Contenido, Vol.10, No. 3, 2010 (julio-septiembre)

Reseña Científica
Metabolismo de cardenólidos y transformación genética de Digitalis. Potencialidades y retos
Cardenolides metabolism and genetic transformation of Digitalis. Potentialities and challenges

Yovanny Izquierdo, Naivy Pérez-Alonso, Elio Jiménez
pp. 131-141

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RESUMEN
Los cardenólidos son metabolitos secundarios, producidos por las plantas del género Digitalis, que se utilizan ampliamente en el tratamiento de la insuficiencia cardíaca. El fracaso de los intentos por potenciar su producción a partir de técnicas de cultivo in vitro, ha señalado a la transformación genética como una estrategia promisoria para la obtención de plantas altamente productoras. Para alcanzar este objetivo se han desarrollado sistemas de transformación en Digitalis minor y Digitalis lanata, y existen trabajos científicos relacionados en otras especies del género. La selección de genes candidatos para la transformación de Digitalis requiere del conocimiento de la ruta de biosíntesis de cardenólidos, la cual está solo parcialmente establecida. Sin embargo, el descubrimiento reciente de dos genes que codifican esta actividad enzimática en Digitalis purpurea con patrones de expresión diferentes pone en duda esta aseveración. La flexibilidad de la ruta y sus posibles conexiones con otros procesos de síntesis de hormonas entrañan un reto adicional. Por lo tanto, se hacen necesarios estudios funcionales de estos genes y sus vías de señalización para el diseño de estrategias de transformación que maximicen la producción de cardenólidos con un mínimo de posibles efectos colaterales que pudieran dar al traste con la viabilidad de las plantas transformadas. Esta reseña bibliográfica pretende hacer una revisión acerca del metabolismo de los cardenólidos y los esfuerzos por transformar genéticamente plantas del género Digitalis. Sobre esta base se evalúan críticamente las potencialidades de transgenes candidatos para la obtención de plantas de Digitalis con una producción más elevada y estable de glicósidos cardíacos.

Palabras clave: glicósidos cardíacos, progesterona 5-β reductasa, ingeniería metabólica

ABSTRACT
Cardenolides are secondary metabolites produced by plants of the genus Digitalis. They are widely used in treatments of congestive heart failure. Failed attempts to obtain suitable cardenolide levels from in vitro culture of Digitalis plants have pointed genetic transformation as a promising strategy to obtain highly productive plants. Transformation systems have been already developed for Digitalis minor and Digitalis lanata to achieve this aim, whereas related investigations have been done in other species of the same genus. Selection of candidate genes for transformation depends on the analysis of the cardenolide biosynthesis pathway. The latter is partially established, from phytosterol oxidative degradation to progesterone reduction. Many authors point this reaction as the first specific key step of the pathway. However, the recent discovery of two genes encoding this enzyme activity in Digitalis purpurea, with different expression patterns, calls this statement into question. Pathway flexibility and possible connections with other hormone-related processes imply an additional challenge in this regard. Therefore, functional studies of these genes and their signaling pathways are required to improve design Digitalis transformation strategies, maximizing cardenolide productivity as well as minimizing hazardous side effects on transformed plants viability.

Key words: cardiotonic glycosides, progesterone 5-β reductase, metabolic engineering

 

Artículo Científico
Regeneración de plantas via embriogénesis somática en Phaseolus acutifolius A. Gray
Plant regeneration via somatic embryogenesis in Phaseolus acutifolius A. Gray
L. R. García, J Pérez., R. G. Kosky, I. Bermúdez-Caraballoso, N. Veitía, R. Collado, Y. Padrón, D. Torres, C. Romero, Maritza Reyes
pp. 143-149

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ABSTRACT
Plant regeneration protocols are a requirement to develop plants transformation systems.The capacity of Phaseolus acutifolius A. Gray to regenerate plants from embryogenic callus formation was investigated. Two explants were used to form calli on a culture medium containing thidiazuron and indole-3-acetic acid. The embryonic axes showed better capacity than cotyledons to form embryos. Solar light was the most favourable to develop the in vitro plants. The 32% of somatic embryos with complete germination was achieved. These results indicate that somatic embryos formation and their germination in Phaseolus acutifolius A. Gray depended on the explant, culture medium and illumination conditions. In vitro-germinated plantlets were established in the greenhouse.

Key words: bean, callus formation, plant regeneration, tissue culture

RESUMEN
Para desarrollar un sistema de transformación genética un requisito fundamental es contar con un protocolo de regeneración de plantas. En el trabajo se investigó la capacidad de Phaseolus acutifolius para regenerar plantas a partir de callos con estructuras embriogénicas. Se utilizaron dos tipos de explantes para la formación de callos en un medio de cultivo que contenía thidiazuron y ácido indol-acético. Los ejes embrionarios mostraron una mejor capacidad que los cotiledones para la formación de embriones somáticos. La luz solar resultó ser la más favorable para el desarrollo de las plantas in vitro. En estas condiciones se alcanzó el 32% de los embriones somáticos con germinación completa. Estos resultados indicanron que la formación de embriones somáticos y su germinación en Phaseolus acutifolius dependieron del explante, el medio de cultivo y las condiciones de iluminación. Las plantas germinadas in vitro, pudieron ser aclimatizadas en el invernadero.

Palabras clave: cultivo de tejidos, formación de callos, frijol, regeneración de plantas

 

Artículo Científico
Establecimiento in vitro de Bambusa vulgaris var vulgaris Schrad. ex Wendl. en diferentes épocas del año
In vitro establishment of Bambusa vulgaris var vulgaris Schrad. ex Wendl. in different seasons of the year

Y. García-Ramírez, M. Freire-Seijo, Blanca Rosa Pérez, Ortelio Hurtado
pp. 151-156

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RESUMEN
La propagación convencional de Bambusa vulgaris var. vulgaris Schrad. ex Wendl se ve afectada por los bajos porcentajes de enraizamiento y la poca disponibilidad de propágulos. Estos elementos constituyen limitantes para la propagación masiva de bambúes. El cultivo de tejidos ofrece un medio rápido y confiable para desarrollar protocolos de propagación vía organogénesis directa a partir de yemas axilares. Este trabajo se realizó con el objetivo de determinar la influencia de la época del año de la toma del explante inicial en el establecimiento in vitro de B. vulgaris var. vulgaris. En cada mes, durante un año se realizaron dos establecimientos (24 en total). En cada uno de ellos se establecieron 100 yemas axilares. A los 20 días de cultivo se cuantificó el número de yemas brotadas y el número de explantes libres de contaminantes microbianos visibles. Los resultados demostraron que la época del año influyó en el establecimiento in vitro de B. vulgaris var. vulgaris. El mayor número de yemas brotadas (99%) y de explantes libres de contaminantes microbianos visibles (98%), se logró entre los meses de enero-abril y noviembre-diciembre.

Palabras clave: bambú, cultivo de tejidos, supervivencia

ABSTRACT
Traditional propagation of Bambusa vulgaris var. vulgaris Schrad. ex Wendl is affected by low percentages of rooting and limited availability of propagules. These elements are handicaps for mass propagation of bamboos. Tissue culture offers a fast and reliable way to develop propagation protocols via organogenesis directly from axillary buds. The objective of this work was to determine the influence of the season to select the initial material for the in vitro establishment. Two establishments were carried out each month during a whole year (24 at all). The number of buds sprouted and the number of explants free of visible microbial contaminants were quantified after 20 days of culture. Results showed that the season influenced on the in vitro establishment of B. vulgaris var. vulgaris. The highest numbers of buds sprouted (99%) and explants free visible of microbial contaminants (98%) was achieved between January to April and November-December.

Keywords: bamboo, tissue culture, survival

 

Artículo Científico
Determinación de la concentración mínima letal de glufosinato de amonio en diferentes materiales vegetales de banano cv. ‘Grande naine’ (Musa AAA)
Determination of minimal lethal concentration of glufosinate-ammonium in different plant materials of banana cv. ‘Grande naine’ (Musa AAA)

Maritza Reyes Vega, Rafael G. Kosky, Idalmis Bermúdez-Caraballoso, Borys Chong-Pérez
pp. 157-168

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RESUMEN
La mejora genética de bananos mediante transformación genética requiere de un sistema de selección eficiente. Uno de los marcadores de selección más utilizados es el gen bar de Streptomyces hygroscopicus, el cual codifica para la fosfinotricin acetil transferasa y confiere resistencia a la fosfinotricina y al glufosinato de amonio. Estos son ingredientes activos en varios herbicidas comerciales como el Basta®, Finale® y Liberty®. La presente investigación tuvo como objetivo determinar la concentración mínima letal de glufosinato de amonio (Finale®) sobre agregados celulares embriogénicos, brotes cultivados in vitro y plantas cultivadas en casa de cultivo de banano cv. ‘Grande naine’ (Musa AAA). Se utilizaron diferentes concentraciones de este herbicida en el cultivo de agregados celulares embriogénicos (5.0, 10.0, 15.0, 20.0, 25.0 mg l-1), brotes cultivados in vitro (0, 1.0, 1.5, 2.0, 3.0, 4.0 mg l-1) y fue aplicado al follaje de plantas en casa de cultivo (0, 5.0, 10.0, 20.0, 30.0, 40.0 g l-1). Se determinó que la concentración mínima letal en agregados celulares embriogénicos fue 20.0 mg l-1, en brotes in vitro de 3.0 mg l-1 y en plantas en casa de cultivo 30.0 g l-1 de glufosinato de amonio. Los resultados demostraron que es posible utilizar el glufosinato de amonio como agente selectivo de transformantes que porten el gen bar.

Palabras clave: agente selectivo, Finale®, cultivo de tejidos, transformación genética

ABSTRACT
The genetic improvement of bananas by genetic transformation requires an efficient selection system. One of the selection markers most widely used is the bar gene from Streptomyces hygroscopicus, which encodes phosphinothricin acetyltransferase and confers resistance to phosphinothricin and glufosinate-ammonium, the active ingredients in several commercial herbicides such as BASTA®, Finale® and Liberty®. The present investigation was aimed to determine the minimum lethal concentration of glufosinate-ammonium (Finale ®) on embryogenic cell aggregates, in vitro cultured shoots and plants grown in greenhouse of banana cv. ‘Grande naine’ (Musa AAA). Different concentrations of this herbicide were used in the culture embryogenic cell clusters (5.0, 10.0, 15.0, 20.0, 25.0 mg l-1), in vitro cultured shoots (0, 1.0, 1.5, 2.0, 3.0, 4.0 mg l-1). This was also applied to the foliage of plants in greenhouse (0, 5.0, 10.0, 20.0, 30.0, 40.0 g l-1). Results showed that the minimum lethal concentration in embryogenic cell clusters was 20.0 mg l-1 glufosinate ammonium,in in vitro shoots 3.0 mg l-1 and in plants in greenhouse 30.0 g l-1. Results also demonstrated that the use of glufosinate ammonium as a selective agent of transformants carrying the bar gene is possible.

Keywords: selective agent, Finale®, genetic transformation

 

Artículo Científico
Multiplicación in vitro de Paeonias sp. variedad Sesu en Sistemas de Inmersión Temporal
Paeonias sp. variety Sesu in vitro multiplication in Temporary Immersion Systems

Yarianne Lezcano, Maritza Escalona, Marcos Daquinta
pp. 169-175

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RESUMEN
Las Paeonias son consideradas entre las ornamentales perennes más importantes. Con vistas a aumentar los coeficientes de multiplicación in vitro de Paeonias sp. var. SeSu, se determinó la influencia de tres métodos de cultivo (en medio de cultivo semi-sólido, medio de cultivo líquido estático y en medio de cultivo líquido por inmersión temporal) así como tipo y concentración de citoquininas. Se comprobó que el cultivo en inmersión temporal incrementó significativamente el coeficiente de multiplicación a medida que aumentó la concentración de benciladenina y se alcanzó el máximo valor a la concentración de 6.66 µmol l-1. Se demostró que tanto el tipo como la concentración de citoquininas tuvieron efecto en la multiplicación de Paeonia var. SeSu en inmersión temporal. Los mayores coeficientes de multiplicación se encontraron con las concentraciones de 4.44 y 6.66 µmol l-1 de meta-topolina y 6.66 µmol l-1 de BA, sin diferencias significativas entre ellos. Ambas citoquininas mejoraron la longitud del brote principal y no se observaron brotes hiperhídricos.

Palabras clave: citoquininas, ornamentales, proliferación

ABSTRACT
Paeonia are considered among the most important perennial ornamentals. The influence of three culture methods (semi-solid culture medium, static liquid culture medium and liquid culture medium by temporary immersion) as well as the type and concentration of cytokinins was investigated to improve the coefficients of in vitro multiplication of Paeonia sp. var. SESu. Results demonstrated that temporary immersion increased significantly the multiplication coefficient by increasing concentration of benzyladenine. A maximum concentration value of 6.66 mmol l-1 was reached. Both, type and concentration of cytokinins had effect on the multiplication of Paeonia var. SESu in temporary immersion. The highest rates of multiplication were achieved with concentrations of 4.44 and 6.66 mmol l-1 meta-topolin and 6.66 mmol l-1 BA, without significant differences between them. Both cytokinins enhanced the shoot length. Hyperhydric shoots were not found.

Key words: cytokinins, ornamentals, proliferation

 

Artículo Científico
Indirect somatic embryogenesis of Swietenia macrophylla King in semisolid culture medium
Embriogénesis somática indirecta de Swietenia macrophylla King en medios de cultivo semisólidos

Raúl Collado, Raúl Barbón, Daniel Agramonte, Felipe Jiménez-Terry, Martha Pérez, Odalys Gutiérrez
pp. 177-184

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ABSTRACT
The biotechnological techniques are an alternative to propagate Swietenia macrophylla King. However, micropropagation by organogenesis in this species has been little or not developed due to big microbial contamination and low indexes of in vitro plants regeneration. Therefore, somatic embryogenesis plays an important role in the propagation of this woody species. Immature cotyledons were used as initial plant material to establish a protocol of indirect somatic embryogenesis. Different growth regulators and their concentrations were used to develop the indirect somatic embryogenesis stages. The use of a semisolid culture medium composed of MS salts with 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (4.0 mg l-1) favored the formation of callus in the explants. The highest percentage of high frequency somatic embryogenesis (59.01%) was obtained adding 1.0 mg l-1 6-bencylaminopurine in the culture medium. Maturation of somatic embryos was increased using 6.0% of sucrose. The greater percentage of somatic embryos germination (76.17%) was reached in the culture medium without growth regulator. A reproducible indirect somatic embryogenesis protocol from callus formation to somatic embryos germination in Swietenia macrophylla King was established.

Key words: callus, growth regulators, high frequency somatic embryogenesis, somatic embryos

RESUMEN

Las técnicas biotecnológicas son una alternativa para la propagación de Swietenia macrophylla King. Sin embargo, la micropropagación vía organogénesis de esta especies ha tenido muy poco o ningún desarrollo, debido a los grandes problemas de contaminación microbiana y a los bajos índices de regeneración in vitro de las plantas. Por tanto, la embriogénesis somática juega un rol importante en la propagación de esta especie maderable. Para establecer un protocolo de embriogénesis somática indirecta se emplearon cotiledones inmaduros como material vegetal inicial. Se emplearon diferentes reguladores de crecimiento y sus concentraciones para desarrollar las fases de la embriogénesis somática indirecta. El empleo de medio de cultivo semisólido compuesto por sales MS y ácido 2,4-diclorofenoxyacetic (4.0 mg l-1) favoreció la formación de callos en los explantes. La formación y diferenciación de los embriones somáticos en Swietenia macrophylla King mostró buenos resultados. El mayor porcentaje de embriogénesis somática de alta frecuencia (59.01%) se obtuvo con la adición de 1.0 mg l-1 de 6-bencilaminopurina en el medio de cultivo. Con 6% de sacarosa se incrementó la maduración de los embriones somáticos. El mayor porcentaje de germinación (76.17%) de los embriones somáticos fue obtenido en el medio de cultivo sin reguladores de crecimiento. Se estableció un protocolo de embriogénesis somática indirecta reproducible desde la formación de callos hasta la germinación de los embriones somáticos en Swietenia macrophylla King.

Palabras clave: callo, embriogénesis somática de alta frecuencia, embriones somáticos, reguladores de crecimiento

 

Artículo Científico
Protocolo para la producción de minitubérculos de Xanthosoma sagittifolium (L.) Schott. en casa de cultivo a partir de plantas in vitro
Protocol for the production of Xanthosoma sagittifolium (L.) Schott minitubers in greenhouse from in vitro plants

Felipe Jiménez-Terry, Daniel Agramonte, Martha Pérez, Mariana La O
pp. 185-189

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RESUMEN
El empleo de técnicas biotecnológicas para la propagación y conservación de Xanthosoma saggitifolium (L.) Schott da la posibilidad de contar con material vegetal de alta calidad genética y sanitaria. No obstante, los volúmenes de producción de semilla de malanga a partir de plantas in vitro aún son insuficientes debido a la alta demanda de esta especie y a la concentración de la plantación durante un periodo corto de tiempo. Esta situación implica la búsqueda de alternativas para lograr la producción de mayor número de plantas en menor tiempo, tales como la producción de minitubérculos. En este trabajo se presenta un protocolo que describe la producción de minitubérculos de esta especie vegetal en casa de cultivo a partir de plantas in vitro, su conservación, macropropagación y siembra de las plantas en campo. Constituye una herramienta útil para la propagación de malanga a partir de plantas in vitro. Se podrá emplear en los programas de producción de semilla de esta especie y es aplicable a otros genotipos de malanga obtenidos por mejoramiento genético u otro método de propagación masiva.

Palabras clave: DMV, macropropagación, malanga, semilla biotecnológica

ABSTRACT

The use of biotechnological techniques for Xanthosoma saggitifolium (L.) Schott propagation and conservation allows using plant material with high genetic and health qualities. However, production volumes of taro seeds from in vitro plants are still insufficient due to the high demand of this species and the reduce season for its plantation. Then, it is necessary the search for alternatives to achieve the production of bigger volumes of plants in less time, such as the production of minitubers. A protocol describing the production of minitubers of this plant species in greenhouse from in vitro plants is presented in this research. It describes the conservation, macropropagation and planting of plants in field. This is a useful tool for taro propagation using in vitro plants. It would be employed in seed production programs of this species. This is also applicable to other genotypes obtained by breeding or any other method of mass propagation.

Keywords
: biotechnology seed, DMV, macropropagation, taro

 


Biotecnología vegetal ISSN 1609-1841, RNPS: 0397 (Versión impresa),  ISSN 2074-8647, RNPS: 2154  (Versión electrónica) Instituto de Biotecnología de las Plantas ,Universidad Central Marta Abreu de Las Villas Carretera a Camajuaní km 5.5, Santa Clara, Villa Clara, Cuba CP 54 830 Tel: 53 (42) 281257, 281268, 281693 Web: http://www.ibp.co.cu e-mail: info@ibp.co.cu

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