Original article

Morphological diversity of xoconostles (Opuntia spp.) or acidic cactus pears: a Mexican contribution to functional foods

Diversité morphologique des xoconostles (Opuntia spp.) ou figues de Barbarie acides : une contribution mexicaine à l’alimentation de base

Diversidad morfológica de xoconostles (Opuntia spp.) o tunas ácidas: una contribución mexicana a los alimentos funcionales

¹ Cent. Reg. Univ. Centro Norte, Univ. Auton. Chapingo, Apartado Post. 196, Zacatecas, 98001, Zacatecas, Mexico
red_nopal_rfaa@yahoo.com.mx
² Jard. Bot., Inst. Biol., Univ. Nac. Auton. México, Ciudad Univ., México D.F., 0451, México
³ Campo Exp. Bajío, Inst. Nac. Investig. For. Agríc. Pecu., Apartado Post. 112, Celaya, 38110, Guanajuato, Mexico
jacobo77@hotmail.com

^* Correspondence and reprints

Received: 18 November 2010
Accepted: 15 February 2011

Abstract

Introduction. Xoconostles or acidic cactus pears (Opuntia spp.) are fruits prized for their fleshy and acidic mesocarp; they are morphologically different from cactus pears which are sweet, juicy and seedy. Both thrive in semiarid highlands of Central Mexico, tolerate poor soils and scanty rainfall, and have evolved into formal crops during the last five decades. Wild xoconostles are ubiquitous in Mexican semiarid regions. Domesticated genotypes are found in backyards and commercial orchards. Folk wisdom attributes xoconostle with antihypoglycemic effects, cholesterol control and obesity reduction. The peel presents higher antioxidant capacity than strawberry, raspberry, red plum, grapefruit, pear and apple. Our investigation describes the main cultivars of xoconostles with horticultural value for human consumption in Central Mexico; it contributes to the elucidation of their morphological relationships. Materials and methods. Twenty-one accessions from the Hidalgo and Zacatecas states of Mexico were described using 27 variables from cladodes, flowers and fruits; significant variables were selected by correlation and PCA, and thereafter a cluster analysis and discriminant canonical analysis were performed. Results. Thirteen variables were found to be significant to discriminate accessions: cladode length, number of rows of areoles, number of areoles in the central row, pericarp length and width, fruit length, fruit diameter, [length / diameter] ratio, areole density, receptacle depth, fruit and peel weight, and pulp acidity. Two canonical roots (Can) explained variability: Can1 (fruit areola density, acidity, number of areole rows, and number of areoles in the central row) explained 87.55%, and Can2 (peel weight, fruit weight and fruit diameter) explained the remaining 12.45%. Discussion. Can1 was related to plant productivity, while Can2 comprised mainly fruit quality traits. Both of these traits are of primary interest for human utilization and have had a clear effect on domestication. Clusters did not match the actual taxonomic classification.

Résumé

Introduction. Les xoconostles ou figuiers de Barbarie acides (Opuntia spp.) ont des fruits charnus, appréciés pour leur mésocarpe acide ; ils sont morphologiquement différents des figues de Barbarie qui sont douces, juteuses et remplies de graines. Les deux espèces se développent sur les plateaux semi-arides du Mexique central ; ils tolèrent des sols pauvres et des pluies peu abondantes ; leur culture a évolué régulièrement au cours des cinq dernières décennies. Les xoconostles sauvages sont omniprésents dans les régions semi-arides du Mexique. Des génotypes domestiqués sont trouvés dans les jardins de case et les vergers commerciaux. La sagesse populaire attribue aux xoconostles des vertus antihypoglucémiques, de contrôle du cholestérol et de réduction de l'obésité. La peau a des propriétés antioxydantes supérieures à celles des fraises, framboises, prunes rouges, pamplemousses, poires et pommes. Notre enquête décrit les principaux cultivars horticoles de xoconostles présentant un intérêt pour la consommation humaine dans le Mexique central ; elle contribue à l'élucidation de leurs parentés morphologiques. Matériel et méthodes. Vingt et une accessions collectées dans les États d’Hidalgo et de Zacatecas au Mexique ont été décrits en utilisant 27 variables de cladodes, fleurs et fruits ; les variables significatives ont été sélectionnées par des études de corrélation et par une analyse en composantes principales, puis par une analyse typologique et une analyse canonique discriminante. Résultats. Treize variables ont été jugées importantes pour discriminer les accessions : longueur de cladode, nombre de rangs d'aréoles, nombre d'aréoles dans le rang central, longueur et largeur du péricarpe, longueur du fruit, diamètre des fruits, rapport [longueur du fruit / diamètre du fruit], densité des aréoles, profondeur du réceptacle, poids des fruits, poids de la peau et acidité de la pulpe. Deux variables canoniques (Can) ont expliqué la variabilité : Can 1 (densité d’aréole dans le fruit, acidité, nombre de rangs d’aréoles, nombre d'aréoles dans le rang central) a expliqué 87,55 % de la variabilité, et Can 2 (poids de peau, poids des fruits et diamètre des fruits) a expliqué les 12,45 % restants. Discussion. La variable Can 1 serait liée à la productivité des plantes, tandis que la variable Can 2 regrouperait principalement les caractéristiques de qualité des fruits. L’ensemble de ces caractères sont d'un intérêt primordial pour l'utilisation humaine et ont eu un effet manifeste sur la domestication. Les groupes d’accessions mis en évidence ne correspondent pas à la classification taxonomique réelle.

Resumen

Introducción. Los xoconostles o tunas ácidas (Opuntia spp.) son frutas apreciadas por su mesocarpio carnoso y ácido, son morfológicamente diferente de las tunas que son dulces, jugosas y con semillas; ambas crecen en el altiplano semiárido del centro de México, toleran suelos pobres y lluvias escasas, desarrollado como cultivo formal durante las últimas cinco décadas. Los xoconostles silvestres son abundantes en las regiones semiáridas de México; genotipos domesticados están presentes en traspatios y huertos comerciales. Los atributos del Xoconostle son efecto antihipoglucémico, reducción del colesterol alto y de la obesidad. Su cáscara es rica en fibra, minerales, fenoles y betalainas solubles; presenta mayor capacidad antioxidante que fresa, frambuesa, ciruela roja, uva, pera y manzana. El presente estudió describe los principales cultivares de xoconostle con valor hortícola y contribuye a la clarificación de sus relaciones morfológicas. Materiales y métodos. Veintiuna accesiones de Villa Tezontepec, Hidalgo y Saín Alto, Zacatecas, México fueron descritas usando 27 variables de cladodio, flores y frutos; las variables significativas fueron seleccionadas mediante correlación y ACP, después se hicieron un análisis clúster y un análisis discriminante canónico. Resultados. Trece variables fueron significativas para discriminar las accesiones: longitud de cladodio, número de filas de areolas, número de areolas en la hilera central, longitud y anchura del pericarpio, longitud, diámetro, relación largo/ancho, densidad de areolas y peso del fruto, profundidad del receptáculo, peso de la cáscara y acidez de la pulpa. Dos raíces canónicas (Can) explicaron la variabilidad; El Can1 (densidad de areolas del fruto, acidez, número de filas de areolas y número de areolas en la fila central) explicó el 87.55% y el Can2 (peso de cáscara y el diámetro y peso del fruto) el restante 12.45%. Discusión. Can1 fue relacionado a la productividad de la planta, mientras que Can2 comprende principalmente características de calidad de fruta; ambas de interés primordial para la utilización humana probablemente siguiendo un patrón de domesticación. Los grupos no correspondieron a la clasificación taxonómica actual.