Biotecnología Vegetal

Efecto de la poda en la producción de biomasa y contenido de esteviolglicósidos de Stevia rebaudiana Bertoni var. Morita II

RESUMEN Para la producción de hoja seca de Stevia rebaudiana Bertoni en las condiciones climáticas de Cuba es necesario identificar las variables agrotécnicas de mayor impacto en el rendimiento. Por ello, el objetivo de este trabajo fue determinar el efecto de la frecuencia de poda en la producción de biomasa y contenido de esteviolglicósidos. Se emplearon plantas de S. rebaudiana var. Morita II cultivadas durante 180 días en cantero. Se ensayaron tres frecuencias de poda: cada 30, 60 y 90 días. Como control se emplearon plantas sin podar. Las variables evaluadas fueron altura de la planta, número de ramas por planta, número de hojas por planta, masa fresca y seca de las hojas y los tallos por planta y el porcentaje de floración. Además, se estimó el rendimiento de masa seca por hectárea y se determinó el contenido de esteviolglicósido. Los resultados revelaron que la mejor frecuencia de poda de las plantas de S. rebauidiana fue cada 60 días. Los resultados de las variables agronómicas evaluadas fueron superiores a los obtenidos con las podas cada 30 y 90 días, con excepción de la altura de la planta y el porcentaje de floración. Con podas cada 60 días el rendimiento fue 1.19 t ha-1 y el contenido de esteviolglicósidos alcanzó 255.39 mg g-1 de masa seca. Los resultados demostraron que la frecuencia de poda influye en la producción de biomasa y en los principales componentes del rendimiento de biomasa, así como en el contenido de esteviolglicósidos en extractos acuosos clarificados de S. rebaudiana var. Morita II cultivada en condiciones de cantero.

ABSTRACT For the production of dry leaf of Stevia rebaudiana Bertoni under the Cuban climatic conditions, it is necessary to identify the agrotechnical variables with the greatest impact on its yield. Therefore, the objective of this work was to determine the effect of pruning frequency on biomass production and steviolglycoside content. Plants of S. rebaudiana var. Morita II grown for 180 days in the stonecutter were employed. Three pruning frequencies were tested: every 30, 60 and 90 days. As a control, plants without pruning were used. The variables evaluated were the height of the plant, the number of branches per plant, the number of leaves per plant, the fresh and dry mass of the leaves and stems per plant and the percentage of flowering. In addition, the yield of dry mass per hectare was estimated and the content of steviolglycoside was determined. The results revealed that the best pruning frequency of S. rebauidiana plants was every 60 days. The results of the agronomic variables evaluated were higher than those obtained with pruning every 30 and 90 days, with the exception of the height of the plant and the percentage of flowering. With pruning every 60 days the yield was 1.19 t ha-1 and the steviolglycoside content reached 255.39 mg g-1 of dry mass. The results showed that the pruning frequency influences the production of biomass and the main components of the biomass yield, as well as the content of steviolglycosides in clarified aqueous extracts of S. rebaudiana var. Morita II grown under conditions of stonecutter.

Efecto de la luz y del ácido giberélico en la germinación in vitro de Capsicum annuum L. cv. ‘Papri King’

RESUMEN En la zona costera de Perú la páprika (Capsicum annuum L.) es un cultivo de gran importancia, pero posee un elevado costo de producción debido a que las semillas se germinan en almácigos y se considera esta etapa como crucial. El objetivo de la presente investigación fue determinar el efecto de la luz y del ácido giberélico en la germinación in vitro de semillas de páprika cv. ‘Papri King’. Las semillas se desinfectaron con alcohol 70% por 1 min y luego hipoclorito de sodio (0.5, 1.0, 1.5 y 2.0%) durante 10 minutos. Para la germinación se colocaron en medio de cultivo MS. Se conformaron tratamientos con la adición de ácido giberélico (AG3) (0.25, 0.5, 1.0 mg l-1) y fotoperiodo de 16 horas luz u oscuridad. Se evaluó el porcentaje de contaminación y germinación en la primera y cuarta semana in vitro y se midió la altura de las plántulas (cm). Empleando soluciones de hipoclorito de sodio al 1.5% y 2% se logró desinfectar las semillas sin contaminación microbiana. La adición de ácido giberélico y el fotoperiodo de 16 h luz incrementaron la germinación de las semillas. Con 1 mg l-1 de ácido giberélico y fotoperiodo de 16 horas luz, se logró el mayor porcentaje de germinación (97.8%).

ABSTRACT In the coastal zone of Peru, paprika (Capsicum annuum L.) is a crop of great importance, but it has a high production cost because the seeds are germinated in seedlings and this stage is considered crucial. The objective of the present investigation was to determine the effect of light and gibberellic acid on the in vitro germination of paprika seeds cv. ‘Papri King’. The seeds were disinfected with 70% alcohol for 1 min and then sodium hypochlorite (0.5, 1.0, 1.5 and 2.0%) during 10 minutes. For germination it were placed in MS culture medium. Treatments were formed with the addition of gibberellic acid (AG3) (0.25, 0.5, 1.0 mg l-1) and photoperiod of 16 hours light or dark. The percentage of contamination and germination was evaluated in vitro in the first and fourth week and the height (cm) of the seedlings was measured. Using 1.5% and 2% sodium hypochlorite solutions, the seeds were disinfected without microbial contamination. The addition of gibberellic acid and the photoperiod of 16 h light increased the seeds germination. With 1 mg l-1 gibberellic acid and photoperiod of 16 hours light, the highest germination percentage was achieved (97.8%).

Silicio en la micropropagación de fresa cv. ‘Jonica’

ABSTRACT The addition of silicon (Si) to the culture media has shown beneficial action for the growth and development of seedlings of several species in vitro cultivated. This paper aimed to determine the effect of potassium silicate on the in vitro propagation of strawberry (Fragaria x ananassa Duch). Seedlings from Italian ‘Jonica’ strawberry obtained from shoots apex in vitro regenerated were cultured in glass vials containing 30 ml of the MS culture medium solidified with 6 g l-1 agar. Five concentrations of potassium silicate (0.0, 0.5, 1.0, 1.5 and 2.0 g l-1) were added to the culture medium. The pH was adjusted to 5.8 ± 0.2 prior sterilization by autoclave. The experiment was maintained in a growth room with irradiance of 42 μmol m-2 s-1, at 25 ± 2 °C and 16 hours photoperiod. The variables analysed were number of shoots, average length of shoots (cm), number of leaves, SPAD index and number of roots and average length of roots (cm). For most of the analysed variables, a decrease was observed as a function of the increase in Si concentration. Thus, for the micropropagation of strawberry cv. 'Jonica', the concentrations of Si tested did not show a beneficial effect.

RESUMEN La adición de silicio (Si) a los medios de cultivo ha demostrado una acción beneficiosa para el crecimiento y desarrollo de plántulas de varias especies cultivadas in vitro. Este artículo tuvo como objetivo determinar el efecto del silicato de potasio en la propagación in vitro de fresa (Fragaria x ananassa Duch). Las plántulas de fresa italiana ‘Jonica’ obtenida de brotes de ápice regenerados in vitro se cultivaron en viales de vidrio que contenían 30 ml del medio de cultivo MS solidificado con 6 g de agar l-1. Se agregaron cinco concentraciones de silicato de potasio (0.0, 0.5, 1.0, 1.5 y 2.0 g l-1) al medio de cultivo. El pH se ajustó a 5.8 ± 0.2 antes de la esterilización en autoclave. El experimento se mantuvo en una sala de crecimiento con irradiancia de 42 μmol m-2 s-1, a 25 ± 2 °C y 16 horas de fotoperíodo. Las variables analizadas fueron el número de brotes, la longitud promedio de los brotes (cm), el número de hojas, el índice SPAD y el número de raíces y la longitud promedio de las raíces (cm). Para la mayoría de las variables analizadas, se observó una disminución en función del aumento en la concentración de Si. Por lo tanto, para la micropropagación de fresa 'Jonica', las concentraciones de Si analizadas no mostraron un efecto beneficioso.

Nuevos cultivares de caña de azúcar para iniciar zafra en el ingenio Ofelina de Panamá

RESUMEN La producción eficiente en la industria azucarera requiere del uso de cultivares con elevados contenidos de sacarosa. El trabajo tuvo como objetivo caracterizar la respuesta agronómica de 70 nuevos cultivares de caña de azúcar (Saccharum spp.) introducidos en etapa clonal de selección y período inicial de la zafra azucarera en el Ingenio Ofelina de la Compañía Azucarera La Estrella S.A (CALESA), de la República de Panamá. Se evaluaron los caracteres Brix refractométrico, número de tallos m-1, t caña ha-1, incidencia agentes nocivos, floración, grosor y altura del tallo. Se empleó un diseño de Bloques al azar con tres repeticiones. Se realizaron análisis de varianzas de efectos aleatorios para estimar los componentes genético y ambiental, fijos y para establecer las diferencias entre cultivares. Con los individuos seleccionados se realizó un análisis de conglomerados. Se comprobó la diferencia entre los grupos formados con otro análisis de varianzas de efectos fijos y la prueba de Tukey. También se estimaron heredabilidad, Coeficiente Genético de Variación (CGV) y error estándar para cada variable evaluada. Se demostró que la varianza genética fue superior a la del error, excepto en el diámetro, lo que ratifica la importancia del componente genético en esta etapa de selección. El CGV fue mayor para las variables del rendimiento agrícola en la selección de 2011 y en la de 2010, el Brix resultó comparable a la altura y superior al diámetro. Resultaron seleccionados 38 nuevos cultivares que fueron recomendados para la etapa final de selección.

ABSTRACT Efficient production in the sugar industry requires the use of cultivars with high sucrose content. The objective of the work was to characterize the agronomic response of 70 new sugarcane cultivars (Saccharum spp.) introduced in the clonal stage of selection and initial period of the sugar harvest in the Ofelina sugarmill (La Estrella SA, CALESA, Republic of Panama). The characters evaluated were the refractometric brix, number of stems m-1, t cane ha-1, incidence of harmful agents, flowering, thickness and height of the stem. A randomized block design with three repetitions was used. Analysis of random effect variances was performed to estimate the genetic and environmental components, fixed and to establish the differences among cultivars. With the individuals selected, a cluster analysis was performed. The difference among the groups formed was verified with another analysis of variances of fixed effects and the Tukey test. Inheritance, Genetic Coefficient of Variation (CGV) and standard error for each variable evaluated were also estimated. It was shown that the genetic variance was greater than that of the error, except in the diameter, which confirms the importance of the genetic component at this stage of selection. The CGV was higher for agricultural performance variables in the 2011 and 2010 selection, the Brix was comparable to the height and higher than the diameter. It were selected 38 new cultivars that were recommended for the final stage of selection.

Evaluación de la potencia citotóxica y mutagénica de los rayos Gamma y EMS en Vigna mungo L. Hepper

ABSTRACT To determine the mutagen agent potency and deduce an optimum dose, cytological analysis for induced chromosomal aberrations is considered as an accurate index in mutation breeding. Therefore, the present investigation was carried out to estimate the relative frequency and spectrum of meiotic abnormalities at various stages of cell division using Gamma rays, EMS and their combination treatments in M1 generation of black gram (Vigna mungo L. Hepper) varieties Pant U-30 and T-9. The analysis of M1 plants revealed a wide range of induced meiotic abnormalities like univalents, multivalents, laggards, chromatin bridges, micronuclei and chromosome stickiness by different mutagen doses. In addition to these, behavioral changes like precocious separation of chromosomes at metaphase, unequal separation of bivalents at anaphase, disturbed polarity and cytomixis at telophase were observed at low frequency. A linear relationship between the frequency of chromosomal aberrations and the strength of mutagen doses was observed in both the varieties and mutagen types. It was found that the combined treatments induced meiotic abnormalities at a higher frequency as compared to individual treatments of Gamma rays and EMS. Comparative estimation of induced cytological abnormalities suggested higher mutagenic sensitivity of var. Pant U-30 than the var. T-9 towards the treatments used. This also confirmed the relatively broader genetic tolerance level of black gram var. T-9 in inducing a significant amount of viable mutations without much lethality at the mutagen doses recommended in this study. Therefore, it can be concluded that the combine treatments of Gamma rays and EMS (300Gy+0.2%, 200Gy+0.3%) are relatively more effective for induction mutations in var. T-9 at the genotypic tolerable level.

RESUMEN Para determinar la potencia del agente mutagénico y una dosis óptima, el análisis citológico de las aberraciones cromosómicas inducidas se considera un índice adecuado en la inducción de mutaciones. Por lo tanto, la presente investigación se llevó a cabo para estimar la frecuencia relativa y el espectro de anormalidades meióticas en varias etapas de la división celular usando rayos Gamma, EMS y sus tratamientos combinados en la generación M1 de variedades de grano negro (Vigna mungo L. Hepper) Pant U-30 y T-9. El análisis de las plantas M1 reveló una amplia gama de anormalidades meióticas inducidas como univalentes, multivalentes, rezagados, puentes de cromatina, micronúcleos y adhesividad cromosómica por diferentes dosis de los agentes mutagénicos. Además de estos, se observaron cambios como la separación precoz de los cromosomas en la metafase, la separación desigual de los bivalentes en la anafase, la polaridad alterada y la citomixis en la telofase a baja frecuencia. Se observó una relación lineal entre la frecuencia de las aberraciones cromosómicas y la intensidad de las dosis de agentes mutagénicos, tanto en las variedades como en los tipos de agentes mutagénicos. Se encontró que los tratamientos combinados inducían anormalidades meióticas con mayor frecuencia en comparación con los tratamientos individuales de rayos Gamma y EMS. La estimación comparativa de las anormalidades citológicas inducidas sugirió una mayor sensibilidad mutagénica de la var. Pant U-30 que T-9 hacia los tratamientos utilizados. Esto también confirmó el nivel de tolerancia genética relativamente más amplio de la var. T-9 en la inducción de una cantidad significativa de mutaciones viables sin mucha letalidad a las dosis de los agentes mutagénicos recomendadas en este estudio. Por lo tanto, se puede concluir que los tratamientos combinados de rayos Gamma y EMS (300Gy + 0.2%, 200Gy + 0.3%) son relativamente más efectivos para la inducción de mutaciones en la var. T-9 en el nivel de tolerancia genotípica.

La maltosa en los medios de cultivo mejora la regeneración in vitro de plantas de Urochloa brizantha cv. ‘Marandu’

ABSTRACT The improvement of the in vitro regeneration of Urochloa brizantha is an important step to toward the development of transgenic cultivars. The objective of this work was to test the effect of the amino acid proline and the replacement of sucrose by maltose as carbon source in culture media to optimize the somatic embryogenesis. Mature seeds of U. brizantha cv. ‘Marandu’ were used as initial explant. The seeds were scarified in sulfuric acid, manually peeled disinfested and washed. The callus induction media were composed basically by Murashige and Skoog salts supplemented with 30 g l-1 sucrose, 3 mg l-1 2,4-dichlorophenoxy acetic acid, 300 mg l-1 hydrolyzed casein and 8 g l-1 agar. Carbon sources maltose or sucrose at 30, 40 and 50 g l-1 was added in the callus induction medium. In another experiment the L-proline was added to the media at 100, 200 and 400 mg l-1. It was evaluated the number of seeds that produced callus, calluses growth after 14 weeks (mg) and number of regenerated plants. The results showed maltose was more efficient than sucrose for regenerate the plants. Nevertheless, the addition of proline to the media not improved it. Therefore, substitution of sucrose by maltose to the in vitro culture media of U. brizantha increase the plant regeneration.

RESUMEN La mejora de la regeneración in vitro de Urochloa brizantha es un paso importante hacia el desarrollo de cultivares transgénicos. El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto del aminoácido prolina y el reemplazo de sacarosa por maltosa como fuente de carbono en medios de cultivo para optimizar la embriogénesis somática. Semillas maduras de U. brizantha cv. ‘Marandu’ fueron utilizados como explante inicial. Las semillas fueron escarificadas en ácido sulfúrico, peladas manualmente, desinfectadas y lavadas. Los medios de cultivo para la formación de callos estuvieron compuestos básicamente por sales de Murashige y Skoog con 30 g l-1 de sacarosa, 3 mg l-1 de ácido 2,4-diclorofenoxi acético, 300 mg l-1 de caseína hidrolizada y 8 g l-1 de agar. Se añadieron fuentes de carbono maltosa o sacarosa a 30, 40 y 50 g l-1 en el medio de cultivo de formación de callos. En otro experimento, se añadió L-prolina a los medios de cultivo a 100, 200 y 400 mg l-1. Se evaluó el número de semillas que produjeron callos, el crecimiento de callos después de 14 semanas (mg) y el número de plantas regeneradas. Los resultados mostraron que la maltosa era más eficiente que la sacarosa para regenerar las plantas. La adición de prolina a los medios de cultivo no lo mejoró. Por lo tanto, la sustitución de sacarosa por maltosa en los medios de cultivo in vitro de U. brizantha aumenta la regeneración de las plantas.

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

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 .

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.

Longitud de la raíz: indicador morfológico de la respuesta al estrés hídrico en Phaseolus vulgaris L. en casa de cultivo

RESUMEN La sequía durante la fase terminal del cultivo es una limitante mundial para la producción de frijol común (Phaseolus vulgaris L.) y es un problema que se agravará por los efectos del cambio climático. El objetivo del presente trabajo fue seleccionar indicadores morfológicos de la respuesta al estrés hídrico en P. vulgaris en casa de cultivo. Se evaluaron cuatro líneas de grano marrón y el cultivar comercial ‘BAT-93’. Se estableció un tratamiento con estrés hídrico donde suspendió el riego en la etapa de prefloración hasta la cosecha y un control con riego durante todo el ciclo del cultivo. Se seleccionaron diez plantas al azar en cada tratamiento donde se evaluó el ángulo de las raíces basales, la ongitud de la raíz principal (cm), el número de legumbres/planta, el número de granos/legumbre y el peso de 100 granos (g). La longitud de la raíz fue un indicador morfológico de la respuesta al estrés hídrico de las plantas en estas condiciones. Permitió diferenciar la respuesta de las líneas y el cultivar ‘BAT-93’. El resto de las variables evaluadas no mostraron diferencias significativas entre los tratamientos. Se propone la longitud de la raíz como un indicador morfológico de la respuesta a estrés hídrico en casa de cultivo que puede ser utilizado en los programas de mejoramiento genético en P. vulgaris.

ABSTRACT Drought during the terminal phase of the crop is a global limitation for the production of common beans (Phaseolus vulgaris L.) and it is a problem that will be aggravated by the effects of climate change. The objective of this work was to select morphological indicators for hydric stress response in P. vulgaris in greenhouse. Four lines of brown grain and the commercial cultivar ‘BAT-93’ were evaluated. A hydric stress treatment was established where the irrigation was suspended in the pre-flowering stage until the harvest and a control with irrigation throughout the all crop cycle. Ten plants were random selected at each treatment and the angle of the basal roots, main root length (cm), the number of legumes/plant, the number of grains/legumes and the weight of 100 grains (g) were evaluated. Root length was a morphological indicator of the plants response to hydric stress under these conditions. It allowed to differentiate the response of the lines and cultivar ‘BAT-93’. The rest of the variables evaluated did not show significant differences between treatments. Root length is proposed as a morphological indicator of the response to hydric stress in the greenhouse that can be used in genetic improvement programs in P. vulgaris.