Vol. 12, No.2, 2012.pmd
Artculo cientfico                                                   Biotecnologa Vegetal Vol. 12, No. 2: 93 - 97, abril-junio, 2012


  ISSN 2074-8647 (Versin electrnica)

 

 

Efecto de la concentracin de 2,4-D en la formacin de embriones somticos en variedades cubanas de soya

I. Bermdez-Caraballoso1*, T. Del Socorro Blanco 2, J. Prez-Prez3, L. R. Garca1, N. Veita1, R. Collado1, D. Torres1, C. Romero1 *Autor para correspondencia

instituto de Biotecnologa de las Plantas. Universidad Central 'Marta Abreu' de Las Vilias. Carretera a Camajuan km 5. 5. Santa Clara, Villa Clara. Cuba. CP 54 830. e-mail: idalmis@ibp.co.cu

2Escuela de Ingeniera Agroindustrial, Instituto Universitario de la Paz. Carretera a Bucaramanga km 15. Barrancabermeja, Colombia

3Centro de Estudios de Biotecnologa Vegetal. Universidad de Granma. Carretera va Manzanillo, km17.5, Peralejo, Bayamo, Granma, Cuba. CP 85 100

RESUMEN

En el cultivo de la soya para desarrollar nuevos programas de mejoramiento gentico, es necesario contar con sistemas eficientes de regeneracin de plantas, sin embargo por su condicin genotipo dependiente no es posible aplicar los desarrollados previamente. El presente trabajo tuvo como objetivo: determinar el efecto de la concentracin de cido 2,4 diclorofenoxiactico (2,4-D) en la formacin de embriones somticos en las variedades cubanas de soya (Incasoy-1, Incasoy-24, Incasoy-27e Incasoy-35). Como material vegetal se utilizaron cotiledones inmaduros. Se establecieron tres tratamientos segn la concentracin de 2,4-D (30, 40 y 50 mg l1). A los 30 das se cuantific el nmero de embriones somticos formados por cotiledn inmaduro. La concentracin de 2,4-D requerida para obtener la mayor formacin de embriones somticos en las variedades cubanas de soya vari en dependencia del qenotipo (30 mg 1 para Incasoy-24' 40 mg M para Incasoy-27 e Incasoy-35' 40 y 50 mg l1 para Incasoy-1) Sobre la base de los resultados se seleccion la concentracin de 40 mg l*1 para las variedades cubanas con excepcin de la Incasoy-24 que respondi mejor a una concentracin de 30 mgr1. Estos resultados pueden contribuir al desarrollo de nuevos programas para el mejoramiento gentico de la soya en Cuba.

Palabras clave: embriognesis somtica, Glycine max, regeneracin de plantas

ABSTRACT

Developing new breeding programs of soybean crops needs an efficient systems for plants regeneration. Eventhough due this is impossible taking into account its genotype dependent condition. This study aimed to: determine the effect of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) concentration in the formation of somatic embryos in soybean Cuban varieties (Incasoy-1, Incasoy-24, Incasoy-27 and lncasoy-35). .mmature cotyledons were used as plant material. Three treatmentswere established according tothe concentrations of 2,4-D (30, 40 and 50 mg l1). The number of somatic embryos per immature cotyledon were evaluated after 30 days. The necessary concentration of 2,4-D to obtain the mayor formation of embryos depended on the genotypes (30 mg l1 for Incasoy-24; 40 mg l- for lncasoy-27 and lncasoy-35; 40 and 50 mg M for rIcasoy-1). Dependdng oo the results obtained the concentration 40 mg 1 forthe cuban varieties was selected The lncasoy-24 was the exception since it responded betterwith a concentration of 30 mg r1. These results favorthe development of new programs for genetic breedig of soybeans in Cuba.

Keywords: somatic embryogenesis, Glycine max, plants regeneration

INTRODUCCIN

La soya [Glycine max (L.) Merril] es uno de los cultivos ms importantes en el mundo por su alto contenido de protenas y aceite (Wiebke-Strohm etal., 2011). En Cuba, representa una alternativa econmica importante para la alimentacin humana y animal (Marrero etal.,

2004). Por tales motivos, el blanco principal para los mejoradores en la familia de las leguminosas se ha encaminado al mejoramiento de las variedades para la resistencia a factores biticos, abiticos, condiciones de estrs e incremento de la calidad nutricional de las semillas, que limitan sus rendimientos especialmente en los pases tropicales y subtropicales (Angenon y Thu., 2011). No obstante, uno de los factores limitantes para desarrollar estos programas de mejoramiento gentico ha sido no contar con un sistema eficiente de regeneracin de plantas va embriognesis somtica, por su condicin genotipo-dependiente (Parrott et al., 1989; Hiraga et al., 2007), lo cual limita el empleo de los protocolos ya existentes. Es por ello imprescindible, el desarrollo de protocolos de regeneracin de plantas en variedades cubanas con importancia para el mejoramiento gentico.

Por todo lo antes expuesto el presente trabajo tuvo como objetivo: determinar el efecto de la concentracin de cido 2,4 diclorofenoxiactico (2,4-D) en la formacin de embriones somticos en las variedades cubanas de soya.

MATERIALES Y MTODOS

Se emplearon las variedades cubanas de soya, Incasoy-1, Incasoy-24, Incasoy-27 e Incasoy-35. Como control se utiliz el genotipo Williams-82, en consideracin a que se ha probado en los protocolos empleados como referencia en este estudio (Bailey et al., 1993; Saymolov et al., 1998). Las semillas de todas las variedades fueron aportadas por el Instituto Nacional de Ciencias Agrcolas de Cuba (INCA).

Como explante para el inicio del proceso de embriognesis somtica se emplearon cotiledones inmaduros provenientes de semillas de vainas cosechadas entre 12 y 15 das despus de la antesis. Las vainas se lavaron con una solucin de agua y detergente comercial, luego se desinfectaron sumergindolas en alcohol al 70% (v/v) durante 20 segundos seguido de una segunda desinfeccin en una solucin de hipoclorito de sodio (NaClO al 3 0 % (v/v) y seis gotas de Tween-20durante diez minutos. Al trmino de este tiempo, y en cmara de flujo laminar se enjuagaron qpk veces con agua destilada estril. Las semillas inmaduras fueron separadas de las vainas \i el pytremn rlonrle se enrnntmba el eje embrionario fuTcortado descartado Los dos wtiledones fueron unaores^ corte ParS^Teltab^^LZ d7lol m Pdnn Inmaduros SP n n el nmcPd^miPnt decrito por Rp m Hp Caraba tos et al (2010 Bermúdez-

Se establecieron tres tratamientos segn la concentracin de 2,4-D (30, 40 y 50 mg M) en las variedades cubanas y el control (Williams-82). Cada tratamiento estuvo conformado por cinco rplicas cada una con cuatro explantes, con diseo completamente al azar.

Los frascos fueron incubados en cmaras de crecimiento, provista por lmparas fluorescentes, con fotoperodo 16/8 horas luz/oscuridad, 26±2°C e intensidad luminosa de 5-10 uE rrr2 s1 segn lo propuesto por Lazzeri et al. (1987).

A los 30 das de cultivo se cuantific el nmero de embriones somticos formados por cotiledn inmaduro.

Anlisis estadstico

Para el procesamiento de los datos se us el programa estadstico Statistic Package for Social Science (SPSS) versin 16.0 sobre Windows. La comparacin de los datos se realiz mediante la prueba no paramtrica de Kruskall Wallis previa comprobacin de los supuestos de normalidad y heterogeneidad de varianza.

RESULTADOS Y DISCUSIN

La concentracin de 2,4-D tuvo un efecto significativo en la formacin de embriones somticos en las variedades cubanas de soya. De las variedades Incasoy-27 e Incasoy-35 se logr el mayor nmero de embriones somticos en el medio de cultivo que contena 40 mg M de 2,4-D. Los resultados con esta concentracin difirieron significativamente en estas variedades con las concentraciones de 30 y 50 mg M de 2,4-D (Figura 1).

En las variedades Incasoy-1 y Williams-82 el mayor nmero de embriones somticos formados se logr en las concentraciones de 40 y 50 mg M de 2,4-D sin diferencias significativas. En contraste, en la variedad Incasoy-24 los valores ms altos se obtuvieron con 30 mg l1 de 2,4-D en el medio de cultivo, con diferencias significativas con las otras concentraciones estudiadas. Este resultado evidencia la condicin genotipo-dependiente de la especie en lo que respecta a la capacidad de respuesta de las diferentes variedades a la concentracin de la auxina exgena requerida para inducir la respuesta embriognica (Figura 1 y 2).

En estudios similares, Hiraga et al. (2007), encontraron que la mejor respuesta embriognica, asociada al nmero de embriones somticos formados en variedades japonesas de soya, se logr con concentraciones de auxina que fluctuaron entre 40 y 80 mg I"1 de 2,4-D. Estos autores sugirieron que las diferencias en la respuesta se debieron posiblemente tanto a la sensibilidad de cada variedad al 2,4-D como a los niveles endgenos de auxina presentes en el explante. El nivel endgeno de hormonas vegetales, es considerado uno de los factores cruciales que influyen en el potencial embriognico de los explantes Por ejemplo en Arabidopsss thaliana i se ha encontrado que tanto los primordios cotiledonales como los cotiledones tienen altos niveles de auxina endgena los cuales se correlacionan con la alta comnetencia embrioanica exhibida or H  y   H estos tejidos (Gaj 2004)

La alta eficiencia del 2,4-D para inducir la respuesta embriognica en diferentes variedades de soya tambin fue demostrada por Yang et al. (2009), quienes encontraron diferencias altamente significativas en la respuesta embriognica de 98 variedades chinas de soya (0.0% hasta 85.7% de cotiledones inmaduros con embriones somticos), asociadas al empleo de 40 mg r1 de 2,4-D en el medio de cultivo para la formacin de embriones somticos. Segn estos autores, los resultados pudieron estar asociados a diferencias en la sensibilidad de los genotipos a esta auxina sinttica.

Aunque generalmente, se ha manifestado que para inducir la embriognesis somtica en soya se requieren concentraciones relativamente altas de 2,4-D (40 mg l-1). En este sentido, Lazzeri et al. (1985), obtuvieron ms del 90% de cotiledones inmaduros con respuesta embriogénica cuando emplearon 5.0 mg M de 2,4-D. Resultados similares, se encontraron en Beversdorf y Bighman (1977); Christianson et al. (1983); Lippman y Lippmman (1984). En contraste, Loganathan et al. (2010), no obtuvieron respuesta embriogénica en una variedad taiwanesa de soya cuando emplearon un amplio rango de concentraciones de 2,4-D (9.06; 18.12; 27.19; 36.26 y 45.32 mg V).

 

 

El 2,4-D es una de las auxinas ms empleadas para la induccin de la embriognesis somtica en soya y se ha demostrado que puede tanto inhibir la elongacin de las clulas (Saymolov etal., 1998) como promover su divisin (Griga, 2002), a travs de un estmulo en la divisin celular asimtrica (Schnabely Frugolicol., 2004) y afectar la regulacin y balance endgeno de hormonas (Moon e Hildebrand, 2003). Las diferencias en el efecto inductor, usualmente son asociadas a la capacidad de cada genotipo para programar y reprogramar genticamente las clulas competentes embriognicamente en respuesta al efecto que ejercen los factores externos.

La concentracin de 2,4-D requerida para obtener la mayor formacin de embriones somticos en las variedades cubanas de soya evaluados, vari en dependencia del genotipo (30 mg M para Incasoy-24; 40 mg M para Incasoy-27 e Incasoy-35; 40 y 50 mg V para Incasoy-1). Sobre la base de los resultados, se seleccion la concentracin de 40 mg f1 para las variedades cubanas con excepcin del Incasoy-24 que respondi mejor a una concentracin de 30 mg M.

Por otra parte, se considera que el 2,4-D puede regular adecuadamente el metabolismo endgeno del cido indol-3-actico (AIA), comparado con otros reguladores de crecimiento vegetal sintticos empleados para la embriognesis somtica. En otras especies como la zanahoria (Daucus carota L), el incremento en la respuesta embriognica como resultado de la exposicin al 2,4-D exgeno, estuvo asociada con un incremento de los niveles de AIA endgeno, lo cual sugiere que la auxina sinttica 2,4-D tiene un efecto indirecto significativo sobre la embriognesis somtica posiblemente debido a disturbios causados sobre el metabolismo de la auxina endgena. Igualmente se ha considerado que el 2 4-D promueve a produccin de AIA asociado a protenas, lo que incrementa la sensibilidad de las clulas al AIA y les confiere competencia embriognica (Sharma etal. 2007).

En el mismo sentido, Jimnez (2005) plant que la sensibilidad de un tejido al cambio en la concentracin de hormonas (probablemente percibida por un receptor en particular) es ms importante que el cambio en la concentracin por s misma. Esta sensibilidad puede ser evidenciada por el hecho de que el tejido responde solamente en presencia de reguladores de crecimiento presentes en el medio de cultivo. La sensibilidad a las auxinas podría explicarse, al menos parcialmente, sobre la base de las diferentes respuestas entre las especies de plantas, genotipos o células en el mismo explante o entre diferentes explantes en la misma especie, en su capacidad de convertirse en embriogénico. Por tanto, las diferencias en la sensibilidad probablemente son la consecuencia de la variación en la habilidad de ciertos explantes en producir los receptores apropiados.

CONCLUSIONES

Los resultados mostraron que la concentracin de 2,4-D influy en la formacin de embriones somticos en las variedades cubanas de soya estudiadas. Se demostr la condicin genotipo dependiente de este cultivo. Estos resultados pueden contribuir al desarrollo de nuevos Programas para el Mejoramiento gentico de la soya en Cuba.

REFERENCIAS

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(Recibido 12-1-2012; Aceptado 27-2-2012)



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