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Artículo Científico Biotecnología Vegetal Vol. 4, No. 4: 229 - 232, octubre-diciembre, 2004
Evaluación del Pectimorf como regulador del crecimiento en la formación de callos con estructuras embriogénicas en Ipomoea batatas
Orlando S. González Paneque1*, Juan José Silva Pupo1, Margarita Hernández Espinosa2, Alejandro Falcón Rodríguez1, Ramón Iglesias Curbelo2, Julio Rodríguez Hernández3, Lizardo Arias Gómez3, Juan Carlos Cabrera2, Edubar Oliva Jaume1. *Autor para correspondencia.
1Universidad de Granma. Centro de Estudios de Biotecnología Vegetal. Apdo. 21. Bayamo. CP 85 100. Granma. Cuba. E-mail: ogpaneque@udg.co.cu, opaneque@inca.edu.cu
2Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA). Apdo. 1. San José de las Lajas. La Habana. CP: 32700.Cuba.
3Instituto Nacional de Investigaciones de Viandas Tropicales de Camaguey (INIVIT). Camino de Sabanilla al final. Camaguey. Cuba.
RESUMEN
Fueron recolectadas raíces tuberosas de boniato pertenecientes al clon INIVIT B 93-1 que se colocaron en frascos con agua en el laboratorio para inducir la brotación de las yemas. Posteriormente, se seleccionaron explantes del limbo foliar (1 cm2) para la formación de callos con estructuras embriogénicas en el medio de cultivo propuesto por Murashige y Skoog, mio-inositol (100 mg.l-1), tiamina (1 mg.l-1), sacarosa (3%), gelrite (0.2%), 2,4-D (0.50 mg.l-1) y 6-BAP (0.25 mg.l-1) como control y el medio de cultivo anteriormente mencionado con diferentes concentraciones de Pectimorf (5.0, 10.0, 15.0 y 20.0 mg.l-1). Pasados treinta días se evaluaron el porcentaje de callos formados, desarrollo de los callos, color, textura y presencia de raíces. Los callos se mantuvieron en cámara de incubación en condiciones de oscuridad, temperatura de 25 ± 2°C y humedad relativa del 80-90%. Se obtuvieron buenos resultados en la formación de callos con estructuras embriogénicas al ser utilizado el Pectimorf a la concentración de 15.0 mg.l-1.
Palabras clave: boniato, embriogénesis, oligopectatos
ABSTRACT
Tuberous roots of sweet potato belonging to the clone INIVIT B 93-1, were gather ad and placed in flasks with water in the laboratory to induce the emergence of the yolks. Later on, explants of the limbo was selected to foliate (1 cm2) fields in the means of cultivation of Murashige and Skoog, 100 mg.l-1 myo-inositol, 1 mg.l-1 tiamine, 3% sucrose, 0.2% gelrite, 0.50 mg.l-1 2,4-D and 0.25 mg.l-1 6-BAP as control treatment and the same medium of above mentioned culture with different pectimorf concentrations (5.0, 10.0, 15.0 and 20.0 mg.l-1) for the formation of callus with embryogenic structures. Thirty days later the percentage of formed callus, their the callus growth, color, texture and presence of roots were evaluated. The callus stayed in incubation camera under conditions of darkness, temperature of 25 ± 2°C and relative humidity of 80-90%. Good results were obtained in the formation of callus with embryogenic structures, when used the pectimorf at 15.0 mg.l-1 concentration.
Key works: embryogenesis, sweet potato, oligopectates
INTRODUCCIÓN
La biotecnología proporciona mecanismos completamente nuevos para el desarrollo de cultivos y el incremento de la calidad y el valor de los ya existentes con la protección del medio ambiente y el establecimiento de cultivos de callos seguido con la formación de plantas vía organogénesis o embriogénesis somática se ha estudiado en numerosas especies de plantas (Aldaz, 1999).
Los principales componentes del medio de cultivo para el crecimiento ilimitado de células, tejidos y órganos, han sido establecidos en los últimos años gracias a los aportes de numerosas investigaciones. Mediante el medio de cultivo sintético se le proporcionan al explante los requerimientos nutricionales esenciales en la proporción y concentraciones específicas para cada tipo de tejido cultivado. Un paso de extrema importancia para lograr el éxito es una adecuada formulación del medio de cultivo de manera que satisfaga los requerimientos nutricionales para el crecimiento óptimo de las células, tejidos y órganos in vitro.
Existen compuestos químicos sintéticos con actividad fisiológica similar a las fitohormonas endógenas en la modificación del crecimiento y el desarrollo llamados oligopectatos. Los oligopectatos son oligosacarinas consideradas como biorreguladores endógenos en el desarrollo de las plantas y pueden regular la síntesis y acción de las fitohormonas y distintos procesos de organogénesis y crecimiento (Albersheim et al., 1992). Estudios realizados han demostrado el papel de los oligopectatos como biorregulador del crecimiento y el desarrollo in vitro de callos. Estos productos también pueden funcionar en las plantas como señales moleculares que regulan el crecimiento, la diferenciación y la adaptación al ambiente (Cote y Hahn, 1994).
La capacidad del Pectimorf para inducir y desarrollar el enraizamiento, estimular el crecimiento y la desagregación celular de los callos cuando se desea obtener suspensiones celulares e incrementar de forma notable el desarrollo y vigor de las plantas in vitro de diferentes cultivos, validan a este como una alternativa promisoria en la biotecnología vegetal (Bellincampi et al., 1996). Los resultados obtenidos en el cultivo de tejidos en diferentes especies de plantas, demuestran que este producto no solo puede sustituir parcial o totalmente las fitohormonas tradicionales en la micropropagación de los cultivos; sino que, en la mayoría de los casos se obtienen resultados superiores (González, 1997).
La obtención de plantas in vitro de diferentes especies económicas, así como la micropropagación de otras para diversos objetivos, adquiere cada vez más importancia en Cuba y en el mundo. Las posibilidades y ventajas técnicas que ofrece la biotecnología son impredecibles en un futuro próximo para el desarrollo de la agricultura cubana; es por ello que, el objetivo del presente trabajo fue evaluar el efecto del Pectimorf en la formación de callos con estructuras embriogénicas en el cultivo del boniato.
MATERIALES Y MÉTODOS
El presente trabajo fue realizado en el Centro de Estudios de Biotecnología Vegetal de la Universidad de Granma, ubicado en la provincia del mismo nombre; en colaboración con el Departamento de Fisiología Vegetal y el Departamento de Genética y Mejoramiento de las Plantas del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas de La Habana. De bancos de semillas se recolectaron raíces tuberosas de boniato clon INIVIT B 93-1 las cuales se seleccionaron teniendo en cuenta su sanidad y uniformidad en el tamaño. Posteriormente, se colocaron en frascos de vidrio con agua en condiciones semicontroladas de laboratorio y se mantuvieron a una temperatura de 27 ± 2°C, humedad relativa de 75-80% e intensidad luminosa de 4000 5000 lux.
A partir de los veinticinco días, se procedió al corte de los brotes y la selección de los explantes de limbos foliares (según González et al., 1998). Estos se desinfectaron con hipoclorito de sodio (1%) durante 15 minutos. Para evaluar la efectividad en la formación de callos con estructuras embriogénicas, se empleó el medio de cultivo propuesto por Murashige y Skoog (1962), que contenía mio-inositol (100 mg.l-1), tiamina (1 mg.l-1), sacarosa (3%), gelrite (0.2%), 2,4-D (0.50 mg.l-1) y 6-BAP (0.25 mg.l-1) como medio de cultivo control. Además, en el medio de cultivo basal anteriormente mencionado se utilizó el Pectimorf (5.0, 10.0, 15.0 y 20.0 mg.l-1), como único regulador del crecimiento. El pH fue ajustado a 5.8 ± 0.01 en todos los casos, previo a la adición del agente solidificante. Se utilizaron cuatro explantes de 1 cm2 por frasco que contenía 20 ml de medio de cultivo y se emplearon 50 frascos por tratamiento. El cultivo fue colocado en cámaras asépticas a la oscuridad con temperatura de 25 ± 2°C y humedad relativa de 80-90%.
Transcurridos treinta días se realizaron las siguientes evaluaciones: porcentaje de callos formados, desarrollo de los callos (según escala propuesta por Santana, 1982), color, consistencia y presencia de raíces. Se realizó un análisis de comparación de proporciones contenido en el paquete estadístico COMPAPRO al indicador desarrollo de los callos pertenecientes al grado 3 de la escala.
Descripción de la escala empleada por Santana (1982):
Callos de grado 0: No formación de callos.
Callos de grado 1: Ligera formación del callo (débil proliferación en zonas del borde del explante).
Callos de grado 2: Formación del callo (proliferación
celular por los bordes del explante, sin formar una masa).
Callos de grado 3: Abundante formación del callo (masa voluminosa en todo el explante).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En la tabla 1 se observa que a los veintiún días se obtuvo el mayor porcentaje de callos de grado 3 de la escala en el tratamiento control (80%), de color amarillo crema, nodulares y de fácil disgregación. Con el empleo del Pectimorf en los tratamientos con 10.0 y 15.0 mg.l-1 se obtuvieron hasta 100% de callos de grado 2, amarillos, nodulares y de difícil disgregación. Se debe destacar que, hasta este momento los callos obtenidos en el tratamiento control superaban las características morfológicas de los callos del resto de los tratamientos.
A los treinta días después de iniciado el cultivo (tabla 1 ), se apreció que en el tratamiento con el empleo del Pectimorf (15.0 mg.l-1) y el control se logró hasta el 100% de callos de grado 3 de la escala, difiriendo estadísticamente con el resto de los tratamientos. Se obtuvieron callos de color crema amarillo, nodulares y de fácil disgregación, lo cual coincidió con lo planteado por Chée et al. (1990) en lo referente a las características morfológicas de los callos con estructuras embriogénicas.
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Es de destacar que, en el tratamiento con el empleo del Pectimorf (15.0 mg.l-1), se obtuvieron callos de mayor tamaño y con características morfológicas destacables en comparación con el resto de los tratamientos evaluados. Esto hace suponer que el Pectimorf estimuló los procesos de desdiferenciación celular a partir de explantes de limbos foliares y se aceleró este proceso transcurridos varios días después de colocarlos en el medio de cultivo en condiciones asépticas.
Con el empleo del Pectimorf a la concentración más alta evaluada (20.0 mg.l-1) se observó a partir de los veintiún días la presencia de raíces, las cuales fueron de color verde y no superaron los 3 cm de longitud, proceso este que se incrementó al mantener el cultivo en las mismas condiciones. A los treinta días se observó un aumento en el número y longitud de las raíces a la concentración antes mencionada; lo cual demostró que, el Pectimorf tiene un efecto estimulante en los procesos de rizogénesis cuando es empleado a esta concentración.
Según Montes et al. (2000), en la propagación in vitro de Anthurium cubense con la adición de Pectimorf al medio de cultivo, se observaron efectos favorables ya que obtuvieron un buen crecimiento y desarrollo en los tratamientos en estudio en lo referente a la regeneración de brotes a partir de callos.
De igual forma, en trabajos realizados por Plana et al. (2003), con el empleo de Pectimorf en la morfogénesis in vitro del tomate (Lycopersicum esculentum Mill), se alcanzó el mayor porcentaje de callos en los tratamientos con 10.0 y 15.0 mg.l-1, donde el primero aportó mayores resultados.
En el cultivo in vitro de tejidos vegetales, el control de la morfogénesis se efectúa a través de la incorporación exógena de compuestos hormonales y otros elementos nutricionales al medio de cultivo (Santana, 1993). Es ampliamente reconocido por muchos autores el papel determinante que juegan los reguladores del crecimiento en la respuesta in vitro de diferentes tipos de explantes, así como la influencia del genotipo y las condiciones de incubación; por lo que se hace necesario determinar el medio de cultivo para cada variedad y tipo de explante (González, 2000).
La inhibición de la rizogénesis inducida por las auxinas o por los oligopectatos puede ser contrarrestada incrementando la concentración de auxinas en el medio. Algunos de los efectos de los oligopectatos apoyan la hipótesis del efecto antiauxínico de los mismos. Sin embargo, existen otros efectos donde el decrecimiento en la concentración de auxinas no se asemeja al efecto de adicionar y cuando se adicionan los oligopectatos no se obtiene una respuesta semejante al caso en que se disminuyen y este resultado es la primera evidencia de que pueden controlar la organogénesis vegetal (Cabrera, 1999).
El efecto de los oligopectatos en la formación de órganos en las plantas es el más sensible planteado hasta la fecha. Estos hallazgos han abierto el camino para el descubrimiento de nuevos fragmentos pépticos con actividad reguladora en callos, embriones somáticos y suspensiones celulares (Benítez, 1998). Según Diosdado et al. (2003), la actividad biológica de los oligopectatos depende de la concentración utilizada, el grado de polimerización y el balance fitohormonal del medio de cultivo.
Cabrera (1999), planteó que los oligopectatos tienen un efecto marcado en la morfogénesis de plantas; es por ello que, la ampliación de estos resultados a otras especies (raíces y tubérculos, plantas ornamentales, flores, piña y otros) es también de interés económico y permitirá alcanzar un alto e importante peldaño en el conocimiento más completo del Pectimorf en su efecto biotecnológico integral.
CONCLUSIONES
Se comprobó que es posible emplear Pectimorf para la formación de callos con estructuras embriogénicas en boniato (I. batata) clon INIVIT B 93-1.
La introducción de los oligopectatos en las tecnologías de micropropagación constituye una alternativa promisoria para mejorar la eficiencia económica del proceso con insumos nacionales y obtener plantas in vitro con un buen desarrollo vegetativo.
AGRADECIMIENTOS
A los investigadores del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas de la Habana (INCA), con énfasis en la dirección del Centro y a los miembros de Departamento de Genética y Mejoramiento de las Plantas, en especial al Ms. C. Juan Castillo Hernández y Pedro Brito Gaspar y el Departamento de Fisiología Vegetal, que hicieron posible la realización del presente trabajo.
REFERENCIAS
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