Artículo original

Biotecnología Vegetal Vol. 19, No. 3: 215 - 223, julio - septiembre, 2019

Instituto de Biotecnología de las Plantas. UCLV. MES.

eISSN 2074-8647, RNPS: 2154

 

Efecto del tratamiento térmico a altas temperaturas sobre la germinación in vitro de semillas de Phaseolus vulgaris cv. ‘ICA Pijao’

 

Effect of heat treatment at high temperature on in vitro seeds germination of Phaseolus vulgaris cv. ‘ICA Pijao’

 

 

Damaris Torres1*, Lourdes R García1, Novisel Veitía1, Amanda Martirena-Ramírez1, Raúl Collado1, Leonardo Rivero1, Sinesio Torres2, Mayra Acosta-Suárez1

1 Instituto de Biotecnología de las Plantas, Universidad Central Marta Abreu de Las Villas. Carretera a Camajuaní km 5,5. Santa Clara. Villa Clara. Cuba. CP 54 830.

2 Departamento de Agronomía, Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad Central Marta Abreu de Las Villas. Carretera a Camajuaní km 5,5. Santa Clara. Villa Clara. Cuba. CP 54 830.

*Autora para correspondencia e-mail: damaris@ibp.co.cu

 

 


RESUMEN

La producción de frijol común (Phaseolus vulgaris L.) se limita por factores bióticos y abióticos. Entre ellos, el estrés hídrico, salino o por altas temperaturas. Para dar solución a esta problemática, los programas de mejoramiento genético se encaminan a la búsqueda de cultivares tolerantes. El objetivo de este trabajo fue determinar el efecto del tratamiento térmico a altas temperaturas sobre la germinación in vitro de P. vulgaris cv. ‘ICA Pijao’. Para ello, se utilizaron semillas de 1-4 meses de cosechadas. Estas fueron tratadas a 35±2 °C en incubadora o sumergidas en agua en baño térmico. Como control se emplearon semillas a temperatura ambiente (28±2 °C). Los resultados mostraron que la germinación in vitro no fue inferior al 90%, sin embargo las dos condiciones de tratamiento térmico afectaron la longitud y el grosor de la radícula y la longitud de la plúmula. Considerando los resultados, la facilidad de aplicación y la no afectación de la germinación se recomienda utilizar el tratamiento térmico a 35±2 °C en incubadora. Este podría emplearse para inducir estrés por altas temperaturas en el cultivar de frijol común ‘ICA Pijao’ en un protocolo de selección in vitro .

Palabras clave: frijol común, selección in vitro , tolerancia a altas temperaturas


ABSTRACT

The common bean (Phaseolus vulgaris L.) production is limited by biotic and abiotic factors. Among them, water stress, saline or high temperatures. To solve this problem, genetic improvement programs are aimed at the search for tolerant cultivars. The objective of this work was to determine the effect of heat treatment at high temperatures on the in vitro germination of P. vulgaris cv. ‘ICA Pijao’. For this, seeds of 1-4 months of harvest were used. It were treated at 35 ± 2 °C in an incubator or immersed in water in a thermal bath. As a control, seeds at room temperature (28 ± 2 °C) were used. The results showed that in vitro germination was not less than 90%, however the two heat treatment conditions affected the length and thickness of the radicle and the length of the plumule. Considering the results, the ease of application and the non-affectation of germination, it is recommended to use the heat treatment at 35 ± 2 °C in an incubator. This could be used to induce high temperature stress in the common beans cv. ‘ICA Pijao’ in an in vitro selection protocol.

Keywords: common bean, in vitro selection, tolerance to high temperatures


 

 

INTRODUCCIÓN

Dentro del género Phaseolus , el frijol común (Phaseolus vulgaris L.) es la especie más ampliamente cultivada en el mundo (Hnatuszko-Konka et al., 2019). En Cuba es un cultivo de gran importancia. Constituye un componente esencial de la canasta básica familiar y de la dieta alimenticia diaria para la mayoría de la población cubana. Esta planta presenta un promedio de 22% de proteínas (Miranda-Lorigados et al., 2006) y contiene además, abundante fibra dietética, diferentes tipos de carbohidratos, vitaminas y minerales (FAO, 2017).

Sin embargo, la producción nacional de P. vulgaris no suple la demanda de este cultivo en Cuba, por lo que el país tiene que destinar gran cantidad de divisas en la importación (Lamz et al., 2016).

En Cuba, como en la mayoría de los países del mundo, existe preocupación por el cambio climático y sus posibles impactos en el sector productivo. La producción de frijol común se ha visto afectada por varios factores bióticos y abióticos. Los estreses ambientales, como el hídrico, salinidad, temperaturas extremas, entre otros, influyen en el crecimiento y productividad de las plantas (Müller y Munné-Brosch, 2015; Driedonks et al., 2018). Especialmente, las etapas de desarrollo que comprende la fase reproductiva en frijol común, son sensibles a las altas temperaturas lo que trae consigo una reducción en el número de legumbres y de semillas debido a la mayor abscisión de flores y legumbres (Omae et al., 2012).

En frijol común las investigaciones relacionadas con la tolerancia al estrés por calor se han centrado fundamentalmente en evaluaciones ex vitro de la respuesta aérea de las plantas. En este sentido, la selección de indicadores que permitan caracterizar la respuesta de las plantas en tales condiciones de estrés ha sido objeto de varias investigaciones. Se menciona por ejemplo el contenido de agua de las hojas (Omae et al., 2012) así como la pérdida de electrólitos y la liberación de fosfato inorgánico en tejido foliar (Collado et al., 2016b).

Por otra parte, las técnicas de mejoramiento genético in vitro pueden facilitar la obtención de cultivares resistentes frente a condiciones adversas como las altas temperaturas (Collado et al ., 2016b) pero es indispensable, como premisa, contar con un protocolo de regeneración de plantas.

A pesar de las dificultades en la regeneración de plantas in vitro en frijol común, se ha obtenido plantas vía organogénesis (Arellano et al., 2009; Quintero-Jiménez et al., 2010; Collado et al., 2013; Castillo et al., 2015; Collado et al., 2016a; Hnatuszko-Konka et al., 2019) y embriogénesis somática (Kwapata et al., 2010; Nafie et al., 2013; Cabrera-Ponce et al., 2014). Para ello se han utilizado como explantes plántulas intactas, ejes embrionarios, cotiledones, nudos cotiledonales, peciolos, entrenudos, brotes axilares, hipocotilos y hojas (Veltcheva y Svetleva, 2005; Dang y Wei, 2009; Gatica et al., 2010).

En el Instituto de Biotecnología de las Plantas se desarrolló un protocolo de regeneración de brotes de P. vulgaris cv. ‘ICA Pijao’, vía organogénesis indirecta (Collado et al., 2013) que podría ser utilizado en los experimentos de transformación genética y en la regeneración in vitro de líneas obtenidas en los programas de mejoramiento genético en la búsqueda de cultivares tolerantes a altas temperaturas. Además, se ha realizado la selección de variables fisiológicas, para determinar la respuesta ante estrés térmico inducido de cultivares de frijol común crecidos en casa de cultivo (Collado et al., 2016b). Sin embargo, el desarrollo de protocolos de selección in vitro a altas temperaturas en este cultivar permitiría elevar la eficiencia de la selección al trabajar in vitro con volúmenes mayores de plantas antes de transferirlas a casas de cultivo o campo. En ese contexto, los indicadores para determinar la respuesta de las plantas deben ajustarse a dichas condiciones. Por lo antes expuesto, el presente trabajo se realizó con el objetivo de determinar el efecto del tratamiento térmico a altas temperaturas sobre la germinación in vitro de P. vulgaris L. cv. ‘ICA Pijao’.

 

MATERIALES Y MÉTODOS

Material vegetal y tratamiento térmico

Se emplearon semillas maduras de 1-4 meses de cosechadas del cultivar ‘ICA Pijao’ obtenidas en casa de cultivo bajo condiciones semicontroladas. Dicho cultivar está incluido en los programas de mejoramiento genético que se desarrollan en el país, ya que es uno de los más atractivos para los pequeños productores, presenta un rendimiento elevado y posee hábito de crecimiento erecto lo que permite la cosecha mecanizada. Este cultivar es