Vol. 1, No2 2001.p65

Artículo científico

Biotecnología vegetal Vol. 1 No 2: 71-75, mayo-agosto 2001

Empleo de la mutagénesis en la mejora al grosor del tallo del somaclón IBP 89-169 de caña de azúcar

Leonardo García Rodríguez*, Pedro Orellana Pérez, Lourdes García Rodríguez, Juan N. Pérez Ponce, Novisel Veitía Rodríguez, Idalmis Bermúdez Caraballoso, Justo Clavero García y Carlos Romero Quintana. *Autor para correspondencia.

Instituto de Biotecnología de las Plantas. Universidad Central “Marta Abreu” de la Villas. Carretera a Camajuaní Km, 5. ½. Santa Clara. Villa Clara. Cuba. e-mail: leogar@uclv.edu.cu

RESUMEN

Este trabajo se realizó con el objetivo de mejorar el somaclón IBP-89-169 seleccionado como altamente resistente a la enfermedad del carbón de la caña de azúcar (Ustilago scitaminea Syd) y proveniente de la Ja 60-5, pero imposibilitado de pasar a la producción por ser demasiado fino. Para ello se obtuvo una población de callos que fue irradiada con 15 Gy de radiaciones Gamma obteniéndose aproximadamente 10 000 plantas con variabilidad inducida. Las mismas fueron inoculadas con una suspensión conidial, aclimatizadas en una casa de cultivo y luego sembradas en campo. A los 12 meses se realizó una evaluación por zonas en el campo para estudiar el efecto del ambiente en la variabilidad expresada comprobándose que era pequeño. Posteriormente se seleccionaron 12 individuos con valores superiores a los 20.0 mm de diámetro de los tallos, con los cuales se desarrolló un estudio clonal de donde resultaron los somaclones 0114, 0251 y 3639 con valores superiores a la variedad a mejorar (Ja 60-5) en cuanto al grosor de los tallos a la respuesta a la enfermedad.

Palabras clave: Saccharum officinarum, selección, Ustilago scitaminea Syd

ABSTRACT

The present work was realized with the aim to improve the somaclon IBP 89-169 selected as highly resistant to the smut of the sugarcane (Ustilago scitaminea Syd) and procedent of the variety Ja 60-5, but imposibilited to the production for to be too much thin. Calli were irradiated with 15 Gy of radiations Gamma obtaining 10 000 individuals, these plants were inoculated with a conidial suspension and were planted to field conditions, the selection was developed twelve months later. One evaluation in five zones of the population was realized before to selection to study the enviroment effect in the variability expresed, this evaluation showed a quite small effect. Twelve individuals with superior values to the 20.0 mm of diemeter of the stem were selected; in the clonal study were obtained three somaclons (IBP 01-14, IBP 02-51 e IBP 36-39) with better tolerance to (U. scitamineae Syd) and girth of the stem than the variety to improve (Ja 60-5).

Key words: Saccharum officinarum, selection, Ustilago scitaminea Syd

INTRODUCCIÓN

La combinación del cultivo de tejidos y la inducción de mutaciones (mutagénesis in vitro) ha sido utilizada y estudiada por varios autores en función del mejoramiento genético de la caña de azúcar (Saccharum spp. híbrido) (Castillo Muñoz ,1989; Lu ,1990; Imitiaz,1998).

La variedad Ja 60-5, ampliamente distribuida en Cuba, ha tenido que ser reducida en el área sembrada debido a su elevada susceptibilidad al Carbón de la caña de azúcar (Ustilago scitaminea Syd). Esta enfermedad es potencialmente muy severa y puede resultar en la pérdida total de los tallos molibles en las variedades susceptibles (Schenck, 1998). El somaclón IBP 89-169, proveniente de la variedad Ja 60-5, se clasificó como altamente resistente a esta enfermedad en las pruebas estatales, el mismo fue obtenido mediante un programa de mejoramiento con el empleo de la biotecnología combinada con la mutagénesis y la selección in vitro de callos organogénicos con el cultivo filtrado del patógeno en trabajos desarrollados por Gómez (1996) y fue imposibilitado de pasar a la producción por presentar tallos muy finos. Partiendo de este genotipo (IBP 89-169) y con el objetivo de obtener somaclones con un grosor de los tallos similar o superior al de la Ja 60-5 pero con mayor tolerancia o resistencia al carbón es que se decidió la realización de este trabajo.

MATERIALES Y MÉTODOS

Obtención del material vegetal con variabilidad

Para la obtención de los callos se partió de plantas de campo con seis meses de edad aproximadamente del genotipo IBP 89-169. Después de ser reducidos hasta la hoja +1 según clasificación de Van Dillewijn (1962), estos explantes fueron desinfectados con Hipoclorito de Sodio (NaOCl) al 3% durante 15 minutos y enjuagados con agua destilada estéril tres veces. Ya en la cabina de flujo laminar se eliminaron las hojas 0, - 1, - 2, y el último entrenudo y se seccionaron hasta alcanzar explantes de 5 a 10 mm de largo que fueron colocados en el medio de cultivo propuesto por Payan et al. (1977) suplementado con 5 mg.l-1 de 2,4-D y solidificado con agar (8 g.l-1). Las condiciones de cultivo fueron de oscuridad y temperatura de 28±2 ºC. A los 21días se extrajeron los callos formados y se transfirieron al medio de cultivo propuesto por Heinz y Mee (1969) suplementado con 5 mg.l-1 de 2,4-D y solidificado con agar (8 g.l-1), donde fueron subcultivados cada 21 días dos veces en las mismas condiciones de oscuridad y temperatura. La población de callos obtenida fue irradiada con rayos Gamma en una fuente de Co60 utilizando una dosis de 15 Gy y posteriormente fue colocada en el medio de cultivo propuesto por Payan et al. (1977) suprimiendo el 2,4-D y se incubaron en condiciones de luz solar (intensidad entre 48-62.5 µmol m-2s-1) y temperatura de 26±2 ºC. A los 30 días se extrajeron las plantas regeneradas de estos callos y se colocaron primero en un medio de cultivo de crecimiento (MS modificado por Jiménez, 1995) y luego se pasaron al medio de cultivo de enraizamiento (MS modificado por Jiménez, 1995). Después de tres semanas, cuando ya se habían formado las primeras raíces, se sumergieron 10 000 vitroplantas en una solución de esporas de Ustilago scitaminea Syd, provenientes de látigos jóvenes de la variedad Ja 60-5, empleando para ello una suspensión de 5 x 106 teliosporas por mililitro con un 98% de germinación, según el método propuesto por Orellana y Pérez (1987); y se plantaron en bandejas de polieturano utilizando un sustrato compuesto por humus de lombriz y zeolita a una proporción de 75% y 25% respectivamente, esta fase de aclimatización desarrolló en una casa de cultivo con un sistema de riego de microaspersores aéreos y una frecuencia de tres veces al día durante cinco minutos. Transcurridos 30 días, se plantaron 9 200 vitroplantas en condiciones de campo para su posterior selección en el bloque experimental del CAI “Obdulio Carbó Serviᔠperteneciente al municipio de Placetas en la provincia de Villa Clara.

Caracterización de la población y selección de los individuos en el campo

La caracterización de la población con respecto al grosor del tallo y otros caracteres agronómicos se realizó a los 12 meses de edad. Se evaluaron 75 individuos repartidos en cinco secciones del campo. Los parámetros evaluados fueron:

·   Grosor (mm)

·   Longitud del tallo (cm)

·   Brix refractométrico.

Teniendo en cuenta las características generales de la población, pero especialmente el grosor del tallo (diámetro superior a 20 mm) y la no afectación por enfermedades, se hizo la selección de los individuos promisorios.

Estudio clonal con los individuos seleccionados

Con las plantas seleccionadas, se desarrolló un estudio clonal en la estación experimental “Pedro Lantigua” de Remedios en un suelo ferralítico rojo siguiendo la metodología propuesta por el INICA (1987), se evaluaron las etapas de caña planta y primer retoño.

En la etapa de caña planta las evaluaciones se realizaron en función de los caracteres grosor del tallo (mm), longitud del tallo (cm) e infección por carbón según la escala propuesta por Hutchinson (1970) (Tabla 1); mientras en el siguiente ciclo correspondiente al primer retoño solo se evaluaron dichas características para los somaclones seleccionados como promisorios en la etapa de caña planta y la variedad original (Ja 60-5).

Para los análisis estadísticos se empleó el paquete STATGRAPHICS versión 2.1.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Caracterización de la población original

Cuando se analizaron los datos pertenecientes a la muestra de los 75 individuos se encontró que no existieron diferencias significativas entre los promedios del grosor de las cinco secciones del campo y que con relación a la longitud del tallo solo una de las cinco fue inferior significativamente al resto, lo cual indica que la variabilidad ambiental en el campo fue pequeña (Tabla 2).

Con la muestra seleccionada se establecieron los valores promedios y los intervalos de confianza para los caracteres evaluados en la muestra de la población escogida, los mismos se muestran en la tabla 3.

Selección de individuos promisorios

La selección se realizó teniendo en cuenta que las plantas provenientes del cultivo de tejidos expresan entre un 15 y un 30% de disminución en cuanto al grosor (Pérez, 1998) por lo que se tomaron los individuos que mostraron valores superiores a los 20.0mm de diámetro (19% superior al valor medio) y no presentaran síntomas de carbón. En cuanto a la longitud del tallo y el brix se tuvo en cuenta para la selección aquellos individuos con valores superiores al valor máximo del intervalo de confianza.

Al aplicar los criterios para la selección se escogieron 12 individuos que presentaron un comportamiento superior en todos los caracteres evaluados a los valores medios de la población original, con excepción del número de tallos por plantón en el cual se encontró la mayor variabilidad incluyendo somaclones con valores inferiores a la media poblacional (MP) (Tabla 4).

Dos somaclones (IBP 01-14, IBP 02-51) presentaron los mayores valores en el grosor del tallo superando significativamente al resto. En cuanto a la longitud del tallo la mayor altura la alcanzó el somaclón (IBP 13-83), aunque todos los seleccionados presentaron valores superiores a la MP. Para el número de tallos por plantón se encontraron somaclones con valores numéricos superiores a la MP, destacándose los somaclones IBP 50-70 e IBP 50-03. Con respecto al Brix refractométrico, el somaclón (IBP 50-03) mostró un valor de 25.4%, excepcionalmente superior estadísticamente al resto. Estos resultados demuestran la variación que se creó en la población irradiada con respecto a estos caracteres cuantitativos, lo cual originó una eficiencia selectiva inicial del 0. 13%, muy superior a la reportada por Pérez (1998) con respecto al mejoramiento para la resistencia a la roya (Puccinia melanocephala) de 0.02%; de 0.01% para el hábito de crecimiento y de 0.04% para el contenido de azúcar, sin embargo fue inferior al reportado por el mismo autor para la reducción de la floración que fue de 0.16%.

En el estudio clonal realizado con los 12 individuos en comparación con la variedad original Ja 60-5, se obtuvieron los resultados que se muestran en la tabla 4 para la etapa de caña planta. Se seleccionaron tres somaclones: IBP 01-14, IBP 02-51 e IBP 36-39, que presentaron valores estadísticamente superiores a Ja 60-5 en cuanto al grosor y la longitud del tallo, mientras que con respecto a la infección por el Carbón de la caña (U. scitaminea Syd.), se clasificaron como Muy Altamente Resistentes (MAR) de acuerdo a la escala de Hutchinson (1970); con ellos se continuó un estudio del comportamiento en la etapa de primer retoño.

Tabla 5.Comportamiento ene l estudio clonal de los 12 somaclones seleccionados a partir de la población original de plantas procedentes de callos irradiados del somaclón IBP 89-169.

En el primer retoño el comportamiento de los tres somaclones seleccionados fue estable en cuanto a los caracteres grosor y longitud del tallo, sin embargo los porcentajes de infección por carbón fueron superiores a los observados en la etapa de caña planta, no obstante, los tres somaclones evaluados superaron a la variedad Ja 60-5 en cuanto al grosor del tallo y al grado de resistencia a la enfermedad evaluada (Tabla 6).

Aunque el grosor de los tallos es un carácter determinado por complejos poligénicos y se ha planteado que estos caracteres son difíciles de mejorar a través de la mutagénesis (Pérez, 1998), en este trabajo se obtuvieron varios somaclones más gruesos que el somaclón original (IBP 89-169), pero solo cuatro, incluyendo el IBP 31-32, fueron superiores a la variedad original para este carácter. En lo referido al comportamiento para resistencia al carbón varios somaclones se presentaron un comportamiento similar o inferior a la Ja 60-5, indicando una pérdida de la resistencia con respecto al somaclón que les dio origen (IBP 89-169).

Pérez (1998) planteó que la longitud del tallo de las plantas procedentes del cultivo de tejidos no mostró diferencias con las plantas propagadas por estacas, sin embargo, en un estudio realizado comprobó que diferentes genotipos de caña de azúcar mostraron disminuciones considerables en cuanto al peso de los tallos a causa del cultivo in vitro por lo que naturalmente tiene una relación directa con el grosor de los mismos, refiriedo que no todos los genotipos presentaron el mismo porcentaje de disminución del peso de los tallos, siendo de un 29.8% para el IBP 84-159 mientras que para el IBP 84-103 solo representó el 5.4%.

CONCLUSIONES

Los resultados indicaron la posibilidad de mejorar el grosor del tallo utilizando radiaciones gamma y combinando la selección con otros caracteres agronómicos positivos.

Se lograron seleccionar tres somaclones (IBP-0114, IBP-0251 e IBP-3639) que fueron superiores a la variedad Ja 60-5 tanto en la respuesta a la resistencia a U. scitaminea Syd como en el carácter grasor del tallo, con el objetivo de continuar los estudios agronómicos y epidemiológicos.

REFERENCIAS

Castillo Muñoz A, Pérez JN y Portal R (1989) Variability induced by irradiation of calluses of the sugarcane varietes CP 5243 and MY 5450. Centro Azúcar 16: 85-91

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Hutchinson, PB (1970). A standardized rating system for recording varietal-resitance to sugarcane diseases. Sugar Cane Pathologists Newsletter 5: 24-27

Imitiaz ,K, Abduliah K, Maqbool A, Shamim S, Chulam N, Mohammad K, Nazir Dahar y Raziullah K (1998) In vitro mutagenesis in sugarcane, Pak.J.Bot.,30(2): 253-261

Jiménez, E (1995) Propagación in vitro de la caña de azúcar (Saccharum spp híbrido). Tesis de Doctorado IBP. Universidad Central de Las Villas. Cuba. p.93

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Pérez, JN (1998) Mutagénesis in vitro. En: Pérez Ponce. JN (Ed) Propagación y mejora genética de plantas por biotecnología. pp 297-326. IBP, Santa Clara

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Van Dilleweijn, C (1962) Botánica de la Caña de Azúcar. Ed. Revolucionaria. Instituto del Libro, La Habana



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