritability values for the aforementioned parameters whilst the tendency indicated slight genetic progress, in spite of being a nucleus for conservation aimed at preserving genetic variability. Se estimaron los parámetros genéticos para características de crecimiento en un núcleo de bovinos de la raza criolla Romosinuano que forman parte del Programa de Conservación del Centro de Investigación Turipaná, localizado en el Valle del Sinú (Córdoba, Colombia). Fue utilizado un modelo animal univariado para las características productivas de ‘peso al nacimiento’ (PN), ‘peso al destete’ (PD, ajustado a los 270 días), ‘peso a los 16 meses’ (P16m), ‘ganancia diaria de peso al destete’ (GPD) y ‘ganancia diaria de peso a los 16 meses’ (GP16m). Se obtuvieron valores de heredabilidad total medios (0,28; 0,43 y 0,38 para PN, PD, P16m, respectivamente); así mismo, se obtuvo un valor medio para GPD (0,42) y un valor bajo para GP16m (0,20). Los valores de heredabilidad directa siempre fueron mayores que los valores de heredabilidad materna y la correlación entre efectos directos y maternos presentó valores negativos consistentemente. Los valores genéticos anuales promedio para los efectos directos presentaron siempre una tendencia creciente a diferencia de los efectos maternos que mostraron una tendencia decreciente, con excepción del PN. Los resultados muestran valores de heredabilidad aceptables para los parámetros mencionados, mientras la tendencia indica un progreso genético leve pese a ser un núcleo de conservación cuyo objeto es preservar la variabilidad genética.
Utilización de información molecular en programas de mejoramiento animal
Genomics is a sub-discipline of genetics aimed at the molecular characterisation of complete genomes; this has meant that great quantity of work has been carried out over the last few years on almost all species of domestic animals for localising chromosome regions which could affect traits having the greatest economic interest for animal production. This article reviews genomic strategies which, together with quantitative genetic methodologies, are being applied in animal improvement programs. Quantitative Trait Loci (QTL) detection or Economic Trait Loci (ETL) is one such strategy, the terms referring to DNA regions having a significant effect on one or several phenotypical characteristics. Incorporating the information provided by advances made in genomics into traditional improvement programs represent the beginning of a new selection approach using quantitative genetic tools, more generally known as Marker-Assisted Selection (MAS). The considerable increase in molecular information which could be used in domestic animal improvement programs is also analysed, as are those agents traditionally implicated in selection such as breeders’ associations and national or regional genetic evaluation centres which might have total or restricted access to the results of molecular genetics’ studies. La genómica es la subdisciplina de la genética que tiene por objeto la caracterización molecular de genomas completos; así, desde hace algunos años se han llevado a cabo múltiples trabajos en casi todas las especies de animales domésticos con el fin de localizar regiones cromosómicas que pueden afectar los caracteres de mayor interés económico en la producción animal. En el presente artículo se revisan estrategias de genómica que, en combinación con las metodologías de genética cuantitativa, se están aplicando en programas de mejoramiento animal. Una de dichas estrategias es la detección de QTL (Quantitative Trait Loci) o ETL (Economic Trait Loci), términos que se refieren a regiones de ADN que ejercen un efecto significativo sobre una o varias características fenotípicas. Además, se muestra que la incorporación de la información que proporcionan los avances en genómica en los programas de mejoramiento tradicionales comienza a ser una realidad que se lleva a cabo mediante herramientas de genética cuantitativa, lo que se denomina de una forma genérica ‘selección asistida por marcadores’ (MAS, Marker Assisted Selection). Por último, se hace un análisis sobre el considerable incremento de la información molecular que puede ser utilizada en programas de mejoramiento de animales domésticos, y cómo los agentes tradicionalmente implicados en procesos de selección, como las asociaciones de criadores y los centros nacionales o regionales de evaluación genética, pueden tener acceso, total o restringido, a los resultados de los estudios de genética molecular. La genómica es la subdisciplina de la genética que tiene por objeto la caracterización molecular de genomas completos; así, desde hace algunos años se han llevado a cabo múltiples trabajos en casi todas las especies de animales domésticos con el fin de localizar regiones cromosómicas que pueden afectar los caracteres de mayor interés económico en la producción animal. En el presente artículo se revisan estrategias de genómica que, en combinación con las metodologías de genética cuantitativa, se están aplicando en programas de mejoramiento animal. Una de dichas estrategias es la detección de QTL (Quantitative Trait Loci) o ETL (Economic Trait Loci), términos que se refieren a regiones de ADN que ejercen un efecto significativo sobre una o varias características fenotípicas. Además, se muestra que la incorporación de la información que proporcionan los avances en genómica en los programas de mejoramiento tradicionales comienza a ser una realidad que se lleva a cabo mediante herramientas de genética cuantitativa, lo que se denomina de una forma genérica ‘selección asistida por marcadores’ (MAS, Marker Assisted Selection). Por último, se hace un análisis sobre el considerable incremento de la información molecular que puede ser utilizada en programas de mejoramiento de animales domésticos, y cómo los agentes tradicionalmente implicados en procesos de selección, como las asociaciones de criadores y los centros nacionales o regionales de evaluación genética, pueden tener acceso, total o restringido, a los resultados de los estudios de genética molecular.
Índice de consanguinidad y caracterización fenotípica y genética de la raza bovina criolla Blanco Orejinegro
Phenotypic and genetic parameters were analysed in a Colombian Blanco Orejinegro creole cattle population from 1980 to 2004. Average birth weight was 27.54 ± 3.72 kg, having a12.30% variation coefficient (vc). Birth weight-related genetic values presented a moderate 7 g increase and 0.394 ± 0.050 total heritability. Mean adjusted weaning weight was 165 ± 29.16 kg, with 29.16% vc, 263 g annual genetic value growth and 0.187 ±0.056 heritability. Mean adjusted yearling weight (16 months, 480 days) was 215 ± 30.57 kg, with 12.47% vc, 7 g annual growth rate and 0.0957 ± 0.050 heritability. Economically important production traits were phenotypically and genetically correlated; the high correlation between adjusted weaning weight and adjusted yearling weight is worth noting (0.758 and 0.785, respectively). There was a 0.0068 ± 0.021 consanguinity coefficient for the Blanco Orejinegro creole breed from 1982 to 2004, having a 0.00218 increase in generational interval.Se analizaron los parámetros fenotípicos y genéticos del ganado bovino criollo colombiano Blanco Orejinegro (BON) desde 1980 hasta 2004. El peso promedio al nacimiento fue 27,54 ± 3,72 kg con un coeficiente de variación (cv) de 12,30%; los valores genéticos relacionados con el peso al nacimiento presentaron una tendencia moderada de crecimiento anual de 7 g y una heredabilidad total de 0,394 ± 0,050. El peso promedio ajustado al destete fue de 165 ± 29,16 kg, con un cv de 29,16%, una tendencia de crecimiento anual de los valores genéticos de 263 g y una heredabilidad de 0,187 ± 0,056. El peso ajustado a los 480 días fue de 215 ± 30,57 kg, con un cv de 12,47%, una tendencia de crecimiento anual de los valores genéticos de 7 g y una heredabilidad de 0,0957 ± 0,05. Se calcularon las correlaciones fenotípicas y genotípicas de las características productivas de importancia económica: se destacó la significativa correlación del peso ajustado al destete y el peso ajustado a los 480 días, con valores de 0,758 y 0,785, respectivamente. El índice de consanguinidad de la raza bovina criolla Blanco Orejinegro, desde 1982 hasta 2004, fue de 0,0068 ± 0,021, con un incremento de 0,00218 por intervalo generacional.
Manejo integrado de chisas en fincas de minifundio del departamento de Nariño (Colombia)
White grubs (Astaena sp.) represent an economically important insect pest in the Nariño department, especially on farms which have become degraded due to the loss of organic matter. White grubs have caused up to 91% and 62% damage to total wheat and potato crop areas, respectively, in the municipalities of Ospina and Yacuanquer. To controlling the pest, farmers use only chemical pesticides which has led to negative impacts, such as increased production costs, reduced yields, need for greater amounts of seeds and fertilisers, farms losing their commercial value and a reduction in beneficial fauna which formerly kept white grubs at levels causing no damage to the crops over a long period of time. The native entomopathogen microorganisms Beauveria bassiana, Metarhizium anisopliae and Steinernema sp. were established in rotting wheat husks in field tests. The entomopathogenic fungi led to 28.75% and 14.67% of pest mortality at Ospina and Yacuanquer localities respectively compared to 28.89% and 18.82% when applying the chemical insecticide (Clorpirifos). The nematode Steinernema sp. caused 17.26% and 12.74% of white grub mortality. This technology (mixing entomopathogens micro-organisms with rotting wheat husks) contributed towards reducing environmental human contamination and improving soil characteristics. La ‘chiza’ o ‘cuzo’ (Astaena sp.) constituye un problema insectil de importancia económica en el departamento de Nariño, especialmente en los suelos que han sufrido procesos de degradación con pérdida de materia orgánica. En los municipios de Ospina y Yacuanquer las chisas ocasionan daños de 91% y 62% en cultivos de trigo y papa, respectivamente. Para su control, los agricultores utilizan productos químicos como única alternativa, lo que ha generado impactos negativos: incremento de los costos de producción, reducción de los rendimientos agrícolas, necesidad de mayor cantidad de semilla y fertilizante, pérdida del valor comercial de los predios y disminución de la fauna benéfica que controlaban las chisas en niveles inocuos a los cultivos. En los ensayos de campo se aplicaron microorganismos entomopatógenos nativos (Beauveria bassiana, Metarhizium anisopliae y Steinernema sp.), utilizando tamo de trigo descompuesto para su establecimiento. Con la aplicación de los hongos se logró un porcentaje de mortalidad de la plaga de 28,75% en el municipio de Ospina y de 14,67% en el municipio de Yacuanquer, frente a la aplicación de clorpirifos cuyo porcentaje de mortalidad fue de 28,89% en el municipio de Ospina y 18,82% en el municipio de Yacuanquer. Con el nematodo (Steinernema sp.) se alcanzó una mortalidad de 17,27% en Ospina y 12,74% en Yacuanquer. La aplicación de una mezcla de microorganismos entomopatógenos y tamo de trigo descompuesto a los cultivos contribuye a disminuir la contaminación ambiental y a mejorar las características de los suelos.