Vol.11, No.2, 2011.pmd 
Artículo Científico                                                                              Biotecnología Vegetal Vol. 11, No. 2: 115 118- , abril - junio, 2011
ISSN 1609-1841 (Versión impresa) 
ISSN 2074-8647 (Versión electrónica)

 

Multiplicación in vitro de Morinda royoc L. en Sistemas de Inmersión Temporal

Elio Jiménez1*, Carlos Reyes2, Pablo Machado2, Naivy Pérez-Alonso1, Alina Capote 1, Anabel Pérez1, Bettina Eichler-Loebermann 3

1 Instituto de Biotecnología de las Plantas (IBP). Universidad Central Marta Abreu de Las Villas. Carretera a Camajuaní km 5.5. Santa Clara. Villa Clara. Cuba. CP 54830

2 Estación Territorial de Investigaciones de la Caña de Azúcar. Autopista Nacional km 248. Ranchuelo, Villa Clara, Cuba.

3 Institute of Sustainable Crop Husbandry. Faculty of Agriculture and Environmental Sciences. University of Rostock. Justus-von-Liebig-Weg 6, D-18059 Rostock. Germany. * Autor para correspondencia: ejimenez@ibp.co.cu

RESUMEN

Morinda royoc L. es una planta medicinal de la cual se han identificado numerosos metabolitos secundarios de importancia para la industria médica y farmacéutica. El empleo de técnicas de cultivo in vitro podría contribuir a la producción de estos. El objetivo de este trabajo fue multiplicar M. royoc con el uso de SIT. Se emplearon Sistemas de Inmersión Temporal (TIS) de 1000 ml de capacidad. Cada SIT contenía 250 ml de medio de cultivo de multiplicación MS con 4.4 μM de benciladenina (BA) y 2.9 μM de ácido indol acético (AIA). Los SIT fueron inoculados con 30 explantes individuales (ápices y segmentos nodales). Se determinó el efecto de la frecuencia de inmersión (dos, cuatro y seis inmersiones de dos minutos por día) y el tipo de explante (ápices, segmentos nodales) sobre la multiplicación de los brotes y la producción de biomasa. Se comprobó que con cuatro y seis inmersiones por día se obtuvieron los mayores valores de coeficiente de multiplicación y de longitud de los brotes. El máximo valor en la producción de biomasa se alcanzó con seis inmersiones por día. No se observaron síntomas de hiperhidricidad en los brotes. Se observó que los segmentos nodales produjeron más brotes por explante, mayor coeficiente de multiplicación y biomasa que los ápices, mientras que estos últimos dieron lugar a brotes de mayor longitud.

Palabras clave: micropropagación, multiplicación de brotes

ABSTRACT

Morinda royoc L. is a medicinal plant which has identified numerous secondary metabolites important for medical and pharmaceutical industry. The use of in vitro culture techniques could contribute to the production of these. The aim of this work was to multiply M. royoc using Temporary Immersion System (TIS). It was used TIS of 1000 ml capacity. Each contained 250 ml MS medium with 4.4 μM benzyladenine (BA) and 2.9 μM indole acetic acid (IAA). The SIT were inoculated with 30 individual explants (shoot tips and nodal segments). It was determined the effect of the immersion frequency (two, four and six immersions of two minutes per day) and the type of explants (shoot tips, nodal segments) on the multiplication of shoots and biomass production. It was found that with four and six immersions per day the highest values of multiplication coefficient and shoot length were obtained. The maximum biomass production was achieved with six immersions per day. No hyperhidricity symptoms were observed in shoots. It was noted that the nodal segments produced more shoots per explant, increased multiplication coefficient and biomass than the apex, while the latter resulted in longer shoots.

Keywords: micropropagation, shoots multiplication

INTRODUCCIÓN

Para la producción de productos secundarios de plantas se emplean diferentes órganos y tejidos. Dentro de los

primeros, son considerados generalmente los brotes y las raíces (Baiza et al., 1999). Por ejemplo el cultivo de raíces y específicamente raíces transformadas

muestran un buen crecimiento in vitro y producen metabolitos secundarios en cantidades equivalentes, a veces mayor que las producidas por la plantas completas (Boitel- Conti et al., 1995; Vanek et al., 2005). Morinda royoc L. es una planta medicinal de la cual se han identificado numerosos metabolitos secundarios de importancia para la industria médica y farmacéutica. El empleo de técnicas de cultivo in vitro podría contribuir a la producción de estos.

En este sentido, Capote et al. (2008) determinaron el perfil metabólico de extractos obtenidos de cultivos in vitro y de plantas de campo de M. royoc. Estos autores comprobaron que el cultivo de brotes fue el sistema de cultivo in vitro más factible para la producción de biomasa con mayor contenido de materia seca comparado con el cultivo de callos y células. Además, informaron que el rendimiento de los extractos fueron siempre mayores en los sistemas de cultivo in vitro en comparación con los obtenidos en plantas en campo.

Por otra parte, Borroto et al. (2008) refirieron la producción de antraquinonas mediante el cultivo in vitro de raíces de M. royoc. Más recientemente, Jiménez et al. (2011) lograron la propagación de M. royoc por organogénesis en medio de cultivo semisólido. Estos estudios sientan las bases para la producción de biomasa in vitro y la obtención de metabolitos de interés en estas condiciones.

Los Sistemas de Inmersión Temporal (SIT) se han empleado para la producción de biomasa de diferentes plantas de interés por sus metabolitos secundarios (Wilken et al., 2005; Quiala et al., 2006).

Por ejemplo, Gontier et al. (2005) desarrollaron un sistema de bajo costo para la producción de biomasa de brotes de Ruta graveolens y la obtención de furanocoumarinas, basados en la inmersión temporal. Se obtuvo 1.6g de masa seca por día y una productividad de 3.8mg de furanocoumarinas, valores superiores a los que se obtuvieron mediante el cultivo de brotes en agitación y en biorreactores clásicos. Sin embargo, en M. royoc no se encontraron referencias sobre el uso de los SIT para la producción de biomasa.

Teniendo en cuenta estos antecedentes, el objetivo de este trabajo fue multiplicar M. royoc con el uso de SIT.

MATERIALES Y MÉTODOS

Se emplearon plantas in vitro de Morinda royoc L. en fase de multiplicación propagadas según lo descrito por Jiménez et al. (2011).

Para los experimentos fueron utilizados Sistemas de Inmersión Temporal (TIS) de 1000 ml de capacidad, similares a los descritos previamente por Jiménez et al. (1999). Cada SIT contenía 250 ml de medio de cultivo de multiplicación MS (Murashige y Skoog, 1962) con 4.4 μM de benciladenina (BA) y 2.9 μM de ácido indol acético (AIA). Los SIT fueron inoculados con 30 explantes individuales (ápices y segmentos nodales).

Se determinó el efecto de la frecuencia de inmersión (dos, cuatro y seis inmersiones de dos minutos por día) y el tipo de explante (ápices, segmentos nodales) sobre la multiplicación de los brotes y la producción de biomasa. Para ello, se inocularon cuatro SIT por tratamiento y el experimento se repitió dos veces. Los cultivos se colocaron en cámaras de luz solar a 26 ± 2º. Después de seis semanas de cultivo se cuantificó el número de brotes por explante y se midió su longitud (cm). Además, la masa fresca (g) producida por SIT fue cuantificada y se calculó el coeficiente de multiplicación como: No. explantes final/ No. explantes inicial.

Los datos cuantitativos (longitud de los brotes, número de brotes y masa fresca) fueron sometidos a análisis de varianza mediante el software SAS ® (SAS Institute 2000) y las diferencias estadísticas entre las medias se determinaron por la prueba de Duncan al 5% de significación.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Se comprobó que con cuatro y seis inmersiones por día se obtuvieron los mayores valores de coeficiente de multiplicación y de longitud de los brotes (Tabla1). El máximo valor en la producción de biomasa (masa fresca/SIT) se alcanzó con seis inmersiones por día. No se observaron síntomas de hiperhidricidad en los brotes.

La frecuencia de inmersión influye sobre la morfología, el coeficiente de multiplicación, así como sobre la asimilación de nutrientes y la composición gaseosa de la atmósfera interna en el recipiente de cultivo (Escalona et al., 1999; Etienne y Berthouly, 2002; Quiala et al., 2006). De acuerdo con los resultados el incremento en la frecuencia de inmersión ocasiona un incremento en el crecimiento y en la acumulación de biomasa en M. royoc.

Cuando se compararon los dos tipos de explantes se observó que los segmentos nodales produjeron más brotes por explante, mayor coeficiente de multiplicación y biomasa que los ápices, mientras que estos últimos dieron lugar a brotes de mayor longitud (Tabla 2).

Tales diferencias podrían deberse al efecto de la dominancia apical. Usualmente en los

ápices la concentración endógena de auxinas es mayor lo cual induce la elongación de los brotes e inhibe la formación de nuevos brotes.

En la propagación de plantas a gran escala los ápices y segmentos nodales deben ser cultivados de forma separada. Los datos obtenidos demostraron que para la multiplicación y obtención de biomasa de M. royoc en SIT los segmentos nodales son más eficientes. Este es el primer informe sobre el empleo de SIT para el cultivo in vitro de M. royoc.

CONCLUSIONES

Se logró multiplicar M. royoc en Sistemas de Inmersión temporal. Se comprobó que tanto la frecuencia de inmersión como el tipo de explante influyen en la multiplicación de los brotes como en la producción de biomasa.

REFERENCIAS

Baiza A, Quiz-Moreno A, Ruiz J, Loyola-Vargas V (1999) Genetic stability of hairy root cultures of Datura stramonium. Plant Cell Tissue and Organ Culture 59: 9-17

Borroto J, Coll J, Rivas M, Blanco M, Concepción O, Tandron YA, Hernández M, Trujillo R (2008) Anthraquinones from in vitro root culture of Morinda royoc L. Plant Cell Tiss Org Cult 94:181–187

Capote Alina, Naivy Pérez-Alonso, Anabel Pérez, Raúl Barbón, Enrique Salas, Dirk Wilken, André Gerth, Lutz Müller-Kuhrt, Elio Jiménez (2008) Perfil metabólico de extractos obtenidos de cultivos in vitro y plantas de campo de Morinda royoc L., Psidium guajava L. y Morus alba L. Biotecnología Vegetal 8 (1): 119 – 121

Escalona M, Lorenzo JC, González B, Daquinta M, González JL, Desjardins Y, Borroto CG (1999) Pineapple (Ananas comosus L. Merr) micropropagation in temporary immersion systems. Plant Cell Rep 18: 743–748

Etienne H, Berthouly M (2002) Temporary immersion systems in plant micropropagation. Plant Cell Tiss Org Cult 69: 215–231

Jiménez E, Carlos Reyes, Pablo Machado, Naivy Pérez-Alonso, Alina Capote, Anabel Pérez, Bettina Eichler-Loebermann (2011) In vitro propagation of the medicinal plant Morinda royoc L. Biotecnología vegetal 11(1): 43-47

Murashige T, Skoog F (1962) A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue culture. Physiol Plant 5: 473–497

Quiala E, Barbón R, Jiménez E, de Feria M, Chávez M, Capote A, Pérez N (2006) Biomass production of Cymbopogon citratus (DC) Stapf., a medicinal plant, in temporary immersion systems. In Vitro Cell Dev Biol Plant 42 (3) 298-300

Wilken D, Jiménez E, Jordan M, Gómez R, Schmeda G, Gerth A (2005) Comparison of secondary plant metabolite production in cell suspension, callus culture and temporary immersion system. En: Hvoslef-Eide A K and Preil W (eds) Liquid Culture Systems for in vitro Plant Propagation, pp. 527-537. Springer, Dordrecht



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