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Artículo Científico Biotecnología Vegetal Vol. 6, No. 1: 29 - 33, enero - marzo, 2006
Evaluación del efecto de la Chitosana en la fase de enraizamiento in vitro de papa var. Desirée y en la producción de minitubérculos en casa de cultivo
Felipe Jiménez-Terry*, Britta Kowalski, Daniel Agramonte, Marta Pérez, Raúl Collado, Raúl Barbón, Mariana La O. *Autor para correspondencia
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. e. mail: felipe@ibp.co.cu
RESUMEN
La plantación en casas de cultivo de plantas de papa obtenidas por cultivo in vitro ha presentado como principal problema la poca uniformidad de crecimiento de las poblaciones, el bajo e inestable rendimiento y la baja calidad de los minitubérculos producidos. La Chitosana es un elicitor que ha sido utilizado en campo para incrementar el rendimiento de plantaciones de papa. En el presente trabajo se evalúa la aplicación de diferentes concentraciones de este elicitor en la fase de enraizamiento in vitro y el efecto posterior en la producción de minitubérculos en la casa de cultivo. Se añadió chitosana en el medio de cultivo semisólido en las concentraciones de 0.01, 0.1, 1, 10, 100 g.l-1 y se evaluó la influencia en la producción de minitubérculos en la casa de cultivo. Se observó fitotoxicidad en las plantas cultivadas in vitro a las concentraciones de 1, 10 y 100 g.l-1 de Chitosana, disminución de la altura y la masa fresca de las plantas. Sin embargo, se logró un efecto favorable sobre la altura de las plantas, el número de hojas y la masa fresca de las plantas al añadir 0.01g.l-1 de chitosana al medio de cultivo. La aplicación de esta concentración mejoró la calidad del crecimiento de las plantas in vitro e influyó en el incremento del número y masa de los minitubérculos en la casa de cultivo.
Palabras clave: elicitor, fitotoxicidad, plantas in vitro
ABSTRACT
The plantation of potato in vitro plants in greenhouse present some problems. Mainly the low uniformity of growing populations, the low and irregular yield and the low quality of the minitubers. The Chitosan is an elicitor used in the farm for increasing the yield of the potatoes plantations. The application to different concentrations of this elicitor in the in vitro rooting stage and its effect in the production of the minitubers in greenhouse were evaluated in the present work. Chitosan was added in culture semisolid medium in concentrations of 0.01, 0.1, 1, 10, 100 g.l-1 and the influence in the production of minitubers in greenhouse was evaluated. The elicitor produced fitotoxicity on plants in concentrations of 1, 10 and 100 g.l-1; the length and fresh weight of plants decreased. Nevertheless, the concentration of 0.01 g. l-1 has a favorable effect on the size, number of leaves and fresh weight of the plants. Its application improved the quality of the plants and influenced on the increase of weight and number of minitubers per plants in the greenhouse.
Key words: elicitor, in vitro plants, phytotoxicity
INTRODUCCIÓN
En Cuba, se invierten anualmente alrededor de 10 millones de dólares en la compra de semilla de papa a Holanda y Canadá (Agramonte, 2000) con el riesgo de que se introduzcan agentes patógenos, insectos y otros microorganismos que existen inevitablemente en toda importación de grandes volúmenes de materiales de siembra (Pérez, 1998). Precisamente por estas razones, desde hace varios años, instituciones científicas y productivas nacionales, vienen desarrollando ingentes esfuerzos por implementar un programa integral de producción nacional de semilla de papa.
Este programa contempla la producción de semilla en sus diferentes categorías con garantía en la calidad genética y fitosanitaria, lo cual le confiere un peso fundamental a la fase de producción de semilla original (Pérez y Suárez, 1998).
La propagación de plantas in vitro a través de medios de cultivo estáticos es el método biotecnológico que generalmente se aplica. Mediante el mismo, se logran plantas enraizadas in vitro que son utilizadas para producir minitubérculos semilla. El principal problema que ha presentado la producción de minitubérculos semilla en casa de cultivo a partir de plantas propagadas in vitro, ha sido la poca uniformidad de crecimiento de las poblaciones, necesidad de un mayor rigor en las atenciones culturales, el bajo e inestable rendimiento y la baja calidad de los tubérculos producidos (Jiménez et al., 2005).
Existen diversos compuestos que mejoran la calidad de las plantas in vitro con un efecto positivo en el rendimiento posterior en el campo. Dornenburg y Knoor (1994), Tumová y Backovská (1999) así como Yu et al. (2002); señalan que la chitosana es un elicitor, que aplicado en los medios de cultivo para la micropropagación puede incrementar el crecimiento, el vigor y la materia seca de las plantas in vitro y como consecuencia facilitar la aclimatización necesaria en condiciones ex vitro. La chitosana es un derivado de productos naturales que se obtiene de biomasas con alto nivel de Quitina y es particularmente abundante en el exoesqueleto de los crustáceos. Su componente activo fundamental es la quitina, biopolímero de alto peso molecular, que no es tóxico y es biodegradable.
Esta problemática en la producción de semilla de papa a partir de plantas propagadas in vitro y la búsqueda de soluciones justificaron el desarrollo de la siguiente investigación en la cual se evaluó el efecto de la chitosana sobre la calidad de plantas in vitro de papa variedad Desirée en la fase de enraizamiento y su repercusión en el rendimiento en la casa de cultivo.
MATERIALES Y MÉTODOS
El presente trabajo se realizó en el laboratorio de propagación masiva del Instituto de Biotecnología de Las Plantas perteneciente a la Universidad Central Marta Abreu de Las Villas, ubicada en Santa Clara.
Material vegetal
En los experimentos se emplearon plantas in vitro de papa de la variedad Desirée (Urgenta x Depesche) que procedían de un cuarto subcultivo en la fase de multiplicación. Las mismas se subcultivaron a medio de cultivo de enraizamiento con diferentes concentraciones de chitosana y un control, las condiciones de cultivo se realizaron según la metodología descrita por Agramonte (2000); en la cual señala que un explante de papa (esqueje) está constituido por una porción de tallo que contiene una hoja y una yema axilar en la base de esta.
Elicitor: Chitosana (Chitoplant)
Chitosana (young chito) elaborado en la ciudad de Bremen, Alemania, 99% de pureza.
Efecto de Chitosana sobre el crecimiento de plantas in vitro de papa en fase de enraizamiento
Se utilizó el medio de cultivo compuesto por las sales MS (Murashige y Skoog, 1962), tiamina 0.5 mg.l-1, mio-inositol 100 mg.l-1, sacarosa 30 g.l-1, gelrite 2.5 g.l-1 y pH 5.7; al cual se añadieron cinco
concentraciones de Chitosana (0.01, 0.1, 1, 10 y 100 g.l-1). El compuesto fue adicionado al medio de cultivo previo a la esterilización. Se utilizaron cuatro frascos de cultivo (250ml) y se colocaron diez explantes por cada uno, para un total de 40 por tratamiento. Los frascos fueron incubados en cámaras de crecimiento con luz artificial con fotoperiodo de 16 horas de luz, una intensidad luminosa de 42.0-48.0 μmol.m-2.s-1 y temperatura de 20±2 0C.
Las variables evaluadas a los 21 días de cultivo en esta fase fueron:
- Longitud del tallo (cm)
- Número de entrenudos (u)
- Masa fresca (g)
- Masa seca de la planta (g)
Efecto de Chitosana sobre el crecimiento y la tuberización de plantas de papa en casa de cultivo con sustrato de zeolita
Se tomaron plantas in vitro provenientes de los diferentes tratamientos con Chitosana (0.01, 0.1, 1, 10 y 100 g.l-1). Estas fueron plantadas en una casa de cultivo con un sustrato compuesto únicamente por zeolita de granulometría 1-3 mm, la cual fue previamente cargada con la fórmula NEREA III (Jiménez, 2000). La distancia de plantación fue de 0.15 x 0.10 m. Se utilizó un diseño de bloques al azar con cuatro réplicas. Cada bloque estaba conformado por cinco surcos de 20 plantas cada uno. Para las evaluaciones se utilizaron 15 plantas de los tres surcos centrales, cinco por cada uno. Se emplearon los sistemas de riego por microaspersión y goteo, se suspendieron los mismos antes de la cosecha a los 75 días. Las atenciones culturales y el control fitosanitario se realizaron siguiendo las Normas Técnicas del cultivo según describe Agramonte (2000). Las variables evaluadas fueron las siguientes:
- Longitud del tallo (cm) (45 días, 30 plantas por réplica).
- Número de entrenudos (45 días, 30 plantas por réplica).
- Número de minitubérculos por planta (cosecha a los 75 días, 60 plantas por réplica).
- Masa fresca de minitubérculos por plantas (g)(cosecha a los 75 días, 60 plantas por réplica).
El procesamiento estadístico de los datos se realizó con el paquete estadístico SPSS Versión 6.1.3 para Windows. Las variables fueron analizadas en forma independiente mediante diferentes modelos de análisis de varianza previa comprobación de los supuestos de normalidad y homogeneidad de varianzas. Las variables con dificultades en estos supuestos fueron procesadas por la prueba no paramétrica de (Kruscal-Wallis).
RESULTADOS Y DISCUSION
Efecto de Chitosana sobre el crecimiento de plantas in vitro de papa en fase de enraizamiento
Las concentraciones de 0.01 y 0.1 g.l-1 de Chitosana en el medio de cultivo tuvieron un efecto positivo sobre las variables longitud del tallo, número de entrenudos, masa fresca y seca con valores superiores al grupo control. Para la masa fresca los mejores resultados se obtuvieron con la concentración de 0.1 g.l-1. Las concentraciones de 10 y 100 g.l-1 provocaron una disminución de la masa seca de las plantas en la fase de enraizamiento. De forma general, se observó que disminuyeron los valores de las diferentes variables con el incremento de la concentración de este elicitor (Tabla 1).
Según OHerlihy et al. (2003) la Chitosana a una concentración de 17.5 mg.l-1 en el medio de cultivo indujo un incremento en el desarrollo de los explantes en el cultivo in vitro de Vitis vinifera pero una concentración de 20 mg.l-1 tuvo un efecto negativo en el mismo. Bittelli et al. (2001) comprobaron que con la adición de un hidrolizado de quitosana en el medio de cultivo, las bajas concentraciones del mismo tuvieron un efecto estimulador sobre el crecimiento de las plantas in vitro de Citrus aurantium. De otro modo, Dörnenburg et al. (1994) lograron la elicitación de quitinasas y un incremento de la longitud del tallo y materia seca en plantas in vitro de Morinda al aplicar Chitosana a bajas concentraciones (1 y 10 mg.l-1).
Efecto de Chitosana sobre el crecimiento y la tuberización de plantas de papa en casa de cultivo con sustrato de zeolita
Se observaron diferencias entre los tratamientos con Chitosana. Con la concentración de 0.1 g.l-1 se obtuvieron los mejores resultados con respecto a las variables evaluadas. Las concentraciones superiores a 0.1 g.l-1 ocasionaron un efecto negativo sobre las variables longitud del tallo, el número de entrenudos y peso seco; los valores fueron inferiores al grupo control. Es de señalar que la Chitosana adicionada previamente al medio de cultivo en la fase de enraizamiento a la concentración de 0.1g.l-1, provocó un incremento posterior en el peso fresco de las plantas de papa en la casa de cultivo (Tabla 2).
En el caso de las variables relacionadas con el rendimiento el tratamiento con 0.1 g.l-1 fue significativamente superior a los restantes. Esta concentración fue la de mejores resultados con respecto al control, se obtuvieron 5.30 minitubérculos por planta y una masa promedio de 321.56 g de tubérculos por planta. En los tratamientos con concentraciones superiores de Chitosana hubo una disminución del número y masa de los tubérculos por planta (Tabla 3). Kowalski et al. (2005) describieron el incremento de la calidad morfológica y fisiológica de las plantas in vitro de papa en casa de cultivo y del rendimiento en condiciones de campo en plantaciones que recibieron aplicaciones foliares semanales de Chitosana (1 g.l-1).
Estudios realizados por Kowalski et al. (1999), Agramonte (2000) Kowalski et al. (2003) demostraron que la calidad de las plantas in vitro influyó posteriormente en el desarrollo de las plantaciones en la fase de aclimatización y en el campo. Las condiciones fisiológicas favorables para la tuberización de la papa pueden ser establecidas en las fases in vitro, lo cual es completado entonces en la etapa posterior del proceso de producción de semilla (Cassells et al., 1999).
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CONCLUSIONES
Los resultados indican que la chitosana puede ser incorporada en la fase de enraizamiento de la micropropagación de la papa var. Desirée, cuando se utiliza a una concentración de 0.1 g.l-1. Su aplicación al medio cultivo mejoró la calidad de las plantas in vitro en la fase de enraizamiento y como consecuencia incrementó la producción de minitubérculos por planta en la casa de cultivo.
REFERENCIAS
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