Vol. 12, No.2, 2012.pmd 
Artículo científico                                                  Biotecnología Vegetal Vol. 12, No. 2: 113- 118, abril-junio, 2012 


ISSN 2074-8647 (Versión electrónica)

Multiplicación in vitro del clon de malanga ‘Viequera’ (Xanthosoma spp.) en sistemas de cultivo semiautomatizado

Arletys Santos Pino1*, Manuel Cabrera Jova1, Rafael G. Kosky2, Jorge López Torres1, Diosdada Galvez Guerra1, Damicela Reinaldo, Aymé Rayas Cabrera1, Milagros Basail Pérez1, Víctor Medero Vega1, Yoel Beovidez García1 *Autor para correspondencia

instituto Nacional de Investigaciones en Viandas Tropicales (INIVIT), Apartado 6, Santo Domingo CP 53 000, Villa Clara, Cuba. e-mail: asantos@inivit.cu

instituto de Biotecnología de las Plantas, Universidad Central ‘Marta Abreu’ de Las Villas, Carretera a Camajuaní km 5.5, Santa Clara, Villa Clara, Cuba.

RESUMEN

En Cuba, el género de malanga Xanthosoma es el de mayor demanda en la preferencia de la población con relación a otras aráceas comestibles. El cultivo en inmersión temporal (SIT) puede constituir una alternativa de micropropagación, para obtener semilla de alta calidad en este cultivo. Se determinó el efecto de dos sistemas de cultivo: semi-automatizados SIT y Sistema de Inmersión Constante con aireación mediante burbujeo continuo en el medio de cultivo (SIC) en la fase de multiplicación de los brotes de yemas axilares. Los resultados permitieron demostrar la superioridad en la eficiencia del SIT respecto al SIC en la multiplicación de los brotes del clon ‘Viequera’. Los brotes de yemas axilares cultivados en este sistema de cultivo mostraron los mejores resultados en la multiplicación respecto al SIC y el sistema de cultivo estático con renovación pasiva de la atmósfera interna, utilizado como control. Con las condiciones de cultivo creadas en el sistema de inmersión temporal para la multiplicación in vitro de los brotes de yema axilaraes se lograron los más altos coeficientes de multiplicación (9.56). El uso de este sistema de cultivo in vitro, posibilitará incrementar los coeficientes de multiplicación en la micropropagación para la producción de semilla en este género.

Palabra clave: coeficiente de multiplicación, micropropagación, Sistema de inmersión temporal

ABSTRACT

In Cuba, theXanthosoma genus is highly demanded in the preference of the population in relation to other edible aroids. The temporary immersion system (TIS) may constitute a micropropagation alternative to obtain high quality seed in this crop. The effect of two Semi-automated Culture Systems (SIT) and Constant Immersion Systems (CIS) with aeration through continuous bubbling in culture medium during the multiplication stage of axillaries shoot buds was evaluated. Results allowed demonstrating superiority in the efficiency of SIT regarding CIS in the sprout multiplication of clone ‘Viequera’. Axillaries sprout buds cultivated in TIS showed the best results in the multiplication compared with CIS and the static culture system with passive renewal of the internal atmosphere was used as control. The culture conditions created in the temporary immersion system forin vitro multiplication of axillaries sprout buds achievedthe highest multiplication coefficient(9.56). Thisin vitro culture system will allow increasing the multiplication coefficients in the micropropagation for seed productionin this genus.

Keyword: multiplication coefficient, micropropagation, temporary immersion system

INTRODUCCIÓN

En Cuba, el género de malanga Xanthosoma es el de mayor demanda en la preferencia de la población con relación a otras aráceas comestibles. Su producción ha aumentado en los últimos años en detrimento de las áreas del género Colocasia, sobre todo porque esta

última requiere un mayor consumo de agua (MINAG,2004).

En los últimos años el traslado indiscriminado de semillas entre las distintas provincias ha diseminado los principales agentes patógenos, lo que ha provocado serias afectaciones sanitarias en las plantaciones de todo el país (Rodríguez, 2012).

El uso de los métodos biotecnológicos constituye una herramienta auxiliar muy importante para la multiplicación de material vegetal libre de enfermedades (Cabrera etal., 2012). Esta vía ha servido para introducir rápidamente en el mercado nuevas variedades de plantas obtenidas mediante selección, mutación, programas de mejora y manipulación genética (Cañal, 1999; Archibald, 2003). Una de las alternativas para lograr incrementar los rendimientos en este cultivo, puede ser la aplicación de los métodos biotecnológicos, tanto para la obtención de nuevos genotipos, como para el saneamiento a patógenos y producción de semillas (García et al., 1999; Archibald, 2005).

Varios clones de malanga han sido propagados usando la técnica del cultivo in vitro vía organogénesis directa; a través de yemas axilares. Este es el sistema de regeneración en el cual se refieren los menores índices de variación genética (García etal., 1999; Dottin, 2000; Chien-Ying etal., 2008) y el método más confiable para lograr un proceso de proliferación repetible y libre de agentes contaminantes (Jiménez 2005) Sin embargo los protocolos desarrollados para la propagación de este género se han caracterizado por el empleo de medios de cultivo semisólidos y por la utilización de frascos de cultivo de tamaño convencional, lo cual restringe las posibilidades de la automatización de la multiplicación (Dottin, 2000; Vilchez et al 2011) Estas han sido algunas de las causas de la pobre multiplicación de las yemas axilares lo que limita el uso comercial delamicropropagación para la produrrión de semilla1? debido a los relativos altos costos para la obtención de los propágulos (Santos et al 2011)

Con el objetivo de incrementar el empleo de la micropropagación para la producción de semilla en el género Xanthosoma cv. ‘Viequera’ se determinó el efecto de dos sistemas de cultivo semiautomatizados sobre la multiplicación in vitro de yemas de brotes axilares.

MATERIALES Y MÉTODOS

Material vegetal

Se emplearon como explantes brotes de yemas axilares del clon de malanga ‘Viequera’

(Xanthosoma spp.) certificados como libres de enfermedades patógenas virales, en tercer subcultivo procedente del Banco de Germosplasma in vitro de la especie que se conserva en el Instituto de Investigaciones en Viandas Tropicales (INIVIT); ubicado en Santo Domingo, Villa Clara, Cuba.

Medio y condiciones de cultivo

Se utilizó como medio de cultivo basal el constituido por las sales y vitaminas propuestas por Murashigey Skoog (1962) con 30 g l1 de sacarosa; 3 mg l1 de 6-Bencilaminopurina (6-BAP); 1 mg M de Ácido Indolacético (AIA), 0.1 g l1 de mio-inositol (García etal., 1999). El pH fue ajustado a 5.7 con NaOH 0.5 N o HCl 0.5 N antes de la esterilización por 20 minutos en autoclave vertical (BK75).

Las condiciones de cultivo utilizadas fueron las siguientes: cámara de cultivo con temperatura de 25±2.0°C e iluminación artificial mediante tubos fluorescente de 40 Watt, con un régimen de fotoperíodo de 16 horas luz y una densidad de flujo de fotones fotosintéticos (FFF) de 42.0-48.0 μmol rrr2s-1.

Los diferentes sistemas de cultivo con el medio de cultivo en estado líquido, empleados en los experimentos se mantuvieron funcionando durante tres días previo a la inoculación, con el objetivo de observar la presencia de cualquier microorganismo contaminante.

Multiplicación de los brotes de yemas axilares

Con el objetivo de evaluar el efecto de dos sistemas de cultivo semi-automatizados en la fase de multiplicación de los brotes de yemas axilares, se desarrolló el presente experimento que tuvo los tratamientos siguientes.

Sistema de cultivo I: Sistema de Inmersión Temporal (SIT)

El SIT, estuvo compuesto por dos frascos de cultivo de vidrio de 250 ml de capacidad, uno para el crecimiento de los brotes de yemas axilares y el otro como reservorio de medio de cultivo. Estos frascos de cultivo se conectaron entre sí por una manguera de silicona de 6 mm de diámetro mediante conectores de vidrio que atravesaron el tapón de goma. En la parte interna se colocó una manguera, la cual desciende hasta el fondo en ambos recipientes. El medio de cultivo circuló de un frasco de cultivo a otro en dependencia de la apertura o cierre de dos electroválvulas de tres vías, las cuales estaban conectadas a un temporizador programable para determinar la frecuencia y duración de la inmersión. A la entrada de los frascos de cultivo se colocaron filtros hidrofóbicos (0.22 μm, MIDISART 2000, SARTORIUS Co.) para garantizar la esterilidad del aire. La presión del aire generada por el compresor con encendido automático, fue regulada por un manómetro.

Se utilizó un tiempo de inmersión de siete minutos y una frecuencia de inmersión cada dos horas (12 inmersiones por día) según resultados previos no mostrados.

Sistema de cultivo II: Sistema de Inmersión constante con aireación mediante burbujeo contínuo en el medio de cultivo (SIC)

El SIC, consistió en un frasco de cultivo de vidrio de 250 ml de capacidad, en el cual se colocaron los brotes de yemas axilares y el medio de cultivo. El aire proveniente de una bomba, que permitió un flujo de aire de 25 ml mirr1, circuló por una manguera de silicona de 6 mm de diámetro que atravesó el tapón de goma mediante conectores de vidrio, la cual descendía hasta el fondo del frasco de cultivo. A la entrada y salida del frasco de cultivo se colocaron filtros hidrofóbicos (0.22 μm, MIDISART 2000, SARTORIUS Co.) para garantizar la esterilidad del aire proveniente de la bomba.

Sistema de cultivo III (Control): Sistema de cultivo de inmersión estático con renovación pasiva de la atmósfera interna

Consistió en un frasco de cultivo de vidrio de 250 ml de capacidad en el cual se colocaron los brotes de yemas axilares y el medio de cultivo líquido estático. El frasco de cultivo fue cerrado con un tapón de goma, que tenía en el centro un orificio de 5.0 mm de diámetro relleno con algodón para el intercambio de gases con el exterior.

Se colocaron cinco brotes individuales de yemas axilares y un volumen de 50 ml de medio de cultivo en cada sistema de cultivo.

En el experimento se realizaron cinco repeticiones por tratamiento.

A los 21 días de cultivo, se evaluaron los indicadores del desarrollo de los brotes de yemas axilares siguientes:

■    Número de hojas: se contaron las hojas que estaban abiertas

■    Altura (cm): se midió con el auxilio de una regla graduada desde la base del pseudotallo hasta la inserción de la primera hoja

■     Grosor (cm): se midió con el auxilio de una regla graduada el diámetro de la base del pseudotallo

■     Coeficiente de multiplicación: se determinó por el número de brotes finales entre el número de brotes iniciales

■     Masa fresca (g)

■     Masa seca (g)

■     Número total de brotes de yemas axilares con síntomas de hiperhidricidad

Para el procesamiento de los datos se empleó el paquete estadístico SPSS ver. 16.0, para el sistema operativo Windows. Los datos cumplían el supuesto de normalidad y homogeneidad de varianza, por lo que los datos se procesaron mediante análisis de varianza de clasificación simple (completamente al azar) y la comparación múltiple de media se realizó según Tukey con un nivel de significación de p<0.05.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Los brotes de yemas axilares cultivados en el SIT mostraron los mejores resultados en la multiplicación para las variables altura de los brotes, número de hojas por planta, masa fresca y seca, con diferencias significativas respecto al sistema de inmersión constante con aireación mediante burbujeo continuo en el medio de cultivo y el sistema de cultivo estático con renovación pasiva de la atmósfera interna utilizado como control (Tabla 1).

Los brotes de yemas axilares cultivados en el SIT se caracterizaron por un mejor crecimiento, coloración verde y hojas más desarrolladas, a diferencia de los brotes cultivados en el resto de los sistemas de cultivo que presentaron tallos y hojas traslúcidas, con apariencia turgente. Con el empleo del SLE se observaron brotes de yemas axilares cloróticos y con síntomas de hiperhidricidad.

Con el empleo del SIT se logró el mayor coeficiente de multiplicación, con diferencias significativas respecto a los demás sistemas de cultivo empleados (Figura 1) en la multiplicación del clon de malanga ‘Viequera’.

Los resultados de la fase de multiplicación de los brotes de yemas axilares pudieron estar relacionados con que el SIT le proporciona mejores condiciones de cultivo para su multiplicación. El contacto del medio de cultivo con los explantes a una determinada frecuencia y duración permite la renovación de la atmósfera interna del frasco de cultivo y mejora

la oxigenación de los tejidos, lo cual provoca un incremento en la multiplicación, aspectos, descritos por Berthouly y Etienne (2005).

Las condiciones de cultivo creadas en el sistema de inmersión temporal propiciaron cambios fisiológicos favorables para la multiplicación de los brotes de yemas axilares expresados en los más altos valores para la masa fresca y seca. Se debe señalar la importancia de los valores de masa seca como un indicador de calidad de las plantas, pues esta se compone principalmente de lignina y polisacáridos de la pared celular, además de componentes del protoplasma como proteínas, lípidos, aminoácidos, ácidos orgánicos y algunos elementos inorgánicos como el potasio (Aragón, 2005).

Otros autores han informado de resultados superiores al multiplicar plantas en SIT con respecto a otros sistemas de cultivo. Por ejemplo, Dottin (2000) comparó la multiplicación en SIT con el método convencional de micropropagación, en el clon de malanga ‘Mexico 8’ (Xanthosoma sagittifolium (L) Schott), e informó que se logró cuadruplicar el coeficiente de multiplicación al utilizar el SIT respecto a la micropropagación convencional.

Por su parte, Escalona (2006) hizo una comparación entre las ventajas que ofrece la multiplicación en SIT, respecto a la multiplicación convencional en araceas ornamentales. Los coeficientes de multiplicación se incrementaron en Syngonium de 7.3 a 28.0; Prylodendrum de 3.0 a 103.0; Anthurium de 3.5 a 79.8 y en Spathyphylum de 3.7 a 61.5 con el empleo del SIT

Paek et al. (2008) en la multiplicación de Alocasia amazónica, compararon el SIT y el biorreactorde inmersión continua y lograron los mejores resultados para la multiplicación de los brotes utilizando el SIT

CONCLUSIONES

Fue posible multiplicar, en sistema de cultivo semi-automatizado, los brotes de yemas axilares del clon de malanga ‘Viequera’. En el Sistema de Inmersión Temporal se logró la mejor respuesta en la multiplicación de los brotes con un coeficiente de multiplicación de 9.56.

REFERENCIAS

Alvard, D, Cote F, Teisson C (1993) Comparison of methods of liquid medium culture for banana micropropagation. Plant Cell, Tissue and Organ Culture 32: 55-60

Aragón CE (2005) Estudio de los principales indicadores del metabolismo del carbono en plantas de plátano (CEMSA3/4) propagadas en Biorreactores de Inmersión Temporal y durante su posterior aclimatización. Tesis para optar por el grado académico de Master en Biotecnología Vegetal. Universidad de ciego de Ávila. Centro Bioplantas. Cuba 76 p.

Archibald K(2003)CaribbeanAgricultural Research andDevelopmentInstitute(CARDI).Ann. Rep.,pp. 10-12

Archibald, K (2005) Caribbean Agricultural Research and Development Institute (CARDI). Ann. Rep.,pp. 6-11

Berthouly, M, Etienne H (2005)Temporary immersion systems: a new concept for use liquid medium in mass propagation. En: Hvoslef-Eide A K y Preil W (Ed). Liquid Culture Systems on in vitro Plant Propagation. pp. 165-195. Kluwer Academic Publisher. Dordrecht

Cabrera M, Kosky R, Espinosa E, EspinosaA(2012) Effect of semi-automated culture systems on yam (Dioscoreaalata L.) microtuberformation. Biotechnoll Agron. Soc. Environ. 16(1): 45-47

Cañal, M (1999) Fisiología del cultivo in vitro. En: Biotecnología vegetal: Libro de reportes cortos del 5to coloquio internacional de Biotecnología vegetal, pp14-22.IBP, SantaClara, Cuba

Castro, D (2001) Propagación mixotrófica de Eucalipto granáis Hill ex Maiden en biorreactores de inmersión temporal. Tesis para aspirar al Grado Científico de Doctor en Ciencias Agrícolas. Universidad de Ciego de Ávila, Centro de Bioplantas. Cuba

Chien-Ying, K, Ji-Ping K, Mc Donald R (2008) In vitro micropropagation of white dasheen (Colocassia esculenta). African Journal of Biotechnology 7(1): 041-043

Dottin, M (2000) Propagación in vitro de la malanga (Xanthosoma sagittifolium (L) Schott). Tesis presentada para optar por el grado científico de Doctor en Ciencias Agrícolas. Universidad Central Marta Abreu de Las Villas. Santa Clara, Cuba

Escalona, Maritza (1999) Propagación de la piña (Ananas comosus (L.) Merr.) en sistemas de inmersión temporal. Tesis para aspirar al Grado Científico de Doctor en Ciencias Agrícolas. Universidad de Ciego de Ávila, Centro de Bioplantas. Cuba, 102 p.

Escalona, Maritza (2006)Temporary immersion beats traditional techniques on all fronts. Prophyta annual.pp 48-50

García, M, Mederos V, Rodríguez S, López J, Ventura J, Cabrera M, Hernández R, Gonzáles JE, Bermúdez D, Gálvez D, Gutiérrez V y Gálvez JR (1999) Generalización de la metodología para la micropropagación de la malanga (Xanthosoma spp.) en Cuba. En: 5to Coloquio Internacional de Biotecnología Vegetal, pp 167-169. IBP

Jiménez, E (2005) Mass propagation of tropical crops in temporary immersion systems. En: Hvoslef-Eide A K y Preil W (Ed). Liquid Culture Systems on in vitro Plant Propagation. p. 197-211. Kluwer Academic Publisher. Dordrecht

Jiménez, E, Pérez N, de Feria M, Barbón R, Capote A, Chavez M, Quiala E, Pérez J (1999) Improved production of potato microtubers using a temporary immersion system. Plant Cell Tissue and Organ Culture 59:19-23

Lorenzo, J, González B, Escalona M, Teisson C, Espinosa P, Borroto C (1998) Sugarcane shoot formation in an improved temporary immersion system. Plant Cell Tissue and Organ Culture 54:197-200

MINAGRI (2008) Instructivo Técnico del Cultivo de la Malanga. Castellanos, P. (Ed). SEDGRI/AGRINFOR, Ciudad de La Habana, Cuba, 12 p.

Murashige, T, Skoog F (1962) A revised médium for rapid growth and bioassays with tobáceo tissue cultures. Physiol. Plant. 15: 473-497

Paek, KY, Murthy U A, Jo HN, Hahn E J (2008) Micropropagation of Alocasia amazónica using semisolid and liquid cultures. In vitro Cellular & Developmental Biology-Plant. 44(1): 26-32

Rodríguez, S (2012) La semilla no es gasto, es una inversión. El Productor, MINAG2(12): 1-3

Santos, Arletys, M Cabrera, R Gómez, J López, Aymé Rayas, Milagros Basail, V Medero, Y Beovides (2011) Multiplicación en sistema de inmersión temporal del clon de malanga ‘Viequera’ {Xanthosoma spp.). Rev Colomb. Biotecnol. XIII (2): 97-106

Ventura, J, Medero V, López J, García M, Rodríguez S, García J, Reynaldo D (1998) Manejo de los explantes en inmersión temporal, clon de Plátano ‘FHIA 18’. III Encuentro Latinoamericano de Biotecnología Vegetal. Palacios de convenciones de La Habana. FAO. Cuba, 64p.

Vilchez, J, Albano N, Martínez L, Molina M, Pirela C, Molina M, Alvarez C, Chirinos J (2011) Multiplicación en sistemas de inmersión temporal y enraizamiento ex vitro de ocumo blanco {Xanthosoma sagittifolium (L.) Schott). Rev. Colomb. Biotecnol. XIII (1): 94-102

(Recibido 8-2-2012; Aceptado 12-3-2012)



Copyright (c) 2016 Biotecnología Vegetal

Biotecnología Vegetal eISSN 2074-8647, RNPS: 2154. ISSN 1609-1841, RNPS: 0397 Editada por: 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 42200124, e-mail: info@ibp.co.cu

Licencia Creative Commons
Biotecnología Vegetal está bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial 4.0 Internacional.