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Artículo original
Biotecnología Vegetal Vol. 18, No. 2: 81-86, abril - junio, 2018
Instituto de Biotecnología de las Plantas. UCLV. MES.
eISSN 2074-8647, RNPS: 2154
Efecto del manejo a brotes in vitro de Xanthosoma sagittifolium (L.) Schott y Colocasia esculenta (L.) Schott durante la fase de multiplicación
Effect of the in vitro shoot handlings of Xanthosoma sagittifolium (L.) Schott and Colocasia esculenta (L.) Schott during multiplication stage
Diosdada Galvez Guerra1, Sergio Juan Rodríguez Morales1, Marilys Milián Jiménez1, Juan Ramón Galvez Guerra1, Laisyn Posada-Pérez2, Rafael Gómez Kosky3, Adrián Rubio Cabrera1, Ania Robaina Jiménez1, Dion Daniels4, Maricel Bauta Toledo1, Jesús García Ruíz1
1Instituto de Investigaciones de Viandas Tropicales (INIVIT). Apartado 6. Santo Domingo. Villa Clara. Cuba. CP 53 000. e-mail: propag.biotec@inivit.cu
2Instituto de Biotecnología de las Plantas, Universidad Central Marta Abreu de Las Villas. Carretera a Camajuaní km 5,5. Santa Clara. Villa Clara. Cuba. CP 54830.
3Estación Territorial de Investigaciones de la Caña de Azúcar (ETICA) Centro Villa Clara. Autopista Nacional km 246. Ranchuelo. Villa Clara. Cuba. CP 53100.
4University of Belize. Hummingbird Avenue. Belmopan. Cayo District. Belize.
RESUMEN
Para resolver los limitados coeficientes de multiplicación in vitro en malanga (Xanthosoma y Colocasia) se emplean varias estrategias. Este trabajo fue realizado con el objetivo de determinar el efecto del manejo a los brotes in vitro de ambas especies de malanga que permita incrementar el coeficiente de multiplicación con el fin de desarrollar un método sencillo de propagación in vitro de este cultivo. Se emplearon cuatro cultivares de Xanthosoma (‘México 1’, ‘México 8’, ‘Amarilla Especial’, ‘Selección INIVIT’) y el cultivar ‘Camerún 14’ de C. esculenta en la fase de multiplicación. Los tratamientos incluyeron variantes de decapitado y corte de los brotes. A los 25 días de cultivo se cuantificó el número de brotes por explante y se determinó la masa fresca. Los mejores resultados se alcanzaron con los tratamientos 6 (Decapitado 75% del brote y corte en la yema apical) y 7 (Decapitado 75% del brote, corte longitudinal y a bisel de la yema apical) en todos los cultivares. Los coeficientes de multiplicación en ambos tratamientos variaron desde 3.00 hasta 6.98 en dependencia del cultivar. Es posible aumentar el coeficiente de multiplicación utilizando otras formas de corte de los explantes diferentes a las tradicionales empleadas (Decapitado 50% del brote y corte a bisel).
Palabras clave: brote in vitro, decapitado, malangas, manejo in vitro, multiplicación
ABSTRACT
To solve the limited in vitro multiplication coefficients in taro (Xanthosoma and Colocasia) several strategies are used. This work was carried out with the aim of to determine the effect of the in vitro management of shoots of both species of taro that allows to increase the multiplication coefficient in order to develop a simple method of in vitro propagation of this crop. Four cultivars of Xanthosoma ('Mexico 1', 'Mexico 8', 'Yellow Special', 'Selection INIVIT') and the cultivar 'Cameroon 14' of C. esculenta were used in the multiplication phase. The treatments included variants of decapitation and cut of the shoots. After 25 days of culture, the number of shoots per explant was quantified and the fresh mass was determined. The best results were achieved with treatments 6 (Decapitated 75% of the shoot and cut in the apical bud) and 7 (Decapitated 75% of the shoot, longitudinal cut and bevel of the apical bud) in all cultivars. The multiplication coefficients in both treatments varied from 3.00 to 6.98 depending on the cultivar. It is possible to increase the multiplication coefficient using other forms of cutting of the explants different from the traditional ones used (Beheaded 50% of the shoot and bevel cut).
Keywords: cocoyam, decapitated, in vitro handlings, in vitro shoot, multiplication, taro
INTRODUCCIÓN
La malanga (Xanthosoma spp. y Colocasia esculenta (L.) Schott) forman parte de la dieta de muchas personas en el mundo por sus características organolépticas y digestibilidad (Rodríguez et al., 2010). La producción global en el año 2016 fue de 74.3 t ha-1 en un área total de 1 407 891 ha (FAOSTAT, 2018).
En Cuba se ha venido incrementando el área de cultivo de malanga (Colocasia y Xanthosoma) debido a su alta demanda y cualidades para mitigar el impacto de los huracanes. En el 2017 se plantaron 15 200 ha, de ellas 10 800 ha del género Xanthosoma y 4 200 ha del género Colocasia, y se alcanzó una producción total de 150 000 t, de ellas 100 000 t de Xanthosoma y 50 000 t de Colocasia (MINAG, 2018). Como estrategias del Ministerio de la Agricultura se propone obtener un aumento significativo en la producción de este cultivo, con la finalidad de satisfacer su creciente demanda en el mercado (Medero et al., 2016).
En los últimos años el traslado indiscriminado de semillas entre productores de malanga ha diseminado los principales agentes patógenos del cultivo. Esta práctica ha provocado serias afectaciones sanitarias en las plantaciones de todo el país (Rodríguez et al., 2010). Por ello, el uso de los métodos biotecnológicos para propagar los cultivares de interés constituye una vía importante para la multiplicación de material vegetal libre de organismos fitopatógenos (Gálvez et al., 2013). Esta vía ha servido a nivel mundial para introducir rápidamente en el mercado nuevos cultivares de plantas obtenidas mediante selección, mutación, programas de mejoramiento genético y manipulación genética (Archibald, 2005).
Además, constituye una de las alternativas para lograr incrementar los rendimientos en este cultivo, obtener nuevos cultivares, así como para el saneamiento a patógenos y la producción de semilla uniforme y saneada (González, 2005). En este sentido, diferentes cultivares de malanga se han propagado mediante cultivo in vitro, vía organogénesis directa a través de yemas axilares. Este es el sistema de regeneración en el cual se han informado los menores índices de variación genética (Chien-Ying et al., 2008). Además, es el método más confiable para lograr un proceso de proliferación repetible y libre de agentes contaminantes (Jiménez y de Feria, 2005).
Varios autores refirieron el uso de distintas combinaciones de reguladores del crecimiento en los medios de cultivo para la multiplicación in vitro de ambas especies de malanga (Sama et al., 2012; Basail et al., 2017; Santos et al., 2017; Acedo et al., 2018). Sin embargo, los coeficientes de multiplicación con el empleo de medios de cultivo estáticos continúan bajos, con valores de 2.30 a 4.50.
Para resolver los limitados coeficientes de multiplicación en varios cultivos se han desarrollado diferentes técnicas de manejo al realizar diferentes corte de los explantes, en correspondencia de la especie que se trate dentro de un mismo género (Acedo et al., 2018). Teniendo en cuenta lo anterior, el presente trabajo se realizó con el objetivo de determinar el efecto del manejo a los brotes in vitro de ambas especies de malanga que permita incrementar el coeficiente de multiplicación con el fin de desarrollar un método sencillo de propagación in vitro de este cultivo.
La investigación se realizó en el laboratorio de Cultivos de Tejidos de plantas del Instituto de Investigaciones en Viandas Tropicales (INIVIT); ubicado en Santo Domingo, Villa Clara, Cuba.
Material vegetal
Se utilizaron brotes in vitro con dos subcultivos de multiplicación de los cultivares: ‘México 1’, ‘México 8’, ‘Amarilla Especial’, ‘Selección INIVIT’ todos pertenecientes a la especie X. sagittifolium (L.) Schott. y ‘Camerún 14’ (Colocasia esculenta (L.) Schott.).
Medios de cultivo
Se empleó como medio de cultivo basal el compuesto por las sales inorgánicas y vitaminas propuestas por Murashige y Skoog (1962) (MS) con la adición de 4.0 mg l-1 de 6-bencilaminopurina (BAP), 1.2 mg l-1 de ácido indol-3-acético (AIA), 30 g l-1 de sacarosa y 6 g l-1 de agar Extraduro (BIOCEN, Cuba). El pH se ajustó a 5.7 con NaOH 0.5 mol l-1 o HCl 0.5 mol l-1 antes de la esterilización en autoclave vertical (BK-75) a 121 oC y 1.20 kg cm-2 durante 20 min.
La cristalería y otros accesorios que se utilizaron en la manipulación del material vegetal se esterilizaron en una estufa (SUTJESKA, Japón) a 180 oC durante dos horas. El instrumental utilizado (bisturíes y pinzas) se desinfectaron en un esterilizador eléctrico (DENT-EQ, Alemania) que permaneció dentro de la cabina de flujo laminar horizontal (FLUFRANCE, Francia), en la cual se realizaron las operaciones de manejo del material vegetal y el montaje de los sistemas de cultivo.
Condiciones de cultivo
Se emplearon tubos de vidrio de 16 x 2 cm con tapón de goma y 10 ml de medio de cultivo y se colocó un brote in vitro en cada uno. Se utilizaron 50 brotes in vitro como repetición por cada tratamiento. Los tubos de vidrio con los brotes in vitro de los distintos tratamientos fueron colocados en cámara de crecimiento a 27 ± 2 °C y luz artificial (tubos fluorescentes de luz blanca) con una Densidad de Flujo de Fotones Fotosintéticos (DFFF) entre 45-50 µmol m-2 s-1 y fotoperiodo de 16 horas luz.
Según el manejo a los brotes in vitro se conformaron los siguientes tratamientos:
-T1 Decapitado (50%) del brote y corte a bisel (control)
-T2 Decapitado (50%) del brote y corte longitudinal del explante
-T3 Decapitado (50%) del brote y corte desde la parte basal hasta el centro del explante
-T4 Decapitado (75%) del brote y fraccionamiento de la parte basal
-T5 Decapitado (75%) del brote
-T6 Decapitado (75%) del brote y corte en la yema apical
-T7 Decapitado (75%) del brote, corte longitudinal y a bisel de la yema apical
A los 25 días de cultivo se cuantificó el número de brotes formados por explante y se determinó la masa fresca (g).
Procesamiento estadístico
Se utilizó el Paquete Estadístico SPSS versión 23.0 del 2015 para Windows. En el análisis de la normalidad de las variables se utilizó la prueba de Shapiro Wilk y la homogeneidad de varianza se determinó por la prueba de Levene. Al no cumplirse los supuestos, para la comparación entre las medias se utilizó la prueba H de Kruskal-Wallis y para la comparación entre parejas de grupos la prueba U de Mann-Whitney. En todos los casos las diferencias significativas fueron establecidas para p≤0.05. El experimento fue repetido dos veces.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
De forma general, para todos los cultivares independiente de la especie de malanga, en los tratamientos 6 (Decapitado 75% del brote y corte en la yema apical) y 7 (Decapitado 75% del brote, corte longitudinal y a bisel de la yema terminal) fue donde se alcanzaron los mejores resultados para las variables número de brotes por explante y masa fresca de estos. No se observaron diferencias significativas entre ambos tratamientos, pero sí con el resto. Los coeficientes de multiplicación en ambos tratamientos variaron desde 3.00 hasta 6.98 en dependencia del cultivar (Tabla 1).
Estos resultados pudieron deberse a la pérdida de la dominancia apical del brote con ambos tipos de manejo, lo que estimuló el desarrollo de yemas axilares. Al respecto, Ngomuo et al. (2014a) señalaron que con el decapitado casi total del brote apical existe una mayor área de superficie del mismo con el medio de cultivo, lo cual incrementa la toma de los nutrientes y resulta en un rápido crecimiento de los nuevos brotes. Los resultados del presente trabajo apoyan lo referido por dichos autores.
Además, los brotes decapitados pudieron tener una pérdida de la dominancia apical que estimuló el crecimiento de los brotes o yemas axilares según informaron Hussein (2012) y Ngomuo et al. (2014b). Al respecto, Acedo et al. (2018) refirieron que cuando los brotes apicales fueron decapitados, el metabolismo de la auxina y sus funciones sufrieron cambios que condujeron a la pérdida de la dominancia apical y la promoción de nuevas yemas y formación de brotes. Estos autores también informaron que lograron incrementar los coeficientes de multiplicación al realizar un decapitado basal de los brotes in vitro de cuatro cultivares filipinos de C. esculenta. No obstante, señalaron que los coeficientes de multiplicación que se alcanzan están en dependencia del genotipo, con valores que variaron desde 3.8, 7.6 y 10.0.
De igual forma, en especies como el banano (Musa spp.) según informaron Ma y Shii (1972) y Ngomuo et al. (2014a), fue necesario la decapitación para aumentar la proliferación de los brotes in vitro en diferentes cultivares.
A pesar de la influencia conocida del genotipo en la respuesta de los explantes en el cultivo in vitro, los tratamientos T6 (Decapitado 75% del brote y corte en la yema apical) y T7 (Decapitado 75% del brote, corte longitudinal y a bisel de la yema apical) tuvieron una respuesta superior independiente del cultivar y la especie (Figura 1). Esto demuestra la versatilidad del manejo realizado ya que según señalaron Anupama et al. (2018) cada cultivar necesita diferentes requerimientos de cultivo para expresar su potencial morfogénico.
CONCLUSIONES
Es posible aumentar el coeficiente de multiplicación y la masa fresca en los brotes in vitro de malanga utilizando otras formas de corte de los explantes diferentes a las tradicionales tales como el decapitado (75%) del brote y corte de la yema apical y decapitado (75%) del brote, corte longitudinal y a bisel de la yema apical.
Conflicto de intereses
Los autores no declaran conflicto de intereses.
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Recibido: 04-10-2017
Aceptado: 21-03-2018
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