Introduction

In the last decades, expansion and intensification of agriculture and cattle breeding have been recognized as main contributors to global environmental problems, including deforestation, climate change, and biodiversity loss (Gibbs et al. 2010Gibbs, H.K., Ruesch, A.S., Achard, F., Clayton, M.K., Holmgren, P., Ramankutty, N. & Foley, J.A. 2010. "Tropical forests were the primary sources of new agricultural land in the 1980s and 1990s". Proceedings of the National Academy of Sciences, 107(38): 16732-16737, ISSN: 1091-6490. https://doi.org/10.1073/pnas.0910275107. ). At the same time, cattle breeding is the means of subsistence for one million four hundred thousand people in the world (Herrero et al. 2013Herrero, M., Grace, D., Njuki, J., Johnson, N., Enahoro, D., Silvestri, S. & Rufino, M.C. 2013. "The roles of livestock in developing countries". Animal, 7: 3-18, ISSN: 1751-732X. https://doi.org/10.1017/S1751731112001954. , 2016Herrero, M., Henderson, B., Havlík, P., Thornton, P.K., Conant, R.T., Smith, P., Wirsenius, S., Hristov, A. N., Gerber, P., Gill, M., Butterbach-Bahl, K., Valin, H., Garnett, T. & Stehfest, E. 2016. "Greenhouse gas mitigation potentials in the livestock sector". Nature Climate Change, 6(5): 452-461, ISSN: 1758-6798. https://doi.org/10.1038/nclimate2925. ), and provides feed to eight hundred million people in food insecurity (Engler et al. 2018Engler, J.O.& von Wehrden, H. 2018. "Global assessment of the non-equilibrium theory of rangelands: Revisited and refined". Land Use Policy, 70(6): 479-484, ISSN: 1873-5754. https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2017.11.026.). Due to growing demand for animal protein (Valin et al. 2014Valin, H., Sands, R.D., van der Mensbrugghe, D., Nelson, G.C., Ahammad, H., Blanc, E., Bodirsky, B., Fujimori, S., Hasegawa, T., Havlik, P., Heyhoe, E., Kyle, P., Mason-D'Croz, D., Paltsev, S., Rolinski, S., Tabeau, A., van Meijl, H., von Lampe, M. & Willenbockel, D. 2014. "The future of food demand: understanding differences in global economic models". Agricultural Economics, 45(1): 51-67, ISSN: 0169-5150. http://dx.doi.org/10.1111/agec.12089. ), human population growth and per capita income raise (Alexandratos and Bruinsma 2012Alexandratos, N. & Bruinsma, J. 2012. World Agriculture towards 2030/2050: The 2012 Revision. Paper No. 12-03, Food and Agriculture Organization (FAO), Rome.), a total of 517 million cattle and buffalo head is expected in Latin America and the Caribbean for 2050 (Alexandratos and Bruinsma 2012Alexandratos, N. & Bruinsma, J. 2012. World Agriculture towards 2030/2050: The 2012 Revision. Paper No. 12-03, Food and Agriculture Organization (FAO), Rome.). Between 2010 and 2018, cattle breeding increase was related to loss of around 2,8 million ha/year in forests (FRA 2020 RSSFRA. 2020. Available in: https://www.fao.org/forest-resources-assessment/remote-sensing/fra-2020-remote-sensing-survey/en/ ). This pressure on ecosystems is exerted, partially, due to conventional cattle breeding practices are developed in extensive pasture areas without trees (Herrero et al. 2016Herrero, M., Henderson, B., Havlík, P., Thornton, P.K., Conant, R.T., Smith, P., Wirsenius, S., Hristov, A. N., Gerber, P., Gill, M., Butterbach-Bahl, K., Valin, H., Garnett, T. & Stehfest, E. 2016. "Greenhouse gas mitigation potentials in the livestock sector". Nature Climate Change, 6(5): 452-461, ISSN: 1758-6798. https://doi.org/10.1038/nclimate2925. ), subject to continuous overgrazing of forages low in protein (7 %) and of low digestibility (55 %). This contributes to low cattle load (± 0.6 animal units ha⁻¹), which makes tropical cattle breeding to record poor productivity and competitiveness (González et al. 2015González, R., Sánchez, M.S., Chirinda, N., Arango, J., Bolívar, D.M., Escobar, D., Tapasco, J. & Barahona, R. 2015. "Limitaciones para la implementación de acciones de mitigación de emisiones de gases de efecto de invernadero (GEI) en sistemas ganaderos en Latinoamérica". Livestock Research for Rural Development, 27(12), Article #249, ISSN: 2521-9952. http://www.lrrd.org/lrrd27/12/gonz27249.html. ). Extensive cattle breeding promotes unproductive pastures due to soil erosion as a result of excessive grazing, low humidity retention, and high temperature due to lack of shade, so larger number of forest areas are continuously turned into new grasslands. Another factor contributing to transform land in the tropics is the flourishing commerce of feedstuffs for meat production.

Meat, as compared to other European basic food products, contributes more than 50 % to land transformation for feedstuff production (Crenna et al. 2019Crenna, E., Sinkko, T. & Sala, S. 2019. "Biodiversity impacts due to food consumption in Europe". Journal of Cleaner Production, 227: 378-391, ISSN: 1879-1786. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.04.054. and EC-JRC 2022European Commission- Joint Research Center (EC-JRC). 2022. Consumption footprint platform. Available: https://epl-ca.jrc.ec.europa.eu/ConsumptionFootprintPlatform.html ). In South America, half million forest hectares are replaced for soybean production (Goldman et al. 2020Goldman, E., Weisse, M.J., Harris, N. & Schneider, M. 2020. Estimating the Role of Seven Commodities in Agriculture-Linked Deforestation: Oil Palm, Soy, Cattle, Wood Fiber, Cocoa, Coffee, and Rubber. Technical Note. Washington, DC: World Resources Institute. Available: wri.org/publication/estimating-the-role-of-seven-commodities-in-agriculture-linked-deforestation ), out of which around 77 % are devoted to forages for intensified production of animals (fattening lots) (FAO 2020Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO). 2020. https://www.fao.org/faostat/ ). Meat supply for a growing market will promote, even more, the conversion of forests into agricultural lands for feedstuff and pasture production devoted to conventional cattle breeding.

In such context, silvopastoral systems in Latin America represent a sustainable alternative to cattle breeding, as part of the solutions based on nature to catch carbon (López-Santiago et al. 2019López-Santiago, J.G., Casanova-Lugo, F., Villanueva-López, G., Díaz Echeverría, V.F., Solorio-Sánchez, J., Martínez-Zurimendi, P., Aryal, D.R. & Chay-Canul, A.J. 2019. "Carbon storage in a silvopastoral system compared to that in a deciduous dry forest in Michoacán, Mexico". Agroforestry Systems, 93(1): 13, ISSN: 1572-9680. https://doi.org/10.1007/s10457-018-0259-x. ), increment profitability in cattle production (Chará et al. 2019Chará, J., Reyes, E., Peri, P., Otte, J., Arce, E. & Schneider, F. 2019.Silvopastoral Systems and their Contribution to Improved Resource Use and Sustainable Development Goals: Evidence from Latin America. FAO, CIPAV and Agri Benchmark, Cali, 60 pp.), release areas non-suitable for cattle breeding to be devoted to ecological recovery (Calle et al. 2012Calle, Z., Murgueitio, E. & Chará J. 2012. "Integrating forestry, sustainable cattle ranching and landscape restoration". Unasylva, 63(239): 31-40, ISSN: 0041-6436.), and, thus, protect part of the great biodiversity accumulated in the tropics. Silvopastoral systems consist of a well-designed combination of different plant strata such as pastures, grasses, shrubs, trees and/or palms. Particularly, intensive silvopastoral systems (SSPi) provide innovative solutions since they are based on sowing protein-rich forage plants, due to their high content of N and P, serving to be directly browsed by cattle and being a key element in the system. Moreover, electric fences are used in cattle rotation, which permits controlling soil erosion by preventing constant animal tread, whereas fresh water is provided with permanent access. Therefore, cattle are prevented to move toward natural water sources. Some plant species currently used in shrub strata in silvopastoral systems are Leucaena leucocephala, Tithonia diversifolia, Guazuma ulmifoliay Sambucus peruviana (Murgueitio et al. 2016Murgueitio, E., Uribe, F., Molina, C., Molina, E., Galindo, W., Chará, J., Flores, M., Giraldo, C., Cuartas, C., Naranjo, J., Solarte, L. & González, J. 2016. Establecimiento y manejo de sistemas silvopastoriles intensivos con leucaena. Murgueitio E, Galindo W, Chará J, Uribe F (eds) Editorial CIPAV. Cali, Colombia. 220p.). They are sown at high densities (between 5,000 and 40,000 ha^-1) in ranges. L. leucocephala promotes high nitrogen fixation and transference, whereas T. diversifolia favors phosphorus solubilization in acid soils. This benefits, in turn, associated pastures (Bacab 2013Bacab, H.M., Madera, N.B., Solorio, F.J., Vera, F. & Marrufo, D.F. 2013. "Los sistemas silvopastoriles intensivos con Leucaena leucocephala: una opción para la ganadería tropical". Avances en Investigación Agropecuaria, 17(3): 67-81, ISSN: 0188-7890. and González 2013González, J.M. 2013. "Costos y beneficios de un sistema silvopastoril intensivo (SSPI), con base en Leucaena leucocephala. Estudio de caso en el municipio de Tepalcatepec, Michoacán, México". Avances en Investigación Agropecuaria, 17(3): 35-50, ISSN: 0188-7890.).

In Mexico, it is estimated that around ten thousand hectares of intensive silvopastoral systems of Leucaena leucocephala var. Cunningham have been sown in nine states of the Republic (Murgueitio et al. 2016Murgueitio, E., Uribe, F., Molina, C., Molina, E., Galindo, W., Chará, J., Flores, M., Giraldo, C., Cuartas, C., Naranjo, J., Solarte, L. & González, J. 2016. Establecimiento y manejo de sistemas silvopastoriles intensivos con leucaena. Murgueitio E, Galindo W, Chará J, Uribe F (eds) Editorial CIPAV. Cali, Colombia. 220p. and Chará et al. 2019Chará, J., Reyes, E., Peri, P., Otte, J., Arce, E. & Schneider, F. 2019.Silvopastoral Systems and their Contribution to Improved Resource Use and Sustainable Development Goals: Evidence from Latin America. FAO, CIPAV and Agri Benchmark, Cali, 60 pp.). Being native of Mexico, Central America and the Antilles (Grether et al. 2006Grether, R., Martínez-Bernal, A., Luckow, M., Zárate, S. 2006. Mimosaceae. Tribu Mimoseae. En: Dávila A, Villaseñor R, Medina L. Téllez V. (eds.). Flora del Valle de Tehuacán-Cuicatlán. Fascículo 44. Instituto de Biología, Universidad Nacional Autónoma de México. México, D.F), this species predominates in deciduous tropical forests with high demands of light (heliophile). It tolerates stony soils, with little resistance to flooded ones, and, above all, it grows suitably on neutral and alkaline soils (Murgueitio et al. 2016Murgueitio, E., Uribe, F., Molina, C., Molina, E., Galindo, W., Chará, J., Flores, M., Giraldo, C., Cuartas, C., Naranjo, J., Solarte, L. & González, J. 2016. Establecimiento y manejo de sistemas silvopastoriles intensivos con leucaena. Murgueitio E, Galindo W, Chará J, Uribe F (eds) Editorial CIPAV. Cali, Colombia. 220p.). That is the reason why Tithonia diversifolia is recommended to be sown on acid soil conditions. Also, as it is native to Mexico and Central America, this species is pioneer in different ecosystems, because it is commonly found in clearings, road verges, and anthropized places, surrounding from tropical forests up to pine-oak forests. It grows on different soils (clay, sand, lime), at 0 until 2500 m above sea level, and its use as forage species has been increased because it has a quality of up to 28.8 % protein. It is apt for different types of livestock (sheep, goat, swine, cattle) and it is widely adapted to different soils and climates (Calle and Murgueitio 2008Calle, Z. & Murgueitio, E. 2008. "El botón de oro: arbusto de gran utilidad para sistemas ganaderos de tierra caliente y de montaña. Bogotá, Colombia". Revista Carta Fedegán, 108: 54-63, ISSN: 0123-2312. and Mauricio et al. 2017Mauricio, R.M., Calsavara, L.H.F., Ribeiro, R., Pereira, L.G.R., Freitas, D.S., Paciullo, D.S., Barahona, R., Rivera, J.E., Chará, J. & Murgueitio, E. 2017. "Feed ruminants using Tithonia diversifolia as forage". Journal of Dairy, Veterinary & Animal Research, 5(3): 117-120, ISSN: 2377-4312. https://doi.org/10.15406/jdvar.2017.05.00146. ). Tithonia diversifolia has been used in intensive silvopastoral systems of South America and Cuba, in densities between 6 thousand and 40 thousand plants/ha. In Mexico, there are examples of its use as forage to be cut and carried in Veracruz, with promising results (Romero González 2018Romero González, R. 2018. Ganadería agroecológica en una zona de bosque de niebla in: Halffter G, Cruz M, Huerta C (Comps.) Ganadería sustentable en el Golfo de México. Instituto de Ecología, A.C., México, 432 pp.). Nevertheless, as part of intensive silvopastoral systems, it is still scarcely used. In the project Sustainable Cattle Breeding in the Mexican Tropics, in 2018-2020 collaborations were started with cattle farmers in the region of Los Tuxtlas, Veracruz. Currently, three ranches of dual-purpose cattle production have put in practice the vegetative reproduction of Tithonia diversifolia for the animals directly browse this species (figure 1). The purpose is to shift to seed sowing, so a research line has been developed to increase knowledge on sexual reproduction in this species.

The reproduction of T. diversifola in intensive silvopastoral systems has been developed mostly in a vegetative form (Ruiz et al. 2014Ruiz, T.E., Febles, G.J., Galindo, J.L., Savón, L.L., Chongo, B.B., Torres, V., Cino, D.M., Alonso, J., Martínez, Y., Gutiérrez, D., Crespo, G.J., Mora, L., Scull, I., La, O.O., González, J., Lok, S., González, N. & Zamora, A. 2014. "Tithonia diversifolia, its possibilities in cattle rearing systems". Cuban Journal of Agricultural Science, 48(1): 79-82, ISSN: 2079-3480.), since seed sowing results in low germination (Zapata and Silva 2016Zapata Cadavid, A. & Silva Tapasco, B.E. 2016. Sistemas silvopastoriles aspectos teóricos y prácticos. CARDER, COPAV. CIPAV ed., Cali, Colombia. 217 pp.). However, low germination has been proved in seeds sown fifteen days after collection, whereas those sown four months after being stored at room temperature (19 ºC) showed germination of 90 % (Santos-Gally et al. 2020Santos-Gally, R., Muñoz, M. & Franco, G. 2020. "Fruit heteromorphism and germination success in the perennial shrub Tithonia diversifolia (Asteraceae)". Flora, 271: 151686, ISSN: 1618-0585. http://dx.doi.org/10.1016/j.flora.2020.151686. ) (figure 1). These outcomes corroborated latency of T. diversifolia in plant populations of Mexico and in plant populations introduced in Africa and Asia (Agboola et al. 2006Agboola, D.A., Idowu, W.F., Kadiri, M. 2006."Seed germination and seedling growth of the Mexican sunflower Tithonia diversifolia (Compositae) in Nigeria, Africa". Revista de Biología Tropical, 54(2): 395-402, ISSN: 0034-7744., Wen 2015Wen, B. 2015. "Effects of high temperature and water stress on seed germination of the invasive species Mexican sunflower". PLoS ONE, 10: e0141567, ISSN: 1932-6203. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0141567., Rodríguez et al. 2019Rodríguez, I., Padilla, C. & Ojeda, M. 2019. "Características de la germinación de la semilla gámica de Tithonia diversifolia (Hemsl.) Gray y su comportamiento en condiciones de vivero". Livestock Research for Rural Development, 31(5), Article #69, ISSN: 2521-9952. http://www.lrrd.org/lrrd31/5/idalma31069/html. and Santos-Gally et al. 2020Santos-Gally, R., Muñoz, M. & Franco, G. 2020. "Fruit heteromorphism and germination success in the perennial shrub Tithonia diversifolia (Asteraceae)". Flora, 271: 151686, ISSN: 1618-0585. http://dx.doi.org/10.1016/j.flora.2020.151686. ), which could account for the germination percentages reported (Ruiz et al. 2018Ruiz, T.E., Febles, G., Achan, G., Díaz, H. & González, J. 2018. "Capacidad germinativa de semilla gámica de materiales colectados de Tithonia diversifolia (Hemsl.) Gray en la zona centro-occidental de Cuba". Livestock Research for Rural Development, 30(5), Article #81, ISSN: 2521-9952. http://www.lrrd.org/lrrd30/5/ruiz30081.html.). Likewise, there is discrete variation in the morphological expression of the fruit (achenes) between the heads (inflorescence) of T. diversifolia, which is related to the fact that in some populations there are germination differences (Santos-Gally et al. 2020Santos-Gally, R., Muñoz, M. & Franco, G. 2020. "Fruit heteromorphism and germination success in the perennial shrub Tithonia diversifolia (Asteraceae)". Flora, 271: 151686, ISSN: 1618-0585. http://dx.doi.org/10.1016/j.flora.2020.151686. ); for example, seeds derived central achenes of a population from southern Veracruz had significant differences in respect to seeds derived from peripheral achenes (87.5 % and 68.7 %, respectively) (Santos-Gally et al. 2020Santos-Gally, R., Muñoz, M. & Franco, G. 2020. "Fruit heteromorphism and germination success in the perennial shrub Tithonia diversifolia (Asteraceae)". Flora, 271: 151686, ISSN: 1618-0585. http://dx.doi.org/10.1016/j.flora.2020.151686. ). In agricultural contexts, fruit heteromorphism can be disadvantageous because it results in germination and terraced plantation of platelets reducing yield and making harder pest management and plant growth (Mitchell et al. 2017Mitchell, J., Johnston, I.G. & Bassel, GW. 2017. "Variability in seeds: Biological, ecological, and agricultural implications". Journal of Experimental Botany, 68(4): 809-817, ISSN: 1460-2431. https://doi.org/10.1093/jxb/erw397. ). Therefore, morphos rate analysis between populations is of great relevance, particularly if wild plant material collection is planned for seed sowing.

Germination success could be also associated with sexual reproduction; that is, viable fruit and seed production that can germinate to produce the next generation. In hermaphrodite plants (presence of both sexes in the same individual), sexual reproduction is conducted by self-fertilization or cross-fertilization (Barrett 2014Barrett, S.C.H. 2014. Evolution of mating systems: outcrossing versus selfing. In: The Princeton Guide to Evolution (Ed. J. Losos) Princeton University Press, Princeton, New Jersey, pp. 356-362.). Two opposing forces condition evolution in the first: advantage of transmitting 50 % of self-compatible genes and inbreeding depression. Inbreeding depression refers to reduction of viability and fertility, or both, in offspring from self-fertilization, as compared to that from crossing of genetically different individuals. Self-fertilization provides reproductive certainty, especially in ecological situations where the number of possible partners is scarce (in a colonization process or bottleneck) or where there is scarcity of pollinators (pollen grains are poorly spread) (Jarne and Charlesworth 1993Jarne, P. & Charlesworth, D. 1993. "The evolution of the selfing rate in functionally hermaphrodite plants and animals". Annual Review of Ecology and Systematics, 24: 441-466, ISSN: 0066-4162. https://doi.org/10.1146/annurev.es.24.110193.002301. ). Crossing between genetically different individuals (crossing-over) promotes genetic diversity, with new alleles in a lineage that can contribute to local adaptation (Linhart and Grant 1996Linhart, Y.B. & Grant, M.C. 1996. "Evolutionary significance of local genetic differentiation in plants". Annual Review of Ecology and Systematics, 27: 237-277, ISSN: 0066-4162.).

In order to ensure crossing between individuals, there are several mechanisms. The most spread in angiosperms is the system of self-incompatibility, which prevents self-fertilization (Barrett 2014Barrett, S.C.H. 2014. Evolution of mating systems: outcrossing versus selfing. In: The Princeton Guide to Evolution (Ed. J. Losos) Princeton University Press, Princeton, New Jersey, pp. 356-362.). A system of self-incompatibility combines physiological, genetic (diallelic), sporophytic and biochemical mechanisms to avoid self-fertilization, which promotes exclusive fertilizations if pollen is transferred successfully between individuals (Lloyd and Webb 1992Lloyd, D.G & Webb, C. J. 1992. The evolution of heterostyly. In: S. C. H. Barrett (Ed.). Evolution and function of heterostyly (pp. 151-178). Heidelberg, Berlin: Springer-Verlag.). In allogamous species (crossed pollination), viable seed production would be determined by pollen transference between genetically different partners. Determining seed production by self-pollination or crossed pollination permits establishing the presence of an incompatibility system. Due to the importance of T. diversifolia for implementing silvopastoral systems by seeds, this research compiles data referring to the success of seed production after various treatments which served to determine whether T. diversifolia has a system of self-incompatibility or not.

Development

Conclusions

In different countries, Tithonia diversifolia is of particular interest because of its high protein content (28 %) and due to the fact that it is able of fixating phosphorus through the association with mycorrhiza, which helps soil recovery and enhances productivity (Mahecha et al. 2007Mahecha, L., Escobar, J.P., Suárez., J.F. & Restrepo, L.F. 2007. "Tithonia diversifolia (Helmsl.) Gray (botón de oro) como suplemento forrajero de vacas F1 (Holstein por Cebú)". Livestock Research for Rural Development, 19(2), Article #16, ISSN: 2521-9952. http://www.lrrd.org/lrrd19/2/mahe19016.htm and Rivera et al. 2011Rivera, J.E., Arenas, F.A., Cuartas, C., Hurtado, E., Naranjo, J.F., Murgueitio, E., Tafur, O., Zambrano, F. & Gacharná, N. 2011. "Producción y calidad de leche bovina en un sistema de pastoreo en monocultivo y un sistema silvopastoril intensivo (SSPi) compuesto de Tithonia diversifolia bajo ramoneo directo, Brachiaria spp; árboles maderables en el piedemonte amazónico". Revista Colombiana de Ciencias Pecuarias, 24: 524, ISSN: 2256-2958.). In addition to these properties, its response capacity to herbivory turns it into an excellent candidate to be used as feed in intensive silvopastoral systems (Calle and Murgueitio 2008Calle, Z. & Murgueitio, E. 2008. "El botón de oro: arbusto de gran utilidad para sistemas ganaderos de tierra caliente y de montaña. Bogotá, Colombia". Revista Carta Fedegán, 108: 54-63, ISSN: 0123-2312.). However, in those countries where T. diversifolia has been used for such purposes, plant reproduction has been limited to vegetative reproduction due to the low success in germination. The latency found in different populations of Mexico may be broken if seeds are stored during four months before the plantation (Santos-Gally et al. 2020Santos-Gally, R., Muñoz, M. & Franco, G. 2020. "Fruit heteromorphism and germination success in the perennial shrub Tithonia diversifolia (Asteraceae)". Flora, 271: 151686, ISSN: 1618-0585. http://dx.doi.org/10.1016/j.flora.2020.151686. ), as reported in previous studies on plants introduced out of their native distribution area (Wen 2015Wen, B. 2015. "Effects of high temperature and water stress on seed germination of the invasive species Mexican sunflower". PLoS ONE, 10: e0141567, ISSN: 1932-6203. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0141567.). Peripheral achenes had lower germination success without pre-germination treatment; therefore, they are attributed higher latency (Santos-Gally et al. 2020Santos-Gally, R., Muñoz, M. & Franco, G. 2020. "Fruit heteromorphism and germination success in the perennial shrub Tithonia diversifolia (Asteraceae)". Flora, 271: 151686, ISSN: 1618-0585. http://dx.doi.org/10.1016/j.flora.2020.151686. ). In this research, 41 % of the populations showed deviation to peripheral achenes, whereas 22 % constitute populations with deviation to central achenes. The remaining 36 % of the populations are kept in a balance between the two types of achenes. The ratio of achenes in populations should be taken into account when planning seed collection to put into practice intensive silvopastoral systems.

The presence of a self-incompatible system in T. diversifolia highlights the importance of having genetically different individuals to obtain the largest number of viable seeds. If choosing to set a cultivated plot of plants to obtain seeds, it is advisable that plants in this plot come from a natural population as numerous as possible, as well as seeds be chosen from individuals between 10 and 15 meters of distance with the goal of favoring genetic differences between individuals and diminishing the risk of inbreeding depression. Although in this specific research, the presence of inbreeding depression was not analyzed in self-incompatible species (Raphanus sativus and Leontodon autumnalis). There is evidence of decline in seed production in plants produced from self-pollination (Nason and Ellstrand 1995Nason, J.D. & Ellstrand, N.D. 1995. "Lifetime estimates of biparental inbreeding depression in the self-incompatible annual plant Raphanus sativus". Evolution, 49(2): 307-316, ISSN:1558-5646. https://doi.org/10.1111/j.1558-5646.1995.tb02243.x. and Picó and Koubek 2003Picó, X. & Koubek, T. 2003. "Inbreeding effects on fitness traits in the heterocarpic herb Leontodon autumnalis L. (Asteraceae) ". Acta Oecologica, 24(5-6): 289-294, ISSN: 1873-6238. https://doi.org/10.1016/j.actao.2003.09.005.). Plants from crossing between relatives may present negative effects due to reduction in genetic variability, which could be expressed in production, germination, or plantelet growth decline (Cheptou et al. 2000Cheptou, P.O., Imbert, E., Lepart, J. & Escarre, J. 2000. "Effects of competition on lifetime estimates of inbreeding depression in the outcrossing plant Crepis sancta (Asteraceae)". Journal of Evolutionary Biology, 13(3): 522-531, ISSN: 1010-061X. https://doi.org/10.1046/j.1420-9101.2000.00175.x. ).

Due to the interest in T. diversifolia for putting into practice intensive silvopastoral systems through seeds, its obtainment should be concentrated on populations of more than 200 individuals with the aim of avoiding the harvest of empty seeds. Moreover, it should be noted that if seeds are obtained from plants that were fertilized in a vegetative form, the resulting seeds may have a loss of genetic variability that could have non-desirable effects on the growth and production of fertile seeds. In the future, it is important to research if the decrease in genetic variability could also affect forage quality or hebivory resistance, or both. This research proves seed production through crossing-over or natural pollination is 50 % higher than through self-fertilization; therefore, seeds from natural populations in the region under study may be used to plant intensive silvopastoral systems in the future. These results also highlight the importance of natural pollinators for seed production and the successful reproduction of this species.

Introducción

En las últimas décadas, la expansión e intensificación de la agricultura y la ganadería han sido reconocidas como las principales contribuyentes a los problemas ambientales globales, incluida la deforestación, el cambio climático y la pérdida de biodiversidad (Gibbs et al. 2010Gibbs, H.K., Ruesch, A.S., Achard, F., Clayton, M.K., Holmgren, P., Ramankutty, N. & Foley, J.A. 2010. "Tropical forests were the primary sources of new agricultural land in the 1980s and 1990s". Proceedings of the National Academy of Sciences, 107(38): 16732-16737, ISSN: 1091-6490. https://doi.org/10.1073/pnas.0910275107. ). Al mismo tiempo, la ganadería es el medio de subsistencia de 1 millón 400 mil personas en el mundo (Herrero et al. 2013Herrero, M., Grace, D., Njuki, J., Johnson, N., Enahoro, D., Silvestri, S. & Rufino, M.C. 2013. "The roles of livestock in developing countries". Animal, 7: 3-18, ISSN: 1751-732X. https://doi.org/10.1017/S1751731112001954. , 2016Herrero, M., Henderson, B., Havlík, P., Thornton, P.K., Conant, R.T., Smith, P., Wirsenius, S., Hristov, A. N., Gerber, P., Gill, M., Butterbach-Bahl, K., Valin, H., Garnett, T. & Stehfest, E. 2016. "Greenhouse gas mitigation potentials in the livestock sector". Nature Climate Change, 6(5): 452-461, ISSN: 1758-6798. https://doi.org/10.1038/nclimate2925. ) y proporciona alimento a 800 millones de personas con inseguridad alimentaria (Engler et al. 2018Engler, J.O.& von Wehrden, H. 2018. "Global assessment of the non-equilibrium theory of rangelands: Revisited and refined". Land Use Policy, 70(6): 479-484, ISSN: 1873-5754. https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2017.11.026.). Impulsada por la creciente demanda de proteína animal (Valin et al. 2014Valin, H., Sands, R.D., van der Mensbrugghe, D., Nelson, G.C., Ahammad, H., Blanc, E., Bodirsky, B., Fujimori, S., Hasegawa, T., Havlik, P., Heyhoe, E., Kyle, P., Mason-D'Croz, D., Paltsev, S., Rolinski, S., Tabeau, A., van Meijl, H., von Lampe, M. & Willenbockel, D. 2014. "The future of food demand: understanding differences in global economic models". Agricultural Economics, 45(1): 51-67, ISSN: 0169-5150. http://dx.doi.org/10.1111/agec.12089. ), el crecimiento de la población humana y el aumento del ingreso per cápita (Alexandratos y Bruinsma 2012Alexandratos, N. & Bruinsma, J. 2012. World Agriculture towards 2030/2050: The 2012 Revision. Paper No. 12-03, Food and Agriculture Organization (FAO), Rome.), se espera que en América Latina y el Caribe exista un total de 517 millones de cabezas de ganado vacuno y búfalo para 2050 (Alexandratos y Bruinsma 2012Alexandratos, N. & Bruinsma, J. 2012. World Agriculture towards 2030/2050: The 2012 Revision. Paper No. 12-03, Food and Agriculture Organization (FAO), Rome.). Entre 2010-2018, el aumento de la ganadería se relacionó con la pérdida de aproximadamente de 2.8 millones de ha/año de cobertura forestal (FRA 2020 RSSFRA. 2020. Available in: https://www.fao.org/forest-resources-assessment/remote-sensing/fra-2020-remote-sensing-survey/en/ ). Esta presión sobre los ecosistemas se ejerce, en parte, por las prácticas ganaderas convencionales, que se desarrollan en extensas áreas de pastos sin cobertura arbórea (Herrero et al. 2016Herrero, M., Henderson, B., Havlík, P., Thornton, P.K., Conant, R.T., Smith, P., Wirsenius, S., Hristov, A. N., Gerber, P., Gill, M., Butterbach-Bahl, K., Valin, H., Garnett, T. & Stehfest, E. 2016. "Greenhouse gas mitigation potentials in the livestock sector". Nature Climate Change, 6(5): 452-461, ISSN: 1758-6798. https://doi.org/10.1038/nclimate2925. ), sometidas a un continuo sobrepastoreo de forrajes bajos en proteína (7 %) y de baja digestibilidad (55 %). Esto contribuye a bajas cargas ganaderas (± 0.6 unidades animales ha⁻¹), lo que hace que la ganadería tropical registre bajos niveles de productividad y competitividad (González et al. 2015González, R., Sánchez, M.S., Chirinda, N., Arango, J., Bolívar, D.M., Escobar, D., Tapasco, J. & Barahona, R. 2015. "Limitaciones para la implementación de acciones de mitigación de emisiones de gases de efecto de invernadero (GEI) en sistemas ganaderos en Latinoamérica". Livestock Research for Rural Development, 27(12), Article #249, ISSN: 2521-9952. http://www.lrrd.org/lrrd27/12/gonz27249.html. ). La ganadería extensiva promueve pastos improductivos, debido a la erosión del suelo como resultado del pastoreo excesivo, la poca retención de humedad y las altas temperaturas por la falta de sombra, por lo que continuamente mayor número de áreas de bosque se convierten en nuevos pastizales. Otro factor que contribuye a la transformación de la tierra en los trópicos es el floreciente comercio de piensos para la producción de carne.

La carne, en comparación con otros productos de la canasta básica europea, contribuye en más del 50 % de la transformación de la tierra para la producción de piensos (Crenna et al. 2019Crenna, E., Sinkko, T. & Sala, S. 2019. "Biodiversity impacts due to food consumption in Europe". Journal of Cleaner Production, 227: 378-391, ISSN: 1879-1786. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.04.054. y EC-JRC 2022European Commission- Joint Research Center (EC-JRC). 2022. Consumption footprint platform. Available: https://epl-ca.jrc.ec.europa.eu/ConsumptionFootprintPlatform.html ). En América del Sur, se reemplaza cada año medio millón de hectáreas de bosque para la producción de soja (Goldman et al. 2020Goldman, E., Weisse, M.J., Harris, N. & Schneider, M. 2020. Estimating the Role of Seven Commodities in Agriculture-Linked Deforestation: Oil Palm, Soy, Cattle, Wood Fiber, Cocoa, Coffee, and Rubber. Technical Note. Washington, DC: World Resources Institute. Available: wri.org/publication/estimating-the-role-of-seven-commodities-in-agriculture-linked-deforestation ), de la que aproximadamente 77 % se destina a forrajes para la producción intensificada de animales (lotes de engorde) (FAO 2020Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO). 2020. https://www.fao.org/faostat/ ). La provisión de carne para un mercado creciente impulsará aún más la conversión de bosques en tierras agrícolas para la producción de piensos y de pastos destinados a la ganadería convencional.

En este contexto, los sistemas silvopastoriles (SSP) en América Latina representan una alternativa sostenible a la ganadería, como parte de las soluciones basadas en la naturaleza para capturar carbono (López-Santiago et al. 2019López-Santiago, J.G., Casanova-Lugo, F., Villanueva-López, G., Díaz Echeverría, V.F., Solorio-Sánchez, J., Martínez-Zurimendi, P., Aryal, D.R. & Chay-Canul, A.J. 2019. "Carbon storage in a silvopastoral system compared to that in a deciduous dry forest in Michoacán, Mexico". Agroforestry Systems, 93(1): 13, ISSN: 1572-9680. https://doi.org/10.1007/s10457-018-0259-x. ), incrementar la rentabilidad de la producción ganadera (Chará et al. 2019Chará, J., Reyes, E., Peri, P., Otte, J., Arce, E. & Schneider, F. 2019.Silvopastoral Systems and their Contribution to Improved Resource Use and Sustainable Development Goals: Evidence from Latin America. FAO, CIPAV and Agri Benchmark, Cali, 60 pp.), liberar áreas no aptas para la ganadería destinadas a zonas de restauración ecológica (Calle et al. 2012Calle, Z., Murgueitio, E. & Chará J. 2012. "Integrating forestry, sustainable cattle ranching and landscape restoration". Unasylva, 63(239): 31-40, ISSN: 0041-6436.), y proteger así parte de la gran biodiversidad acumulada en el trópico. Los SSP consisten en una combinación bien diseñada de diferentes estratos de vegetación como pastos, hierbas, arbustos, árboles y/o palmeras. En particular, los sistemas silvopastoriles intensivos (SSPi) representan soluciones innovadoras, ya que se basan en la intensificación de plantas forrajeras altamente proteínicas, por su alto contenido de N y P, que sirven para el ramoneo directo del ganado y son un elemento clave en el sistema. Además, el uso de cerco eléctrico se utiliza para la rotación del ganado, lo que permite controlar la erosión del suelo al evitar el constante pisoteo, mientras que se les oferta agua fresca de acceso permanente. Se evita así que el ganado se desplace hacia fuentes de agua naturales. Las especies actualmente utilizadas para los estratos arbustivos en los SSPi son Leucaena leucocephala, Tithonia diversifolia, Guazuma ulmifolia y Sambucus peruviana (Murgueitio et al. 2016Murgueitio, E., Uribe, F., Molina, C., Molina, E., Galindo, W., Chará, J., Flores, M., Giraldo, C., Cuartas, C., Naranjo, J., Solarte, L. & González, J. 2016. Establecimiento y manejo de sistemas silvopastoriles intensivos con leucaena. Murgueitio E, Galindo W, Chará J, Uribe F (eds) Editorial CIPAV. Cali, Colombia. 220p.). Plantadas en altas densidades (entre 5,000 y 40,000 ha^-1) en los potreros, L. leucocephala facilita una alta fijación y transferencia de nitrógeno, mientras que T. diversifolia favorece la solubilización de fósforo en suelos ácidos. Se beneficia así a los pastos asociados (Bacab 2013Bacab, H.M., Madera, N.B., Solorio, F.J., Vera, F. & Marrufo, D.F. 2013. "Los sistemas silvopastoriles intensivos con Leucaena leucocephala: una opción para la ganadería tropical". Avances en Investigación Agropecuaria, 17(3): 67-81, ISSN: 0188-7890. y González 2013González, J.M. 2013. "Costos y beneficios de un sistema silvopastoril intensivo (SSPI), con base en Leucaena leucocephala. Estudio de caso en el municipio de Tepalcatepec, Michoacán, México". Avances en Investigación Agropecuaria, 17(3): 35-50, ISSN: 0188-7890.).

En México, se estima que aproximadamente 10 mil ha de SSPi con Leucaena leucocephala var. Cunningham han sido establecidas en nueve estados de la República (Murgueitio et al. 2016Murgueitio, E., Uribe, F., Molina, C., Molina, E., Galindo, W., Chará, J., Flores, M., Giraldo, C., Cuartas, C., Naranjo, J., Solarte, L. & González, J. 2016. Establecimiento y manejo de sistemas silvopastoriles intensivos con leucaena. Murgueitio E, Galindo W, Chará J, Uribe F (eds) Editorial CIPAV. Cali, Colombia. 220p. y Chará et al. 2019Chará, J., Reyes, E., Peri, P., Otte, J., Arce, E. & Schneider, F. 2019.Silvopastoral Systems and their Contribution to Improved Resource Use and Sustainable Development Goals: Evidence from Latin America. FAO, CIPAV and Agri Benchmark, Cali, 60 pp.). Originaria de México, Centroamérica y las Antillas (Grether et al. 2006Grether, R., Martínez-Bernal, A., Luckow, M., Zárate, S. 2006. Mimosaceae. Tribu Mimoseae. En: Dávila A, Villaseñor R, Medina L. Téllez V. (eds.). Flora del Valle de Tehuacán-Cuicatlán. Fascículo 44. Instituto de Biología, Universidad Nacional Autónoma de México. México, D.F), esta especie predomina en el bosque tropical caducifolio, con altos requerimientos de luz (heliófila). Tolera suelos pedregosos, con muy poca resistencia a suelos encharcados y, sobre todo, se desarrolla apropiadamente en suelos neutros y alcalinos (Murgueitio et al. 2016Murgueitio, E., Uribe, F., Molina, C., Molina, E., Galindo, W., Chará, J., Flores, M., Giraldo, C., Cuartas, C., Naranjo, J., Solarte, L. & González, J. 2016. Establecimiento y manejo de sistemas silvopastoriles intensivos con leucaena. Murgueitio E, Galindo W, Chará J, Uribe F (eds) Editorial CIPAV. Cali, Colombia. 220p.). Es por esta razón que, en condiciones de suelos ácidos, se recomienda la implementación de Tithonia diversifolia. También originaria de México y Centroamérica, esta especie es pionera de diferentes ecosistemas, ya que se encuentra comúnmente en claros, bordes de caminos y lugares antropizados, circundando desde selvas tropicales hasta bosques de pino-encino. Crece en diferentes tipos de suelos (arcillosos, arenosos, limosos), desde los 0 hasta los 2500 m s.n.m., y su uso se ha incrementado como especie forrajera, pues posee una calidad de hasta 28.8 % de proteína. Es apta para diferentes tipos de ganado (ovino, caprino, porcino, bovino) y tiene amplia adaptación edafoclimática (Calle y Murgeuitio 2008Calle, Z. & Murgueitio, E. 2008. "El botón de oro: arbusto de gran utilidad para sistemas ganaderos de tierra caliente y de montaña. Bogotá, Colombia". Revista Carta Fedegán, 108: 54-63, ISSN: 0123-2312. y Mauricio et al. 2017Mauricio, R.M., Calsavara, L.H.F., Ribeiro, R., Pereira, L.G.R., Freitas, D.S., Paciullo, D.S., Barahona, R., Rivera, J.E., Chará, J. & Murgueitio, E. 2017. "Feed ruminants using Tithonia diversifolia as forage". Journal of Dairy, Veterinary & Animal Research, 5(3): 117-120, ISSN: 2377-4312. https://doi.org/10.15406/jdvar.2017.05.00146. ). Tithonia diversifolia se ha implementado en SSPi de Sudamérica y Cuba, con densidades de entre 6 mil - 40 mil plantas/ha^-1. En México, existen ejemplos de su implementación como forrajera de corte y acarreo en Veracruz, con resultados prometedores (Romero González 2018Romero González, R. 2018. Ganadería agroecológica en una zona de bosque de niebla in: Halffter G, Cruz M, Huerta C (Comps.) Ganadería sustentable en el Golfo de México. Instituto de Ecología, A.C., México, 432 pp.). Sin embargo, como elemento de SSPi, aún es escasa. En el proyecto Ganadería Sostenible para el Trópico Mexicano, iniciamos en 2018-2020 colaboraciones con ganaderos en la región de Los Tuxtlas, Veracruz. Actualmente, tres ranchos con producción doble propósito han implementado Tithonia diversifolia mediante reproducción vegetativa para el ramoneo directo de los animales (figura 1). La intención es transitar hacia la implementación vía semilla, por lo que se ha desarrollado una línea de investigación para el conocimiento sobre la reproducción sexual de la especie.

La reproducción de T. diversifola en los SSPi se ha desarrollado, en su gran mayoría, de forma vegetativa (Ruiz et al. 2014Ruiz, T.E., Febles, G.J., Galindo, J.L., Savón, L.L., Chongo, B.B., Torres, V., Cino, D.M., Alonso, J., Martínez, Y., Gutiérrez, D., Crespo, G.J., Mora, L., Scull, I., La, O.O., González, J., Lok, S., González, N. & Zamora, A. 2014. "Tithonia diversifolia, its possibilities in cattle rearing systems". Cuban Journal of Agricultural Science, 48(1): 79-82, ISSN: 2079-3480.), ya que la siembra de semillas resulta en baja germinación (Zapata y Silva 2016Zapata Cadavid, A. & Silva Tapasco, B.E. 2016. Sistemas silvopastoriles aspectos teóricos y prácticos. CARDER, COPAV. CIPAV ed., Cali, Colombia. 217 pp.). Sin embargo, se ha demostrado baja germinación de semillas sembradas 15 días después de la recolección, mientras que aquellas que se sembraron cuatro meses después de haberse almacenado a temperatura ambiente (19 ºC), presentaron germinación del 90 %. (Santos-Gally et al. 2020Santos-Gally, R., Muñoz, M. & Franco, G. 2020. "Fruit heteromorphism and germination success in the perennial shrub Tithonia diversifolia (Asteraceae)". Flora, 271: 151686, ISSN: 1618-0585. http://dx.doi.org/10.1016/j.flora.2020.151686. ). Estos resultados corroboran la latencia de T. diversifolia en poblaciones de México y en poblaciones introducidas en África y Asia (Agboola et al. 2006Agboola, D.A., Idowu, W.F., Kadiri, M. 2006."Seed germination and seedling growth of the Mexican sunflower Tithonia diversifolia (Compositae) in Nigeria, Africa". Revista de Biología Tropical, 54(2): 395-402, ISSN: 0034-7744., Wen 2015Wen, B. 2015. "Effects of high temperature and water stress on seed germination of the invasive species Mexican sunflower". PLoS ONE, 10: e0141567, ISSN: 1932-6203. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0141567., Rodríguez et al. 2019Rodríguez, I., Padilla, C. & Ojeda, M. 2019. "Características de la germinación de la semilla gámica de Tithonia diversifolia (Hemsl.) Gray y su comportamiento en condiciones de vivero". Livestock Research for Rural Development, 31(5), Article #69, ISSN: 2521-9952. http://www.lrrd.org/lrrd31/5/idalma31069/html. y Santos-Gally et al. 2020Santos-Gally, R., Muñoz, M. & Franco, G. 2020. "Fruit heteromorphism and germination success in the perennial shrub Tithonia diversifolia (Asteraceae)". Flora, 271: 151686, ISSN: 1618-0585. http://dx.doi.org/10.1016/j.flora.2020.151686. ), lo que podría representar una explicación a los bajos porcentajes de germinación informados (Ruiz et al. 2018Ruiz, T.E., Febles, G., Achan, G., Díaz, H. & González, J. 2018. "Capacidad germinativa de semilla gámica de materiales colectados de Tithonia diversifolia (Hemsl.) Gray en la zona centro-occidental de Cuba". Livestock Research for Rural Development, 30(5), Article #81, ISSN: 2521-9952. http://www.lrrd.org/lrrd30/5/ruiz30081.html.). A su vez, existe variación discreta en la expresión morfológica de los frutos (aquenios) entre las cabezuelas (infrutescencias) de T. diversifolia, lo que se relaciona en algunas poblaciones con diferencias en la germinación (Santos-Gally et al. 2020Santos-Gally, R., Muñoz, M. & Franco, G. 2020. "Fruit heteromorphism and germination success in the perennial shrub Tithonia diversifolia (Asteraceae)". Flora, 271: 151686, ISSN: 1618-0585. http://dx.doi.org/10.1016/j.flora.2020.151686. ). Por ejemplo, semillas derivadas de los aquenios centrales de una población del sur de Veracruz presentaron diferencias significativas respecto a las semillas derivadas de aquenios periféricos (87.5 % y 68.7 %, respectivamente) (Santos-Gally et al. 2020Santos-Gally, R., Muñoz, M. & Franco, G. 2020. "Fruit heteromorphism and germination success in the perennial shrub Tithonia diversifolia (Asteraceae)". Flora, 271: 151686, ISSN: 1618-0585. http://dx.doi.org/10.1016/j.flora.2020.151686. ). En contextos agrícolas, el heteromorfismo de frutos puede ser desventajoso, ya que da como resultado una germinación y un establecimiento de plántulas escalonados, lo que reduce el rendimiento y complica el manejo de plagas y el crecimiento (Mitchell et al. 2017Mitchell, J., Johnston, I.G. & Bassel, GW. 2017. "Variability in seeds: Biological, ecological, and agricultural implications". Journal of Experimental Botany, 68(4): 809-817, ISSN: 1460-2431. https://doi.org/10.1093/jxb/erw397. ). Por lo tanto, los análisis de la proporción de morfos entre poblaciones resultan de gran importancia, en particular si se planea colectar material silvestre para implementación desde semilla.

El éxito de la germinación se podría relacionar también con el de la reproducción sexual. Es decir, la producción de frutos y semillas viables, que puedan germinar para dar lugar a la siguiente generación. En plantas hermafroditas (presencia de ambos sexos en el mismo individuo), la reproducción sexual se puede llevar a cabo por autofecundación o por entrecruzamiento (Barrett 2014Barrett, S.C.H. 2014. Evolution of mating systems: outcrossing versus selfing. In: The Princeton Guide to Evolution (Ed. J. Losos) Princeton University Press, Princeton, New Jersey, pp. 356-362.). Dos fuerzas opuestas condicionan la evolución del primero: la ventaja de transmitir 50 % de genes autocompatibles y la disminución endogámica. La depresión endogámica se refiere a la reducción de la viabilidad y fertilidad, o de ambas, en la descendencia proveniente de autofecundación, con respecto a la que se produce por cruzamiento entre individuos genéticamente distintos. La autofecundación provee aseguramiento reproductivo, especialmente en situaciones ecológicas, donde el número de posibles parejas sexuales es escaso (en un proceso de colonización o cuello de botella) o bien donde hay escasez de polinizadores (poca dispersión de los granos de polen) (Jarne y Charlesworth 1993Jarne, P. & Charlesworth, D. 1993. "The evolution of the selfing rate in functionally hermaphrodite plants and animals". Annual Review of Ecology and Systematics, 24: 441-466, ISSN: 0066-4162. https://doi.org/10.1146/annurev.es.24.110193.002301. ). El cruzamiento entre individuos genéticamente distintos (entrecruzamientos) promueve la diversidad genética, con nuevos alelos en un linaje que puede contribuir a la adaptación local (Linhart y Grant 1996Linhart, Y.B. & Grant, M.C. 1996. "Evolutionary significance of local genetic differentiation in plants". Annual Review of Ecology and Systematics, 27: 237-277, ISSN: 0066-4162.).

Para asegurar el entrecruzamiento entre individuos existen diversos mecanismos, el más extendido entre las angiospermas es el sistema de autoincompatibilidad, que impide la autofecundación (Barrett 2014Barrett, S.C.H. 2014. Evolution of mating systems: outcrossing versus selfing. In: The Princeton Guide to Evolution (Ed. J. Losos) Princeton University Press, Princeton, New Jersey, pp. 356-362.). Un sistema de autoincompatibilidad combina mecanismos fisiológicos, genéticos (dialélicos), esporofíticos y bioquímicos para evitar la autofecundación, lo que promueve fertilizaciones exclusivas si el polen se transfiere con éxito entre individuos (Lloyd y Webb 1992Lloyd, D.G & Webb, C. J. 1992. The evolution of heterostyly. In: S. C. H. Barrett (Ed.). Evolution and function of heterostyly (pp. 151-178). Heidelberg, Berlin: Springer-Verlag.). En especies alógamas (polinización cruzada), la producción de semillas viables estaría determinada por la transferencia de polen entre parejas genéticamente diferentes. Determinar la producción de semillas por autopolinización o polinización cruzada nos permite establecer la presencia de un sistema de incompatibilidad. Debido a la importancia de T. diversifolia para la implementación de SSPi a través de semillas, en este trabajo se compila la información referente al éxito en la producción de semillas después de diferentes tratamientos, con los que se determinó si T. diversifolia presenta un sistema de autoincompatibilidad.

Desarrollo

Conclusiones

En diferentes países, Tithonia diversifolia es de particular interés debido a su alto contenido de proteína (28 %) y al hecho de que es capaz de fijar fósforo mediante la asociación con micorrizas, lo que ayuda a la recuperación del suelo y aumenta la productividad (Mahecha et al. 2007Mahecha, L., Escobar, J.P., Suárez., J.F. & Restrepo, L.F. 2007. "Tithonia diversifolia (Helmsl.) Gray (botón de oro) como suplemento forrajero de vacas F1 (Holstein por Cebú)". Livestock Research for Rural Development, 19(2), Article #16, ISSN: 2521-9952. http://www.lrrd.org/lrrd19/2/mahe19016.htm y Rivera et al. 2011Rivera, J.E., Arenas, F.A., Cuartas, C., Hurtado, E., Naranjo, J.F., Murgueitio, E., Tafur, O., Zambrano, F. & Gacharná, N. 2011. "Producción y calidad de leche bovina en un sistema de pastoreo en monocultivo y un sistema silvopastoril intensivo (SSPi) compuesto de Tithonia diversifolia bajo ramoneo directo, Brachiaria spp; árboles maderables en el piedemonte amazónico". Revista Colombiana de Ciencias Pecuarias, 24: 524, ISSN: 2256-2958.). Además de estas propiedades, la capacidad de respuesta a la herbivoría la convierte en una excelente candidata para su implementación como alimento en sistemas silvopastoriles intensivos (Calle y Murgueitio 2008Calle, Z. & Murgueitio, E. 2008. "El botón de oro: arbusto de gran utilidad para sistemas ganaderos de tierra caliente y de montaña. Bogotá, Colombia". Revista Carta Fedegán, 108: 54-63, ISSN: 0123-2312.). Sin embargo, en aquellos países donde se ha utilizado T. diversifolia para tales fines, la reproducción de las plantas se ha limitado a la reproducción vegetativa, debido al bajo éxito de germinación. La latencia encontrada en diferentes poblaciones de México se puede romper si las semillas se almacenan durante cuatro meses antes de la siembra (Santos-Gally et al. 2020Santos-Gally, R., Muñoz, M. & Franco, G. 2020. "Fruit heteromorphism and germination success in the perennial shrub Tithonia diversifolia (Asteraceae)". Flora, 271: 151686, ISSN: 1618-0585. http://dx.doi.org/10.1016/j.flora.2020.151686. ), como se informó en estudios previos realizados con plantas introducidas fuera de su área de distribución nativa (Wen 2015Wen, B. 2015. "Effects of high temperature and water stress on seed germination of the invasive species Mexican sunflower". PLoS ONE, 10: e0141567, ISSN: 1932-6203. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0141567.). Los aquenios periféricos presentaron menor éxito de germinación sin tratamiento pre-germinativo, por lo que se les atribuye mayor latencia (Santos-Gally et al. 2020Santos-Gally, R., Muñoz, M. & Franco, G. 2020. "Fruit heteromorphism and germination success in the perennial shrub Tithonia diversifolia (Asteraceae)". Flora, 271: 151686, ISSN: 1618-0585. http://dx.doi.org/10.1016/j.flora.2020.151686. ). En este estudio, 41 % de las poblaciones presentó desviación hacia los aquenios periféricos, mientras que 22 % constituyen poblaciones con desviación hacia aquenios centrales. El 36 % restante de las poblaciones se mantiene en equilibrio entre los dos tipos de aquenios. Se debe considerar la proporción de aquenios en las poblaciones al planificar colectas de semillas para la implementación de SSPi.

La presencia de un sistema autoincompatible en T. diversifolia destaca la importancia de tener individuos genéticamente diferentes para obtener el mayor número de semillas viables. Si se opta por establecer una parcela de plantas para obtener semillas, es muy recomendable que las plantas de esta parcela provengan de una población natural lo más numerosa posible, así como elegir semillas de individuos que se encuentren entre 10 y 15 metros, con el fin de favorecer diferencias genéticas entre los individuos y disminuir el riesgo de la depresión endogámica. Aunque en este estudio específico no se analizó la presencia de depresión endogámica, en especies autoincompatibles (Raphanus sativus y Leontodon autumnalis). Existe evidencia de una disminución en la producción de semillas en plantas que se producen a partir de la autopolinización (Nason y Ellstrand 1995Nason, J.D. & Ellstrand, N.D. 1995. "Lifetime estimates of biparental inbreeding depression in the self-incompatible annual plant Raphanus sativus". Evolution, 49(2): 307-316, ISSN:1558-5646. https://doi.org/10.1111/j.1558-5646.1995.tb02243.x. y Picó y Koubek 2003Picó, X. & Koubek, T. 2003. "Inbreeding effects on fitness traits in the heterocarpic herb Leontodon autumnalis L. (Asteraceae) ". Acta Oecologica, 24(5-6): 289-294, ISSN: 1873-6238. https://doi.org/10.1016/j.actao.2003.09.005.). Las plantas provenientes de cruces entre parientes pueden presentar efectos negativos por la reducción de la variación genética, lo que se puede expresar en una reducción de la producción, germinación o crecimiento de plántulas (Cheptou et al. 2000Cheptou, P.O., Imbert, E., Lepart, J. & Escarre, J. 2000. "Effects of competition on lifetime estimates of inbreeding depression in the outcrossing plant Crepis sancta (Asteraceae)". Journal of Evolutionary Biology, 13(3): 522-531, ISSN: 1010-061X. https://doi.org/10.1046/j.1420-9101.2000.00175.x. ).

Debido al interés de T. diversifolia en la implementación de SSPi a través de semilla, su obtención se debe concentrar en poblaciones mayores a 200 individuos, con el fin de evitar cosechar semillas vanas. Además, es importante notar que si se obtienen semillas de plantas que fueron reproducidas vegetativamente, sus semillas resultantes pueden presentar una pérdida de variabilidad genética que podría tener efectos no deseados en el crecimiento y la producción de semillas fértiles. En el futuro, es importante investigar si la disminución de la variabilidad genética también podría afectar la calidad del forraje o la resistencia a la herbivoría, y ambas. El estudio indica que la producción de semillas por entrecruzamiento, o por polinización natural, es 50 % mayor que por autofecundación, por lo que las semillas que provienen de poblaciones naturales en la región estudiada se pueden utilizar para el establecimiento de futuros SSPi. Estos resultados también resaltan la importancia de los polinizadores naturales para la producción de semillas y la reproducción exitosa de la especie.