Artículo original

Biotecnología Vegetal Vol. 17, No. 2: 91 - 97, abril - junio, 2017

Instituto de Biotecnología de las Plantas. UCLV. MES.

eISSN 2074-8647, RNPS: 2154

 

Respuesta de plantas micropropagadas de Opuntia stricta Haw. en aclimatización y campo

 

Response of Opuntia stricta Haw micropropagated plants in acclimatization and field

 

 

Marina Medeiros de Araújo Silva1, Lindomar Maria de Souza2

1Instituto Nacional do Semiárido (Insa/MCTIC). Av Francisco Lopes de Almeida S/N Serrotão. Campina Grande. Paraíba. Brasil. CP 10067. e-mail: marinamedeirosas@yahoo.com.br

2Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE). Rua Dom Manoel de Medeiros S/N Dois Irmãos. Recife. Pernambuco. Brasil. CEP 52171-900.

 

 


RESUMEN

El nopal forrajero (Opuntia stricta Haw.) es un cultivo de gran importancia para la región semiárida de Brasil que se ha propagado a través de cultivo in vitro mediante la activación de areolas. Este trabajo tuvo como objetivo determinar la respuesta de plantas micropropagadas de Opuntia stricta Haw. variedad ‘Oreja de Elefante Mexicana’ durante su aclimatización y plantación en campo. Las plantas fueron aclimatizadas en tubetes y bolsas plásticas con una mezcla de suelo y estiércol, y mantenidas en invernadero por 130 días. Posteriormente las plantas cultivadas en tubetes fueron divididas en nueve tratamientos, de acuerdo con su altura (entre 6 y 14 cm) y llevadas al campo. El uso de tubetes proporcionó mayor supervivencia, altura y masa fresca y seca de los cladodios. En cuanto al desarrollo radicular, no hubo diferencias significativas entre los envases utilizados. Al final de la aclimatización se observó que las plantas no tenían un desarrollo uniforme, con variaciones de altura. Después de los 15 primeros días en campo, la mayoría de las plantas con brotes primarios tenían altura superior a 10 cm. A los 60 días la supervivencia fue 100% y todas las plantas presentaban brotes, incluso las de menor altura, pero se recomienda que sean utilizadas plantas mayores de 10 cm, debido al mejor establecimiento a las condiciones de campo. Los resultados demostraron la viabilidad del uso de plantas micropropagadas para el establecimiento de campos de nopal forrajero.

Palabras clave: cladodios, cultivo in vitro, nopal forrajero, región semiárida


ABSTRACT

Forage palm (Opuntia stricta Haw.) is a great important crop for the semi-arid region of Brasil. It has been propagated through in vitro culture, by areole activation. This work aimed to determine the response of Opuntia stricta Haw. variety ‘Oreja de Elefante Mexicana’ micropropagated plants during its acclimatization and field planting. Plants were acclimatized in tubes and plastic bags with a mixture of soil and manure, and it were kept in greenhouse for 130 days. Later, the plants kept in tubes were divided into nine treatments, according to their size (between 6 to 14 cm), and transfer to the field. The use of tubes provided a higher survival, height, fresh and dry mass of the cladodes. There was no significant differences between the recipients used for root development. At the end of acclimatization it was observed that plants did not have a uniform development, presenting size variation. After the first 15 days in the field, the majority of the plants with primary shoots were larger than 10 cm. At 60 days the survival was 100%, and all plants presented shoots, even the smallest. However, is recommended that plants larger than 10 cm will be used, due to the better establishment to field conditions. The results demonstrate the feasibility in the use of micropropagated plants for the establishment of forage palm fields.

Keywords: cladodes, forage palm, in vitro culture, semi-arid region


 

 

INTRODUCCIÓN

El nopal forrajero (Opuntia stricta Haw.) presenta alta eficiencia en el uso de agua, por ello es considerada una especie xerofítica con potencial de exploración para la región semiárida de Brasil (Cushman et al., 2015). Además, constituye un importante recurso forrajero para la alimentación animal, especialmente en la estación seca. La variedad ‘Oreja de Elefante Mexicana’ se destaca por su rusticidad, potencial de crecimiento y facilidad de adaptación a las condiciones del clima. Por otra parte, es resistente a la plaga cochinilla del carmín (Dactylopius sp.), de manera que sus áreas de cultivo se están expandiendo en el Nordeste brasileño (Pinheiro et al., 2014).

La plantación de estacas o cladodios es la principal vía de propagación vegetativa de las especies de Opuntia. Sin embargo, la micropropagación se ha mostrado como un sistema eficiente de multiplicación a gran escala de este cultivo, ya que permite la producción de plantas sanas y uniformes en corto tiempo (Escobar et al., 1986; Vasconcelos et al., 2007; Costa et al., 2010). Entre las fases de la micropropagación, la aclimatización, que se refiere al ajuste gradual de las plantas a condiciones ex vitro antes de que sean llevadas al campo, depende de diversos factores (Souza et al., 2015). El tipo de envase y sustrato utilizado podrá, por ejemplo, ejercer una influencia notable en el crecimiento y desarrollo de las plantas y, consecuentemente, en la duración de esta fase (Oliveira et al., 2014).

Después de la aclimatización se recomienda que las plántulas de mayor tamaño sean empleadas para el establecimiento de un nuevo campo de nopal, ya que estas tendrán mayor resistencia y un crecimiento más uniforme, así como evita costos adicionales por la replantación (Costa et al., 2010). En este sentido, Peixoto et al. (2006) y Costa et al. (2010) consiguieron obtener plantas de O. ficus-indica var. ‘Gigante’ mayores que 20 cm después de seis y ocho meses de cultivo en invernadero, respectivamente. Sin embargo, este período es considerado largo y demanda mano de obra y atenciones culturales lo que eleva los costos de producción.

De este modo, las estrategias para reducir el tiempo de cultivo de las plantas en invernadero y definir las condiciones ideales para que estas sean llevadas al campo deben ser más investigadas, ya que pueden conducir a una mayor efectividad de los procesos de producción de plantas por micropropagación. En el caso de O. stricta no se encontraron referencias previas sobre indicadores de las características que deben tener las plantas micropropagadas para ser llevadas a campo.

Atendiendo a lo anterior, el objetivo de este trabajo fue determinar la respuesta de plantas micropropagadas de O. stricta en aclimatización y campo.

 

MATERIALES Y MÉTODOS

Material vegetal

Se emplearon plantas in vitro de O. stricta, var. ‘Oreja de Elefante Mexicana’, micropropagadas por medio de la activación de areolas en medio de cultivo MS (Murashige y Skoog, 1962) con 2.2 µM de N6-bencilaminopurina (BAP) y 0.57 µM de ácido indolacético (AIA), de acuerdo con el procedimiento descrito por Souza (2013).

Aclimatización

Las plantas (>2 cm) fueron individualizadas y transferidas para dos tipos de envases: tubetes de polipropileno (volumen de 290 cm3) y bolsas plásticas (volumen de 470 cm3), que contenían como sustrato una mezcla de suelo y estiércol bovino curtido (1:1). Los envases (160 de cada tipo) fueron mantenidos en invernadero con reducción del 50% de luminosidad (Figura 1A). El riego se realizó dos veces por semana. A los 40 días, en cada tratamiento, se cuantificó el número de plantas vivas y se calculó el porcentaje de supervivencia de las plantas. Además, se evaluaron las variables de crecimiento: altura y grosor de los cladodios (cm), longitud de las raíces (cm), masa fresca y seca (g) de la parte aérea y raíces. Posteriormente, las plantas fueron transferidas al invernadero sin sombreado, donde permanecieron por otros tres meses, con un riego por semana.

Después del período de tres meses, sólo las plantas mantenidas en tubetes se consideraron para ser llevadas al campo, dado que éstas presentaban un mejor desarrollo.

Plantación en campo

A los 130 días de aclimatización (Figura 1B), se midió la altura (cm), ancho (cm), perímetro (cm) y grosor (cm) de las plantas cultivadas en tubetes. Además, se cuantificó el número de plantas con brotes primarios. Esta caracterización fue utilizada para el establecimiento de tratamientos para la plantación en campo, que tuvo en cuenta especialmente la altura de los cladodios. Las plantas que formaban los tratamientos fueron elegidas considerando pequeños intervalos en la altura y excluyendo aquellas que presentaban brotes. Posteriormente las plantas se llevaron a campo (Figura 1C).

El experimento fue conducido en la Estación Experimental del INSA (Instituto Nacional do Semiárido), situada en el área de alcance del semiárido brasileño, en la ciudad de Campina Grande, Paraíba, Brasil, entre septiembre y noviembre de 2014. Se utilizó un área de 71.25 m2 y las plantas fueron dispuestas con una distancia de plantación de 1.5 x 0.5 x 0.5 m, en tres hileras dobles, totalizando 108 plantas (12 por tratamiento, divididos en parcelas de cuatro plantas cada una). No se realizaron riegos.

Las evaluaciones consistieron en observaciones de las características morfológicas y cuantificación del número de plantas vivas (con lo cual se calculó el porcentaje de supervivencia) y del número de plantas que emitieron brotes (cladodios primarios) a los 15, 30, 45 y 60 días después de la plantación (DDP).

Los valores registrados de las variables climáticas durante el período del experimento fueron: temperatura media de 24 ± 2°C, humedad relativa 72 - 79% y precipitación media de 0.029 mm día-1.

Análisis estadístico

Para la aclimatización el diseño experimental fue enteramente aleatorizado. Los datos cuantitativos se sometieron a un análisis de varianza y la comparación entre las medias se realizó mediante la prueba de Tukey al 5% de probabilidad. El experimento de campo fue conducido en bloques al azar y los datos se analizaron mediante técnicas estadísticas descriptivas. Todos los análisis se procesaron con el software Assistat, versión 7.7 beta.

 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El tipo de recipiente utilizado tuvo influencia en la aclimatización de plantas de nopal forrajero var. ‘Oreja de Elefante Mexicana’ (Tabla 1). El uso de tubetes proporcionó una mayor supervivencia, altura y masa fresca y seca de los cladodios en comparación con el uso de bolsas plásticas. Tasas de supervivencia superiores a 90% se han referido para diferentes especies de cactus por otros autores (Montiel-Frausto et al., 2016; Silva y Ferreira, 2016). Esto es debido a las características especializadas que estas plantas tienen para la reducción de la pérdida de agua, lo que favorece la adaptación a condiciones ex vitro.

En relación con las otras variables analizadas grosor del cladodio, longitud de las raíces, masa fresca y seca de las raíces no hubo diferencias significativas para las plantas cultivadas en los dos tipos de envases utilizados. A pesar de que la bolsa plástica presenta un volumen mayor que el tubete, para las variables relacionadas con el sistema radical a este tiempo de evaluación (40 días de aclimatización) no se encontraron diferencias. Sobre lo anterior, se ha informado que en envases mayores el crecimiento de las plantas es superior, sin embargo, la restricción de espacio impuesta por el volumen del tubete no fue una limitante para el desarrollo de las plantas de la variedad de nopal estudiada. Según Antoniazzi et al. (2013), las plantas producidas en condiciones de restricción radical pueden pasar por un proceso de endurecimiento, que puede propiciar el desarrollo de mecanismos de tolerancia a condiciones de campo y contribuir al aumento en el desempeño después de la plantación. Sin embargo, es importante señalar que estas respuestas pueden variar de acuerdo con la especie y/o variedad estudiada.

El sustrato utilizado fue adecuado para el proceso de aclimatización, lo que permitió el desarrollo del sistema radical en ambos envases utilizados. Sobre lo anterior, Peixoto et al. (2006) estudiando diferentes sustratos para la aclimatización de O. ficus-indica var. ‘Gigante’, concluyeron que los sustratos a base de estiércol bovino (1:1 y 2:1) proporcionan un mejor crecimiento y desarrollo de las plantas. La proporción de 1:1 también fue recomendada por Souza et al. (2015), ya que mostró buenos resultados para la aclimatización de diferentes variedades de nopal forrajero.

A los 130 días de aclimatización se observó que las plantas no mostraron un desarrollo uniforme, y presentaron variación en la altura (Tabla 2 y Figura 1B). Las plantas que provenían de los tubetes, mostraron un mayor desarrollo y por ello se consideraron para su evaluación en campo. Según la altura se conformaron diez grupos: T1 (≥6 <7cm), T2 (≥7 <8 cm), T3 (≥8 <9 cm), T4 (≥9 <10 cm), T5 (≥10 <11 cm), T6 (≥11 <12 cm), T7 (≥12 <13 cm), T8 (≥13 <14 cm), T9 (≥14 <15cm), T10 (≥15-20 cm). Los resultados en relación con la altura, el ancho, el perímetro, el grosor de los cladodios y la presencia de brotes (cladodios primarios) se observan en la Tabla 2. Según Donato (2011), el conocimiento de las variables morfológicas como alargamiento y brotación de los cladodios es muy importante para la evaluación del potencial de adaptación de una especie o variedad al ambiente donde se cultiva.

De las 160 plantas aclimatizadas en tubetes, la mayoría (64.37%) presentaba entre 9 y 13 cm, y sólo 17 plantas tenían entre 15 y 20 cm. Los cladodios primarios fueron emitidos por pocas plantas y sólo por aquellas de mayor altura (superior a 12 cm) (Tabla 2). Las plantas llevadas al campo fueron las correspondientes a los grupos del T1 al T9 y que no tuvieran brotes. Para la var. ‘Gigante’, Peixoto et al. (2006) verificaron un mayor número de brotes (2.25 y 2.50 por planta) en plantas cultivadas en sustratos a base de estiércol bovino (1:1 y 2:1), a los 180 días de aclimatización. En estos tratamientos también se obtuvieron plantas con mayor altura (más de 25 cm). Según los autores, la mezcla de estiércol bovino con suelo mejora las características del suelo, forneciendo materia orgánica para el buen desarrollo de las plantas. Aunque no fue evaluado, las raíces tenían buen volumen y desarrollo, de modo que el terrón no se rompió en el momento de la retirada del tubete (Figura 1C).

Las plantas micropropagadas y llevadas al campo con cladodio con altura inferior a 10 cm lograron sobrevivir y empezaron la emisión de brotes a partir de los 15 primeros días después del transplante (Figura 1D), sin diferencias significativas entre los tratamientos estudiados para las medias obtenidas en cuanto al número de cladodios con brotes (Figura 2). Sin embargo, hubo un mayor número de plantas con brotes en aquellas trasplantadas con tamaño superior a 10 cm, de las cuales 68% ya habían emitido cladodios primarios hasta los 30 DDP. Para este mismo período, sólo 35% de las plantas menores que 10 cm presentaban brotes. Las plantas con mayor tamaño tienen mayor cantidad de reservas, las cuales favorecen el crecimiento de los tejidos vegetales y, en consecuencia, el aumento de la producción por área (Costa et al., 2010).

Después de los 60 días en campo la supervivencia fue 100% y todas las plantas presentaban emisión de brotes primarios (Figura 1E, F, G y 2), incluso las de menor altura, lo que demostró que el tiempo de aclimatización puede ser reducido. Sin embargo, es importante señalar que, dependiendo de las condiciones climáticas, el empleo de plantas con menor área de cladodio puede requerir riegos frecuentes durante su cultivo, debido a la menor cantidad de reservas. El crecimiento inicial del nopal forrajero es relativamente lento, y su desarrollo inicial se realiza en función de las reservas ya existentes en el cladodio madre (Donato, 2011). De esta manera, se recomienda que sean utilizadas las plantas con altura superior a 10 cm, ya que como contienen más reservas de agua y nutrientes, se puede favorecer su establecimiento en condiciones de campo. Costa et al. (2010) verificaron que para la var. ‘Gigante’ las plantas de mayor tamaño presentaban una producción superior de masa seca, pero que no había influencia del tamaño en relación con la composición química de las plantas.

Durante el período en que se observó el crecimiento vegetativo, no fueron verificadas alteraciones morfofisiológicas en las plantas. Se descartó la ocurrencia de posibles variaciones que se pueden encontrar en plantas obtenidas por cultivo de tejidos. El alto grado de fidelidad clonal que presentan las técnicas de cultivo in vitro para el nopal forrajero, las hacen factible para la propagación masiva y la conservación in vitro de los recursos genéticos de interés de esta especie (Zoghlami et al., 2012).

 

CONCLUSIONES

La presente investigación demostró las potencialidades de las plantas de nopal forrajero var. ‘Oreja de Elefante Mexicana’ procedentes de la propagación clonal in vitro, por lo que se recomienda que la aclimatización se realice en tubetes con sustrato de una mezcla de suelo y estiércol bovino curtido (1:1), por proporcionar una supervivencia elevada y mayor calidad de las plantas. Las plantas llevadas al campo presentaron buen desarrollo y alcanzaron una alta supervivencia, independientemente de su altura. No obstante, se recomienda que sean plantadas con altura superior a 10 cm, ya que contienen mayores reservas y emiten brotes más precozmente, lo que favoreció el establecimiento de estas plantas en condiciones de campo.

 

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen al CETENE (Centro de Tecnologias Estratégicas para o Nordeste, Recife, Pernambuco, Brasil) por la donación de las plantas usadas en este trabajo.

 

REFERENCIAS

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Recibido: 22-04-2017

Aceptado: 24-05-2017



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