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Artículo Científico Biotecnología Vegetal Vol. 5, No. 1: 3 - 8, enero - marzo, 2005
Evaluación en campo de mutantes de caña de azúcar de la variedad SP 70-1284 obtenidos por mutagénesis in vitro
Apolonio Valdez Balero1*, Pedro A. Orellana Pérez2, Francisco Izquierdo Reyes1. *Autor para correspondencia.
1Colegio de Postgraduados - Campus Tabasco. México e-mail: apoloniovb@colpos.mx
2Instituto de Biotecnología de la Plantas. Universidad Central Marta Abreu de las Villas. Carretera a Camajuaní km. 5 ½ Santa Clara Villa Clara. Cuba.
RESUMEN
En al área experimental del Colegio de posgraduados Campus Tabasco, km. 21, en el Estado de Tabasco, México, se estudiaron siete mutantes de caña de azúcar obtenidos a partir de la aplicación de radiaciones Gamma 60Co en callos de la variedad de caña SP 70-1284. Se evaluaron en condiciones de campo, el rendimiento, sus componentes, el porcentaje del área afectada en la hoja por la roya de la caña de azúcar (Puccinia melanocephala Syd) así como las variaciones en caracteres cualitativos, al utilizar como control la variedad SP 70-1284. Los mutantes 2 y 3 presentaron rendimientos agrícolas y resistencia a la roya de la caña en valores superiores al control. Con respecto a la infección por la roya de la caña todos los mutantes seleccionados presentaron niveles de afectación inferiores a la variedad original, se destacó el mutante 7 por su alta resistencia. Los mutantes 2 y 4 presentaron, además, variaciones en los caracteres cualitativos con respecto a la variedad original. Se recomienda evaluar los mutantes 2 y 3 en pruebas de extensión agrícola por su mejor comportamiento integral respecto a la variedad original.
Palabras clave: campo, radiaciones Gamma, resistencia, roya
ABSTRACT
In the experimental area of the Campus Tabasco, km. 21, in the state of Tabasco, Mexico, seven mutants of sugarcane obtained from the application of Gamma radiation 60Co were studied. The yield and its components and the percentage of the area affected in the leaf by the rust of the sugarcane (Puccinia melanocephala Syd) were evaluated in field conditions. The variations in qualitative characters using the variety SP 70-1284 as control were also evaluated. The mutants 3 and 6 presented agricultural performances and resistance to the rust of the sugarcane in upper values to the control. With regard to the infection by the rust all the mutants selected presented levels of affectation lower than the original variety, being emphasized the mutant 7 by its high resistance. The mutants 2 and 3 presented, besides variations in the qualitative characters with regard to the original variety. It is recommended to evaluate the mutants 2 and 3 in tests of agricultural extension by its better integral behavior with respect to the original variety.
Key words: field, Gamma radiation, resistance, rust
INTRODUCCIÓN
La historia azucarera en los países productores de caña de azúcar ha pasado por periodos en los cuales la aparición de enfermedades y el desarrollo de razas más virulentas, han provocado la ruina de algunas plantaciones y han amenazado seriamente hasta el mantenimiento del cultivo en grandes regiones (Sandoval, 2001). Dentro de las enfermedades, una de las más agresivas y de gran importancia económica es la roya de la caña de azúcar (Puccinia melanocephala Syd) la cual ha causado pérdidas considerables en países donde se cultivaban variedades susceptibles (Jorge et al., 2004).
La mejora genética de plantas por métodos tradicionales ha sido sin duda muy exitosa, lo cual se puede apreciar por el gran número de variedades que existen en cualquier especie de cultivo. Una evidencia de ello son los múltiples ejemplos del incremento del rendimiento en muchos cultivos por la mejora genética (Rodríguez et al., 1995). Sin embargo, el surgimiento de las técnicas biotecnológicas de cultivo de tejidos ha dado a los mejoradores de plantas otras herramientas, cuya aplicación combinada con las técnicas convencionales, ofrece una mayor posibilidad para mejorar o rescatar genotipos que presentan algún defecto.
Es de gran interés para el programa de mejoramiento genético de caña de azúcar en México buscar nuevas fuentes de variación génica. La biotecnología ofrece nuevas oportunidades para el mejoramiento genético de las plantas cultivadas, entre ellas la caña de azúcar. La aplicación del cultivo de tejidos, combinado con la mutagénesis mediante el empleo de radiaciones gamma (fuente de 60Co) ha sido exitosa para restituir a la producción variedades de gran importancia por su alto potencial productivo y contenido azucarero. Además, se pueden reducir considerablemente los ciclos de selección y ofrece la posibilidad de manipular grandes poblaciones de plantas en condiciones estandarizadas y libres de patógenos, esto favorece la selección de mutantes (Pérez et al., 1998).
Teniendo como base lo anterior, en el presente trabajo se trazaron los siguientes objetivos: evaluar en condiciones de campo siete mutantes con respecto a la variedad original (SP 70-1284), en cuanto al comportamiento de los mismos frente a la roya de la caña de azúcar (P. malanocephala Syd) y conocer las posibles variaciones en las características agronómicas, botánicas e industriales.
MATERIALES Y MÉTODOS
El trabajo de campo se llevó a cabo en el campo experimental del Colegio de Postgraduados-Campus Tabasco, sobre un tipo de suelo fluvisol (Palma y Cisneros, 1997).
Los siete mutantes fueron obtenidos por aplicación de radiaciones Gamma 60Co sobre callos organogénicos de la variedad SP 70-1284 en el Instituto de Biotecnología de las Plantas de la Universidad Central Marta Abreu de Las Villas, Cuba.
El material vegetal de plantación fueron trozos de dos yemas provenientes de una segunda multiplicación vegetativa. Se utilizó una densidad de diez yemas por metro lineal, surcos de cinco metros de largo y parcelas de cinco surcos. La cosecha se realizó a los 14 meses después de la plantación.
Durante el desarrollo del cultivo (seis y catorce meses), se evaluaron características botánicas y agronómicas. Las características botánicas fueron: la forma del entrenudo, color del tallo, contenido de cera, tipo de yema, canal de la yema, presencia de pelos en la vaina y largo y ancho de la hoja (cm). Entre las características agronómicas que se consideraron estuvieron: largo del tallo (cm), número de entrenudos del tallo, largo del entrenudo (cm), diámetro del tallo (cm), peso del tallo (kg), así como se calculó el número total de tallos por hectárea y el rendimiento agrícola (t.ha-1). Como característica industrial se evaluó el brix al momento de la cosecha. Para la evaluación de las características botánicas, agronómicas e industriales se utilizaron las normas y procedimientos descritas por el Instituto para el Mejoramiento de la Producción de Azúcar (IMPA, 1983). Las afectaciones por la roya de la caña de azúcar se evaluaron tomando como base el tipo de daño, se consideró el porcentaje de la superficie de la hoja dañada y cada mutante se clasificó de acuerdo con la escala recomendada por Sandoval (2001).
Se utilizó un diseño completamente al azar con ocho tratamientos (genotipos) y 10 repeticiones. Para el procesamiento de los datos se realizó un análisis de varianza multivariado (MANOVA), análisis discriminante canónico, prueba de comparación múltiple de medias por el procedimiento de Tukey (p<0.05), así como un análisis de correlación simple en donde se determinaron las asociaciones posibles entre los caracteres del rendimiento e industrial, así como una prueba F basada en la distancia cuadrada de Mahalanobis donde se compararon los mutantes por grupos.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En el análisis de varianza multivariado, los cuatro estadísticos de prueba concordaron en que existieron diferencias altamente significativas (P<0.0001) entre los mutantes evaluados sobre el conjunto de parámetros agroindustriales estudiados en campo (Tabla 1), se rechazó la hipótesis nula de igualdad de vectores de medias, lo cual indicó que de los ocho vectores de medias correspondientes a los mutantes y la variedad original comparados, cuando menos un vector de medias fue diferente.
En la evaluación de las características agronómicas en campo entre los mutantes, los análisis estadísticos mostraron que para el largo del tallo y de los entrenudos las diferencias entre los mutantes fueron mínimas, mientras que para el número de entrenudos y el diámetro de tallo no existieron diferencias significativas. Se destacaron los mutantes 1, 2, 3, 4 y 5 con un comportamiento similar a la variedad original SP 70-1284 (Tabla 2).
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Al analizar los datos obtenidos en la evaluación del rendimiento se encontraron diferencias significativas entre los mutantes y la variedad SP 70-1284 (Tabla 3).
El rendimiento de caña (t. ha-1) en los mutantes 1, 3, 4, 5 y 6 alcanzaron los mismos valores que la variedad original; mientras que, los mutantes 2 y 7 mostraron valores inferiores.
La producción de caña de azúcar por hectárea es un carácter cuantitativo de las variedades, que sirve para medir la capacidad productiva de las mismas y por tanto, es de relevante importancia para la agricultura cañera (Valdez, 1998).
En la tabla 4, se presentan la matriz de correlaciones entre los componentes del rendimiento y el componente industrial, brix. El peso del tallo presentó una correlación positiva altamente significativa con el largo del tallo, (b = 0.614), eventualmente el largo del tallo moledero determina el peso del mismo. El diámetro presentó una asociación positiva altamente significativa con el peso del tallo (b = 0.611), esta condición influye de manera determinante en el rendimiento agrícola.
Se encontró una asociación altamente significativa entre el peso del tallo y el rendimiento en t.ha-1 de caña de azúcar (b = 0.925), lo cual indicó la influencia directa y determinante de este carácter en la producción de campo. Similares resultados encontraron Suárez et al. (1989) los cuales hallaron una asociación altamente significativa entre el número de tallos con las toneladas de caña de azúcar por hectárea (b = 0.90). Suárez et al. (1989) mencionan que al no contarse en caña de azúcar con las correlaciones genéticas correspondientes, el mejorador se basa en las correlaciones fenotípicas para identificar las asociaciones que pueden ser favorables o desfavorables a la selección práctica.
El rendimiento es un carácter complejo que está determinado por un número relativo de características heredables que interactúan en estrecha relación con el medio ambiente. Al comparar las correlaciones paradiámetro y número de tallos (b = -0.249); diámetro y grados brix (b= -0.047) y grados brix y número de tallos por hectárea (b = 0.010), se encontró poca asociación entre estas variables, lo cual concuerda con lo publicado por De Sousa y Rea (1993).
En la tabla 5 se muestran los resultados de la largo y ancho de la hoja, así como la cantidad de pústulas de P. melanocephala por cm2. En la largo de la hoja los mutantes 7 y 1 presentaron valores superiores y con diferencias significativas con el resto de los mutantes. El mutante 7 mostró valores superiores en largo y ancho de la hoja con diferencias significativas con el resto de los mutantes, mientras que los mutantes 2, 3 y 6 mostraron valores similares a la variedad original.
La intensidad de las afectaciones, de acuerdo con la escala de evaluación para la roya de la caña de azúcar, fue inferior al comportamiento de la variedad original en todos los mutantes evaluados, pero con diferencias entre ellos en cuanto a la clasificación. Se destacó el mutante 7 que no presentó los síntomas típicos de la roya de la caña de azúcar, sólo manchas cloróticas en algunas hojas, lo que lo califica dentro de la categoría de altamente resistente de acuerdo con la escala de Sandoval (2001). Los mutantes 2 y 3 presentaron manchas cloróticas y algunas pequeñas pústulas rodeadas de áreas necróticas en las hojas, esta intensidad los clasifica dentro de la categoría de moderadamente resistentes. Los mutantes 6, 5, 4 y 1 presentaron manchas cloróticas, necróticas y pústulas en hojas viejas, clasificándose por ello como de reacción susceptible. La variedad SP 70-1284 la intensidad de la infección alcanzó el grado de altamente susceptible. La vía más económica y eficiente de controlar la roya de la caña de azúcar (Puccinia melanocephala Syd) es mediante el empleo de variedades resistentes las que pueden ser obtenidas a través de métodos tradicionales o biotecnológicos (Pérez et al.,1995; Asnaghi et al., 2001).
Estos resultados indicaron que en la expresión de la resistencia a la roya de la caña de azúcar intervienen varios genes, solos o combinados, y que de alguna manera el efecto de la radiación Gamma posibilitó la precombinación o reactivó la expresión de estos para conferir diferentes grados de resistencia en los nuevos mutantes (Gigliotti, 2001).
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Dentro de las características botánicas de los mutantes evaluados se observaron variaciones en el color del tallo, el canal de la yema y la vellosidad en la vaina de las hojas (Tabla 6).
Con el objetivo de detectar las diferencias entre los mutantes, se realizó la prueba F basada en la distancia cuadrada de Mahalanobis en la cual se compararon los mutantes por grupos. Los resultados indicaron que todos los mutantes fueron diferentes entre, así como estos con respecto a la variedad original SP 70-1284 (Tabla 7).
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CONCLUSIONES
Los mutantes seleccionados, cuyos resultados en pruebas de campo para caracteres agroindustriales y para el grado de infección por la roya de la caña, se han analizado en este trabajo, mostraron amplia variabilidad en las características evaluadas. Estos resultados confirman la utilidad de la inducción de mutaciones mediante la aplicación de radiaciones Gamma 60Co combinada con las técnicas de cultivo in vitro en la obtención de nuevos genotipos con características modificadas, las cuales resultan útiles para el mejoramiento genético del cultivo de la caña de azúcar. Se seleccionaron los mutantes 2 y 3 por presentar el mayor rendimiento agrícola a la vez que fueron resistentes a la roya de la caña de azúcar. El mutante 7 presentó un alto grado de resistencia a la roya de la caña de azúcar, pero presentó un bajo potencial productivo.
AGRADECIMIENTOS
A la Asociación Nacional de Universidades (ANUIES), por la beca otorgada para la realización del doctorado. Al Instituto de Biotecnología de las Plantas, por las facilidades otorgadas para realizar la investigación y tutoría del trabajo. Al Colegio de Postgraduados, por la autorización para la realización de los estudios Doctorales.
REFERENCIAS
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De Sousa, VO, Rea RS (1993) Correlación entre los componentes de rendimiento y calidad en cinco cultivares híbridos de caña de azúcar. Caña de azúcar 11(01):45-52
Gigliotti, EA (2001) New perspectivas to sugarcane breeding for disease resistance in the genomic era. IV Seminario Cientifico Internacional de Sanidad Vegetal. Varadero, Matanzas, Cuba
Jorge, H, Jorge I, Arencibia A (2004) Nuevas variedades de caña de azúcar. PUBLINCA, La Habana
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Palma, LD, Cisneros J (1997) Plan de uso sustentable de los suelos de Tabasco. Fundación Produce A C. Tabasco
Pérez, PJ, Gómez R, Orellana P, Gil V, Jiménez E, García L, Herrera H, Alfonso E, García I (1995) Obtención de somaclones de caña de azúcar (Saccharum spp) por métodos biotecnologicos. Adv. Mod. Biot. (3) 2: 13-17
Pérez, PJ, Jimenez E, Gómez R (1998) Field performance of selected sugarcane (Saccharum spp hybrids) mutants. En: Mohan Jain, S, Brar DS, Ahloowalia BS (Eds) Mutanteal variation and induced mutation in crop improvement, pp. 447-462. Kluwer Academic Publisher, Dordrecht
Rodríguez, F, Pérez P, A Fuchs (1995) Mejora de plantas. Ed. Varela. La Habana
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Suárez, H, García H, Jiménez N, E Rodríguez (1989) Asociación y repetibilidad de algunos caracteres en clones de caña de azúcar. Rev. ATAC 48(6): 2-6
Valdez, BA (1998) Evaluación agroindustrial de 12 clones de caña de azúcar en la Chontalpa, Tabasco. Tesis de maestría en ciencias. Colegio de Postgraduados
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