No 2 2002 
Artículo científico                                                                               Biotecnología vegetal Vol. 2, No. 2: 83-88, 2002

 

 

Caracterización morfoagronómica de clones de (Manihot esculenta Crantz) obtenidos por cultivo in vitro

Yoel Beovides,1* Víctor Medero1, Clara González,2 Xonia Xiqués, 2 María I. Román1, Marilys Milián1, Santiago García1, Humberto Toledo1 y Dablys Guerra1 *Autor para correspondencia.

1 Instituto de Investigaciones en Viandas Tropicales (INIVIT), Apdo. 6, Santo Domingo 53000, Villa Clara, Cuba. e-mail: inivit@enet.cu

2 Facultad de Biología, Universidad de la Habana.

RESUMEN

En Cuba se han puesto a punto metodologías para la micropropagación de la yuca (Manihot esculenta Crantz), sin embargo poco se ha estudiado sobre la caracterización de los materiales vegetales obtenidos. En este trabajo se realizó la caracterización de un grupo de plantas procedentes de los clones: ‘Señorita’, ‘CEMSA 74-725’ y ‘CMC-76’, propagados por el método tradicional (estacas), por organogénesis y a partir de embriones somáticos con vistas a estudiar, mediante descriptores morfoagronómicos, la estabilidad genética de estos clones teniendo en cuenta las técnicas de cultivo in vitro empleadas. Se evaluaron 44 descriptores y se determinaron nueve variables cuantitativas y ocho cualitativas como las más importantes. Sólo se detectaron diferencias (entre y dentro de clones) para las variables cuantitativas: ancho y longitud del lóbulo de la hoja, longitud del pecíolo, altura total y de la primera ramificación, número de estacas y de raíces comerciales por planta, peso de las raíces comerciales y grosor del tallo. Estos resultados, que por primera vez se obtienen en Cuba en este cultivo, son de gran importancia para un mejor conocimiento de los clones en estudio y sirven como base para otros análisis futuros de validación de las metodologías de cultivo in vitro implementadas.

Palabras clave: descriptores morfoagronómicos, embriogénesis, estabilidad genética, organogénesis, yuca

ABSTRACT

Methods for cassava (Manihot esculenta Crantz) micropropagation have been refined in Cuba; however, few surveys have been carried out on characterization. A set of plants from ‘Señorita’, ‘CEMSA 74-725’ and ‘CMC-76’ clones was characterized. These plants were propagated by traditional methods (cuttings), organogenesis and starting from somatic embryos, so as, to study the genetic stability of the material through morphoagronomic descriptors taking into consideration in vitro culture techniques. 44 descriptors were evaluated and nine quantitative and eight qualitative variables were determined as the most important. Differences (between and within clones) were only detected for quantitative variables: width and length of leaf lobules, length of leaf stalk, total height and height of the first branch, stem number, number of marketable roots per plant, weight of commercial roots and stem thickness. These results obtained in this crop for the first time in Cuba are of great importance for a better knowledge of studied clones and constitute a base for further analysis to validate implemented in vitro culture methods.

Key words: morphoagronomic descriptors, genetic stability, cassava, organogenesis, embryogenesis

INTRODUCCION

La yuca (Manihot esculenta Crantz) constituye la cuarta fuente de calorías después del arroz, la caña de azúcar y el maíz, y es un cultivo versátil para economías modernas y atractivo para productores con escasos recursos (Best y Henrry, 1994). De modo general, tiene múltiples usos en industrias crecientes como la producción de alimentos, fármacos, alimentos concentrados para animales, textiles, papel y otras (Scott et al., 2000).

En Cuba se han puesto a punto metodologías eficientes para la micropropagación de la yuca mediante organogénesis y por embriogénesis somática, las cuales pueden contribuir positivamente a los programas de mejoramiento genético del cultivo (Medero et al., 2000). Sin embargo, poco se ha estudiado sobre la caracterización de los materiales de yuca que se obtienen mediante estos procesos en Cuba y en el mundo.

Coral (1984) durante un estudio del efecto del cultivo de meristemos sobre el rendimiento y el vigor de dos variedades comerciales de yuca, se refirió al efecto positivo que produjo el cultivo in vitro en el número de raíces comerciales y el número de estacas. Unos años después, Catao (1986) mientras evaluaba la estabilidad fenotípica de la variedad de yuca ‘MCOL 1505’, propagada por estacas (control), por brotes, por cultivo de meristemos, por embriogénesis somática y conservada in vitro, encontró que las plantas provenientes de embriones somáticos se diferenciaron significativamente del control tanto en las características cualitativas como en las cuantitativas, efecto que consideró se debía al rejuvenecimiento producido por el cultivo in vitro.

La aplicación de marcadores morfoagronómicos, que generalmente tienen poca influencia del ambiente, es de gran importancia en el monitoreo de la variabilidad genética, incluso de aquella asociada a técnicas de cultivo in vitro (Ohnishi y Matsuoka, 1996).

En este trabajo se realizó la caracterización morfoagronómica de un grupo de materiales de yuca propagados por el método tradicional (estacas), por organogénesis y a partir de embriones somáticos, con el objetivo de evaluar el efecto de las técnicas de cultivo in vitro empleadas en la micropropagación de la yuca.

MATERIALES Y MÉTODOS

Material vegetal

Se estudió un grupo de plantas procedentes de los clones: ‘Señorita’, ‘CEMSA 74-725’ y ‘CMC-76’, propagados por el método tradicional de estacas (C), mediante organogénesis (O) y embriogénesis somática (E) (Medero et al., 2000). Se plantaron según un diseño completamente aleatorizado con tres réplicas en un suelo Pardo Sialítico normas técnicas del cultivo (MINAGRI, 1998) y la cosecha final se realizó a los 10 meses.

Caracterización morfoagronómica

La caracterización y evaluación se realizó siguiendo un diseño completamente aleatorizado con nueve tratamientos (las tres variantes de propagación en los tres clones estudiados) y 15 réplicas (plantas individuales). Se evaluaron 44 variables morfoagronómicas según la Lista de Descriptores del cultivo (Fukuda y Guevara, 1998). Las plantas a evaluar se mantuvieron en el campo, en parcelas de 5 m de largo con cinco surcos, plantados a una distancia de siembra de 0.90 m x 0.90 m para los clones ‘Señorita’ y ‘CEMSA 74-725’ y de 0.90 m x 1.10 m para el clon ‘CMC-76’. Se evaluaron 15 plantas por parcela en los tres surcos centrales.

A partir del estudio del comportamiento de cada una de las variables y teniendo en cuenta los criterios de Varela (1998), de excluir del análisis final aquellas características que no ofrecen diferencias entre los individuos o tratamientos, se procesaron estadísticamente sólo nueve descriptores cuantitativos y ocho cualitativos (Tabla 1).

Para el estudio de las variables cuantitativas se empleó un análisis de varianza bifactorial y para comparar las medias se utilizó la prueba de rangos múltiples de Duncan, según criterios de Sigarroa (1985).

Las variables cualitativas y cuantitativas fueron analizadas mediante un Análisis de Conglomerados (cluster), a partir de una matriz de distancia Euclideana. Además se empleó el análisis de Componentes Principales, a partir de una matriz de Spearman (variables cualitativas) y de Pearson (variables cuantitativas) (Linares, 1988).

correlaciones

con Carbonatos (Hernández et al., 1995). Se aplicaron las por su contribución en la caracterización de diferentes de

 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El análisis de conglomerados (cluster) para las variables cualitativas evidenció la formación de tres grupos: el primero agrupó a los materiales propagados por el método tradicional, por organogénesis y por embriogénesis somática del clon ‘Señorita’, el segundo se correspondió con las tres formas de propagación del clon ‘CEMSA 74-725’ y el tercero, lo integraron las tres variantes estudiadas en el clon ‘CMC-76’.

Resultados similares se obtuvieron en el análisis de componentes principales donde todas las variables tienen una contribución importante en la evaluación y diferenciación de las variantes estudiadas. Se observó que no se presentaron cambios morfológicos en los clones desde el punto de vista cualitativo dado por una total coincidencia de estos descriptores para todas las variantes que tienen idéntico comportamiento dentro de un mismo clon, independientemente de la procedencia del material de plantación.

En la figura 1 puede observarse la formación de cuatro grupos en el análisis de conglomerados para las variables cuantitativas, lo que coincidió con los resultados del análisis de componentes principales.

Las plantas provenientes del clon ‘Señorita’ se agruparon en el primer cluster y se caracterizaron por presentar un alto número de raíces comerciales por planta (11-12), pedunculadas y de más de 30 cm de longitud con un peso medio por planta de 2.8-3.2 kg, la altura de la planta alcanzó los 2.20 m y produjo de ocho a diez estacas comerciales por planta.

En el Grupo II se ubicó el clon ‘CEMSA 74-725’ con sus tres variantes de propagación, este genotipo tiene el lóbulo de la hoja más corto que el clon ‘Señorita’ (por debajo de 17 cm), promedió de ocho a diez raíces comerciales por planta con un rendimiento medio de 3.3 kg/planta y generalmente no produjo más de siete estacas comerciales.

Los materiales propagados por el método tradicional y por organogénesis provenientes del clon ‘CMC-76’ se concentraron en el grupo III, éste cultivar comúnmente superó los 2.40 m de altura, el tallo fue más grueso (2.9 cm de diámetro), ramificó por debajo de 0.8 m, y produjo diez raíces comerciales con un rendimiento promedio de 3.0 kg/planta y de 15 estacas comerciales por planta procedentes del la primera y segunda ramificaciones.

Los materiales vegetales descendientes del clon ‘CMC-76’ obtenidos por embriogénesis somática se ubicaron solos en el Grupo IV, esta separación del resto de los materiales dentro del clon puede estar dada porque este genotipo responde muy bien a las técnicas biotecnológicas, el cual se considera un modelo para la embriogénesis somática en yuca m (Mathews et al., 1993). Este comportamiento se manifiesta en el vigor de las plantas en condiciones de campo, lo cual se hizo muy evidente en caracteres como: el largo y el ancho del lóbulo de las hojas, la longitud del pecíolo, la altura total de la planta, el número de estacas comerciales por planta y el grosor del tallo.

En la tabla 2 se muestran los resultados de la prueba de rangos múltiples de Duncan, donde los descriptores antes mencionados exhibieron valores altos que se alejaron de la media y tuvieron diferencias significativas respecto al resto de los materiales estudiados, aspecto que influyó notablemente en la ubicación de los materiales de origen embriogénico de ‘CMC-76’ en el dendrograma. También Catao (1986) durante sus estudios de evaluación de estabilidad fenotípica en el clon de yuca ‘MCOL 1505’, encontró que las plantas provenientes de embriones somáticos se diferenciaron significativamente del control tanto en las características cualitativas como en las cuantitativas, efecto que consideró vinculado al rejuvenecimiento producido por el cultivo in vitro.

Estos resultados coincidieron igualmente con los obtenidos por Coral (1984), quién indicó el efecto positivo del cultivo in vitro en yuca sobre el número de raíces comerciales, el número de estacas y además, en el largo de los lóbulos foliares respecto al control propagado por estacas.

Carvalho et al. (2000) en un estudio con 21 descriptores morfológicos en yuca encontraron en el análisis de componentes principales que los caracteres altura total de la planta, peso de las raíces comerciales y el contenido de almidón representaban los más importantes con un 34.8% de la variación y por tanto los de mayor significado en la discriminación de cultivares.

Los estudios realizados aquí mostraron un comportamiento muy parecido dentro de cada clon entre las plantas procedentes de cultivo in vitro, y siempre con un desarrollo vegetativo superior a los propagados por estacas, generalmente con diferencias significativas sobre éstas. Con el análisis realizado se evidenció que las variables más importantes para la caracterización de los materiales de yuca estudiados fueron: longitud del lóbulo de la hoja, ancho del lóbulo, altura total de la planta, altura de la primera ramificación, número de estacas comerciales por planta, número de raíces comerciales, peso de las raíces comerciales y grosor del tallo (cuantitativas); también resultaron determinantes en la diferenciación de ellos las variables: color del peciolo, color externo del tallo, presencia de pedúnculo en las raíces, color externo de la raíz, color de la corteza de la raíz, niveles de ramificación, hábito de ramificación y tipo de planta (cualitativas).

A las consecuencias producidas en los vegetales por el cultivo in vitro se han referido varios autores, pues debido a la propia composición del medio y las condiciones de cultivo, éstos muestran un rejuvenecimiento de los tejidos, el cual se produce al perder el tejido la señal que poseía de la planta de origen (Yeung, 1995) y que generalmente, se traduce en mayor vigor de las plantas y en un incremento del potencial productivo o su recuperación.

Otros autores han encontrado evidencias sobre el efecto beneficioso que produce el cultivo in vitro en otros vegetales. En la micropropagación a escala comercial del cultivar de banano ‘Gran Enano’ (Musa spp.), se percibió un 25% de aumento del rendimiento en producción correspondiendo un 17% al efecto fisiológico del rejuvenecimiento (Orellana, 1994). En la caña de azúcar (Sacharum spp.híbrido) se mantuvo, aún después de dos multiplicaciones vegetativas de las plantas cultivadas in vitro, un aumento altamente significativo en el rendimiento, caracterizado por un incremento en el número de tallos (Jiménez, 1995).

Durante la evaluación morfológica de materiales de malanga (Xanthosoma sagittifolium (L.) Schott) propagados por cormos, por organogénesis y por embriogénesis, Pilgrim (2000) halló que las variantes procedentes de cultivo in vitro mostraron similitudes en su comportamiento morfológico, con diferencias significativas en variables como el número de cormos y su peso total respecto al método tradicional (cormos). Lui (1997) también se refirió a la similitud hallada entre plantas in vitro de malanga en condiciones de campo las cuales superaron a las propagadas por la vía tradicional.

El rejuvenecimiento observado en los clones de yuca micropropagados es de gran importancia en el ‘refrescamiento’ de la ‘semilla’ de yuca por vía biotecnológica y confirman la necesidad de implementar el cultivo in vitro como una contribución esencial para elevar los rendimientos del cultivo en cuba a partir de la utilización de material de plantación de alta calidad.

CONCLUSIONES

Los estudios realizados demostraron que las técnicas de cultivo in vitro empleadas para la micropropagación de los clones

‘Señorita’, ‘CEMSA 74-725’ y ‘CMC-76’ no generan diferencias para los caracteres cualitativos dentro de cada clon. Sin embargo, en los clones estudiados las plantas procedentes del cultivo in vitro poseen valores superiores para la mayoría de las variables cuantitativas analizadas, respecto al método tradicional, aspecto que corroboró el efecto de rejuvenecimiento producido por las técnicas biotecnológicas sobre el comportamiento morfoagronómico de los clones de yuca estudiados.

RECOMENDACIONES

Se recomienda ampliar estas investigaciones recurriendo a los estudios isoenzimáticos, citogenéticos y moleculares, con vistas a profundizar en otros aspectos vinculados a la estabilidad genética de los clones y a potenciar la aplicación del cultivo in vitro en la obtención de ‘semilla’ de yuca de alta calidad.

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